CN113899561A - 一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟装置及方法，其包括试验台支架，所述试验台支架的顶部设置有若干所述底座，各所述底座上分别设置有所述驱动电机、扭矩仪、齿轮箱和负载结构；所述驱动电机的输入端与变频器连接，所述驱动电机的输出端通过所述第一联轴器与所述第一扭矩仪一端连接；所述第一扭矩仪的另一端通过所述第二联轴器与所述齿轮箱的输入端连接，所述齿轮箱的输出端通过所述负载连接结构与所述第二扭矩仪的一端连接，所述第二扭矩仪的另一端经所述第三联轴器与所述负载结构连接。本发明能够模拟齿轮系统的冲击工况，并有自适应的电磁力保护功能，便于开展履带负载车辆齿轮系统受冲击载荷的动态响应研究。

Description

一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟装置及方法

技术领域

本发明涉及一种履带车辆试验技术领域，特别是关于一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟装置及方法。

背景技术

履带式车辆经常在坑洼不平的地面上行驶，因此会有冲击载荷的存在，另一方面履带式车辆在越野时，由于高速冲坡可能导致车辆悬挂迅速压缩，甚至发生悬挂击穿的情况，这会对车辆造成较大的冲击。这些冲击载荷不仅影响车身，还影响车身内部部件。如果内部部件强度不够，冲击载荷对其造成损坏，会严重影响车辆的效能。

汇流行星排作为履带车辆综合传动的重要组成部分，在复杂工况下振动问题尤为明显，直接影响到履带车辆综合传动性能的发挥。齿轮传动系统作为许多机械的重要组成部分，在传动过程中由于恶劣的工况和高频的运转将会引起的强烈冲击振动问题，引发齿轮磨损、裂纹、断齿、早期疲劳等故障，齿轮系统发生故障将影响设备的正常运行，严重时甚至危及人身安全，齿轮系统减振降噪是传动技术保障工作的重点。

发明内容

针对齿轮系统在履带车辆综合传动系统实际运行中产生的振动问题，本发明的目的是提供一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟装置及方法，其能模拟齿轮系统承受柔性、剧烈瞬态冲击工况，准确获取齿轮系统的动态响应特性，便于开展履带负载车辆齿轮系统受冲击载荷的动态响应研究。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟装置，其包括试验台支架、底座、驱动电机、第一至第三联轴器、第一扭矩仪、第二扭矩仪、齿轮箱、负载结构、负载连接结构和自适应电磁力激振与保护结构；所述试验台支架的顶部设置有若干所述底座，各所述底座上分别设置有所述驱动电机、扭矩仪、齿轮箱、负载结构和自适应电磁力激振与保护结构；所述驱动电机的输入端与变频器连接，所述驱动电机的输出端通过所述第一联轴器和传动轴与所述第一扭矩仪一端连接；所述第一扭矩仪的另一端通过所述第二联轴器和传动轴与所述齿轮箱的输入端连接，所述齿轮箱的输出端通过所述负载连接结构与所述第二扭矩仪的一端连接，所述第二扭矩仪的另一端经所述第三联轴器和传动轴与所述负载结构连接；位于所述齿轮箱和负载结构的输入端、输出端的传动轴上都设置有所述自适应电磁力激振与保护结构。

进一步，所述齿轮箱输入端的轴承径向处和轴向处、以及输出端的轴承径向处与轴向处，均布置有位移传感器和加速度传感器。

进一步，所述负载连接结构采用磁力耦合器，或采用湿式离合器；

所述负载连接结构采用所述湿式离合器时，所述齿轮箱的输出端通过第四联轴器与所述湿式离合器的一端连接，所述湿式离合器的另一端通过第五联轴器与所述第二扭矩仪的一端连接；

所述负载连接结构采用所述湿式离合器时，所述湿式离合器的一端与所述第一扭矩仪的另一端连接，所述湿式离合器的另一端与所述齿轮箱的输入端连接；所述湿式离合器的输入端和输出端的传动轴上设置有所述自适应电磁力激振与保护结构。

进一步，所述自适应电磁力激振与保护结构包括E型磁极、磁极固定架和电磁力控制系统；所述磁极固定架采用圆环型结构，该磁极固定架套设在所述传动轴上，且其底部设置在所述底座上；位于所述磁极固定架的内侧周向间隔设置多个所述E型磁极，多个所述E型磁极与所述电磁力控制系统连接，由所述电磁力控制系统控制其工作，使多个所述E型磁极构成非接触式的激振器，产生电磁力，抵消振动冲击。

进一步，所述电磁力控制系统包括DSP、功放板、电磁力控制器、数据采集卡和信号调理板；所述位移传感器和加速度传感器将实时监测到的传动轴的振动位移信号传输至所述信号调理板，转化为模拟信号后经所述数据采集卡实时传输至所述DSP和电磁力控制器；所述电磁力控制器根据接收到的信号获取所述传动轴承受的冲击力，将该冲击力写入预置在所述控制器内的自适应控制算法，然后将该自适应控制算法写入所述DSP内产生控制信号；所述DSP输出的控制信号经所述功放板进行功率放大后，传输至所述E型磁极，驱动所述E型磁极产生反向的电磁力来抵消冲击力。

进一步，所述负载结构采用惯量盘、刹车盘、测功机及测功电机中的一种或任意一种与所述惯量盘的组合结构。

一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟方法，该方法基于上述模拟装置实现，包括：步骤1、预先设定负载结构的负载值，启动驱动电机，实现软启动；步骤2、在驱动电机工作时，突然加大负载结构的负载值，通过调节负载连接结构的动作，采集加速度传感器随时间变化数据，以实现柔性冲击工况/或剧烈瞬态冲击工况的模拟。

进一步，突然加大负载结构的负载值的方法根据负载结构的不同，分别采用以下方法：

1)通过调节惯量盘的惯量大小或多少来施加所加载的冲击力度；

2)采用刹车盘作为负载时，启动刹车盘施加所加载的冲击力度；

3)采用测功机作为负载时，启动测功机施加所加载的冲击力度；

4)将测功电机作为负载时，通过使测功电机反转来达到增加负载的作用。

进一步，所述步骤2中，柔性冲击工况模拟时，负载连接结构采用磁力耦合器；在驱动电机工作时，突然加大负载结构的负载值，通过调节磁力耦合器的铜转子与永磁转子气息靠近快慢的速度，以实现柔性冲击工况的模拟。

进一步，所述步骤2中，剧烈瞬态冲击工况模拟时，负载连接结构采用湿式离合器；在驱动电机工作时，突然加大负载结构的负载值，再将湿式离合器迅速接合，迅速带动惯量盘和负载结构转动，采集加速度传感器随时间变化数据，以实现剧烈瞬态冲击工况的模拟。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明可以有效、准确地模拟履带车辆齿轮系统受到的冲击工况，便于开展履带车辆齿轮系统冲击载荷动态响应研究。

2、本发明的试验装置结构简单，采用结构模块化设计。而且易于实现，成本较低，后期维护及扩展功能方便。

3、本发明的兼容性好，可根据测试要求适当调节各个部件的相对位置。

4、本发明采用磁力耦合器作为联轴器可以实现调速达到节能环保的目的，可以减少电机启动负载，大大减低了刚性联轴器的振动放大传递，具有过载保护功能且可保证工艺参数稳定。

5、本发明设置有自适应电磁力激振与保护装置，可以从传动轴径向以非接触的方式施加电磁激振力，模拟径向冲击；同时，对于传动轴承受的剧烈的瞬态负载冲击，电磁力激振与保护装置还可以进行反方向施加电磁力，保护传动轴以及轴承免受损坏。

6、本发明可以模拟齿轮系统承受柔性、剧烈瞬态冲击工况，为准确获取齿轮系统的动态响应特性提供平台支撑，对齿轮系统减振降噪、性能优化、以及状态监测具有重要的理论支撑意义与工程价值。

附图说明

图1是本发明实施例中的模拟齿轮系统承受柔性冲击工况模拟装置示意图；

图2是本发明实施例中的模拟齿轮系统承受剧烈瞬态冲击工况模拟装置示意图；

图3是本发明实施例中的自适应电磁力激振与保护装置中电磁力控制系统示意图；

图4是本发明实施例中的自适应电磁力激振与保护装置示意图；

附图标号：

1-驱动电机；2-联轴器；3-扭矩仪；4-齿轮箱；5-惯量盘；6-负载结构；7-磁力耦合器；8-湿式离合器；9-试验台支架；10-底座；11-自适应电磁力激振与保护结构；12-E型磁极；13-磁极固定架；14-DSP；15-功放板；16-电磁力控制器；17-数据采集卡；18-信号调理板；19-加速度传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的第一实施方式中，如图1～图4所示，提供一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟装置，其包括试验台支架9、底座10、驱动电机1、第一至第三联轴器2、第一扭矩仪3、第二扭矩仪、齿轮箱4、负载结构6、负载连接结构和自适应电磁力激振与保护结构11。

试验台支架9的顶部设置有若干底座10，各底座10上分别设置有驱动电机1、扭矩仪3、齿轮箱4、负载结构6和自适应电磁力激振与保护结构11。驱动电机1的输入端与现有变频器连接，由变频器控制驱动电机1的输入转矩及输入转速；驱动电机1的输出端通过第一联轴器2和传动轴与第一扭矩仪3一端连接。第一扭矩仪3的另一端通过第二联轴器2和传动轴与齿轮箱4的输入端连接，齿轮箱4的输出端通过负载连接结构和传动轴与第二扭矩仪的一端连接，第二扭矩仪的另一端经第三联轴器2和传动轴与负载结构6连接。位于齿轮箱4的输入端和输出端的传动轴、负载结构的输入端和输出端的传动轴上都设置有自适应电磁力激振与保护结构11。

上述实施例中，位于齿轮箱4输入端的轴承径向处和轴向处、以及输出端的轴承径向处与轴向处，均布置有位移传感器和加速度传感器19，以测量冲击工况下传动轴的振动响应。

上述实施例中，可根据所需模拟或者实现的冲击负载的大小而确定采用何种负载结构来加载，惯量盘可提供几百N·m的冲击负载；刹车盘可提供几千N·m的冲击负载；测功机根据所选型号，可提供几十至几万N·m的冲击负载；测功电机根据所选型号，也可提供几十至几万N·m的冲击负载；测功电机的功率一般不高于驱动电机。

负载结构6可以采用惯量盘5、刹车盘、测功机及测功电机中的一种或任意一种与惯量盘5的组合结构。优选的，组合方式可以采用惯量盘和刹车盘作为负载，惯量盘和测功机作为负载，惯量盘和电机作为负载等。

由于惯量盘5具有一定的缓冲作用，在模拟高速冲坡工况下受到的较大冲击力时的工况时，可以采用惯量盘5作为负载结构必要的一个部件，此时惯量盘5的惯量是一个定值，不需要在调节惯量的大小，而采用启动刹车盘(测功机、驱动电机)来得到预加的冲击力。惯量盘5与刹车盘(测功机、驱动电机)两者共同作为负载结构不仅可以获得一定的缓冲作用减少对机器的破坏程度，还可以得到预加冲击力的效果。

上述实施例中，负载连接结构可以采用磁力耦合器7，或采用湿式离合器8。

当负载连接结构采用磁力耦合器7时，齿轮箱4的输出端通过磁力耦合器7与第二扭矩仪的一端连接。

当负载连接结构采用湿式离合器8时，齿轮箱4的输出端通过第四联轴器2与湿式离合器8的一端连接，湿式离合器8的另一端通过第五联轴器2与第二扭矩仪的一端连接。或：湿式离合器8设置在齿轮箱4的输入端，即湿式离合器8的一端与第一扭矩仪3的另一端连接，湿式离合器8的另一端与齿轮箱4的输入端连接。湿式离合器8的输入端和输出端的传动轴上设置有自适应电磁力激振与保护结构11。

上述实施例中，湿式离合器8的底部通过底座10设置在试验台支架9上。

上述实施例中，如图3、图4所示，自适应电磁力激振与保护结构11包括E型磁极12、磁极固定架13和电磁力控制系统。磁极固定架13采用圆环型结构，该磁极固定架13套设在传动轴上，且其底部设置在底座10上；位于磁极固定架13的内侧周向间隔设置多个E型磁极12，多个E型磁极12与电磁力控制系统连接，由电磁力控制系统控制其工作，使多个E型磁极12构成非接触式的激振器，产生电磁力，抵消振动冲击，有效保护传动轴及轴承。

在本实施例中，激振器的非接触激振是利用电磁学原理，通过电磁场的相互作用产生电磁力来实现的。E型磁极12是将导线缠绕在永磁材料上，采用永磁偏置法，通入交变电流，便可产生较大的电磁力。

其中，电磁力控制系统包括DSP14、功放板15、电磁力控制器16、数据采集卡17和信号调理板18。位移传感器和加速度传感器19将实时监测到的传动轴的振动位移信号传输至信号调理板18，转化为模拟信号(如模拟的电压信号或电流信号)后经数据采集卡17实时传输至DSP14和电磁力控制器16；电磁力控制器16根据接收到的信号获取传动轴承受的冲击力，将该冲击力写入预置在控制器内的自适应控制算法，然后将该自适应控制算法写入DSP14内产生控制信号；DSP14输出的控制信号经功放板15进行功率放大后，传输至E型磁极12，驱动E型磁极12产生反向的电磁力来抵消冲击力，保护轴承和传动轴，免受横向振动冲击的损害。

根据振动信号换算出冲击力，该冲击力是实时高频交变的，要求电磁力也必须是实时高频交变的。

根据所需电磁力F_m的大小，由公式

可以换算出E型磁极12的线圈产生的磁感应强度F_m和磁极截面积A，式中μ₀为真空磁导率。

进一步的，由所需的磁感应强度B_a，可以由公式

换算出线圈匝数N、导线电流I以及E型磁极12与传动轴的间隙s。

所采用的自适应控制算法包括但不限于基于神经网络的PID算法、基于改进型PSO的PID算法等。本发明的装置在使用时，可以根据所要求实现的冲击负载的大小可采用惯量盘5、刹车盘、测功机、测功电机作为加载结构，采用磁力耦合器、湿式离合器作为连接方式以实现不同特点的冲击载荷。

通过采用不同的负载结构6，实现以下四种模拟冲击工况：

(1)当试验要求实现的负载的冲击力度比较小时，可以采用惯量盘5作为负载；通过调节惯量盘5的惯量大小或多少来施加所加载的冲击力度；

其中，冲击力度比较小是指冲击力度小于预先设定的冲击力阈值时。

(2)当试验要求实现的负载较大时，可以采用刹车盘作为负载。

(3)当试验要求实现的冲击特别大时，可以采用测功机作为负载，以提供与驱动功率相同的负载；

其中，冲击力度特别大是指冲击力度大于预先设定的冲击力阈值时。

(4)当试验要求实现的冲击特别大，且需要控制施加的力、施加的转速、施加的扭矩时，可以采用测功电机作为负载，通过测功电机提供反向的扭矩来达到负载的作用。

在本发明的第二实施方式中，基于第一实施方式中的装置，提供一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟方法，其包括以下步骤：

步骤1、预先设定负载结构6的负载值，启动驱动电机1，实现软启动；

步骤2、在驱动电机1工作时，突然加大负载结构6的负载值，通过调节负载连接结构的动作，采集加速度传感器随时间变化数据，以实现柔性冲击工况/或剧烈瞬态冲击工况的模拟。

上述步骤2中，突然加大负载结构6的负载值的方法根据负载结构的不同，分别采用以下方法：

1)通过调节惯量盘5的惯量大小或多少来施加所加载的冲击力度；

具体为：在采用增加惯量盘的盘片的方法增加负载值时，需要将驱动电机1停机，在安装所需负载的盘片后，在启动驱动电机1，以施加所加载的冲击力度。

2)采用刹车盘作为负载时，启动刹车盘施加所加载的冲击力度。

3)采用测功机作为负载时，启动测功机施加所加载的冲击力度。

4)将测功电机作为负载时，通过使测功电机反转来达到增加负载的作用。

在本实施例中，冲击模拟试验台有不同的施加冲击的方法，无论采用哪种方法施加冲击都有可能引起传动轴或轴承的振幅剧增，当振幅过大时可能会对传动轴和轴承产生损伤。试验台的振动等级可按振动烈度值的大小进行评定。从人体开始感觉的振动有效速度0.112mm/s开始，每增加1.6倍(4dB)为一个数量级。一般分为4个等级，每级相当于2个数量级的振动烈度范围。即，A级：不会使机械设备的正常运转发生危险的振动，称为“良好工作状态”；B级：可验收的、容许的振动，称为“正常工作状态”；C级：振级是允许的，但有问题，应设法降低，称为“可容忍工作状态"；D级：振动太大，不能允许，机器不能运转，称为“不允许工作状态”。当传动轴的振动等级达到C级以上时，就需要控制传动轴的振动以及保护轴承，让负载冲击尽量直接传动到汇流行星排齿轮系统上。具体的方法是：

通过位移传感器和加速度传感器实时采集冲击试验台的振动情况，一旦振动烈度达到C级以上时，启动自适应电磁力激振与保护结构11，自适应电磁力激振与保护结构11可以实时变化产生的电磁力来约束过大的激振力，保护传动轴和轴承。本发明在齿轮箱4和湿式离合器8的输入端和输出端的传动轴处安装自适应电磁力激振与保护结构11来抵消由激振力产生的横向振幅。使用时，实时监测振动的幅值和相位，当振幅过大时，采用自适应控制算法，产生一个和原振动相位相反的一个电磁力来抵消振动冲击，有效保护传动轴及轴承，并可实时监测齿轮系统的动态响应特性。

在本实例中，自适应电磁力激振与保护结构11采用电磁激振器来施加非接触的电磁激振力，电磁激振对试件无附加质量和附加刚度，避免了试验过程中对试件的损伤。

上述步骤2中，柔性冲击工况模拟时，负载连接结构采用磁力耦合器7。在驱动电机1工作时，突然加大负载结构6的负载值，通过调节磁力耦合器的铜转子与永磁转子气息靠近快慢的速度，以实现柔性冲击工况的模拟。

具体为：磁力耦合器7的工作原理：磁力耦合器7由永磁转子、铜转子、气隙执行机构、转轴连接壳与紧缩盘组成。在驱动电机1转动时，铜转子的铜环上在切割永磁体的磁力线时产生感应涡电流，而感应涡电流的磁场与永磁体的磁场之间的作用力实现了驱动电机与负载结构之间的扭矩传递。可以在预先设定定范围内调整气隙，达到所需的扭矩传递和速度传递要求。

当磁力耦合器7的铜转子与永磁转子气隙很远时没有冲击作用，当两者慢慢靠近时可以提供一个很小、很柔和的力，当两者快速靠近时，力就会较快地传递过来，从而实现柔性冲击，其柔性是相对于刚性连接来说，如采用梅花联轴器、膜片联轴器以及螺栓等硬连接方式。

在本实施例中，在磁力耦合器7处设置控制器以调节磁力耦合器的气隙，控制器的控制方法包括但不限于PID算法、脉宽调制法、前馈反馈控制以及迭代优化设计等方法。根据所需要的冲击力度，选用不同参数的控制算法，来调节磁力耦合器的作用时间。由于磁力耦合器作用时，必须存在一个气隙，转矩传递通过磁场力的相互作用，其瞬态传动时间较长，故适合柔性冲击，不适合剧烈冲击工况的模拟。

上述步骤2中，剧烈瞬态冲击工况模拟时，负载连接结构采用湿式离合器8。在驱动电机1工作时，突然加大负载结构6的负载值，再将湿式离合器8迅速接合，迅速带动惯量盘和负载结构6转动，采集加速度传感器随时间变化数据，以实现剧烈瞬态冲击工况的模拟。一般湿式离合器8的接合时间，在0.15秒至1秒之间，与车辆变速换挡的时间一致，可以很好地模拟换挡冲击工况。

具体为：湿式离合器8包括湿式离合器活塞腔、活塞、摩擦片、对偶钢片和回位弹簧。湿式离合器8的摩擦片和对偶钢片接合是通过活塞腔充油与泄油实现的，本发明采用电磁比例阀或者高速开关阀实现充油的流量和压力控制，电磁比例阀的控制方法包括但不限于PID算法、脉宽调制法、前馈反馈控制以及迭代优化设计等方法；高速开关阀的控制方式多采用脉宽调制法，高速开关阀内部的作动机构一般不受油液污染的影响。由于湿式离合器的摩擦片和对偶钢片的间隙较小，且活塞腔体的体积小，当提高充油油压和流量时，很容易充满活塞腔，进而实现离合器的接合，接合时间可以在几百毫秒量级，因此可以实现剧烈的瞬态冲击载荷施加。

进一步的，为了再提高接合时间，还可以设置2个以上的供油支路，进一步加快离合器接合时间，实现冲击载荷的精细调节。

上述实施例中，也可采用湿式离合器8作为模拟柔性冲击工况的负载连接结构，例如可以控制接合油压缓慢上升即可实现离合器的缓慢接合。

上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

Claims (10)

1.一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟装置，其特征在于：包括试验台支架、底座、驱动电机、第一至第三联轴器、第一扭矩仪、第二扭矩仪、齿轮箱、负载结构、负载连接结构和自适应电磁力激振与保护结构；

所述试验台支架的顶部设置有若干所述底座，各所述底座上分别设置有所述驱动电机、扭矩仪、齿轮箱、负载结构和自适应电磁力激振与保护结构；所述驱动电机的输入端与变频器连接，所述驱动电机的输出端通过所述第一联轴器和传动轴与所述第一扭矩仪一端连接；所述第一扭矩仪的另一端通过所述第二联轴器和传动轴与所述齿轮箱的输入端连接，所述齿轮箱的输出端通过所述负载连接结构与所述第二扭矩仪的一端连接，所述第二扭矩仪的另一端经所述第三联轴器和传动轴与所述负载结构连接；

位于所述齿轮箱和负载结构的输入端、输出端的传动轴上都设置有所述自适应电磁力激振与保护结构。

2.如权利要求1所述模拟装置，其特征在于：所述齿轮箱输入端的轴承径向处和轴向处、以及输出端的轴承径向处与轴向处，均布置有位移传感器和加速度传感器。

3.如权利要求1所述模拟装置，其特征在于：所述负载连接结构采用磁力耦合器，或采用湿式离合器；

所述负载连接结构采用所述湿式离合器时，所述齿轮箱的输出端通过第四联轴器与所述湿式离合器的一端连接，所述湿式离合器的另一端通过第五联轴器与所述第二扭矩仪的一端连接；

所述负载连接结构采用所述湿式离合器时，所述湿式离合器的一端与所述第一扭矩仪的另一端连接，所述湿式离合器的另一端与所述齿轮箱的输入端连接；所述湿式离合器的输入端和输出端的传动轴上设置有所述自适应电磁力激振与保护结构。

4.如权利要求1所述模拟装置，其特征在于：所述自适应电磁力激振与保护结构包括E型磁极、磁极固定架和电磁力控制系统；所述磁极固定架采用圆环型结构，该磁极固定架套设在所述传动轴上，且其底部设置在所述底座上；位于所述磁极固定架的内侧周向间隔设置多个所述E型磁极，多个所述E型磁极与所述电磁力控制系统连接，由所述电磁力控制系统控制其工作，使多个所述E型磁极构成非接触式的激振器，产生电磁力，抵消振动冲击。

5.如权利要求4所述模拟装置，其特征在于：所述电磁力控制系统包括DSP、功放板、电磁力控制器、数据采集卡和信号调理板；所述位移传感器和加速度传感器将实时监测到的传动轴的振动位移信号传输至所述信号调理板，转化为模拟信号后经所述数据采集卡实时传输至所述DSP和电磁力控制器；所述电磁力控制器根据接收到的信号获取所述传动轴承受的冲击力，将该冲击力写入预置在所述控制器内的自适应控制算法，然后将该自适应控制算法写入所述DSP内产生控制信号；所述DSP输出的控制信号经所述功放板进行功率放大后，传输至所述E型磁极，驱动所述E型磁极产生反向的电磁力来抵消冲击力。

6.如权利要求1所述模拟装置，其特征在于：所述负载结构采用惯量盘、刹车盘、测功机及测功电机中的一种或任意一种与所述惯量盘的组合结构。

7.一种汇流行星排齿轮系统冲击工况模拟方法，其特征在于，该方法基于如权利要求1至7任一项所述模拟装置实现，包括：

步骤1、预先设定负载结构的负载值，启动驱动电机，实现软启动；

步骤2、在驱动电机工作时，突然加大负载结构的负载值，通过调节负载连接结构的动作，采集加速度传感器随时间变化数据，以实现柔性冲击工况/或剧烈瞬态冲击工况的模拟。

8.如权利要求7所述模拟方法，其特征在于，突然加大负载结构的负载值的方法根据负载结构的不同，分别采用以下方法：

1)通过调节惯量盘的惯量大小或多少来施加所加载的冲击力度；

2)采用刹车盘作为负载时，启动刹车盘施加所加载的冲击力度；

3)采用测功机作为负载时，启动测功机施加所加载的冲击力度；

4)将测功电机作为负载时，通过使测功电机反转来达到增加负载的作用。

9.如权利要求7所述模拟方法，其特征在于，所述步骤2中，柔性冲击工况模拟时，负载连接结构采用磁力耦合器；在驱动电机工作时，突然加大负载结构的负载值，通过调节磁力耦合器的铜转子与永磁转子气息靠近快慢的速度，以实现柔性冲击工况的模拟。

10.如权利要求7所述模拟方法，其特征在于，所述步骤2中，剧烈瞬态冲击工况模拟时，负载连接结构采用湿式离合器；在驱动电机工作时，突然加大负载结构的负载值，再将湿式离合器迅速接合，迅速带动惯量盘和负载结构转动，采集加速度传感器随时间变化数据，以实现剧烈瞬态冲击工况的模拟。

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