本發(fā)明涉及一種車輛傳動組件的標(biāo)定方法，具體涉及一種傳動軸標(biāo)定臺架和整車運(yùn)行過程中傳動軸扭矩測試方法。
背景技術(shù)：
1、傳動系(power?train?system)是指位于發(fā)動機(jī)到車輛驅(qū)動輪之間的傳遞動力的裝置，傳動系所傳遞的扭矩是車輛行駛的動力源，也與車輛內(nèi)各關(guān)鍵部件的強(qiáng)度及整車nvh(noise、vibration、harshness，噪聲、振動與聲振粗糙度)數(shù)據(jù)息息相關(guān)。若傳動系傳遞的扭矩沖擊、波動過大，極易引發(fā)關(guān)鍵部件故障、相關(guān)組件的殼體開裂現(xiàn)象，或是扭振、敲擊異響等nvh問題，這會嚴(yán)重影響駕駛員及乘客的安全及主觀感受。因此獲取整車傳動系真實(shí)扭矩是整車開發(fā)與故障診斷環(huán)節(jié)的重中之中。
2、整車can(controller?area?network，控制器局域網(wǎng)絡(luò))信號中扭矩信號的采樣率通常為10hz，遠(yuǎn)低于傳動系的實(shí)際扭矩變化頻率，在大多數(shù)工況下，難以反映出傳動系扭矩波動及瞬時扭矩沖擊現(xiàn)象?？紤]到整車傳動系結(jié)構(gòu)布置與安裝空間，測試人員通常在傳動軸上布置應(yīng)變片橋，采用無線遙測技術(shù)，測得應(yīng)變片橋輸出的電壓信號，通過標(biāo)定得到傳動軸扭矩-電壓對應(yīng)曲線，獲取整車實(shí)際的傳動軸扭矩。可見得到準(zhǔn)確的傳動軸扭矩-電壓對應(yīng)關(guān)系，決定了扭矩測試的準(zhǔn)確性。
3、現(xiàn)有傳動軸扭矩標(biāo)定方法可分為靜態(tài)標(biāo)定與動態(tài)標(biāo)定兩種。
4、靜態(tài)標(biāo)定方法中通常將傳動軸一端固定在試驗(yàn)臺架上，另一端采用砝碼、力矩扳手通過杠桿原理進(jìn)行扭矩加載，或采用電機(jī)進(jìn)行扭矩正反向分級加載與卸載，如中國專利cn105352643a所公開的一種傳動軸轉(zhuǎn)矩標(biāo)定方法，包括如下步驟：1)將待測傳動軸安裝于測試臺架上；2)在傳動軸上安裝應(yīng)變計無線測量系統(tǒng)；3)對傳動軸施加轉(zhuǎn)矩，通過應(yīng)變計無線測量系統(tǒng)輸出對應(yīng)的電壓值；4)建立傳動軸轉(zhuǎn)矩標(biāo)定模型，解算得到標(biāo)定系數(shù)。但是該專利存在的不足之處是：該專利需通過人工取點(diǎn)、線性擬合等流程得到扭矩-電壓對應(yīng)關(guān)系，忽略了整車運(yùn)行過程中傳動軸的動態(tài)遲滯、高轉(zhuǎn)速下的不平衡彎矩、非線性及加載和卸載過程扭矩-電壓差異等因素，無法保證整車動態(tài)運(yùn)行過程中所采集傳動軸扭矩的準(zhǔn)確性。
5、動態(tài)標(biāo)定方法中，如中國專利cn118583487公開了用于整車試驗(yàn)中準(zhǔn)確獲取汽車傳動軸扭矩的方法，該專利基于目標(biāo)工況并結(jié)合模型仿真模擬傳動軸受載情況，得到試驗(yàn)加載曲線，獲取對應(yīng)的時間歷程上的轉(zhuǎn)速、扭矩、電壓對應(yīng)關(guān)系。但是該專利存在的不足之處是：該方法的標(biāo)定數(shù)據(jù)量和工作量與模擬工況強(qiáng)相關(guān)，更適用于特定的試驗(yàn)場試驗(yàn)工況，無法滿足市場上龐大數(shù)量車輛在不同地區(qū)、不同駕駛習(xí)慣操作下運(yùn)行的各種工況，影響解決問題效率及準(zhǔn)確性。
6、綜上所述，現(xiàn)有的傳動標(biāo)定方法無法滿足整車在各種復(fù)雜運(yùn)行工況下的扭矩測試需求，且無法準(zhǔn)確獲取傳動軸的輸出扭矩強(qiáng)度，難以解決nvh問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的傳動標(biāo)定方法無法滿足整車在各種復(fù)雜運(yùn)行工況下的扭矩測試需求，且無法準(zhǔn)確獲取傳動軸的輸出扭矩強(qiáng)度，難以解決強(qiáng)度及nvh問題，而提供一種傳動軸標(biāo)定臺架和整車運(yùn)行過程中傳動軸扭矩測試方法。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)解決方案是：
3、一種傳動軸標(biāo)定臺架，其特殊之處在于：
4、包括底座、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，設(shè)置在底座上的驅(qū)動電機(jī)、第一減速器、第二減速器和負(fù)載電機(jī)，以及輸出端分別與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入端電連接的轉(zhuǎn)速傳感器和無線扭矩遙測系統(tǒng)；
5、所述驅(qū)動電機(jī)的輸出端與第一減速器的輸入端通過第一連接軸連接，負(fù)載電機(jī)的輸出端與第二減速器的輸入端通過第二連接軸連接，第一減速器的輸出端與第二減速器的輸出端之間用于安裝待標(biāo)定的傳動軸；
6、所述第一連接軸、第二連接軸和傳動軸的中軸線共線；
7、所述第一減速器和第二減速器依次用于對驅(qū)動電機(jī)和負(fù)載電機(jī)進(jìn)行減速增扭；所述轉(zhuǎn)速傳感器用于測試傳動軸的轉(zhuǎn)速，所述無線扭矩遙測系統(tǒng)用于測試傳動軸因加載扭矩變化產(chǎn)生的電壓信號，其包括用于貼設(shè)在傳動軸上的應(yīng)變片橋和與應(yīng)變片橋輸出端連接的無線發(fā)射模塊，以及與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)輸入端電連接的無線接收模塊；所述應(yīng)變片橋包括多個應(yīng)變片，無線發(fā)射模塊用于將應(yīng)變片橋測得的數(shù)據(jù)傳輸至無線接收模塊。
8、同時，本發(fā)明還提供了一種整車運(yùn)行過程中傳動軸扭矩測試方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：
9、步驟1、組裝上述的傳動軸標(biāo)定臺架，將待標(biāo)定的傳動軸安裝至第一減速器與第二減速器的輸出端之間，然后在傳動軸上的預(yù)設(shè)位置安裝應(yīng)變片橋和無線發(fā)射模塊，開啟數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
10、步驟2、確定對驅(qū)動電機(jī)和負(fù)載電機(jī)加載扭矩的預(yù)設(shè)規(guī)則；
11、所述預(yù)設(shè)規(guī)則采用如下公式實(shí)現(xiàn)：其中，ti為標(biāo)定扭矩，其數(shù)值等于傳動軸設(shè)計最大工作扭矩的80％；ti為單次標(biāo)定時的驅(qū)動電機(jī)的加載扭矩，n為標(biāo)定扭矩的分段數(shù)，i為各次標(biāo)定加載扭矩的索引，i＝0,1,2…n；為標(biāo)定時負(fù)載電機(jī)加載的負(fù)載扭矩，其數(shù)值等于標(biāo)定載重工況下的整車行駛阻力矩；j為各載重工況的索引，j＝1,2…m，m為所需標(biāo)定整車的載重工況個數(shù)；取j＝1；
12、步驟3、啟動驅(qū)動電機(jī)和負(fù)載電機(jī)，并按預(yù)設(shè)規(guī)則對驅(qū)動電機(jī)和負(fù)載電機(jī)分別輸入相應(yīng)的加載扭矩和負(fù)載扭矩，對傳動軸進(jìn)行標(biāo)定，獲得傳動軸轉(zhuǎn)速隨時間的變化曲線ri；
13、步驟4、根據(jù)步驟3得到的轉(zhuǎn)速隨時間的變化曲線ri，應(yīng)變橋的輸出電壓曲線ui，計算傳動軸的角加速度曲線αi，，單次標(biāo)定過程中扭矩-電壓標(biāo)定系數(shù)曲線si，其中得到單次標(biāo)定過程ri-αi-si對應(yīng)關(guān)系
14、步驟5、改變驅(qū)動電機(jī)的加載扭矩ti，按照步驟3和步驟4的方法，得到總共n+1組不同加載扭矩ti下的ri-αi-si的對應(yīng)關(guān)系從而得到第一次標(biāo)定過程r-α-s的三維標(biāo)定數(shù)據(jù)集其中α為傳動軸的角加速度，r為轉(zhuǎn)速傳感器測試得到的傳動軸的轉(zhuǎn)速，s為傳動軸的扭矩-電壓標(biāo)定系數(shù)；
15、步驟6、取j＝2,3…m，按照步驟3～步驟5的方法，分別得到第二次、第三次…第m次標(biāo)定過程r-α-s的三維標(biāo)定數(shù)據(jù)集從而得到傳動軸的to-r-α-s四維標(biāo)定數(shù)據(jù)集其中to為整車不同載重工況下行駛阻力；
16、步驟7、將標(biāo)定好的傳動軸裝配至車輛上，然后在裝配好的傳動軸上安裝應(yīng)變片橋、無線扭矩遙測系統(tǒng)和轉(zhuǎn)速傳感器，確保能夠獲取整車運(yùn)行任一時刻傳動軸轉(zhuǎn)速rx和應(yīng)變片橋輸出電壓信號ux；
17、步驟8、根據(jù)rx計算傳動軸的角加速度曲線αx，根據(jù)曲線αx、電壓信號ux和步驟6獲得的四維標(biāo)定數(shù)據(jù)集計算任一時刻傳動軸的輸出扭矩tx，完成測試。
18、進(jìn)一步地，所述轉(zhuǎn)速傳感器和無線扭矩遙測系統(tǒng)測得的信號采樣率始終大于或等于2000hz。
19、進(jìn)一步地，步驟3具體為：
20、開始標(biāo)定，定義從驅(qū)動電機(jī)看向負(fù)載電機(jī)時，以傳動軸順時針轉(zhuǎn)動的方向?yàn)檎较?，轉(zhuǎn)速傳感器測得傳動軸轉(zhuǎn)速為ri，傳動軸的角加速度為αi；首先驅(qū)動電機(jī)系統(tǒng)正方向輸入加載扭矩ti，負(fù)載電機(jī)系統(tǒng)負(fù)方向加載負(fù)載扭矩傳動軸達(dá)到整車設(shè)計傳動軸正驅(qū)最大轉(zhuǎn)速時，撤銷驅(qū)動電機(jī)的加載扭矩ti，由負(fù)載扭矩進(jìn)行減速；當(dāng)轉(zhuǎn)速降為0時，驅(qū)動電機(jī)反向輸入加載扭矩ti，負(fù)載電機(jī)正方向加載負(fù)載扭矩直至傳動軸的轉(zhuǎn)速到達(dá)整車設(shè)計傳動軸負(fù)向最大轉(zhuǎn)速然后撤銷驅(qū)動電機(jī)輸入的加載扭矩ti，由負(fù)載扭矩進(jìn)行減速；當(dāng)傳動軸的轉(zhuǎn)速降為0時停機(jī)，完成單次標(biāo)定；記錄單次加載過程中的傳動軸的轉(zhuǎn)速曲線ri。
21、進(jìn)一步地，步驟8中，所述任一時刻傳動軸輸出扭矩tx采用如下公式計算：
22、
23、其中，為整車實(shí)際載重工況時整車行駛阻力矩，為整車標(biāo)定載重工況整車行駛阻力矩下，傳動軸轉(zhuǎn)速rx、角加速度αx對應(yīng)的標(biāo)定系數(shù)；rp與rp+1為傳動軸轉(zhuǎn)速rx的相鄰已標(biāo)定轉(zhuǎn)速；αq與αq+1為角加速度αx的相鄰已標(biāo)定角加速度；與分別為與相鄰的整車標(biāo)定載重工況整車行駛阻力矩。
24、進(jìn)一步地，步驟2中，所述n＝5且m＝3；其中當(dāng)j＝1時，對應(yīng)整車的載重工況為空載；當(dāng)j＝2時，對應(yīng)整車的載重工況為半載，當(dāng)j＝3時，對應(yīng)整車的載重工況為滿載。
25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：
26、1、本發(fā)明提供的傳動軸標(biāo)定臺架，結(jié)構(gòu)簡單、成本較低、操作方便，標(biāo)定時可快速得到準(zhǔn)確的標(biāo)定數(shù)據(jù)集。
27、2、本發(fā)明提供的整車運(yùn)行過程中傳動軸扭矩測試方法，通過臺架標(biāo)定得到的標(biāo)定數(shù)據(jù)集能夠獲取不同整車狀態(tài)及操作下的傳動軸扭矩，適用于整車實(shí)際運(yùn)行的各種地區(qū)、路況及不同駕駛操作，通用性強(qiáng)，適用性廣。
28、3、本發(fā)明提供的整車運(yùn)行過程中傳動軸扭矩測試方法，考慮到了傳動軸動態(tài)遲滯、高轉(zhuǎn)速下不平衡彎矩、非線性等因素，同時利用驅(qū)動電機(jī)和負(fù)載電機(jī)進(jìn)行正向、反向扭矩加載，考慮了應(yīng)變片加載、卸載過程扭矩-電壓差異等因素，標(biāo)定精度高。
29、4、本發(fā)明提供的整車運(yùn)行過程中傳動軸扭矩測試方法，本發(fā)明步驟2中的預(yù)設(shè)規(guī)則綜合考慮整車實(shí)際運(yùn)行過程不同載重工況及駕駛習(xí)慣，對傳動軸標(biāo)定扭矩進(jìn)行分段，同步結(jié)合整車多個典型的載重工況，在標(biāo)定臺架進(jìn)行多次標(biāo)定，獲得不同載重、不同扭矩下傳動軸真實(shí)的扭矩-電壓標(biāo)定系數(shù)，提高標(biāo)定數(shù)據(jù)集的可靠性，最終提高整車工況下扭矩測試的準(zhǔn)確性。
30、5、本發(fā)明提供的整車運(yùn)行過程中傳動軸扭矩測試方法，本發(fā)明步驟5和步驟6中的標(biāo)定扭矩的分段數(shù)n，所需標(biāo)定整車的載重工況個數(shù)m，可結(jié)合不同測試車輛的實(shí)際運(yùn)行情況靈活調(diào)整，在得到準(zhǔn)確的標(biāo)定數(shù)據(jù)集前提下，避免n或m設(shè)置過多造成臺架資源浪費(fèi)，提高標(biāo)定過程的經(jīng)濟(jì)性。
31、6、本發(fā)明提供的整車運(yùn)行過程中傳動軸扭矩測試方法，本發(fā)明所有步驟中轉(zhuǎn)速傳感器、無線接收模塊、無線發(fā)射模塊和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號采樣率均始終大于或等于2000hz，如此設(shè)置能準(zhǔn)確采集整車扭振、沖擊等工況下角加速度及扭矩變化情況，得到整車傳動系真實(shí)載荷，可用于傳動系各關(guān)鍵零部件的強(qiáng)度校核，提高可靠性。