一種傳動軸轉矩標定方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及傳動軸檢測技術領域，尤其涉及一種傳動軸轉矩標定方法。
【背景技術】
[0002] 轉矩測量是軸類零部件進行實際工作載荷檢測及試驗參數監控的重要內容，在進 行汽車傳動軸載荷測試及相關試驗時，需要對傳動軸進行轉矩標定，根據標定結果獲得實 時的傳動軸及傳動系的載荷信息。目前，傳動軸轉矩標定較多采用靜態轉矩標定的方法，采 用杠桿原理設計的靜態轉矩標定臺逐級加載標準砝碼來對傳動軸進行標定。也有的采用標 準力矩扳手測試幾個固定的值，然后描繪出一條折（曲）線，根據折（曲）線來計算電動執 行機構的轉矩值。但這類靜態標定方法，需要手動施加力矩，并通過肉眼讀數，使得所測出 的數據精度差，可靠性低；而且，由于點數的限制，標定的曲線是否合理得不到保證，不能適 應工業自動化生產的要求。
【發明內容】
[0003] 針對現有技術存在的上述不足，本發明的目的在于怎樣解決傳動軸轉矩檢測精度 差，可靠性低，且標定麻煩的問題，提供一種傳動軸轉矩標定方法，能夠方便快捷、準確可靠 地標定傳動軸的轉矩。
[0004] 為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是這樣的：一種傳動軸轉矩標定 方法，其特征在于：包括如下步驟：
[0005] 1)將待測傳動軸安裝于測試臺架上，將待測傳動軸安裝于測試臺架上，該測試臺 架上具有加載電機、固定座、轉矩傳感器以及角度編碼器；
[0006] 2)在傳動軸上安裝應變計無線測量系統，用于將傳動軸的變形量通過應變橋測量 后轉換為電壓信號，并通過無線方式為輸出；
[0007] 3)通過控制加載電機逐級對傳動軸施加轉矩，通過轉矩傳感器和角度編碼器測量 所施加的轉矩值以及傳動軸的扭轉角度，通過應變計無線測量系統輸出對應的電壓值；
[0008] 4)建立傳動軸轉矩標定模型：
[0009] 控制加載電機對待測傳動軸施加轉矩，將施加的轉矩分為η級，則加載和卸載均 可以得到η個測量點；
[0010] = 1, 2,......η)為加載過程中各級的轉矩值，Θ i (i = 1，2,......η)為加載 過程中各級的扭轉角度，Uji = 1，2,……η)為各級加載過程中應變計無線測量系統測得的 電壓值，則在標定范圍內待測傳動軸的傳遞轉矩，即加載轉矩與待測傳動軸輸出應變的關 系為：M = aW+a。，其中，a。，ai為常數，即加載過程的標定系數；為獲取精確的標定系數，米 用最小二乘法，計算方差
[0012] 將方差求和：
[0014] 為使方差和S最小，則令式（1)分別對&。和a i求偏導數等于0有：
[0016] 從而得到加載過程中待測傳動軸的標定系數^和a i值：
[0018] 同理，得到卸載過程中待測傳動軸的標定系數a'。和a' "直：
[0020] 通常，傳動軸在使用過程中加載過程占了 80%左右，卸載過程占了 20%左右，因 此通過加權得到待測傳動軸的最終標定系數b和k，即：
[0022] 與現有技術相比，本發明具有如下優點：
[0023] 1、應用電控加載裝置可精準測出加載轉矩，同時可以準確的測出傳動軸扭轉角 度；有效克服了采用砝碼加載時因砝碼銹蝕及質量偏差造成的標定誤差，同時可以測出傳 動軸的扭轉剛度。
[0024] 2、傳動軸標定過程中去除了反復調平過程、加載標準砝碼的過程，減少了實際標 定過程中的人力投入，加載與卸載過程實現全自動化，更為快捷，且系統重復性更好，極大 的提尚傳動軸標定效率。
[0025] 3、采用該標定方法可以有效擴大轉矩標定范圍，為不同類型車輛傳動軸的標定創 造了條件，提高了標定設備的利用效率和通用性。
【附圖說明】
[0026] 圖1為本法明所采用的測試臺架的結構示意圖。
[0027] 圖中：1 一底板，2-加載電機，3-轉矩傳感器，4 一角度編碼器，5-待測傳動軸， 6-應變計無線測量系統，7-固定座，8-第一連接軸，9一第二連接軸。
【具體實施方式】
[0028] 下面將結合附圖及實施例對本發明作進一步說明。
[0029] 實施例：參見圖1，一種傳動軸轉矩標定方法，標定過程中需采用專用的傳動軸轉 矩標定測試臺架，所述測試臺架包括底板1、加載電機2、轉矩傳感器3、角度編碼器4、待測 傳動軸5、應變計無線測量系統6以及固定座7。所述加載電機2通過電機座安裝于底板1 的一端，所述固定座7安裝于底板1的另一端；具體實施時，在底板1上沿其長度方向設有 導向槽，所述導向槽貫穿底板1遠離加載電機2的一端；所述固定座7通過滑塊與導向槽配 合相連，并能夠與底板1固定。所述加載電機2的電機軸與轉矩傳感器3的測量軸相連，轉 矩傳感器3的測量軸通過第一連接軸8與待測傳動軸5的一端相連，該待測傳動軸5的另 一端通過第二連接軸9與固定座7固定連接；其中，轉矩傳感器3與第一連接軸8的連接處 套設有軸承，該軸承由一軸承座支撐，從而使測量穩定性更好。所述角度編碼器4套設在第 一連接軸8上，所述應變計無線測量系統6套設在待測傳動軸5上。在測試臺架上還設有 工控機，該工控機同時與加載電機2、轉矩傳感器3、角度編碼器4相連，同時與應變計無線 測量系統6無線連接。
[0030] 具體包括如下步驟：
[0031] 1)將待測傳動軸安裝于測試臺架上，該測試臺架上具有加載電機和固定座，該測 試臺架上具有加載電機、固定座、轉矩傳感器以及角度編碼器；通過角度編碼器測量扭轉 角，結合轉矩，可以檢查傳動軸在標定過程中是否處于正常的彈性變形范圍內；其中，加載 電機的電機軸經轉矩傳感器后通過第一連接軸與待測傳動軸的一端相連，待測傳動軸的一 端通過第二連接軸與固定座固定連接，所述角度編碼器套設在第一連接軸上。
[0032] 2)在傳動軸上安裝應變計無線測量系統，用于將傳動軸的變形量通過應變橋測量 后轉換為電壓信號，并通過無線方式為輸出。
[0033] 3)通過工控機控制加載電機逐級對傳動軸施加轉矩，通過轉矩傳感器和角度編碼 器測量所施加的轉矩值以及傳動軸的扭轉角度，通過應變計無線測量系統輸出對應的電 壓值。
[0034] 4)建立傳動軸轉矩標定模型，解算得到標定系數：
[0035] M = kU+b ；
[0036] 式中：Μ為加載轉矩，k和b為標定系數，U為應變計無線測量系統輸出的電壓值；
[0037] 工控機控制加載電機對待測傳動軸施加轉矩，將施加的轉矩分為η級，則加載和 卸載均可以得到η個測量點；
[0038] 設％(丨=1，2,......η)為加載過程中各級的轉矩值，Θ ; (i = 1，2,......η)為加載 過程中各級的扭轉角度，Uji = 1，2,……η)為各級加載過程中應變計無線測量系統測得的 電壓值，則在標定范圍內待測傳動軸的傳遞轉矩，即加載轉矩與待測傳動軸輸出應變的關 系為：Μ = aW+a。，其中，a。，ai為常數，即加載過程的標定系數；為獲取精確的標定系數，米 用最小二乘法，計算方差
[0040] 將方差求和：
[0042] 為使方差和S最小，則令式（1)分別對&。和a i求偏導數等于0有：
[0044] 從而得到加載過程中待測傳動軸的標定系數^和a i值：
[0046] 同理，得到卸載過程中待測傳動軸的標定系數a'。和a /值：
[0048] 通常，傳動軸在使用過程中加載過程占了 80% (左右），卸載過程占了 20% (左 右），即：車輛在駕駛過程中，加載過程占了 80% (左右），制動過程占了 20% (左右）；因 此通過加權得到待測傳動軸的最終標定系數b和k，即：
[0050] 最后需要說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制技術方 案，本領域的普通技術人員應當理解，那些對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而 不脫離本技術方案的宗旨和范圍，均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1. 一種傳動軸轉矩標定方法，其特征在于：包括如下步驟： 1) 將待測傳動軸安裝于測試臺架上，該測試臺架上具有加載電機、固定座、轉矩傳感器 以及角度編碼器； 2) 在傳動軸上安裝應變計無線測量系統，用于將傳動軸的變形量通過應變橋測量后轉 換為電壓信號，并通過無線方式為輸出； 3) 通過控制加載電機逐級對傳動軸施加轉矩，通過轉矩傳感器和角度編碼器測量所施 加的轉矩值以及傳動軸的扭轉角度，通過應變計無線測量系統輸出對應的電壓值； 4) 建立傳動軸轉矩標定模型： 控制加載電機對待測傳動軸施加轉矩，將施加的轉矩分為η級，則加載和卸載均可以 得到η個測量點； 設％(1 = 1，2,……η)為加載過程中各級的轉矩值，Q1Q = 1，2,……η)為加載過程 中各級的扭轉角度，U1Q = 1，2,……η)為各級加載過程中應變計無線測量系統測得的電壓 值，則在標定范圍內待測傳動軸的傳遞轉矩，即加載轉矩與待測傳動軸輸出應變的關系為： M = aiU+a。，其中，a。，&1為常數，即加載過程的標定系數；為獲取精確的標定系數，采用最小 二乘法，計算方差e;r:將方差求和：為使方差和S最小，則令式（1)分別對&。和a i求偏導數等于O有：從而得到加載過程中待測傳動軸的標定系數^和a i值：同理，得到卸載過程中待測傳動軸的標定系數a'。和a i'值：通常，傳動軸在使用過程中加載過程占了 80 %，卸載過程占了 20 %，因此通過加權得 到待測傳動軸的最終標定系數b和k，即：
【專利摘要】本發明公開了一種傳動軸轉矩標定方法，包括如下步驟：1）將待測傳動軸安裝于測試臺架上；2）在傳動軸上安裝應變計無線測量系統；3）對傳動軸施加轉矩，通過應變計無線測量系統輸出對應的電壓值；4）建立傳動軸轉矩標定模型，解算得到標定系數。通過本發明公開的標定方法，能夠方便快捷、準確可靠地標定傳動軸的轉矩。
【IPC分類】G01L5/00, G01M13/02
【公開號】CN105352643
【申請號】CN201510867846
【發明人】袁冬梅, 鄒喜紅, 董昌勇, 柳春林, 羅洋, 劉瑜
【申請人】重慶理工大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月27日