CN105547694B - 一种汽车动力总成性能试验通用平台的设计方法 - Google Patents
一种汽车动力总成性能试验通用平台的设计方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法,其特征在于：它包括地平铁、水平调节装置、汽车驱动装置、变速器输入轴惯量模拟装置、第一转速扭矩传感器、第一联轴器、被测变速器、第二联轴器、第二转速扭矩传感器、整车当量转动惯量模拟装置、整车当量转动惯量驱动装置和反拖装置。该试验平台的各个装置通过水平调节装置实现X方向和Y方向的移动，从而尽可能多地适应不同尺寸的变速器，同时引入整车当量转动惯量模拟装置和反拖装置，有利于实时改变车辆变工况的转动惯量，从而更好地模拟车辆行驶工况。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车动力总成性能试验领域，更具体地说，涉及一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法。
背景技术
经济的持续快速发展使能源紧缺和环境污染等问题日益突出，加快培育和发展高效的汽车新技术是汽车行业的重要战略举措。在汽车的研究和开发进程中，台架试验是必不可少的环节。尽管试验台架较难精确地模拟汽车的实际道路行驶状况，但其动力负载的变化趋势与道路状况基本一致。作为汽车传动系统的一个总成，汽车变速器占有十分重要的地位。汽车变速系统是影响车辆动力性能和舒适性能的关键部件之一，而且国内汽车变速器产业正处在飞速发展的阶段，一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法将加快汽车变速系统研究和开发的进程。
现阶段应用的汽车动力总成性能试验平台的设计方法大多将试验平台的各个装置固定在地平铁上，在此基础上进行汽车动力总成的性能试验，并未考虑试验平台的各个装置实现纵向和横向移动等因素，导致所设计的汽车动力总成性能试验平台缺乏通用性。现阶段应用的汽车动力总成性能试验平台设计方法大多采用电惯量来模拟车辆行驶的转动惯量，其大多具有效果迟缓、控制复杂，且模拟惯量受电机容量限制的缺点。
为使汽车动力总成性能试验平台尽可能多地适应不同尺寸的变速器，发明人在汽车总成动力性能试验平台设计过程中引入水平调节装置，使转速转矩传感器、动力驱动和惯量模拟等装置实现X方向和Y方向的移动。为使汽车动力总成性能试验平台更好地模拟车辆行驶的转动惯量，发明人在汽车总成动力性能试验平台设计过程中同时引入整车当量转动惯量模拟装置和反拖装置。
发明内容
为了克服现有技术中存在的不足，本发明提出一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法，能够使试验平台的各个装置实现纵向和横向的移动，从而尽可能多地适应不同尺寸的变速器，达到提高试验平台通用性的目的，同时引入整车当量转动惯量模拟装置和反拖装置，从而更好地模拟车辆行驶的转动惯量，具有重要的科学意义和理论价值。
为解决上述技术问题，本发明的一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法，在设计过程中引入水平调节装置，使转速转矩传感器、动力驱动装置和惯量模拟装置实现X方向和Y方向的移动，同时引入整车当量转动惯量模拟装置和反拖装置，有利于实时改变车辆变工况的转动惯量，从而更好地模拟车辆行驶工况。
汽车动力总成性能试验平台各个装置是否可以在地平铁上实现移动直接影响汽车动力总成性能试验平台的通用性，本发明的一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法，在汽车动力总成性能试验平台的搭建过程中引入滑槽结构和水平调节装置，能够使各个装置实现X方向和Y方向的移动，从而提高试验平台的通用性，同时引入整车当量转动惯量模拟装置和反拖装置，从而更好地模拟车辆行驶的转动惯量。
本发明的一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法适用于不同尺寸的变速器，极大地提高了汽车动力总成性能试验平台的通用性；有利于实时改变车辆变工况的转动惯量，从而更好地模拟车辆行驶工况。本发明的汽车动力总成性能试验平台商业化应用后，将带来较大的经济效益。
附图说明
图1为本发明的一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法主视图。
图2为本发明的一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法俯视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
结合图1和图2，本发明提出的一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法，汽车动力总成性能试验通用平台包括，地平铁1、水平调节装置2、汽车驱动装置3、变速器输入轴惯量模拟装置4、第一转速扭矩传感器5、第一联轴器6、被测变速器7、第二联轴器8、第二转速扭矩传感器9、整车当量转动惯量模拟装置10、整车当量转动惯量驱动装置11和反拖装置12；
所述的地平铁1上开有Y方向滑槽，水平调节装置2通过Y方向滑槽安装在水平铁1上，水平调节装置2上开有X方向滑槽，汽车驱动装置3、变速器输入轴惯量模拟装置4、第一转速扭矩传感器5、第二转速扭矩传感器9、整车当量转动惯量模拟装置10、整车当量转动惯量驱动装置11和反拖装置12通过X方向滑槽安装在水平调节装置2上；
所述的反拖装置12是电力测功机，其与整车当量转动惯量模拟装置10之间采用断开式并联连接；
所述的一种汽车动力总成性能试验通用平台的工作模式包括：整车当量转动惯量模拟装置 10单独模拟整车运行工况；反拖装置12单独模拟整车运行工况；整车当量转动惯量模拟装置10与反拖装置12共同模拟整车运行工况；
所述的整车当量转动惯量模拟装置10所模拟的转动惯量数值为整车平动惯量、主减速器、差速器、半轴、车轮的转动惯量总和，并且整车平动惯量等效到被测变速器7输出轴之后，主减速器、差速器之前进行模拟，被测变速器7输出轴至整车当量转动惯量模拟装置10的动能为
式中Escz为被测变速器7输出轴至整车当量转动惯量模拟装置10这一传动路线上的动能， Ezszjlzq为第二联轴器8动能，Ezszj为第二转速扭矩传感器9动能，Efl2为被测变速器7输出轴飞轮动能，Jzszjlzq为第二联轴器8转动惯量，Jzszj为第二转速扭矩传感器9转动惯量，Jfl2为被测变速器7输出轴飞轮转动惯量，ωscz为被测变速器7输出轴角速度，Jscz为被测变速器7 输出轴至整车当量转动惯量模拟装置10这一传动路线上的所有转动件转动惯量总和，依据能量守恒定律，车辆在道路上行驶时的平动动能与被测变速器7输出轴至整车当量转动惯量模拟装置10的动能相等，即令
Eclpd＝Escz
则
推得：
式中Eclpd为车辆平动动能，单位为J，m为汽车整备质量，单位为kg，v为车辆速度，单位为m/s，将角速度用转速替代，转速单位为r/min，u的单位为km/h，并将v改为u，则可得
式中u为车辆速度，nscz为被测变速器7输出轴转速，转速单位为 r/min，因为
式中nqd为汽车驱动装置3转速，ig为被测变速器7传动比，i0为主减速器传动比，可得
带入得
由于
Jscz＝Jzszjlzq+Jzszj+Jfl2
相比Jfl2，第二转速扭矩传感器9和第二联轴器8转动惯量数值很小，可以略去，从而得到
Jscz＝Jfl2
本发明的进一步优选设计是。
所述的Y方向是被测变速器7的轴向，所述的X方向垂直于Y方向。
所述的汽车驱动装置3是电动机、发动机或混合动力装置。
所述的汽车驱动装置3是电动机时，其驱动方式包括驱动模式、自由模式和调速模式。
所述的变速器输入轴惯量模拟装置4模拟的惯量数值为驱动电机或发动机至变速器输入轴之间传动轴及联轴器的转动惯量，针对无离合器的纯电动轿车，变速器输入轴惯量模拟装置4模拟的是驱动电机至变速器输入轴之间传动轴及联轴器的转动惯量，若汽车驱动装置3是发动机，则变速器输入轴惯量模拟装置4模拟的是离合器从动盘以及其与变速器输入轴之间的连接装置的转动惯量。
所述的变速器输入轴惯量模拟装置4由0.01kgm2和0.02kgm2的惯量盘组成。
本发明提出的一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法，结合图1和图2，如果更换被测变速器7使输入轴与输出轴的X方向间距发生变化，那么汽车驱动装置3、变速器输入轴惯量模拟装置4、第一转速扭矩传感器5、第二转速扭矩传感器9、整车当量转动惯量模拟装置10、整车当量转动惯量驱动装置11和反拖装置12都可以沿着水平调节装置2上的X方向滑槽进行调整；如果更换被测变速器7使输入轴与输出轴的Y方向间距发生变化，那么汽车驱动装置3、变速器输入轴惯量模拟装置4、第一转速扭矩传感器5、第二转速扭矩传感器9、整车当量转动惯量模拟装置10、整车当量转动惯量驱动装置11和反拖装置12下方的水平调节装置2可以沿着地平铁1上的Y方向滑槽进行移动；在整车当量转动惯量模拟装置10单独模拟整车运行工况的情况下，当被测变速器7由空档至前进挡时，整车当量转动惯量驱动装置11与整车当量转动惯量模拟装置10由断开状态至连接状态，整车当量转动惯量驱动装置11驱动整车当量转动惯量模拟装置10，当被测变速器7在前进挡之间切换时，整车当量转动惯量驱动装置11与整车当量转动惯量模拟装置10断开连接，此时，整车当量转动惯量驱动装置11不再驱动整车当量转动惯量模拟装置10。整车当量转动惯量模拟装置10与反拖装置12共同模拟整车运行工况，可以实时改变车辆变工况的转动惯量，比如车辆上坡、下坡或通过颠簸路面等工况的换挡过程。本发明提出的一种汽车动力总成性能试验通用平台及其设计方法，使试验平台的各个装置实现纵向和横向的移动，从而尽可能多地适应不同尺寸的变速器，达到提高试验平台通用性的目的，此外，同时引入整车当量转动惯量模拟装置和反拖装置，有利于实时改变车辆变工况的转动惯量，从而更好地模拟车辆行驶工况。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种汽车动力总成性能试验通用平台的设计方法，其特征在于：汽车动力总成性能试验通用平台包括，地平铁(1)、水平调节装置(2)、汽车驱动装置(3)、变速器输入轴惯量模拟装置(4)、第一转速扭矩传感器(5)、第一联轴器(6)、被测变速器(7)、第二联轴器(8)、第二转速扭矩传感器(9)、整车当量转动惯量模拟装置(10)、整车当量转动惯量驱动装置(11)和反拖装置(12)；
所述的地平铁(1)上开有Y方向滑槽，水平调节装置(2)通过Y方向滑槽安装在水平铁(1)上，水平调节装置(2)上开有X方向滑槽，汽车驱动装置(3)、变速器输入轴惯量模拟装置(4)、第一转速扭矩传感器(5)、第二转速扭矩传感器(9)、整车当量转动惯量模拟装置(10)、整车当量转动惯量驱动装置(11)和反拖装置(12)通过X方向滑槽安装在水平调节装置(2)上；
所述的反拖装置(12)是电力测功机，其与整车当量转动惯量模拟装置(10)之间采用断开式并联连接；
所述的一种汽车动力总成性能试验通用平台的工作模式包括：整车当量转动惯量模拟装置(10)单独模拟整车运行工况；或反拖装置(12)单独模拟整车运行工况；或整车当量转动惯量模拟装置(10)与反拖装置(12)共同模拟整车运行工况；
所述的整车当量转动惯量模拟装置(10)所模拟的转动惯量数值为整车平动惯量、主减速器、差速器、半轴、车轮的转动惯量总和，并且整车平动惯量等效到被测变速器(7)输出轴之后主减速器、差速器之前进行模拟，被测变速器(7)输出轴至整车当量转动惯量模拟装置(10)的动能为
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式中Escz为被测变速器(7)输出轴至整车当量转动惯量模拟装置(10)这一传动路线上的动能，Ezszjlzq为第二联轴器(8)动能，Ezszj为第二转速扭矩传感器(9)动能，Efl2为被测变速器(7)输出轴飞轮动能，Jzszjlzq为第二联轴器(8)转动惯量，Jzszj为第二转速扭矩传感器(9)转动惯量，Jfl2为被测变速器(7)输出轴飞轮转动惯量，ωscz为被测变速器(7)输出轴角速度，Jscz为被测变速器(7)输出轴至整车当量转动惯量模拟装置(10)这一传动路线上的所有转动件转动惯量总和，依据能量守恒定律，车辆在道路上行驶时的平动动能与被测变速器(7)输出轴至整车当量转动惯量模拟装置(10)的动能相等，即令Eclpd＝Escz
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推得：
式中Eclpd为车辆平动动能，单位为J，m为汽车整备质量，单位为kg，v为车辆速度，单位为m/s，将角速度用转速替代，转速单位为r/min，u的单位为km/h，并将v改为u，则可得
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由于
Jscz＝Jzszjlzq+Jzszj+Jfl2
相比Jfl2，第二转速扭矩传感器(9)和第二联轴器(8)转动惯量数值很小，可以略去，从而得到
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2.根据权利要求1所述的一种汽车动力总成性能试验通用平台的设计方法，其特征在于：所述的Y方向是被测变速器(7)的轴向，所述的X方向垂直于Y方向。
3.根据权利要求1所述的一种汽车动力总成性能试验通用平台的设计方法，其特征在于：所述的汽车驱动装置(3)是电动机、发动机或混合动力装置。
4.根据权利要求1所述的一种汽车动力总成性能试验通用平台的设计方法，其特征在于：所述的汽车驱动装置(3)是电动机时，其驱动方式包括驱动模式、自由模式和调速模式。
5.根据权利要求1所述的一种汽车动力总成性能试验通用平台的设计方法，其特征在于：所述的变速器输入轴惯量模拟装置(4)模拟的惯量数值为驱动电机或发动机至变速器输入轴之间传动轴及联轴器的转动惯量，针对无离合器的纯电动轿车，变速器输入轴惯量模拟装置(4)模拟的是驱动电机至变速器输入轴之间传动轴及联轴器的转动惯量，若汽车驱动装置(3)是发动机，则变速器输入轴惯量模拟装置(4)模拟的是离合器从动盘以及其与变速器输入轴之间的连接装置的转动惯量。
6.根据权利要求1所述的一种汽车动力总成性能试验通用平台的设计方法，其特征在于：所述的变速器输入轴惯量模拟装置(4)由0.01kgm2和0.02kgm2的惯量盘组成。
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