CN105372032A - 传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置、***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置、***及方法，属于传动轴与后桥试验领域。本发明传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置包括测试台、固定在测试台上的驱动装置、储能装置、减速装置和反施加载荷装置，所述驱动装置与待测传动轴连接，待测后桥总成的后桥两端依照能量传递方向依次连接储能装置、减速装置和反施加载荷装置，所述储能装置、减速装置和反施加载荷装置以后桥为中心轴对称设置，所述传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置还包括多个扭矩传感器，设置在待测传动轴与后桥总成周围。本发明的有益效果为：本装置是对整车进行模拟，不是单一的对传动轴或主减速器施加载荷模拟，测试结果更加准确可靠，适用性更强。

Description

传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置、***及方法

技术领域

本发明涉及一种传动轴与后桥测试装置，尤其涉及一种传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置、***及方法。

背景技术

汽车传动轴与后桥总成的振动噪声控制，是各汽车生产厂家关注的重点指标之一，也是客户关注的重点指标。而目前各汽车生产制造商对汽车后桥总成振动噪声的检测方式都是通过在进行正拖空载跑合试验时，凭操作人员的耳听来进行判断，对超标或不合格的产品进行返修，合格的进入下一道工序。目前所进行的正拖空载跑合试验仅是通过主驱动机构从减速器主齿轮凸缘处输入动力，带动后桥总成进行跑合试验，由于受人为和本底噪声的影响，测试结果不能真实的反映汽车后桥总成的噪声情况，再加上与后桥总成装配到车上后的负载和传动情况也不一样，不能够模拟汽车在各种工况下的工作状态，不能真实的反映汽车后桥总成的振动噪声。

发明内容

为解决现有技术中的问题，本发明提供传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置，及基于本测试装置的测试***及方法。

本发明传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置包括测试台、固定在测试台上的驱动装置、储能装置、减速装置和反施加载荷装置，所述驱动装置与待测传动轴连接，待测后桥总成的后桥两端依照能量传递方向依次连接储能装置、减速装置和反施加载荷装置，所述储能装置、减速装置和反施加载荷装置以后桥为中心轴对称设置，所述传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置还包括多个扭矩传感器，设置在待测传动轴与后桥总成周围。

本发明作进一步改进，所述测试台整体为T型。

本发明作进一步改进，所述扭矩传感器为四个，分别设置在驱动装置与待测传动轴之间、待测传动轴与待测后桥总成主减速器之间、待测后桥总成与储能装置之间。

本发明作进一步改进，所述扭矩传感器、待测传动轴与后桥总成和减速装置通过各自的支撑基座固定在测试台上。

本发明作进一步改进，所述支撑基座包括与测试台固定连接的固定支撑部和对各个部件进行固定的定位夹紧部，所述待测后桥总成的支撑基座还包括在固定支撑部与定位夹紧部之间设有控制所述定位夹紧部升降的升降机构，保证各部分的轴心高度在一个平面上。

本发明作进一步改进，所述储能装置通过轴承、轴承座和储能装置支撑架固定在测试台上，在反拖跑合试验中充当动力，模拟汽车靠惯性滑行的工况。

本发明作进一步改进，所述待测后桥总成与储能装置之间、所述储能装置与减速装置之间，所述减速装置与反施加载荷装置之间采用弹性销联轴器连接。补偿由于两联接轴不相同、有误差引起的次生振动；延长储能装置的轴承寿命。

本发明还提供了一种包含上述传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置，还包括加速度传感器、第一信号放大装置、第二信号放大装置、数据采集装置、带显示器的工控机、PLC控制器、变频器、信号转换装置、驱动器，所述加速度传感器设置在待测传动轴与后桥总成周围，所述扭矩传感器通过第一信号放大装置与数据采集装置相连，所述加速度传感器通过第二信号放大装置与数据采集装置相连，所述工控机分别与数据采集装置和PLC控制器相连，所述驱动装置通过变频器与所述PLC控制器相连，所述PLC控制器通过所述信号转换装置与驱动器相连，所述驱动器与所述反施加载荷装置相连。

本发明作进一步改进，所述振动传感器为8个，分别设置在驱动装置与待测传动轴之间、待测传动轴与待测后桥总成主减速器之间、待测后桥总成与储能装置之间、待测传动轴中间支撑处、待测后桥总成主减速器上及待测后桥总成两个半轴壳上。

本发明还提供了一种测试方法，包括以下步骤：S1：将待测传动轴与后桥总成安装到传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置上，布置加速度传感器；S2：设置工况测试条件：PLC控制器通过变频器控制驱动装置转动，和通过信号转换装置控制驱动器驱动反施加载荷装置，模拟待测后桥总成装入整车后的各种工况；S3：扭矩传感器检测扭矩和转速信号，并通过第一信号放大装置传输给数据采集装置；加速度传感器检测振动加速度信号，并通过第二信号放大装置传输给数据采集装置；S4：所述数据采集装置将采集的信号发送给工控机；S5：工控机接收数据采集装置的信号，进行信号分析与处理，得出测试结果；S6：根据测试结果判断决策。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：由驱动装置施加动力给待测的传动轴，然后给后桥，是对整车进行模拟，不是单一的对传动轴或主减速器施加载荷模拟，测试结果更加准确可靠；可以模拟空载跑合，加载跑合，正转反转运行；利用储能装置模拟微车后桥在滑行工况下的工作状态，适用性更强；采用弹性联轴器连接，其稳定性好，而且附加的噪声振动会相比很小；对后桥噪声试验影响很小，结果更加可靠；采用T型布置，只需要一个驱动装置驱动，驱动装置设置在远离待测后桥总成的一端，所有部件通过支撑基座或支撑架固定在测试台上，轴向径向稳定性都很好；通过传感器和测试***对待测传动轴与后桥总成的振动噪声进行检测，使对传动轴与后桥的总成的振动噪声的检测更加准确可靠。

附图说明

图1为本发明传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为本发明传动轴与后桥总成振动性能综合测试***结构示意图；

图4为本发明传动轴与后桥总成振动性能综合测试方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明包括测试台21、固定在测试台21上的电机28、所述电机28与待测传动轴23之间依次设有第一联轴器27、第一扭矩传感器26、第二联轴器24，待测传动轴23与待测后桥总成的主减速器33之间依次设有第三联轴器29、第二扭矩传感器31、第四联轴器32，所述传动轴23通过传动轴基座22固定在测试台21上，所述第一扭矩传感器26通过第一扭矩传感器基座25固定在测试台21上，所述第二扭矩传感器31通过第二扭矩传感器基座30固定在测试台21上。

优选所述待测后桥总成的后桥9的轴向与传动轴23垂直设置，测试台21整体的形状为T型，电机28作为驱动装置，提供动力给待测传动轴23，然后传给主减速33，和后桥总成装配到实车中完全一致，优选本发明装置在全消音室里进行试验，从而避免其他噪音的干扰，使测试结果更加准确可靠。

所述后桥总成中的后桥9的一端依照能量传递方向依次连接第五联轴器11、第三扭矩传感器13、第六联轴器14、第一飞轮15、第七联轴器16，第一减速器18、第八联轴器19和第一磁粉制动器20，所述后桥9的另一端依照能量传递方向依次连接第九联轴器7、第四扭矩传感器5、第十联轴器4、第二飞轮3、第十一联轴器2，第二减速器36、第十二联轴器35和第二磁粉制动器34，所述后桥9两端部件对称设置。所述后桥9通过第一后桥基座8和第二后桥基座10固定在测试台21上，所述第三扭矩传感器13通过第三扭矩传感器基座12固定在测试台21上，所述第四扭矩传感器5通过第四扭矩传感器基座6固定在测试台21上，所述第一减速器18通过第一减速器基座17固定在测试台21上，所述第二减速器36通过第二减速器基座1固定在测试台21上。

四个扭矩传感器的安装设置，分别可以检测出传动轴输入、输出（也是后桥输入）、后桥两半轴输出的转矩和转速。

所述第一扭矩传感器基座25、第二扭矩传感器基座30、传动轴基座22、第三扭矩传感器基座12、第四扭矩传感器基座6、第一减速器基座17及第二减速器基座1均为支撑基座，所述支撑基座包括与测试台21固定连接的固定支撑部和对各个部件进行固定的定位夹紧部，本例固定支撑部与测试台21、定位夹紧部与各自连接的部件均采用螺栓连接。

固定所述待测后桥总成的第一后桥基座8和第二后桥基座10除包括固定支撑部、定位夹紧部外，还包括在固定支撑部与定位夹紧部之间设有控制所述定位夹紧部升降的升降机构37，所述升降机构37为螺旋升降机构，也可以采用其他的结构，达到调节后桥总成高度的目的即可，保证各部分结构的轴心高度在一个平面上。

第一飞轮15、第二飞轮3通过轴承、轴承座和飞轮支撑架固定在测试台21上，第一飞轮15、第二飞轮3是测试台21上的储能装置，用来储存和释放能量，在反拖跑合试验中充当动力，模拟汽车靠惯性滑行的工况。

所述第一飞轮15、第二飞轮3、第一减速器18和第二减速器36两端采用柔性销联轴器，比如弹性销联轴器，用来补偿由于两联接轴不相同，有误差引起的次生振动；延长飞轮轴承寿命。

本例中的反施加载荷装置为第一磁粉制动器20和第二磁粉制动器34。通过控制电机28转动和磁粉制动器的加载，可以很方便的来模拟待测传动轴与后桥总成装入整车后的各种典型工况。主要包括：

①空载跑合振动测试：电机28按照一定的转速运行，磁粉制动器不对***施加载荷，用来模拟传动轴与后桥总成未装入整车不受载荷时的工作状况；

②加载跑合振动测试：电机28按照一定的转速运行，磁粉制动器对***施加一定载荷，这是模拟传动轴与后桥总成装入整车受载时的工作状况；

③滑行工况振动测试：当传动轴与后桥总成按一定速度运行平稳后，停止电机28运转，利用飞轮及***的转动惯性拖动传动轴与后桥总成继续运转，用来模拟传动轴与后桥总成在汽车滑行工况时的工作状态。

本例传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置的工作原理为：利用电机28模拟发动机驱动，经过传动轴23传动，驱动后桥9运转；后桥9两个半轴输出端各连接一个飞轮，飞轮作为储能装置用来模拟车轮与车身。飞轮输出端接有减速器，经过减速器减速后通过弹性联轴器连接磁粉制动器；经过磁粉制动器来施加负载，模拟传动轴23后桥9装入整车后负载运行的情况。

传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置能够对汽车传动轴与后桥总成在几种典型的工况下的振动性能进行测试，模拟传动轴与后桥装入整车后的实际工况，提供精确地实验数据；为在设计阶段实现降低汽车传动轴与后桥总成的振动、噪声，为进一步提高驱动桥性能和优化设计，提供了实际数据参考；对产品质量控制提供了客观的定量评价标准，提高汽车传动轴与后桥总成质量和整车质量，提高企业竞争力。

如图3所示，本发明还提供了一种包含上述传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置的测试***，还包括加速度传感器、第一信号放大装置、第二信号放大装置、数据采集装置、带显示器的工控机、PLC（可编程逻辑控制器）控制器、变频器、信号转换装置、驱动器，所述加速度传感器设置在待测传动轴与后桥总成周围，所述扭矩传感器通过第一信号放大装置与数据采集装置相连，所述加速度传感器通过第二信号放大装置与数据采集装置相连，所述工控机分别与数据采集装置和PLC控制器相连，所述驱动装置通过变频器与所述PLC控制器相连，所述PLC控制器通过所述信号转换装置与驱动器相连，所述驱动器与所述反施加载荷装置相连。在本例中，所述驱动装置为电机，所述反施加载荷装置为磁粉制动器，所述变频器调整驱动装置也就是电机的功率，实现变速运动。

为了使测试结果更加精准，所述加速度传感器为8个，分别设置在4个扭矩传感器所布置的位置、传动轴23中间支撑处、后桥总成主减速器33处和后桥9两个半轴壳上，分别可以测出传动轴23输入、输出和传动过程中的振动加速度信号；后桥9输入、输出的振动加速度信号；后桥主减速器33和后桥9两个半轴壳的振动加速度信号，当然，也可以根据实际情况选择加速度传感器的数量和布置位置。

如图4所示，本发明还提供了一种传动轴与后桥总成振动性能综合测试方法，包括如下步骤：

S1：将待测传动轴与后桥总成安装到传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置上，布置加速度传感器；

S2：设置工况测试条件：PLC控制器通过变频器控制驱动装置转动和通过信号转换装置控制驱动器驱动反施加载荷装置，模拟待测传动轴与后桥总成装入整车后的各种工况；

S3：扭矩传感器检测扭矩和转速信号，并通过第一信号放大装置传输给数据采集装置；加速度传感器检测振动加速度信号，并通过第二信号放大装置传输给数据采集装置；

S4：所述数据采集装置将采集的信号发送给工控机；

S5：工控机接收数据采集装置的信号，进行信号分析与处理，得出测试结果；

S6：根据测试结果判断决策。

具体地，首先检查各零部件的工作状态，将加速度传感器放置于传动轴与后桥壳合适位置处，设置空载跑合、加载跑合和滑行等工况测试条件；开始测试，采集经过放大器放大的振动加速度信号、扭矩和转速信号，然后传输给工控机，所述工控机对信号进行处理和分析，得到测试位置处振动量级，最终判断是否符合要求。

所述第一信号放大装置和第二信号放大装置可以为电荷放大器、调理仪、电压放大器等，所述信号转换装置为D/A转换器，所述数据采集装置为数据采集卡。

本例能够在后桥处于承载状态下进行正拖正转加载跑合试验、反拖正传空载跑合试验，模拟汽车在负载前进和空载滑行时传动轴与后桥的工作状态，通过加速度传感器检测传动轴与后桥总成的传动轴23中间支撑处、主减速器33的壳、后桥9两个半轴壳等处的振动加速度信号，工控机内部的测试***对采集的数据进行时域与频域分析，显示信号的时域与频域图像特征。然后根据时域与频域图像特征分析判断待测传动轴与后桥总成的性能及是否有问题，及问题出处。

本发明有以下创新点：

1.本发明由电机施加动力给传动轴，然后给后桥；是对整车进行模拟，不是单一的对主减速器施加载荷模拟，测试结果更加精准。

2.本发明是在完全隔音室里进行，消除了外界噪声及其他人为因素的影响，检测结果更加真实可靠。

3.本发明可以模拟空载跑合，加载跑合，正转反转运行；利用飞轮模拟汽车传动轴与后桥总成在滑行工况下的工作状态，适用性更强。

4.本发明的连接装置采用柔性联轴器连接，其稳定性好，而且附加的噪声振动会相比很小；对传动轴与后桥总成振动性能试验影响很小，结果更加可靠。

5.本发明通过加速度传感器和测试***对试验中的传动轴与后桥总成的振动加速度进行检测，使对传动轴与后桥的总成的振动性能的检测更加准确可靠。

6.现有技术的测试装置需要三个驱动电机，装置的布置采用立体空间布置，安装过程复杂；三个电机本身的振动也会影响后桥测试的准确性；本发明采用T型布置，只需要一个电机驱动，电机是在远离待测后桥总成的一端，所有装置是布置在支撑架上，轴向径向稳定性都很好。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置，其特征在于：包括测试台、固定在测试台上的驱动装置、储能装置、减速装置和反施加载荷装置，所述驱动装置与待测传动轴连接，待测后桥总成的后桥两端依照能量传递方向依次连接储能装置、减速装置和反施加载荷装置，所述储能装置、减速装置和反施加载荷装置以后桥为中心轴对称设置，所述传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置还包括多个扭矩传感器，设置在待测传动轴与后桥总成周围。

2.根据权利要求1所述的传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置，其特征在于：所述测试台整体为T型。

3.根据权利要求1或2所述的传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置，其特征在于：所述扭矩传感器为四个，分别设置在驱动装置与待测传动轴之间、待测传动轴与待测后桥总成主减速器之间、待测后桥总成与储能装置之间。

4.根据权利要求1或2所述的传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置，其特征在于：所述扭矩传感器、待测传动轴与后桥总成和减速装置通过各自的支撑基座固定在测试台上。

5.根据权利要求4所述的传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置，其特征在于：所述支撑基座包括与测试台固定连接的固定支撑部和对各个部件进行固定的定位夹紧部，所述待测后桥总成的支撑基座还包括在固定支撑部与定位夹紧部之间设有控制所述定位夹紧部升降的升降机构。

6.根据权利要求1或2所述的传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置，其特征在于：所述储能装置通过轴承、轴承座和储能装置支撑架固定在测试台上。

7.根据权利要求1或2所述的传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置，其特征在于：所述待测后桥总成与储能装置之间、所述储能装置与减速装置之间，所述减速装置与反施加载荷装置之间采用弹性销联轴器连接。

8.一种含权利要求1-7任一项所述传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置的测试***，其特征在于：还包括加速度传感器、第一信号放大装置、第二信号放大装置、数据采集装置、带显示器的工控机、PLC控制器、变频器、信号转换装置、驱动器，所述加速度传感器设置在待测传动轴与后桥总成周围，所述扭矩传感器通过第一信号放大装置与数据采集装置相连，所述加速度传感器通过第二信号放大装置与数据采集装置相连，所述工控机分别与数据采集装置和PLC控制器相连，所述驱动装置通过变频器与所述PLC控制器相连，所述PLC控制器通过所述信号转换装置与驱动器相连，所述驱动器与所述反施加载荷装置相连。

9.根据权利要求8所述的传动轴与后桥总成振动性能综合测试***，其特征在于：所述加速度传感器为8个，分别设置在驱动装置与待测传动轴之间、待测传动轴与待测后桥总成主减速器之间、待测后桥总成与储能装置之间、待测传动轴中间支撑处、待测后桥总成主减速器上及待测后桥总成两个半轴壳上。

10.实现权利要求8或9所述的传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置的测试方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：将待测传动轴与后桥总成安装到传动轴与后桥总成振动性能综合测试装置上，布置加速度传感器；

S2：设置工况测试条件：PLC控制器通过变频器控制驱动装置转动和通过信号转换装置控制驱动器驱动反施加载荷装置，模拟待测传动轴与后桥总成装入整车后的各种工况；

S3：扭矩传感器检测扭矩和转速信号，并通过第一信号放大装置传输给数据采集装置；加速度传感器检测振动加速度信号，并通过第二信号放大装置传输给数据采集装置；

S4：所述数据采集装置将采集的信号发送给工控机；

S5：工控机接收数据采集装置的信号，进行信号分析与处理，得出测试结果；

S6：根据测试结果判断决策。