汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)XXXXXXXXXXXXXXXX學(xué)院學(xué)院機(jī)械電子工程專業(yè)機(jī)械電子工程專業(yè)學(xué)生： XX指導(dǎo)教師： XX 隨著汽車保有量的增多以及汽車行駛速度的不斷提隨著汽車保有量的增多以及汽車行駛速度的不斷提高，汽車的行駛安全越來越受到關(guān)注。汽車轉(zhuǎn)向傳動軸高，汽車的行駛安全越來越受到關(guān)注。汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能直接關(guān)系著汽車行駛的安全性欲可靠性。總成性能直接關(guān)系著汽車行駛的安全性欲可靠性。 目前，汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能進(jìn)行定性檢測，需要目前，汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能進(jìn)行定性檢測，需要大量的實(shí)車試驗(yàn)。實(shí)車試驗(yàn)需要消耗大量的物力、人力、大量的實(shí)車試驗(yàn)

2、。實(shí)車試驗(yàn)需要消耗大量的物力、人力、財力。因此，汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是十財力。因此，汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能試驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)是十分重要的。分重要的。一、設(shè)計(jì)背景一、設(shè)計(jì)背景二、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分二、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析析 根據(jù)根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能要求及試驗(yàn)方法汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能要求及試驗(yàn)方法試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)分析可知如下表。分析可知如下表。三、汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成的工作原理三、汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成的工作原理 汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成是轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)組成部分。汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成是轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)組成部分。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱管、轉(zhuǎn)向軸、上萬轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)包括轉(zhuǎn)向盤、轉(zhuǎn)向柱管、轉(zhuǎn)向軸、上萬向節(jié)、下萬向節(jié)和

3、轉(zhuǎn)向傳動軸等。轉(zhuǎn)向柱管中部用橡向節(jié)、下萬向節(jié)和轉(zhuǎn)向傳動軸等。轉(zhuǎn)向柱管中部用橡膠墊片和半圓形沖壓轉(zhuǎn)向柱管支架固定在駕駛室前圍膠墊片和半圓形沖壓轉(zhuǎn)向柱管支架固定在駕駛室前圍板上，下端插入鑄鐵轉(zhuǎn)向柱管支座的孔中，支座則固板上，下端插入鑄鐵轉(zhuǎn)向柱管支座的孔中，支座則固定在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)支架上定在轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)支架上 。 穿過轉(zhuǎn)向柱管的轉(zhuǎn)向軸上端借轉(zhuǎn)向軸襯套支承，下端則支穿過轉(zhuǎn)向柱管的轉(zhuǎn)向軸上端借轉(zhuǎn)向軸襯套支承，下端則支承在轉(zhuǎn)向柱管支座中的圓錐滾子軸承上，其軸向位置由轉(zhuǎn)向承在轉(zhuǎn)向柱管支座中的圓錐滾子軸承上，其軸向位置由轉(zhuǎn)向軸限位彈簧限定。轉(zhuǎn)向軸通過由萬向節(jié)與轉(zhuǎn)向傳動軸組成的軸限位彈簧限定。轉(zhuǎn)向軸通過由萬向節(jié)

4、與轉(zhuǎn)向傳動軸組成的轉(zhuǎn)向傳動裝置與轉(zhuǎn)向器相連。轉(zhuǎn)向傳動裝置與轉(zhuǎn)向器相連。1. 上萬向節(jié)2.下萬向節(jié)3.轉(zhuǎn)向傳動軸汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成組成汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成組成四、四、試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)機(jī)機(jī)械械結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)試驗(yàn)系統(tǒng)對總成間隙試驗(yàn)、靜扭強(qiáng)度試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)疲勞壽本設(shè)計(jì)試驗(yàn)系統(tǒng)對總成間隙試驗(yàn)、靜扭強(qiáng)度試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)疲勞壽命試驗(yàn)這三項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)測試，其機(jī)械機(jī)構(gòu)組成依次為三相命試驗(yàn)這三項(xiàng)試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行試驗(yàn)測試，其機(jī)械機(jī)構(gòu)組成依次為三相混合式步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)固定支座、凸緣聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、混合式步進(jìn)電機(jī)、電機(jī)固定支座、凸緣聯(lián)軸器、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器、傳感器墊座、套筒聯(lián)軸器、傳動軸、汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成、固定軸傳感器

5、墊座、套筒聯(lián)軸器、傳動軸、汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成、固定軸、固定支座、機(jī)座等、固定支座、機(jī)座等 。Text電動機(jī)的選擇電動機(jī)的選擇 汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能試驗(yàn)系統(tǒng)中需要了汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能試驗(yàn)系統(tǒng)中需要了1 1個個電動機(jī)。此電動機(jī)的功能是根據(jù)電控單元的指令輸電動機(jī)。此電動機(jī)的功能是根據(jù)電控單元的指令輸出適宜的轉(zhuǎn)向力矩且可低速正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。出適宜的轉(zhuǎn)向力矩且可低速正反轉(zhuǎn)運(yùn)行。 考慮到低速運(yùn)行或準(zhǔn)靜態(tài)運(yùn)行，要求電動機(jī)能考慮到低速運(yùn)行或準(zhǔn)靜態(tài)運(yùn)行，要求電動機(jī)能小轉(zhuǎn)角運(yùn)行，且要求能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)或上位機(jī)控制，小轉(zhuǎn)角運(yùn)行，且要求能實(shí)現(xiàn)單片機(jī)或上位機(jī)控制，能一步一動且要求每一動位移角很小，同時能在不能一步一動且要

6、求每一動位移角很小，同時能在不轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下保持扭矩不變。綜合可知電動機(jī)優(yōu)選轉(zhuǎn)動的狀態(tài)下保持扭矩不變。綜合可知電動機(jī)優(yōu)選永磁直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、伺服控制電永磁直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)、感應(yīng)電機(jī)、伺服控制電機(jī)。機(jī)。 鑒于以上因素，本設(shè)計(jì)選擇北京和利時電機(jī)技鑒于以上因素，本設(shè)計(jì)選擇北京和利時電機(jī)技術(shù)有限公司術(shù)有限公司130BYG130BYG三相混合式步進(jìn)電機(jī)，具體型號三相混合式步進(jìn)電機(jī)，具體型號為為130BYG350FH-SAKRMA-0602130BYG350FH-SAKRMA-0602。 聯(lián)軸器的選擇聯(lián)軸器的選擇 聯(lián)軸器選用聯(lián)軸器選用WSDWSD型型十字軸萬向聯(lián)軸器、套十字軸萬向聯(lián)軸器、套筒

7、聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器筒聯(lián)軸器、凸緣聯(lián)軸器三種聯(lián)軸器。三種聯(lián)軸器。 WSD型十字軸萬向聯(lián)軸器型十字軸萬向聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器套筒聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器凸緣聯(lián)軸器 根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能試驗(yàn)內(nèi)容分析可知，所需的傳感器根據(jù)汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能試驗(yàn)內(nèi)容分析可知，所需的傳感器為扭矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器。為了安裝測試方便優(yōu)選扭矩轉(zhuǎn)角傳感器，為扭矩傳感器、轉(zhuǎn)角傳感器。為了安裝測試方便優(yōu)選扭矩轉(zhuǎn)角傳感器，查選采用北京三晶創(chuàng)業(yè)科技集團(tuán)有限公司的查選采用北京三晶創(chuàng)業(yè)科技集團(tuán)有限公司的JN338A型旋轉(zhuǎn)式傳感器。型旋轉(zhuǎn)式傳感器。傳感器的選擇傳感器的選擇傳感器的選擇傳感器的選擇 考慮到試驗(yàn)臺試驗(yàn)轉(zhuǎn)矩與三相混合式步進(jìn)電機(jī)扭矩等

8、，選擇傳感器規(guī)格為50 N.m，轉(zhuǎn)速輸出信號（旋轉(zhuǎn)編碼器式）選配2000個脈沖/轉(zhuǎn)。該傳感器一端分別通過凸緣聯(lián)軸器與步進(jìn)電機(jī)，另一端通過套筒聯(lián)軸器。整體用螺栓固定在機(jī)座上。五、電路元件選擇與電路設(shè)計(jì)五、電路元件選擇與電路設(shè)計(jì) 試驗(yàn)臺系統(tǒng)電路控制部分主要是實(shí)現(xiàn)扭矩信號、試驗(yàn)臺系統(tǒng)電路控制部分主要是實(shí)現(xiàn)扭矩信號、轉(zhuǎn)角脈沖信號的記錄與顯示，電機(jī)驅(qū)動控制，鍵盤輸轉(zhuǎn)角脈沖信號的記錄與顯示，電機(jī)驅(qū)動控制，鍵盤輸入掃描與試驗(yàn)項(xiàng)目選擇控制等功能。入掃描與試驗(yàn)項(xiàng)目選擇控制等功能。 整體電路原理主要包括單片機(jī)、譯碼器（或片選整體電路原理主要包括單片機(jī)、譯碼器（或片選器）、地址所存器、外部存儲器、看門狗、細(xì)分驅(qū)動器

9、）、地址所存器、外部存儲器、看門狗、細(xì)分驅(qū)動器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、并口擴(kuò)展及鍵盤顯示器等。器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、并口擴(kuò)展及鍵盤顯示器等。 試驗(yàn)臺系統(tǒng)輸入有扭矩信號、轉(zhuǎn)角脈沖信號、鍵盤、試驗(yàn)項(xiàng)試驗(yàn)臺系統(tǒng)輸入有扭矩信號、轉(zhuǎn)角脈沖信號、鍵盤、試驗(yàn)項(xiàng)目選擇，輸出信號有三相混合步進(jìn)電機(jī)、轉(zhuǎn)角顯示與扭矩顯目選擇，輸出信號有三相混合步進(jìn)電機(jī)、轉(zhuǎn)角顯示與扭矩顯示、指示燈、看門狗、報鳴器。其中扭矩信號需先經(jīng)過示、指示燈、看門狗、報鳴器。其中扭矩信號需先經(jīng)過ADAD處處理，鍵盤與顯示通過理，鍵盤與顯示通過82558255并口擴(kuò)展，三相混合步進(jìn)電機(jī)需細(xì)并口擴(kuò)展，三相混合步進(jìn)電機(jī)需細(xì)分驅(qū)動器來驅(qū)動分驅(qū)動器來驅(qū)動。單片機(jī)最小單元系

10、統(tǒng)單片機(jī)最小單元系統(tǒng) 為了完成系統(tǒng)控制功能首先應(yīng)布置單片機(jī)最小單元系為了完成系統(tǒng)控制功能首先應(yīng)布置單片機(jī)最小單元系統(tǒng)，其中元件有單片機(jī)統(tǒng)，其中元件有單片機(jī)AT89C52AT89C52、12M12M晶振電路、晶振電路、MAX813LMAX813L看門狗電路、看門狗電路、74LX37374LX373地址鎖存器、地址鎖存器、74LX13974LX139譯譯碼器、碼器、61166116外部數(shù)據(jù)存儲器。外部數(shù)據(jù)存儲器。扭矩信號扭矩信號ADAD模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖模數(shù)轉(zhuǎn)換電路圖 轉(zhuǎn)角脈沖信號通過反相器接單轉(zhuǎn)角脈沖信號通過反相器接單片機(jī)外部中斷片機(jī)外部中斷INT0INT0 本設(shè)計(jì)系統(tǒng)需要顯示扭矩與轉(zhuǎn)角，分別用本設(shè)

11、計(jì)系統(tǒng)需要顯示扭矩與轉(zhuǎn)角，分別用4 4位的共陽極七段碼來顯示，同時需要鍵盤輸入。位的共陽極七段碼來顯示，同時需要鍵盤輸入。故選用故選用82558255并口來連接實(shí)現(xiàn)鍵盤顯示接口并口來連接實(shí)現(xiàn)鍵盤顯示接口。 試驗(yàn)項(xiàng)目方式選擇試驗(yàn)項(xiàng)目方式選擇 試驗(yàn)項(xiàng)目總?cè)N分別是總成間隙試驗(yàn)、靜扭強(qiáng)度試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)項(xiàng)目總?cè)N分別是總成間隙試驗(yàn)、靜扭強(qiáng)度試驗(yàn)和扭轉(zhuǎn)疲勞壽命試驗(yàn)，通過三個按鈕來選則與單片機(jī)疲勞壽命試驗(yàn)，通過三個按鈕來選則與單片機(jī)P1.4P1.4、P1.5 P1.5 。電動機(jī)驅(qū)動控制設(shè)計(jì)電動機(jī)驅(qū)動控制設(shè)計(jì) 電動機(jī)為北京和利時電機(jī)技術(shù)有限公司電動機(jī)為北京和利時電機(jī)技術(shù)有限公司130BYG130BYG三三相

12、混合式步進(jìn)電機(jī)，具體型號為相混合式步進(jìn)電機(jī)，具體型號為130BYG350FH-130BYG350FH-SAKRMA-0602SAKRMA-0602，同時得知采用選擇北京和利時電機(jī)技，同時得知采用選擇北京和利時電機(jī)技術(shù)有限公司的三相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動器術(shù)有限公司的三相混合式步進(jìn)電機(jī)細(xì)分驅(qū)動器SH-SH-3220632206。 報鳴電路報鳴電路 為了試驗(yàn)系統(tǒng)更加人性化，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一報鳴電為了試驗(yàn)系統(tǒng)更加人性化，本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)了一報鳴電路，實(shí)現(xiàn)特殊情況下報鳴。路，實(shí)現(xiàn)特殊情況下報鳴。 六、試驗(yàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)六、試驗(yàn)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)電動機(jī)驅(qū)動控電動機(jī)驅(qū)動控制程序路程圖制程序路程圖試驗(yàn)系統(tǒng)整體試驗(yàn)系統(tǒng)整體程序流程圖程序流程圖 本汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能試驗(yàn)系統(tǒng)是一機(jī)電一體化系統(tǒng)，采本汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成性能試驗(yàn)系統(tǒng)是一機(jī)電一體化系統(tǒng)，采用用AT89C52AT89C52單片機(jī)智能化檢測并記錄。本試驗(yàn)系統(tǒng)以單片機(jī)智能化檢測并記錄。本試驗(yàn)系統(tǒng)以JN338AJN338A型旋轉(zhuǎn)型旋轉(zhuǎn)式傳感器對汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成的轉(zhuǎn)角與扭矩進(jìn)行信號采集，以式傳感器對汽車轉(zhuǎn)向傳動軸總成的轉(zhuǎn)角與扭矩進(jìn)行信號采集，以AT89C52AT89C52單片機(jī)為控制單元，