CN203100719U

CN203100719U - 一种基于LabVIEW的汽车传动轴摆角测量系统

Info

Publication number: CN203100719U
Application number: CN 201220653464
Authority: CN
Inventors: 杨杰; 穆平安; 戴曙光; 汤泉
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2022-11-30

Abstract

本实用新型提供一种基于LabVIEW的汽车传动轴摆角测量系统，其结构主要由工控机，驱动系统和数据采集系统组成。本实用新型通过选用高精度的角度编码器、扭矩传感器和伺服电机，能够准确控制不同转速下的传动轴摆动的角度，从而完成对汽车传动轴摆角精确、安全的测量。

Description

一种基于LabVIEW的汽车传动轴摆角测量系统

一、技术领域：

本实用新型涉及一种汽车传动轴的测量，具体的是说一种基于LabVIEW的汽车传动轴摆角测量系统。

二、背景技术：

汽车产业近几年在我国取得了飞速的发展，现在汽车是向着舒适、环保、节能的方向发展，但是最基本最重要的还是安全性能。而汽车零部件的性能直接影响了汽车整车的性能(包括安全性能)，万向节装置就是汽车中非常重要的一个部件。

等速万向节总成是汽车发动机和驱动车轮之间的动力传动装置，保证汽车在各种行使条件下所必需的牵引力与车速，使两者能协调变化并有足够的变化范围，并保证汽车左右驱动车轮能适应差速要求。它直接影响汽车传动系统的工作状况，从而影响到汽车驾驶的安全，因此对汽车万向节的检测是非常重要的，根据《中华人民共和国汽车行业标准》规定的汽车等速万向节的试验方法中，汽车万向节需要检测的八个功能参数有圆周间隙、轴向间隙、摆角、摆动间隙、移动力、移动位移、偏转角度矩和滚动矩，而摆角是万向节输入轴与输出轴夹角之补角，它是衡量传动轴质量的一个重要参数，因此对摆角的测试显得尤为重要，目前已有关于传动轴摆角的测量装置，例如刘温增的BWS-40型汽车万向节摆角摆矩检测仪，但是其精度不够高，分辨率只有0.5°，同时自动化程度不高，因此本实用新型通过选用更高精度的传感器，并且采用了先进的虚拟仪器软件LabVIEW专门针对传动轴摆角的测量设计了本测量系统，经试验证明，本测量系统分辨率为 0.025°。

三、实用新型内容：

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术精度不高的缺陷，提供一种基于LabVIEW的汽车传动轴摆角测量系统，其通过选用高精度的角度编码器、扭矩传感器和伺服电机，从而能够模拟不同转速下的传动轴摆动的角度，完成对汽车传动轴摆角的精确、安全的测量，其目的是能对各种规格的汽车等速万向节传动轴进行测试，为出厂检验和新产品结构参数的改进提供试验数据。

本实用新型解决其技术问题的技术方案如下：一种基于LabVIEW的汽车传动轴摆角测量系统，其特征在于，汽车传动轴摆角测量系统由工控机，驱动系统，数据采集系统组成,驱动系统主要由伺服电机，减速箱，联轴器，同步带组成；数据采集系统主要由角度编码器，扭矩传感器，数据采集卡组成。

一种汽车传动轴摆角测量系统，其可以包括左摆电机、右摆电机、减速箱、联轴器、角度编码器、扭矩传感器、同步带、卡盘、主轴电机、压板、头架、尾架、床身和工控机，整个试验台由头架，尾架和床身三部分组成，其中头架位于床身的左上方，尾架位于床身的右上方，床身部分起到支撑作用，所述摆动电机和减速箱通过联轴器带动压板转动以实现汽车传动轴的摆动，所述主轴电机带动卡盘和传动轴旋转，其中电机的转速是工控机通过控制脉冲的频率控制的。所述工控机分别与左摆电机、右摆电机和主轴电机相连，并且控制它们的运行状态。

本实用新型所述的汽车传动轴摆角测量系统还包括角度编码器、扭矩传感器，它们同时与所述工控机连接，所述角度编码器检测实时角度值，所述扭矩传感器检测实时扭矩值，所述工控机包括有数据采集卡、数字IO控制卡和进行数据通讯的通讯设备CAN，该数据采集卡与所述角度编码器和扭矩传感器连接，该数字IO卡与所述左摆电机、右摆电机和主轴电机连接。

本实用新型选用了高精度的传感器，以确保测量结果更加精确，扭矩传感器为HBM公司的T22，其精度等级为0.5，所述角度编码器为pepperl编码器，其脉冲数为3600，且为增量型编码器，这种编码器既能适用于生产线上，又能在保证测量精度的基础上节约了成本，且经过软件处理后，本测量系统的测量分辨率为0.025°，试验证明，本测量系统完全适用于实际生产线。

本实用新型精心设计了两级保护方式，由于固定节端摆角的大小有严格的要求，一旦摆角过大，就会损坏传动轴，因此在固定节端设计了两种保护方式。第一级保护是在固定节端使用了扭矩传感器，在摆动过程中，扭矩传感器检测实时扭矩值，如果摆动过程中实时扭矩值超过安全扭矩值时，电机停止转动，试验终止，这样就避免了因为扭矩过大而损坏传动轴，起到了保护作用；第二级保护是在固定节端安装了限位挡块，防止当扭矩传感器出现故障时，电机不能停转而损坏传动轴。试验证明，在测量过程中，这两级保护方式很好的起到了保护作用。

四、附图说明：

图1是试验台总体结构。

图2摆角测试流程图。

标注：1—左摆电机；2—减速箱；3—联轴器；4—角度编码器；

5—扭矩传感器；6—同步带；7—卡盘；8—主轴电机；

9—压板；10—头架；11—尾架；12—床身；

13—右摆电机；14—限位挡块。

五、具体实施方式：

下面结合附图1对本使用新型加以详细说明（假设转速为10r/min，摆动角度为10°，安全扭矩值为20N）：

测量固定节摆角时，主轴电机8带动卡盘7以10r/min的转速旋转，同时，左摆电机1和减速箱2通过联轴器3带动压板9向左摆动，同步带6带动角度编码器4旋转以检测实时角度值。当传动轴向左摆动到设定角度10°时，电机反转，带动压板9向右摆动；当传动轴向右摆动到-10°时，电机正转，带动压板9向左摆动，传动轴摆动到零位时电机停止转动。本测量系统在固定节端设计了两种保护方式：第一，在测量过程中，扭矩传感器5检测实时扭矩值，并且时刻与安全扭矩值20Ｎ进行比较，当实时扭矩值超过20N时，电机立刻停止转动，这样就可以避免因扭矩值过大而损坏传动轴；第二，限位挡块14同样能起到保护作用，其具体保护方式如下：当传动轴摆动到10°时，此时若角度编码器4出现故障，电机将不会反转，而是继续正转带动压板9摆动，当传动轴摆动到限位挡块14的位置时，限位挡块14将阻挡压板9继续摆动，以此避免造成更大的伤害。试验证明，这两种保护方式都起到了很好的保护作用。

测量移动节摆角时，主轴电机8带动卡盘7以10r/min的转速旋转，同时，右摆电机13和减速箱2通过联轴器3带动压板9向左摆动，同步带6带动角度编码器4旋转以检测实时角度值。当传动轴向左摆动到设定角度10°时，电机反转，带动压板9向右摆动；当传动轴向右摆动到-10°时，电机正转，带动压板9向左摆动，传动轴摆动到零位时电机停止转动。

下面结合附图2，对整个试验的操作流程进行介绍。首先，对相关参数进行设置，其中包括转速，摆动角度以及安全扭矩值。然后，开始进行试验，先测量固定节端摆角，屏幕上会显示实时角度值。在测量固定节端摆角的过程中，时刻判断是否出现异常情况，如果出现以下任一异常情况时，试验终止。情况一，实时扭矩值大于安全扭矩值；情况二，固定节端触碰到限位挡块。出现异常情况之后，人工恢复至初始状态，并且重新试验。如果在测量固定节端摆角过程中没有出现异常情况，完成固定节端摆角测量。固定节端摆角测量完成后，开始进行移动节端摆角的测量，移动节端摆角测量完成后，屏幕上将

会显示最终测量结果。最后，保存数据，结束整个试验。

Claims

1.一种基于LabVIEW的汽车传动轴摆角测量系统，其特征在于，所述汽车传动轴摆角测量系统由工控机，驱动系统，数据采集系统组成,

所述驱动系统主要由伺服电机，减速箱，联轴器，同步带组成；

所述数据采集系统主要由角度编码器，扭矩传感器，数据采集卡组成。

2.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的汽车传动轴摆角测量系统，其特征在于：

所述角度编码器的脉冲数为3600。

3.根据权利要求1所述的基于LabVIEW的汽车传动轴摆角测量系统，其特征在于：

在固定节端设计了两级保护方式。