蔚哲

摘 要：汽車變速箱是汽車動力傳輸系統(tǒng)中重要的一部分，汽車變速箱的質(zhì)量會直接影響汽車的質(zhì)量，提高變速箱的裝配質(zhì)量也會相應(yīng)的提高汽車質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：汽車變速箱裝配;自動測量系統(tǒng);設(shè)計與實現(xiàn)

0 引言

本文基于汽車變速箱的裝配過程中零部件分裝的測量問題設(shè)計并實現(xiàn)變速箱裝配自動測量系統(tǒng)。目的是將計算機技術(shù)和自動化技術(shù)結(jié)合，運用到汽車變速箱裝配測量過程，通過提高變速箱零部件裝配過程測量技術(shù)，提高變速箱的裝配質(zhì)量和效率，同時為變速箱裝配技術(shù)的數(shù)字化與自動化提供一定的思路。

1 汽車變速箱作用和工作狀態(tài)

手動變速箱的齒輪組可以分為主動齒輪和從動齒輪。主動齒輪負(fù)責(zé)帶動從動齒輪轉(zhuǎn)動。主動齒輪為小直徑齒輪，從動齒輪為大直徑齒輪的情況下，車輪的轉(zhuǎn)動速度較慢，但是可以輸出較多大的轉(zhuǎn)矩。比如在汽車起步的時候，需要克服輪胎與地面的靜摩擦力，需要較大的轉(zhuǎn)矩，這種情況下就需要小齒輪帶動大齒輪，也即大齒輪比。隨著從動齒輪直徑的減小，轉(zhuǎn)矩也會隨之減小，車速會隨之增加，比如二擋或者三檔的齒輪組，比較適用于交通狀況較為復(fù)雜的行駛情況。當(dāng)從動齒輪直徑縮小到與主動齒輪直徑相同時與速度都比較理想并且能量利用率較高此時的齒輪比為1，這種狀態(tài)下的扭矩也稱為直接擋，適合日常行駛。齒輪直徑小于主動齒輪直徑的時候，齒輪比大于1，此時會產(chǎn)生小的轉(zhuǎn)矩當(dāng)從動，較大的速度，適合在路況好的情況下行駛，并且這種行駛狀態(tài)下會比較節(jié)省燃油。

2 測量系統(tǒng)簡介

測量系統(tǒng)硬件主要包括PLC、電源模塊、ET200X模塊、5120驅(qū)動器、RFID、人機界面、測量機等。測量系統(tǒng)功能包括，各部分協(xié)調(diào)控制，信息傳遞，數(shù)據(jù)傳遞，數(shù)據(jù)存儲、計算，信號量轉(zhuǎn)換等功能，下面介紹相應(yīng)功能用到的硬件設(shè)備。

其中HMI（Human Machine Interface）為人機界面，用于操作人員與測量系統(tǒng)之間的信息交互，主要進(jìn)行測量任務(wù)的選擇。PLC （Programmable LogicController）為可編程邏輯控制器，用于自動化控制的數(shù)字運算控制器，可將控制指令載入內(nèi)存進(jìn)行存儲與執(zhí)行。測量機是可以運行測量軟件的Windows計算機，具有能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)處理能力。傳感器采集盒的作用是將傳感器采集到的數(shù)字信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換為計算機可處理了的數(shù)據(jù)，本次測量系統(tǒng)中使用的傳感器采集盒為16通道的NH 111數(shù)據(jù)采集器，通過數(shù)據(jù)采集器將傳感器信號轉(zhuǎn)換為計算機能夠處理的數(shù)據(jù)信號，方便計算機對測量數(shù)據(jù)后續(xù)的分析整理以及存儲。

3 自動測量系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

3.1 現(xiàn)場總線技術(shù)簡介

PROFIBUS總線是全球化的總線標(biāo)準(zhǔn)，使用、安裝都不依賴于現(xiàn)場設(shè)備，適應(yīng)性比較強，在車間級現(xiàn)場監(jiān)控和電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域都有廣泛的使用。PROFIBUS總線技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)從間級的監(jiān)控到現(xiàn)場電氣設(shè)備的分散控制，解決了車間級的電器設(shè)備的管理控制問題。PROFIBUS總線適用性強、傳輸效率高，傳輸里程遠(yuǎn)。

PROFIBUS總線組成有ProfiBus-FMS，ProfiBus-DP，ProfiBus-PAo ProfiBus-FMS總線周期小于100ms，適用于車間級的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。ProfiBus-FMS總線通常采取主從方式，主要用于完成主控制器與現(xiàn)場電氣設(shè)備的數(shù)據(jù)通訊。ProfiBus-DP總線使用首層通訊協(xié)議和接口，能夠保證數(shù)據(jù)快速性、有效性的傳輸。ProfiBus-DP總線速度快、成本低，較多地用于系統(tǒng)設(shè)備層與分布式模塊之間的通訊。ProfiBus-PA總線模型可使傳感器模塊和任務(wù)執(zhí)行模塊連接到同一條總線，較多地用于過程控制。

3.2 STEP編程語言

（1）梯形圖（LAD）：表現(xiàn)形式借鑒了電器控制電路的形式，在繼電器和接觸邏輯控制基礎(chǔ)上演變而來。梯形圖程序表示邏輯直觀、形象、易于問題查找判斷。梯形圖實用性高，是應(yīng)用最廣泛的圖形編程語言之一。

（2）語句表（STL）：語句表的形式和匯編語言的文本語句相似。語句表的程序是由多條語句組成。當(dāng)有梯形圖或者功能塊表達(dá)不清楚的邏輯的時候，會使用語句表表示，語句表會比較方便表達(dá)。

（3）功能塊（FBD）：通常控制邏輯圖通過邏輯符號表示，當(dāng)有復(fù)雜的功能時，需要指令框表示指令。在功能塊中使用符號編輯器定義全局變量，數(shù)據(jù)類型，也有注釋功能，可注釋定義的符號的意義。全局變量可應(yīng)用于所有程序，并且在參數(shù)變化時會自動識別。

3.3 測量系統(tǒng)主控制邏輯程序塊

每個測量工位的測量任務(wù)不同，但基本的主控制邏輯是相似的基本的控制流程有，傳感器原位檢測、母件傳感器到位檢測、工件傳感器到位檢測、標(biāo)定工件、基礎(chǔ)母件測量啟動、最大母件測量啟動、工件測量啟動。

3.4 PLC與測量機通訊模塊

PLC與測量機的通訊通過功能塊FB405和DB405實現(xiàn)。其中，PLC與測量機交互的輸入和輸出數(shù)據(jù)存放到功能塊DB406中，PLC接收測量機的數(shù)據(jù)存放到DB407。同樣以SA100工位通訊實現(xiàn)為例，SA100工位實現(xiàn)的是輸出軸總成與差速器總成的測量。SA100工位PLC和測量機定義了16個字節(jié)的I/O變量區(qū)，32個字的數(shù)據(jù)區(qū)。

在測量結(jié)束后PLC將測量機數(shù)據(jù)寫到MOBY中，由于PLC與測量機交互的輸入和輸出數(shù)據(jù)存放到功能塊DB406中，需要在FB405功能塊中通過接口IN/OUT變量，將DB405中與測量機的I/O信號先映射到FB405的IN/OUT中，最終再賦值到DB406中。

4 結(jié)語

汽車傳動系統(tǒng)零件的質(zhì)量將會影響汽車行駛過程的表現(xiàn)，因此汽車傳動系統(tǒng)零件的裝配質(zhì)量很重要。保證汽車傳動系統(tǒng)零部件的制造精度以及整體的裝配質(zhì)量能夠提高汽車行駛的舒適性以及平穩(wěn)性。作為協(xié)助汽車發(fā)動機工作的重要部分，汽車變速箱的工作表現(xiàn)同樣能夠直接影響汽車行駛的表現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]范國良，李愛平，劉雪梅，等.基于信息熵和Lempel-Ziv的生產(chǎn)線復(fù)雜性測度與線平衡[J].同濟大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，46（02）：

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