李揚

一汽解放事業(yè)本部 吉林長春 130021

傳動軸是重型卡車動力傳動系統(tǒng)的重要執(zhí)行部件，傳動軸滑動花鍵是汽車傳動軸中重要的導向和連接部件，由于汽車的結構的原因，傳動軸的主動端與被動端不在一個平面，被動端與車架的連接采用的是彈性元件。因此主動端與被動端的長度是變化的，為了在變化時適應長度的變化，所以傳動軸采用了滑動花鍵連接的方式?；瑒釉诔泻笫茌^大的扭矩交變載荷的同時軸向滑動摩擦，容易磨損。傳動軸磨損試驗在國內(nèi)開展傳動軸滑動花鍵的試驗裝置設計有著重要意義。

1 對單根傳動軸進行設計和校核

主要包括計算傳動軸的最大轉矩并選用傳動軸系列、傳動軸臨界轉速的校核、當量大角的校核和對--些傳動軸關鍵什的強度校核。通過對傳動軸的設計校核分析，在滿足整車傳動輸出參數(shù)要求的前提下，選擇合適的傳動軸，在滿足性能需求的前提下，實現(xiàn)成本的最優(yōu)化，

2 對傳動軸進行振動分析

主要包括建立數(shù)模，將數(shù)模導入有限元軟件建立有限元模型，采用有限元求解器對模型進行傳動軸的模忘求解。通過對傳動軸的建模及幞態(tài)分析，有效優(yōu)化傳動性能，對傳動資態(tài)角進行優(yōu)化。改普整車振動性能，提升整車舒適性。

3 研究單根傳動袖對整車的振動影響原因

采用仿克利試驗相結合的方法對某卡車振動進行原因分析。分析結果表明是傳動軸的一階模態(tài)太低引起的。通過實際故障案例的分析，驗證模態(tài)分析效果和實車改善情況，將模態(tài)分析和實際研發(fā)改普進行對比結合，摸索出改普設計的有效方法。

4 傳動軸設計優(yōu)化

以傳動軸長變和軸管厚度作為設計變量，一階模態(tài)作為約束函數(shù)，傳動舶質量作為8標斷數(shù)對傳動軸進行優(yōu)化.通過改善傳動姿念角，實現(xiàn)傳動效果的改善

5 試驗驗證

通過對傳動軸試驗過程的總結形成了傳動軸電測規(guī)范，同時通過試驗結果同模態(tài)分析結果的對比，證明了模態(tài)分析的有效性。同時結合模態(tài)分析建立起f企業(yè)對傳動軸的模態(tài)分析規(guī)范。卡車行駛過程中的工況進行試驗。

6 總體結構

根據(jù)滑動裝置的功能要求，依照國家汽車行業(yè)傳動軸試驗標準QC/T 523- -1999和JB/T 10189- 2000，設計研發(fā)了用于進行各類汽車磨損試驗裝置，使用同軸旋轉加載裝置，同軸旋轉扭矩測量裝置，解決了旋轉軸加載的動力傳輸和測量信號的傳輸問題，該設備采用封閉式內(nèi)軸加載試驗方法，同時測量2個試件，扭矩為內(nèi)力，被測零件在負載力矩作用下定速轉動或變速轉動，力矩、轉速由傳感器及計算機測控系統(tǒng)監(jiān)測，滑動齒輪箱橫向擺動采用液壓伺服閥作動器驅動，閉環(huán)控制，負載力矩、試驗轉速、擺動距離及頻率精確可調(diào)。試驗裝置可做定扭矩試驗(測量蝟變)和定角度試驗(測量扭矩的袞減)。

7 優(yōu)化設計

在試驗過程中按照標準的要求對滑動花鍵施加- -定的扭矩，同時試件高速轉動，滑動齒輪箱按要求的頻率及幅度做橫向擺動，達到滑動花鍵在受載轉動的同時產(chǎn)生軸向往復滑動，考核滑動花鍵在負載的作用下的磨損壽命。要求加載裝置的扭矩加載均勻穩(wěn)定，方便調(diào)整；扭矩測量裝置測量范圍寬，精度高，信號輸出穩(wěn)定。傳動系統(tǒng)能夠在大載荷高轉速長時間的情況下穩(wěn)定運轉。設計試驗開始時選用外購20000N'm旋轉扭矩傳感器，在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)信號輸出不穩(wěn)定，無法滿足長時間使用要求。在此情況下我們設計研發(fā)了大型扭矩傳感器，針對在試驗和維護過程中，對關鍵部件扭矩傳感器標定處于手工操作狀態(tài)、效率低、操作人員不易掌控、標定結果處置復雜的現(xiàn)狀，開發(fā)了針對扭矩傳感器的自動標定技術。該技術將計算機控制、智能化、曲線擬合和誤差分析引人到扭矩傳感器的標定過程中，大幅度提高了標定的效率和可靠性。經(jīng)此技術標定過的扭矩傳感器，在使用中具有互換性，減輕了數(shù)據(jù)后處理工作的難度。解決了信號傳輸問題，采用工業(yè)級數(shù)據(jù)無線傳輸技術，并配備冗余技術，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)精確無誤的傳輸。

8 閉環(huán)控制系統(tǒng)

控制方式及原理：主旋轉控制：由控制系統(tǒng)將用戶輸人的速度轉換成0-5V模擬電壓輸人到變頻器，直接控制變頻電機的旋轉速度。主扭矩控制：由控制卡將用戶輸人的速變轉換成脈沖信號輸人到步進電機驅動器，直接控制步進電機的加載。當需要對扭矩進行定載控制時，通過監(jiān)測由“扭矩無線測量監(jiān)控模塊”傳輸過來的扭矩值，將其與用戶輸人的目標值進行比較，從而自動調(diào)整加載頻率。電液伺服橫向作動控制：將用戶輸人的控制參數(shù)通過DA、放大等處理后輸人到伺服閥，控制伺服油缸的運行。同時，控制系統(tǒng)采集動態(tài)位移傳感器的輸出信號，并將其轉換成位移量。當需要進行定位時，系統(tǒng)通過動態(tài)位移傳感器的反饋自動調(diào)整輸出頻率來進行精確閉環(huán)定位。

9 結語

汽車傳動軸滑動花鍵磨損試驗裝置是根據(jù)國家汽車行業(yè)標準QCT 523--1999汽車傳動軸總成臺架試驗方法中的滑動花鍵磨損試驗要求而設計的臺由計算機控制的長軸類零件汽車傳動軸磨損試驗機。本文介紹了傳動軸滑動花鍵的磨損試驗方法，分析了試驗機的總體結構組成，給出了試驗機的相關技術參數(shù)，并對試驗裝置的節(jié)能技術、閉環(huán)控制技術進行了分析和說明，該設備有效減少了能源消耗，解決了業(yè)內(nèi)傳動軸試驗中大扭矩加載難的技術問題，并提高了扭矩的控制精度，更加符合傳動軸滑動花鍵的試驗要求。