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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 汽車離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡(jiǎn)介：
- 汽車離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)是離合器出廠檢驗(yàn)的主要設(shè)備。采用直流電動(dòng)機(jī)模擬汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；用慣量盤(pán)模擬產(chǎn)生慣性扭矩的整車平移質(zhì)量；道路阻力矩采用盤(pán)式制動(dòng)加力傳感器來(lái)完成，通過(guò)氣動(dòng)比例閥控制或伺服電機(jī)控制位移模擬不同的道路阻力矩；調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩與慣量盤(pán)和道路阻力矩的大小可以模擬不同離合器的實(shí)際使用工況。設(shè)計(jì)了相應(yīng)的花鍵軸，設(shè)計(jì)了調(diào)整裝置，方便對(duì)規(guī)格為Φ160－430mm范圍的汽車離合器進(jìn)行綜合性能檢測(cè)，檢測(cè)效率提高近10倍。處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，價(jià)格為國(guó)外的六分之一，已申請(qǐng)專利。性價(jià)比高，市場(chǎng)推廣前景很好。
- 詳細(xì)介紹：
- 汽車離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)是汽車離合器產(chǎn)品出廠檢驗(yàn)的主要設(shè)備，是保證汽車離合器產(chǎn)品質(zhì)量的重要手段。本作品中的汽車離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)采用直流電動(dòng)機(jī)模擬汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)；采用慣量盤(pán)來(lái)模擬產(chǎn)生慣性扭矩的整車平移質(zhì)量；道路阻力矩采用盤(pán)式制動(dòng)加力傳感器或按日本豐田標(biāo)準(zhǔn)采用雙離合器方式來(lái)完成，通過(guò)氣動(dòng)比例閥控制或伺服電機(jī)控制位移，可模擬不同汽車離合器的道路阻力矩；調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩與慣量盤(pán)和道路阻力矩的大小可以模擬不同離合器的實(shí)際使用工況。設(shè)計(jì)了相應(yīng)的花鍵軸，在安裝方面上設(shè)計(jì)了調(diào)整裝置，可方便的對(duì)規(guī)格為Φ160－430mm范圍的汽車離合器進(jìn)行熱負(fù)荷、靜摩擦力矩、滑動(dòng)摩擦力矩、襯片摩擦磨損、制動(dòng)性能等綜合性能檢測(cè)，檢測(cè)效率提高了近10倍。項(xiàng)目研制開(kāi)發(fā)的離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)已申請(qǐng)專利，處于國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平。國(guó)外同類產(chǎn)品價(jià)格均在500萬(wàn)元左右，本產(chǎn)品價(jià)格僅為國(guó)外產(chǎn)品的六分之一，具有很高的性價(jià)比，市場(chǎng)推廣價(jià)前景很好。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 設(shè)計(jì)目的： 汽車離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)是完成離合器性能檢測(cè)的臺(tái)架系統(tǒng),能夠準(zhǔn)確地了解離合器的工作性能和相關(guān)特性。研究開(kāi)發(fā)自動(dòng)化程度較高的此類試驗(yàn)設(shè)備，對(duì)于提高產(chǎn)品質(zhì)量，促進(jìn)國(guó)內(nèi)汽車零部件工業(yè)的發(fā)展具有重要意義。 基本思路： 1、汽車離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)工作機(jī)理的研究與設(shè)計(jì)總體方案確定； 2、汽車離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究； 3、控制與檢測(cè)軟件設(shè)計(jì)； 4、制造樣機(jī)，現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)調(diào)試、完善樣機(jī)。 創(chuàng)新點(diǎn)和技術(shù)關(guān)鍵： 1、采用直流電機(jī)模擬汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)；采用慣量盤(pán)來(lái)模擬產(chǎn)生慣性扭矩的整車平移質(zhì)量； 2、利用步進(jìn)電機(jī)控制離合器操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)離合器的接合與分離，使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的液壓操縱系統(tǒng)相比大為簡(jiǎn)化，降低了系統(tǒng)成本，提高了控制精度； 3、采用了參數(shù)自整定的模糊PID控制算法，該算法很好地抑制了系統(tǒng)的非線性影響和干擾力、干擾力矩影響，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度，減小了超調(diào)量及穩(wěn)態(tài)誤差。 主要技術(shù)指標(biāo)： 最大扭矩：1000N?m 檢測(cè)精度：±0.2%（F.S） 溫度范圍：室溫～450℃ 檢測(cè)精度：±0.5%（F.S） 試驗(yàn)最高轉(zhuǎn)速2000r/min 檢測(cè)精度：±0.05%（F.S） 最大道路阻力矩：650 N?m 檢測(cè)精度：±0.1%（F.S） 接合周期：30s。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 試驗(yàn)臺(tái)按《QC/T27-2004汽車干摩擦式離合器總成臺(tái)架試驗(yàn)方法》、日本豐田、德國(guó)雷貝斯托標(biāo)準(zhǔn)研制。底座分床身和滑座兩部分，工件裝卸方便、調(diào)整容易。直流電動(dòng)機(jī)模擬汽車發(fā)動(dòng)機(jī)；慣量盤(pán)模擬產(chǎn)生慣性扭矩的整車平移質(zhì)量；道路阻力矩采用盤(pán)式制動(dòng)加力傳感器來(lái)完成，氣動(dòng)比例閥或伺服電機(jī)控制位移模擬道路阻力矩；調(diào)整電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩與慣量盤(pán)和道路阻力矩的大小可以模擬實(shí)際使用工況。方便對(duì)規(guī)格為Φ160－430mm的汽車離合器進(jìn)行熱負(fù)荷、靜摩擦力矩、滑動(dòng)摩擦力矩、襯片摩擦磨損、制動(dòng)性能等綜合性能檢測(cè)。轉(zhuǎn)速控制采用模糊PID控制算法，提高系統(tǒng)響應(yīng)速度，減小超調(diào)量及穩(wěn)態(tài)誤差；采用卡爾曼濾波方法設(shè)計(jì)了速度檢測(cè)信號(hào)濾波器，降低了工作現(xiàn)場(chǎng)干擾。工控機(jī)為上位機(jī)，PLC為下位機(jī)，控制系統(tǒng)采用先進(jìn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)處理能力和工作可靠性，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)測(cè)試和轉(zhuǎn)矩、溫度的高精度測(cè)量。參考文獻(xiàn)： [1]徐石安，汽車離合器，清華大學(xué)出版社，2005.[2]祝守新，控制工程基礎(chǔ)，機(jī)械工業(yè)出版社，2003.等五十余篇。
獲獎(jiǎng)情況及鑒定結(jié)果
- 2009年1月通過(guò)吉林省科技廳項(xiàng)目“汽車離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)”鑒定。1、提供的鑒定資料和技術(shù)文件齊全、完整、規(guī)范，完成了合同要求，達(dá)到了合同要求的各項(xiàng)指標(biāo)。2、可模擬離合器實(shí)際工況，完成綜合性測(cè)定，具有自動(dòng)化程度高、檢測(cè)效率高、檢測(cè)精度高等特點(diǎn)。3、離合器試驗(yàn)臺(tái)采用分體式底座結(jié)構(gòu)，工件裝卸方便、調(diào)整容易。4、通過(guò)調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速、扭矩、慣量盤(pán)和道路阻力矩的大小實(shí)現(xiàn)了各種工況的模擬。5、開(kāi)發(fā)的控制系統(tǒng)，具有響應(yīng)速度快，穩(wěn)態(tài)精度高，魯棒性好的特點(diǎn)。 獲獎(jiǎng)：1、2009“挑戰(zhàn)杯”吉林省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)；2、第三屆“挑戰(zhàn)杯”長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽一等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 生產(chǎn)階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 生產(chǎn)合作
作品可展示的形式
- 錄像、模型
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 使用說(shuō)明：按離合器型號(hào)調(diào)整慣量盤(pán)和道路阻力矩，安裝好被試工件，確認(rèn)分離狀態(tài)。輸入相應(yīng)參數(shù)，安裝防護(hù)裝置，啟動(dòng)電機(jī)，達(dá)到規(guī)定轉(zhuǎn)速后，離合器接合，施加阻力矩，主動(dòng)轉(zhuǎn)速和從動(dòng)轉(zhuǎn)速一致后，卸載阻力矩，徹底分離離合器后制動(dòng)，卸載制動(dòng)氣缸，完成一次循環(huán)。工控機(jī)將所測(cè)得值與該離合器的合格指標(biāo)進(jìn)行比較，判斷該工件是否合格，完成一次檢測(cè)。技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：1、采用臥式臺(tái)架結(jié)構(gòu)，裝卸方便、調(diào)整容易；2、調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩，慣量盤(pán)和道路阻力矩大小可模擬不同離合器實(shí)際使用工況；3、采用了模糊PID控制算法，提高了系統(tǒng)響應(yīng)速度，減小了超調(diào)量及穩(wěn)態(tài)誤差。采用卡爾曼濾波方法設(shè)計(jì)了速度檢測(cè)信號(hào)濾波器，降低了工作現(xiàn)場(chǎng)的干擾。適用范圍：Φ160－430mm（范圍高于同類產(chǎn)品）市場(chǎng)分析和經(jīng)濟(jì)效益分析：國(guó)內(nèi)有離合器生產(chǎn)廠1000多家。國(guó)外同類產(chǎn)品價(jià)格在500萬(wàn)元左右，本產(chǎn)品售價(jià)在80萬(wàn)元左右（成本約40萬(wàn)元），按每個(gè)廠家需1臺(tái)計(jì)算，國(guó)內(nèi)約需1000臺(tái)以上，產(chǎn)值約在8億元，經(jīng)濟(jì)效益和應(yīng)用前景十分可觀。
同類課題研究水平概述
- 國(guó)外先進(jìn)工業(yè)國(guó)家的汽車產(chǎn)業(yè)大都相當(dāng)發(fā)達(dá)和成熟, 一個(gè)非常重要的原因是擁有相當(dāng)豐富和成熟的產(chǎn)品檢測(cè)和試驗(yàn)手段。在離合器檢測(cè)方面著名的企業(yè)如法國(guó)的VELEO公司、德國(guó)的申克公司、美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室、日本的AUTOMAX公司等。他們制造的汽車離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)均采用計(jì)算機(jī)控制，帶有多層次的用戶編程接口，最終用戶可以通過(guò)二次開(kāi)發(fā)構(gòu)建適應(yīng)自身要求的功能；支持多國(guó)語(yǔ)言顯示，能夠適應(yīng)不同國(guó)家和地區(qū)的應(yīng)用要求；產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)可由用戶任意修改擴(kuò)充；大部分采用基于工控機(jī)的數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)，利用實(shí)時(shí)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高速實(shí)時(shí)多任務(wù)控制；檢測(cè)精度高，各種數(shù)據(jù)的顯示和打印都是自動(dòng)的，能夠滿足自動(dòng)化生產(chǎn)的要求，但其產(chǎn)品價(jià)格昂貴。 我國(guó)的汽車工業(yè)發(fā)展相當(dāng)迅速，促進(jìn)了汽車零部件性能試驗(yàn)技術(shù)及設(shè)備的發(fā)展。許多大中型生產(chǎn)廠家都具備了一定對(duì)重要零部件進(jìn)行各項(xiàng)性能試驗(yàn)的能力。但總體而言，在這方面我們與國(guó)外先進(jìn)水平相比有一定的差距。就離合器性能綜合測(cè)試而言，目前國(guó)內(nèi)許多離合器生產(chǎn)廠家對(duì)其性能綜合測(cè)試試驗(yàn)尚處初期階段，很多廠家還開(kāi)展不了此項(xiàng)試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)在離合器綜合性能檢測(cè)方面領(lǐng)先的有中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一一研究所、重慶汽車研究所、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)與長(zhǎng)春中聯(lián)試驗(yàn)儀器有限公司等研究單位，這些單位在離合器綜合性能檢測(cè)方面開(kāi)展了大量的研究工作。第七一一研究所和重慶汽車研究所研制的試驗(yàn)臺(tái)離合機(jī)構(gòu)采用液壓加載，道路阻力矩采用磁粉制動(dòng)器加載，主電機(jī)為電磁調(diào)速電機(jī)，能夠滿足1992版國(guó)家汽車行業(yè)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，具體技術(shù)指標(biāo)未見(jiàn)報(bào)導(dǎo)，也未查到其生產(chǎn)的離合器綜合性能試驗(yàn)臺(tái)的產(chǎn)品。長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)與長(zhǎng)春中聯(lián)試驗(yàn)儀器有限公司聯(lián)合研制的試驗(yàn)臺(tái)具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）可進(jìn)行雙離合器試驗(yàn)，效率高，節(jié)約能源，試驗(yàn)成本低；（2）采用氣動(dòng)比例方式或伺服電機(jī)加載施加道路阻力矩與實(shí)現(xiàn)離合器的分離、結(jié)合，相對(duì)液壓加載能更好地模擬實(shí)車工況；（3）采用氣動(dòng)加載方式，相對(duì)液壓方式具有環(huán)保，清潔的優(yōu)點(diǎn)；（4）溫度測(cè)量點(diǎn)多，能更準(zhǔn)確地反映被試離合器的實(shí)際溫度狀態(tài)。杭州西湖汽車零部件集團(tuán)有限公司使用了該試驗(yàn)臺(tái)，已經(jīng)使用半年，工作可靠，未發(fā)生任何故障，用戶對(duì)使用效果非常滿意。
