一种汽车用驱动轴系统台架试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种汽车用驱动轴系统台架试验装置及方法，所述装置包括：基座、温度传感器、控制台、驱动电机机构和负载电机机构，所述驱动电机机构和负载电机机构均设置有上、下两个轴夹具，其中上部的两轴夹具之间连接有两端设置有万向节的副轴，所述驱动电机机构和负载电机机构下部的两轴夹具上分别设置有Y向力传感器和扭矩传感器；所述驱动电机机构的底部由上至下依次设置有旋转机构、X向移动副、Y向移动副；负载电机机构的底部由上至下依次设置有X向移动副、Y向移动副，本发明专利技术可高效精确地实现多项驱动轴性能参数的模拟试验，节约试验时间和成本，为汽车用等速驱动轴的的设计开发和性能试验，尤其是NVH性能验证提供了有效的技术支持。

A Bench Test Device and Method for Driving Shaft System of Automobile

【技术实现步骤摘要】
一种汽车用驱动轴系统台架试验装置及方法
本专利技术涉及一种汽车用驱动轴系统台架试验装置及方法，用于测量汽车用驱动轴的各项性能参数，尤其是NVH性能参数。
技术介绍
等速万向节总成驱动轴是汽车传动装置的重要组成部分，协调汽车在各种行驶条件下所必需的牵引力与车速，并保证汽车左右驱动车轮能适应差速要求。其工作性能的好坏及可靠性直接影响到汽车驾驶的安全性、平稳性和舒适性，故必须在使用前对其进行严格的性能测试。随着电动汽车(电机的驱动力矩大，且瞬间可以达到转矩的最大值)、大扭矩发动机的广泛使用，由于驱动轴系统引起的汽车的NVH问题越来越突出。而随着汽车技术的不断发展，作为汽车乘坐舒适性的重要评价指标，NVH性能在汽车的研发生产中的重要性也不断提升。汽车用驱动轴各项性能指标中，用以衡量NVH性能表现的几项指标越来越受到重视。目前国内主要的等速驱动轴测试台，只能对驱动轴的少数几项性能，如圆周间隙，Y向间隙，滑移曲线等进行测试，且无法测试Y向派生力，高频滑移阻力，互补扭矩等表征NVH性能的参数，不能保证等速万向节总成产品的质量，而且会引起试验台的重复开发以及人力资源的浪费。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了对包括各项NVH性能指标在内的多项驱动轴性能参数进行测试，而提出的一种汽车用驱动轴系统台架试验装置及方法。本专利技术所采用的技术方案如下：一种汽车用驱动轴系统台架试验装置，包括：基座，其上端面沿长度方向平行设置有两基座Y向滑槽；相对设置在所述基座上端面的驱动电机机构和负载电机机构，所述的驱动电机机构和负载电机机构均设置有上、下两个轴夹具，其中上部的两轴夹具之间连接有两端设置有万向节的副轴，所述的驱动电机机构和负载电机机构下部的两轴夹具上分别设置有Y向力传感器和扭矩传感器；所述驱动电机机构的底部由上至下依次设置有绕Z轴的旋转机构、垂直所述基座Y向滑槽的X向移动副、沿所述基座Y向滑槽移动的Y向移动副；负载电机机构的底部由上至下依次设置有垂直所述基座Y向滑槽的X向移动副、沿所述基座Y向滑槽移动的Y向移动副；温度传感器，布置在驱动轴和所述副轴的万向节附近，用于监控万向节的温度变化；控制台，分别与驱动电机机构、负载电机机构、温度传感器、Y向力传感器和扭矩传感器信号连接。进一步地，所述的驱动电机机构由上至下依次包括驱动电机箱、驱动电机箱座、驱动电机底座，所述驱动电机箱内的设置有驱动电机，所述驱动电机分别与可更换地设置在所述驱动电机箱上的驱动电机箱端副轴轴节接口和驱动电机箱端等速万向节接口动力连接；所述驱动电机底座顶面沿X向平行设置有与所述驱动电机箱座底部的X向滑槽滑动配合的驱动电机底座X向导轨；所述驱动电机底座的底面沿Y向平行设置有与所述基座Y向滑槽滑动配合的驱动电机底座Y向导轨；所述驱动电机箱与驱动电机箱座连接处设置有驱动电机箱加强肋。进一步地，所述的负载电机机构由上至下依次包括：负载电机箱、上层负载电机箱座、下层负载电机箱座、负载电机底座，所述负载电机箱内的设置有负载电机，所述负载电机分别与可更换地设置在所述负载电机箱上的负载电机箱端副轴轴节接口和负载电机箱端等速万向节接口动力连接；所述上层负载电机箱座通过负载电机转轴系统与下层负载电机箱座转动连接，所述负载电机转轴系统的旋转轴上设置有角度传感器；所述负载电机底座的顶面沿X向平行设置有与所述下层负载电机箱座底部的X向滑槽滑动配合的负载电机底座X向导轨；所述负载电机底座的底部沿Y向平行设置有与所述基座Y向滑槽滑动配合的负载电机底座Y向导轨；所述负载电机箱、上层负载电机箱座连接处设置有负载电机箱加强肋。进一步地，所述负载电机底座、驱动电机底座上还设置有进行定位的定位螺栓；各滑槽均为T形滑槽，所述定位螺栓的为T形螺栓，T形螺栓与T形滑槽匹配。进一步地，所述基座上的两条基座Y向滑槽内设置有限制驱动电机机构和负载电机机构Y向行程的限位块，所有X向导轨的两侧均设置有限位块，分别用于防止其Y向行程过大造成驱动轴的拉伸或挤压过大发生破坏、防止X向移动超过许可范围，对驱动轴和副轴造成破坏。进一步地，所述基座底部四个角分别安装有空气弹簧作为支承，以降低试验台长时间运行期间自身振动对地面的影响。进一步地，所述副轴包括实心轴和套筒，所述套筒的内圈沿径向布置有若干圈滚珠，与实心轴外径构成轴向滑移副。为与不同轴长的驱动轴相匹配，实心轴和套筒各配置有种不同长度的型号，彼此接口尺寸相同可以两两匹配。进一步地，所述负载电机转轴系统包括电机驱动的丝杠，所述丝杠通过与上层负载电机箱连接的摆臂带动上层负载电机箱在水平面内绕Z轴在设定范围内转动。一种基于所述装置的汽车用驱动轴系统台架试验方法，包括步骤：先根据轴向力传感器记录的实时数据得到总轴向力的时域信号数据，将轴向力传感器中记录的轴向力数据和输入参数一起储存并输出，对总轴向力的时域数据进行傅里叶变化得到频域数据，取频域数据的三阶值作为轴向派生力的试验测量结果；最后通过matlab绘制轴向力与各影响参数的关系曲线，依次绘制三阶轴向力-扭矩，三阶轴向力-轴倾角的图像，验证试验数据的有效性。进一步地，单个球环产生的总轴向力的计算公式为：其中μg为移动节球环与滑槽间的等效动摩擦系数，T为负载扭矩，r为球环的回转半径，δ为轴倾角的大小，βy和γy为与驱动轴几何位置相关的角度，βy和γy满足：cosγy＝δcosθ由于驱动轴工作过程中实际轴倾角不大于14度，轴向派生力的计算公式为：通常轴向派生力试验需要复现某型号驱动轴在一具体工况条件下的轴向派生力表现，所述输入条件中，转速和负载扭矩通过控制台控制，轴倾角和摆角通过控制台内部对驱动电机和负载电机的位移信号进行计算输出实时结果，驱动轴的尺寸参数通过该型号驱动轴的工程图纸读取；润滑脂的等效动摩擦系数通过配置定量润滑脂的同一驱动轴的若干驱动轴轴向力数据和其他参数进行线性拟合得到，其中，对润滑脂等效动摩擦的拟合过程中，以为自变量，以其对应的三阶向力为因变量，采用matlab，使用最小二乘法对润滑脂等效动摩擦因数大小进行拟合；当轴向派生力数据超过100时，将数据划分为训练集和测试集，通过训练集数据拟合得到动摩擦因数的拟合值，在测试集中验证其误差大小，根据两者的误差之和对拟合值进行优化。相比现有技术，本专利技术的技术效果是：本专利技术通过驱动电机和负载电机，实现对真实工况下驱动轴的输入状态的模拟，可高效精确地实现多项驱动轴性能参数的试验，节约试验的时间和成本。同时以轴向派生力为例给出了数据处理的方法，为汽车用等速驱动轴的的设计开发和性能试验尤其是NVH性能验证提供了有效的技术支持。附图说明图1是驱动轴系统试验装置的工作原理正视图；图2是驱动轴系统试验装置的工作原理俯视图；图3是驱动轴系统试验装置的三维示意图；图4是驱动轴系统试验装置中驱动电机部分的三维示意图；图5是驱动轴系统试验装置中驱动电机部分的主视图；图6是驱动轴系统试验装置中驱动电机部分的侧视图；图7是驱动轴系统试验装置中驱动电机部分的俯视图；图8是驱动轴系统试验装置中负载电机部分的三维示意图；图9是驱动轴系统试验装置中负载电机部分的主视图；图10是驱动轴系统试验装置中负载电机部分的侧视图；图11是驱动轴系统试验装置中负载电机部分的侧视图；图12是驱动轴Y向派生力试验数据处理方法示意图本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种汽车用驱动轴系统台架试验装置，其特征在于，包括：基座(11)，其上端面沿长度方向平行设置有两基座Y向滑槽(12)；相对设置在所述基座(11)上端面的驱动电机机构(1)和负载电机机构(6)，所述的驱动电机机构(1)和负载电机机构(6)均设置有上、下两个轴夹具，其中上部的两轴夹具之间连接有两端设置有万向节的副轴(10)，所述的驱动电机机构和负载电机机构下部的两轴夹具上分别设置有Y向力传感器(2)和扭矩传感器(5)；所述驱动电机机构(1)的底部由上至下依次设置有绕Z轴的旋转机构、垂直所述基座Y向滑槽(12)的X向移动副、沿所述基座Y向滑槽(12)移动的Y向移动副；负载电机机构(6)的底部由上至下依次设置有垂直所述基座Y向滑槽(12)的X向移动副、沿所述基座Y向滑槽(12)移动的Y向移动副；温度传感器，布置在驱动轴和所述副轴的万向节附近，用于监控万向节的温度变化；控制台，分别与驱动电机机构(1)、负载电机机构(6)、温度传感器、Y向力传感器(2)和扭矩传感器信号连接。

【技术特征摘要】
1.一种汽车用驱动轴系统台架试验装置，其特征在于，包括：基座(11)，其上端面沿长度方向平行设置有两基座Y向滑槽(12)；相对设置在所述基座(11)上端面的驱动电机机构(1)和负载电机机构(6)，所述的驱动电机机构(1)和负载电机机构(6)均设置有上、下两个轴夹具，其中上部的两轴夹具之间连接有两端设置有万向节的副轴(10)，所述的驱动电机机构和负载电机机构下部的两轴夹具上分别设置有Y向力传感器(2)和扭矩传感器(5)；所述驱动电机机构(1)的底部由上至下依次设置有绕Z轴的旋转机构、垂直所述基座Y向滑槽(12)的X向移动副、沿所述基座Y向滑槽(12)移动的Y向移动副；负载电机机构(6)的底部由上至下依次设置有垂直所述基座Y向滑槽(12)的X向移动副、沿所述基座Y向滑槽(12)移动的Y向移动副；温度传感器，布置在驱动轴和所述副轴的万向节附近，用于监控万向节的温度变化；控制台，分别与驱动电机机构(1)、负载电机机构(6)、温度传感器、Y向力传感器(2)和扭矩传感器信号连接。2.根据权利要求1所述的汽车用驱动轴系统台架试验装置，其特征在于，所述的驱动电机机构(1)由上至下依次包括驱动电机箱(1-1)、驱动电机箱座(1-5)、驱动电机底座(1-7)，所述驱动电机箱(1-1)内的设置有驱动电机，所述驱动电机分别与可更换地设置在所述驱动电机箱(1-1)上的驱动电机箱端副轴轴节接口(1-2)和驱动电机箱端等速万向节接口(1-3)动力连接；所述驱动电机底座(1-7)顶面沿X向平行设置有与所述驱动电机箱座(1-5)底部的X向滑槽滑动配合的驱动电机底座X向导轨(1-6)；所述驱动电机底座(1-7)的底面沿Y向平行设置有与所述基座Y向滑槽(12)滑动配合的驱动电机底座Y向导轨；所述驱动电机箱(1-1)与驱动电机箱座(1-5)连接处设置有驱动电机箱加强肋(1-4)。3.根据权利要求2所述的汽车用驱动轴系统台架试验装置，其特征在于，所述的负载电机机(6)构由上至下依次包括：负载电机箱(6-1)、上层负载电机箱座(6-7)、下层负载电机箱座(6-8)、负载电机底座(6-10)，所述负载电机箱(6)-(1)内的设置有负载电机，所述负载电机分别与可更换地设置在所述负载电机箱(6-1)上的负载电机箱端副轴轴节接口(6-2)和负载电机箱端等速万向节接口(6-3)动力连接；所述上层负载电机箱座(6-7)通过负载电机转轴系统(6-5)与下层负载电机箱座(6-8)转动连接，所述负载电机转轴系统(6-5)的旋转轴上设置有角度传感器(6-6)；所述负载电机底座(6-10)的顶面沿X向平行设置有与所述下层负载电机箱座(6-8)底部的X向滑槽滑动配合的负载电机底座X向导轨(6-9)；所述负载电机底座(6-10)的底部沿Y向平行设置有与所述基座Y向滑槽(12)滑动配合的负载电机底座Y向导轨；所述负载电机箱(6-1)、上层负载电机箱座(6-7)连接处设置有负...

【专利技术属性】
技术研发人员：上官文斌，许承龙，吕辉，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44