汽车转向传动轴总成性能试验系统设计祥解

二、试验标准分析
根据《汽车转向传动轴总成性能要求及试验方法》试验标准 分析可知如下表。
试验项目 总成间隙 试验 转动力矩 试验 滑动花键 的滑动起 动力试验 静扭强度 试验 扭转疲劳 寿命试验 试 验 方 法 将总成与转向器联接的一 端固定，从转向盘一端施 加 ±3Nm 的转矩 将转向柱管固定，从转向 盘一侧驱动 将滑动花键轴或套固定， 在花键拉出的方向上施加 力 将总成与转向器连接的一 端固定，从转向盘一端施 加转矩 将总成与转向器联接的一 端固定，从方向盘一端施 加正反方向转矩 测定总成的扭转 角度 测出总成的转动 力矩 测出滑动花键拉 出时的起动力 测出输入转矩随 总成扭角变化的 曲线 试验后检查样品 的损坏情况 试验分析 机械支持台 可控转矩伺服电 动系统 扭矩传感器 转角传感器 轴向力 力传感器
电动机的选择
汽车转向传动轴总成性能试验系统中需要了 1个 Text 电动机。此电动机的功能是根据电控单元的指令输 出适宜的转向力矩且可低速正反转运行。 考虑到低速运行或准静态运行，要求电动机能 小转角运行，且要求能实现单片机或上位机控制， 能一步一动且要求每一动位移角很小，同时能在不 转动的状态下保持扭矩不变。综合可知电动机优选 永磁直流电机、步进电机、感应电机、伺服控制电 机。 鉴于以上因素，本设计选择北京和利时电机技 术有限公司130BYG三相混合式步进电机，具体型号 为130BYG350FH-SAKRMA-0602。
整体电路原理主要包括单片机、译码器（或片 选器）、地址所存器、外部存储器、看门狗、细分驱 动器、模数转换器、并口扩展及键盘显示器等。
Fra Baidu bibliotek
试验台系统输入有扭矩信号、转角脉冲信号、键盘、试验项 目选择，输出信号有三相混合步进电机、转角显示与扭矩显 示、指示灯、看门狗、报鸣器。其中扭矩信号需先经过AD处 理，键盘与显示通过8255并口扩展，三相混合步进电机需细 分驱动器来驱动。
汽车转向传动轴总成性能 试验系统设计 XXXXXXXX学院 机械电子工程专业 学生： XX 指导教师： XX
一、设计背景
随着汽车保有量的增多以及汽车行驶速度的不断提 高，汽车的行驶安全越来越受到关注。汽车转向传动轴 总成性能直接关系着汽车行驶的安全性欲可靠性。
目前，汽车转向传动轴总成性能进行定性检测，需要 大量的实车试验。实车试验需要消耗大量的物力、人力、 财力。因此，汽车转向传动轴总成性能试验系统设计是十 分重要的。
穿过转向柱管的转向轴上端借转向轴衬套支承，下端则支 承在转向柱管支座中的圆锥滚子轴承上，其轴向位置由转向 轴限位弹簧限定。转向轴通过由万向节与转向传动轴组成的 转向传动装置与转向器相连。
汽车转向传动轴总成组成
1. 上万向节
2.下万向节
3.转向传动轴
四、试验系统机械结构
本设计试验系统对总成间隙试验、静扭强度试验和扭转疲劳寿 命试验这三项试验项目进行试验测试，其机械机构组成依次为三相 混合式步进电机、电机固定支座、凸缘联轴器、转矩转速传感器、 传感器垫座、套筒联轴器、传动轴、汽车转向传动轴总成、固定轴 、固定支座、机座等 。
致谢
谢谢各位评委老师！
传感器的选择
考虑到试验台试验转矩与三相混合式步进电机扭矩等， 选择传感器规格为50 N.m，转速输出信号（旋转编码器 式）选配2000个脉冲/转。该传感器一端分别通过凸缘联 轴器与步进电机，另一端通过套筒联轴器。整体用螺栓 固定在机座上。
五、电路元件选择与电路设计
试验台系统电路控制部分主要是实现扭矩信号、 转角脉冲信号的记录与显示，电机驱动控制，键盘输 入扫描与试验项目选择控制等功能。
可控正反转伺服 电动系统
三、汽车转向传动轴总成的工作原理
汽车转向传动轴总成是转向操纵机构组成部分。 转向操纵机构包括转向盘、转向柱管、转向轴、上万 向节、下万向节和转向传动轴等。转向柱管中部用橡 胶垫片和半圆形冲压转向柱管支架固定在驾驶室前围 板上，下端插入铸铁转向柱管支座的孔中，支座则固 定在转向操纵机构支架上 。
本设计系统需要显示扭矩与转角，分别用4 位的共阳极七段码来显示，同时需要键盘输入。 故选用8255并口来连接实现键盘显示接口。
试验项目方式选择
试验项目总三种分别是总成间隙试验、静扭强度试验和扭转 疲劳寿命试验，通过三个按钮来选则与单片机P1.4、P1.5 。
电动机驱动控制设计
电动机为北京和利时电机技术有限公司130BYG三 相混合式步进电机，具体型号为130BYG350FHSAKRMA-0602，同时得知采用选择北京和利时电机技 术有限公司的三相混合式步进电机细分驱动器SH32206。
单片机最小单元系统
为了完成系统控制功能首先应布置单片机最小单元系 统，其中元件有单片机AT89C52、12M晶振电路、 MAX813L看门狗电路、74LX373地址锁存器、74LX139译 码器、6116外部数据存储器。
扭矩信号AD模数转换电路图
转角脉冲信号通过反相器接单 片机外部中断INT0
报鸣电路
为了试验系统更加人性化，本设计设计了一报鸣电 路，实现特殊情况下报鸣。
六、试验系统软件设计
试验系统整体 程序流程图
电动机驱动控 制程序路程图
结 论
本汽车转向传动轴总成性能试验系统是一机电一体化系统，采 用AT89C52单片机智能化检测并记录。本试验系统以JN338A型旋转 式传感器对汽车转向传动轴总成的转角与扭矩进行信号采集，以 AT89C52单片机为控制单元，以数据存储器6116为存储单元，以键 盘与按钮为输入，以七段码为信息显示。整个试验系统的结构简 单使用，精度高，抗干扰能力强，可靠性好，具有很好的检测性 能，且易于维护。
联轴器的选择
联轴器选用WSD型 十字轴万向联轴器、套 筒联轴器、凸缘联轴器 三种联轴器。
WSD型十字轴万向联轴器
套筒联轴器
凸缘联轴器
传感器的选择
根据汽车转向传动轴总成性能试验内容分析可知，所需的传感器 为扭矩传感器、转角传感器。为了安装测试方便优选扭矩转角传感器， 查选采用北京三晶创业科技集团有限公司的JN338A型旋转式传感器。