汽車(chē)傳動(dòng)系畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　汽車(chē)傳動(dòng)系主要由發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋等部分組成。安全行駛是汽車(chē)最需要保證的性能，為確保汽車(chē)的安全行駛，需要對(duì)汽車(chē)傳動(dòng)系零部件的沖擊性能指標(biāo)進(jìn)行全面檢測(cè)。因此設(shè)計(jì)汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)有重要的意義，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)能夠全面、準(zhǔn)確地測(cè)試傳動(dòng)系總成零件的耐沖擊性及其相關(guān)特性，確保了汽車(chē)的安全性。</p>&

2、lt;p>　　為了確定影響汽車(chē)傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)沖擊載荷的主要因素，在試驗(yàn)中要首先對(duì)汽車(chē)傳動(dòng)系的載荷進(jìn)行分析，本文主要討論兩種工況，一種是坡路起步為代表的工況，該工況下離合器突然結(jié)合傳動(dòng)系，造成沖擊；一種是緊急剎車(chē)為代表的工況，該工況下離合器在沒(méi)有分離離合器的情況下進(jìn)行緊急剎車(chē)，沖擊性也很大。</p><p>　　深入研究實(shí)驗(yàn)臺(tái)主要進(jìn)行的測(cè)試工作的基礎(chǔ)上，通過(guò)分析實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)的動(dòng)作，選擇適合的控制系統(tǒng)。本文采用工控

3、機(jī)+數(shù)據(jù)采集卡+可編程控制器聯(lián)合控制的方式進(jìn)行控制與監(jiān)測(cè)。工控機(jī)是上位機(jī)，可編程控制器是下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的準(zhǔn)確控制。</p><p>　　建立了控制系統(tǒng)模型，采用模糊參數(shù)自整定PID控制算法進(jìn)行控制。仿真分析表明，該設(shè)計(jì)方法相對(duì)于傳統(tǒng)的PID方法，穩(wěn)態(tài)精度高響應(yīng)速度快，魯棒性較好。應(yīng)用NI軟件設(shè)計(jì)了檢測(cè)系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該設(shè)計(jì)完全滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)臺(tái)的使用。</p><p>　　關(guān)鍵詞：傳動(dòng)系；

4、沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)；控制系統(tǒng)；PID控制；LabVIEW</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Automobile power train is one of the most important component of automobile dynamic transmission automobile power-transmi

5、ssion systems，which includes engine、clutch、transmission、transmission shaft and drive axle. In order to ensure the security of automobile driving, testing of the impacting drivability performance index of automobile power

6、 train components is quite important. The automobile power train impacting performance test rig durability is the test equipment to test power train performanc</p><p>　　In order to stimulate the real conditi

7、ons of automotive power train, firstly powertrain load characteristics were analyzed. Confirm the main factors affecting the impact of vehicle power train suddenly started running the jointing conditions of the clutch an

8、d the clutch is not an emergency braking torque.</p><p>　　Through the test-bed to simulate the working conditions and the of power train structure analysis, to determine the mechanical structure of the princ

9、iple, and test control system components required to control work piece.The controlling and testing system control the test rig by personal computer analying with data collection board and program logical controller. PC

10、is as host computer, and PLC is as slave system. It has achieved the action controlling, monitoring and data dealing.</p><p>　　Through analyzing all parts of test rig controlling system, mathematical models

11、of controlling system are built. Based on PID controlling can’t satisfy the request of controlling, in order to adapt test rig’ inertia quality system and test environment changes, a new algorithm based on a parameter se

12、lf-adjusting fuzzy PID is provided. The results of simulating are proved that the new algorithm has quickly speed response, high steady-state accuracy and high track accuracy to traditional PID method</p><p>

13、;　　The software of the system of test rig is built on the base of LabVIEW. The data is collected and analyzed by the software. It finished the data collecting and dealing. And the man-machine was built. The result is pro

14、ved that the performance index of controlling system achieves to test rig designing demand.</p><p>　　Key word: Power train；Impact properties test rig；Control System； PID control； LabVIEW</p><p>

15、<b>　　目錄</b></p><p>　　摘要 </p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　1 緒 論1</b></p><p>　

16、　1.1開(kāi)發(fā)汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的重要意義1</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及技術(shù)水平1</p><p>　　1.2.1國(guó)外的研究現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 本論文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容2</p><p>　　1.4 技術(shù)

17、指標(biāo)2</p><p>　　2汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理及總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)基本結(jié)構(gòu)原理3</p><p>　　2.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.2.1設(shè)計(jì)過(guò)程中需要解決的問(wèn)題3</p><p>　　2.2.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分整體設(shè)計(jì)3</p>

18、<p>　　2.2.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)部分的整體設(shè)計(jì)4</p><p>　　3實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)過(guò)程5</p><p>　　3.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械部分使用要求5</p><p>　　3.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)5</p><p>　　3.3.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)

19、構(gòu)部分方案確定及組成5</p><p>　　3.3.2動(dòng)力部分6</p><p>　　3.3.3慣性飛輪組部分7</p><p>　　3.3.4扭矩傳感器部分9</p><p>　　3.3.5聯(lián)軸器部分9</p><p>　　3.3.6驅(qū)動(dòng)橋支撐和調(diào)整結(jié)構(gòu)10</p><p>　　4

20、汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)11</p><p>　　4.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)過(guò)程分析11</p><p>　　4.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)及其功能11</p><p>　　4.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)在兩種工況下的控制系統(tǒng)過(guò)程分析12</p><p>　　4.3.1突然接合離合器工況的控制過(guò)程分析12</p><p>　　4.3

21、.2緊急制動(dòng)工況下控制過(guò)程分析13</p><p>　　4.4可編程控制的概述13</p><p>　　4.4.1可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展13</p><p>　　4.4.2可編程控制器的定義14</p><p>　　4.4.3可編程控制器的特點(diǎn)14</p><p>　　4.4.4可編程控制器的應(yīng)用15&l

22、t;/p><p>　　4.4.5可編程控制器的組成15</p><p>　　4.5實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)主要硬件的選取17</p><p>　　4.5.1直流調(diào)速系統(tǒng)的選擇18</p><p>　　4.5.2 PLC選取及其開(kāi)關(guān)量控制18</p><p>　　4.5.3 工業(yè)控制計(jì)算（PC）的選擇18</p>

23、<p>　　4.5.4 數(shù)據(jù)采集卡19</p><p>　　4.5.5 傳感器19</p><p>　　4.5.6 系統(tǒng)軟件19</p><p>　　5實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)建模及性能分析21</p><p>　　5.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)建模21</p><p>　　5.1.1直流電動(dòng)機(jī)與慣性飛輪組系統(tǒng)

24、21</p><p>　　5.1.2 可控硅整流裝置25</p><p>　　5.1.3速度控制器和電流控制器建模26</p><p>　　5.1.4電流、轉(zhuǎn)速PID雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)分析31</p><p>　　5.2電流控制器、轉(zhuǎn)速控制器系統(tǒng)在Simulink環(huán)境下性能仿真分析33</p><p>

25、;　　6系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證37</p><p>　　6.1 LabVIEW簡(jiǎn)介37</p><p>　　6.2軟件開(kāi)發(fā)體系與結(jié)構(gòu)38</p><p>　　6.3 操作系統(tǒng)的人機(jī)界面42</p><p>　　6.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果44</p><p><b>　　結(jié) 論46</b></

26、p><p><b>　　致 謝47</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)48</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　傳動(dòng)系的功能是將電動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力傳遞給車(chē)輪，從而完成汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。傳動(dòng)系在工作時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的高速旋轉(zhuǎn)突然接合離合器起

27、步或突發(fā)的緊急制動(dòng)等工況，都會(huì)對(duì)傳動(dòng)系帶來(lái)很大的沖擊扭矩，對(duì)其中部件產(chǎn)生巨大干擾。另外來(lái)說(shuō)，現(xiàn)代汽車(chē)技術(shù)的成熟使傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)變得越來(lái)越復(fù)雜，對(duì)傳動(dòng)系的沖擊性能也有了越來(lái)越高的要求。因此，設(shè)計(jì)精度高、自動(dòng)化程度高的汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)有深遠(yuǎn)的意義。</p><p>　　1.1開(kāi)發(fā)汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的重要意義</p><p>　　實(shí)際生活中交通事故中有相當(dāng)一部分原因是傳動(dòng)系質(zhì)量不達(dá)標(biāo)

28、而引起的，傳動(dòng)系時(shí)汽車(chē)傳遞動(dòng)力的系統(tǒng)，動(dòng)力傳遞如果有差錯(cuò)，會(huì)對(duì)汽車(chē)的控制產(chǎn)生消極影響。為了確保傳動(dòng)系質(zhì)量達(dá)標(biāo)，確保汽車(chē)的安全性能，開(kāi)發(fā)汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊心梗實(shí)驗(yàn)臺(tái)有著重要的意義。</p><p>　　根據(jù)國(guó)外的使用經(jīng)驗(yàn)，汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能試驗(yàn)的時(shí)間要比普通壽命試驗(yàn)短得多。通過(guò)室內(nèi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)試驗(yàn)，可以對(duì)同一型號(hào)的不同供應(yīng)商的傳動(dòng)系、總成或零部件等的沖擊性能進(jìn)行對(duì)比，快速地得出試驗(yàn)結(jié)果，便于企業(yè)做出生產(chǎn)決策。本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)

29、通過(guò)分析傳動(dòng)系在大的沖擊扭矩的影響下其零部件的受破壞程度。汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)屬于強(qiáng)化實(shí)驗(yàn)[2]。對(duì)于新產(chǎn)品，它可以快速發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)系的薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)現(xiàn)傳動(dòng)系的失效形式，將試驗(yàn)信息及時(shí)地反饋給設(shè)計(jì)部門(mén)，及時(shí)更改，減少開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，縮短開(kāi)發(fā)周期。</p><p>　　由于我國(guó)對(duì)傳動(dòng)系的研究起步晚，并且存在國(guó)外的技術(shù)封鎖等現(xiàn)象，因此我國(guó)在傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)方面與國(guó)際水平有一定差距，研發(fā)出高性能的汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)對(duì)國(guó)內(nèi)的工業(yè)

30、發(fā)展有重要的意義。</p><p>　　1.2國(guó)內(nèi)外汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及技術(shù)水平</p><p>　　當(dāng)下的世界發(fā)展日新月異，工業(yè)水平飛速發(fā)展，汽車(chē)行業(yè)也在這種局勢(shì)下日趨多樣化，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)最近也嶄露頭角，一些生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品讓人耳目一新。這種局勢(shì)下，開(kāi)發(fā)檢測(cè)汽車(chē)傳動(dòng)系性能的實(shí)驗(yàn)臺(tái)就尤為重要。</p><p>　　1.2.1國(guó)外的研究現(xiàn)狀</p>

31、;<p>　　國(guó)外很早就開(kāi)始了對(duì)車(chē)輛傳動(dòng)系沖擊性能方面的研究，早在二十世紀(jì)五十年代美國(guó)Gleason公司就設(shè)計(jì)出了用輪系作為加載系統(tǒng)的傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。比較著名的還有很多，如美國(guó)國(guó)家航空航天局下屬的Lewis研究中心和蘇聯(lián)中央機(jī)械制造與設(shè)計(jì)研究院等所建立的傳動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)。一些汽車(chē)企業(yè)也有大量的研究工作，如美國(guó)通用動(dòng)力公司，德國(guó)RENK公司，日本豐田公司等，都形成了系列化的設(shè)計(jì)模式。</p><p>　　1.2

32、.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀</p><p>　　與國(guó)外相比，國(guó)內(nèi)對(duì)傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)臺(tái)的研究起步很晚，研究工作始于二十世紀(jì)八十年代初期，國(guó)內(nèi)從事這方面研究工作較早的單位有北京理工大學(xué)、長(zhǎng)春汽車(chē)研究所、西安重型機(jī)械研究所等等，在此不一一列舉了。這些單位先后建立了各種形式的對(duì)傳動(dòng)系進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。這些實(shí)驗(yàn)臺(tái)的建立為我國(guó)對(duì)機(jī)械傳動(dòng)系的研究積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，使我國(guó)對(duì)傳動(dòng)系的研究取得了巨大的進(jìn)步。</p><p&g

33、t;　　1.3 本論文的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容 </p><p>　　本論文解決的主要問(wèn)題是：如何解決汽車(chē)傳動(dòng)系的實(shí)際工作狀態(tài)，開(kāi)發(fā)精度、可靠性和效率都比較高的汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)。本文的研究方面主要有如下幾條：</p><p>　?。?）對(duì)傳動(dòng)系實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了深入的調(diào)研，并確定了本課題需要進(jìn)行的主要工作；</p><p>　　（2）描述實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理，

34、初步設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；</p><p>　　（3）全面考慮不同汽車(chē)的傳動(dòng)系，使設(shè)計(jì)出的試驗(yàn)平臺(tái)能夠模擬出傳動(dòng)系在不同工況下的狀態(tài)，能夠適應(yīng)不同種傳動(dòng)系的檢測(cè)，從而簡(jiǎn)化、優(yōu)化檢測(cè)過(guò)程，提高效率，為后面的設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)；</p><p>　　（4）制定實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)和檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案；</p><p>　?。?）建立數(shù)學(xué)模型，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真分析，研究控

35、制方面存在的問(wèn)題并進(jìn)行改進(jìn)，完善控制系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)；</p><p>　　（6）實(shí)驗(yàn)臺(tái)的軟件方面的設(shè)計(jì)并進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。</p><p><b>　　1.4 技術(shù)指標(biāo)</b></p><p>　　本實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系突然結(jié)合離合器時(shí)的起步工況和緊急剎車(chē)的工況等典型工況的模擬，并且具有自動(dòng)和手動(dòng)兩種運(yùn)行方式。試驗(yàn)過(guò)程中，能夠在手動(dòng)和自動(dòng)狀態(tài)下隨意

36、切換，對(duì)離合器、制動(dòng)鼓、制動(dòng)盤(pán)等均需要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。安全保護(hù)功能和報(bào)警功能也是必要的。</p><p><b>　　主要的技術(shù)參數(shù)</b></p><p>　　1變速器輸入端扭矩范圍及精度: 0～±10000N·m；±1%F·S。</p><p>　　2變速器輸入轉(zhuǎn)速控制范圍及精度: 0～±50

37、00rpm；±5rpm.。</p><p>　　3油溫測(cè)量范圍及精度: 0～150℃；±5℃。</p><p>　　4驅(qū)動(dòng)橋輸入端扭矩范圍及精度: 0～±50000N·m；±1%F·S。</p><p>　　2汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理及總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1實(shí)

38、驗(yàn)臺(tái)基本結(jié)構(gòu)原理</p><p>　　如圖所示為汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)（2-1），本平臺(tái)使用代用離合器和代用變速器模擬真實(shí)的離合器和變速器，有慣性飛輪組模擬被測(cè)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由于不能夠準(zhǔn)確模擬真實(shí)的傳動(dòng)系運(yùn)轉(zhuǎn)工況，因此必須使用代用離合器和代用變速器通過(guò)控制系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控，盡量逼近真實(shí)的工況。</p><p>　　1-電機(jī) 2-皮帶 3-慣性飛輪組 4-扭矩傳感器 5-

39、離合器</p><p>　　6-變速器 7-傳動(dòng)軸 8-驅(qū)動(dòng)橋 9-支架</p><p>　　圖2-1 汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)的工作原理示意圖</p><p>　　2.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)的總體設(shè)計(jì)</p><p>　　2.2.1設(shè)計(jì)過(guò)程中需要解決的問(wèn)題</p><p>　　1．讓不同類(lèi)型的汽車(chē)啟動(dòng)力矩都能被模擬，

40、因?yàn)槠?chē)類(lèi)別相當(dāng)廣泛，因此此工藝很難實(shí)現(xiàn)；</p><p>　　2．利用智能化測(cè)試得到的擬合曲線(xiàn)來(lái)保證結(jié)果被實(shí)時(shí)判別；</p><p>　　3．檢測(cè)的高精度及檢測(cè)的高效率；</p><p>　　4．建立在windows系統(tǒng)上的實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)；</p><p>　　5．進(jìn)行數(shù)學(xué)建模，模擬控制系統(tǒng)各個(gè)部分，用MATLAB軟件進(jìn)行仿真分析；</

41、p><p>　　6．選擇傳感器，確定傳感器安裝位置。</p><p>　　2.2.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分整體設(shè)計(jì)</p><p>　　經(jīng)過(guò)大量的調(diào)查研究，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)此類(lèi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)大都是機(jī)械封閉式，此類(lèi)實(shí)驗(yàn)臺(tái)存在一些缺陷：①結(jié)構(gòu)復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)引起的震動(dòng)干擾了正常工作。②局限性較大，只能對(duì)轉(zhuǎn)速和扭矩排擋確定的情況進(jìn)行循環(huán)實(shí)驗(yàn)，測(cè)試結(jié)果與實(shí)際情況不相符。③被測(cè)樣品中一個(gè)是主要被測(cè)樣品，

42、另一個(gè)是陪測(cè)品，這種老式實(shí)驗(yàn)臺(tái)已被淘汰。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)臺(tái)要克服以上缺陷，能夠模擬多種工況，盡量逼近真實(shí)的汽車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，得到可靠的數(shù)據(jù)。為了達(dá)到想要的結(jié)果，要使用工控機(jī)控制伺服電機(jī)帶動(dòng)慣性輪，模擬汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，再通過(guò)控制系統(tǒng)的控制經(jīng)過(guò)整合達(dá)到所要模擬的工況。</p><p>　　2.2.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)部分的整體設(shè)計(jì)</p><p>

43、;　　實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)的好壞決定了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的成本、可靠性、操作性等關(guān)鍵的要素。因此，為了保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)的品質(zhì)和質(zhì)量，必須盡量?jī)?yōu)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)的整體設(shè)計(jì)。</p><p>　　對(duì)于實(shí)驗(yàn)臺(tái)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，有以下幾個(gè)原則：能保證各種工況被模擬，盡量控制成本，簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)臺(tái)的物質(zhì)實(shí)體，但又要保證測(cè)量數(shù)據(jù)的可靠度和模擬的切合度。</p><p>　　由于實(shí)際的工況下傳動(dòng)系的工作狀態(tài)非常繁瑣，因此可以保證典型

44、工況的模擬，不必過(guò)多考慮復(fù)雜的實(shí)際工況，這樣可以簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。</p><p>　　通過(guò)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的確定，硬件的選擇也被確定，在可被選的范圍內(nèi)選取可靠度、成本最合適的硬件組合。</p><p>　　3實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　本實(shí)驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)包括機(jī)械動(dòng)力部分、控制部分、編程部分、信息交換部分、數(shù)據(jù)采集與傳輸部分等各個(gè)環(huán)節(jié)。其中機(jī)械動(dòng)力部分是

45、實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)，被模擬的動(dòng)作需要通過(guò)機(jī)械部分加載到實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，通過(guò)傳感器獲得數(shù)據(jù)。</p><p>　　3.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)過(guò)程</p><p>　　這里簡(jiǎn)要說(shuō)明緊急制動(dòng)工況試驗(yàn)過(guò)程。指令由控制系統(tǒng)發(fā)出后電動(dòng)機(jī)開(kāi)始工作，動(dòng)力由帶傳動(dòng)從電動(dòng)機(jī)發(fā)出傳遞給慣性盤(pán)，慣性盤(pán)模擬模擬發(fā)動(dòng)機(jī)，主要模擬的是轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)速。進(jìn)行一次試驗(yàn)時(shí)，選擇轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與要求相匹配的慣性盤(pán)，這一步要在通電前進(jìn)行。通電后，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始轉(zhuǎn)

46、動(dòng)，經(jīng)過(guò)一定時(shí)間電動(dòng)機(jī)達(dá)到預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，這時(shí)通過(guò)控制系統(tǒng)使電動(dòng)機(jī)斷電，等待兩秒鐘后，剎車(chē)系統(tǒng)開(kāi)始工作，控制系統(tǒng)控制制動(dòng)處的電磁閥，制動(dòng)鼓在離合器通電后被壓縮空氣激發(fā)，抱死驅(qū)動(dòng)輪。在慣性的作用下，被測(cè)試件承受了一個(gè)巨大的沖擊扭矩，這個(gè)扭矩的扭矩-時(shí)間信號(hào)被安裝在離合器前端的扭距傳感器測(cè)得，并被傳遞到工控機(jī)上，實(shí)時(shí)地傳遞出測(cè)得的轉(zhuǎn)速和扭矩信號(hào)。</p><p>　　3.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械部分使用要求</p>

47、<p>　　從上述的試驗(yàn)過(guò)程的敘述中可以看出實(shí)驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械部分[3]是整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)，機(jī)械部分所需要滿(mǎn)足的要求如下：</p><p>　?。?）被測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)速需要和試驗(yàn)需要相匹配，并直接作用于被試的汽車(chē)底盤(pán)傳動(dòng)系，要求在每次沖擊后轉(zhuǎn)速都能夠被調(diào)節(jié)，試驗(yàn)前轉(zhuǎn)動(dòng)慣量需要根據(jù)要求被調(diào)節(jié)為合適大??；</p><p>　　（2）動(dòng)力源必須穩(wěn)定可靠并且功率能夠達(dá)到實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作的需

48、要大小，傳動(dòng)系達(dá)到規(guī)定值的時(shí)間限制為九十妙，并且轉(zhuǎn)速可調(diào)，控制性能和制動(dòng)性能要能夠足夠可靠；</p><p>　?。?）潤(rùn)滑油也有一定要求，潤(rùn)滑油主要在變速器和驅(qū)動(dòng)橋部分，應(yīng)當(dāng)注意的是油溫不能過(guò)高，應(yīng)該和實(shí)際情況相貼近，如果油溫過(guò)高，會(huì)對(duì)變速器和驅(qū)動(dòng)橋的零部件產(chǎn)生負(fù)面影響，減少零部件壽命，不能正確反映汽車(chē)的實(shí)際情況；</p><p>　?。?）要能適應(yīng)多種車(chē)型的試驗(yàn)要求，保證精度和平穩(wěn)性。

49、</p><p>　　3.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的設(shè)計(jì)</p><p>　　3.3.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)部分方案確定及組成</p><p>　　在制定的多個(gè)方案中確定了最終方案，繪制出了機(jī)械傳動(dòng)部分的原理圖。</p><p>　　機(jī)械部分由六部分組成,分別是動(dòng)力部分、慣性飛輪組部分、扭矩傳動(dòng)器部分、聯(lián)軸器和變速器的支撐結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)橋支撐和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)、底

50、座及旋轉(zhuǎn)件的安全防護(hù)裝置。</p><p>　　上述六部分之外的輔助裝置在此不作介紹。</p><p><b>　　3.3.2動(dòng)力部分</b></p><p>　　動(dòng)力部分[4]包括：電動(dòng)機(jī)1、電動(dòng)機(jī)聯(lián)軸器2、電動(dòng)機(jī)皮帶3和電動(dòng)機(jī)皮帶輪4以及電動(dòng)機(jī)底座及其調(diào)節(jié)位置的裝置等。</p><p>　　圖3-1機(jī)械系統(tǒng)部分裝配圖

51、</p><p>　　該實(shí)驗(yàn)臺(tái)所需啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩較大，并且需要較好的調(diào)速性能，因此應(yīng)該選擇直流電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源能夠很好的滿(mǎn)足該實(shí)驗(yàn)臺(tái)需要的條件。</p><p>　　動(dòng)力源確定后，下一步要確定動(dòng)力源的功率，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的開(kāi)發(fā)任務(wù)書(shū)中指出，實(shí)驗(yàn)臺(tái)達(dá)到5000rpm轉(zhuǎn)速的時(shí)間需要在九十秒以?xún)?nèi)。功率和轉(zhuǎn)速主要由兩方面來(lái)確定，一個(gè)是被測(cè)試模擬的工況，一個(gè)是被測(cè)試的傳動(dòng)系轉(zhuǎn)動(dòng)慣量與汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量?jī)烧叩暮汀?/p>

52、</p><p>　　為測(cè)試傳動(dòng)系需要達(dá)到的轉(zhuǎn)速?zèng)Q定了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率，在操作變速器時(shí)，選擇不同的檔位會(huì)產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，輸出端輸出的轉(zhuǎn)速就會(huì)不同。如果要模擬突然結(jié)合離合器起步的工況，這種情況下被測(cè)試的傳動(dòng)系的離合器主動(dòng)部分之外的傳動(dòng)系的其他部分都停止了運(yùn)動(dòng)，由此可以得出結(jié)論：旋轉(zhuǎn)質(zhì)量比緊急制動(dòng)工況要少，電動(dòng)機(jī)輸出功率較小。測(cè)試傳動(dòng)系時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量換算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上，變速器檔位越高轉(zhuǎn)動(dòng)慣量就越大。<

53、/p><p>　　可選的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速范圍非常大，根據(jù)所要模擬的工況和經(jīng)驗(yàn)，選擇轉(zhuǎn)速為3000rpm的發(fā)動(dòng)機(jī)。</p><p>　　電動(dòng)機(jī)的選?。焊鶕?jù)以上分析，最后確定使用由西安西瑪機(jī)電有限公司提供的Z4-160-32他勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)。電機(jī)主要參數(shù)是： =55KW、=400V、=3010r/m、R=0.0434Ω、=151A、η=0.87、GD=0.88kg·m、L=1.52×。

54、</p><p>　　該直流電動(dòng)機(jī)有以下特點(diǎn)：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)性能較高，對(duì)負(fù)載變化有較高的承受力。該電動(dòng)機(jī)上配置了測(cè)速發(fā)動(dòng)機(jī)，能夠?qū)崟r(shí)地測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。選用siemens 6RA70全數(shù)字直流調(diào)速裝置與這個(gè)電機(jī)配套使用。該裝置具有高可靠性，人機(jī)功能較好，操作起來(lái)比較舒適和高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　通過(guò)兩個(gè)調(diào)整螺栓來(lái)調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的機(jī)座，螺栓的選入動(dòng)作和旋出動(dòng)作分別使電動(dòng)機(jī)沿著慣性

55、軸進(jìn)行來(lái)回運(yùn)動(dòng)，這個(gè)運(yùn)動(dòng)能調(diào)節(jié)皮帶的張緊。</p><p>　　3.3.3慣性飛輪組部分</p><p>　　1-皮帶輪 2-軸承蓋（2個(gè)）3-慣性盤(pán)A 4-慣性盤(pán)B </p><p>　　5-慣性盤(pán)C 6-慣性盤(pán)D7-制動(dòng)盤(pán) 8-制動(dòng)盤(pán)支架</p><p>　　圖3-2慣性飛輪組部分的裝配圖</p><p>　　如圖

56、3-2，慣性飛輪組的主要組成部分有：慣性軸皮帶輪、慣性軸、慣性軸的兩個(gè)支架、四個(gè)慣性盤(pán)、慣性盤(pán)安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)、四個(gè)慣性軸軸承、制動(dòng)鉗盤(pán)機(jī)構(gòu)等，如圖3-2所示。</p><p>　　轉(zhuǎn)動(dòng)慣量由慣性飛輪組模擬，動(dòng)力經(jīng)由扭矩傳感器傳遞給被試的汽車(chē)傳動(dòng)系。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)密切相關(guān)，為了能夠測(cè)試不同類(lèi)型的汽車(chē)，在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)這一步為實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)了四個(gè)慣性盤(pán)，分別是慣性盤(pán)A、B、C和D，這四個(gè)慣性盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量分別是0.1kg&#

57、183;m2、0.2kg·m2、0.3kg·m2和0.5kg·m2。</p><p>　　如圖3-2所示，所設(shè)計(jì)的四個(gè)慣性盤(pán)依次從左到右排列，順序?yàn)锳、B、C和D，慣性軸上有一個(gè)法蘭盤(pán)，這個(gè)法蘭盤(pán)與慣性盤(pán)B相連，因此慣性盤(pán)B不能隨意移動(dòng)，其他三個(gè)慣性盤(pán)都是可移動(dòng)慣性盤(pán)，在開(kāi)始檢測(cè)傳動(dòng)系之前這三個(gè)可移動(dòng)慣性盤(pán)要通過(guò)螺栓安裝在慣性軸支座上。這三個(gè)可移動(dòng)的慣性盤(pán)通過(guò)螺栓連接與固定的慣性盤(pán)B

58、相連接，這樣就能夠得到六個(gè)可獲得的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值，分別是:0.2、0.4、0.5、0.7、0.9、1.0（kg·m2 ）。觀察這六個(gè)值，發(fā)現(xiàn)它們間隔均勻，分散適當(dāng)，在進(jìn)行汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能檢測(cè)時(shí)可以選取與被測(cè)汽車(chē)相匹配的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。</p><p>　　如圖3-3所示，該機(jī)構(gòu)是一個(gè)安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)，功能是可以方便地移動(dòng)和安裝這三個(gè)可移動(dòng)的慣性盤(pán)。這三個(gè)可移動(dòng)慣性盤(pán)的外緣都開(kāi)了一個(gè)環(huán)形槽，通過(guò)該機(jī)構(gòu)上的四個(gè)小輪能夠

59、方便地將可移動(dòng)慣性盤(pán)安裝在固定的慣性盤(pán)上。</p><p>　　1-慣性盤(pán) 2-支撐滾輪（4個(gè)） 3-支撐臂（2個(gè)） 4-絲杠手輪（3個(gè)）</p><p>　　圖3-3慣性盤(pán)的安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)</p><p>　　慣性軸支架固定在實(shí)驗(yàn)臺(tái)的底座上，在設(shè)計(jì)時(shí)要保證設(shè)計(jì)的支架的穩(wěn)定性和可靠性，以保證所支持的高速旋轉(zhuǎn)慣性軸的正常工作。慣性盤(pán)的安裝調(diào)整機(jī)構(gòu)如圖3-3所示。檢測(cè)傳

60、動(dòng)系之前，可移動(dòng)慣性盤(pán)A、C、D連接在慣性軸支架上，根據(jù)所要檢測(cè)的傳動(dòng)系，選擇需要的可移動(dòng)慣性盤(pán)，將選中的可移動(dòng)慣性盤(pán)與固定慣性盤(pán)相連，這就用到了3-3所示的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)的支持結(jié)構(gòu)是一個(gè)半圓形結(jié)構(gòu)，慣性盤(pán)的槽內(nèi)卡著四個(gè)小輪，通過(guò)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)，可以完成前后、左右移動(dòng)的動(dòng)作，該機(jī)構(gòu)支撐著慣性盤(pán)，可以確保慣性盤(pán)沿著慣性軸來(lái)回移動(dòng)。操作者通過(guò)該機(jī)構(gòu)能夠輕松地將移動(dòng)慣性盤(pán)固定在固定慣性盤(pán)或慣性軸支架上。制動(dòng)盤(pán)、制動(dòng)鉗、制動(dòng)鉗支架等部分組成了制動(dòng)盤(pán)機(jī)

61、構(gòu)。制動(dòng)盤(pán)部分安裝在慣性軸末端，連接方式為鍵連接，制動(dòng)鉗位于制動(dòng)盤(pán)的兩側(cè)位置，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)采用的是與某型號(hào)的車(chē)相配的制動(dòng)鉗，安裝位置是制動(dòng)鉗支架。</p><p>　　進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)，如果出現(xiàn)了緊急故障的情況，比如轉(zhuǎn)速過(guò)大，超過(guò)了所設(shè)定的轉(zhuǎn)速，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的振動(dòng)傳感器測(cè)量到震動(dòng)超過(guò)限定值，發(fā)出信號(hào)反饋到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接收到信號(hào)后做出反應(yīng)給控制制動(dòng)鉗壓縮空氣的電磁閥通電，制動(dòng)鉗動(dòng)作，實(shí)驗(yàn)臺(tái)便快速停止運(yùn)轉(zhuǎn)，這樣能夠保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)的

62、安全性。</p><p>　　工作時(shí)慣性飛輪組的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大，長(zhǎng)時(shí)間的高速運(yùn)轉(zhuǎn)必然會(huì)導(dǎo)致慣性飛輪組的壽命降低，為了保證實(shí)驗(yàn)臺(tái)的穩(wěn)定性，提高實(shí)驗(yàn)臺(tái)壽命，避免慣性飛輪組在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于質(zhì)量不平衡產(chǎn)生過(guò)大的附加力矩，必須要做慣性飛輪組的平衡實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　3.3.4扭矩傳感器部分</p><p>　　扭矩傳感器部分包括扭矩傳感器及其支架、傳感器兩端的聯(lián)軸器等。

63、扭距傳感器比較重要，是測(cè)量部分的核心，它的兩端通過(guò)聯(lián)軸器連接，前端連在慣性軸上，后端連在連接軸上。</p><p>　　3.3.5聯(lián)軸器部分</p><p>　　1-連接軸支架 2-連接軸 3-連接周蓋 4-左連接法蘭 5-右連接法蘭</p><p>　　6-變速器支撐架 7-離合器殼連接盤(pán) 8-離合器支撐架調(diào)整絲杠</p><p>　　圖3

64、-4連接軸與變速器支撐機(jī)構(gòu)</p><p>　　連接變速器的支撐機(jī)構(gòu)如圖3-4所示，組成部分有連接軸、離合器連接盤(pán)、變速器支撐架和左右連接法蘭等。</p><p>　　連接軸的作用是動(dòng)力傳遞，連接軸把動(dòng)力傳遞到被測(cè)試的傳動(dòng)系，屬于連接機(jī)構(gòu)。強(qiáng)度在這一部分最為重要。實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)這一步需要重點(diǎn)解決尺寸問(wèn)題，主要是不同種類(lèi)型的離合器外殼尺寸以及前端面與飛輪斷面的軸向尺寸。</p>&

65、lt;p>　　變速器支撐架的輪廓和離合器的聯(lián)結(jié)盤(pán)的尺寸確定的依據(jù)分別是當(dāng)前最大的離合器外殼的尺寸和具體的離合器外殼的斷面螺栓口的尺寸。根據(jù)連接盤(pán)上由常用的離合器外殼的連接尺寸做出連接螺紋孔。轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)能夠帶動(dòng)變速器支撐架的前后移動(dòng)，這個(gè)動(dòng)作可以使左右法蘭順利連接。</p><p>　　3.3.6驅(qū)動(dòng)橋支撐和調(diào)整結(jié)構(gòu)</p><p>　　如圖3-5所示，驅(qū)動(dòng)橋支撐和調(diào)整結(jié)構(gòu)主要由兩

66、個(gè)后橋兩端支架、兩個(gè)后橋中間支架、主加速器外殼支架及這五個(gè)支架的調(diào)整絲杠組成。</p><p>　　進(jìn)行傳動(dòng)系檢測(cè)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)會(huì)承受很大的沖擊，因此，驅(qū)動(dòng)橋必須要有足夠的穩(wěn)定性，采用支撐架，將驅(qū)動(dòng)橋連接在實(shí)驗(yàn)臺(tái)底座。實(shí)際情況中，傳動(dòng)系的類(lèi)型千差萬(wàn)別，傳動(dòng)系的尺寸也各不相同，因此，為了確保傳動(dòng)軸、變速器、驅(qū)動(dòng)橋能夠順利連接在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，需要轉(zhuǎn)動(dòng)每個(gè)支架的絲杠，彌補(bǔ)被測(cè)的傳動(dòng)軸后驅(qū)動(dòng)橋和變速器之間尺寸的不符合問(wèn)題。&l

67、t;/p><p>　　1-后橋兩端支架 2-后橋中間支架 3-主加速器外殼箍緊帶</p><p>　　4-主加速器外殼支架 5-絲杠（5個(gè)） 6-底座</p><p>　　圖3-5驅(qū)動(dòng)橋支撐和調(diào)整機(jī)構(gòu)</p><p>　　4汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　4.1實(shí)驗(yàn)臺(tái)過(guò)程分析</p>

68、<p>　　該實(shí)驗(yàn)臺(tái)要模擬兩種工況，一類(lèi)是突然結(jié)合離合器的工況，實(shí)際生活中的加速換擋、坡道起步、道路泥濘的情況下汽車(chē)載重較大時(shí)的起步，也包括車(chē)輪下陷的情況，在這些情況下，汽車(chē)不能正常啟動(dòng)，而是在發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)突然結(jié)合離合器的工況；另一種是緊急剎車(chē)工況，就是不踏下離合器踏板直接進(jìn)行制動(dòng)。</p><p>　　在測(cè)試過(guò)程中，控制系統(tǒng)占據(jù)重要的角色，即采集數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)傳輸、對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程進(jìn)行操控，并控

69、制實(shí)驗(yàn)臺(tái)的動(dòng)作，完成工的模擬。</p><p>　　工控機(jī)的工作過(guò)程簡(jiǎn)述如下，工控機(jī)是整個(gè)實(shí)驗(yàn)臺(tái)數(shù)據(jù)的輸入與儲(chǔ)存中心，也是實(shí)驗(yàn)程序和算法的存儲(chǔ)庫(kù)，在進(jìn)行一次試驗(yàn)時(shí)，工控機(jī)與直流調(diào)速系統(tǒng)和PLC之間的通信能保證對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，傳感器測(cè)量的到的數(shù)據(jù)傳遞給工控機(jī)，工控機(jī)經(jīng)過(guò)處理將信號(hào)以曲線(xiàn)的形式實(shí)時(shí)輸出，方便操作人員隨時(shí)掌握實(shí)驗(yàn)進(jìn)展的狀況。工控機(jī)能提供良好的人機(jī)界面，方便工作人員的操作。每次進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，工控機(jī)讀取

70、工作人員選擇好的程序加載譜，確定所要達(dá)到的各項(xiàng)指標(biāo)，如扭矩值等。</p><p>　　PLC的功能主要是接收工控機(jī)發(fā)出的指令，完成實(shí)驗(yàn)臺(tái)的自動(dòng)化控制，PLC主要控制離合器、鼓式制動(dòng)鼓、制動(dòng)盤(pán)、直流調(diào)速系統(tǒng)處得電磁閥，接收信號(hào)后控制這些部位的動(dòng)作。如果實(shí)驗(yàn)過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，如變速箱油溫過(guò)高或?qū)嶒?yàn)臺(tái)外殼未完全密封傳感器會(huì)給PLC一個(gè)信號(hào)，實(shí)驗(yàn)自動(dòng)停止，待工作人員解決錯(cuò)誤后繼續(xù)運(yùn)行。</p><p&g

71、t;　　直流電動(dòng)機(jī)前段、離合器的輸入端、變速器的輸出端這三處分別安裝了一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，其中直流電動(dòng)機(jī)前端的轉(zhuǎn)速傳感器是直流調(diào)速器、雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的外環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，因?yàn)橹绷麟妱?dòng)機(jī)前端的轉(zhuǎn)速傳感器是發(fā)電式的傳感器?？刂乒裰械睦^電器等電器通過(guò)PLC的信號(hào)，可以控制離合器、直流調(diào)速電機(jī)、制動(dòng)器和制動(dòng)盤(pán)等器件。PLC和工控機(jī)共同控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。</p><p>　　4.2實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)及其功能</p>

72、<p>　　如圖4-1所示，工控機(jī)（PC）和PLC是控制系統(tǒng)的核心。</p><p>　　圖4-1試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖</p><p>　　4.3實(shí)驗(yàn)臺(tái)在兩種工況下的控制系統(tǒng)過(guò)程分析</p><p>　　4.3.1突然接合離合器工況的控制過(guò)程分析</p><p>　　該工況是汽車(chē)實(shí)際行駛過(guò)程中遇到的典型工況，比如坡道起步和

73、泥地重載的情況。該工況發(fā)生時(shí)的情況如下：發(fā)動(dòng)機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)離合器突然接觸，產(chǎn)生很大的沖擊扭矩。為了保證汽車(chē)的安全行駛，該工況的控制過(guò)程分析是很必要的。</p><p>　　在檢測(cè)傳動(dòng)系之前，需將被測(cè)試的傳動(dòng)系的相關(guān)信息輸入到工控機(jī)中，如發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和變速器的檔位等。如果變速器的檔位不同，輸出端扭矩的峰值就不同，對(duì)傳動(dòng)系的影響就不同；發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩也是必要的信息，可以確定電動(dòng)機(jī)的目的轉(zhuǎn)速等。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)后，工控機(jī)發(fā)

74、出信號(hào)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始通電轉(zhuǎn)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)上安裝有一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，該傳感器探測(cè)到轉(zhuǎn)速信號(hào)后將信號(hào)發(fā)送到直流調(diào)速系統(tǒng)。離合器輸入端也安裝有一個(gè)轉(zhuǎn)速傳感器，該傳感器將信號(hào)發(fā)送到工控機(jī)，工控機(jī)經(jīng)過(guò)計(jì)算，確定電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定值時(shí)，便給控制系統(tǒng)發(fā)出斷電信號(hào)，電動(dòng)機(jī)斷電停止工作。兩秒后，控制系統(tǒng)對(duì)離合器助力器的控制開(kāi)關(guān)發(fā)出信號(hào)，離合器助力器開(kāi)始工作，電磁閥動(dòng)作，離合器與傳動(dòng)系突然結(jié)合，被測(cè)傳動(dòng)系產(chǎn)生很大的沖擊載荷。整個(gè)過(guò)程被扭距傳感器探測(cè)并將信號(hào)發(fā)送到工

75、控機(jī)，工控機(jī)經(jīng)過(guò)處理輸出扭矩-時(shí)間曲線(xiàn)信號(hào)。</p><p>　　為了確保實(shí)驗(yàn)臺(tái)的安全性能，需要開(kāi)發(fā)可靠的安全系統(tǒng)，比如溫度傳感器探測(cè)到油溫過(guò)高后發(fā)出信號(hào)，則實(shí)驗(yàn)停止，又振動(dòng)傳感器探測(cè)到振動(dòng)峰值過(guò)大時(shí)，便發(fā)出信號(hào)，實(shí)驗(yàn)停止。同時(shí)信號(hào)傳遞給PLC，PLC開(kāi)啟聲光報(bào)警系統(tǒng)，工作人員將故障解除，實(shí)驗(yàn)繼續(xù)。</p><p>　　4.3.2緊急制動(dòng)工況下控制過(guò)程分析</p><p

76、>　　該工況是汽車(chē)行駛時(shí)較為典型的工況之一，該工況也會(huì)對(duì)汽車(chē)傳動(dòng)系沖擊性能有一定要求。該工況發(fā)生時(shí)，汽車(chē)離合器沒(méi)有結(jié)合傳動(dòng)系，產(chǎn)生的振動(dòng)很大。</p><p>　　檢測(cè)該工況條件下傳動(dòng)系的表現(xiàn)，首先工控機(jī)發(fā)出信號(hào)，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始通電運(yùn)轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)作由帶傳動(dòng)傳遞到慣性軸上，慣性軸模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。開(kāi)始實(shí)驗(yàn)后，慣性盤(pán)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和被測(cè)試的傳動(dòng)系相匹配。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到預(yù)定值后，傳感器反饋信號(hào)，

77、控制系統(tǒng)發(fā)出信號(hào)斷電。兩秒之后，工控機(jī)激發(fā)制動(dòng)鼓的電磁閥工作，電磁閥通電，制動(dòng)壓縮空氣，制動(dòng)鼓開(kāi)始工作，驅(qū)動(dòng)輪抱死。在慣性的作用下，被測(cè)的傳動(dòng)系產(chǎn)生一個(gè)很大的沖擊載荷。傳感器探測(cè)到扭矩－時(shí)間過(guò)程信號(hào)，并將信號(hào)發(fā)送到工控機(jī)，工控機(jī)經(jīng)過(guò)處理將信號(hào)以曲線(xiàn)的形式輸出。</p><p>　　4.4可編程控制的概述</p><p>　　4.4.1可編程控制器的產(chǎn)生與發(fā)展</p><

78、p>　　隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制越來(lái)越需要簡(jiǎn)便可靠的控制手段來(lái)提高效率，可編程控制就在這種形勢(shì)下應(yīng)運(yùn)而生。</p><p>　　工控機(jī)的產(chǎn)生：工控早期使用的繼電器控制系統(tǒng)屬于固定界限的邏輯控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的功能和控制器的結(jié)構(gòu)有較大關(guān)系，結(jié)構(gòu)不同則功能不同。早期的工控屬于機(jī)械電器式的僵硬的控制系統(tǒng)，隨著工業(yè)化的發(fā)展，這種控制系統(tǒng)越來(lái)越不能滿(mǎn)足工廠的需要。二十世紀(jì)六十年代，晶體管的發(fā)展使控制系統(tǒng)的效率和體

79、積都得到了優(yōu)化的可能。六十年代中期，控制過(guò)程領(lǐng)域開(kāi)始應(yīng)用小型計(jì)算機(jī)，使控制系統(tǒng)的性能得到了巨大的提高，但是由于造價(jià)昂貴，沒(méi)有較好的編程手段，且和工廠設(shè)備不兼容，因此并沒(méi)有得到廣泛的使用。</p><p>　　1968年，美國(guó)通用汽車(chē)公司提出取代繼電器控制裝置的要求，1969年，美國(guó)數(shù)字設(shè)備公司研制出第一臺(tái)可編程控制器PDP-14，在美國(guó)通用汽車(chē)公司的生產(chǎn)線(xiàn)上試用成功，這就是第一代PLC。隨著這項(xiàng)技術(shù)的繼續(xù)發(fā)展，其

80、他國(guó)家也相繼進(jìn)行了PLC的研究，主要有德國(guó)和日本等。我國(guó)在1974年也開(kāi)始了PLC的研制，并在三年后投入生產(chǎn)。</p><p>　　工控機(jī)的發(fā)展：PLC出現(xiàn)只有短短幾十年，但發(fā)展速度卻相當(dāng)迅速，第一批PLC出現(xiàn)在七十年代初，稱(chēng)為微處理器，七十年代中末期，進(jìn)入實(shí)用化發(fā)展階段，體積精簡(jiǎn)，抗干擾能力增強(qiáng)，運(yùn)算速率增快，性?xún)r(jià)比極高，八十年代初，先進(jìn)的工業(yè)國(guó)家中已經(jīng)廣泛運(yùn)用了PLC，世界上生產(chǎn)PLC的國(guó)家日益增多，PLC已

81、經(jīng)進(jìn)入成熟期。八十年代到九十年代中期，是PLC發(fā)展最快的時(shí)期，年增長(zhǎng)率為30%-50%。</p><p>　　這期間，PLC的性能得到了大幅度的提高，PLC逐漸進(jìn)入過(guò)程控制領(lǐng)域，取代了DCS系統(tǒng)的統(tǒng)治地位。二十世紀(jì)末，PLC的人機(jī)功能等得到了擴(kuò)展，生產(chǎn)了各種人機(jī)界面單元、通信單元等。PLC得到了更廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　工控機(jī)的發(fā)展方向：1：產(chǎn)品規(guī)模向大、小兩個(gè)方向。大：I/O點(diǎn)

82、數(shù)達(dá)14336點(diǎn)、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲(chǔ)器、掃描速度高速化。小：由整體結(jié)構(gòu)向小型模塊化結(jié)構(gòu)發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。2：PLC在閉環(huán)過(guò)程控制中應(yīng)用日益廣泛。3：不斷加強(qiáng)通訊功能。4：新器件和模塊不斷推出高檔的PLC除了主要采用CPU以提高處理速度外，還有帶處理器的EPROM或RAM的智能I/O模塊、高速計(jì)數(shù)模塊、遠(yuǎn)程I/O模塊等專(zhuān)用化模塊。5：編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語(yǔ)言趨向標(biāo)準(zhǔn)化，有各種

83、簡(jiǎn)單或復(fù)雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語(yǔ)句表等編程語(yǔ)言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。6：發(fā)展容錯(cuò)技術(shù)，采用熱備用或并行工作、多數(shù)表決的工作方式。7：追求軟硬件的標(biāo)準(zhǔn)化。</p><p>　　4.4.2可編程控制器的定義</p><p>　　PLC，即Programmable Logic Controller，可編程邏輯控制器，是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境應(yīng)用而設(shè)計(jì)

84、的。它采用一類(lèi)可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序、執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)與算術(shù)操作等面向用戶(hù)的指令，并通過(guò)數(shù)字或模擬式輸入/輸出控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。是工業(yè)控制的核心部分。</p><p>　　PLC最為權(quán)威的定義是由國(guó)際電工委員會(huì)頒布的：可編程序控制器是一種數(shù)字運(yùn)算操作的電子系統(tǒng)，專(zhuān)為在工業(yè)環(huán)境下的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。它采用可編程的存儲(chǔ)器，用來(lái)在其內(nèi)部存儲(chǔ)執(zhí)行邏輯運(yùn)算、順序控制、定時(shí)、計(jì)數(shù)和算術(shù)運(yùn)算

85、等操作的指令。并通過(guò)數(shù)字的、模擬的輸入和輸出來(lái)控制各種類(lèi)型的機(jī)械或生產(chǎn)過(guò)程。</p><p>　　4.4.3可編程控制器的特點(diǎn)</p><p>　　1：實(shí)現(xiàn)成本低，由于可直接利用已有的配電網(wǎng)絡(luò)作為傳輸線(xiàn)路，所以不用額外布線(xiàn)，從而減少成本。2：范圍廣，電力線(xiàn)是覆蓋范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)。3：高速率，PLC能提供高速的傳輸，目前PLC的傳輸速率在4.5~45Mbps之間。4：編程簡(jiǎn)單，容易上手5：可靠

86、性高6：接口豐富7：安裝簡(jiǎn)便，便于維修。</p><p>　　4.4.4可編程控制器的應(yīng)用</p><p>　　PLC幾十年來(lái)經(jīng)過(guò)快速發(fā)展已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中不可缺少的工具。PLC廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)場(chǎng)合，但是從功能角度來(lái)看，PLC應(yīng)用范圍七個(gè)方面，即邏輯控制、定時(shí)控制、計(jì)數(shù)控制、步進(jìn)控制、模擬量處理與PID控制、數(shù)據(jù)處理、通信和聯(lián)網(wǎng)功能。</p><p>　　4.

87、4.5可編程控制器的組成</p><p>　　PLC的產(chǎn)品型號(hào)很多，發(fā)展非常迅速，應(yīng)用日益廣泛，不同的產(chǎn)品在硬件結(jié)構(gòu)、資源配置和指令系統(tǒng)等方面各不相同。但從整體來(lái)看，不同廠商的PLC在硬件機(jī)構(gòu)和指令系統(tǒng)等方面大同小異。下面主要介紹三菱公司FX系列的PLC得硬件組成、工作原理和系統(tǒng)資源配置等內(nèi)容。</p><p>　　圖4-2 PLC的組成</p><p>　　PLC

88、有兩大類(lèi)，一類(lèi)是整體式PLC，還有一類(lèi)為模塊式PLC，系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)基本相同。</p><p>　　整體式PLC組成部分有：CPU板、輸入/輸出板、顯示器、電源和內(nèi)存等。模塊式PLC組成部分有：CPU模塊、輸入/輸出模塊、內(nèi)存模塊、電源模塊、底板和機(jī)架等。這兩種PLC都是總線(xiàn)式，結(jié)構(gòu)都是開(kāi)放式結(jié)構(gòu)。表4-1所示為現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)信號(hào)總表，表4-2所示為CPU224 AC/DC繼電器的基本數(shù)據(jù)。4-2圖所示為PLC的組成

89、。</p><p>　　表4-1PLC現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)信號(hào)總表</p><p>　　表4-2 CPU224DC繼電器輸出數(shù)據(jù)</p><p>　　4.5實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)主要硬件的選取</p><p>　　控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖4-3所示</p><p>　　圖4-3控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖</p><p>　

90、　4.5.1直流調(diào)速系統(tǒng)的選擇</p><p>　　調(diào)速系統(tǒng)需要具備速度調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確性和抵抗外界干擾的能力，根據(jù)這個(gè)要求，選取最適合的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)，作為該實(shí)驗(yàn)臺(tái)的調(diào)速系統(tǒng)。選用西門(mén)子6RA70全數(shù)字直流調(diào)速器作為該調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速器。</p><p>　　4.5.2 PLC選取及其開(kāi)關(guān)量控制</p><p>　　全面考慮該實(shí)驗(yàn)臺(tái)所要求的技術(shù)參數(shù)以及所要達(dá)到的控制效

91、果，實(shí)驗(yàn)臺(tái)的輸入/輸出口比較少，因此選用小型整體式可編程控制器。該實(shí)驗(yàn)臺(tái)選用三菱FXIN-60MR系列可編程控制器，主機(jī)位CPU224，直流輸出。該P(yáng)LC比較符合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的各項(xiàng)要求，該P(yáng)LC的信號(hào)列表如4-2所示。</p><p>　　表4-3 實(shí)驗(yàn)臺(tái)PLC的I/O點(diǎn)分配</p><p>　　4.5.3 工業(yè)控制計(jì)算（PC）的選擇</p><p>　　對(duì)于工控機(jī)的選擇

92、，必須考慮符合實(shí)驗(yàn)臺(tái)的性能要求。經(jīng)過(guò)調(diào)研，確定上位機(jī)為研華系列SYS-1U1000-3A01型號(hào)。該工控機(jī)需要處理數(shù)據(jù)、分析數(shù)據(jù)、完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)交換，其中數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換是和實(shí)時(shí)控制部分進(jìn)行的，交換速度非?？?，對(duì)處理器要求很高。經(jīng)過(guò)調(diào)研，確定使用PentiumM1.8GHzCPU。選用windowXP操作平臺(tái)，該平臺(tái)多樣化的軟件方便建立數(shù)據(jù)處理存儲(chǔ)系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)以及企業(yè)管理接口等，極大地方便了工作人員的使用。</p>&l

93、t;p>　　4.5.4 數(shù)據(jù)采集卡</p><p>　　經(jīng)過(guò)調(diào)研，確定研華PCI-1714ADC為該系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集卡,該采集卡的采樣速度較高，可達(dá)30MS/s，內(nèi)部分四個(gè)獨(dú)立的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，這四個(gè)轉(zhuǎn)換器能同時(shí)分別獨(dú)立采樣；該采樣器能夠在內(nèi)部建立一個(gè)容量為32K的取樣數(shù)據(jù)內(nèi)存，該內(nèi)存為先進(jìn)先出型，因此操作人員在緊急采樣時(shí)能有足夠的緩沖區(qū)暫存數(shù)據(jù)，確保了高速和完整的采樣；該采集卡有研華專(zhuān)門(mén)研發(fā)的板卡裝置識(shí)別碼，

94、這樣就能輕松識(shí)別每張板卡，方便客戶(hù)的使用；該采集卡的觸發(fā)模式有六種，極大地方便了用戶(hù)的選擇；該采集卡有多種輸入范圍，操作人員能夠通過(guò)工具程序選擇合適的輸入范圍。</p><p><b>　　4.5.5 傳感器</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)調(diào)研，確定使用的傳感器是北京三晶創(chuàng)業(yè)科技集團(tuán)生產(chǎn)的JN338-AN系列轉(zhuǎn)速和扭矩傳感器。選取該系列的原因有以下幾條：①該傳感器有

95、較好的算法，測(cè)量數(shù)據(jù)信號(hào)誤差可以減小到正負(fù)一赫茲；②測(cè)量參數(shù)能夠用工控機(jī)遠(yuǎn)程修改，斷去電源也能保留參數(shù)；③數(shù)據(jù)取樣時(shí)間長(zhǎng)，為一毫秒，而且設(shè)定范圍很廣，在一到一千毫秒；④測(cè)量到的數(shù)值（轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩）通過(guò)數(shù)字總線(xiàn)接口傳遞給工控機(jī)、網(wǎng)絡(luò)控制設(shè)備等；⑤該傳感器智能功能較全，可以進(jìn)行過(guò)載警報(bào)、故障檢測(cè)、狀態(tài)指示等。</p><p>　　4.5.6 系統(tǒng)軟件</p><p>　　經(jīng)過(guò)調(diào)研，確定使用Lab

96、VIEW+LabVIEW RT作為系統(tǒng)的用戶(hù)界面，該界面簡(jiǎn)介明了，操作方便。該軟件能夠很好的實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制的功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖4-4所示。運(yùn)行于工控機(jī)的LabVIEW RT人機(jī)界面和數(shù)據(jù)處理模塊是第一部分，運(yùn)行于采集卡的RT Engine實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)下的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制程序是第二部分。兩者通過(guò)全局共享變量傳遞數(shù)據(jù)的方法實(shí)現(xiàn)PC和數(shù)據(jù)采集控制卡的數(shù)據(jù)交換功能。</p><p>　　圖4-4系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)圖</

97、p><p>　　5實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)建模及性能分析</p><p>　　本章主要建立汽車(chē)傳動(dòng)系總成沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型[]，并應(yīng)用PID控制算法對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行分析。根據(jù)建立的數(shù)學(xué)模型的目的不同，建立包含系統(tǒng)各主要環(huán)節(jié)的詳細(xì)模型、研究和次要因素的簡(jiǎn)化模型系統(tǒng)算法設(shè)計(jì)。本章僅討論實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)建模和性能仿真分析。</p><p>　　5.1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)建模<

98、;/p><p>　　如上一章中所述汽車(chē)傳動(dòng)系總成沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要是控制直流電動(dòng)機(jī)和慣性飛輪組系統(tǒng)，使慣性飛輪組達(dá)到實(shí)驗(yàn)所要求的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。根據(jù)載荷譜對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行速度給定或者轉(zhuǎn)矩給定，使實(shí)驗(yàn)臺(tái)的慣性系統(tǒng)能夠模擬汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或者轉(zhuǎn)矩。設(shè)計(jì)的汽車(chē)傳動(dòng)系總成沖擊性能實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖如圖5-1所示，它主要有兩個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)組成：速度閉環(huán)和電流閉環(huán)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)臺(tái)的轉(zhuǎn)速系統(tǒng)由速度給定輸入，由可控硅整流裝置對(duì)電動(dòng)機(jī)

99、進(jìn)行供電，控制電動(dòng)機(jī)電樞電流和電壓輸出，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)慣性飛輪組轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)飛輪組達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)斷電空轉(zhuǎn)，利用慣性飛輪組的慣性對(duì)實(shí)驗(yàn)臺(tái)進(jìn)行沖擊實(shí)驗(yàn)。</p><p>　　圖5-1 實(shí)驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　5.1.1直流電動(dòng)機(jī)與慣性飛輪組系統(tǒng)</p><p>　　圖5-2所示為直流電動(dòng)機(jī)和慣性飛輪組組成的慣性質(zhì)量系統(tǒng)，其主要功能是模擬發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,

100、并將動(dòng)力傳遞給被試的汽車(chē)傳動(dòng)系。直流電動(dòng)機(jī)與慣性飛輪組之間的拖動(dòng)利用窄V帶對(duì)慣性飛輪組進(jìn)行增速。</p><p>　　圖5-2 實(shí)驗(yàn)臺(tái)慣性質(zhì)量系統(tǒng) </p><p><b>　?。?）電動(dòng)機(jī)模型</b></p><p>　　圖5-3 電動(dòng)機(jī)等效電路</p><p>　　直流電動(dòng)機(jī)等效電路圖如圖5-3所示，可得電樞回路的電

101、壓平衡方程式為：</p><p><b>　　(5-1)</b></p><p>　　將看成負(fù)載的一部分，則有：</p><p><b>　　(5-2)</b></p><p><b>　　(5-3)</b></p><p><b>　　(5-

102、4)</b></p><p>　　式中：——輸入理想空載整流電壓；</p><p>　　——在電樞回路中產(chǎn)生電樞電流；</p><p><b>　　——電樞回路電阻；</b></p><p><b>　　——電樞回路電感；</b></p><p><b>

103、;　　——飛輪矩；</b></p><p>　　——電動(dòng)機(jī)反電動(dòng)勢(shì)；</p><p><b>　　——?jiǎng)?lì)磁轉(zhuǎn)矩</b></p><p>　　——電機(jī)額定勵(lì)磁下電動(dòng)勢(shì)轉(zhuǎn)速比；</p><p>　　——電機(jī)額定勵(lì)磁下轉(zhuǎn)矩電流比；</p><p><b>　　——?jiǎng)討B(tài)轉(zhuǎn)矩。<

104、/b></p><p>　　將以上三式代入式(5-4)整理得：</p><p><b>　　(5-5)</b></p><p>　　式中，，，為電機(jī)及機(jī)電時(shí)間常數(shù)，為電樞回路電磁時(shí)間常數(shù)。</p><p>　　在工程應(yīng)用中電樞電感L較小，可忽略不計(jì)，式(5-5)可簡(jiǎn)化為：</p><p>&

105、lt;b>　　(5-6)</b></p><p><b>　　由以上各式可知：</b></p><p><b>　　(5-7)</b></p><p><b>　　(5-8)</b></p><p><b>　　式中為負(fù)載電流。</b>&

106、lt;/p><p>　　在零初始條件下，分別取式(5-7)、(5-8)的拉式變換，得電樞電壓和電流之間的傳遞函數(shù)：</p><p><b>　　(5-9)</b></p><p>　　電樞電流和電動(dòng)勢(shì)之間的傳遞函數(shù)為：</p><p><b>　　(5-10)</b></p><p&

107、gt;　　將以上的傳遞函數(shù)結(jié)合在一起，并考慮，即得額定勵(lì)磁直流電機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖，如圖5-4所示。</p><p>　　圖5-4直流電動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖</p><p><b>　?。?）轉(zhuǎn)矩折算</b></p><p>　　在實(shí)際的拖動(dòng)系統(tǒng)中，電動(dòng)機(jī)與負(fù)載之間往往裝有變速裝置，即系統(tǒng)中包含有以不同速度轉(zhuǎn)動(dòng)的部件，形成多軸或多速系統(tǒng)。分析這種系統(tǒng)的運(yùn)

108、動(dòng)狀態(tài)時(shí)可以對(duì)各轉(zhuǎn)軸分別列出運(yùn)動(dòng)方程式，然后聯(lián)立求解。為簡(jiǎn)化計(jì)算，可以從聯(lián)立方程組導(dǎo)出等值折算的方法，即將各個(gè)不同轉(zhuǎn)速軸上的轉(zhuǎn)矩折算到某個(gè)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)軸上，一般是折算到電動(dòng)機(jī)軸上。這樣，多軸多速系統(tǒng)就簡(jiǎn)化為等值的單軸單速系統(tǒng)。</p><p>　　轉(zhuǎn)矩折算的理論根據(jù)動(dòng)力學(xué)功率不變及能量平衡原則，對(duì)單一轉(zhuǎn)軸系統(tǒng)，若將式(5-4)兩端乘以，得到功率平衡方程式為：</p><p><b&g

109、t;　　(5-11)</b></p><p>　　式中：——電動(dòng)機(jī)軸功率；</p><p><b>　　——負(fù)載功率；</b></p><p>　　——旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)所儲(chǔ)存動(dòng)能的變化量。</p><p>　　設(shè)初始條件時(shí)，，將式(5-1)積分可得能量平衡關(guān)系為：</p><p><b&

110、gt;　　(5-12)</b></p><p>　　或 (5-13)</p><p>　　式中：——輸入電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能；</p><p>　　——負(fù)載吸收的動(dòng)能；</p><p>　　——系統(tǒng)儲(chǔ)存的動(dòng)能。</p><p>　

111、　旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)中任一轉(zhuǎn)軸均具有式(4-12)和式(4-13)所示的功率、能量平衡關(guān)系。折算的實(shí)質(zhì)就是將動(dòng)力系統(tǒng)中各轉(zhuǎn)軸上的功率流和能量流歸算到某個(gè)單—的基準(zhǔn)軸上，從而使計(jì)算簡(jiǎn)化。為此，需進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)矩和動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩的折算。</p><p>　　①靜態(tài)轉(zhuǎn)矩(負(fù)載轉(zhuǎn)矩)折算</p><p>　　靜態(tài)轉(zhuǎn)矩折算根據(jù)力學(xué)中的功率不變?cè)瓌t，即將負(fù)載轉(zhuǎn)矩從一轉(zhuǎn)軸折算到另一轉(zhuǎn)軸時(shí)必須保持功率相等，一般還需考慮功率傳