摘 要

等速万向节是汽车传动和转向体系必不可少的机构，其工作机能对汽车的安全性、安稳性和舒适性有很大的影响。而汽车等速万向节静强度试验台就是为检验万向节的质量而研发的专用设备。为提高试验的测试效率并保证测试精度，本文设计了以虚拟仪器为核心的测控系统。虚拟仪器系统选用经典的PC-DAQ系统，其中采集卡为USB数据采集卡。根据国家标准中等速万向节静参数测试的要求和特点及电气控制要求和国家标准的相关内容，完成了硬件的选型、电路的设计和软件的设计。软件是以LabVIEW为平台开发的，完成了对数据的滤波和计算、测试的控制、结果的显示及记录等功能。对所构建的系统实施了初步试验，结果显示其能完成预期的要求。

关键词：虚拟仪器；等速万向节；静强度；测控系统

Abstract

Constant velocity universal joint is automobile transmission and steering system essential mechanism and its performance of automobile safety, stability and comfort have great influence, and constant velocity universal joint of automobile static strength test rig is special equipment for the quality of test universal joint research and development. To mention the test high test efficiency and ensure the test precision. In this paper, the design of the virtual instrument as the core of control system. Virtual instrument system used classical PC-DAQ system, the data acquisition card for USB data acquisition card. According to the national standard in the constant velocity universal joint static parameters testing requirements and characteristics and electrical control requirements and national standards, completed the Hardware selection, circuit design and software design. Software is taking LabVIEW as the development platform, completed the data filtering and calculation, control test, result display and recording function. To construct the system implementation of the preliminary test. The results showed that the expected requirements.

Key Words：Virtual instrument; constant velocity universal joint; static strength; measurement and control system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景和意义 1

1.2 等速万向节静强度概述 1

1.2.1 等速万向节概述 1

1.2.2 等速万向节静强度及其性能 2

1.3 虚拟仪器技术 2

1.3.1 虚拟仪器技术 2

1.3.2 虚拟仪器软件LabVIEW 4

1.4 等速万向节静强度试验台国内外研究现状 4

1.5 本文研究的主要内容 5

第2章 设计方案的比较与选择 6

2.1 试验台的功能要求 6

2.2 方案的比较与选择 6

第3章 静强度试验台的总体设计 8

3.1试验台的主要技术要求 8

3.2 试验台的结构设计 8

3.2.1 试验台的结构设计 8

3.2.2试验台的组成 9

3.2.3试验的方法与指标 12

第4章 测控系统硬件设计 13

4.1主要硬件的选型 13

4.1.1数据采集卡 13

4.1.2传感器 14

4.1.3调理等电路元件 16

4.2硬件电路的设计 20

4.2.1电源模块 20

4.2.2光电编码器的抗抖动电路 20

4.2.3扭矩传感器的放大电路 21

4.2.4扭矩传感器的滤波电路 22

4.2.5控制电路与接线图 22

第5章 测控系统软件设计 24

5.1 软件总体结构设计 24

5.2 数据采集模块 24

5.3 数据处理模块 25

5.4 显示及操作模块 26

5.5 数据存储及打印模块 27

第6章 总结 28

参考文献 29

附录 30

附表A1 元器件清单 30

附图A1 电路原理图 31

致 谢 32

第1章 绪论

1.1 课题研究的背景和意义

近年来，我国汽车的生产总量和消费总量一直排在世界第一的位置，汽车产业变成了国民经济发展的重要支柱。随着人们对汽车安全性和舒适性等需求意识的提高以及汽车工业的发展，作为汽车传动和转向系统中的主要结构，万向节的技术更新一直是汽车产业技术更新领域里的最快者。至今为止，等速万向节凭借其巧妙的结构和工作原理及其在传动和转向中表现出来的良好性能，已经主导和占领高中档轿车市场。

等速万向节要求严格的质量保证，其中的多项性能指标是质量保证的基本要素。汽车等速万向节静强度试验台就是为检验万向节的质量而研发的专用设备，它可以快速而自动的完成等速万向节静强度的测试试验，提高测试效率，保证测试精度。

目前，汽车等速万向节试验台的控制系统多为PLC、工控机等为中心，其更改测量对象时操作复杂、造价高。随着科技的发展，虚拟仪器出现在了人们的视线中，其系统灵活、兼容性好、价格低、快速的数据采集和控制以及硬件接口的标准化等突出特点提高了测试效率。其中以具有“即插即用”的能力且更适合于连接多外设的USB接口或IEEE1394总线的外挂式虚拟仪器系统更适合于普及型的廉价系统，有广阔的应用发展前景。因此选用虚拟仪器为基础设计汽车等速万向节静强度试验台的测控系统是有意义的，这套系统能自动、快捷、准确的检测等速万向节的静强度，提高了效率和精度。

1.2 等速万向节静强度概述

1.2.1 等速万向节概述

等速万向节是将输入轴与输出轴以相同的瞬时角速度传递运动的机构。其工作原理和锥齿轮传动的原理相似，就是从结构上保证万向节在工作过程中，其传力点的位置总是保持在主从动轴夹角的平分面上，从而保证等角速度传动。

转向驱动桥中，前轮在转向时偏转角度最高可达40°以上，所以此时不能采用偏转角度很小的普通万向节。普通万向节在偏转角较大时，转速和扭矩会有很大的波动，汽车发动机的动力很难平稳可靠地传输给车轮，同时也会造成汽车的振动、冲击和噪声。因此，必须采用偏转角度大、动力传输平稳、角速度均匀的等速万向节才能满足要求。