基于虚拟仪器的汽车变速器试验台状态监控系统的研究与设计

摘要

汽车作为一种具有复杂机械结构的交通运输设备，是由各种零部件装配而成的，汽车整车性能的优劣与其零部件的好坏直接相关。而变速器作为汽车动力传动系统的重要组成部件，主要起着改变转矩、转速与驱动方向的作用，使汽车的驱动力、速度与行驶方向能够适应不同的工况，同时也使得发动机的动力利用得更加充分合理。变速器性能的优劣对汽车的动力性、燃油经济性和驾乘舒适性与可靠性都有着显著的影响。　　一款新研发的汽车变速器在量产前必须经过严格的试验认证，性能与质量可靠后方可投入大规模投产与运用。目前变速器性能试验以台架试验为主，其中加载性试验台又以电封闭式试验台居多。本文基于所在课题组承接的交流电封闭式变速器试验台研发项目，针对原有测试系统不够先进智能，拟重新为该试验台架搭建一套全新的状态监控系统。　　首先，文章详细介绍了变速器台架试验类型、结构原理、控制方案及需要测量的关键参数，查阅了国内外设备状态监控领域相关的方法研究，并研究了现代测试技术的先进方案。结合试验需求与现有的硬件产品，进行可行性分析后，提出了采用虚拟仪器搭建试验台状态监控系统的方案。　　其次，根据试验需求，确立了电机温度、变速器机油温度、变速器振动烈度与试验转矩转速等需要测试的参数，并探究了相关物理量的测试原理与方法。结合试验现场状况与试验需求，为各待测物理量选定了传感器、信号调理器、数据采集模块及通讯方案，同时也尝试了自行设计转矩信号的鉴相电路。　　再次，针对温度、振动、转矩转速采集设备的通讯方式及信号格式，分别设计编写了基于LabVIEW的上位机数据采集、显示、存储及信号处理程序，实现了电机温度的实时测量、变速器油温的监控、变速器振动烈度的监测以及试验转矩转速的测量与传动效率的换算。　　最后，在试验现场安装调试了整套测控系统，经现场试验，本试验台状态监控系统软硬件均运行良好，基本达到了设计目标。

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