CN201081757Y - 一种动力总成参数综合测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种动力总成参数综合测试装置，其特征在于，由测量平台、测量架、升降导向装置、质量质心测头、质量质心传感器、基座、升降装置、扭杆、摆架和旋转轴组成，测量平台通过旋转轴与测量架连接，基座上端外侧设有质量质心传感器，测量架下端设有质量质心测头，与质量质心传感器相对应，在基座上端中间设有扭杆，下部穿过基座与基座底部连接，上部设有摆架，在摆架上端外侧设有升降导向装置，在基座内部设有升降装置。本实用新型的优点是操作简单，测量成本低，效率高，精确度高。

Description

一种动力总成参数综合测试装置

技术领域

本实用新型涉及一种动力总成参数综合测试装置，尤其涉及一种可同时测得10个汽车动力总成参数的动力总成参数综合测试装置，属于发动机动力总成测试装置技术领域。

背景技术

随着人们对轿车性能要求的不断提高，尤其NVH是当今汽车行业最重视的模块之一，那么就要对汽车的振动源(发动机)的振动进行控制，所以我们在设计汽车之前就必须对动力总成的一些数据和参数了解清楚，以便分析动力总成在工作中不同工况下的模态，而动力总成是一个庞大且不规则的物体，再者，同一款发动机又配不同的变速箱，不同的汽车厂动力总成姿态也不相同，所以动力总成参数很难由专业的发动机厂和变速器厂各自提供。

发动机总成在模态分析时，通常有10项惯性参数需要测量：质量M，质心的坐标(GX、GY、GZ)、惯性矩(IXX、IYY、IZZ)、惯性积(IXY、IXZ、IYZ)。

以往对这些参数的测量多数采用分体式测量，如质量用磅称称出，质心用磅称法或悬吊法测出，转动惯量用三线摆或复摆法测得。从原理上讲，这些做法可以得到十个参数的数值，不过从操作上分析，很难实现较高的精度，且重复性误差会比较大。

为了得到惯性矩及惯性积，通常必须测得6种任意姿态下发动机总成的转动惯量然后依照公式

I_H＝I_XX cos²α+I_YY cos²β+I_ZZ cos²δ-2I_XY cosαcosβ-2I_YZ cosβcosδ-2I_XZ cosαcosδ解一个六元一次方程组，方可得到结果。

根据三线摆或复摆的测量原理，为了准确的建立以上六元一次方程组，必须满足2个条件：

1：六种姿态下发动机的质心必须通过转轴(或者要在工装上添加配重块，使发动机与工装的组合体质心过其转轴，测量完后，减去工装的影响)；

2：六种姿态下必须准确测得发动机过质心的转轴与扭转轴之间的夹角。

在实际操作过程中，由于很难做到以上两条，所以就给测量带来了比较大的困难。加之三线摆与复摆在测量转动惯量时会增加很多中间过程量，本身能达到的精度也只有1％～5％。加上角度与质心测量的不准确，所以很难保证测量精度。而且，三线摆或复摆的高度较高，占地面积较大，给操作带来了很多不方便的地方。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种操作简单，测量成本低，效率高，精确度高的动力总成参数综合测试装置。

为实现以上目的，本实用新型的技术方案是提供一种动力总成参数综合测试装置，其特征在于，由测量平台、测量架、升降导向装置、质量质心测头、质量质心传感器、基座、升降装置、扭杆、摆架、旋转轴和转换装置组成，测量平台通过旋转轴与测量架连接，基座上端外侧设有质量质心传感器，测量架下端设有质量质心测头，与质量质心传感器相对应，在基座上端中间设有扭杆，下部穿过基座与转换装置连接，扭杆上部设有摆架，在摆架上端外侧设有升降导向装置，与测量架接触，在基座内部设有升降装置，与转换装置连接。

本实用新型将测量的原理运用在同一台设备上，不借助额外工装，动力总成不重合姿态任意放置，就能实现发动机动力总成10个参数的测量，即在同一台设备上实现10个参数的测量，且对于发动机六种姿态任意放置，不用借助工装，方便准确的测得其偏转角度，尽可能减少人为参与误差，同时又得到较为精确地测量结果。

本实用新型的优点是操作简单，测量成本低，效率高，精确度高。

附图说明

图1为一种动力总成参数综合测试装置结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

如图1所示，为一种动力总成参数综合测试装置结构示意图，所述的一种动力总成参数综合测试装置由测量平台1、测量架2、升降导向装置3、质量质心测头4、质量质心传感器5、基座6、升降装置7、扭杆8、摆架9、旋转轴10和转换装置11组成。

测量平台1通过旋转轴10与测量架2连接，基座6上端外侧安装质量质心传感器5，测量架2下端安装质量质心测头4，与质量质心传感器5相对应，在基座6上端中间安装扭杆8，下部穿过基座6与转换装置11连接，扭杆8上部安装摆架9，在摆架9上端外侧安装升降导向装置3，与测量架2接触，在基座6内部安装升降装置7，与转换装置11连接。

仪器基座6中安装有测量转动惯量的扭杆8，该设备采用扭杆作为恢复扭矩的动力源，而没有采用“三线摆”或是“复摆”的方式测量转动惯量，因为从测量原理上分析，用扭杆测量，无需待测物的质心通过其转轴，而且中间过程量少，只需测量空载和加载后的扭振周期，便可得到待测物的转动惯量。

基座6中还装有一个升降装置7，通过转换装置11使摆架9能产生升降功能，保证在测量质量质心时，使摆架9下降，从而测量平台1下降，使质量质心测头4与传感器5接触，测量架2与摆架9脱离。在测转动惯量时，通过转换装置11，摆架9上升，使得测量架2与摆架9接触，而与传感器5脱离，实现转动惯量的测量。

10个参数是这样测量的：

1.质量测量

待测物的质量由P1、P2二只传感器5直接测得。即：

M＝K1×(P₁-P₀₁)+K2×(P₂-P₀₂)    (1)

(1)式中K1，K2的数值可由标定传感器得到，P1、P01、P2、P02可直接测量出，所以发动机的质量M可很容易测得。

2转动惯量及惯性积的测量

通过转动惯量的测量基本原理可知：过任意轴的转动惯量可由如下公式表示：

I_H＝I_XX cos²α+I_YY cos²β+I_ZZ cos²δ-2I_XY cosαcosβ-2I_YZ cosβcosδ-2I_XZ cosαcosδ(2)

IH-发动机总成过其质心的转动惯量；

IXX-发动机总成过其质心平行与X轴的转动惯量；

IYY-发动机总成过其质心平行与Y轴的转动惯量；

IZZ-发动机总成过其质心平行与Z轴的转动惯量；

IXY、IXZ、IYZ-三个方向的惯性积；

α-扭杆转轴H与发动机上的坐标系X轴的夹角；

β-扭杆转轴H与发动机上的坐标系Y轴的夹角；

δ-扭杆转轴H与发动机上的坐标系Z轴的夹角；

为了求得IXX、IYY、IZZ、IXY、IXZ、IYZ，需要建立6个方程。也就是说要让发动机在测量平台上放置6次，且每一次的姿态不重复。

从式(2)式中不难看出，是否能较高精度地测得IXX、IYY、IZZ、IXY、IXZ、IYZ，关键是如何精确地测量IH以及α、β、δ。

2.1IH的测量

通过测试仪我们只能直接测得工装及发动机总成组合体的转动惯量，但是可以通过式(3)，得到IH。

I＝I₀+M×ΔR²+I_H    (3)

其中

I-转动惯量测量值；

I0为测量工装的转动惯量，也称皮转动惯量；

M-发动机总成的质量；

R-发动机总成质心的投影到转轴H的距离；

I_H＝I-I₀-M×ΔR²

I_H＝A×(T²-T₀ ²)-M×ΔR²    (4)

在式(4)中A可以通过标定仪器得到其参数，T、T_o是加载待测物与空载时的扭振周期，也可以精确地测量出，R可以通过二次质心的测量，分别得到质心在X方向与Z方向上的分量通过

$R=\sqrt{R_X^2+R_Z^2}---\left(5\right)$

得到发动机质心到转轴的距离

2.2RX、RZ的测量

如图二所示，传感器P1与P2的距离为LG，LG可以在仪器做好后精确测量出，故而可以作为常数看待。扭转轴H固定在传感器P1与P2的中点。发动机总成的质心在X轴的投影到H轴的距离为：

$(R_X+\frac{\mathrm{Lg}}{2})\×M=P_{2X}\×K2\×\mathrm{Lg}$

$R_X=\frac{P_{2X}\×K2\×\mathrm{Lg}}{M}-\frac{\mathrm{Lg}}{2}---\left(6\right)$

其中P2X-为传感器P2的读数；

K2-传感器P2的传递系数；

Lg-传感器P1，P2的距离；

M-发动机总成的质量；

同理，可以转动测量平台90°，得到发动机总成的质心在Z轴上的投影到H轴的距离：

$R_Z=\frac{P_{2Z}\×K2\×\mathrm{Lg}}{M}-\frac{\mathrm{Lg}}{2}---\left(7\right)$

2.3α、β、δ的测量

为了精确地测量α、β、δ，需要依靠发动机总成的数模。首先要在发动机上找至少3个特征点，(为了可以让发动机任意放置6种姿态后都可以方便测量，最好多找一些点)，我们事先要知道这些特征点相对于发动机坐标系的坐标，比如特征点D1的坐标为(X_D1，Y_D1，Z_D1)，特征点D2的坐标为(X_D2，Y_D2，Z_D2)…另外在测量平台上也找3个特征点A，B，C。通过测量发动机上的特征点到平台上的点的距离，便可以得到一个三元二次非线性方程组，解这个方程组可以将平台上的点相对于发动机坐标求出，进而得到α、β、δ。

3质心三维坐标的测量

以上介绍了如何测量RX、RZ，同理可以将发动机任意放置，偏转一定角度后测得在此偏转角下的质心位置，通过程序计算，便可得到发动机总成的三维质心位置(G_X，G_Y，G_Z)

Claims (1)

1.一种动力总成参数综合测试装置，其特征在于，由测量平台(1)、测量架(2)、升降导向装置(3)、质量质心测头(4)、质量质心传感器(5)、基座(6)、升降装置(7)、扭杆(8)、摆架(9)、旋转轴(10)和转换装置(11)组成，测量平台(1)通过旋转轴(10)与测量架(2)连接，基座(6)上端外侧设有质量质心传感器(5)，测量架(2)下端设有质量质心测头(4)，与质量质心传感器(5)相对应，在基座(6)上端中间设有扭杆(8)，下部穿过基座(6)与转换装置(11)连接，扭杆(8)上部设有摆架(9)，在摆架(9)上端外侧设有升降导向装置(3)，与测量架(2)接触，在基座(6)内部设有升降装置(7)，与转换装置(11)连接。

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