汽車傳動系畢業(yè)論文

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　汽車傳動系主要由發(fā)動機、離合器、變速器、傳動軸和驅動橋等部分組成。安全行駛是汽車最需要保證的性能，為確保汽車的安全行駛，需要對汽車傳動系零部件的沖擊性能指標進行全面檢測。因此設計汽車傳動系沖擊性能實驗臺有重要的意義，該實驗臺能夠全面、準確地測試傳動系總成零件的耐沖擊性及其相關特性，確保了汽車的安全性。</p>&

2、lt;p>　　為了確定影響汽車傳動系扭轉沖擊載荷的主要因素，在試驗中要首先對汽車傳動系的載荷進行分析，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合傳動系，造成沖擊；一種是緊急剎車為代表的工況，該工況下離合器在沒有分離離合器的情況下進行緊急剎車，沖擊性也很大。</p><p>　　深入研究實驗臺主要進行的測試工作的基礎上，通過分析實驗臺工作時的動作，選擇適合的控制系統(tǒng)。本文采用工控

3、機+數據采集卡+可編程控制器聯(lián)合控制的方式進行控制與監(jiān)測。工控機是上位機，可編程控制器是下位機，實現對實驗臺的準確控制。</p><p>　　建立了控制系統(tǒng)模型，采用模糊參數自整定PID控制算法進行控制。仿真分析表明，該設計方法相對于傳統(tǒng)的PID方法，穩(wěn)態(tài)精度高響應速度快，魯棒性較好。應用NI軟件設計了檢測系統(tǒng)，實驗結果表明該設計完全滿足實驗臺的使用。</p><p>　　關鍵詞：傳動系；

4、沖擊性能實驗臺；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開發(fā)汽車傳動系沖擊性能實驗臺的重要意義1</p><p>　　1.2國內外汽車傳動系沖擊性能實驗臺的開發(fā)現狀及技術水平1</p><p>　　1.2.1國外的研究現狀1</p><p>　　1.2.2 國內研究現狀2</p><p>　　1.3 本論文的主要設計內容2</p><p>　　1.4 技術

17、指標2</p><p>　　2汽車傳動系沖擊性能實驗臺的工作原理及總體設計3</p><p>　　2.1實驗臺基本結構原理3</p><p>　　2.2實驗臺的總體設計3</p><p>　　2.2.1設計過程中需要解決的問題3</p><p>　　2.2.2實驗臺機械結構部分整體設計3</p>

18、<p>　　2.2.3實驗臺控制系統(tǒng)部分的整體設計4</p><p>　　3實驗臺機械結構部分的設計5</p><p>　　3.1實驗臺實驗過程5</p><p>　　3.2實驗臺機械部分使用要求5</p><p>　　3.3實驗臺機械結構部分的設計5</p><p>　　3.3.1實驗臺機械結

19、構部分方案確定及組成5</p><p>　　3.3.2動力部分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驅動橋支撐和調整結構10</p><p>　　4

20、汽車傳動系沖擊性能實驗臺控制系統(tǒng)設計11</p><p>　　4.1實驗臺過程分析11</p><p>　　4.2實驗臺控制系統(tǒng)的機構及其功能11</p><p>　　4.3實驗臺在兩種工況下的控制系統(tǒng)過程分析12</p><p>　　4.3.1突然接合離合器工況的控制過程分析12</p><p>　　4.3

21、.2緊急制動工況下控制過程分析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14</p><p>　　4.4.4可編程控制器的應用15&l

22、t;/p><p>　　4.4.5可編程控制器的組成15</p><p>　　4.5實驗臺控制系統(tǒng)主要硬件的選取17</p><p>　　4.5.1直流調速系統(tǒng)的選擇18</p><p>　　4.5.2 PLC選取及其開關量控制18</p><p>　　4.5.3 工業(yè)控制計算（PC）的選擇18</p>

23、<p>　　4.5.4 數據采集卡19</p><p>　　4.5.5 傳感器19</p><p>　　4.5.6 系統(tǒng)軟件19</p><p>　　5實驗臺測控系統(tǒng)建模及性能分析21</p><p>　　5.1 實驗臺控制系統(tǒng)建模21</p><p>　　5.1.1直流電動機與慣性飛輪組系統(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、轉速PID雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的動態(tài)性能指標分析31</p><p>　　5.2電流控制器、轉速控制器系統(tǒng)在Simulink環(huán)境下性能仿真分析33</p><p>

25、;　　6系統(tǒng)軟件設計及實驗驗證37</p><p>　　6.1 LabVIEW簡介37</p><p>　　6.2軟件開發(fā)體系與結構38</p><p>　　6.3 操作系統(tǒng)的人機界面42</p><p>　　6.4實驗結果44</p><p><b>　　結 論46</b></

26、p><p><b>　　致 謝47</b></p><p><b>　　參考文獻48</b></p><p><b>　　1 緒 論</b></p><p>　　傳動系的功能是將電動機發(fā)出的動力傳遞給車輪，從而完成汽車的運動狀態(tài)。傳動系在工作時，發(fā)動機的高速旋轉突然接合離合器起

27、步或突發(fā)的緊急制動等工況，都會對傳動系帶來很大的沖擊扭矩，對其中部件產生巨大干擾。另外來說，現代汽車技術的成熟使傳動系的結構變得越來越復雜，對傳動系的沖擊性能也有了越來越高的要求。因此，設計精度高、自動化程度高的汽車傳動系沖擊性能實驗臺有深遠的意義。</p><p>　　1.1開發(fā)汽車傳動系沖擊性能實驗臺的重要意義</p><p>　　實際生活中交通事故中有相當一部分原因是傳動系質量不達標

28、而引起的，傳動系時汽車傳遞動力的系統(tǒng)，動力傳遞如果有差錯，會對汽車的控制產生消極影響。為了確保傳動系質量達標，確保汽車的安全性能，開發(fā)汽車傳動系沖擊心梗實驗臺有著重要的意義。</p><p>　　根據國外的使用經驗，汽車傳動系沖擊性能試驗的時間要比普通壽命試驗短得多。通過室內實驗臺試驗，可以對同一型號的不同供應商的傳動系、總成或零部件等的沖擊性能進行對比，快速地得出試驗結果，便于企業(yè)做出生產決策。本文設計的實驗臺

29、通過分析傳動系在大的沖擊扭矩的影響下其零部件的受破壞程度。汽車傳動系沖擊性能實驗屬于強化實驗[2]。對于新產品，它可以快速發(fā)現傳動系的薄弱環(huán)節(jié)，發(fā)現傳動系的失效形式，將試驗信息及時地反饋給設計部門，及時更改，減少開發(fā)風險，縮短開發(fā)周期。</p><p>　　由于我國對傳動系的研究起步晚，并且存在國外的技術封鎖等現象，因此我國在傳動系實驗臺方面與國際水平有一定差距，研發(fā)出高性能的汽車傳動系沖擊性能實驗臺對國內的工業(yè)

30、發(fā)展有重要的意義。</p><p>　　1.2國內外汽車傳動系沖擊性能實驗臺的開發(fā)現狀及技術水平</p><p>　　當下的世界發(fā)展日新月異，工業(yè)水平飛速發(fā)展，汽車行業(yè)也在這種局勢下日趨多樣化，國產汽車最近也嶄露頭角，一些生產廠家的產品讓人耳目一新。這種局勢下，開發(fā)檢測汽車傳動系性能的實驗臺就尤為重要。</p><p>　　1.2.1國外的研究現狀</p>

31、;<p>　　國外很早就開始了對車輛傳動系沖擊性能方面的研究，早在二十世紀五十年代美國Gleason公司就設計出了用輪系作為加載系統(tǒng)的傳動實驗臺。比較著名的還有很多，如美國國家航空航天局下屬的Lewis研究中心和蘇聯(lián)中央機械制造與設計研究院等所建立的傳動實驗臺。一些汽車企業(yè)也有大量的研究工作，如美國通用動力公司，德國RENK公司，日本豐田公司等，都形成了系列化的設計模式。</p><p>　　1.2

32、.2 國內研究現狀</p><p>　　與國外相比，國內對傳動系實驗臺的研究起步很晚，研究工作始于二十世紀八十年代初期，國內從事這方面研究工作較早的單位有北京理工大學、長春汽車研究所、西安重型機械研究所等等，在此不一一列舉了。這些單位先后建立了各種形式的對傳動系進行實驗的實驗平臺。這些實驗臺的建立為我國對機械傳動系的研究積累了豐富的經驗，使我國對傳動系的研究取得了巨大的進步。</p><p&g

33、t;　　1.3 本論文的主要設計內容 </p><p>　　本論文解決的主要問題是：如何解決汽車傳動系的實際工作狀態(tài)，開發(fā)精度、可靠性和效率都比較高的汽車傳動系沖擊性能實驗臺。本文的研究方面主要有如下幾條：</p><p>　?。?）對傳動系實驗平臺的國內外研究現狀進行了深入的調研，并確定了本課題需要進行的主要工作；</p><p>　?。?）描述實驗臺的工作原理，

34、初步設計實驗臺的機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)；</p><p>　?。?）全面考慮不同汽車的傳動系，使設計出的試驗平臺能夠模擬出傳動系在不同工況下的狀態(tài)，能夠適應不同種傳動系的檢測，從而簡化、優(yōu)化檢測過程，提高效率，為后面的設計工作打下基礎；</p><p>　?。?）制定實驗臺控制系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)的設計方案；</p><p>　?。?）建立數學模型，對系統(tǒng)進行仿真分析，研究控

35、制方面存在的問題并進行改進，完善控制系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)；</p><p>　　（6）實驗臺的軟件方面的設計并進行試驗驗證。</p><p><b>　　1.4 技術指標</b></p><p>　　本實驗臺需要實現傳動系突然結合離合器時的起步工況和緊急剎車的工況等典型工況的模擬，并且具有自動和手動兩種運行方式。試驗過程中，能夠在手動和自動狀態(tài)下隨意

36、切換，對離合器、制動鼓、制動盤等均需要實現自動控制。安全保護功能和報警功能也是必要的。</p><p><b>　　主要的技術參數</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變速器輸入轉速控制范圍及精度: 0～±50

37、00rpm；±5rpm.。</p><p>　　3油溫測量范圍及精度: 0～150℃；±5℃。</p><p>　　4驅動橋輸入端扭矩范圍及精度: 0～±50000N·m；±1%F·S。</p><p>　　2汽車傳動系沖擊性能實驗臺的工作原理及總體設計</p><p>　　2.1實

38、驗臺基本結構原理</p><p>　　如圖所示為汽車傳動系沖擊性能實驗臺（2-1），本平臺使用代用離合器和代用變速器模擬真實的離合器和變速器，有慣性飛輪組模擬被測汽車發(fā)動機轉動慣量。由于不能夠準確模擬真實的傳動系運轉工況，因此必須使用代用離合器和代用變速器通過控制系統(tǒng)進行調控，盡量逼近真實的工況。</p><p>　　1-電機 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-傳動軸 8-驅動橋 9-支架</p><p>　　圖2-1 汽車傳動系沖擊性能實驗臺的工作原理示意圖</p><p>　　2.2實驗臺的總體設計</p><p>　　2.2.1設計過程中需要解決的問題</p><p>　　1．讓不同類型的汽車啟動力矩都能被模擬，

40、因為汽車類別相當廣泛，因此此工藝很難實現；</p><p>　　2．利用智能化測試得到的擬合曲線來保證結果被實時判別；</p><p>　　3．檢測的高精度及檢測的高效率；</p><p>　　4．建立在windows系統(tǒng)上的實時檢測技術；</p><p>　　5．進行數學建模，模擬控制系統(tǒng)各個部分，用MATLAB軟件進行仿真分析；</

41、p><p>　　6．選擇傳感器，確定傳感器安裝位置。</p><p>　　2.2.2實驗臺機械結構部分整體設計</p><p>　　經過大量的調查研究，發(fā)現國內此類實驗臺大都是機械封閉式，此類實驗臺存在一些缺陷：①結構復雜，運行時引起的震動干擾了正常工作。②局限性較大，只能對轉速和扭矩排擋確定的情況進行循環(huán)實驗，測試結果與實際情況不相符。③被測樣品中一個是主要被測樣品，

42、另一個是陪測品，這種老式實驗臺已被淘汰。</p><p>　　本次設計的實驗臺要克服以上缺陷，能夠模擬多種工況，盡量逼近真實的汽車運轉狀態(tài)，得到可靠的數據。為了達到想要的結果，要使用工控機控制伺服電機帶動慣性輪，模擬汽車發(fā)動機的轉速和轉動慣量，再通過控制系統(tǒng)的控制經過整合達到所要模擬的工況。</p><p>　　2.2.3實驗臺控制系統(tǒng)部分的整體設計</p><p>

43、;　　實驗臺控制系統(tǒng)的總體設計的好壞決定了實驗臺的成本、可靠性、操作性等關鍵的要素。因此，為了保證實驗臺的品質和質量，必須盡量優(yōu)化實驗臺的整體設計。</p><p>　　對于實驗臺的控制系統(tǒng)設計，有以下幾個原則：能保證各種工況被模擬，盡量控制成本，簡化實驗臺的物質實體，但又要保證測量數據的可靠度和模擬的切合度。</p><p>　　由于實際的工況下傳動系的工作狀態(tài)非常繁瑣，因此可以保證典型

44、工況的模擬，不必過多考慮復雜的實際工況，這樣可以簡化控制系統(tǒng)的設計。</p><p>　　通過控制系統(tǒng)設計的確定，硬件的選擇也被確定，在可被選的范圍內選取可靠度、成本最合適的硬件組合。</p><p>　　3實驗臺機械結構部分的設計</p><p>　　本實驗臺的設計包括機械動力部分、控制部分、編程部分、信息交換部分、數據采集與傳輸部分等各個環(huán)節(jié)。其中機械動力部分是

45、實驗臺的基礎，被模擬的動作需要通過機械部分加載到實驗臺上，通過傳感器獲得數據。</p><p>　　3.1實驗臺實驗過程</p><p>　　這里簡要說明緊急制動工況試驗過程。指令由控制系統(tǒng)發(fā)出后電動機開始工作，動力由帶傳動從電動機發(fā)出傳遞給慣性盤，慣性盤模擬模擬發(fā)動機，主要模擬的是轉動慣量和轉速。進行一次試驗時，選擇轉動慣量與要求相匹配的慣性盤，這一步要在通電前進行。通電后，電動機開始轉

46、動，經過一定時間電動機達到預定的轉動速度，這時通過控制系統(tǒng)使電動機斷電，等待兩秒鐘后，剎車系統(tǒng)開始工作，控制系統(tǒng)控制制動處的電磁閥，制動鼓在離合器通電后被壓縮空氣激發(fā)，抱死驅動輪。在慣性的作用下，被測試件承受了一個巨大的沖擊扭矩，這個扭矩的扭矩-時間信號被安裝在離合器前端的扭距傳感器測得，并被傳遞到工控機上，實時地傳遞出測得的轉速和扭矩信號。</p><p>　　3.2實驗臺機械部分使用要求</p>

47、<p>　　從上述的試驗過程的敘述中可以看出實驗臺的機械部分[3]是整個實驗臺的基礎，機械部分所需要滿足的要求如下：</p><p>　?。?）被測發(fā)動機的轉動慣量和轉速需要和試驗需要相匹配，并直接作用于被試的汽車底盤傳動系，要求在每次沖擊后轉速都能夠被調節(jié)，試驗前轉動慣量需要根據要求被調節(jié)為合適大小；</p><p>　?。?）動力源必須穩(wěn)定可靠并且功率能夠達到實驗臺工作的需

48、要大小，傳動系達到規(guī)定值的時間限制為九十妙，并且轉速可調，控制性能和制動性能要能夠足夠可靠；</p><p>　?。?）潤滑油也有一定要求，潤滑油主要在變速器和驅動橋部分，應當注意的是油溫不能過高，應該和實際情況相貼近，如果油溫過高，會對變速器和驅動橋的零部件產生負面影響，減少零部件壽命，不能正確反映汽車的實際情況；</p><p>　　（4）要能適應多種車型的試驗要求，保證精度和平穩(wěn)性。

49、</p><p>　　3.3實驗臺機械結構部分的設計</p><p>　　3.3.1實驗臺機械結構部分方案確定及組成</p><p>　　在制定的多個方案中確定了最終方案，繪制出了機械傳動部分的原理圖。</p><p>　　機械部分由六部分組成,分別是動力部分、慣性飛輪組部分、扭矩傳動器部分、聯(lián)軸器和變速器的支撐結構、驅動橋支撐和調節(jié)機構、底

50、座及旋轉件的安全防護裝置。</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動力部分</b></p><p>　　動力部分[4]包括：電動機1、電動機聯(lián)軸器2、電動機皮帶3和電動機皮帶輪4以及電動機底座及其調節(jié)位置的裝置等。</p><p>　　圖3-1機械系統(tǒng)部分裝配圖

51、</p><p>　　該實驗臺所需啟動轉矩較大，并且需要較好的調速性能，因此應該選擇直流電動機作為動力源能夠很好的滿足該實驗臺需要的條件。</p><p>　　動力源確定后，下一步要確定動力源的功率，該實驗臺的開發(fā)任務書中指出，實驗臺達到5000rpm轉速的時間需要在九十秒以內。功率和轉速主要由兩方面來確定，一個是被測試模擬的工況，一個是被測試的傳動系轉動慣量與汽車發(fā)動機轉動慣量兩者的和。

52、</p><p>　　為測試傳動系需要達到的轉速決定了電動機的轉速和功率，在操作變速器時，選擇不同的檔位會產生不同的轉速，輸出端輸出的轉速就會不同。如果要模擬突然結合離合器起步的工況，這種情況下被測試的傳動系的離合器主動部分之外的傳動系的其他部分都停止了運動，由此可以得出結論：旋轉質量比緊急制動工況要少，電動機輸出功率較小。測試傳動系時，整個系統(tǒng)的轉動慣量換算到電動機轉軸上，變速器檔位越高轉動慣量就越大。<

53、/p><p>　　可選的發(fā)動機轉速范圍非常大，根據所要模擬的工況和經驗，選擇轉速為3000rpm的發(fā)動機。</p><p>　　電動機的選取：根據以上分析，最后確定使用由西安西瑪機電有限公司提供的Z4-160-32他勵直流電動機。電機主要參數是： =55KW、=400V、=3010r/m、R=0.0434Ω、=151A、η=0.87、GD=0.88kg·m、L=1.52×。

54、</p><p>　　該直流電動機有以下特點：轉動慣量小，動態(tài)性能較高，對負載變化有較高的承受力。該電動機上配置了測速發(fā)動機，能夠實時地測量電動機的轉速。選用siemens 6RA70全數字直流調速裝置與這個電機配套使用。該裝置具有高可靠性，人機功能較好，操作起來比較舒適和高穩(wěn)定性等優(yōu)點。</p><p>　　通過兩個調整螺栓來調節(jié)電動機的機座，螺栓的選入動作和旋出動作分別使電動機沿著慣性

55、軸進行來回運動，這個運動能調節(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）3-慣性盤A 4-慣性盤B </p><p>　　5-慣性盤C 6-慣性盤D7-制動盤 8-制動盤支架</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、慣性軸的兩個支架、四個慣性盤、慣性盤安裝調整機構、四個慣性軸軸承、制動鉗盤機構等，如圖3-2所示。</p><p>　　轉動慣量由慣性飛輪組模擬，動力經由扭矩傳感器傳遞給被試的汽車傳動系。轉動慣量和發(fā)動機型號密切相關，為了能夠測試不同類型的汽車，在開發(fā)設計這一步為實驗臺設計了四個慣性盤，分別是慣性盤A、B、C和D，這四個慣性盤的轉動慣量分別是0.1kg&#

57、183;m2、0.2kg·m2、0.3kg·m2和0.5kg·m2。</p><p>　　如圖3-2所示，所設計的四個慣性盤依次從左到右排列，順序為A、B、C和D，慣性軸上有一個法蘭盤，這個法蘭盤與慣性盤B相連，因此慣性盤B不能隨意移動，其他三個慣性盤都是可移動慣性盤，在開始檢測傳動系之前這三個可移動慣性盤要通過螺栓安裝在慣性軸支座上。這三個可移動的慣性盤通過螺栓連接與固定的慣性盤B

58、相連接，這樣就能夠得到六個可獲得的轉動慣量值，分別是:0.2、0.4、0.5、0.7、0.9、1.0（kg·m2 ）。觀察這六個值，發(fā)現它們間隔均勻，分散適當，在進行汽車傳動系沖擊性能檢測時可以選取與被測汽車相匹配的轉動慣量。</p><p>　　如圖3-3所示，該機構是一個安裝調整機構，功能是可以方便地移動和安裝這三個可移動的慣性盤。這三個可移動慣性盤的外緣都開了一個環(huán)形槽，通過該機構上的四個小輪能夠

59、方便地將可移動慣性盤安裝在固定的慣性盤上。</p><p>　　1-慣性盤 2-支撐滾輪（4個） 3-支撐臂（2個） 4-絲杠手輪（3個）</p><p>　　圖3-3慣性盤的安裝調整機構</p><p>　　慣性軸支架固定在實驗臺的底座上，在設計時要保證設計的支架的穩(wěn)定性和可靠性，以保證所支持的高速旋轉慣性軸的正常工作。慣性盤的安裝調整機構如圖3-3所示。檢測傳

60、動系之前，可移動慣性盤A、C、D連接在慣性軸支架上，根據所要檢測的傳動系，選擇需要的可移動慣性盤，將選中的可移動慣性盤與固定慣性盤相連，這就用到了3-3所示的機構。該機構的支持結構是一個半圓形結構，慣性盤的槽內卡著四個小輪，通過絲杠的轉動，可以完成前后、左右移動的動作，該機構支撐著慣性盤，可以確保慣性盤沿著慣性軸來回移動。操作者通過該機構能夠輕松地將移動慣性盤固定在固定慣性盤或慣性軸支架上。制動盤、制動鉗、制動鉗支架等部分組成了制動盤機

61、構。制動盤部分安裝在慣性軸末端，連接方式為鍵連接，制動鉗位于制動盤的兩側位置，該實驗臺采用的是與某型號的車相配的制動鉗，安裝位置是制動鉗支架。</p><p>　　進行試驗時，如果出現了緊急故障的情況，比如轉速過大，超過了所設定的轉速，實驗臺的振動傳感器測量到震動超過限定值，發(fā)出信號反饋到控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)接收到信號后做出反應給控制制動鉗壓縮空氣的電磁閥通電，制動鉗動作，實驗臺便快速停止運轉，這樣能夠保證實驗臺的

62、安全性。</p><p>　　工作時慣性飛輪組的轉動慣量很大，長時間的高速運轉必然會導致慣性飛輪組的壽命降低，為了保證實驗臺的穩(wěn)定性，提高實驗臺壽命，避免慣性飛輪組在高速運轉時由于質量不平衡產生過大的附加力矩，必須要做慣性飛輪組的平衡實驗。</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，是測量部分的核心，它的兩端通過聯(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 8-離合器支撐架調整絲杠</p><p>　　圖3

64、-4連接軸與變速器支撐機構</p><p>　　連接變速器的支撐機構如圖3-4所示，組成部分有連接軸、離合器連接盤、變速器支撐架和左右連接法蘭等。</p><p>　　連接軸的作用是動力傳遞，連接軸把動力傳遞到被測試的傳動系，屬于連接機構。強度在這一部分最為重要。實驗臺設計這一步需要重點解決尺寸問題，主要是不同種類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)結盤的尺寸確定的依據分別是當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。根據連接盤上由常用的離合器外殼的連接尺寸做出連接螺紋孔。轉動絲杠的轉動能夠帶動變速器支撐架的前后移動，這個動作可以使左右法蘭順利連接。</p><p>　　3.3.6驅動橋支撐和調整結構</p><p>　　如圖3-5所示，驅動橋支撐和調整結構主要由兩

66、個后橋兩端支架、兩個后橋中間支架、主加速器外殼支架及這五個支架的調整絲杠組成。</p><p>　　進行傳動系檢測時，整個系統(tǒng)會承受很大的沖擊，因此，驅動橋必須要有足夠的穩(wěn)定性，采用支撐架，將驅動橋連接在實驗臺底座。實際情況中，傳動系的類型千差萬別，傳動系的尺寸也各不相同，因此，為了確保傳動軸、變速器、驅動橋能夠順利連接在實驗臺上，需要轉動每個支架的絲杠，彌補被測的傳動軸后驅動橋和變速器之間尺寸的不符合問題。&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） 6-底座</p><p>　　圖3-5驅動橋支撐和調整機構</p><p>　　4汽車傳動系沖擊性能實驗臺控制系統(tǒng)設計</p><p>　　4.1實驗臺過程分析</p>

68、<p>　　該實驗臺要模擬兩種工況，一類是突然結合離合器的工況，實際生活中的加速換擋、坡道起步、道路泥濘的情況下汽車載重較大時的起步，也包括車輪下陷的情況，在這些情況下，汽車不能正常啟動，而是在發(fā)動機高速運轉時突然結合離合器的工況；另一種是緊急剎車工況，就是不踏下離合器踏板直接進行制動。</p><p>　　在測試過程中，控制系統(tǒng)占據重要的角色，即采集數據、數據傳輸、對實驗臺整個試驗過程進行操控，并控

69、制實驗臺的動作，完成工的模擬。</p><p>　　工控機的工作過程簡述如下，工控機是整個實驗臺數據的輸入與儲存中心，也是實驗程序和算法的存儲庫，在進行一次試驗時，工控機與直流調速系統(tǒng)和PLC之間的通信能保證對實驗過程的實時監(jiān)控，傳感器測量的到的數據傳遞給工控機，工控機經過處理將信號以曲線的形式實時輸出，方便操作人員隨時掌握實驗進展的狀況。工控機能提供良好的人機界面，方便工作人員的操作。每次進行實驗時，工控機讀取

70、工作人員選擇好的程序加載譜，確定所要達到的各項指標，如扭矩值等。</p><p>　　PLC的功能主要是接收工控機發(fā)出的指令，完成實驗臺的自動化控制，PLC主要控制離合器、鼓式制動鼓、制動盤、直流調速系統(tǒng)處得電磁閥，接收信號后控制這些部位的動作。如果實驗過程中出現錯誤，如變速箱油溫過高或實驗臺外殼未完全密封傳感器會給PLC一個信號，實驗自動停止，待工作人員解決錯誤后繼續(xù)運行。</p><p&g

71、t;　　直流電動機前段、離合器的輸入端、變速器的輸出端這三處分別安裝了一個轉速傳感器，其中直流電動機前端的轉速傳感器是直流調速器、雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的外環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，因為直流電動機前端的轉速傳感器是發(fā)電式的傳感器?？刂乒裰械睦^電器等電器通過PLC的信號，可以控制離合器、直流調速電機、制動器和制動盤等器件。PLC和工控機共同控制電動機的轉速。</p><p>　　4.2實驗臺控制系統(tǒng)的機構及其功能</p>

72、<p>　　如圖4-1所示，工控機（PC）和PLC是控制系統(tǒng)的核心。</p><p>　　圖4-1試驗臺控制系統(tǒng)的結構原理圖</p><p>　　4.3實驗臺在兩種工況下的控制系統(tǒng)過程分析</p><p>　　4.3.1突然接合離合器工況的控制過程分析</p><p>　　該工況是汽車實際行駛過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)生時的情況如下：發(fā)動機高速旋轉時離合器突然接觸，產生很大的沖擊扭矩。為了保證汽車的安全行駛，該工況的控制過程分析是很必要的。</p><p>　　在檢測傳動系之前，需將被測試的傳動系的相關信息輸入到工控機中，如發(fā)動機的最大轉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，對傳動系的影響就不同；發(fā)動機的最大轉矩也是必要的信息，可以確定電動機的目的轉速等。開始實驗后，工控機發(fā)

74、出信號，電動機開始通電轉動。電動機上安裝有一個轉速傳感器，該傳感器探測到轉速信號后將信號發(fā)送到直流調速系統(tǒng)。離合器輸入端也安裝有一個轉速傳感器，該傳感器將信號發(fā)送到工控機，工控機經過計算，確定電動機轉速達到設定值時，便給控制系統(tǒng)發(fā)出斷電信號，電動機斷電停止工作。兩秒后，控制系統(tǒng)對離合器助力器的控制開關發(fā)出信號，離合器助力器開始工作，電磁閥動作，離合器與傳動系突然結合，被測傳動系產生很大的沖擊載荷。整個過程被扭距傳感器探測并將信號發(fā)送到工

75、控機，工控機經過處理輸出扭矩-時間曲線信號。</p><p>　　為了確保實驗臺的安全性能，需要開發(fā)可靠的安全系統(tǒng)，比如溫度傳感器探測到油溫過高后發(fā)出信號，則實驗停止，又振動傳感器探測到振動峰值過大時，便發(fā)出信號，實驗停止。同時信號傳遞給PLC，PLC開啟聲光報警系統(tǒng)，工作人員將故障解除，實驗繼續(xù)。</p><p>　　4.3.2緊急制動工況下控制過程分析</p><p

76、>　　該工況是汽車行駛時較為典型的工況之一，該工況也會對汽車傳動系沖擊性能有一定要求。該工況發(fā)生時，汽車離合器沒有結合傳動系，產生的振動很大。</p><p>　　檢測該工況條件下傳動系的表現，首先工控機發(fā)出信號，電動機開始通電運轉，電動機的轉動動作由帶傳動傳遞到慣性軸上，慣性軸模擬發(fā)動機的轉動慣量和轉速的轉動慣量。開始實驗后，慣性盤的轉動慣量和被測試的傳動系相匹配。電動機轉速達到預定值后，傳感器反饋信號，

77、控制系統(tǒng)發(fā)出信號斷電。兩秒之后，工控機激發(fā)制動鼓的電磁閥工作，電磁閥通電，制動壓縮空氣，制動鼓開始工作，驅動輪抱死。在慣性的作用下，被測的傳動系產生一個很大的沖擊載荷。傳感器探測到扭矩－時間過程信號，并將信號發(fā)送到工控機，工控機經過處理將信號以曲線的形式輸出。</p><p>　　4.4可編程控制的概述</p><p>　　4.4.1可編程控制器的產生與發(fā)展</p><

78、p>　　隨著工業(yè)技術的發(fā)展，工業(yè)控制越來越需要簡便可靠的控制手段來提高效率，可編程控制就在這種形勢下應運而生。</p><p>　　工控機的產生：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構有較大關系，結構不同則功能不同。早期的工控屬于機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)越來越不能滿足工廠的需要。二十世紀六十年代，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，控制過程領域開始應用小型計算機，使控制系統(tǒng)的性能得到了巨大的提高，但是由于造價昂貴，沒有較好的編程手段，且和工廠設備不兼容，因此并沒有得到廣泛的使用。</p><p>　　1968年，美國通用汽車公司提出取代繼電器控制裝置的要求，1969年，美國數字設備公司研制出第一臺可編程控制器PDP-14，在美國通用汽車公司的生產線上試用成功，這就是第一代PLC。隨著這項技術的繼續(xù)發(fā)展，其

80、他國家也相繼進行了PLC的研究，主要有德國和日本等。我國在1974年也開始了PLC的研制，并在三年后投入生產。</p><p>　　工控機的發(fā)展：PLC出現只有短短幾十年，但發(fā)展速度卻相當迅速，第一批PLC出現在七十年代初，稱為微處理器，七十年代中末期，進入實用化發(fā)展階段，體積精簡，抗干擾能力增強，運算速率增快，性價比極高，八十年代初，先進的工業(yè)國家中已經廣泛運用了PLC，世界上生產PLC的國家日益增多，PLC已

81、經進入成熟期。八十年代到九十年代中期，是PLC發(fā)展最快的時期，年增長率為30%-50%。</p><p>　　這期間，PLC的性能得到了大幅度的提高，PLC逐漸進入過程控制領域，取代了DCS系統(tǒng)的統(tǒng)治地位。二十世紀末，PLC的人機功能等得到了擴展，生產了各種人機界面單元、通信單元等。PLC得到了更廣泛的應用。</p><p>　　工控機的發(fā)展方向：1：產品規(guī)模向大、小兩個方向。大：I/O點

82、數達14336點、32位為微處理器、多CPU并行工作、大容量存儲器、掃描速度高速化。?。河烧w結構向小型模塊化結構發(fā)展，增加了配置的靈活性，降低了成本。2：PLC在閉環(huán)過程控制中應用日益廣泛。3：不斷加強通訊功能。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、高速計數模塊、遠程I/O模塊等專用化模塊。5：編程工具豐富多樣，功能不斷提高，編程語言趨向標準化，有各種

83、簡單或復雜的編程器及編程軟件，采用梯形圖、功能圖、語句表等編程語言，亦有高檔的PLC指令系統(tǒng)。6：發(fā)展容錯技術，采用熱備用或并行工作、多數表決的工作方式。7：追求軟硬件的標準化。</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，是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境應用而設計

84、的。它采用一類可編程的存儲器，用于其內部存儲程序、執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數與算術操作等面向用戶的指令，并通過數字或模擬式輸入/輸出控制各種類型的機械或生產過程。是工業(yè)控制的核心部分。</p><p>　　PLC最為權威的定義是由國際電工委員會頒布的：可編程序控制器是一種數字運算操作的電子系統(tǒng)，專為在工業(yè)環(huán)境下的應用而設計。它采用可編程的存儲器，用來在其內部存儲執(zhí)行邏輯運算、順序控制、定時、計數和算術運算

85、等操作的指令。并通過數字的、模擬的輸入和輸出來控制各種類型的機械或生產過程。</p><p>　　4.4.3可編程控制器的特點</p><p>　　1：實現成本低，由于可直接利用已有的配電網絡作為傳輸線路，所以不用額外布線，從而減少成本。2：范圍廣，電力線是覆蓋范圍最廣的網絡。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：編程簡單，容易上手5：可靠

86、性高6：接口豐富7：安裝簡便，便于維修。</p><p>　　4.4.4可編程控制器的應用</p><p>　　PLC幾十年來經過快速發(fā)展已經成為現代工業(yè)生產中不可缺少的工具。PLC廣泛應用于各種工業(yè)場合，但是從功能角度來看，PLC應用范圍七個方面，即邏輯控制、定時控制、計數控制、步進控制、模擬量處理與PID控制、數據處理、通信和聯(lián)網功能。</p><p>　　4.

87、4.5可編程控制器的組成</p><p>　　PLC的產品型號很多，發(fā)展非常迅速，應用日益廣泛，不同的產品在硬件結構、資源配置和指令系統(tǒng)等方面各不相同。但從整體來看，不同廠商的PLC在硬件機構和指令系統(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)資源配置等內容。</p><p>　　圖4-2 PLC的組成</p><p>　　PLC

88、有兩大類，一類是整體式PLC，還有一類為模塊式PLC，系統(tǒng)硬件結構基本相同。</p><p>　　整體式PLC組成部分有：CPU板、輸入/輸出板、顯示器、電源和內存等。模塊式PLC組成部分有：CPU模塊、輸入/輸出模塊、內存模塊、電源模塊、底板和機架等。這兩種PLC都是總線式，結構都是開放式結構。表4-1所示為現場控制系統(tǒng)信號總表，表4-2所示為CPU224 AC/DC繼電器的基本數據。4-2圖所示為PLC的組成

89、。</p><p>　　表4-1PLC現場控制系統(tǒng)信號總表</p><p>　　表4-2 CPU224DC繼電器輸出數據</p><p>　　4.5實驗臺控制系統(tǒng)主要硬件的選取</p><p>　　控制系統(tǒng)硬件結構如圖4-3所示</p><p>　　圖4-3控制系統(tǒng)硬件結構圖</p><p>　

90、　4.5.1直流調速系統(tǒng)的選擇</p><p>　　調速系統(tǒng)需要具備速度調節(jié)的準確性和抵抗外界干擾的能力，根據這個要求，選取最適合的雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)，作為該實驗臺的調速系統(tǒng)。選用西門子6RA70全數字直流調速器作為該調速系統(tǒng)的調速器。</p><p>　　4.5.2 PLC選取及其開關量控制</p><p>　　全面考慮該實驗臺所要求的技術參數以及所要達到的控制效

91、果，實驗臺的輸入/輸出口比較少，因此選用小型整體式可編程控制器。該實驗臺選用三菱FXIN-60MR系列可編程控制器，主機位CPU224，直流輸出。該PLC比較符合實驗臺的各項要求，該PLC的信號列表如4-2所示。</p><p>　　表4-3 實驗臺PLC的I/O點分配</p><p>　　4.5.3 工業(yè)控制計算（PC）的選擇</p><p>　　對于工控機的選擇

92、，必須考慮符合實驗臺的性能要求。經過調研，確定上位機為研華系列SYS-1U1000-3A01型號。該工控機需要處理數據、分析數據、完成實時數據交換，其中數據的實時交換是和實時控制部分進行的，交換速度非常快，對處理器要求很高。經過調研，確定使用PentiumM1.8GHzCPU。選用windowXP操作平臺，該平臺多樣化的軟件方便建立數據處理存儲系統(tǒng)、人機交互系統(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 數據采集卡</p><p>　　經過調研，確定研華PCI-1714ADC為該系統(tǒng)數據采集卡,該采集卡的采樣速度較高，可達30MS/s，內部分四個獨立的模擬數字轉換器，這四個轉換器能同時分別獨立采樣；該采樣器能夠在內部建立一個容量為32K的取樣數據內存，該內存為先進先出型，因此操作人員在緊急采樣時能有足夠的緩沖區(qū)暫存數據，確保了高速和完整的采樣；該采集卡有研華專門研發(fā)的板卡裝置識別碼，

94、這樣就能輕松識別每張板卡，方便客戶的使用；該采集卡的觸發(fā)模式有六種，極大地方便了用戶的選擇；該采集卡有多種輸入范圍，操作人員能夠通過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>　　經過調研，確定使用的傳感器是北京三晶創(chuàng)業(yè)科技集團生產的JN338-AN系列轉速和扭矩傳感器。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，測量數據信號誤差可以減小到正負一赫茲；②測量參數能夠用工控機遠程修改，斷去電源也能保留參數；③數據取樣時間長，為一毫秒，而且設定范圍很廣，在一到一千毫秒；④測量到的數值（轉速、轉矩）通過數字總線接口傳遞給工控機、網絡控制設備等；⑤該傳感器智能功能較全，可以進行過載警報、故障檢測、狀態(tài)指示等。</p><p>　　4.5.6 系統(tǒng)軟件</p><p>　　經過調研，確定使用Lab

96、VIEW+LabVIEW RT作為系統(tǒng)的用戶界面，該界面簡介明了，操作方便。該軟件能夠很好的實現實時控制的功能，系統(tǒng)結構圖如圖4-4所示。運行于工控機的LabVIEW RT人機界面和數據處理模塊是第一部分，運行于采集卡的RT Engine實時操作系統(tǒng)下的實時數據采集和控制程序是第二部分。兩者通過全局共享變量傳遞數據的方法實現PC和數據采集控制卡的數據交換功能。</p><p>　　圖4-4系統(tǒng)軟件結構圖</

97、p><p>　　5實驗臺測控系統(tǒng)建模及性能分析</p><p>　　本章主要建立汽車傳動系總成沖擊性能實驗臺測控系統(tǒng)的數學模型[]，并應用PID控制算法對系統(tǒng)性能進行分析。根據建立的數學模型的目的不同，建立包含系統(tǒng)各主要環(huán)節(jié)的詳細模型、研究和次要因素的簡化模型系統(tǒng)算法設計。本章僅討論實驗臺控制系統(tǒng)建模和性能仿真分析。</p><p>　　5.1 實驗臺控制系統(tǒng)建模<

98、;/p><p>　　如上一章中所述汽車傳動系總成沖擊性能實驗臺控制系統(tǒng)設計主要是控制直流電動機和慣性飛輪組系統(tǒng)，使慣性飛輪組達到實驗所要求的轉速和轉矩。根據載荷譜對實驗臺進行速度給定或者轉矩給定，使實驗臺的慣性系統(tǒng)能夠模擬汽車發(fā)動機的轉速或者轉矩。設計的汽車傳動系總成沖擊性能實驗臺控制系統(tǒng)的結構圖如圖5-1所示，它主要有兩個閉環(huán)系統(tǒng)組成：速度閉環(huán)和電流閉環(huán)系統(tǒng)。實驗臺的轉速系統(tǒng)由速度給定輸入，由可控硅整流裝置對電動機

99、進行供電，控制電動機電樞電流和電壓輸出，電動機帶動慣性飛輪組轉動，當飛輪組達到預定轉速，電動機斷電空轉，利用慣性飛輪組的慣性對實驗臺進行沖擊實驗。</p><p>　　圖5-1 實驗臺控制系統(tǒng)結構圖</p><p>　　5.1.1直流電動機與慣性飛輪組系統(tǒng)</p><p>　　圖5-2所示為直流電動機和慣性飛輪組組成的慣性質量系統(tǒng)，其主要功能是模擬發(fā)動機的轉動慣量,

100、并將動力傳遞給被試的汽車傳動系。直流電動機與慣性飛輪組之間的拖動利用窄V帶對慣性飛輪組進行增速。</p><p>　　圖5-2 實驗臺慣性質量系統(tǒng) </p><p><b>　?。?）電動機模型</b></p><p>　　圖5-3 電動機等效電路</p><p>　　直流電動機等效電路圖如圖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>　　——電動機反電動勢；</p><p><b>　　——勵磁轉矩</b></p><p>　　——電機額定勵磁下電動勢轉速比；</p><p>　　——電機額定勵磁下轉矩電流比；</p><p><b>　　——動態(tài)轉矩。<

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，，，為電機及機電時間常數，為電樞回路電磁時間常數。</p><p>　　在工程應用中電樞電感L較小，可忽略不計，式(5-5)可簡化為：</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：</p><p><b>　　(5-9)</b></p><p>　　電樞電流和電動勢之間的傳遞函數為：</p><p><b>　　(5-10)</b></p><p&

107、gt;　　將以上的傳遞函數結合在一起，并考慮，即得額定勵磁直流電機的動態(tài)結構圖，如圖5-4所示。</p><p>　　圖5-4直流電動機動態(tài)結構圖</p><p><b>　　（2）轉矩折算</b></p><p>　　在實際的拖動系統(tǒng)中，電動機與負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動的部件，形成多軸或多速系統(tǒng)。分析這種系統(tǒng)的運

108、動狀態(tài)時可以對各轉軸分別列出運動方程式，然后聯(lián)立求解。為簡化計算，可以從聯(lián)立方程組導出等值折算的方法，即將各個不同轉速軸上的轉矩折算到某個基準轉速的轉軸上，一般是折算到電動機軸上。這樣，多軸多速系統(tǒng)就簡化為等值的單軸單速系統(tǒng)。</p><p>　　轉矩折算的理論根據動力學功率不變及能量平衡原則，對單一轉軸系統(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：——電動機軸功率；</p><p><b>　　——負載功率；</b></p><p>　　——旋轉系統(tǒng)所儲存動能的變化量。</p><p>　　設初始條件時，，將式(5-1)積分可得能量平衡關系為：</p><p><b&

110、gt;　　(5-12)</b></p><p>　　或 (5-13)</p><p>　　式中：——輸入電動機的動能；</p><p>　　——負載吸收的動能；</p><p>　　——系統(tǒng)儲存的動能。</p><p>　

111、　旋轉系統(tǒng)中任一轉軸均具有式(4-12)和式(4-13)所示的功率、能量平衡關系。折算的實質就是將動力系統(tǒng)中各轉軸上的功率流和能量流歸算到某個單—的基準軸上，從而使計算簡化。為此，需進行負載轉矩和動態(tài)轉矩的折算。</p><p>　?、凫o態(tài)轉矩(負載轉矩)折算</p><p>　　靜態(tài)轉矩折算根據力學中的功率不變原則，即將負載轉矩從一轉軸折算到另一轉軸時必須保持功率相等，一般還需考慮功率傳