CN109029988A - 多功能柔性化变速箱测试系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能柔性化变速箱测试系统，可以解决传统的测试系统采用中间过渡齿轮箱的方式，增加了驱动系统的转动惯量，不利于模拟；并且汽车前置前驱变速箱测试系统主要通过人工调整，调整难度大，很难达到0.02mm的同轴度；同时负载电机一般只能实现两个方向自由度调整，高度方向一般采用垫块的方式调整，调整不方便；再者前置前驱变速箱测试系统的效率测试一般不进行油温控制，只测试在不同转速下的传动效率，油温对传动齿轮传动效率有一定的影响的问题。包括驱动电机、加载电机一、加载电机二、前置前驱变速箱以及检测系统，所述驱动电机底部设置驱动电机安装平台，所述加载电机一与所述加载电机二底部设置有测试机安装平台。
Description
技术领域
本发明涉及变速箱测试系统，具体涉及一种多功能柔性化变速箱测试系统。
背景技术
传统汽车前置前驱变速箱测试系统由一台驱动电机和两台负载电机组成，测试时一般采用在被测试变速箱的输入轴加入中间过渡齿轮箱或过渡同步带，以增加被测变速箱输入轴和输出轴的中心距，以便于采用中心距较大的驱动电机，采用同步带的方式，由于同步带的限制，一般输入转速不能超过8000rpm；采用中间过渡齿轮箱的方式，虽然可以实现20000rpm的高输入转速，但增加了驱动系统的转动惯量，不利于模拟发动机或车载电机。
同时汽车前置前驱变速箱测试系统主要通过人工调整，实现驱动轴系的同轴度；调整难度大，一般很难达到0.02mm的同轴度，轴系高速旋转时，振动较大，对被测试变速箱输入轴轴承、驱动电机轴承的寿命影响较大，同时影响输入侧扭矩的测量精度。
并且汽车前置前驱变速箱测试系统的负载电机一般只能实现两个方向自由度调整，高度方向一般采用垫块的方式调整，调整不方便。
再者前置前驱变速箱测试系统的效率测试一般不进行油温控制，只测试在不同转速下的传动效率，但油温对传动齿轮传动效率有一定的影响。
再者汽车前置前驱变速箱测试系统一般采用CAN总线或DP总线通信，采用工业计算机作为主控系统，主控计算机中安装有控制程序。此种方式很难实现高动态控制，系统响应时间一般不低于60ms。
而且汽车前置前驱变速箱测试系统中被测变速箱输入轴系一般不进行现场动平衡，轴系的振动速度较大，一般超过3mm/s，这对电机和整个轴系不利。
同时汽车前置前驱变速箱测试系统在对被测试变速箱进行差速测试时，一般对驱动电机采用转速控制，通过逐渐调整两台负载电机的转矩，实现被测试变速箱两侧不同的转速查，但此种调节方法，调整困难，调整时间长，且不稳定，因为负载电机的扭矩控制精度一般只能达到2％。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能柔性化变速箱测试系统，可以解决传统的测试系统采用中间过渡齿轮箱的方式，虽然可以实现20000rpm的高输入转速，但增加了驱动系统的转动惯量，不利于模拟发动机或车载电机；并且汽车前置前驱变速箱测试系统主要通过人工调整，调整难度大，很难达到0.02mm的同轴度；同时负载电机一般只能实现两个方向自由度调整，高度方向一般采用垫块的方式调整，调整不方便；再者前置前驱变速箱测试系统的效率测试一般不进行油温控制，只测试在不同转速下的传动效率，但油温对传动齿轮传动效率有一定的影响；同时汽车前置前驱变速箱测试系统在对被测试变速箱进行差速测试时，一般对驱动电机采用转速控制，通过逐渐调整两台负载电机的转矩，实现被测试变速箱两侧不同的转速查，但此种调节方法，调整困难，调整时间长，且不稳定的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
多功能柔性化变速箱测试系统，包括驱动电机、加载电机一、加载电机二、前置前驱变速箱，所述驱动电机底部设置驱动电机安装平台，所述加载电机一与所述加载电机二底部设置有测试机安装平台，所述驱动电机安装平台与两个所述测试机安装平台均安装在铸铁平台顶部，两个所述测试机安装平台与所述加载电机一、所述加载电机二之间的连接处均安装有左右调整滑板，且两个所述测试机安装平台侧壁上均穿接有若干个高度调整牵引杆，两个所述测试机安装平台底部侧壁上均安装有前后调整摇杆，所述加载电机一通过高速弹性膜片联轴器一连接扭矩转速传感器一，所述扭矩转速传感器一一侧设置有轴承座一，所述轴承座一一侧安装有球笼等速万向联轴器，且所述轴承座一底部设置有安装定位工装二，所述扭矩转速传感器一也安装在安装定位工装二，所述球笼等速万向联轴器连接传动轴一，所述传动轴一连接所述前置前驱变速箱，所述前置前驱变速箱连接位于所述驱动电机安装平台顶部的轴承座二，所述轴承座二一侧设置有与所述传动轴一相连接的传动轴三，所述传动轴三一侧设置有安装定位工装一，所述球笼等速万向联轴器与所述前置前驱变速箱的轴相连接且与位于所述驱动电机安装平台上的传动轴二相连接，所述传动轴二一端连接扭矩转速传感器二，所述扭矩转速传感器二连接高速弹性膜片联轴器二，所述高速弹性膜片联轴器二与所述加载电机二相连接。
优选的，该多功能柔性化变速箱测试系统还包括检测系统，所述检测系统通过变频器整流单元连接变频器逆变单元一、变频器逆变单元二以及变频器逆变单元三，所述变频器逆变单元一同时连接所述变频器逆变单元二以及所述变频器逆变单元三，所述变频器逆变单元一连接所述驱动电机，所述变频器逆变单元二连接所述加载电机一，所述变频器逆变单元三连接所述加载电机二，所述驱动电机连接有振动传感器一以及所述高速弹性膜片联轴器一，所述高速弹性膜片联轴器一连接高速轴承支承，所述高速轴承支承连接振动传感器二以及所述扭矩转速传感器二，所述扭矩转速传感器二电连接所述高速弹性膜片联轴器二，所述高速弹性膜片联轴器二连接过渡花键连接轴一，所述过渡花键连接轴一连接所述前置前驱变速箱，所述前置前驱变速箱连接振动传感器三以及变速箱风冷系统、过渡花键连接轴二、过渡花键连接轴三、早期故障预警系统以及变速箱油温控制系统，所述过渡花键连接轴二连接所述球笼等速万向联轴器，所述球笼等速万向联轴器通过所述扭矩转速传感器一连接所述加载电机一，所述过渡花键连接轴三连接扭矩转速传感器三，所述扭矩转速传感器三连接所述加载电机二，所述变频器逆变单元一与所述变频器逆变单元二、所述变频器逆变单元三三者共同连接试验台本体数据采集系统，所述试验台本体数据采集系统连接用户数据采集系统以及嵌入式实时控制器，所述嵌入式实时控制器连接计算机。
优选的，所述前置前驱变速箱连接过渡花键连接轴二、过渡花键连接轴三、所述过渡花键连接轴二连接所述球笼等速万向联轴器，所述过渡花键连接轴二连接所述球笼等速万向联轴器，两个所述球笼等速万向联轴器分别与两个加载电机连接。
优选的，所述驱动电机的前后轴承的X/Y方向安装有振动传感器一，所述高速轴承支承的X/Y方向安装有振动传感器二。
优选的，所述高速轴承支承两端分别布置两对角接触球轴承，一侧采用弹簧预紧，驱动电机与高速轴承支承之间采用高速弹性膜片联轴器一连接，高速轴承支承输出侧与扭矩转速传感器二直接连接，扭矩转速传感器二输出侧通过双节的高速弹性膜片联轴器二和过渡花键连接轴一与前置前驱变速箱的输入轴连接。
优选的，所述高速轴承支承的底平面中心设计有导向定位槽，该定位槽的中心竖直平面与其轴心线共面，高速轴承支承的过渡安装板的上下表面设计有对称的导向定位槽，被试件安装工装底板的上表面设计有定位导向槽，该定位导向槽的中心平面与安装工装竖直安装板上被试件的定位孔轴线共面。
优选的，所述加载电机一与加载电机二安装座的高度调整范围为150mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，加载电机一与加载电机二安装座的前后调整范围为200mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，调整到位后，通过螺栓锁紧，调整时可以通过标尺直观查看调整位置及距离，加载电机一与加载电机二安装座的左右调整范围为100mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，且所述驱动电机与加载电机一、加载电机二均采用转速闭环控制且扭矩限幅的控制方式。
优选的，驱动电机的前后轴承处、中间传动轴的前后和中间轴承处、中间轴承支承的两侧轴承处、被测电机的前后轴承处均设置了三轴振动传感器。
优选的，所述驱动电机的转动惯量不超过0.1kg.m2,电机的最高转速为20000rpm，且且驱动电机采用一侧减薄设计，该侧与前置前驱变速箱的输出轴靠近，且该侧中心距不超过135mm。
优选的，所述高速轴承支承输入侧的连接法兰套上设置有完全动平衡螺纹孔。
本发明的有益效果：本发明采用一台高速低惯量永磁同步电机电机用于模拟车载发动机或电机，高速电机的转动惯量不超过0.1kg.m2,电机的最高转速达到20000rpm，为满足变速箱小中心距的要求，高速低惯量永磁同步电机采用一侧减薄设计，该侧与变速箱输出轴靠近，该侧中心距不超过135mm，可以满足中心距不低于160mm的所有车用变速箱测试需求。采用一侧减薄设计的方式，不仅可以满足变速箱小中心距的要求，同时可以提高电机的一阶临阶转速，达到16000rpm的转速目标。
本发明采用了将高速驱动电机、中间高速轴承支承、被试件工装等安装在同一个铸铁平台上，同时在铸铁平台和电机安装铸铁平台、中间高速轴承支承、被试件工装等底部加工有导向定位槽，同时严格控制各部件的中心高，可以适应不同中心距和接口尺寸的变速箱测试，变速箱安装对中方便，无需进行任何对中调整，即可保证同轴度优于0.01mm；
被测变速箱的两个输出轴分别连接两台负载电机，用于模拟变速箱的输出道路负载，为适应不同规格的变速箱测试，输出端测功机需要能够实现X/Y/Z三个自由度的位置调整，可以自动监测被测变速箱的安装对中精度，防止被测变速箱安装不对中，对变速箱和测试系统造成损坏；
被测试变速输出轴连接的负载电机用于负载模拟，本发明具备计算道路谱模拟功能和实际道路谱模拟模拟功能，需要达到此要求，测控系统需具备高动态响应速度，动态响应试件不超高20ms。本发明采用实时以太网EtherCAT作为控制和信号通信网络，扭矩传感器采用EtherCAT通信，负载电机道路谱控制程序在嵌入式实时控制器中执行，本发明选择Beckoff的双核或四核嵌入实时控制器，作为驱动电机和负载电机的控制系统，通过C++语言编程，实现对驱动电机和负载电机的高动态控制。采用实时以太网通信，嵌入式实时控制器控制，可以准确模拟变速箱的实际道路负载，动态相应试件达到25ms；
被测试变速需要测试在不同油温下的传动效率，需要严格控制变速箱油温，同时不能对润滑油有破坏，如高温碳化等。本发明中设计了通过间接导热介质对进入到变速箱的润滑油进行油温控制，以被测试变速箱中油底壳的油温作为闭环反馈油温，实现对油温的闭环控制，油温控制精度可以达到±1℃，可以对变速箱进行外部油温循环控制，实现不同油温下测试变速箱的传动效率；
本发明的在输入侧的中间轴承支承的连接法兰套上设计有完全动平衡螺纹孔，用于现场动平衡，高速输入轴系采用了完全动平衡设计，轴系装配完成后，可以在线方便的对轴系进行现场动平衡，模拟车载的输入轴系整体振动速度优于1.5mm/s。
输入电机与被测变速箱之间采用高速脂润滑轴承支承，可以大幅降低轴系的摩擦损失，同时提高轴系的一阶临界转速，被测变速箱输入侧转速可以达到20000rpm。
本发明可以实现被测试变速箱在各种转速情况下的差速试验，差速转速控制精度可以达到±2rpm。在进行差速测试时，本发明中的驱动电机和两台负载电机均采用转速闭环控制，扭矩限幅的控制方式，即可以对负载电机进行准确的转速控制，同时，还可以避免电机的扭矩超载。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明整体结构示意图；
图2为本发明侧视图；
图3为本发明俯视图；
图4为本发明检测系统框图；
图中：1、驱动电机；2、加载电机一；3、加载电机二；4、前置前驱变速箱；5、铸铁平台；6、左右调整滑板；7、高度调整牵引杆；8、前后调整摇杆；9、检测系统；10、变频器整流单元；11、变频器逆变单元一；12、变频器逆变单元二；13、变频器逆变单元三；14、振动传感器一；15、高速弹性膜片联轴器一；16、高速轴承支承；17、振动传感器二；18、扭矩转速传感器二；19、高速弹性膜片联轴器二；20、过渡花键连接轴一；21、振动传感器三；22、变速箱风冷系统；23、过渡花键连接轴二；24、球笼等速万向联轴器；25、扭矩转速传感器一；26、过渡花键连接轴三；27、扭矩转速传感器三；28、早期故障预警系统；29、用户数据采集系统；30、变速箱油温控制系统；31、试验台本体数据采集系统；32、嵌入式实时控制器；33、计算机；34、轴承座一；35、轴承座二；36、安装定位工装一；37、安装定位工装二；38、传动轴一；39、驱动电机安装平台；40、传动轴二；41、传动轴三；42、测试机安装平台。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4所示，多功能柔性化变速箱测试系统，包括驱动电机1、加载电机一2、加载电机二3、前置前驱变速箱4，驱动电机1底部设置驱动电机安装平台39，加载电机一2与加载电机二3底部设置有测试机安装平台42，驱动电机安装平台39与两个测试机安装平台42均安装在铸铁平台5顶部，两个测试机安装平台42与加载电机一2、加载电机二3之间的连接处均安装有左右调整滑板6，且两个测试机安装平台42侧壁上均穿接有若干个高度调整牵引杆7，两个测试机安装平台42底部侧壁上均安装有前后调整摇杆8，加载电机一2通过高速弹性膜片联轴器一15连接扭矩转速传感器一25，扭矩转速传感器一25一侧设置有轴承座一34，轴承座一34一侧安装有球笼等速万向联轴器24，且轴承座一34底部设置有安装定位工装二37，扭矩转速传感器一25也安装在安装定位工装二37，球笼等速万向联轴器24连接传动轴一38，传动轴一38连接前置前驱变速箱4，前置前驱变速箱4连接位于驱动电机安装平台39顶部的轴承座二35，轴承座二35一侧设置有与传动轴一38相连接的传动轴三41，传动轴三41一侧设置有安装定位工装一36，球笼等速万向联轴器24与前置前驱变速箱4的轴相连接且与位于驱动电机安装平台39上的传动轴二40相连接，传动轴二40一端连接扭矩转速传感器二18，扭矩转速传感器二18连接高速弹性膜片联轴器二19，高速弹性膜片联轴器二19与加载电机二3相连接。
该多功能柔性化变速箱测试系统还包括检测系统9，检测系统9通过变频器整流单元10连接变频器逆变单元一11、变频器逆变单元二12以及变频器逆变单元三13，变频器逆变单元一11同时连接变频器逆变单元二12以及变频器逆变单元三13，变频器逆变单元一11连接驱动电机1，变频器逆变单元二12连接加载电机一2，变频器逆变单元三13连接加载电机二3，驱动电机1连接有振动传感器一14以及高速弹性膜片联轴器一15，高速弹性膜片联轴器一15连接高速轴承支承16，高速轴承支承16连接振动传感器二17以及扭矩转速传感器二18，扭矩转速传感器二18电连接高速弹性膜片联轴器二19，高速弹性膜片联轴器二19连接过渡花键连接轴一20，过渡花键连接轴一20连接前置前驱变速箱4，前置前驱变速箱4连接振动传感器三21以及变速箱风冷系统22、过渡花键连接轴二23、过渡花键连接轴三26、早期故障预警系统28以及变速箱油温控制系统30，过渡花键连接轴二23连接球笼等速万向联轴器24，球笼等速万向联轴器24通过扭矩转速传感器一25连接加载电机一2，过渡花键连接轴三26连接扭矩转速传感器三27，扭矩转速传感器三27连接加载电机二3，变频器逆变单元一11与变频器逆变单元二12、变频器逆变单元三13三者共同连接试验台本体数据采集系统31，试验台本体数据采集系统31连接用户数据采集系统29以及嵌入式实时控制器32，嵌入式实时控制器32连接计算机33。
前置前驱变速箱4连接过渡花键连接轴二23、过渡花键连接轴三26、过渡花键连接轴二23连接球笼等速万向联轴器24，过渡花键连接轴二26连接球笼等速万向联轴器24，两个球笼等速万向联轴器24分别与两个加载电机连接，通过球笼等速万向联轴器24的柔性角度调节功能，保证加载稳定、高效传输。
驱动电机1的前后轴承的X/Y，X代表左右、Y代表前后方向安装有振动传感器一14，高速轴承支承16的X/Y方向安装有振动传感器二17，实现实时监测电机的振动状态以及实时检测高速轴承支承16的振动状态。
高速轴承支承16两端分别布置两对角接触球轴承，一侧采用弹簧预紧，驱动电机1与高速轴承支承16之间采用高速弹性膜片联轴器一15连接，高速轴承支承16输出侧与扭矩转速传感器二18直接连接，扭矩转速传感器二18输出侧通过双节的高速弹性膜片联轴器二19和过渡花键连接轴一20与前置前驱变速箱4的输入轴连接，由于高速轴承支承16采用FAG/SKF/NSK的高速电主轴角接触球轴承，从而使得轴承最高转速可以达到26000rpm。
高速轴承支承16的底平面中心设计有导向定位槽，该定位槽的中心竖直平面与其轴心线共面，高速轴承支承16的过渡安装板的上下表面设计有对称的导向定位槽，被试件安装工装底板的上表面设计有定位导向槽，该定位导向槽的中心平面与安装工装竖直安装板上被试件的定位孔轴线共面，保证被测前置前驱变速箱4与高速轴承支承16的输出侧同轴度优于0.02mm，同时通过高精度定位导向键将轴承支承、过渡安装板、被试件安装工装底板连接起来，由此，可以保证轴承支承的轴向与被试件的轴线在竖直方向共面。
加载电机一2与加载电机二3安装座的高度调整范围为150mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，加载电机一2与加载电机二3安装座的前后调整范围为200mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，调整到位后，通过螺栓锁紧，调整时可以通过标尺直观查看调整位置及距离，加载电机一2与加载电机二3安装座的左右调整范围为100mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，传统的负载电机一般只能实现两个方向自由度调整，高度方向一般采用垫块的方式调整，调整不方便，与传统的相比为适应不同规格的变速箱测试，输出端测功机能够实现X/Y/Z三个自由度的位置调整，驱动电机1与加载电机一2、加载电机二3均采用转速闭环控制且扭矩限幅的控制方式。
驱动电机1的前后轴承处、中间传动轴的前后和中间轴承处、中间轴承支承的两侧轴承处、被测电机的前后轴承处均设置了三轴振动传感器，对轴承进行实时振动监测，一旦振动出现异常，系统立即报警。
驱动电机1的转动惯量不超过0.1kg.m2,电机的最高转速为20000rpm，且且驱动电机1采用一侧减薄设计，该侧与前置前驱变速箱4的输出轴靠近，且该侧中心距不超过135mm，可以满足中心距不低于160mm的所有车用变速箱测试需求，并且采用一侧减薄设计的方式，不仅可以满足变速箱小中心距的要求，同时可以提高电机的一阶临阶转速，达到16000rpm的转速目标。
高速轴承支承16输入侧的连接法兰套上设置有完全动平衡螺纹孔，平衡螺纹孔用于现场动平衡，经过现场动平衡后，高速输入轴系的振动速度可以优于2mm/s。
驱动电机1与加载电机一2、加载电机二3均采用转速闭环控制且扭矩限幅的控制方式，扭矩限幅的控制方式，即可以对负载电机进行准确的转速控制，同时，还可以避免电机的扭矩超载。
本发明在使用时，首先，完成整个系统的组装，驱动电机1用于模拟发动机或电动汽车电机，由于前置前驱变速箱4的输入轴和输出轴间距较小，为避免输入电机和输出电机位置干涉，输入电机需采用中距高较小的电机，但如果采用整体中心高很小的电机，则电机的一阶临界转速和散热都会出现问题，本发明采用将驱动电机1一侧的中心距缩小，其它部分采用合理的尺寸，与前置前驱变速箱4输出轴靠近的一侧，中心距为132mm-135mm，中心高为165mm，既能满足驱动电机与加载电机不干涉的条件，同时又能解决电机散热和一阶临界转速高于20000rpm的需求。驱动电机1与被试件之间设计有高速轴承支承16，此高速轴承支承16采用FAG/SKF/NSK的高速电主轴角接触球轴承，轴承最高转速可以达到26000rpm，高速轴承支承16两端分别布置两对角接触球轴承，一侧采用弹簧预紧，驱动电机1与高速轴承支承16之间采用高速弹性膜片联轴器一15连接，高速轴承支承16输出侧与扭矩传感器二18直接连接，扭矩传感器二18输出侧通过双节的高速弹性膜片联轴器二19和过渡花键连接轴一20与前置前驱变速箱4的输入轴连接。驱动电机1前后轴承的X/Y方向安装有振动传感器一14，实时监测电机的振动状态；高速轴承支承16的X/Y方向安装有振动传感器二17，实时检测高速轴承支承16的振动状态。为保证被测前置前驱变速箱4与高速轴承支承16的输出侧同轴度优于0.02mm，采用了将高速轴承支承16直接安装在被试件工装上，在高速轴承支承16的底平面中心设计有导向定位槽，该定位槽的中心竖直平面与其轴心线共面，高速轴承支承16的过渡安装板的上下表面设计有对称的导向定位槽，被试件安装工装底板的上表面设计有定位导向槽，该定位导向槽的中心平面与安装工装竖直安装板上被试件的定位孔轴线共面，通过高精度定位导向键将轴承支承、过渡安装板、被试件安装工装底板连接起来，由此，可以保证轴承支承的轴向与被试件的轴线在竖直方向共面。此外，被试件安装工装为四块精密加工钢板通过螺栓组合安装，在安装完成后，以安装工装的底板底部为基准，加工竖直安装板的定位孔和底部安装板上表面的定位导向槽；竖直安装板的定位孔和导向定位槽加工完成后，通过三坐标测量仪测量定位孔与底板上表面的实际距离，同时测量高速轴承支承16的轴与其底平面的实际距离，通过此尺寸差，对高速轴承支承16过多安装板进行修磨，由此来保证高速轴承支承16的中心高与安装工装竖直安装板的定位孔中心高相同；通过以上的结构设计和加工工序工艺，来保证高速轴承支承16的轴线与被试件的轴向同轴。加载电机二3的输出侧直接通过法兰与扭矩转速传感器三27连接，扭矩转速传感器三27通过球笼等速万向联轴器24连接长轴与被检测的前置前驱变速箱4连接。加载电机一2与加载电机二3安装铸铁平台通过若干个高度调整牵引杆7可以在高度方向进行调整，调整范围为150mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，调整到位后，通过螺栓锁紧，调整时可以通过标尺直观查看调整位置及距离。加载电机一2与加载电机二3通过前后调整摇杆8可以在前后方向进行调整，调整范围为200mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，调整到位后，通过螺栓锁紧，调整时可以通过标尺直观查看调整位置及距离。加载电机一2与加载电机二3安装铸铁平台通过左右调整滑板6可以在前后左右方向进行调整，调整范围为100mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，调整到位后，通过螺栓锁紧，调整时可以通过标尺直观查看调整位置及距离。驱动电机1的输出轴直接与扭矩法兰连接，扭矩法兰的扭矩和转速信号通过试验台本体数据采集系统31上传到工控机中监控软件，实现扭矩闭环控制。电机尾部安装的编码器直接与变频器的编码器模块连接，实现转速闭环控制。驱动电机1的前后轴承处、中间传动轴的前后和中间轴承处、中间轴承支承的两侧轴承处、被测电机的前后轴承处均设置了三轴振动传感器，对轴承进行实时振动监测，一旦振动出现异常，系统立即报警。在被测前置前驱变速箱4第一安装完成后，系统会启动驱动电机1，带动被测前置前驱变速箱4空转，逐渐升高转速，并通过振动传感器判断被测前置前驱变速箱4的安装对中状态，如果检测到振动超标，则需重新调整同轴度。驱动电机1变频器与上位机采用EtherCAT通讯，可以大幅提高通讯速率，提高系统的抗干扰性。上位机通过对变频器的控制，可以对电机进行恒扭矩、恒转速、道路负载模拟控制等多种控制方式。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (10)
1.多功能柔性化变速箱测试系统，包括驱动电机(1)、加载电机一(2)、加载电机二(3)、前置前驱变速箱(4)，其特征在于，所述驱动电机(1)底部设置驱动电机安装平台(39)，所述加载电机一(2)与所述加载电机二(3)底部设置有测试机安装平台(42)，所述驱动电机安装平台(39)与两个所述测试机安装平台(42)均安装在铸铁平台(5)顶部，两个所述测试机安装平台(42)与所述加载电机一(2)、所述加载电机二(3)之间的连接处均安装有左右调整滑板(6)，且两个所述测试机安装平台(42)侧壁上均穿接有若干个高度调整牵引杆(7)，两个所述测试机安装平台(42)底部侧壁上均安装有前后调整摇杆(8)，所述加载电机一(2)通过高速弹性膜片联轴器一(15)连接扭矩转速传感器一(25)，所述扭矩转速传感器一(25)一侧设置有轴承座一(34)，所述轴承座一(34)一侧安装有球笼等速万向联轴器(24)，且所述轴承座一(34)底部设置有安装定位工装二(37)，所述扭矩转速传感器一(25)也安装在安装定位工装二(37)，所述球笼等速万向联轴器(24)连接传动轴一(38)，所述传动轴一(38)连接所述前置前驱变速箱(4)，所述前置前驱变速箱(4)连接位于所述驱动电机安装平台(39)顶部的轴承座二(35)，所述轴承座二(35)一侧设置有与所述传动轴一(38)相连接的传动轴三(41)，所述传动轴三(41)一侧设置有安装定位工装一(36)，所述球笼等速万向联轴器(24)与所述前置前驱变速箱(4)的轴相连接且与位于所述驱动电机安装平台(39)上的传动轴二(40)相连接，所述传动轴二(40)一端连接扭矩转速传感器二(18)，所述扭矩转速传感器二(18)连接高速弹性膜片联轴器二(19)，所述高速弹性膜片联轴器二(19)与所述加载电机二(3)相连接。
2.根据权利要求1所述的多功能柔性化变速箱测试系统，其特征在于，该多功能柔性化变速箱测试系统还包括检测系统(9)，所述检测系统(9)通过变频器整流单元(10)连接变频器逆变单元一(11)、变频器逆变单元二(12)以及变频器逆变单元三(13)，所述变频器逆变单元一(11)同时连接所述变频器逆变单元二(12)以及所述变频器逆变单元三(13)，所述变频器逆变单元一(11)连接所述驱动电机(1)，所述变频器逆变单元二(12)连接所述加载电机一(2)，所述变频器逆变单元三(13)连接所述加载电机二(3)，所述驱动电机(1)连接有振动传感器一(14)以及所述高速弹性膜片联轴器一(15)，所述高速弹性膜片联轴器一(15)连接高速轴承支承(16)，所述高速轴承支承(16)连接振动传感器二(17)以及所述扭矩转速传感器二(18)，所述扭矩转速传感器二(18)电连接所述高速弹性膜片联轴器二(19)，所述高速弹性膜片联轴器二(19)连接过渡花键连接轴一(20)，所述过渡花键连接轴一(20)连接所述前置前驱变速箱(4)，所述前置前驱变速箱(4)连接振动传感器三(21)以及变速箱风冷系统(22)、过渡花键连接轴二(23)、过渡花键连接轴三(26)、早期故障预警系统(28)以及变速箱油温控制系统(30)，所述过渡花键连接轴二(23)连接所述球笼等速万向联轴器(24)，所述球笼等速万向联轴器(24)通过所述扭矩转速传感器一(25)连接所述加载电机一(2)，所述过渡花键连接轴三(26)连接扭矩转速传感器三(27)，所述扭矩转速传感器三(27)连接所述加载电机二(3)，所述变频器逆变单元一(11)与所述变频器逆变单元二(12)、所述变频器逆变单元三(13)三者共同连接试验台本体数据采集系统(31)，所述试验台本体数据采集系统(31)连接用户数据采集系统(29)以及嵌入式实时控制器(32)，所述嵌入式实时控制器(32)连接计算机(33)。
3.根据权利要求1所述的多功能柔性化变速箱测试系统，其特征在于，所述前置前驱变速箱(4)连接过渡花键连接轴二(23)、过渡花键连接轴三(26)、所述过渡花键连接轴二(23)连接所述球笼等速万向联轴器(24)，所述过渡花键连接轴二(26)连接所述球笼等速万向联轴器(24)，两个所述球笼等速万向联轴器(24)分别与两个加载电机连接。
4.根据权利要求1所述的多功能柔性化变速箱测试系统，其特征在于，所述驱动电机(1)的前后轴承的X/Y方向安装有振动传感器一(14)，所述高速轴承支承(16)的X/Y方向安装有振动传感器二(17)。
5.根据权利要求2所述的多功能柔性化变速箱测试系统，其特征在于，所述高速轴承支承(16)两端分别布置两对角接触球轴承，一侧采用弹簧预紧，驱动电机(1)与高速轴承支承(16)之间采用高速弹性膜片联轴器一(15)连接，高速轴承支承(16)输出侧与扭矩转速传感器二(18)直接连接，扭矩转速传感器二(18)输出侧通过双节的高速弹性膜片联轴器二(19)和过渡花键连接轴一(20)与前置前驱变速箱(4)的输入轴连接。
6.根据权利要求2所述的多功能柔性化变速箱测试系统，其特征在于，所述高速轴承支承(16)的底平面中心设计有导向定位槽，该定位槽的中心竖直平面与其轴心线共面，高速轴承支承(16)的过渡安装板的上下表面设计有对称的导向定位槽，被试件安装工装底板的上表面设计有定位导向槽，该定位导向槽的中心平面与安装工装竖直安装板上被试件的定位孔轴线共面。
7.根据权利要求1或2所述的多功能柔性化变速箱测试系统，其特征在于，所述加载电机一(2)与加载电机二(3)安装座的高度调整范围为150mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，加载电机一(2)与加载电机二(3)安装座的前后调整范围为200mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，调整到位后，通过螺栓锁紧，调整时可以通过标尺直观查看调整位置及距离，加载电机一(2)与加载电机二(3)安装座的左右调整范围为100mm，调整方式为手动减速机和丝杠调整，且所述驱动电机(1)与加载电机一(2)、加载电机二(3)均采用转速闭环控制且扭矩限幅的控制方式。
8.根据权利要求1所述的多功能柔性化变速箱测试系统，其特征在于，所述驱动电机(1)的前后轴承处、中间传动轴的前后和中间轴承处、中间轴承支承的两侧轴承处、被测电机的前后轴承处均设置了三轴振动传感器。
9.根据权利要求1或2所述的多功能柔性化变速箱测试系统，其特征在于，所述驱动电机(1)的转动惯量不超过0.1kg.m2,电机的最高转速为20000rpm，且且驱动电机(1)采用一侧减薄设计，该侧与前置前驱变速箱(4)的输出轴靠近，且该侧中心距不超过135mm。
10.根据权利要求2所述的多功能柔性化变速箱测试系统，其特征在于，所述高速轴承支承(16)输入侧的连接法兰套上设置有完全动平衡螺纹孔。
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