基本信息
- 项目名称：
- 汽车离合器综合性能试验台
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作A类
- 简介：
- 汽车离合器综合性能试验台是离合器出厂检验的主要设备。采用直流电动机模拟汽车发动机；用惯量盘模拟产生惯性扭矩的整车平移质量；道路阻力矩采用盘式制动加力传感器来完成，通过气动比例阀控制或伺服电机控制位移模拟不同的道路阻力矩；调整电动机的转速、扭矩与惯量盘和道路阻力矩的大小可以模拟不同离合器的实际使用工况。设计了相应的花键轴，设计了调整装置，方便对规格为Φ160－430mm范围的汽车离合器进行综合性能检测，检测效率提高近10倍。处于国内领先水平，价格为国外的六分之一，已申请专利。性价比高，市场推广前景很好。
- 详细介绍：
- 汽车离合器综合性能试验台是汽车离合器产品出厂检验的主要设备，是保证汽车离合器产品质量的重要手段。本作品中的汽车离合器综合性能试验台采用直流电动机模拟汽车的发动机；采用惯量盘来模拟产生惯性扭矩的整车平移质量；道路阻力矩采用盘式制动加力传感器或按日本丰田标准采用双离合器方式来完成，通过气动比例阀控制或伺服电机控制位移，可模拟不同汽车离合器的道路阻力矩；调整电动机的转速、扭矩与惯量盘和道路阻力矩的大小可以模拟不同离合器的实际使用工况。设计了相应的花键轴，在安装方面上设计了调整装置，可方便的对规格为Φ160－430mm范围的汽车离合器进行热负荷、静摩擦力矩、滑动摩擦力矩、衬片摩擦磨损、制动性能等综合性能检测，检测效率提高了近10倍。项目研制开发的离合器综合性能试验台已申请专利，处于国内领先水平。国外同类产品价格均在500万元左右，本产品价格仅为国外产品的六分之一，具有很高的性价比，市场推广价前景很好。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 设计目的： 汽车离合器综合性能试验台是完成离合器性能检测的台架系统,能够准确地了解离合器的工作性能和相关特性。研究开发自动化程度较高的此类试验设备，对于提高产品质量，促进国内汽车零部件工业的发展具有重要意义。 基本思路： 1、汽车离合器综合性能试验台工作机理的研究与设计总体方案确定； 2、汽车离合器综合性能试验台结构设计与研究； 3、控制与检测软件设计； 4、制造样机，现场检测调试、完善样机。 创新点和技术关键： 1、采用直流电机模拟汽车的发动机；采用惯量盘来模拟产生惯性扭矩的整车平移质量； 2、利用步进电机控制离合器操纵机构实现离合器的接合与分离，使系统结构与传统的液压操纵系统相比大为简化，降低了系统成本，提高了控制精度； 3、采用了参数自整定的模糊PID控制算法，该算法很好地抑制了系统的非线性影响和干扰力、干扰力矩影响，提高了系统的响应速度，减小了超调量及稳态误差。 主要技术指标： 最大扭矩：1000N•m 检测精度：±0.2%（F.S） 温度范围：室温～450℃ 检测精度：±0.5%（F.S） 试验最高转速2000r/min 检测精度：±0.05%（F.S） 最大道路阻力矩：650 N•m 检测精度：±0.1%（F.S） 接合周期：30s。
科学性、先进性
- 试验台按《QC/T27-2004汽车干摩擦式离合器总成台架试验方法》、日本丰田、德国雷贝斯托标准研制。底座分床身和滑座两部分，工件装卸方便、调整容易。直流电动机模拟汽车发动机；惯量盘模拟产生惯性扭矩的整车平移质量；道路阻力矩采用盘式制动加力传感器来完成，气动比例阀或伺服电机控制位移模拟道路阻力矩；调整电动机的转速、扭矩与惯量盘和道路阻力矩的大小可以模拟实际使用工况。方便对规格为Φ160－430mm的汽车离合器进行热负荷、静摩擦力矩、滑动摩擦力矩、衬片摩擦磨损、制动性能等综合性能检测。转速控制采用模糊PID控制算法，提高系统响应速度，减小超调量及稳态误差；采用卡尔曼滤波方法设计了速度检测信号滤波器，降低了工作现场干扰。工控机为上位机，PLC为下位机，控制系统采用先进的实时操作系统，提高系统的实时处理能力和工作可靠性，实现了自动测试和转矩、温度的高精度测量。参考文献： [1]徐石安，汽车离合器，清华大学出版社，2005.[2]祝守新，控制工程基础，机械工业出版社，2003.等五十余篇。
获奖情况及鉴定结果
- 2009年1月通过吉林省科技厅项目“汽车离合器综合性能试验台”鉴定。1、提供的鉴定资料和技术文件齐全、完整、规范，完成了合同要求，达到了合同要求的各项指标。2、可模拟离合器实际工况，完成综合性测定，具有自动化程度高、检测效率高、检测精度高等特点。3、离合器试验台采用分体式底座结构，工件装卸方便、调整容易。4、通过调整电机的转速、扭矩、惯量盘和道路阻力矩的大小实现了各种工况的模拟。5、开发的控制系统，具有响应速度快，稳态精度高，鲁棒性好的特点。 获奖：1、2009“挑战杯”吉林省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖；2、第三届“挑战杯”长春工业大学大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。
作品所处阶段
- 生产阶段
技术转让方式
- 生产合作
作品可展示的形式
- 录像、模型
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明：按离合器型号调整惯量盘和道路阻力矩，安装好被试工件，确认分离状态。输入相应参数，安装防护装置，启动电机，达到规定转速后，离合器接合，施加阻力矩，主动转速和从动转速一致后，卸载阻力矩，彻底分离离合器后制动，卸载制动气缸，完成一次循环。工控机将所测得值与该离合器的合格指标进行比较，判断该工件是否合格，完成一次检测。技术特点和优势：1、采用卧式台架结构，装卸方便、调整容易；2、调整电机转速、扭矩，惯量盘和道路阻力矩大小可模拟不同离合器实际使用工况；3、采用了模糊PID控制算法，提高了系统响应速度，减小了超调量及稳态误差。采用卡尔曼滤波方法设计了速度检测信号滤波器，降低了工作现场的干扰。适用范围：Φ160－430mm（范围高于同类产品）市场分析和经济效益分析：国内有离合器生产厂1000多家。国外同类产品价格在500万元左右，本产品售价在80万元左右（成本约40万元），按每个厂家需1台计算，国内约需1000台以上，产值约在8亿元，经济效益和应用前景十分可观。
同类课题研究水平概述
- 国外先进工业国家的汽车产业大都相当发达和成熟, 一个非常重要的原因是拥有相当丰富和成熟的产品检测和试验手段。在离合器检测方面著名的企业如法国的VELEO公司、德国的申克公司、美国的贝尔实验室、日本的AUTOMAX公司等。他们制造的汽车离合器综合性能试验台均采用计算机控制，带有多层次的用户编程接口，最终用户可以通过二次开发构建适应自身要求的功能；支持多国语言显示，能够适应不同国家和地区的应用要求；产品数据库可由用户任意修改扩充；大部分采用基于工控机的数据采集和控制系统，利用实时控制技术，实现高速实时多任务控制；检测精度高，各种数据的显示和打印都是自动的，能够满足自动化生产的要求，但其产品价格昂贵。 我国的汽车工业发展相当迅速，促进了汽车零部件性能试验技术及设备的发展。许多大中型生产厂家都具备了一定对重要零部件进行各项性能试验的能力。但总体而言，在这方面我们与国外先进水平相比有一定的差距。就离合器性能综合测试而言，目前国内许多离合器生产厂家对其性能综合测试试验尚处初期阶段，很多厂家还开展不了此项试验。国内在离合器综合性能检测方面领先的有中国船舶重工集团公司第七一一研究所、重庆汽车研究所、长春工业大学与长春中联试验仪器有限公司等研究单位，这些单位在离合器综合性能检测方面开展了大量的研究工作。第七一一研究所和重庆汽车研究所研制的试验台离合机构采用液压加载，道路阻力矩采用磁粉制动器加载，主电机为电磁调速电机，能够满足1992版国家汽车行业试验标准，具体技术指标未见报导，也未查到其生产的离合器综合性能试验台的产品。长春工业大学与长春中联试验仪器有限公司联合研制的试验台具有以下优点：（1）可进行双离合器试验，效率高，节约能源，试验成本低；（2）采用气动比例方式或伺服电机加载施加道路阻力矩与实现离合器的分离、结合，相对液压加载能更好地模拟实车工况；（3）采用气动加载方式，相对液压方式具有环保，清洁的优点；（4）温度测量点多，能更准确地反映被试离合器的实际温度状态。杭州西湖汽车零部件集团有限公司使用了该试验台，已经使用半年，工作可靠，未发生任何故障，用户对使用效果非常满意。
