[发明专利]一种车辆传动系统扭振激振装置及试验台

说明书

技术领域

本发明涉及一种车辆传动系统试验装置，特别是关于一种车辆传动系统扭振激振装置及试验台。

背景技术

车辆传动系统是汽车的主要运动构件，用于提供和传递汽车驱动功率，一般包括发动机、离合器、变速器、主减速器、差速器和驱动半轴等部件，对于前置后驱的汽车还包括较长的传动轴。车辆传动系统是一个多自由度的扭转共振系统，由于发动机工作的粗暴和不平稳以及行驶负荷的波动，会产生周期性扭转激励频率，当扭转激励频率与传动系统扭转振动固有频率一致时，便会发生扭转共振(以下称扭振)。此时在动力传动系统中的某些区段往往产生很大的共振载荷，甚至在齿轮副、花键副之间出现敲击现象，影响车辆动力传动系统零部件的工作可靠性，并产生令人不适的噪声；同时还可能产生车身垂向和纵向振动，影响乘坐的舒适性。因此，因此对车辆传动系统扭振及其噪声进行系统的研究，进而寻求降低扭转振动影响的措施，是车辆工程的重要研究课题之一。

传动系统的扭振特性研究一般是以理论计算分析为主，即基于前后系统的动能和势能保持不变的原则，将系统简化为由无弹性的惯性盘和无质量的弹性轴组成的当量系统，建立相应的动力学模型和数学模型，再通过测定系统各部件的结构参数计算扭转振动固有特性。扭转振动分析模型由最初的3个自由度简单模型，发展到现在更接近实际系统的多个自由度模型。考虑的激励也由过去的单个确定性激励，发展到现在的多个确定性激励和随机性激励。

目前，传动系统的扭振特性的试验主要采用路试法和试验台法。其中路试法，是利用负荷拖车或使车辆在坡道上挂上某档，并缓慢加速到该档的最高车速，通过处理所记录的动力传动系统特定轴段的扭矩信号，利用共振原理来识别动力传动系统在该档的扭转固有频率。路试法虽然可在真实使用条件下测定动力传动系统的扭转振动特性，但如果无负荷拖车则会因发动机负荷较小，导致激振力矩较弱，动力传动系统的扭转振动响应微弱，不易分析出明显的共振工况。试验台法，是在试验台上作动力传动系统扭转振动特性试验，由于加减负荷等试验条件容易控制，因此可方便地测定不同档位、各种转速下对应不同强度的稳态响应，较为精确地识别出传动系统的固有频率。

现有技术中的试验台法通常是基于转鼓试验台来进行，如中国发明专利“转鼓试验台及其滚筒”(申请号：200780043091.5，申请日：2007.9.21)。这类转鼓试验台的缺点是，其通常是对整车进行试验，试验时将整车车轮固定在转鼓上，这样便可在台架上模拟整车的行驶过程，但此种实验台不能在台架上模拟整车在运行时的惯量，另外此种试验台也不能提供车轮载荷的调整装置。

除此之外，ELASIS团队提出了一种虚拟引擎模拟器，其中的扭振激振装置对汽车发动机的输出特性进行了模拟。但其缺点是：模拟的输出特性并不是通常用于分析扭转振动特性的正弦激励，不能进行整个传动系统扭振谐响应试验研究；同时，这种试验台还具有结构复杂、成本较高的缺陷。

PH.COUDERRC等人也建立了一种车辆传动系统动态模拟试验台，其扭振激振装置的行星齿轮轴万向节在有夹角旋转时产生正弦波动，可以通过调节夹角来改变激励的大小。但其缺点是：当驱动轴以一定转速转动时，激励频率只能是驱动轴转速的2倍，当驱动轴转速一定时，激励频率也受到限制。

另外，上述的虚拟引擎模拟器和车辆传动系统动态模拟试验台都是把车轮简化成了一个车轮惯量盘，并且整车等效惯量盘直接通过刚性轴与车轮惯量盘相连，因此不能研究轮胎特性对传动系统扭振特性的影响。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种能够产生可调整振幅和频率的正弦扭振激励力矩，且使激励力矩的频率变化与驱动轴转速无关的车辆传动系统扭振的扭振激振装置；以及采用该扭振激振装置，以整个车辆动力传动系统为对象，根据研究需要产生不同频率的扭振激励，并能分析轮胎特性对传动系统扭振特性影响，最终得出用于传动系统扭振及噪声的设计方法和规范研究的试验台。

本发明的技术方案如下：

一种扭振激振装置，包括一驱动电机和一驱动齿轮轴，所述驱动电机通过驱动电机皮带带动所述驱动齿轮轴转动，其特征在于：还包括一激励齿轮轴和一激励电机，所述激励齿轮轴与所述驱动齿轮轴在同一条轴线上，所述激励齿轮轴的一端连接一主动锥齿轮，所述激励电机通过激励电机皮带带动所述激励齿轮轴转动；所述驱动齿轮轴与所述主动锥齿轮相对的一端固定多个与所述主动锥齿轮配合的行星齿轮，每个所述行星齿轮在等偏心距位置上设置一相同的偏心质量块；所述主动锥齿轮带动所述行星齿轮进行自转。