CN107941506A - 一种变速箱测试台架装置及其模拟发动机转速波动的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种变速箱测试台架装置及其模拟发动机转速波动的方法，台架装置包括变速箱和离合器，所述台架装置还包括第一测功机、不等速万向节、设于不等速万向节两端的惯量调节结构和用于调节不等速万向节夹角及传动的过渡传动机构，不等速万向节的两端通过过渡传动机构与第一测功机和离合器连接传动。本发明结合CAE仿真分析的指导合理调节不等速万向节角度以及万向节前后端惯量，模拟发动机转速波动。
Description
技术领域
本发明属于汽车试验台架工艺装备技术领域，涉及手动变速箱试验台架；更具体地，本发明涉及一种变速箱测试台架装置及其模拟发动机转速波动的方法。
背景技术
由于发动机中燃烧气体压力以及活塞往复运动产生的周期性惯性力，使扭矩呈脉动周期变化，经过离合器传递到变速箱啮合齿轮，由于齿轮啮合存在间隙，而且非承载齿轮副从动轮处于随动状态，将引起齿轮的敲击，从而产生变速箱Rattle敲击噪声。
变速箱Rattle敲击噪声影响因素非常多，包括啮合齿轮的侧隙、同步器与拨叉的偏摆量以及变速箱内部各零部件的模态频率。而针对变速箱Rattle敲击噪声在整车排查噪声源以及更换零部件对Rattle敲击噪声的影响，工作比较繁琐，而且由于发动机背景噪声影响较大，无法准确对产生的Rattle敲击噪声源进行定位。因此，手动变速箱Rattle敲击台架的搭建对研究以及优化变速箱Rattle敲击噪声作用至关重要，其中如何在变速箱台架模拟发动机转速波动是搭建台架难题。
现阶段国内各主机厂搭建手动变速箱Rattle敲击台架案例较少，其中一些主机厂主要通过五电机驱动输入正弦激励信号来调节测功机输入，从而产生扭矩波动，从而模拟发动机的转速波动，产生的转速波动最大能达到600rad/s2。但对于传统四缸发动机匹配的单质量飞轮(SMF)输出的二阶转速波动一般在1000rad/s2以上，五电机驱动不能满足单质量飞轮匹配的变速箱产生的转速波动，而且五电机驱动台架搭建成本昂贵。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种变速箱测试台架装置及其模拟发动机转速波动的方法，目的是结合CAE仿真分析的指导合理调节不等速万向节角度以及万向节前后端惯量，模拟发动机转速波动。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种变速箱测试台架装置，包括变速箱和离合器，所述台架装置还包括第一测功机、不等速万向节、设于不等速万向节两端的惯量调节结构和用于调节不等速万向节夹角及传动的过渡传动机构，不等速万向节的两端通过过渡传动机构与第一测功机和离合器连接传动。
所述惯量调节结构包括第一质量块和设于不等速万向节被动端的第二质量块，所述第一质量块设于不等速万向节的主动端。
所述过渡传动机构包括第一过渡轴和第二过渡轴，不等速万向节的主动端通过第一过渡轴与第一测功机连接传动，不等速万向节的被动端通过第二过渡轴与离合器连接传动。
所述第一过渡轴通过轴承与固定支架连接。
设置有用于固定变速箱及支撑连接第二过渡轴的固定支撑结构。
所述固定支撑结构为支撑弯板，所述第二过渡轴通过轴承与支撑弯板连接，所述变速箱通过紧固件与支撑弯板连接。
所述离合器通过花键与第二过渡轴连接。
第二过渡轴安装第二质量块后通过不等速双向万向节连接法兰面相连接。
所述第一测功机通过皮带与第一过渡轴传动连接，消除传动系统产生的转速波动反作用于测功机所导致的误差。
所述台架装置还包括第二测功机、第三测功机和连接变速箱差速器的传动轴，第二测功机通过传动轴左半轴与变速箱差速器连接，第三测功机通过传动轴右半轴与变速箱差速器连接。
不等速万向节采用A类万向节，保持两轴同轴度。
采用所述变速箱测试台架装置模拟发动机转速波动的方法，是通过调节测功机控制输入扭转、转速以及变速箱控制不同档位，来模拟各档位不同扭矩以及不同转速工况下飞轮端二阶转速波动。
所述不等速双向万向节与测功机以及过渡轴相连接，结合CAE仿真分析若需达到的最大转速波动在1500rad/s2，对应转速点为2000rpm，则万向节夹角应为8.2°。
本发明的有益效果：本发明实施后，能够在变速箱台架准确模拟发动机转速波动，从而能够模拟变速箱内部因转速波动产生的敲击，能够对变速箱Rattle敲击噪声的机理进行深入的研究，并对Rattle敲击噪声源进行准确的定位。本发明实施后能够在变速箱开发前期，准确预判可能产生Rattle敲击噪声的变速箱零部件，快速找到解决Rattle敲击噪声的方法，节省了开发周期、并为后期整车Rattle敲击噪声改善节约了成本。而且该发明装置安装简单，对比传统模拟发动机转速波动的装置能够大大节约设备成本。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明的整体结构示意图；
图2是本发明中不等速万向节与支撑弯板连接结构示意图；
图3是本发明中不等速双向万向节示意图。
图中标记为：
1、第一测功机，2、不等速万向节，3、离合器，4、变速箱，5、第二测功机，6、传动轴左半轴，7、支撑弯板，8、传动轴右半轴，9、第三测功机，10、第二过渡轴，11、电机输入端，12、螺栓，13、轴承，14、连接法兰，15、第一过渡轴，16、固定支架，17、第一质量块，18、第二质量块。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
本发明是通过改变不等速双向万向节夹角的方法来模拟四缸发动机二阶激励，并将其运用到变速箱台架。如图1至图3所示，本发明具体涉及一种用于模拟发动机转速波动的变速箱测试台架装置，包括变速箱4和离合器3，该台架装置还包括第一测功机1、不等速万向节2、设于不等速万向节2两端的惯量调节结构和用于调节不等速万向节2夹角及传动的过渡传动机构，不等速万向节2的两端通过过渡传动机构与第一测功机1和离合器3连接传动。本发明结合CAE传动系仿真分析，通过合理调整不等速万向节夹角，优化主动端以及被动端惯量来模拟四缸发动机二阶转速波动，输入的二阶激励经离合器3衰减后传递到变速箱输入轴，输入轴的转速波动引起变速箱内部结构的敲击。通过本发明运动后，能够在台架上准确定位变速箱敲击产生的噪声源，并进行相应的优化与改进。
上述惯量调节结构包括第一质量块17和设于不等速万向节2被动端的第二质量块18，第一质量块17设于不等速万向节2的主动端。
过渡传动机构包括第一过渡轴15和第二过渡轴10，不等速万向节2的主动端通过第一过渡轴15与第一测功机1连接传动，不等速万向节2的被动端通过第二过渡轴10与离合器3连接传动。第一过渡轴15通过轴承与固定支架16连接。具体而言，第一测功机1与轴长为300mm的第一过渡轴相连接，第一过渡轴15通过轴承固定于固定支架16上，并保持两者对中度。其中测功机1通过皮带与第一过渡轴传动连接，消除传动系统产生的转速波动反作用于测功机所导致的误差。
为了便于对变速箱4及第二过渡轴的定位固定，设置有用于固定变速箱4及支撑连接第二过渡轴10的固定支撑结构。固定支撑结构优选为支撑弯板7，其采用钢板制作而成，第二过渡轴10通过轴承13与支撑弯板7连接，变速箱4通过紧固件与支撑弯板7连接。具体而言，变速箱4通过连接螺栓固定于支撑弯板上，支撑弯板设置轴承13，便于安装连接第二过渡轴10。离合器3通过花键与第二过渡轴10连接，第二过渡轴10中端加装第二质量块18。第二过渡轴10安装第二质量块后通过不等速双向万向节连接法兰面相连接。其传动过程为：第一测功机内的电机输入端11通过皮带传动给第一过渡轴15，第一过渡轴15通过不等速万向节2传动给第二过渡轴10，第二过渡轴10再传动给离合器3，之后离合器3再与变速箱4进行传动。上述万向节优选采用不等速双向万向节。不等速万向节2通过连接法兰14与第一过渡轴15相连接，且中间安装第一质量块17，第二过渡轴10中端安装第二质量块18后通过不等速双向万向节连接法兰面，主动端质量块惯量结合CAE仿真为0.01kg/m2、被动端质量块惯量为0.05kg/m2。单个万向节夹角结合CAE仿真分析若需要达到的最大转速波动在1500rad/s2，对应转速点为2000rpm，则万向节夹角应为8.2°，夹角拟定后通过调节第一过渡轴15与第二过渡轴10径向距离来控制万向节夹角，如采用A类万向节，同时控制好两轴的同轴度。
此外，上述变速箱测试台架装置还包括第二测功机5、第三测功机9和连接变速箱4差速器的传动轴，第二测功机5通过传动轴左半轴6与变速箱4差速器连接，第三测功机9通过传动轴右半轴8与变速箱差速器连接。实施时，也即是传动轴左半轴6以及右半轴8与变速箱4差速器相连接，第二测功机5与第三测功机9分别连接传动轴左右半轴另一端。
上述变速箱测试台架装置模拟发动机转速波动的方法，是将上述各结构连接后，通过调节皮带传动的第一测功机1控制输入扭转、转速以及变速箱4控制不同档位，来模拟各档位不同扭矩以及不同转速工况下飞轮端二阶转速波动。实施时，不等速双向万向节前后端通过过渡轴连接，过渡轴中端分别加装质量块，结合CAE仿真分析的指导合理调节不等速万向节角度以及万向节前后端惯量，模拟发动机转速波动。本发明实施后，能够在变速箱台架准确模拟发动机转速波动，从而能够模拟变速箱内部因转速波动产生的敲击，能够对变速箱Rattle敲击噪声的机理进行深入的研究，并对Rattle敲击噪声源进行准确的定位。本发明实施后能够在变速箱开发前期，准确预判可能产生Rattle敲击噪声的变速箱零部件，快速找到解决Rattle敲击噪声的方法，节省了开发周期、并为后期整车Rattle敲击噪声改善节约了成本。而且该发明装置安装简单，对比传统模拟发动机转速波动的装置能够大大节约设备成本。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种变速箱测试台架装置，包括变速箱(4)和离合器(3)，其特征在于：所述台架装置还包括第一测功机(1)、不等速万向节(2)、设于不等速万向节(2)两端的惯量调节结构和用于调节不等速万向节(2)夹角及传动的过渡传动机构，不等速万向节(2)的两端通过过渡传动机构与第一测功机(1)和离合器(3)连接传动。
2.根据权利要求1所述变速箱测试台架装置，其特征在于：所述惯量调节结构包括第一质量块(17)和设于不等速万向节(2)被动端的第二质量块(18)，所述第一质量块(17)设于不等速万向节(2)的主动端。
3.根据权利要求1所述变速箱测试台架装置，其特征在于：所述过渡传动机构包括第一过渡轴(15)和第二过渡轴(10)，不等速万向节(2)的主动端通过第一过渡轴(15)与第一测功机(1)连接传动，不等速万向节(2)的被动端通过第二过渡轴(10)与离合器(3)连接传动。
4.根据权利要求3所述变速箱测试台架装置，其特征在于：所述第一过渡轴(15)通过轴承与固定支架(16)连接。
5.根据权利要求3所述变速箱测试台架装置，其特征在于：设置有用于固定变速箱(4)及支撑连接第二过渡轴(10)的固定支撑结构。
6.根据权利要求5所述变速箱测试台架装置，其特征在于：所述固定支撑结构为支撑弯板(7)，所述第二过渡轴(10)通过轴承(13)与支撑弯板(7)连接，所述变速箱(4)通过紧固件与支撑弯板(7)连接。
7.根据权利要求3所述变速箱测试台架装置，其特征在于：所述离合器(3)通过花键与第二过渡轴(10)连接。
8.根据权利要求3所述变速箱测试台架装置，其特征在于：所述第一测功机(1)通过皮带与第一过渡轴(15)传动连接。
9.根据权利要求1所述变速箱测试台架装置，其特征在于：所述台架装置还包括第二测功机(5)、第三测功机(9)和连接变速箱(4)差速器的传动轴，第二测功机(5)通过传动轴左半轴(6)与变速箱(4)差速器连接，第三测功机(9)通过传动轴右半轴(8)与变速箱(4)差速器连接。
10.一种采用权利要求1-9任一项所述变速箱测试台架装置模拟发动机转速波动的方法，其特征在于，所述方法是通过调节测功机(1)控制输入扭转、转速以及变速箱(4)控制不同档位，来模拟各档位不同扭矩以及不同转速工况下飞轮端二阶转速波动。
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