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技术领域

本发明创造涉及摆架式汽车起动机测试领域，具体涉及一种摆架式汽车起动机起动瞬时 冲击力测试系统及测试方法。

背景技术

起动机在工作时，在起动机壳体安装处、起动机驱动齿轮和发动机飞轮齿圈啮合处产生 冲击，从电枢总成到驱动齿轮的动力传动系统中也产生冲击，因起动机冲击引发的振动、噪 声和使用寿命问题也提上议程。部分起动机产品已采用在行星齿轮架和起动机壳体之间增加 减振橡胶垫来减小冲击，但对于增加减振橡胶垫前后的冲击力值变化情况没有测试手段，因 此开发一套起动机起动瞬时冲击力测试系统迫在眉睫。

发明内容

本发明创造目的在于提供一种摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统及测试方法， 通过摆架装置把起动机壳体受到的冲击转矩转化为冲击周向力，并利用连接摆架与支座的压 电式传感器测出周向冲击力。还通过可调转动惯量装置、磁粉制动器和偏心轮机构来模拟发 动机的转动惯量和转动阻力矩，偏心轮机构是模拟发动机不同工作状态下的波动阻力、发动 机不同起始角度；还可通过分别由压电式力传感器、光电编码器和磁粉制动器组成的多通道 信号采集，测试起动过程对起动机安装止口的冲击力和发动机的转速和加速度。测试方法 为：起动机与飞轮齿圈啮合传动的反作用力通过摆架机构作用于力传感器，测出起动过程中 冲击对安装止口的作用力；通过光电编码器测出发动机的速度与加速度；模拟发动机负载装 置通过惯量轮系调整发动机的转动惯量，通过控制电流大小来调整磁粉制动器模拟发动机阻 力矩的大小，通过偏心轮模拟发动机不同工况下的波动阻力，调整齿比改变发动机波动阻力 的周期，调整偏心轮起始角度模拟发动机不同起始角度。因此，通过该系统可有益于掌握起 动机冲击的动态特性，可实现对起动机起动瞬时冲击力的测试。

本发明创造采用的技术方案为：

摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统，具有底座14，底座14上设有摆架装置和 模拟发动机负载装置，所述摆架装置具有摆架11，所述摆架11通过两支座12设置底座14 上，所述摆架11的两端分别通过轴承Ⅰ5固装在两个支座12上，所述摆架11上装有待测 试起动机1，所述待测试起动机1与摆架11的回转中心同轴；所述支座12上设有压电式力 传感器13，所述压电式力传感器13的一端通过连接板Ⅰ与摆架11刚性连接，另一端通过 连接板II与支座12刚性连接；所述模拟发动机负载装置具有转动轴15，转动轴15上设有 与待测试起动机1啮合传动的飞轮齿圈3，所述转动轴15通过轴承II5.1支撑安装在底座 14上。

所述的摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统，所述支座12上设有两个压电式力 传感器13，且两个压电式力传感器13以摆架11回转中心为圆心水平方向对称分布安装在 支座12的两侧。

所述的摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统，所述转动轴15上还设有惯量轮系 4，所述惯量轮系4和飞轮齿圈3刚性连接，用于调整发动机的转动惯量。

所述的摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统，所述转动轴15上还设有磁粉制动 器6，通过控制电流大小来调整磁粉制动器6，用于模拟发动机阻力矩的大小。

所述的摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统，所述转动轴15上还设有光电编码 器7，用于测取发动机的速度与加速度。

所述的摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统，所述模拟发动机负载装置还具有用 于模拟发动机内部波动阻力的偏心机构，所述偏心机构包括设置在底座14上并通过轴承III 5.2支撑的转轴，设置在转轴上的齿轮8和偏心轮9，所述飞轮齿圈3与齿轮8以一定传动 比啮合带动偏心轮9旋转来模拟发动机内部的波动阻力。

所述的摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统，所述偏心轮9的一侧设有刻度盘 10，用于读取模拟发动机不同起始角度。

所述的摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统，所述待测试起动机1通过法兰盘2 安装在摆架11上，所述待测试起动机1与法兰盘2通过螺钉固定连接，所述法兰盘2与摆 架11通过螺钉紧固连接。

一种摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试方法，采用所述的摆架式汽车起动机起动瞬 时冲击力测试系统，由计算机控制待测起动机1的启动；

利用待测起动机1与飞轮齿圈3啮合传动的反作用力，通过摆架11作用于压电式力传 感器13，测出起动过程中冲击对安装止口的作用力；

利用惯量轮系4调整发动机的转动惯量，通过控制电流大小来调整磁粉制动器6模拟发 动机阻力矩的大小，通过偏心轮9模拟发动机不同工况下的波动阻力，通过调整飞轮齿圈3 与齿轮8的啮合传动比改变发动机波动阻力的周期，通过调整偏心轮9起始角度模拟发动机 不同起始角度，利用光电编码器7测出发动机的速度与加速度；

将压电式力传感器13、磁粉制动器6和光电编码器7采集的信号分别输入至信号分析 平台，进行分析检测。

本发明创造具有以下有益效果：

本发明创造摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统包括摆架装置和模拟发动机负载 装置。摆架装置上装有用于测试冲击的起动机，摆架由支座上的两个轴承Ⅰ支撑，起动机固 定在摆架上且与摆架的回转中心同轴，两个压电式力传感器对称的安装在支座两侧，压电式 力传感器一端通过连接板与摆架刚性连接，另一端通过连接板与支座刚性连接，起动机与飞 轮齿圈啮合传动的反作用力通过摆架作用于力传感器；模拟发动机负载装置上设有飞轮齿 圈、惯量轮系、磁粉制动器和偏心轮机构，飞轮齿圈、惯量轮系、磁粉制动器和光电编码器 均在一根转动轴上，由两个轴承II支撑，飞轮齿圈和惯量轮系刚性连接，且紧固在转动轴 上，磁粉制动器和光电编码器均与转动轴连接，且固定在底座上；偏心机构由两个轴承III支 撑，通过齿轮与飞轮齿圈以一定传动比啮合带动偏心轮转动，偏心轮的一侧设有刻度盘；信 号测试系统包括采集卡、压电式力传感器和光电编码器，光电编码器与飞轮齿圈同轴，测取 发动机的速度与加速度，压电式力传感器、磁粉制动器和光电编码器均与采集卡连接并由计 算机控制。

测试方法为：起动机与飞轮齿圈啮合传动的反作用力通过摆架机构作用于压电式力传感 器，测出起动过程中冲击对安装止口的作用力；通过光电编码器测出发动机的速度与加速 度；模拟发动机负载装置通过惯量轮系调整发动机的转动惯量，通过控制电流大小来调整磁 粉制动器模拟发动机阻力矩的大小，通过偏心轮模拟发动机不同工况下的波动阻力，调整齿 比改变发动机波动阻力的周期，调整偏心轮起始角度模拟发动机不同起始角度。

本发明创造通过摆架机构固定起动机，并用两个深沟球轴承使摆架机构安装在支座上， 使摆架机构与支座通过力传感器相互作用，从而测出驱动齿头与发动机飞轮齿圈之间的起动 冲击转矩，实现对汽车起动机冲击力的测试。

本发明创造可以通过惯量轮系调整发动机的转动惯量，通过磁粉制动器调整发动机阻力 矩，通过偏心轮机构模拟发动机不同工作过程中的波动阻力、发动机不同起始角度，实现对 配套发动机起动冲击的模拟，通过光电编码器的使用，对发动机转速和加速度进行测量，为 汽车起动机冲击力测试系统的研发提供保障。

附图说明

图1为本发明创造摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统的结构简图。

图1a为图1所示刻度盘10的放大示意图。

图2为本发明创造中摆架装置的主视图。

图3为本发明创造中摆架装置的右视图。

图4为本发明创造中摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试方法的流程框图。

其中1-起动机，2-法兰盘，3-飞轮齿圈，4-惯量轮系，5-深沟球轴承Ⅰ，5.1-深沟球 轴承II，5.2-深沟球轴承III，6-磁粉制动器，7-光电编码器，8-齿轮，9-偏心轮，10-刻度 盘，11-摆架机构，12-支座，13-压电式力传感器，14-底座，15-转动轴。

具体实施方式

实施例1摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统

如图1-3所示摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统，具有底座14，底座14上设 有摆架装置和模拟发动机负载装置。如图2-3所示摆架装置具有摆架11，所述摆架11通过 两支座12设置底座14上，支座12与底座14用四个螺栓固定；所述摆架11的两端分别通 过轴承Ⅰ5固装在两个支座12上，优选地轴承Ⅰ5为深沟球轴承Ⅰ5，所述摆架11上装有待 测试起动机1，所述待测试起动机1与摆架11的回转中心同轴；优选地，待测试起动机1 通过法兰盘2安装在摆架11上，待测试起动机1与法兰盘2通过螺钉固定连接，法兰盘2 与摆架11通过螺钉紧固连接。支座12上设有压电式力传感器13，所述压电式力传感器13 的一端通过连接板Ⅰ与摆架11刚性连接，另一端通过连接板II与支座12刚性连接，使摆架 11与支座12通过压电式力传感器13相互作用，从而测出起动冲击对安装止口的冲击力； 优选地，所述支座12上设有两个压电式力传感器13，且两个压电式力传感器13以摆架11 回转中心为圆心水平方向对称分布安装在支座12的两侧。因此摆架11与支座12通过压电 式力传感器13相互作用，起动机1与摆架11的回转中心同轴，两套压电式力传感器13共 同作用于摆架装置，用于约束摆架11绕其轴心回转的转动自由度。

如图1所示模拟发动机负载装置具有转动轴15，转动轴15上设有与待测试起动机1啮 合传动的飞轮齿圈3，转动轴15通过轴承II5.1支撑安装在底座14上，优选地轴承II5.1 为深沟球轴承II5.1。转动轴15上还设有惯量轮系4，惯量轮系4和飞轮齿圈3刚性连接， 用于调整并模拟发动机的转动惯量。转动轴15上还设有磁粉制动器6，通过控制电流大小 来调整磁粉制动器6，用于模拟发动机阻力矩的大小。转动轴15上还设有光电编码器7，用 于测取发动机的速度与加速度。因此飞轮齿圈3、惯量轮系4、磁粉制动器6和光电编码器 7均在同一根转动轴15上，由两个深沟球轴承II5.1支撑，飞轮齿圈3和惯量轮系4用4个 螺钉与转动轴15固连在一起，且用键连接，通过调整惯量轮系4来模拟不同型号发动机的 转动惯量；磁粉制动器6与光电编码器7均与转动轴15连接且固定在底座14上，磁粉制动 器6与转动轴通过键连接，通过控制磁粉制动器的输入电流来模拟不同发动机的转动阻力 矩。

模拟发动机负载装置还具有用于模拟发动机内部波动阻力的偏心机构，偏心机构包括设 置在底座14上并通过两个轴承III5.2支撑的转轴，设置在转轴上的齿轮8和偏心轮9，优选 地轴承III5.2为深沟球轴承III5.2。飞轮齿圈3与齿轮8以一定传动比啮合带动偏心轮9转 动，用于模拟发动机内部不同工作过程中的波动阻力，调整齿比改变发动机波动阻力的周 期。如图1和1a所示偏心轮9的一侧设有刻度盘10，用于读取模拟发动机不同起始角度。

实施例2摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试方法

采用上述的摆架式汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统，如图4所示由计算机控制待测 起动机1的启动；

利用待测起动机1与飞轮齿圈3啮合传动的反作用力，通过摆架11作用于压电式力传 感器13，测出起动过程中冲击对安装止口的作用力；

利用惯量轮系4调整发动机的转动惯量，通过控制电流大小来调整磁粉制动器6模拟发 动机阻力矩的大小，通过偏心轮9模拟发动机不同工况下的波动阻力，通过调整飞轮齿圈3 与齿轮8的啮合传动比改变发动机波动阻力的周期，通过调整偏心轮9起始角度模拟发动机 不同起始角度，利用光电编码器7测出发动机的速度与加速度；

将压电式力传感器13、磁粉制动器6和光电编码器7采集的信号分别输入至计算机信号分 析平台，进行分析检测。

该系统通过压电式力传感器、光电编码器同时测试汽车起动机的起动冲击过程，通过模 拟惯量轮系、磁粉制动器和偏心轮机构来模拟发动机的转动惯量、起动阻力矩和波动阻力。 为研究或开发汽车起动机起动瞬时冲击力测试系统创造条件。