轮边减速器总成台架疲劳试验方案设计

newmaker

欢迎访问e展厅 展厅 3 传动/转向/制动系统展厅 变速箱, 离合器, 制动系统... 1 试验原理分析 1.1 轮边减速器工作原理 一般来说，采用轮边减速器是为了提高汽车的驱动力，以满足或修正整个传动系统驱动力的匹配。目前采用的轮边减速器，就是为满足整个传动系统匹配的需要，而增加的一套降速增扭的齿轮传动装置。 从发动机经离合器、变速器和分动器把动力传递到前、后桥的主减速器，再从主减速器的输出端传递到轮边减速器及车轮，以驱动汽车行驶。在这一过程中，轮边减速器的工作原理就是把主减速器传递的转速和扭矩经过其降速增扭后，再传递到车轮，以便使车轮在地面附着力的反作用下，产生较大驱动力。 1.2 轮边减速器台架试验原理 轮边减速器台架试验原理就是把其工作原理再现于试验台上。所不同的就是要用定值的转速和扭矩输人给轮边减速器，经过一段时间的运转试验，考核该总成的设计和试制是否达到要求。同时，由于台架试验的特点，其总成的布置和安装必须满足工作原理的需要，以便得出准确的考核结果。 2 试验载荷数据的确定 参考汽车设计理论，目前只有针对主减速器输入转矩的计算方法，由于轮边减速器是与主减速器输出端相连接的总成，主减速器的输出转矩就是轮边减速器的输人转矩，主要被试件也是传动齿轮。因此，参考主减速器输人转矩的计算方法是合理的。下面从两种计算方法中确定试验输入转矩。 2.1 试验转矩计算方法一 按发动机最大转矩和传动系的最低传动比确定轮边减速器的输人计算转矩 式中，T1 为第一种方法计算的转矩；Temax为发动机最大使用转矩；n为计算的驱动桥数；i1为变速器一档速比；if为分动器传动比；io为主减速器传动比。 分动器传动比if的确定方法为：当分动器高档传动比ifg与低档传动比ifd间有ifg＞1/2ifd时，if取ifg，此时计算的驱动桥数刀取1；当ifg＜1/2ifd时，if取ifd，此时计算的驱动桥数n取2。 根据EQ2050越野车各技术参数计算得T1=3050Nm。 2.2 试验转矩计算方法二 按驱动轮打滑扭矩确定轮边减速器的输人计算转矩 式中，T2为第二种方法计算的转矩；G为满载状态下一个驱动轮的静负荷；φ为附着系数；r为车轮滚动半径；i1为轮边减速器传动比。 根据EQ2050越野车各技术参数计算得T2=2326Nm。 2.3 试验转矩的确定 按上述计算方法计算出T1和T2后，根据汽车设计理论，应选取这两种计算结果的较小值作为计算转矩。所以，最终确定T2=2326Nm作为轮边减速器总成台架疲劳试验的输入转矩值。 3 试验台架方案的设计 在轮边减速器总成台架试验方案的设计中，对四种方案进行了对比，最终确定一种较好的方案用于台架试验。 3.1 利用驱动桥闭式试验台的试验方案 驱动桥闭式试验台是用于驱动桥主减速器总成台架疲劳试验的项目的设备，见图1。 把相互配套的主减速器和轮边减速器同时安装在该设备上，并可以同时进行疲劳试验，见图2。 此方案存在以下几个缺点：①需要的轮边减速器总成试验样品较多，每次四件；②由于操作空间狭窄，又分上不两层安装，试验准备需较多的人工和时间；③试验夹具设计复杂，加工量也较大；④试验中，无论是主减速器或轮边减速器总成，一旦出现零件的故障或损坏，试验人员较难判断是哪一个样品需要拆检，只能把它们一起拆检，增加了试验运行难度和拆检的工作量。 因此，经过对试验方案设计过程中的对比，决定不采用这一方案。 3.2 重新研制轮边减速器试验台的方案 如果重新研制一台轮边减速器试验台，从长远考虑可以针对该总成的各种试验项目进行设计和研制，对于轮边减速器总成的系列开发试验是有必要的，但是，对于急需的开发试验，则是远水不能救近火。因为一种试验台的研制，从开始申报到批准，经过的时间较长，再加设计、试制、采购、安装和调试，耗费的时间是很长的，无法按时完成目前的开发试验任务。 另外，针对该试验台所需的诸多技术要求和相关资料，也掌握甚少，研制的技术条件也不成熟，因此，这一方案暂时不能采用。 3.3 利用变速器开式试验台加装变速器的试验方案 安装布置方案见图3。 轮边减速器输人端转矩已确定，而变速器开式试验台的输入转矩只有300Nm，按能够直接选用的变速器的一档传动比6.54计算，可得最大转矩为1962Nm，较已确定的2326Nm差距太大。如果加大输入值，则可能导致测功机超载，引发严重的机械故障，同时，也可能使变速器提前损坏，试验无法连续运行，而短时间里又无法找到更大传动比的变速器，因此，这一方案也只能放弃。 3.4 利用变速器开式试验台加装减速机的试验方案 安装布置方案见图 4 经查阅《机械设计手册》和收集的减速机样本，发现使用减速机降速增扭，可以实现较为理想的试验技术条件。经过认真的计算和对比，选用两台行星齿轮减速机。其中安装在轮边减速器输入端的减速机是1：10的传动比，如果给减速机输入300Nm的转矩，它传递给轮边减速器输入端的转矩可达3000Nm，而按2.326Nm的要求，给减速机输入232.6NmRp可。为了保护测功机不超载，经计算后，在轮边减速器的输出端，选用一台1：20传动比的减速机，可使测功机在223.3Nm的较低负载下工作，确保其不超载。因此，这一方案被确定为轮边减速器总成的台架试验方案。 4 试验方法和试验结果评价指标的确定 到目前为止，通过调研和收集资料，尚未见到国内汽车用轮边减速器总成台架试验方法的相关标准。因此，为了摸索和制定本公司的总成台架试验标准，采用参考相关总成的台架试验标准的方式，制定有一定技术基础的轮边减速器总成台架疲劳试验标准，通过实践再进行改进和完善。 4.1 试验方法的确定依据 EQ2050越野车驱动桥总成的台架试验，采用了汽车行业标准《汽车驱动桥台架试验方法（QC/T533-1999）》中关于疲劳试验部分的内容。又由于EQ2050越野车的轮边减速器与驱动桥相连，因此将驱动桥的输出参数作为轮边减速器的输入参数，并经技术处理后应用于台架试验，方案是可行的，试验结果是合理的。 因此，参照该标准中的试验方法，并参照对应的评价标准（见《QC/T534-1999》），制定出轮边减速器总成的台架疲劳试验标准和评价指标，以指导该总成的台架试验，这样试验出的结果与驱动桥的试验结果是相互匹配的。 4.2 EQ2050越野车轮边减速器总成疲劳试验方法 4.2.1 试验目的 检验EQ2050越野车轮边减速器总成疲劳寿命。 4.2.2 试验样品 由委托方提供符合设计图纸要求，并提供作试验的轮边减速器总成样品一件。 4.2.3 试验装置 采用前文所述试验装置。 4.1.4 试验条件 ①试验负荷：按前文所述计算结果2326Nm作为满负荷输人，其测试精度控制在±1.5%以内。 ②润滑油：被试轮边减速器总成内润滑油，按技术条件规定的型号和油量加注。 ③油温：正式试验时，油温控制在±80℃，采用风冷或水冷方式均可。 4.2.5 试验程序 a.走合试验 按2326Nm为满负荷的1/4、1/2和3/4三种负荷，由小到大进行走合试验，每种负荷按轮边减速器总成输人轴运转1T- J次循环次数（每转一周为一个循环）进行，输入转速l00r/min.如果试验中出现齿轮或轴承异响、齿轮早期损坏、油封漏油、壳体开裂、温度异常等现象，应停机检查或终止试验。 b.正式试验 走合试验结束后，按满负荷加载试验，输入转速100r/mm。如果试验中出现齿轮或轴承异响、齿轮早期损坏、油封漏油、壳体开裂、温度异常等现象。应停机检查或终止试验。试验循环次数达到20万次后停机，总成样品解体检查。 4.2.6 试验结果处理 按4.3试验结果评价指标，判定样品是否通过试验。并按有关技术要求写出试验报告或试验结果通知书。 4.3 试验结果评价指标的确定 4.3.1 循环次数的确定 参照汽车行业标准《汽车驱动桥台架试验评价指标（QC/T534-1999）》中，驱动桥总成疲劳试验时，样品的疲劳寿命指标是：不低于30万次，平均不低于50万次。根据EQ2050军用越野车的轮边减速器总成的相关技术参数，确定输人端的循环次数不低于20万次。 4.3.2 失效判定标准 参照汽车行业标准《汽车机械式变速器总成技术条件（QC/T29063-1992）》及《汽车驱动桥台架试验评价指标（QC/T534-1999）》，制定出该总成是否合格的标准。在拆检时，不得出现下述零件失效现象：①轮齿断裂；②齿面剥落；③齿面严重点蚀（面积超过4mm2或深度超过O. Smm的点蚀）；④轴承损坏；⑤轴类零件断裂、变形或工作面烧蚀；⑥壳体开裂；⑦油封漏油。 5 结论 上述试验方法和评价指标经实际应用后，其合理性、实用性得到了验证。 目前，EQ2050越野车轮边减速器总成在经过多轮台架试验和多次改进后，最终通过了台架试验的考核。该总成又经过装上整车后的几轮3万km可靠性道路试验，未出现早期疲劳损坏故障，进一步验证了这一台架试验方法和评价指标的合理性。 同时，也证明通过试验方案设计的方法，可以挖掘试验设备的潜力，节约产品开发费用，缩短产品开发周期，进而提高试验技术水平。是值得去研究的一个技术领域。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (3/30/2008)