專利名稱：一種基于LabVIEW的汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
—種基于LabVIEW的汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)一、技術(shù)領(lǐng)域:本實用新型涉及一種汽車傳動軸的測量，具體的是說一種基于LabVIEW的汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)。
二、背景技術(shù):汽車產(chǎn)業(yè)近幾年在我國取得了飛速的發(fā)展，現(xiàn)在汽車是向著舒適、環(huán)保、節(jié)能的方向發(fā)展，但是最基本最重要的還是安全性能。而汽車零部件的性能直接影響了汽車整車的性能(包括安全性能)，萬向節(jié)裝置就是汽車中非常重要的一個部件。等速萬向節(jié)總成是汽車發(fā)動機和驅(qū)動車輪之間的動力傳動裝置，保證汽車在各種行使條件下所必需的牽引力與車速，使兩者能協(xié)調(diào)變化并有足夠的變化范圍，并保證汽車左右驅(qū)動車輪能適應(yīng)差速要求。它直接影響汽車傳動系統(tǒng)的工作狀況，從而影響到汽車駕駛的安全，因此對汽車萬向節(jié)的檢測是非常重要的，根據(jù)《中華人民共和國汽車行業(yè)標準》規(guī)定的汽車等速萬向節(jié)的試驗方法中，汽車萬向節(jié)需要檢測的八個功能參數(shù)有圓周間隙、軸向間隙、擺角、擺動間隙、移動力、移動位移、偏轉(zhuǎn)角度矩和滾動矩，而擺角是萬向節(jié)輸入軸與輸出軸夾角之補角，它是衡量傳動軸質(zhì)量的一個重要參數(shù)，因此對擺角的測試顯得尤為重要，目前已有關(guān)于傳動軸擺角的測量裝置，例如劉溫增的BWS-40型汽車萬向節(jié)擺角擺矩檢測儀，但是其精度不夠高，分辨率只有0.5°，同時自動化程度不高，因此本實用新型通過選用更高精度的傳感器，并且采用了先進的虛擬儀器軟件LabVIEW專門針對傳動軸擺角的測量設(shè)計了本測量系統(tǒng)，經(jīng)試驗證明，本測量系統(tǒng)分辨率為0.025°。
三、實用新型內(nèi)容:本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于，針對現(xiàn)有技術(shù)精度不高的缺陷，提供一種基于LabVIEW的汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)，其通過選用高精度的角度編碼器、扭矩傳感器和伺服電機，從而能夠模擬不同轉(zhuǎn)速下的傳動軸擺動的 角度，完成對汽車傳動軸擺角的精確、安全的測量，其目的是能對各種規(guī)格的汽車等速萬向節(jié)傳動軸進行測試，為出廠檢驗和新產(chǎn)品結(jié)構(gòu)參數(shù)的改進提供試驗數(shù)據(jù)。本實用新型解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案如下:一種基于LabVIEW的汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)，其特征在于，汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)由工控機，驅(qū)動系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成，驅(qū)動系統(tǒng)主要由伺服電機，減速箱，聯(lián)軸器，同步帶組成；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由角度編碼器，扭矩傳感器，數(shù)據(jù)采集卡組成。一種汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)，其可以包括左擺電機、右擺電機、減速箱、聯(lián)軸器、角度編碼器、扭矩傳感器、同步帶、卡盤、主軸電機、壓板、頭架、尾架、床身和工控機，整個試驗臺由頭架，尾架和床身三部分組成，其中頭架位于床身的左上方，尾架位于床身的右上方，床身部分起到支撐作用，所述擺動電機和減速箱通過聯(lián)軸器帶動壓板轉(zhuǎn)動以實現(xiàn)汽車傳動軸的擺動，所述主軸電機帶動卡盤和傳動軸旋轉(zhuǎn)，其中電機的轉(zhuǎn)速是工控機通過控制脈沖的頻率控制的。所述工控機分別與左擺電機、右擺電機和主軸電機相連，并且控制它們的運行狀態(tài)。本實用新型所述的汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)還包括角度編碼器、扭矩傳感器，它們同時與所述工控機連接，所述角度編碼器檢測實時角度值，所述扭矩傳感器檢測實時扭矩值，所述工控機包括有數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)字IO控制卡和進行數(shù)據(jù)通訊的通訊設(shè)備CAN，該數(shù)據(jù)采集卡與所述角度編碼器和扭矩傳感器連接，該數(shù)字IO卡與所述左擺電機、右擺電機和主軸電機連接。本實用新型選用了高精度的傳感器，以確保測量結(jié)果更加精確，扭矩傳感器為HBM公司的T22，其精度等級為0.5，所述角度編碼器為P印peri編碼器，其脈沖數(shù)為3600，且為增量型編碼器，這種編碼器既能適用于生產(chǎn)線上，又能在保證測量精度的基礎(chǔ)上節(jié)約了成本，且經(jīng)過軟件處理后，本測量系統(tǒng)的測量分辨率為0.025°，試驗證明，本測量系統(tǒng)完全適用于實際生產(chǎn)線。本實用新型精心設(shè)計了兩級保護方式，由于固定節(jié)端擺角的大小有嚴格的要求，一旦擺角過大，就會損壞傳動軸，因此在固定節(jié)端設(shè)計了兩種保護方式。第一級保護是在固定節(jié)端使用了扭矩傳感器，在擺動過程中，扭矩傳感器檢測實時扭矩值，如果擺動過程中實時扭矩值超過安全扭矩值時，電機停止轉(zhuǎn)動，試驗終止，這樣就避免了因為扭矩過大而損壞傳動軸，起到了保護作用；第二級保護是在固定節(jié)端安裝了限位擋塊，防止當扭矩傳感器出現(xiàn)故障時，電機不能停轉(zhuǎn)而損壞傳動軸。試驗證明，在測量過程中，這兩級保護方式很好的起到了保護作用。

:圖1是試驗臺總體結(jié)構(gòu)。圖2擺角測試流程圖。標注:1 一左擺電機；2—減速箱；3—聯(lián)軸器；4一角度編碼器；5一扭矩傳感器；6 — 同步帶；7—卡盤；8—主軸電機；9一壓板；10—頭架；11一尾架；12—床身；13—右擺電機；14 一限位擋塊。
五具體實施方式
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以下結(jié)合附圖1對本使用新型加以詳細說明(假設(shè)轉(zhuǎn)速為lOr/min，擺動角度為10。，安全扭矩值為20N):測量固定節(jié)擺角時,主軸電機8帶動卡盤7以10r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時,左擺電機I和減速箱2通過聯(lián)軸器3帶動壓板9向左擺動，同步帶6帶動角度編碼器4旋轉(zhuǎn)以檢測實時角度值。當傳動軸向左擺動到設(shè)定角度10°時，電機反轉(zhuǎn)，帶動壓板9向右擺動；當傳動軸向右擺動到-10°時，電機正轉(zhuǎn)，帶動壓板9向左擺動，傳動軸擺動到零位時電機停止轉(zhuǎn)動。本測量系統(tǒng)在固定節(jié)端設(shè)計了兩種保護方式:第一，在測量過程中，扭矩傳感器5檢測實時扭矩值，并且時刻與安全扭矩值20 N進行比較，當實時扭矩值超過20N時，電機立刻停止轉(zhuǎn)動，這樣就可以避免因扭矩值過大而損壞傳動軸；第二，限位擋塊14同樣能起到保護作用，其具體保護方式如下:當傳動軸擺動到10°時，此時若角度編碼器4出現(xiàn)故障，電機將不會反轉(zhuǎn)，而是繼續(xù)正轉(zhuǎn)帶動壓板9擺動，當傳動軸擺動到限位擋塊14的位置時，限位擋塊14將阻擋壓板9繼續(xù)擺動，以此避免造成更大的傷害。試驗證明，這兩種保護方式都起到了很好的保護作用。測量移動節(jié)擺角時，主軸電機8帶動卡盤7以10r/min的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，同時，右擺電機13和減速箱2通過聯(lián)軸器3帶動壓板9向左擺動，同步帶6帶動角度編碼器4旋轉(zhuǎn)以檢測實時角度值。當傳動軸向左擺動到設(shè)定角度10°時，電機反轉(zhuǎn)，帶動壓板9向右擺動；當傳動軸向右擺動到-10°時，電機正轉(zhuǎn)，帶動壓板9向左擺動，傳動軸擺動到零位時電機停止轉(zhuǎn)動。
以下結(jié)合附圖2，對整個試驗的操作流程進行介紹。首先，對相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置，其中包括轉(zhuǎn)速，擺動角度以及安全扭矩值。然后，開始進行試驗，先測量固定節(jié)端擺角，屏幕上會顯示實時角度值。在測量固定節(jié)端擺角的過程中，時刻判斷是否出現(xiàn)異常情況，如果出現(xiàn)以下任一異常情況時，試驗終止。情況一，實時扭矩值大于安全扭矩值；情況二，固定節(jié)端觸碰到限位擋塊。出現(xiàn)異常情況之后，人工恢復(fù)至初始狀態(tài)，并且重新試驗。如果在測量固定節(jié)端擺角過程中沒有出現(xiàn)異常情況，完成固定節(jié)端擺角測量。固定節(jié)端擺角測量完成后，開始進行移動節(jié)端擺角的測量，移動節(jié)端擺角測量完成后，屏幕上將會顯示最終 測量結(jié)果。最后，保存數(shù)據(jù)，結(jié)束整個試驗。
權(quán)利要求1.一種基于LabVIEW的汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)，其特征在于，所述汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)由工控機，驅(qū)動系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成， 所述驅(qū)動系統(tǒng)主要由伺服電機，減速箱，聯(lián)軸器，同步帶組成； 所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要由角度編碼器，扭矩傳感器，數(shù)據(jù)采集卡組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW的汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)，其特征在于: 所述角度編碼器的脈沖數(shù)為3600。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于LabVIEW的汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)，其特征在于: 在固定節(jié)端設(shè)計 了兩級保護方式。
專利摘要本實用新型提供一種基于LabVIEW的汽車傳動軸擺角測量系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)主要由工控機，驅(qū)動系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。本實用新型通過選用高精度的角度編碼器、扭矩傳感器和伺服電機，能夠準確控制不同轉(zhuǎn)速下的傳動軸擺動的角度，從而完成對汽車傳動軸擺角精確、安全的測量。
文檔編號G01B21/22GK203100719SQ20122065346
公開日2013年7月31日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者楊杰, 穆平安, 戴曙光, 湯泉 申請人:上海理工大學(xué)