汽车自动变速系统液压性能综合试验台的设计—-毕业论文设计(2)

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1前 言

1.1 选题背景与意义

随着汽车工业的迅速发展, 现代汽车的车型不断增加, 性能不断提高, 电子化程度不断提高, 新结构和装置相继涌现,变速器就是其中之一。尤其是变速器性能的不断改进和提高及最佳换挡理论的完善, 自动变速器已能按汽车的最佳油耗规律自动换挡, 在市区行驶时, 装备自动变速器的汽车比装备手动变速器的汽车更省油, 操作更方便。双离合器式变速器（DCT，Double Clutch Transmission）作为一种新兴的自动变速器技术，因其具有良好的换挡品质和车辆动力性、经济性以及油耗低的优点，正受到国内外各大汽车公司的重视。自德国大众汽车公司率先开发出此类产品后，国内外的著名汽车制造厂商紧跟其后对此展开研究设计。目前，采用液压与电子技术操纵控制的DCT变速器是此类产品的方向主流，而DCT变速器试验台是研发此类新产品不可缺少的手段，汽车变速系统液压性能综合试验台是基于此目的而设计。

1.2 液压技术的现状及发展趋势

目前液压工业已成为全球性的工业，从上个世纪60年代以来，我国液压技术在各个工业领域内得到了广泛的应用。近年来，随着现代电子技术的飞速发展，液压传动技术在各个工业领域面临电气传动技术的强劲挑战。 1.2.1 国外液压技术的发展趋势

在严峻的挑战面前，液压技术已经开始了新一轮的技术发展。概括国外液压行业著名公司的发展方向，当前液压技术新的前沿性研究方向主要为以下几个方面：

采用电子技术直接控制，实现智能化和自动化； 进一步提高液压元部件的可靠性； 节省能耗，提高液压元件的效率；

树立绿色设计理念，降低对环境各种形式的污染。 1.2.2 国内液压技术的现状

我国加入WTO后，对国外最新科技信息的关注程度提高了，对上面所提及的当前液压技术发展的4 个前沿方向都投入了一些力量在进行工作，但由于基础差、底子薄，加上绝大部分应用型研究院所都转制为企业，忙于应付企业的生存问题，在这一波跟踪国外最新技术的二次创新开发中，和八五、九五其间相比，显得心有余而力不足。

由于液压机的液压系统和整机结构方面，已经比较成熟，国内外液压机的发展主要体现在控制系统方面。微电子技术的飞速发展，为改进液压机的性能、提高稳定性、

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加工效率等方面提供了可能。相比来讲，国内机型虽种类齐全，但技术含量相对较低，缺乏技术含量高的高档机型，这与机电液一体化，中小批量柔性生产的发展趋势不相适应。

在国内外液压机产品中，按照控制系统。液压机可分为三种类型：一种是以继电器为主控元件的传统型液压机；一种是采用可编程控制器控制的液压机；第三种是应用高级微处理器（或工业控制计算机）的高性能液压机。三种类型功能各有差异，应用范围也不尽相同。但总的发展趋势是高速化、智能化。

1.3 选题的目的及意义

随着科学技术的不断发展，液压技术在各个领域得到了广泛的应用，尤其在液压综合试验台方面正发挥着越来越重要的作用。由于液压系统的组成和功能相对复杂，因而发生故障的可能性也随之增多。液压系统的故障具有隐蔽性、变换性和诱发因素多元性等特点，所以在对故障进行诊断和排除时，不但需要有熟练的技术人员，同时还需要有完善的检测设备。目前检测液压元件性能参数的试验设备多为性能单一的液压试验台，而且在测试中一般都是实验人员目测记录，试验数据不准确。从使用方面来看，一旦液压系统发生故障，常常需检测多种压元件的技术指标，才能诊断出故障发生的部位以及发生的根源。这就需要多台套单一性能的液压试验台，势必会相应地提高检测成本。为此设计了一种液压综合试验台，它可以分别测试液压泵、液压阀的性能参数，且测试方便、成本低、数据准确。

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2试验台的设计内容及方案

2.1 引言

本课题在经过充分研究国内外液压测试技术、控制技术和计算机技术后，将计算机技术及采用多种控制方式的控制技术运用于液压测试系统中，开发出多功能液压测试试验台。试验台主要用于汽车双离合器液压变速系统的性能试验，试验内容主要包括二个方面：泵性能试验和阀组性能试验。其中泵的具体试验内容有：泵的机械效率测试、泵的容积效率测试、油温对泵流量的影响、泵的吸空特性（手动可调）测试、泵的寿命测试；其中阀组的性能试验内容有：阀的特性试验（主要包括：不同油温下，阀的响应测试；控制命令与阀出口的流量和压力对应关系测试）、阀的泄漏试验、阀组上各阀的组合功能测试、阀组寿命试验等。

2.2 液压性能综合试验台设计方案

查阅相关书籍、期刊、中外文献等材料，结合国内外关于液压性能试验台的材料，对液压性能试验台的结构进行设计，对控制系统进行优化。

根据市场调研、分析试验台行业标准，确定液压性能综合试验台应具备如下主要功能: 进行泵性能试验和阀组性能试验。其中泵的具体试验有：泵的机械效率测试、泵的容积效率测试、油温对泵流量的影响、泵的吸空特性（手动可调）测试、泵的寿命测试；其中阀组的性能试验有：阀的特性试验（主要包括：不同油温下，阀的响应测试；控制命令与阀出口的流量和压力对应关系测试）、阀的泄漏试验、阀组上各阀的组合功能测试、阀组寿命试验。

关于设备功能的实现，通过对传动机构在机构功能、工作性能、动力性能、经济性、结构紧凑性五个方面若干性能评价指标的定性、定量评价，确定相应机构。

根据试验台的测试范围范围﹑工作条件,查阅相关文献﹑收集相关资料,确定试验台的整体结构,包括执行机构的结构﹑传动方式的确定及系统设计方案的确定,伺服系统的选择和计算机系统的选择。提出总方案后,深入到工厂或实验室观察﹑了解相关试验台的实际情况,进行综合分析﹑比较论证,确定一个确实可行的总方案,并在日后的实践中不断优化﹑完善设计方案,得出一个符合研究目的可行的好方案。

液压测试试验台进行工作时，试验台液压系统可以理解为一个附带多种传感器的液压源，其自身具有压力和流量调节功能。

从模块化设计的角度出发，我们将液压系统划分为四个模块：油液存储及处理模块，压力源产生模块，液压控制阀模块，油路测试输出模块。

液压油存储及处理模块由液压油箱、进油滤油器、回油滤油器、空气过滤器、液位计和散热器等部件组成，它负责液压油的存储及液压油的过滤、清洁处理；

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压力源产生模块主要由电动机、联轴器和液压泵等部件组成，它是整个液压测试试验台的关键部分，对整个系统（测试回路）起作用的高压液压油即由它产生；

液压控制阀模块由溢流阀、节流阀、电磁阀、液控单向阀等控制阀及阀体组成，经过液压泵产生的高压液压油经过液压控制阀模块后，通过一系列液压控制阀件的工作，即可提供相应测试要求所需的高压液压油；

油路测试输出模块由油路分油器、液压系统输出控制阀件、液压系统输出接头等组成，经过液压控制阀模块的高压液压油经油路测试输出模块后，进入由液压系统输出测试接头与车辆液压系统或液压元件连接形成液压回路，控制液压系统输出控制阀件即可进行试验。

变速器液压试验台主要有以下几部分组成：液压系统、数显系统、电气控制系统、导热油循环加热系统等四部分组成。

液压系统由被试油泵采用变频调速电机驱动，转速可在600-7500 r/min之间调节。被试泵与变频电机之间的连接环节顺序为：变频电机→弹性联轴器→转矩转速传感器→弹性联轴器→花键轴→被试油泵。被试油泵的转矩和转速信号可由转矩转速传感器检测到后送入转矩显示仪表和转速显示仪表。

数显系统主要由传感器和二次仪表组成，功能是将各种传感器检测到的信号送入二次仪表显示出来，每块数显表留有0-5V的计算机采集接口，以便试验数据的保留和试验曲线的绘制，数显系统所测量显示的参量有：温度、转矩、转速、压力、流量等。

电气系统主要由变频器、继电器、直流电源、开关按钮等部分组成。变频器的控制盒装在前面板上，通过专用信号线与变频器连接。变频器的输入与输出端各接有抗干扰器，以消除变频器所产生的电磁干扰。

循环加热系统主要是通过循环导热油对工作系统的液压油进行加热，导热油加热与电热器直接加热相比，具有油温控制平稳、防止局部受热过高而油液老化变质等优点。循环加热系统由循环加热油泵、电加热器、热交换器、膨胀筒等部分组成，电加热器对导热油加热，导热油在热交换器中与工作油进行热量交换，达到对工作油进行间接加热的目的。

2.3 液压性能综合试验台组成

液压性能综合试验台主要有以下几部分组成：液压系统、数显系统、电气控制系统、导热油循环加热系统等。 2.3.1 液压系统

被试油泵采用变频调速电机驱动，转速可在600-7500 r/min之间调节。电机支座下安装有四个减振垫，以减小振动和噪音。被试泵与变频电机之间的连接环节顺序为：变频电机→弹性联轴器→转矩转速传感器→弹性联轴器→花键轴→被试油泵。被试油

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泵的转矩和转速信号可由转矩转速传感器检测到后送入转矩显示仪表和转速显示仪表。花键轴由一对深沟球轴承支承。被试泵的吸油口、出油口、回油口通过底板与管路连接。油泵的吸油口通过自封式吸油滤油器从油箱吸油，油泵排出的油通过5μm的过滤器过滤后进入系统。

进入系统的油液通过一个三通球阀可分接入泵试验回路和阀组试验回路。进入阀组的流量通过溢流节流阀可以调节。 2.3.2 数显系统

数显系统主要由传感器和二次仪表组成，功能是将各种传感器检测到的信号送入二此仪表显示出来，每块数显表留有0-5V的计算机采集接口，以便试验数据的保留和试验曲线的绘制。 2.3.3 电气控制系统

电气系统主要由变频器、继电器、直流电源、开关按钮等部分组成。变频器的控制盒装在前面板上，通过专用信号线与变频器连接。变频器的输入与输出端各接有抗干扰器，以消除变频器所产生的电磁干扰。各种电磁阀的控制信号电压均为直流24V电压，以增加操作按钮的安全性。 2.3.4 循环加热系统

循环加热系统主要是通过循环导热油对工作系统的液压油进行加热，导热油加热与电热器直接加热相比，具有油温控制平稳、防止局部受热过高而油液老化变质等优点。循环加热系统由循环加热油泵、电加热器、热交换器、膨胀筒等部分组成，电加热器对导热油加热，导热油在热交换器中与工作油进行热量交换，达到对工作油进行间接加热的目的。

2.4 主要技术指标

1、驱动转速范围：600—7500r/min（连续可调），示值精度±1rpm；控制精 度：±2rpm；调整方式：变频调节； 2、最高压力：5MPa，测量精度：±0.5%FS.； 3、扭矩范围：0—50N.m，测量精度±1% FS.； 4、流量范围7—90L/min，测量精度±1%FS.；

5、温度范围（油温）：室温—150°C，连续可调，控制精度：±3°C；

6、显示方式：数字显示温度、压力、扭矩、流量、转速等测量值，预留计算机

信号接口，以便于需方使用其它数据采集系统进行数据处理；

7、循环式油加热器：最大供热量10000Kcal/h；加热器功率：12KW；泵功率1.5KW；

流量6m3/h；使用最高温度：±280°C；

8、变频电机功率：5.5KW，频率范围：1—200Hz。

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