一种新能源减速器冲击耐久试验系统和方法

技术领域

本发明涉及汽车动力系统中新能源减速器性能试验系统，更具体地说，本发明涉及一种新能源减速器冲击耐久试验系统和方法，属于汽车试验技术领域。

背景技术

随着新能源汽车的发展，新能源减速器因其结构简单、成本低、传动效率高等优点，已经普遍使用在新能源汽车上。新能源减速器作为整车传动系统重要的组成部分，它可由单级或两级齿轮传动组成，两种齿轮传动都集成有差速器。减速器通过改变整车传动比进行减速增扭，提高车辆的动力性。集成的差速器能够对车轮进行差速，提高汽车的行驶性能、操控性能。然而在电机启动与车辆制动时，减速器中的齿轮传动系统会产生明显的转矩冲击，因此往往需要对新开发的新能源减速器进行冲击耐久实验，以评估新能源减速器可靠性，发现其零件薄弱部分，暴露其早期失效，及时更改设计，减少开发风险。

目前，整车试验是新能源减速器冲击耐久试验的唯一方法，该方法存在整车整备时间长、试验周期长、成本高、实验工况一致性差等缺点。因此，如何在台架上进行新能源减速器冲击耐久性能的实验，有望成为解决整车试验不足的新路径，然而目前国内外还没有相关报道。因此，亟需设计一种新能源减速器冲击耐久试验系统，能够实现准确模拟新能源减速器在整车工况实验下的各种冲击耐久实验，这对于缩短新能源减速器开发周期具有重要意义。

发明内容

针对现有技术采用整车试验检测新能源减速器冲击耐久性能的不足，本发明的目的是提供一种新能源减速器冲击耐久试验系统，本试验系统能够灵活方便的模拟新能源减速器冲击耐久实验的不同试验工况，从而能够快速、准确、低成本地获取不同工况下的冲击耐久实验数据，为新能源减速器的设计开发提供数据支持。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种新能源减速器冲击耐久试验系统，其特征在于：包括基座，在基座上设有驱动电机、齿轮箱、惯量盘箱、新能源减速器安装基架和制动装置；驱动电机输出轴通过传动机构与齿轮箱的输入轴一端连接，齿轮箱的输入轴另一端与惯量盘箱通过联轴器Ⅰ连接；

所述新能源减速器安装基架用于安装待测新能源减速器；齿轮箱的输出轴通过联轴器Ⅱ与转矩转速传感器Ⅰ一侧伸出轴连接，转矩转速传感器Ⅰ另一侧伸出轴通过连接盘Ⅰ与待测新能源减速器输入轴连接；所述转矩转速传感器Ⅰ、齿轮箱输出轴、待测新能源减速器输入轴的旋转轴线处于同一水平线；

所述制动装置包括左制动装置和右制动装置，左制动装置和右制动装置对称设于新能源减速器安装基架两侧；在左制动装置和新能源减速器安装基架之间设有左转矩转速传感器Ⅱ和左半轴，左半轴的一端用于与待测新能源减速器的左半轴输出孔连接，左半轴的另一端通过左连接盘Ⅱ与左转矩转速传感器Ⅱ一侧伸出轴连接；所述左转矩转速传感器Ⅱ固定在基座上，左转矩转速传感器Ⅱ另一侧伸出轴通过左联轴器Ⅲ与左轴承座上的伸出轴一端连接；左轴承座上伸出轴另一端与左制动装置上的制动盘刚性固定在一起；

在右制动装置与新能源减速器安装基架之间设有右转矩转速传感器Ⅱ和右半轴，右半轴的一端用于与待测新能源减速器的右半轴输出孔连接，右半轴的另一端通过右连接盘Ⅱ与右转矩转速传感器Ⅱ一侧伸出轴连接；所述右转矩转速传感器Ⅱ固定在基座上，右转矩转速传感器Ⅱ另一侧伸出轴通过右联轴器Ⅲ与右轴承座上的伸出轴一端连接；右轴承座上伸出轴另一端与右制动装置上的制动盘刚性固定在一起；

左制动装置、右制动装置、转矩转速传感器Ⅰ、左转矩转速传感器Ⅱ和右转矩转速传感器Ⅱ输出端接数据采集器，数据采集器的输出接计算机，由计算机对相关数据进行显示和记录；计算机通过电机控制器与驱动电机连接，以控制驱动电机工作在需要的状态。

所述传动机构为由两带轮和皮带构成的皮带传动机构，驱动电机输出轴通过键与其中一个带轮刚性连接；另一带轮通过键与齿轮箱输入轴刚性连接；两带轮通过皮带传动连接。

所述驱动电机通过电机底座刚性固定在基座上，所述驱动电机固定在电机底座上，电机底座刚性固定在基座上；所述齿轮箱通过齿轮箱座刚性固定在基座上；所述齿轮箱固定在齿轮箱座上，齿轮箱座刚性固定在基座上。

待测新能源减速器半轴孔、左半轴、右半轴的轴线模拟待测新能源减速器在实车上的安装状态布置；左转矩转速传感器Ⅱ、左轴承座、左制动装置的旋转轴线处于同一水平线上；右转矩转速传感器Ⅱ、右轴承座、右制动装置的旋转轴线处于同一水平线上。

本发明同时提供了一种新能源减速器冲击耐久试验方法。

一种新能源减速器冲击耐久试验方法，按如下步骤进行，

1）先获得前述的新能源减速器冲击耐久试验系统；

2）安装待测新能源减速器；将待测新能源减速器安装在所述新能源减速器安装基架上，并使待测新能源减速器的两半轴输出孔与左右半轴对应连接，使待测新能源减速器输入轴通过连接盘Ⅰ与转矩转速传感器Ⅰ该另一侧伸出轴连接；

3）模拟新能源减速器冲击运行工况；计算机通过通讯接口方式与电机控制器实现通讯交互，在计算机上运行试验过程专用控制算法以模拟车辆运行工况，并通过电机控制器控制驱动电机运行在对应工况，包括启动工况和行驶工况，并在各种工况下由制动装置输入制动压力以模拟实车制动时的制动冲击，从而使新能源减速器模拟出整车上的各种冲击工况；

4）数据收集；模拟过程中，新能源减速器输入轴与左右半轴的转速和转矩通过对应的转矩转速传感器感测并转换成电信号实时输入数据采集器，所述制动装置将制动压力转换成电信号实时输入数据采集器，数据采集器通过通讯接口方式与计算机实现数据传递，实时将新能源减速器输入轴、左右半轴的转速转矩信号与制动装置的制动压力信号传入计算机，由计算机进行数据显示与记录，以监测新能源减速器的输入和输出状况。

相比现有技术，本发明具有如下有益效果：

1、本试验系统简单，便于安装调整，且试验系统中新能源减速器的安装连接方式与对应实车完全一致，从而保证了试验系统的可行性；

2、本试验系统可以同时测得新能源减速器输入轴与半轴的转矩转速，能够实时监控电机与半轴在实验工况下的转矩转速数据，为实验的准确性提供了数据支撑；

3、本试验系统利用制动装置与计算机的信息交互控制来模拟实车紧急制动工况，不仅能产生大的冲击转矩，还可得到更准确的实验数据；

4、本试验系统利用计算机进行控制，根据实际条件灵活设置实验工况，便于模拟新能源减速器冲击耐久实验的不同试验工况。

附图说明

图1为本发明新能源减速器冲击耐久试验系统结构图；

图2为本发明新能源减速器冲击耐久试验系统原理图；

图中：1—皮带；2—驱动电机；3—齿轮箱；4—联轴器Ⅰ；5—惯量盘箱； 6—基座；7—新能源减速器安装基架；8—连接盘Ⅰ；9—转矩转速传感器Ⅰ；10—联轴器Ⅱ；11—电机控制器；12—右制动装置；13—计算机；14—数据采集器；15—待测新能源减速器；16—左半轴；17—左连接盘Ⅱ；18—左转矩转速传感器Ⅱ；19—左联轴器Ⅲ；20—左轴承座；21—左制动装置。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。

本发明试验测量装置结构如图1所示：包括皮带1、驱动电机2、齿轮箱3、联轴器Ⅰ4、惯量盘箱5、基座6、新能源减速器安装基架7、连接盘Ⅰ8、转矩转速传感器Ⅰ9、联轴器Ⅱ10、电机控制器11、右制动装置12、计算机13、数据采集器14、待测新能源减速器15、左半轴16、左连接盘Ⅱ17、左转矩转速传感器Ⅱ18、左联轴器Ⅲ19、左轴承座20、左制动装置21。

驱动电机2通过螺栓刚性固定在电机底座上，电机底座刚性固定在基座6上，驱动电机2的输出轴通过键与带轮刚性连接，然后通过皮带1与另一带轮组成皮带传动机构，另一带轮通过键与齿轮箱3的输入轴一端刚性连接，齿轮箱3通过螺栓刚性固定在齿轮箱座上，齿轮箱座刚性固定在基座6上，齿轮箱3的输入轴另一端通过联轴器Ⅰ4与惯量盘箱5连接。所述齿轮箱为1:1齿轮箱。惯量盘箱5的惯量可以根据实车等效惯量进行调整，通过安装不同惯量盘实现整车质量的模拟。

新能源减速器安装基架7通过螺栓刚性固定在基座6上，待测新能源减速器15通过螺栓刚性固定在新能源减速器安装基架7上，待测新能源减速器15的输入轴通过花键齿插入连接盘Ⅰ8的一侧内花键孔中，实现刚性连接；连接盘Ⅰ8的另一侧内花键孔通过键与转矩转速传感器Ⅰ9的一侧伸出轴刚性连接，转矩转速传感器Ⅰ9通过螺栓刚性固定在传感器底座上，传感器底座通过螺栓刚性固定在新能源减速器安装基架7的底板上，转矩转速传感器Ⅰ9的另一侧伸出轴通过联轴器Ⅱ10与齿轮箱3输出轴实现连接。

左制动装置和右制动装置对称设于新能源减速器安装基架两侧。

左半轴16的一端通过花键齿插入待测新能源减速器15左侧半轴输出孔中，左半轴16另一端通过花键齿插入左连接盘Ⅱ17的一侧内花键孔，两者实现刚性连接；左连接盘Ⅱ17的另一侧通过键与左转矩转速传感器Ⅱ18的一侧伸出轴刚性连接，左转矩转速传感器Ⅱ18通过螺栓刚性固定在左传感器底座上，左传感器底座通过螺栓刚性固定在基座6上。左转矩转速传感器Ⅱ18的另一侧伸出轴通过左联轴器Ⅲ19与左轴承座20上的伸出轴一端连接，左轴承座20上伸出轴另一端与左制动装置21上的制动盘刚性连接在一起，左制动装置21通过其上的制动钳对制动盘予以制动，从而实现对应轴的制动。左轴承座壳体与左制动装置壳体整体通过螺栓刚性固定在基座6上。

对应的，右半轴的一端通过花键齿插入待测新能源减速器右侧半轴输出孔中，右半轴另一端通过花键齿插入右连接盘Ⅱ的一侧内花键孔，两者实现刚性连接；右连接盘Ⅱ的另一侧通过键与右转矩转速传感器Ⅱ的一侧伸出轴刚性连接，右转矩转速传感器Ⅱ通过螺栓刚性固定在右传感器底座上，右传感器底座通过螺栓刚性固定在基座上。右转矩转速传感器Ⅱ的另一侧伸出轴通过右联轴器Ⅲ与右轴承座上的伸出轴一端连接，右轴承座上伸出轴另一端与右制动装置12上的制动盘刚性连接在一起，右制动装置12通过其上的制动钳对制动盘予以制动，从而实现对应轴的制动。右轴承座壳体与右制动装置壳体整体通过螺栓刚性固定在基座6上。

待测新能源减速器半轴孔、左半轴、右半轴的轴线模拟待测新能源减速器在实车上的安装状态布置；左转矩转速传感器Ⅱ、左轴承座、左制动装置的旋转轴线处于同一水平线上；右转矩转速传感器Ⅱ、右轴承座、右制动装置的旋转轴线处于同一水平线上。

左制动装置21、右制动装置12、转矩转速传感器Ⅰ9、左转矩转速传感器Ⅱ18和右转矩转速传感器Ⅱ输出端接数据采集器14，数据采集器14的输出接计算机13，由计算机对相关数据进行显示和记录；计算机13通过电机控制器11与驱动电机2连接，以控制驱动电机2工作在需要的状态。

电机控制器11通过通讯方式与计算机13实现电机控制命令的交互，计算机13通过电机控制器11控制电机2工作，通过计算机13控制驱动电机2以模拟新能源减速器整车高速启动等试验工况；如对电机控制器发送电机控制命令，即通过设置试验所需工况的启动、刹车等指令，让电机控制器控制电机达到目标状态。当达到目标转速后，计算机13控制左右制动装置21、12模拟新能源减速器整车紧急制动工况；试验过程中转矩转速传感器Ⅰ9、左右转矩转速传感器Ⅱ实时连续测量新能源减速器输入轴与左右半轴上的转矩和转速信号，与制动装置的制动压力信号，并实时将信号传输至数据采集器14，数据采集器14处理后的信号输入计算机13，计算机13中将新能源减速器输入轴、左右半轴、制动装置的数据进行显示和记录，并对制动装置的制动时刻与制动压力进行控制。本发明的系统原理如图2所示。

该试验系统可以针对不同型号新能源减速器进行试验，仅仅通过在新能源减速器安装基架7上加工不同型号新能源减速器安装定位连接孔便可达到试验目的。

特别说明，新能源减速器两侧的输出端布置完全相同，因此以上布置两个输出端的元器件完全相同。

所述基座6为金属铁加工形成并以地基形式安装在地面上。金属铁加工形成保证了基座的稳定性，各部件在基座上安装后牢固可靠无振动，又不至于成本过高；同时基座以地基的形式安装，与地面差不多平齐，方便各部件的安装和后续检测。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。