箱齿轮传动试验台的设计与仿真研究

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1、万方数据10⋯公．垮与嘎粤第6期蚴℃啪笋＆A“加优o￡i御A声声zi∞￡io，zs200i年12月变速箱齿轮传动试验台的设计与仿真研究汪伟(准阴工学院变通工程系，江苏准安223001)摘要：阐述了齿轮待葫装置效率综合实验台的结构组成厦工作原理．建立了齿轮传动装置加载控制系统和转速控制乐境的数字仿真数学模型井进行了仿真分析；通过采集同一时刻的输入转速、输入扭矩和输出转速、特出扭矩，计算不同输入功率时实验台的效率，得到了输入功率与效率的关系曲线，井对曲线进行了分析。关键词：汽丰；变速辅；齿轮传动装置；磁粉制动器；电磁调速电机；效率洲试中圈分类号：u463212文献标识码：

2、A文章编号：1671—2668(2005)06—0010—03随着工程车辆工业的迅猛发展．变速箱以其传动比固定、传动力矩大、结构紧凑等优点，成为工程车辆的关键性传动部件之一。齿轮传动效率影响整个工程车辆的动力性、经济性和排放性等。目前，国内外大多将变速箱安装在工程车辆上，在工程车辆的行驶中进行试验，或在试验车特定条件下进行道路试验。但这种试验方式周期长、费用大。建立工程车辆变速箱齿轮传动试验台，可加强齿轮传动特性研究、性能验证及效率测试等，对变速箱总成试验也可起到很好的作用。1总体方案设计与原理将实验台设计成开式传动实验台，适应一台设备测试多种齿轮传动装置有关性能的要

3、求。安装、调试方便。动力装置选用电磁调速电机，加载装置选用磁粉制动器。整个装置由电磁调速电机通过连轴器驱动，中间为被测对象，磁粉制动器通过连轴器实现对被测对象的加载和制动。2台转矩转速仪分别测试输入转速和转矩、输出转速和转矩。2传动系统设计及选型实验台传动系统采用YcT200一4B型电磁调速电机作为动力装置，机械传动采用齿轮传动方式，加载装置采用cz一30磁粉制动器，在动力装置和变速器、磁粉制动器和变速器之间采用弹性柱销联轴器连接。选用NGw41—12型减速器。3加载控制及转速控制系统设计3．1控制方案设计有手动控制、自动控制两套独立的控制系统，对如载系统实现恒转矩控

4、制。自动控制时，加载装置的转矩由转矩传感器转变成电压信号，经A／D转换成数字信号输入工控机。工控机把输入信号与给定信号作比较，经PID调节，D／A转换、功率放大，得到与输入信号和给定信号差值对应的电流信号。把此电流信号作为控制信号，输人磁粉制动器励磁线圈，实现对转矩的自动控制。手动控制采用开环控制，由晶体管直流稳压电源提供控制电压，实现对转矩的控制。3．2数字仿真数学模型的确定1)加载控制、转速控制系统仿真概述如图1所示，通过转矩(速)传感器测量输出信号并反馈到输入端，数字控制系统首先对给定信号与反馈信号的偏差信号e(￡)进行采样，然后通过A／D转换器把采样脉冲信号转

5、变成数字信号送给数字控制器。数字控制器根据该信号，按预定的控制规律进行运算，通过A／D转换器或保持器把运算结果转换成模拟量，控制具有连续工作状态的被控对象，使被控制量达到预定要求。圈l典型数宇控制系统2)仿真数学模型的确定根据滑差电机运转特点，当励磁电流i突然增加时，与转速”对应的转矩也相应增加，增加的转矩使负载产生加速度。转动部分机械运动方程为即_K2n=筹·鲁万方数据总第111期公路与汽运f粕啦姓舰筘＆A“幻”lo￡i御Ap∥z∞fio恕s式中：K，为转速恒定时由出引起的△m与出之比；K，为励磁电流恒定时转速增加△n引起的转矩增量△m与△”之比；GD2为飞转矩；f

6、为时间参数。3)仿真数学模型中各参数的测定通过确定各环节的传递函数，经计算得出被控对象磁粉制动器拉斯传递函数为一K，R。L，(s)一曩再可转速控制系统拉斯传递函数为一，、K】6‘"2干甭式中：K为比例常数；R。为励磁线圈内阻；丁为励磁绕组时间常数，丁=L／R。，其范围为001～0．02s，取T=O．0ls；L为电感。制动器相应参数：用数字万用表测得线圈内阻R=28l0；根据设定，满量程时转矩为50N·m，其对应的电压为5V，经过数据处理，可得转矩传感系数K。=5／50=O1V／N·m。转速控制系统中，用数字万用表测量，R。=22n；根据转动惯量JG=GD。／375，G

7、D2=75妇‘n，，k=7．5／375=0．02kg·m2；L=022H。K值通过6组实验测量，当励磁电流i分别为O．4A、O．8A、12A、16A、20A、24A时，测量i所产生的力矩，各测量3次，并对测量数据进行处理。结果见表1。表l磁粉制动系数测量值根据表1拟合磁粉制动器产生转矩M与励磁电流i之间的关系曲线(见图2)。根据拟合结果，K=11228N-m／A。用同样的方法测得K，=35．60，K2=O．018，曲线图与图2相同。33加载控制、转速控制系统数字仿真1)加载控制、转速控制系统控制框图将工作于离散状态的数字控制器用z变换，连续状态的被控