傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺綜述

文檔供參考，可復(fù)制、編制，期待您的好評與關(guān)注！ 車輛傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺及其測控系統(tǒng)研究現(xiàn)狀班級： 研1202學(xué)號:2012020061姓名： 李竹芳2012/11/25目錄目錄摘要2摘要3前言4第1章 車輛傳動(dòng)系簡介41.1車輛傳動(dòng)系的類型及其特點(diǎn)4第2章 車輛傳動(dòng)系試驗(yàn)臺簡介5第3章 國內(nèi)外車輛傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺研究現(xiàn)狀53.1國外車輛傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)臺研究現(xiàn)狀63.2國內(nèi)車輛傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)臺研究現(xiàn)狀7總結(jié)10參考文獻(xiàn)11摘要傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺，是用于測試和研究汽車傳動(dòng)系統(tǒng)總成部件的設(shè)備。這些總成部件包括變速器、驅(qū)動(dòng)橋、半軸、差速器、主減速器等。它們是汽車的關(guān)鍵組成部分，直接關(guān)系到汽車行駛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。本文完成的主要工作有： 介紹車輛傳動(dòng)系的類型及其特點(diǎn)，介紹車輛傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺的基本情況，闡述國內(nèi)外車輛傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺的研究現(xiàn)狀及研究成果，希望從中找出不足，以期進(jìn)行進(jìn)一步的研究。前言車輛傳動(dòng)系包括離合器、變速器、萬向傳動(dòng)裝置、主減速器及差速器等部件，在汽車運(yùn)行過程中，傳動(dòng)系功能會逐漸下降，出現(xiàn)異響、過熱、漏油及亂檔等故障。對傳動(dòng)系及時(shí)進(jìn)行檢測、診斷、維修，可確保汽車正常運(yùn)行和安全行駛。在諸多的檢測方法中，如路試檢測、試驗(yàn)臺檢測、儀器檢測等，試驗(yàn)臺檢測有開發(fā)周期短、檢測綜合等優(yōu)點(diǎn)，所以本文主要介紹國內(nèi)外車輛傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺的的研究現(xiàn)狀。以期找出不足，從而進(jìn)行下一步的改進(jìn)。第1章 車輛傳動(dòng)系簡介汽車自19世紀(jì)末誕生以來，己經(jīng)有100多年的發(fā)展歷史。從卡爾·本茨制造出第一輛三輪汽車到現(xiàn)在的100多年間，汽車的發(fā)展速度是驚人的。其傳動(dòng)系統(tǒng)也經(jīng)歷了由單一的機(jī)械傳動(dòng)向機(jī)械傳動(dòng)、液力傳動(dòng)、電傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)以及氣壓傳動(dòng)等多種傳動(dòng)型式發(fā)展的過程。1.1車輛傳動(dòng)系的類型及其特點(diǎn)傳動(dòng)系用以傳遞、改變和分配由發(fā)動(dòng)機(jī)傳至驅(qū)動(dòng)輪的扭矩，使車輛的牽引力和行駛速度在寬廣的范圍內(nèi)變化以適應(yīng)負(fù)載的變化。通過傳動(dòng)系的某些部件，還可以將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳給動(dòng)力輸出軸以驅(qū)動(dòng)工作裝置。目前，以內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的車輛和行走機(jī)械的傳動(dòng)方式主要有機(jī)械傳動(dòng)、液力機(jī)械傳動(dòng)、電傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)4種，氣壓傳動(dòng)和其它傳動(dòng)方式應(yīng)用得很少。一、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)系是現(xiàn)代車輛應(yīng)用最為廣泛的傳動(dòng)型式。其優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)效率高，外廓尺寸較小。隨著新技術(shù)、新材料的應(yīng)用，各部件和總成件的可靠性越來越高，制造和使用成本較低，對維修和駕駛所需技能要求不高。其穩(wěn)態(tài)傳動(dòng)效率高和制造成本低的優(yōu)勢，使得機(jī)械傳動(dòng)在調(diào)速范圍比較小的通用客貨汽車和對性能要求苛刻、必須保證犁耕等作業(yè)速度恒定的農(nóng)用拖拉機(jī)領(lǐng)域迄今仍然占據(jù)著霸主地位。缺點(diǎn)是由于是有級傳動(dòng)，不易充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率-不能使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在最大功率點(diǎn)附近工作，振動(dòng)噪聲較大，駕駛員操縱的勞動(dòng)強(qiáng)度大。二、液力機(jī)械傳動(dòng)系液力機(jī)械傳動(dòng)是在機(jī)械傳動(dòng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新的傳動(dòng)形式，目前在工程車輛上如裝載機(jī)、叉車等應(yīng)用廣泛。它用變矩器取代了離合器，具有分段無級調(diào)速能力。在裝有液力變矩器的液力機(jī)械傳動(dòng)系中，普遍采用的傳動(dòng)方案有兩種，即液力機(jī)械式和液力機(jī)械分流式。液力機(jī)械式其發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力全部經(jīng)液力變矩器傳至機(jī)械傳動(dòng)系。而液力機(jī)械分流式(又稱液力機(jī)械變矩器)的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力分成兩部分，一部分經(jīng)變矩器傳至機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，另一部分直接傳至機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，最后在行星排上進(jìn)行功率匯流。采用這種液力機(jī)械分流式傳動(dòng)系既發(fā)揮了液力變矩器無級變速和緩沖作用的優(yōu)點(diǎn)，又利用了齒輪傳動(dòng)的高效率，使整個(gè)傳動(dòng)系的總效率較高。三、電傳動(dòng)系電傳動(dòng)系統(tǒng)有直流發(fā)電-直流驅(qū)動(dòng)，交流發(fā)電-直流驅(qū)動(dòng)，交流發(fā)電-交流驅(qū)動(dòng)，交流發(fā)電-直流變頻-交流驅(qū)動(dòng)四種型式，目前采用較多的是前兩種型式。由于履帶車輛驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速較低，轉(zhuǎn)矩較大，電動(dòng)機(jī)在這種情況下不宜直接與驅(qū)動(dòng)輪相連接，需要在這兩者之間增加機(jī)械減速裝置，組成電力-機(jī)械傳動(dòng)系。電傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是具有良好的自動(dòng)無級變速性能，起動(dòng)、變速平穩(wěn)，操縱簡單輕便；電機(jī)可以反轉(zhuǎn)因而不必設(shè)置倒檔裝置。缺點(diǎn)是效率低(不超過0.8)，結(jié)構(gòu)質(zhì)量和體積大，需大量消耗有色金屬。四、液壓傳動(dòng)液壓傳動(dòng)或稱容積式傳動(dòng)，是通過流體工作介質(zhì)所受的壓力進(jìn)行能量傳遞的動(dòng)力傳遞方式。工作液體的壓力較高而流速相對較低。它由液壓泵、液壓馬達(dá)、液壓閥和其它液壓元件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)液壓泵，由液壓泵輸出的壓力油驅(qū)動(dòng)液壓馬達(dá)，使驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)。液壓傳動(dòng)用于行走機(jī)械主傳動(dòng)系統(tǒng)的歷史并不長，但發(fā)展迅速。由于液壓技術(shù)的發(fā)展，液壓元件的標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，特別是近十多年來，液壓元件的功能日益完善，壓力向高壓(16-32MPa)和超高壓(>32MPa)方向發(fā)展，以及極限負(fù)荷調(diào)節(jié)閉式回路，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制的恒壓、恒功率組合調(diào)節(jié)的變量系統(tǒng)開發(fā)，給工程車輛行走系統(tǒng)提供了一個(gè)廣闊的發(fā)展前景。第2章 車輛傳動(dòng)系試驗(yàn)臺簡介傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺，是用于測試和研究汽車傳動(dòng)系統(tǒng)總成部件的設(shè)備。這些總成部件包括變速器、驅(qū)動(dòng)橋、半軸、差速器、主減速器等。它們是汽車的關(guān)鍵組成部分，直接關(guān)系到汽車行駛的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和可靠性。汽車傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺要發(fā)揮其試驗(yàn)功能，核心部分是試驗(yàn)臺的控制系統(tǒng)。對其控制系統(tǒng)進(jìn)行開發(fā)和研究，可以提高整個(gè)試驗(yàn)臺的控制精度，研究不同工況下的傳動(dòng)部件的加載狀況，確保試驗(yàn)臺測試的穩(wěn)定性和安全性。一般情況下，試驗(yàn)臺數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用來采集試驗(yàn)進(jìn)行中所需要的各項(xiàng)狀態(tài)參數(shù)，以便監(jiān)控試驗(yàn)臺系統(tǒng)的工作狀況，并且采集和實(shí)時(shí)顯示所必需觀測的數(shù)據(jù)量，為試驗(yàn)臺的閉環(huán)控制創(chuàng)造條件。試驗(yàn)臺驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由上位機(jī)發(fā)送指令，通過變頻器控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，為傳動(dòng)系統(tǒng)部件的測試提供動(dòng)力來源。闡述了驅(qū)動(dòng)控制的原理，分析了相關(guān)性能指標(biāo)，實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)臺的驅(qū)動(dòng)控制。傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺的加載系統(tǒng)，通過變頻器控制負(fù)載電機(jī)的轉(zhuǎn)差率，模擬汽車在不同路面條件和行駛工況下的阻力狀況，為傳動(dòng)系統(tǒng)部件的測試施加各種載荷。被測試部件中，驅(qū)動(dòng)橋，半軸，差速器等部件主要進(jìn)行的是耐久性試驗(yàn)，因此根據(jù)不同的工況對其施加各種載荷即可。對自動(dòng)變速器，除了對其進(jìn)行耐久性試驗(yàn)以外，研究其換檔規(guī)律和檢測其故障范圍是試驗(yàn)臺的一個(gè)重要功能。對此必須對自動(dòng)變速器的各類閥體加以控制，以滿足不同測試的需求。汽車傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺是一個(gè)綜合測試平臺。規(guī)范試驗(yàn)臺的硬件和軟件操作一方面能有效地保護(hù)試驗(yàn)臺的硬件設(shè)施，使試驗(yàn)臺穩(wěn)定運(yùn)行，另一方面更能充分發(fā)揮試驗(yàn)臺在傳動(dòng)系統(tǒng)部件測試中的作用。對試驗(yàn)臺的軟件構(gòu)架上添加保護(hù)功能，能防止試驗(yàn)中因可能出現(xiàn)的過電流造成的變頻器損壞，電機(jī)失控現(xiàn)象等危險(xiǎn)情況。保證試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)人員的安全。第3章 國內(nèi)外車輛傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺研究現(xiàn)狀車輛傳動(dòng)系統(tǒng)擔(dān)負(fù)著功率調(diào)節(jié)、傳遞扭矩和變速等任務(wù)，以適應(yīng)行駛路況條件的變化。其性能對車輛的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、壽命以及環(huán)境的污染等的影響極大。車輛傳動(dòng)系的技術(shù)水平與實(shí)驗(yàn)技術(shù)密切相關(guān)，因此建立車輛傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺，對車輛傳動(dòng)系的設(shè)計(jì)和研究有十分重要的指導(dǎo)意義。3.1國外車輛傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)臺研究現(xiàn)狀國外很早就開始了車輛傳動(dòng)系測試方面的研究，如美國Gleason公司二十世紀(jì)五十年代就設(shè)計(jì)出用輪系作為加載系統(tǒng)的傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺。比較著名的還有美國國家航空航天局(NASA)下屬的Lewis研究中心、前蘇聯(lián)中央機(jī)械制造與設(shè)計(jì)研究院、美國通用動(dòng)力公司、德國RENK公司、日本明電舍動(dòng)力公司、日本豐田汽車公司、美國伊利諾斯大學(xué)機(jī)械工程系、法國Skoda公司等部門所建立的傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺。從實(shí)驗(yàn)臺方案的設(shè)計(jì)到最終的樣品制造他們都進(jìn)行了大量的研究工作，形成了系列化的設(shè)計(jì)模式。80年代日本防衛(wèi)廳第四研究所針對日本小松公司研制的HMST液壓機(jī)械無級傳動(dòng)裝置建立了傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺。該傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺以直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力元件，加載元件為電渦流測功機(jī)，電渦流測功機(jī)控制下位機(jī)以及傳感器。實(shí)驗(yàn)臺主要用于對HMST液壓機(jī)械無級傳動(dòng)裝置性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。90年代末，英國ATP公司開發(fā)自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺，該實(shí)驗(yàn)臺能對自動(dòng)變速器進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬測試，檢測的技術(shù)指標(biāo)包括在不同負(fù)荷條件下的油壓、輸入、輸出轉(zhuǎn)速、冷卻流量、離合器和制動(dòng)器是否打滑等指標(biāo)。該實(shí)驗(yàn)臺的作用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面:其一在自動(dòng)變速器維修前對自動(dòng)變速器進(jìn)行診斷、分析，對以后的維修提供數(shù)據(jù)；其二為維修后出廠的自動(dòng)變速器作性能檢測，以保證維修后的出廠質(zhì)量。該實(shí)驗(yàn)臺由自動(dòng)變速器實(shí)驗(yàn)臺臺架、模擬加載裝置、動(dòng)力供應(yīng)部分、連接附件、控制臺等五個(gè)部分組成。ATP-UK-300型采用73kw的調(diào)頻電機(jī)作為動(dòng)力源，ATP-CN-200型則采用一個(gè)排量為4L的發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力輸入裝置，采用儀表顯示，獨(dú)立控制，其連接設(shè)計(jì)了快速連接機(jī)構(gòu)，能對數(shù)十種自動(dòng)變速器進(jìn)行快速連接；其模擬負(fù)載裝置采用了風(fēng)冷的電渦流測功機(jī)。2005年Yuping Cheng, Takeshi Abe 和 Brian K. Wilson進(jìn)行了自動(dòng)變速器齒輪的振動(dòng)檢測。他們指出在試驗(yàn)臺上進(jìn)行測試時(shí)，為了準(zhǔn)確了解自動(dòng)變速器的性能和齒輪的噪聲，有必要對自動(dòng)變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及測功機(jī)、連接軸系直接的連接機(jī)理做一個(gè)全面了解。只有了解這些，測試時(shí)，才能對不同頻率的振動(dòng)做出正確的分類，比如說振動(dòng)是來自變速器內(nèi)部，還是試驗(yàn)臺設(shè)備或者是傳動(dòng)軸。這些有助于噪聲和振動(dòng)工程師合理地掌握測試過程中噪聲的峰值，從而避免測試系統(tǒng)的影響。他們的研究主要是基于自動(dòng)變速器相應(yīng)的半消聲齒輪噪聲仿真結(jié)果和測試的噪聲數(shù)據(jù)的聯(lián)系。2007年Ashley R. Crowthera， Rajendra Singha，Nong Zhangb和 Chris Chapmanb進(jìn)行了多間隙的自動(dòng)變速器脈沖響應(yīng)的制定、仿真和實(shí)驗(yàn)研究。他們指出隨著自動(dòng)變速器的應(yīng)用，人們越來越注重在平均力矩或載荷突然變化的情況下研究齒輪系統(tǒng)脈沖響應(yīng)。研究成果有，第一：利用矩陣元素制定扭轉(zhuǎn)集中質(zhì)量的行星輪和差速齒輪的模型。第二：建立了瞬態(tài)工況的非線性模型。在對模型求解之前初始條件和負(fù)荷曲線必須準(zhǔn)確定義。結(jié)果表明，在發(fā)動(dòng)機(jī)、制動(dòng)和車輛負(fù)載瞬態(tài)變化時(shí)行星輪或者差動(dòng)齒輪的影響就會顯現(xiàn)。第三，開發(fā)了自由振動(dòng)試驗(yàn)。2004年Yoshinobu Nozaki， Yoshikazu Tanaka 和 Hideo Tomomatsu進(jìn)行了后輪驅(qū)動(dòng)豐田全新六速自動(dòng)變速器A761E的研究。他們指出，這種六速自動(dòng)變速器有更大的齒輪比。增大齒輪比的變化極大地提高了車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。為了進(jìn)一步提高燃油經(jīng)濟(jì)性，他們采用了新的的技術(shù)，如低粘度ATF，空擋控制，和減速控制，重置速度等方法。他們還采取了平板狀的轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換器，小型螺線管等技術(shù)。2008年Quan Zheng, Asif Habeebullah, Woowon Chung 和 Andrew Herman進(jìn)行了6速自動(dòng)變速箱動(dòng)力學(xué)模型HIL試驗(yàn)臺的研究。他們指出在控制器的生產(chǎn)過程和軟件的開發(fā)過程中一個(gè)很重要的步驟就是對軟件和控制器進(jìn)行檢驗(yàn)。一個(gè)常用方法是利用HIL（硬件在環(huán)）進(jìn)行測試。HIL測試的關(guān)鍵部分是動(dòng)力學(xué)模型的建立。HIL測試可以用于發(fā)動(dòng)機(jī)（ECM），傳動(dòng)裝置（TCM）或動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)控制器（PCM）的測試。他們主要對六速自動(dòng)變速器的建模方法和控制軟件進(jìn)行了測試，并在HIL測試的應(yīng)用環(huán)境中進(jìn)行了詳細(xì)描述。2003年，Chi-Kuan Kao, Anthony L. Smith 和 Patrick B. Usoro進(jìn)行了五速起動(dòng)離合器自動(dòng)變速器汽車的研究。他們研究成果主要是濕式多片離合器對提高車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性有很大作用。3.2國內(nèi)車輛傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)臺研究現(xiàn)狀與國外相比，國內(nèi)對于傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺的研究起步相對較晚。研究工作始于二十世紀(jì)八十年代初期。國內(nèi)較早從事這方面研究工作的主要單位有北京理工大學(xué)、重慶大學(xué)、鄭州機(jī)械研究所、長春汽車研究所、西安重型機(jī)械研究所、西安理工大學(xué)、合肥工業(yè)大學(xué)、四川工業(yè)學(xué)院、西安減速機(jī)廠、西安公路交通大學(xué)等單位。他們先后建立起了各種形式的傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺。這些實(shí)驗(yàn)臺的建立從理論上和實(shí)踐上都取得了很大的進(jìn)步，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，代表著我國機(jī)械傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的發(fā)展水平。1、2004年同濟(jì)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院建立了基于閉式液壓系統(tǒng)的工程車輛傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)臺。實(shí)驗(yàn)臺傳動(dòng)系主要由動(dòng)力系統(tǒng)、變量液壓泵、變量液壓馬達(dá)、變速箱、驅(qū)動(dòng)橋及其輪胎組成。加載時(shí)，可在變速箱后連接測功機(jī)進(jìn)行加載，或者在驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)進(jìn)行加載。電液比例控制的變量液壓泵和電控變量液壓馬達(dá)組成液壓閉式傳動(dòng)系統(tǒng)，變量柱塞泵的斜盤角度可由控制器輸出的PWM控制信號通過斜盤角度調(diào)節(jié)桿進(jìn)行無級調(diào)節(jié)，從而改變液壓泵的排量大小和方向，液壓傳動(dòng)與機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)組成工程車輛傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)臺。液壓馬達(dá)的排量由控制器輸出開關(guān)信號進(jìn)行大小兩檔排量的調(diào)節(jié)。室內(nèi)實(shí)驗(yàn)臺架主要由合理匹配動(dòng)力系統(tǒng)、液壓傳動(dòng)、計(jì)算機(jī)控制與顯示、機(jī)械傳動(dòng)等構(gòu)成，主要應(yīng)用于研究工程車輛的動(dòng)力匹配、閉式液壓傳動(dòng)系統(tǒng)性能、變量馬達(dá)和變速箱構(gòu)成的復(fù)合變速系統(tǒng)特性以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在工程車輛傳動(dòng)系的應(yīng)用等。實(shí)驗(yàn)臺測控系統(tǒng)采用Sauer-Danfoss公司生產(chǎn)的MC050型控制器以DSP技術(shù)為核心，具有強(qiáng)大的計(jì)算能力和豐富的I/O資源?？刂破鞯目刂扑惴ǖ木幊毯惋@示器的圖形顯示均基于其功能強(qiáng)大的PLUS+1專用的圖形編程軟件。2、2005年河南科技大學(xué)建設(shè)了液壓機(jī)械無級傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺，研究履帶拖拉機(jī)液壓機(jī)械無級變速器及液壓機(jī)械無級變速轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的性能。動(dòng)力元件為發(fā)動(dòng)機(jī)，加載元件為電渦流測功機(jī)，控制模式采用直接數(shù)字控制方式，控制系統(tǒng)由上位工控機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)控制下位機(jī)、HMCVT控制下位機(jī)、電渦流測功機(jī)控制下位機(jī)以及傳感器等組成。確定液壓系統(tǒng)傳動(dòng)比與載荷之間的變化規(guī)律以及確定液壓系統(tǒng)效率對多段液壓機(jī)械雙流無級傳動(dòng)性能的影響，驗(yàn)證并優(yōu)化變量泵定量馬達(dá)系統(tǒng)的調(diào)速規(guī)律；研究傳動(dòng)比變化規(guī)律，驗(yàn)證傳動(dòng)比計(jì)算方法的正確性；研究工況轉(zhuǎn)換的換檔過程及其換檔平穩(wěn)性，確定換檔規(guī)律對傳動(dòng)性能的影響；優(yōu)化換檔規(guī)律，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器匹配具有最佳的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。3、2006年長安大學(xué)研究開發(fā)了電動(dòng)汽車實(shí)驗(yàn)臺進(jìn)行電動(dòng)汽車技術(shù)的研究，對電動(dòng)汽車研發(fā)過程中的一些關(guān)鍵技術(shù)、參數(shù)匹配和控制策略的優(yōu)化提供一個(gè)研究平臺。電動(dòng)汽車實(shí)驗(yàn)臺由電機(jī)及其控制器測量模塊、整車慣量模擬模塊、行駛阻力模擬模塊、能源管理模塊、制動(dòng)能量回收模塊和混合動(dòng)力電動(dòng)汽車的動(dòng)力耦合實(shí)驗(yàn)?zāi)K六大主要模塊和變速、傳動(dòng)和連接等裝置組成。直流電機(jī)、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、變速器、飛輪組系統(tǒng)、電渦流測功機(jī)和直流電力測功機(jī)按順序成“一”字形依次排列固定在實(shí)驗(yàn)平臺上。相鄰組件之間都是通過聯(lián)軸器連接，動(dòng)力從直流電機(jī)的輸入端輸入，經(jīng)過轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩傳感器、變速器和飛輪組傳遞給電渦流測功機(jī)和直流電力測功機(jī)，最終轉(zhuǎn)化為熱能消耗掉或者轉(zhuǎn)化為電能回收給蓄電池和電網(wǎng)，該試驗(yàn)臺總體布置方案如圖3.1所示圖3.1 長安大學(xué)電動(dòng)汽車試驗(yàn)臺總布置方案圖4、2008年中南大學(xué)進(jìn)行了工程車輛傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺的研究。進(jìn)行了工程車輛傳動(dòng)系性能實(shí)驗(yàn)；車輪制動(dòng)力測定實(shí)驗(yàn)；車輪附著力(系數(shù))測定實(shí)驗(yàn)；滾動(dòng)阻力測定實(shí)驗(yàn)；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能實(shí)驗(yàn)；發(fā)動(dòng)機(jī)-變量泵-馬達(dá)匹配實(shí)驗(yàn)；發(fā)動(dòng)機(jī)-變量泵-馬達(dá)傳動(dòng)系節(jié)能技術(shù)實(shí)驗(yàn)；滑轉(zhuǎn)率測定實(shí)驗(yàn)；液壓傳動(dòng)系統(tǒng)加速性能實(shí)驗(yàn)。中南大學(xué)的研究基于閉式液壓傳動(dòng)的工程車輛傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺為現(xiàn)代工程車輛提供了一個(gè)先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)研究平臺。實(shí)驗(yàn)臺的研制顯示了其多方面的創(chuàng)新，融合了現(xiàn)代先進(jìn)的比例控制技術(shù)、閉式液壓傳動(dòng)系統(tǒng)和先進(jìn)的控制軟件，同時(shí)也為工程車輛的動(dòng)力匹配、閉式液壓傳動(dòng)系統(tǒng)性能、節(jié)能技術(shù)以及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在工程車輛傳動(dòng)系中的應(yīng)用提供了一個(gè)研究、開發(fā)、實(shí)驗(yàn)平臺。詳細(xì)介紹了工程車輛傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺。行走驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理、液壓元件的選用、參數(shù)匹配，對閉式系統(tǒng)和制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了建模仿真，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，通過曲線對比驗(yàn)證了數(shù)字仿真的正確性。在基于LabVIEW的程序結(jié)構(gòu)模塊化的思想上，研究開發(fā)出了工程車輛傳動(dòng)系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺測控系統(tǒng)軟件。5、國內(nèi)還有很多學(xué)者在仿真控制領(lǐng)域方面進(jìn)行了不少研究。比如常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院和東風(fēng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司在2011年進(jìn)行的DCT自動(dòng)變速器試驗(yàn)臺動(dòng)力性換擋策略研究。研究的主要成果是：根據(jù)擋位對選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行位置定義。不同的選擋傳感器和換擋傳感器值的組合所對應(yīng)的不同的選擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置2。在分析選換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作原理的基礎(chǔ)上，建立了選擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制子系統(tǒng)和換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)子系統(tǒng)。利用PID控制算法對離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)建立了增量式PID控制算法的離合器控制子系統(tǒng)。根據(jù)動(dòng)力性換擋策略基于MatlabSimulink軟件平臺，建立了DCT傳動(dòng)系統(tǒng)的仿真模型。依據(jù)仿真模型對車輛換擋過程的動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了仿真得出了準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)DCT傳動(dòng)系統(tǒng)的控制邏輯，最終得到修正后的動(dòng)力性換擋規(guī)律，為DCT試驗(yàn)臺電子控制系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。北京交通大學(xué)和中國北方車輛研究所于2007年進(jìn)行了傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺的半實(shí)物仿真優(yōu)化技術(shù)的研究。研究成果有：采用Matlab結(jié)合力控自動(dòng)化組態(tài)軟件，通過Excel的DDE數(shù)據(jù)傳送方式，進(jìn)行傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺系統(tǒng)特性的在線模擬辨識，用遺傳算法對PID參數(shù)優(yōu)化分析等半實(shí)物仿真技術(shù)3。以力控組態(tài)軟件為例給出了仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，數(shù)據(jù)及參數(shù)相互傳遞的仿真和應(yīng)用于傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺的PID優(yōu)化控制的實(shí)例。6、也有專門對機(jī)械自動(dòng)變速傳動(dòng)試驗(yàn)臺進(jìn)行研究的。比如重慶大學(xué)和沈陽華晨金杯汽車有限公司進(jìn)行的機(jī)械自動(dòng)變速傳動(dòng)試驗(yàn)臺及測控軟件開發(fā)研究。研究內(nèi)容有：一、在車輛傳動(dòng)試驗(yàn)臺的基礎(chǔ)上搭建了AMT試驗(yàn)臺，設(shè)計(jì)了AMT電子節(jié)氣門、換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)和離合器執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制器，試驗(yàn)表明，控制結(jié)果令人滿意。二、解決了WINDOWS2000下對硬件端口不能讀寫的問題，實(shí)現(xiàn)了對轉(zhuǎn)速扭矩信號的采集4。三、通過RS232串口通信，實(shí)現(xiàn)上位微機(jī)采集數(shù)據(jù)并向下位單片機(jī)發(fā)出控制指令。四、開發(fā)了WINDOWS2000環(huán)境下的試驗(yàn)測控軟件，使試驗(yàn)具備了先進(jìn)的數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)。7、還有一些部門和學(xué)者在機(jī)車試驗(yàn)臺方面也做了不少研究。比如唐山軌道交通裝備有限責(zé)任公司進(jìn)行了機(jī)車定置試驗(yàn)臺的電氣傳動(dòng)系統(tǒng)研究。主要研究有：闡述了使用機(jī)車定置試驗(yàn)臺的必要性，介紹了機(jī)車定置試驗(yàn)臺的基本原理，并對機(jī)車定置試驗(yàn)臺的傳動(dòng)系統(tǒng)的主電路構(gòu)成及同步調(diào)節(jié)系統(tǒng)等關(guān)鍵問題進(jìn)行了分析和論述。北車北京二七軌道交通裝備有限責(zé)任公司進(jìn)行了機(jī)車定置試驗(yàn)臺機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究。主要研究有：介紹了機(jī)車定置試驗(yàn)臺機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及功能，闡述了該機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的創(chuàng)新技術(shù)特點(diǎn)，如機(jī)械一電控同步技術(shù)、液壓頂升滾輪調(diào)軸距技術(shù)、萬向軸加過渡套連接不同軸距的車軸齒輪箱技術(shù)、注油壓裝法改變軌距技術(shù)、彈性過渡軌結(jié)構(gòu)、機(jī)械鎖鉤等。8、還有一些部門和學(xué)者在履帶車輛試驗(yàn)臺方面也做了大量研究。北京交通大學(xué)所做的履帶車輛傳動(dòng)試驗(yàn)臺自動(dòng)換檔機(jī)械手的開發(fā)與研究。主要研究是：根據(jù)傳動(dòng)試驗(yàn)臺的實(shí)際換檔需要，對比氣動(dòng)、液壓、機(jī)械、交流伺服四種驅(qū)動(dòng)方式，針對換檔操作的球面運(yùn)動(dòng)特性，采用數(shù)字交流伺服的三自由度直角坐標(biāo)換檔機(jī)械手方案，巧妙解決了曲線換檔、三維轉(zhuǎn)化為二維的運(yùn)動(dòng)控制、檔位行程標(biāo)定等難題。采用和利時(shí)電機(jī)公司的60CB系列伺服電機(jī)、GS系列交流伺服驅(qū)動(dòng)器、英國翠歐公司的MC206運(yùn)動(dòng)控制器和工控機(jī)等構(gòu)建了位置環(huán)伺服運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。利用ActiveX控件在VB中開發(fā)了上位機(jī)控制程序，并引入了檔位示教、檔位標(biāo)定、定時(shí)操作、限位報(bào)警等功能，既實(shí)現(xiàn)了試驗(yàn)的自動(dòng)化換檔操作，又保證了系統(tǒng)的安全可靠。最后，利用網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，以綜合傳動(dòng)試驗(yàn)臺的分散控制系統(tǒng)(DCS)作為網(wǎng)絡(luò)控制主體平臺，通過MODBUS通訊協(xié)議之間的中轉(zhuǎn)，將換檔機(jī)械手控制系統(tǒng)無縫集成到DCS系統(tǒng)中，大大提高了試驗(yàn)效率。經(jīng)過現(xiàn)場的安裝、調(diào)試和運(yùn)行，換檔機(jī)械手的整體設(shè)計(jì)和控制方案是切實(shí)可行的，能夠完全代替人手實(shí)現(xiàn)換檔操作，具有結(jié)構(gòu)緊湊、定位精度高、安全可靠的特點(diǎn)同時(shí)換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)不需要對變速箱體進(jìn)行結(jié)構(gòu)改造，針對不同的變速箱傳動(dòng)試驗(yàn)，只需要修改控制軟件中的坐標(biāo)和行程就能滿足試驗(yàn)要求，具有一定的通用性。9、還有一些學(xué)者對傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺的直接轉(zhuǎn)矩控制做了研究。北京交通大學(xué)機(jī)械與電子工程學(xué)院的杜秀霞、李平康：以傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺為研究對象。在研究異步電動(dòng)機(jī)直接轉(zhuǎn)矩控制Direct Torque Control(DTC)的基礎(chǔ)上，提出在傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺上實(shí)現(xiàn)電機(jī)四象限工作的DTC過程，并用MatlabSimulink進(jìn)行了仿真實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)出的控制系統(tǒng)根據(jù)定子磁鏈狀態(tài)矢量進(jìn)行空間定位。通過對扭矩和磁通的簡單繼電式方式比較，配合開關(guān)選擇表策略，成功實(shí)現(xiàn)了對異步電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的直接轉(zhuǎn)矩控制，為將DTC技術(shù)應(yīng)用于傳動(dòng)系統(tǒng)電機(jī)智能控制的實(shí)際工程奠定了基礎(chǔ)。10、也有不少學(xué)者在新型試驗(yàn)臺的研究中做了很多研究。車輛傳動(dòng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的劉云鵬、卜樹峰和北京交通大學(xué)的李平康、杜秀霞 分析了車輛傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)臺的技術(shù)需求與現(xiàn)狀，結(jié)合建設(shè)目標(biāo)對幾種不同的建設(shè)方案進(jìn)行了對比，介紹了某全自動(dòng)化的傳動(dòng)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)試驗(yàn)臺的建設(shè)方案和應(yīng)用效果，并重點(diǎn)介紹了試驗(yàn)臺仿真能力的創(chuàng)新設(shè)計(jì)、電功率封閉加載、全自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及測試系統(tǒng)實(shí)時(shí)擋位辨識系統(tǒng)。他們研究的試驗(yàn)臺具有以下特點(diǎn)：(1)低速大轉(zhuǎn)矩加載。交流電力加載設(shè)備克服了傳統(tǒng)測功機(jī)在低速時(shí)無法加載的缺點(diǎn)，無須增速設(shè)備就可完成從0至最大載荷的加載。(2)試驗(yàn)臺儀表采用了多項(xiàng)國際先進(jìn)技術(shù)、多重保護(hù)和隔離設(shè)計(jì)，抗干擾能力強(qiáng)、可靠性高。(3)模塊化設(shè)計(jì)使結(jié)構(gòu)簡化，具有很高的可靠性和維護(hù)性。(4)加載范圍寬。最大轉(zhuǎn)矩大于2 600N·m，交流加載電機(jī)功率為600kW，試驗(yàn)時(shí)，可寬范圍連續(xù)加載，基本可以滿足目前國內(nèi)工程機(jī)械的要求。(5)試驗(yàn)范圍廣。在鑄鐵平臺上，只需更換固定支架就可搭成不同的結(jié)構(gòu)形式，從而滿足不同的試驗(yàn)要求。(6)超限三級報(bào)警。將工業(yè)級安全策略應(yīng)用于試驗(yàn)臺，試驗(yàn)臺報(bào)警、保護(hù)、緊急停車等功能，極大地提高了試驗(yàn)臺的安全性。11、還有一些機(jī)構(gòu)是研究鐵道牽引交流傳動(dòng)試驗(yàn)臺的發(fā)展的。中國鐵道科學(xué)研究院、機(jī)車車輛研究所的李偉和張黎在這方面做了大量工作。他們先對傳統(tǒng)的交流傳動(dòng)試驗(yàn)臺的類型進(jìn)行了總結(jié)，分析了不同試驗(yàn)臺的實(shí)現(xiàn)原理、控制方法及技術(shù)特點(diǎn)。然后對背靠背、交流能量互饋試驗(yàn)臺的電氣結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以及試驗(yàn)內(nèi)容等進(jìn)行了分析和總結(jié)。該試驗(yàn)臺可滿足交流傳動(dòng)系統(tǒng)及其主要部件的型式試驗(yàn)、例行試驗(yàn)以及研究性試驗(yàn)的要求，具有適用面寬，節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。最后總結(jié)了交流傳動(dòng)試驗(yàn)臺的主要特點(diǎn)和發(fā)展趨勢，表明一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、功能完備、性能優(yōu)良的交流傳動(dòng)試驗(yàn)臺，可以為交流傳動(dòng)系統(tǒng)及其部件的研發(fā)、制造、試驗(yàn)以及檢驗(yàn)創(chuàng)造良好的條件。通過這些研究可以得出：交流傳動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)已經(jīng)成為交流傳動(dòng)系統(tǒng)研究、開發(fā)和驗(yàn)證的重要平臺。隨著我國鐵路技術(shù)引進(jìn)工作的不斷深入，機(jī)車車輛交流傳動(dòng)技術(shù)也將逐步發(fā)展成熟，需要更新和發(fā)展交流傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺，使得試驗(yàn)臺的技術(shù)水平不斷提高，功能更加完善。目前試驗(yàn)臺的主要特點(diǎn)和發(fā)展趨勢是：(1)能耗型電氣負(fù)載逐步被淘汰，由能量回饋型所取代，而直流負(fù)載電機(jī)逐步被交流負(fù)載電機(jī)所代替，出現(xiàn)了“背靠背”式的交流電機(jī)互饋試驗(yàn)系統(tǒng)；(2)試驗(yàn)功能更加齊全，由單一的例行試驗(yàn)，逐步集成了研發(fā)性試驗(yàn)和型式試驗(yàn)的功能，可模擬多種過程，進(jìn)行多種性能試驗(yàn)，如全速度范圍的牽引再生制動(dòng)特性試驗(yàn)、機(jī)車動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn)、列車運(yùn)行過程模擬、線路狀態(tài)模擬、不同輪徑模擬、通過曲線模擬、輪軌接觸狀態(tài)的模擬、受電弓跳弓模擬等；(3)適應(yīng)面越來越寬，提供多種制式電源，能夠適應(yīng)動(dòng)車組、機(jī)車、地鐵、輕軌等的試驗(yàn)需要，可試驗(yàn)的部件除了主變壓器、網(wǎng)側(cè)變流器、中間電路、電機(jī)逆變器、牽引電機(jī)外，還可以進(jìn)行制動(dòng)電阻、制動(dòng)斬波器、牽引變流器控制裝置、機(jī)車控制系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)等的試驗(yàn)；(4)自動(dòng)化程度高，配備數(shù)據(jù)自動(dòng)采集和處理系統(tǒng)；(5)控制及保護(hù)功能更加完善；(6)可測量的技術(shù)參數(shù)越來越多，如電壓、電流，轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速，溫度，流量、流速，噪聲，場強(qiáng)等；(7)維護(hù)工作量少，運(yùn)用經(jīng)濟(jì)性好。從國內(nèi)的現(xiàn)狀看多數(shù)交流傳動(dòng)試驗(yàn)臺屬于能耗型和機(jī)組反饋式試驗(yàn)臺，即使采用交流異步電機(jī)互饋方式，其功率等級、控制方法亦難以滿足我國鐵路快速發(fā)展的要求，因此有必要建立一個(gè)技術(shù)先進(jìn)、功能完備、性能優(yōu)良的交流傳動(dòng)試驗(yàn)臺，為交流傳動(dòng)系統(tǒng)及其部件的研發(fā)、制造、試驗(yàn)以及檢驗(yàn)創(chuàng)造良好的條件?？偨Y(jié)本文主要介紹了車輛傳動(dòng)系的類型及其特點(diǎn)，車輛傳動(dòng)系統(tǒng)試驗(yàn)臺的基本情況，闡述國內(nèi)外車輛傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺的研究現(xiàn)狀及研究成果，通過參考大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上可以得出，電液綜合傳動(dòng)試驗(yàn)臺有很好的發(fā)展前景，今后可以多進(jìn)行這方面的研究。 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