CN107036812A - 一种电动车变速箱测试台架 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电动车变速箱测试台架。其中，驱动电机与被测变速箱分别固定在两个相互定位紧固的固定板上，以保证功率输入部分的高同轴度，满足高转速测试要求，驱动电机与被测变速箱输入轴之间通过固定在机械工装件上的功率输入旋转部件传动连接，被测变速箱的功率输出通过可拆装的功率输出旋转部件传动连接负载测功部分，其余组成部件均固定安装在测试平台上，拆装被测变速箱时只需拆装功率输出旋转部件，无需拆装其余组成部件，不破坏测试台架的功率输入部分的同轴度。本发明在保证测试要求的基础上，提供一种能够实现高效对中且便于拆装的电动车变速箱测试台架,以缩短变速箱开发周期，同时提高测试台架的测试性能。

Description

一种电动车变速箱测试台架

技术领域

本发明属于变速箱测试技术领域，具体涉及到一种电动车变速箱测试台架。

背景技术

变速箱作为车辆传动系统中的关键部件，整车厂对其性能和可靠性提出了很高的要求。而准确测量变速箱的性能数据，又是保证变速箱在开发过程中不断优化设计的基础。因此，在变速箱的开发过程中，进行多种类型性能测试的变速箱台架试验是其必不可少的一个重要环节。近年来随着新能源汽车的迅猛发展，与其动力总成相匹配的变速箱呈现出高转速化的发展趋势。如何搭建一个适应新能源汽车变速箱特点的测试台架具有其实用价值和现实意义。但是传统的台架试验方法仍有不足之处：

一方面，变速箱测试台架固定在测试平台(即地平铁)上。在现有的变速箱测试台架中，每一个组成部件如电机、变速箱、测功机等都通过各自独立的工装支架与测试平台固定。因此台架中各组成部件之间的相互位置关系在安装过程中仅仅靠人为测量调整。受人为调整误差影响，难以避免地使定位精度较低。然而高速旋转的部件又对同轴度有较高的要求，并且随着转速提高，对主动轴与从动轴的同轴度要求更高。另外，由于变速箱起减速增扭的功用，因此变速箱输入端的转速往往比输出端高得多，这就要求变速箱测试台架上，驱动电机旋转轴轴线和变速箱输入轴轴线具有优异的同轴度。因为电机与内燃机相比具有高转速的特点，因此新能源汽车变速箱测试台架对功率输入部分的同轴度要求更高。在台架安装过程中，调整驱动电机与被测变速箱的相对固定位置以保证足够高的同轴度称为对中过程。由上述，测试台架的对中工作一般是台架搭建过程中的重要环节，对中同轴度误差的大小则会直接影响到测试台架的测试性能和工作状况。而传统对中工作的效果很大程度上取决于机械连接工装的加工精度和人为调整的效果，传统的搭台方法通常采用跳动仪和水平尺进行调整对中，工作繁复且由于人为及测量误差的存在导致最后的同轴度不可能很高。

现如今各厂家及科研机构搭建的开发测试用变速箱台架的机械连接工装形式中主要采用两种方法用以简便对中工作、减小对中误差或者消除对中误差的影响：一是将测试台架中的各部分装置与地平铁的连接部分设置为高度、水平位置均可调节的结构(如螺纹调节机构、楔块调节机构等)，使得在对中过程中只需不断地微调各部件的固定节点的高度及位置就能获得合适的轴线高度及部件之间的相对位置，从而满足同轴度要求。然而这就要求想要得到较高的对中精度必须花费大量时间去不断微调各支承点高度，并且由于人工测量的精度较低，最后难以避免的会有一些误差累积。二是在驱动部件及被测变速箱之间以及变速箱和测功机之间设置带有万向传动装置的传动轴或挠性联轴器用以抵消同轴度误差带来的影响。然而，传动环节的增多将不可避免地增加了传递过程功率损耗，且同轴度误差越大传动部件的损耗越大。从而降低了测试台架功率流的传递效率，增大不必要功率损耗的同时，对一些测试精度要求较高的测试环节如变速箱传动效率测试的结果准确性影响较大。并且传动轴的使用会使台架测试系统整体的轴向尺寸变大，成本增加，并使得测试台架对场地需求较高，这不利于测试台架整体的安装布置。

另一方面，在开发变速箱过程中的测试工作，有经常拆装被测变速箱的需求，如观察被测箱内部跑合情况进而优化设计方案后重新装载测试、在不同变速箱上进行不同种类的性能试验、测试小批量变速箱等。现有的变速箱测试台架中，由于变速箱、驱动电机、测功机与测试平台固定连接结构各自独立，且一般通过联轴器传动。因此，要拆下被测变速箱需要先轴向移动两端连接部件(变速箱工装和测功机工装)以拆下联轴器，进而才能拆卸变速箱。这将导致原来调整得到的定位精度丧失，重装新的变速箱后又需要重新开始繁琐的对中工作，这就耗费了大量不必要的装卸台架时间，严重影响开发进程和工作效率。并且测功机往往体积质量庞大，移动困难。

为了提高拆装工作效率，现如今变速箱台架广泛采用两种方法:一是在功率输出部分使用带滑动花键的万向传动轴，万向传动轴通过法兰盘连接各部件。当拆装变速箱时，只需拆装万向传动装置两端法兰盘，再通过滑动花键的轴向移动即可拆卸传动轴进而拆卸变速箱。实现在不移动测功机等部件的条件下拆装被测变速箱，不破坏原固定连接工装的定位精度。但是由于动平衡原因，转动惯量较大的万向传动轴并不适应高转速的要求。另一方面，在保证可靠传递转矩的前提下，带有滑动花键的万向传动轴质量往往较大，使得转动惯量提高，降低了模拟工况的真实性。二是在相关部件底部设置滑动导轨，使部件的移动容易实现，提高拆装被测变速箱的工作效率。然而，这不仅将导致成本的提高并使测试台架结构复杂。并且由于设置滑轨导致传动链环节增多，造成的误差最终也会不可避免地影响到台架的对中精度。

发明内容

针对上述现有技术中所存在的缺陷，本发明在保证测试要求的基础上，在有限的加工条件下，提供一种能够实现高效对中且便于拆装的电动车变速箱测试台架,以缩短变速箱开发周期，同时提高测试台架的测试性能。结合说明书附图，本发明的技术方案如下：

一种电动车变速箱测试台架，由功率输入部分1、机械工装部分2和功率输出部分3组成，所述功率输入部分1和功率输出部分3通过机械工装部分2呈线性地连接固定在测试平台5上，所述功率输入部分1由驱动电机11、功率输入旋转部件12和驱动电机控制系统组成；所述机械工装部分2由功率输入部分支撑组件和功率输出部分支撑组件组成；所述功率输出部分3由电力测功机31、功率输出旋转部件32、电力测功机控制系统和输出端转矩及转速传感器33组成；

所述驱动电机11安装在功率输入部分支撑组件一侧固定板上，被测变速箱4输入端安装在功率输入部分支撑组件另一侧固定板上，驱动电机输出轴111通过安装在功率输入部分支撑组件两侧固定板之间的功率输入旋转部件12同轴连接；所述电力测功机31、输出端转矩及转速传感器33、功率输出旋转部件32和被测变速箱4输出端依次同轴连接；

所述功率输入部分1和功率输出部分3中，所述功率输出旋转部件32可拆卸地安装在被测变速箱4的输出端，其余组成部件均通过机械工装部分2固定安装在测试平台5上，拆装被测变速箱4时只需拆装功率输出旋转部件32，无需拆装其余组成部件，以保证测试台架的功率输入部分1的同轴度。

一种电动车变速箱测试台架，其中，所述功率输入旋转部件12由双膜片联轴器121、花键轴122、花键轴套124和滚动轴承125组成，所述双膜片联轴器121的两端分别与驱动电机输出轴111和花键轴122花键连接，连接处均装有弹性橡胶圈123，且两花键连接处的花键参数相同，所述花键轴122另一端与花键轴套124相连，花键轴122的中间设置有止推台肩，所述花键轴套124的另一端与被测变速箱输入轴41配合安装；

所述花键轴套124的外圈通过滚动轴承125与法兰盘24连接，法兰盘24固定在功率输入部分支撑组件的固定板上；

拆装被测变速箱4时，功率输入旋转部件12保持固定在机械工装部分2上，以保持功率输入部分1的同轴度。

一种电动车变速箱测试台架，其中，所述功率输入部分支撑组件驱动电机固定板21、变速箱固定板22、定位阶梯轴23、法兰盘24、驱动电机支架25、变速箱支架26和紧固螺栓6组成；

所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22相对平行设置，并分别固定在驱动电机支架25和变速箱支架26，所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22之间通过定位阶梯轴23定位，并通过紧固螺栓6固定，在所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22均加工有基准孔，用于同轴安装驱动电机11和被测变速箱4，驱动电机固定板21与变速箱固定板22上的基准孔，以及用于安装定位阶梯轴23的定位孔均为一次性同轴加工而成；

通过所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22之间的定位紧固关系，提高驱动电机输出轴与被测变速箱输入轴的同轴度，满足高转速测试要求；

被测变速箱4的输入端通过法兰盘24安装在变速箱固定板22的基准孔内并固定，所述法兰盘24与所述功率输入旋转部件12端部的花键轴套124连接，且二者之间装有滚动轴承125，实现被测变速箱4的输入端与功率输入旋转部件12同轴连接，进而与驱动电机11同轴连接。

一种电动车变速箱测试台架，其中，所述功率输出旋转部件32由内球笼321、内球笼花键轴322、半轴花键套筒323、可拆卸止推环、外球笼花键轴324和外球笼325依次同轴连接组成；

所述半轴花键套筒323和可拆卸止推环并列设置，用于连接内球笼花键轴322和外球笼花键轴324，所述半轴花键套筒323的长度不大于外球笼花键轴324的花键长度。

所述可拆卸止推环由可拆卸止推环左片326和可拆卸止推环右片327通过螺栓固定连接组成。

所述内球笼花键轴322和外球笼花键轴324的外花键根部均安装有橡胶环328和止推圆环329。

一种电动车变速箱测试台架，其中，所述功率输出部分3还包括轴承座34、阶梯轴35以及膜片联轴器36；

所述电力测控机31、输出端转矩及转速传感器33、安装在轴承座34内的阶梯轴35和功率输出旋转部件32依次通过膜片联轴器36同轴连接，进而实现被测变速箱4的输出端与电力测控机31的同轴安装连接。

所述功率输出部分支撑组件由测功机支架27、轴承座底座28和转速转矩传感器底座29，分别用于支撑安装所述电力测功机31、轴承座34和输出端转矩及转速传感器33。

一种电动车变速箱测试台架，其中，所述测试台架还包括一组保护装置7，所述保护装置7由若干个不同尺寸的薄钢板弯折而成的保护罩71组成，所述保护罩71分别堆叠罩置在旋转部件上并固定在测试平台5上。

所述测试平台5上设置有横向T形槽51，测试台架中与测试平台5安装连接的部件均通过T形螺母和螺栓固定安装在所述T形槽51内。

本发明的设计原理如下：

1、在同一道工序中同时加工出位置和大小均一致的驱动电机的定位基准面与被测变速箱的直接(或间接)定位基准面以及位置和大小均一致的成组定位孔。使得驱动装置工装件与被测变速箱工装件只要通过定位孔与定位阶梯轴定位安装后，驱动电机和被测变速箱两个定位基准面就有极高的同轴度。进而，以此为基准定位的驱动电机输出旋转轴轴线及变速箱输入轴轴线在相应的工装紧固件上配合安装后就能得到优异的同轴度。

2、将与被测变速箱直接相连的功率输入旋转传动件(联轴器等)通过轴承安装固定在机械工装件上，而不是像传统方法直接安装在变速箱输入轴上。这就使得当拆装变速箱时不影响功率输入旋转传动件的装配情况，不需要重新拆装旋转传动件，不影响台架功率输入部分原本的对中效果。并在变速箱固定工装件上直接设置与被测变速箱的定位装置(如配合凸台与圆孔)，在拆装被测变速箱时，只需将被测变速箱与其相应的固定工装件按要求定位后直接紧固即可实现良好对中效果，高效可靠。

3、功率输出负载端中被测变速箱与测功机间的连接方式在与实验变速箱配套使用的半轴球笼的基础上做改进：使用原车的内、外球笼并分别配做花键轴，两轴连接处设置外花键，杆间通过滑动花键套筒传递动力。一方面，利用滑动花键和球笼万向节的特性，能在不移动被测变速器和负载测功机的条件下先拆卸半轴，进而拆卸被测变速器。与上述方法2相结合即可实现不移动任何部件工装件条件下的快速拆装变速箱；另一方面使用原车自带的内外球笼能使测试台架更好地模拟变速箱在车上使用时的工作状态。不需要为变速器配做法兰盘、不使用带滑动花键的双万向节传动轴也使得成本降低，功率输出部分的转动惯量减小。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、本发明中测试台架对中工作高效：当驱动电机固定板和变速箱固定板直接通过定位孔与定位阶梯轴配合定位并紧固后，即完成了对中工作，直接跳过了传统台架繁杂的对中过程，提高了工作效率。

2、本发明中测试台架的同轴度优异：一方面，因为驱动电机固定板和变速箱固定板上的定位孔与工件定位基准内圆是在同一道工序中共同加工出来的，各孔的相对位置及大小均相同。因此当驱动电机固定板和变速箱固定板直接通过定位孔与定位阶梯轴配合定位并紧固后，两个板上的工件定位基准内圆就具有相当高的同轴度，从而变速箱输入轴同驱动电机输出轴具有很高的同轴度，对中效果大大优于人工用跳动仪和百分表调节所能达到的精度。另一方面，该测试台架的对中精度较稳定，重要部件的相互位置关系定位尺寸链环节数较少，不受固定支架等其他零部件加工误差的影响。

3、本发明所述测试台架上的变速箱重新拆装快速便捷且无需重新对中：一方面，带滑动花键套半轴的使用，可以实现在不移动测功机和变速箱的前提下先拆卸功率输出旋转部件(半轴)，进而在不移动各部件机械工装的条件下直接拆卸变速箱；另一方面，由于花键轴套通过滚动轴承与工装件法兰盘连接，可传递径向力。从而，变速箱重新拆装时，花键轴套的定位位置不变。因此，拆装被测变速箱时，除被测变速箱和功率输出旋转部件外的其他各部件的紧固状况不变。重新安装时，被测变速箱只需与固定板上的法兰盘凸台配合定位并直接紧固，然后装上功率输出旋转部件即完成安装，可进行测试。

4、本发明所述测试台架的搭建方案易实现，对加工能力的要求不高，成本低。影响传动性能(即驱动电机和变速箱输入轴同轴度精度)的尺寸少。零部件多采用简易的加工方法即可获得，关键尺寸(如法兰盘外圆)通过车削加工得到。具有较高的实用性。功率输出部分用更简单的半轴形式替代了传统的双万向节传动轴加法兰盘的组合，降低转动惯量的同时也降低了台架搭建成本。

5、本发明所述测试台架对布置的场地要求较低。相比传统的测试台架，取消了尺寸较大的带滑动花键的双万向节传动轴。使得测试台架整体的尺寸紧凑，更易于布置，对测试场地的要求较低。

附图说明

图1为本发明所述一种变速箱测试台架的总体结构侧视图；

图2为本发明所述一种变速箱测试台架的总体结构俯视图；

图3为本发明所述一种变速箱测试台架中，功率输入部分的局部剖视图；

图4为本发明所述一种变速箱测试台架中，功率输入部分的轴测装配图；

图5为本发明所述一种变速箱测试台架中，功率输入旋转部件的爆炸图；

图6为本发明所述一种变速箱测试台架中，驱动电机控制系统工作流程图；

图7为本发明所述一种变速箱测试台架中，输入功率流示意图；

图8为本发明所述一种变速箱测试台架中，功率输出部分的侧视图；

图9为本发明所述一种变速箱测试台架中，机械工装部分的爆炸图：

图10为本发明所述一种变速箱测试台架中，驱动电机固定板的结构示意图；

图11为本发明所述一种变速箱测试台架中，变速箱固定板的结构示意图；

图12为本发明所述一种变速箱测试台架中，法兰盘的结构示意图；

图13为本发明所述一种变速箱测试台架中，功率输出旋转部件的爆炸图；

图14为本发明所述一种变速箱测试台架中，功率输出旋转部件内装配关系剖视图；

图15a为本发明所述一种变速箱测试台架中，功率输出旋转部件拆卸一示意图；

图15b为本发明所述一种变速箱测试台架中，功率输出旋转部件拆卸二示意图；

图16为本发明所述一种变速箱测试台架中，电力测功机控制系统工作流程图；

图17为本发明所述一种变速箱测试台架中，保护罩的轴测图；

图18为本发明所述一种变速箱测试台架使用保护装置进行测试工作时的侧视图；

图19为本发明所述一种变速箱测试台架使用保护装置进行测试工作时的俯视图。

图中：

1功率输入部分， 2机械工装部分， 3功率输出部分，4被测变速箱，

5测试平台，6紧固螺柱，7保护装置；

11驱动电机，111驱动电机输出轴；

12功率输入旋转部件， 121双膜片联轴器，122花键轴，123弹性胶圈，

124花键轴套，125滚动轴承；

21驱动电机固定板，22变速箱固定板，23定位阶梯轴，24法兰盘，

25驱动电机支架，26变速箱支架，27测功机支架，28轴承座底座，

29转速转矩传感器底座；

31电力测功机，32功率输出旋转部件，33输出端转矩及转速传感器，34轴承座，

35阶梯轴，36膜片联轴器

321内球笼，322内球笼花键轴，323半轴花键套筒，324外球笼花键轴，

325外球笼，326可拆卸止推环左片， 327可拆卸止推环右片， 328橡胶环，

329止推圆环；

41被测变速箱输入轴；51T形槽；71保护罩。

具体实施方式

为进一步阐述本发明所述技术方案，结合说明书附图，本发明的具体实施方式如下：

如图1和图2所示，本发明提供了一种电动车变速箱测试台架，所述测试台架由功率输入部分1、机械工装部分2、功率输出部分3和保护装置7四部分组成，所述测试台架整体布置在由地平铁构成的测试平台5上，所述测试平台5上设置有多个横向T形槽51，T形槽51内可安装T形螺母，用于将所述测试台架各工件通过螺栓固定在测试平台5上。

如图3、图4和图5所示，所述功率输入部分1作为测试台架的动力源用于向被测变速箱4输入驱动功率。所述功率输入部分1包括：驱动电机11、功率输入旋转部件12和驱动电机控制系统。

所述功率输入旋转部件12包括双膜片联轴器121、花键轴122、弹性胶圈123、花键轴套124、滚动轴承125。所述双膜片联轴器121的使用能消除传动链中存在的微小同轴度误差，双膜片联轴器121两端与相对应轴的连接处可拆卸并单独加工内花键。所述双膜片联轴器121的一端通过内花键与驱动电机输出轴111的外花键匹配相连，另一端通过内花键与花键轴122一端的外花键匹配相连。所述花键轴122的花键参数与被测变速箱4输入端的花键参数相同，所述花键轴122一端与双膜片联轴器121相连，另一端与花键轴套124相连。花键轴122的中间设置有止推台肩，所述止推台肩可通过在贯通花键轴中部焊接或粘接止推环来实现，所述止推台肩用于防止在测试过程中花键轴122的轴向移动。并且在花键轴122与两侧的双膜片联轴器121和花键轴套124之间的连接处均夹有弹性橡胶圈123，用以缓冲、减小旋转部件高速旋转时由于各零件的误差及配合间隙产生的噪声。花键轴套124连接于花键轴122与被测变速箱输入轴41之间以传递扭矩，由于花键轴122与被测变速箱输入轴41的外花键参数相同，花键轴套124的内花键可设置成一体贯通的形式。另外，花键轴套124的外圈设置有轴承座，与滚动轴承125的内圈配合，滚动轴承125的外圈与机械工装部分2的法兰盘24内圈配合。应当说明，本发明所述测试台架上的所有花键部位都可通过线切割的加工方法加工成一体贯通形式，这样对加工能力的要求较低，方案易实现。

另外，如图3所示，所述功率输入旋转部件12中的花键轴套124与机械工装部分2中的法兰盘24之间通过滚动轴承125配合连接，功率输入旋转部件12的重力由驱动电机11和机械工装部分2承受，其定位情况也由机械工装部分2确定。这就使得当拆卸变速箱4时，所述功率输入旋转部件12始终通过滚动轴承125装配在机械工装部分2中的法兰盘24与驱动电机11的输出轴111之间，不需要重新拆装功率输入旋转部件12。安装被测变速箱4时，只需将被测变速箱输入轴41与花键轴套124配合并夹紧即可，也就省去了原本繁琐的对中工作。

如图4所示，所述驱动电机11通过机械工装部分2固定在测试平台5上，其作用是通过花键配合向功率输入旋转部件12输入转矩，同时将输入功率的转矩转速信息输出给操作者，作为测试的性能参数和操控依据；功率输入旋转部件12的作用是连接驱动电机输出轴111与被测变速箱输入轴41并传递功率，利用双膜片联轴器121消除驱动电机输出轴111与被测变速箱输入轴41两轴端的同轴度误差和夹角；

所述驱动电机控制系统布置在测试平台5外，所述驱动电机11和驱动电机控制系统之间通过信号线相连，实现传输控制信号及转矩转速信息。

如图6所示，所述驱动电机控制系统的工作过程如下：驱动电机11将自身的实时转矩转速信号反馈输送给驱动电机控制系统，驱动电机控制系统根据操作者给定的转速或者转矩信号，结合驱动电机11反馈的转速及转矩信号，通过PID算法控制驱动电机11，以指定的转矩或者转速向测试系统输入功率。

如图7所示，输入功率流从驱动电机输出轴111传出，依次经由双膜片联轴器121、花键轴122、花键轴套124最终传递到被测变速箱输入轴41。

如图1、图3、图4、图8和图9所示，所述机械工装部分2作为整个测试台架的载体，用于支撑连接驱动电机11、被测变速箱4、测功机31与其他各旋转传动部件，并将它们固定在测试平台5上。所述机械工装部分2包括驱动电机固定板21、变速箱固定板22、定位阶梯轴23、法兰盘24、驱动电机支架25、变速箱支架26、测功机支架27、轴承座底座28、转速转矩传感器底座29和紧固螺柱6等辅助元件。

机械工装部分2中各工装件的安装关系如下，如图3、图4所示：所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22之间的相互位置由三个均布的定位阶梯轴23定位确定，并在定位后通过四根紧固螺柱6和螺母紧固；驱动电机11固定在驱动电机固定板21上，驱动电机固定板21与驱动电机支架25通过螺栓连接紧固，驱动电机支架25通过螺栓与布置在测试平台5上T形槽51内的T形螺母连接，固定在测试平台5上；被测变速箱4由法兰盘24定位通过螺栓固定在变速箱固定板22上，变速箱固定板22与变速箱支架26通过螺栓连接紧固，变速箱支架26通过螺栓与布置在测试平台5上T形槽51内的T形螺母连接，固定在测试平台5上。所述法兰盘24通过外圆周中段的外沿与变速箱固定板22上的定位基准孔配合定位后通过螺栓紧固在变速箱固定板22上。在法兰盘24固定在变速箱固定板22上之后，变速箱4可通过自身的定位孔与法兰盘24端部的凸台配合以实现被测变速箱4的定位，进而也通过螺栓间接连接固定在变速箱固定板22上。此外，所述法兰盘24内还开有阶梯孔作为轴承座安装所述功率输入旋转部件12中的滚动轴承125。如图8所示，位于测试台架两端的测功机31通过螺栓固定在测功机支架27上，测功机支架27又通过螺栓与T形螺母固定在测试平台5上；从测功机31向内依次安装有转速转矩传感器33和轴承座34，所述轴承座34通过螺栓固定在轴承座底座28上，轴承座底座28又通过螺栓与T形螺母固定在测试平台5上；所述转速转矩传感器33通过螺栓固定在转速转矩传感器底座29上，转速转矩传感器底座29又通过螺栓与T形螺母固定在测试平台5上。

如图10、图11所示，在所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22上各开有三个定位孔21a、22a，所述三组定位孔与三个定位阶梯轴23相配合所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22的中间各开有直径相同的用于工件定位的基准内圆21b、22b，驱动电机固定板21上的基准内圆21b与驱动电机11上的定位凸台相配合，变速箱固定板22上的基准内圆22b与被测变速箱4定位所用法兰盘24端部的凸台相配合；所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22的中段四周还各开有四个螺柱通孔21c、22c，供螺柱6穿过紧固用；所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22上还各开有一个方孔21d、22d，所述方孔供安装测试时功率输出旋转部件32通过；所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22两侧各开有六个支架通孔21e、22e，用于驱动电机固定板21与驱动电机支架25、变速箱固定板22与变速箱支架26之间通过螺栓紧固用。另外，驱动电机固定板21上开有用于紧固驱动电机11的驱动电机固定孔21f。变速箱固定板22上开有用于装配法兰盘24的沉台22f、在沉台22f与变速箱固定板的基准内圆22b之间还设有法兰盘固定孔22g以及用于装配被测变速箱4的变速箱固定孔22h。

如图9所示，安装时所述驱动电机固定板21和变速箱固定板22通过定位孔与定位阶梯轴23配合定位并由四根紧固螺柱6和螺母夹紧紧固。应特别说明，驱动电机固定板21和被测变速箱固定板22上尺寸位置相同的三个定位孔21a、22b与尺寸位置相同的两个工件定位的基准内圆21b、22b应是在同一道工序中同时加工出来的(如线切割、铣削等)，以保证两板上的定位孔和基准内圆的相对位置及大小完全相同。例如，具体加工方法可以为在加工之前将驱动电机固定板21和变速箱固定板22先利用夹紧装置固定相互位置，再利用铣床上的夹具装夹，一同铣出位置和大小皆相同的定位孔和基准内圆。其目的是当驱动电机固定板21和变速箱固定板22通过三个定位孔与三个定位阶梯轴23配合定位后，驱动电机固定板21和变速箱固定板22上的工件定位基准内圆具有相当高的同轴度。

如图3和图12所示，驱动电机11与驱动电机固定板21直接通过驱动电机11上的定位凸台和驱动电机固定板21上的定位基准内圆21b配合定位后，通过螺纹连接紧固在驱动电机固定板21上。法兰盘24通过其上的第一凸台24a与变速箱固定板22上的工件定位基准内圆22b配合定位，并由螺栓紧固在变速箱固定板22上。法兰盘24的第二凸台24b与被测变速箱4上的定位孔配合定位，在法兰盘24紧固在变速箱固定板22上之后，变速箱4可通过法兰盘24的第二凸台24b定位并通过螺纹连接也间接紧固在变速箱固定板22上。同时法兰盘24内开有功率输出旋转部件12中滚动轴承125的轴承座24c，用以安装功率输入旋转部件12。

在驱动电机11、法兰盘24和被测变速箱4分别固定在两个固定板上后，再装上功率输入旋转部件12，然后将变速箱固定板22与驱动电机固定板21通过阶梯轴23定位并紧固完毕，最后将整体通过螺纹连接紧固到驱动电机支架25、变速箱支架26上。

应当说明，由于法兰盘24为车削加工，与在变速箱固定板22上直接开设定位孔的方案相比，其相同条件下加工精度可以达到更高，同轴度更高，加工经济性更好。法兰盘24上的第一凸台与第二凸台的同轴度好，因此通过法兰盘24的第二凸台定位的变速箱4上的功率输入轴，与变速箱固定板22上与法兰盘24第一凸台配合的定位基准内圆具有很高的同轴度。综合上述，因为驱动电机固定板21与变速箱固定板22上的两个定位基准内圆同轴度很高，进而，变速箱4上的输入轴同直接通过驱动电机固定板21上的定位基准内圆定位紧固的驱动电机11输出轴在安装完毕后即具有很高的同轴度，以满足高速旋转的测试要求。

其中，驱动电机固定支架25、变速箱固定支架26上部通过螺纹连接与装配好的驱动电机固定板21和被测变速箱固定板22总成相连接，底部设置有长条孔通过螺栓、T形螺母与被测平台5紧固连接，起到固定支撑整个驱动电机-被测变速箱总成的作用。长条孔的使用允许在一定范围内纵向移动机械工装件以获得理想的位置。不同于传统的变速箱测试台架采用的驱动电机11与被测变速箱4各自独立工装，此方案安装时不需要进行繁琐的对中工作。本发明的测试台架中驱动电机11与被测变速箱4在安装过程中便已完成定位对中工作，将对中工作转换为凸台与定位孔的配合关系，安装效率高。对中精度主要取决于驱动电机固定板21和被测变速箱固定板22上的两个定位基准内圆的相对位置以及法兰盘24上的两个凸台的同轴度，尺寸链环节少，定位精度高。而驱动电机支架25、变速箱支架26的微小制造装配误差基本不会影响到驱动电机11和被测变速箱4的对中效果。

如图8所示，所述测功机固定支架27上部通过螺栓与测功机31相连接，底部通过螺栓与布置在测试平台5上T形槽51内的T形螺母连接，固定在测试平台5上。将电力测功机31固定在测试平台上5的同时，亦保证测功机31的旋转轴线处于合适的高度位置。

所述轴承座底座28上部通过螺栓与轴承座34相连接，底部通过螺栓与布置在测试平台5上T形槽51内的T形螺母连接，固定在测试平台5上。将轴承座34固定在测试平台上5的同时，亦保证轴承座34和安装在轴承座34中的阶梯轴35的旋转轴线处于合适的高度位置。

所述转速转矩传感器底座29上部通过螺栓与转速转矩传感器33相连接，底部通过螺栓与布置在测试平台5上T形槽51内的T形螺母连接，固定在测试平台5上。将转速转矩传感器33固定在测试平台上5的同时，亦保证转速转矩传感器33的旋转轴线处于合适的高度位置。

如图8所示，功率输出部分3作为本发明所述测试台架的负载端设置于测试台架两端，提供负载阻力以模拟车辆在行驶过程中所受到的阻力及车辆惯量。所述功率输出部分3包括电力测功机31、功率输出旋转部件32、电力测功机控制系统、输出端转矩及转速传感器33、轴承座34、阶梯轴35以及膜片联轴器36等。

如图13所示，功率输出旋转部件32又包括内球笼321、内球笼花键轴322、半轴花键套筒323、外球笼花键轴324、外球笼325、可拆卸止推环左片326、可拆卸止推环右片327、橡胶环328和止推圆环329。

其中，所述内球笼321相当于一个可伸缩式球笼万向节。内球笼花键轴322的一端按照原车的连接方法与内球笼321通过花键连接并通过卡簧固定，装配后不可分离，相当于一个整体，可传递扭矩；内球笼花键轴322的另一端加工有与半轴花键套筒323相匹配的外花键，内球笼花键轴322的外花键轴向长度约为半轴花键套筒323轴向长度的一半。

外球笼325相当于一个不可伸缩式球笼万向节。外球笼花键轴324一端与外球笼325通过花键连接并通过卡簧固定，装配后相当于一个整体，可传递扭矩；外球笼花键轴324另一端加工出外花键与半轴花键套筒323相配，外球笼花键轴324的外花键轴向长度约与半轴花键套筒32的轴向长度相等。

半轴花键套筒32内加工的内花键与内球笼花键轴322和外球笼花键轴324的花键轴上的外花键相配，并且保证可滑动的装配效果。可拆卸止推环左片326和可拆卸止推环右片327相对接组成可拆卸止推环，可拆卸止推环左片326、可拆卸止推环右片327的轴向长度为半轴花键套筒32的一半，可拆卸止推环左片326和可拆卸止推环右片327的外侧沿轴向均成对地设有带有螺栓孔的连接耳片，并由螺栓固定连接。

在半轴花键套筒32与内球笼花键轴322和外球笼花键轴324的连接处沿轴向从外向内安装有止推圆环329和橡胶环328。设置橡胶环328用以缓冲、减小旋转部件高速旋转时由于各零件的误差及配合间隙产生的噪声。由于外花键的加工特点有时不能保证花键根部位置的加工效果，因此在内球笼花键轴322和外球笼花键轴324的花键根部设置止推环329。两个止推圆环329分别设置在内球笼花键轴322、外球笼花键轴324连接花键的花键根部位置，具体轴向长度根据加工条件灵活选取。

如图14所示，当功率输出旋转部件32处于工作状态传递转矩时，半轴花键套筒323一半套在内球笼花键轴322的连接花键上，另一半套在外球笼花键轴324的连接花键上，由此在两根轴间传递转矩。此时可拆卸止推环安装在外球笼花键轴324连接花键的齿根部，限制半轴花键套筒323的轴向移动，防止旋转测试时半轴花键套筒323从内球笼花键轴322上脱出而发生危险。

当需要拆卸被测变速箱4时，需要先拆下功率输出旋转部件32。如图15所示，此时先拆下可拆卸止推环左片326和可拆卸止推环右片327上的连接螺栓，即可拆下可拆卸止推环。再将半轴花键套筒323全部滑动到外球笼花键轴324的连接花键一端，与内球笼花键轴322上的短花键完全脱开。此时内球笼花键轴322与外球笼花键轴324脱开。由于内球笼321相当于一个可伸缩式球笼万向节，允许内球笼花键轴322做少量轴向运动。此时可稍微轴向压入内球笼花键轴322，避免干涉，进而可摆动内球笼花键轴322与外球笼花键轴324使两个花键轴的轴线位置相互错开。则可分别抽出内球笼321、外球笼325及其配套的花键轴，取下整个功率输出旋转部件32，然后即可拆卸被测变速箱4，实现在不移动测功机31及其他工装件的条件下拆卸被测变速箱4。

所述功率输出旋转部件32的作用是连接被测变速箱4与输出端转矩及转速传感器33，进而为电力测功机31传递功率，并利用球笼万向节消除两轴端的同轴度误差，由于球笼型号与原车相同，使得被测变速箱4的测试工况十分接近原车工作工况；

如前所述，所述电力测功机31通过机械工装部分2中的测功机固定支架27固定在测试平台5上，电力测功机31的作用是提供负载以及将输入的功率吸收并转化为电能返回电网；电力测功机控制系统布置在测试平台外，利用输出端转矩及转速传感器33测量到的转速转矩信号对电力测功机31实施控制；输出端转矩及转速传感器33采集输出功率的转速和转矩信息作为测试性能参数输出给操作者，并辅助电力测功机控制系统对测功机31实施控制；轴承座34对输出端转速及转矩传感器33进行机械保护，防止在工作过程和拆装过程中对输出端转速及转矩传感器33造成损坏；膜片联轴器36设置在功率输出旋转部件32与阶梯轴35一端、阶梯轴35与输出端转速及转矩传感器33、输出端转速及转矩传感器33与电力测功机31之间的传动环节，用以消除加工及装配误差的影响。电力测功机31和测功机控制系统之间通过信号线相连，传输控制信号；输出端转速及转矩传感器33与测功机控制系统之间也通过信号线相连，传输转速及转矩信息。

如图16所示，电力测功机控制系统的工作过程如下：电力测功机控制系统根据操作者输入的给定转速或转矩信号，结合输出端转速及转矩传感器33采集输送的实时转速转矩信号，并通过PID算法控制电力测功机31按一定的转速或转矩向测试系统提供负载，并控制电力测功机31将吸收的机械能转化为电能最终输入电网。

被测变速箱4的输出功率流从被测变速箱4传出依次经由内球笼321，内球笼花键轴322、半轴花键套筒323、外球笼花键轴324、外球笼325、联轴器36、阶梯轴35、联轴器36、转速转矩传感器33和联轴器36传递到电力测功机31，最后转换成电能流入电网。

如图17，18和19所示，本发明所述测试台架还包括一组保护装置7，所述保护装置7包括数个由薄钢板弯折而成的保护罩71。所述保护罩71分段地分别罩置在包括功率输入部分1和功率输出部分3在内的旋转部件上，保护罩71底部开设四个长条孔，通过螺栓与布置在测试平台5上T形槽51内的T形螺母连接，进而固定在测试平台5上。其作用是为防止测试台架运转时，旋转部件意外飞出伤害工作人员、损坏设备。为保证测试过程安全，在进行测试时，保护装置7必须紧固在测试平台5上。

Claims (8)

1.一种电动车变速箱测试台架，由功率输入部分(1)、机械工装部分(2)和功率输出部分(3)组成，所述功率输入部分(1)和功率输出部分(3)通过机械工装部分(2)呈线性地连接固定在测试平台(5)上，其特征在于：

所述功率输入部分(1)由驱动电机(11)、功率输入旋转部件(12)和驱动电机控制系统组成；所述机械工装部分(2)由功率输入部分支撑组件和功率输出部分支撑组件组成；所述功率输出部分(3)由电力测功机(31)、功率输出旋转部件(32)、电力测功机控制系统和输出端转矩及转速传感器(33)组成；

所述驱动电机(11)安装在功率输入部分支撑组件一侧固定板上，被测变速箱(4)输入端安装在功率输入部分支撑组件另一侧固定板上，驱动电机输出轴(111)通过安装在功率输入部分支撑组件两侧固定板之间的功率输入旋转部件(12)同轴连接；所述电力测功机(31)、输出端转矩及转速传感器(33)、功率输出旋转部件(32)和被测变速箱(4)输出端依次同轴连接；

所述功率输入部分(1)和功率输出部分(3)中，所述功率输出旋转部件(32)可拆卸地安装在被测变速箱(4)的输出端，其余组成部件均通过机械工装部分(2)固定安装在测试平台(5)上，拆装被测变速箱(4)时只需拆装功率输出旋转部件(32)，无需拆装其余组成部件，以保证测试台架的功率输入部分(1)的同轴度。

2.如权利要求1所述一种电动车变速箱测试台架，其特征在于：

所述功率输入旋转部件(12)由双膜片联轴器(121)、花键轴(122)、花键轴套(124)和滚动轴承(125)组成，所述双膜片联轴器(121)的两端分别与驱动电机输出轴(111)和花键轴(122)花键连接，连接处均装有弹性橡胶圈(123)，且两花键连接处的花键参数相同，所述花键轴(122)另一端与花键轴套(124)相连，花键轴(122)的中间设置有止推台肩，所述花键轴套(124)的另一端与被测变速箱输入轴(41)配合安装；

所述花键轴套(124)的外圈通过滚动轴承(125)与法兰盘(24)连接，法兰盘(24)固定在功率输入部分支撑组件的固定板上；

拆装被测变速箱(4)时，功率输入旋转部件(12)保持固定在机械工装部分(2)上，以保持功率输入部分(1)的同轴度。

3.如权利要求1所述一种电动车变速箱测试台架，其特征在于：

所述功率输入部分支撑组件驱动电机固定板(21)、变速箱固定板(22)、定位阶梯轴(23)、法兰盘(24)、驱动电机支架(25)、变速箱支架(26)和紧固螺栓(6)组成；

所述驱动电机固定板(21)和变速箱固定板(22)相对平行设置，并分别固定在驱动电机支架(25)和变速箱支架(26)，所述驱动电机固定板(21)和变速箱固定板(22)之间通过定位阶梯轴(23)定位，并通过紧固螺栓(6)固定，在所述驱动电机固定板(21)和变速箱固定板(22)均加工有基准孔，用于同轴安装驱动电机(11)和被测变速箱(4)，驱动电机固定板(21)与变速箱固定板(22)上的基准孔，以及用于安装定位阶梯轴(23)的定位孔均为一次性同轴加工而成；

通过所述驱动电机固定板(21)和变速箱固定板(22)之间的定位紧固关系，提高驱动电机输出轴与被测变速箱输入轴的同轴度，满足高转速测试要求；

被测变速箱(4)的输入端通过法兰盘(24)安装在变速箱固定板(22)的基准孔内并固定，所述法兰盘(24)与所述功率输入旋转部件(12)端部的花键轴套(124)连接，且二者之间装有滚动轴承(125)，实现被测变速箱(4)的输入端与功率输入旋转部件(12)同轴连接，进而与驱动电机(11)同轴连接。

4.如权利要求1所述一种电动车变速箱测试台架，其特征在于：

所述功率输出旋转部件(32)由内球笼(321)、内球笼花键轴(322)、半轴花键套筒(323)、可拆卸止推环、外球笼花键轴(324)和外球笼(325)依次同轴连接组成；

所述半轴花键套筒(323)和可拆卸止推环并列设置，用于连接内球笼花键轴(322)和外球笼花键轴(324)，所述半轴花键套筒(323)的长度不大于外球笼花键轴(324)的花键长度。

5.如权利要求4所述一种电动车变速箱测试台架，其特征在于：

所述可拆卸止推环由可拆卸止推环左片(326)和可拆卸止推环右片(327)通过螺栓固定连接组成。

6.如权利要求4或5所述一种电动车变速箱测试台架，其特征在于：

所述内球笼花键轴(322)和外球笼花键轴(324)的外花键根部均安装有橡胶环(328)和止推圆环(329)。

7.如权利要求1所述一种电动车变速箱测试台架，其特征在于：

所述功率输出部分支撑组件由测功机支架(27)、轴承座底座(28)和转速转矩传感器底座(29)组成，分别用于支撑安装所述功率输出部分(3)中的电力测功机(31)、轴承座(34)和输出端转矩及转速传感器(33)。

8.如权利要求1所述一种电动车变速箱测试台架，其特征在于：

所述测试台架还包括一组保护装置(7)，所述保护装置(7)由若干个不同尺寸的薄钢板弯折而成的保护罩(71)组成，所述保护罩(71)分别堆叠罩置在旋转部件上并固定在测试平台(5)上。