轎車主減速器使用壽命試驗方法研究

戴文婷

（天津中德應用技術大學,天津 300350）

轎車主減速器使用壽命試驗方法研究

戴文婷

（天津中德應用技術大學,天津 300350）

對于轎車的主減速器來說，其減速器上的齒輪工況直接的影響著減速器的使用壽命，文章主要針對轎車主減速器齒輪的使用壽命進行試驗研究，選用了轎車變速箱總成和螺旋錐齒輪閉式試驗臺進行試驗，對試驗的結果進行對比分析，找出主減速器齒輪的疲勞強度以及疲勞壽命。

轎車主減速器；螺旋錐齒輪；疲勞試驗；疲勞壽命

隨著我國汽車行業的不斷發展，為了使轎車主減速器的結構更加緊密、嚙合更加平穩，因此選用了“準雙曲線螺旋錐齒輪”，其具有很多優點，能夠增大齒輪的接觸比、使轎車重心被降低、齒面的磨損也很均勻并且小齒輪也具有很強的剛度。如何延長其使用壽命，就得先進行疲勞試驗研究，探索出其疲勞壽命變化的原因并進行分析。

1 變速箱總成的試驗

（1）開始進行試驗操作。為了驗證變速器螺旋錐齒輪的疲勞壽命，選用三臺性能良好的變速箱產品，該變速箱要在掛上一檔的條件下，然后在變速器開式總成的試驗臺上開始試驗操作。由于在此試驗環節都與螺旋錐齒輪的實際工作情況相符合，無論是齒輪之間的安裝、支撐還是嚙合的情況。從而，可以看出選用該方法進行減速器螺旋錐齒輪的疲勞壽命試驗是很準確的方法，但是，這種方法存在成本高的缺點。

對于此項試驗要嚴格的按照廠家的規范要求展開試驗，首先要進行磨合，遵守磨合的相關規定，然后才能按照試驗程序進行疲勞試驗，直到變速箱失效才可以結束試驗。廠家對所有的試驗因素都進行了明確的規定，磨合規范為試驗時間半個小時，磨合時候的變速箱輸入轉矩和轉速分別為72.5N·m和1800r/min，在開始試驗時候的轉矩和轉速會不同分別為145N·m和2500r/min。對于試驗過程中的油溫要控制在65℃～85℃這個范圍內，對于輸入的轉速精度為±20r/min，扭矩精度為±2N·m。因此就可以結合該變速器一檔的動比得出主動螺旋錐齒輪的實際磨合為250N·m，試驗磨合為501N·m。

（2）對試驗結果進行分析。從試驗結果可知三臺產品的主動螺旋錐齒輪都發生了斷裂失效，從而可以驗證了對于變速箱使用壽命最短的為主動錐齒輪，在轉矩為145N·m的試驗條件下，主動螺旋錐齒輪的疲勞壽命為90min，即為變速箱的總成疲勞壽命，該齒輪的平均循環次數為65320次。對于齒輪完全破碎的原因是因為齒輪斷裂的瞬間由于轉速特別高，還會繼續運轉，并且轉矩也會瞬間增加，使得變速箱內部的全部部件都被破壞，因此用其做試驗的成本十分高。

2 螺旋錐齒輪臺架試驗

（1）開始進行試驗操作。對于通常的實際生產過程中，對于螺旋錐齒輪的壽命試驗，在單對變速箱螺旋錐齒輪閉式試驗臺可以完成操作，但是為了使試驗更具可比性，因此，選用了螺旋錐齒輪進行疲勞壽命的試驗，該試驗的齒側間隙和嚙合印跡需要操作人員進行測量才能達到要求。當主減速器的殼體結構和軸承都已經安裝穩定的時候，主動齒輪的支撐和安裝方法是影響支撐強度的主要因素，從而決定著減速器的使用壽命。因為主減速的疲勞壽命是由齒輪的支撐強度和剛度決定的，所以，可以初步的得出一個結論，就是在相同載荷情況下，該試驗的疲勞壽命會比前一個試驗壽命提高些。

對于該試驗也要按照廠家的的規范進行操作，也要先進行磨合試驗，要求輸入轉速在335～355r/min范圍內，并且按照轉矩為167N·m運行半個小時，再改為334N·m運行一個小時。然后進行全負載試驗，要求輸入轉速依然在335～355r/min范圍內，輸入轉矩改變為 Mp=(501±2%)N·m，對于該試驗全過程的油溫控制在55～75℃范圍內，只有當齒輪失效才可以結束試驗。

（2）分析試驗結果。通過得出的試驗數據和結果可以分析出主動錐齒輪最先失效，但是其平均循環次數為255500次，疲勞壽命都高于20萬次。此外，即使主動錐齒輪不具有較高的強度，但是卻只有試驗錐齒輪出現損壞，其他零部件卻依然完好，因此該試驗的成本要比變速箱總成試驗低很多。

3 分析螺旋錐齒輪疲勞壽命變化原因

從兩個試驗的結果都可以分析出零部件中強度最弱的為主動錐齒輪，因此，其疲勞壽命直接的影響著主減速器的使用壽命。在此次試驗過程中同一批螺旋錐齒輪得出的數值結果差距比較大，其原因主要是兩種試驗的磨合載荷不相同，磨合載荷和次數直接的影響著齒輪的強化程度；即使確保兩個試驗的載荷相同，但是轉速也存在不同，變速箱試驗的轉速要比另一個試驗轉高很多，導致加載頻率存在很大差距；而且兩種試驗，一個需要操作人員進行調節，一另一個卻不需要，會導致試驗結果分散性很大；此外，閉式試驗臺不需要差速器，使其支撐型式發生不同，導致支撐強度增大受載會變得均勻，疲勞壽命也會被提高。

4 結語

通過兩種試驗可以得出主動螺旋錐齒輪的強度最差，其決定著減速器的疲勞壽命，對于不同的支撐型式，直接的影響著轎車主減速器齒輪的疲勞壽命，為了提高減速器的使用壽命，需要不斷地進行探索研究，增強螺旋錐齒輪的疲勞強度能夠有效的延長助減速器的使用壽命，確保轎車行駛安全。

戴文婷（1975-），女，天津人，碩士，講師，主要研究方向：械制造工藝及設備。