九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法

技术特征：
1.九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法，其特征在于：它包括：转矩传感器、光纤光栅传感器、转矩传感器上位器(7)、光纤光栅传感器上位器(8)、九档自动变速器装卡装置(2)、滚筒(4)以及支架(5)，所述变速器装卡装置(2)与支架相连。发动机固定于支架(5)，车轮(3)置于滚筒(4)上方。2.根据权利要求1所述的九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法，其特征在于：所述转矩传感器共有三个，分别位于太阳轮(9)，太阳轮(10)与太阳轮(11)处。3.根据权利要求1所述的九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法，其特征在于：其检测区域共分为三处a区、b区与c区三个区域水平方向依次排列。4.根据权利要求1所述的九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法，其特征在于：变速器装卡装置(2)与支架(5)通过垫片和螺母配合锁紧。5.根据权利要求1所述的九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法，其特征在于：所述的光纤光栅传感器共分为三组安装，第一组位于监测区域a处，具体位置位于太阳轮(9)与行星轮(12)的端面；第二组位于监测区域b处，具体位置位于太阳轮(10)与行星轮(13)的端面第三组传感器位于监测区域c处，分别位于太阳轮(11)、长行星轮(14)与短行星轮(15)的端面。6.根据权利要求1所述的九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法，其特征在于：每个齿轮共安装8个光纤光栅传感器，每两个光纤光栅传感器间隔45
°
。7.根据权利要求1所述的九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法，其特征在于：每个齿轮的8个光纤光栅传感器沿齿轮径向均匀分布在齿轮的齿端。8.根据权利要求1所述的九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法，其特征在于：所述传感器均通过无线传输的形式，将所测得的信号传递至上位器，经由上位器筛选信号和判断信号准确性后，分析得出数据。上位器(7、8)与控制终端(1)相连。9.根据权利要求1所述的九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法，其特征在于，它包含以下步骤：步骤一：将检测装置安装于台架并固定，搭建初始模块，组建测量模块，搭建测量模块，并确认齿轮参数。步骤二：搭建转矩测量模块，调整转矩传感器，将转矩传感器与转矩传感器的上位器(7)相连，转矩传感器的上位器(7)通过总接线口与控制终端(1)相连接，并将参数初始化。步骤三：搭建弯曲应变测量模块，调整光纤光栅传感器，将光纤光栅传感器与其上位器(8)相连，光纤光栅传感器的上位器(8)会将传感器所得到的信号进行调节，将温度信号与弯曲应变信号分离，并将弯曲应变信号传送至控制终端(1)。将光纤光栅传感器上位器信号传输接口(8)与光纤光栅传感器的上位器与(8)控制终端(1)通过总接线口相连，并将参数初始化。步骤四：转矩传感器(7)与光纤光栅传感器(8)正常工作，得到弯曲应变信号与转矩信号。
步骤五：终端(1)将整合所有的信息，在运算时，齿轮简化为悬臂梁模型，通过将轮齿有效接触部分微分为一系列的微元，将每一个微元计算所得的弹性变形量进行叠加，最终求得任意瞬时啮合点处的法向变形柔度。将齿轮沿齿宽方向分为n份薄片，每份薄片的厚度均为l/n，任意齿轮薄片齿轮均可认为是左端固定，且与微元右端相连的部分均可视为刚体，薄片齿轮微元的变形主要包含三个部分，在沿轴向力作用下引起的剪切变形，由沿齿轮径向外力引起的压缩变形，测量此压缩形变时，通过确定压力来进行计算此处压缩变形，轴向外力与弯矩共同作用下的弯曲变形，在计算此弯曲变形时，将齿轮轮齿沿垂直于齿宽方向均分为多份，由在不同位置的8个光纤光栅传感器测量每份得的弯曲变形量，除此之外，还有在啮合点处，因为接触而产生的变形。因此，第m片薄片齿轮副综合变形可以认为是以上各个应变的加和，因此，在第m片齿轮上单位齿宽上任意啮合点处的啮合刚度可以表示为在该点处法相啮合力与第m片薄片齿轮任意啮合点处的法向综合变形与齿宽乘积的比值，而整个齿轮在该瞬时的总啮合刚度，其在数值上与n片薄片齿轮啮合刚度的综合相同。步骤六：对计算所得的多个单齿时变啮合刚度进行处理，根据时间同步的原则，对相邻的单齿时变啮合刚度进行融合计算，得到轮齿的综合时变啮合刚度。

技术总结
本发明提出了九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测装置及多信号融合的检测方法，属于齿轮动力学性能测试技术领域。解决了现有的九档自动变速器内部行星齿轮机构行星齿轮啮合刚度不易测量，影响传动的平稳以及安全的问题。检测装置包括转矩传感器、光纤光栅传感器、转矩传感器上位器、光纤光栅传感器上位器、九档自动变速器装卡装置、滚筒以及支架。它主要用于九档自动变速器齿轮啮合刚度在线检测。求解啮合刚度时，将齿轮简化为悬臂梁，通过将轮齿有效接触部分微分为一系列的微元，将每一个微元计算所得的弹性变形量进行叠加，最终求得任意瞬时啮合点处的变形量，利用该变形量与用力情况求得单齿时变啮合刚度。对计算所得的多个单齿时变啮合刚度进行处理，根据时间同步的原则，对相邻的单齿时变啮合刚度进行融合计算，得到轮齿的综合时变啮合刚度。得到轮齿的综合时变啮合刚度。得到轮齿的综合时变啮合刚度。


技术研发人员：吴石 周熠阳 徐田恬 徐雳 王延福
受保护的技术使用者：哈尔滨理工大学
技术研发日：2021.11.26
技术公布日：2022/7/1