整車不同傳動(dòng)軸動(dòng)不平衡量對(duì)變速箱后蓋的影響研究

趙娜 王怡

摘 要：本文通過(guò)測(cè)試最大應(yīng)變，得出最大應(yīng)力振幅，對(duì)比了整車不同傳動(dòng)軸動(dòng)不平衡量下對(duì)變速箱改進(jìn)前后鋁合金后蓋和鑄鐵后蓋的影響。在空載駐車情況下傳動(dòng)軸不平衡量改變后，掛相同檔位時(shí)，對(duì)鋁合金后蓋和大殼上的應(yīng)變幾乎沒(méi)有影響，對(duì)鑄鐵后蓋個(gè)別位置有一定影響，但影響不大。

關(guān)鍵詞：應(yīng)變;應(yīng)力振幅;傳動(dòng)軸;動(dòng)不平衡量;后蓋

中圖分類號(hào)：U463.212 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 引言

整車在行駛過(guò)程中，由于結(jié)構(gòu)的限制，傳動(dòng)軸的夾角和動(dòng)不平衡量會(huì)對(duì)變速箱產(chǎn)生一系列影響，例如會(huì)導(dǎo)致取力器殼體、后蓋殼體、大殼等產(chǎn)生裂紋，本文通過(guò)試驗(yàn)以驗(yàn)證在空載的情況下傳動(dòng)軸的動(dòng)不平衡量是否會(huì)影響后蓋上的應(yīng)變，以及影響程度的大小，為后續(xù)同類產(chǎn)品的動(dòng)強(qiáng)度分析積累數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)。

1 故障現(xiàn)象

廈門(mén)服務(wù)站反饋，一輛裝有全鋁合金變速器總成的車在行駛過(guò)程中發(fā)生故障，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)后蓋和大殼出現(xiàn)裂紋，為了驗(yàn)證傳動(dòng)軸動(dòng)不平衡量是否是后蓋和大殼開(kāi)裂的一個(gè)影響因素，我們做了G1車動(dòng)態(tài)應(yīng)變測(cè)試實(shí)驗(yàn)，測(cè)試變速箱裝在整車空載駐車情況下掛檔時(shí)，由于傳動(dòng)軸偏心振動(dòng)導(dǎo)致后蓋產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)應(yīng)變。試驗(yàn)對(duì)象分別為變速器總成中的大殼K-1、改進(jìn)前鋁合金后蓋（Y-1和Y-2）和改進(jìn)前后的鑄鐵后蓋（T-1和T-2）。

2 試驗(yàn)原理

變速箱直接裝上整車G1，半軸拆開(kāi)，分別掛11檔（直接檔）和空檔，傳動(dòng)軸空轉(zhuǎn)，變速箱并不傳遞扭矩。此時(shí)，后蓋測(cè)點(diǎn)處的動(dòng)態(tài)應(yīng)變是由于傳動(dòng)軸的偏心振動(dòng)傳遞到法蘭盤(pán)而引起的。

3 試驗(yàn)系統(tǒng)組成

試驗(yàn)系統(tǒng)包括試驗(yàn)對(duì)象、加載系統(tǒng)和測(cè)試系統(tǒng)。

（1）試驗(yàn)對(duì)象：全鋁合金殼體變速箱，大殼為K1，后蓋為改進(jìn)前Y-1、T-1和改進(jìn)后Y-2的三種后蓋。

（2）加載系統(tǒng)：東風(fēng)天龍整車掛檔。

（3）測(cè)試系統(tǒng)：應(yīng)變片、傳輸線、轉(zhuǎn)速傳感器、數(shù)據(jù)采集儀器等。

4 試驗(yàn)步驟

4.1 試驗(yàn)準(zhǔn)備工作

（1）將后蓋上的氣缸，軸承蓋等小部件拆下，方便貼片。

（2）銼刀打磨后蓋待測(cè)應(yīng)變部位表面，用紗布去除表面油污和磨屑。

（3）用環(huán)氧樹(shù)脂將應(yīng)變片沿著倒角的垂直方向粘貼在圖1所示的待測(cè)部位，貼片后進(jìn)行24小時(shí)自然干燥。

（4）將電阻應(yīng)變片的引線與連接導(dǎo)線用錫焊法焊在一起，之后用絕緣膠布纏繞并封蠟。

（5）將步驟1中拆下的部件裝上。

（6）測(cè)量與本次試驗(yàn)變速箱對(duì)應(yīng)的傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度，尋找合適的傳動(dòng)軸，同時(shí)校核動(dòng)平衡。

4.2 試驗(yàn)過(guò)程

（1）將原來(lái)裝在東風(fēng)天龍車上的傳動(dòng)軸和變速箱拆下，裝上新的傳動(dòng)軸（不平衡量80g）。

（2）將鋁合金整箱G1裝到東風(fēng)天龍車上，同時(shí)將半軸斷開(kāi)，保證試驗(yàn)過(guò)程中整車保持駐車狀態(tài)。

（3）將各應(yīng)變片連接導(dǎo)線接入數(shù)據(jù)測(cè)量?jī)x回路。

（4）將轉(zhuǎn)速傳感器安裝到后蓋里程表傳感器處，并將其導(dǎo)線接入到數(shù)據(jù)測(cè)量?jī)x回路。

（5）將數(shù)據(jù)測(cè)量?jī)x的初始值調(diào)零，并且設(shè)定初始量程。

（6）掛11檔（直接檔），傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，發(fā)動(dòng)機(jī)由0轉(zhuǎn)速升到最大轉(zhuǎn)速工況時(shí)，測(cè)量后蓋和大殼各測(cè)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)應(yīng)變并且儲(chǔ)存紀(jì)錄;掛空檔，傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)條件下測(cè)量后蓋和大殼的動(dòng)態(tài)應(yīng)變并且儲(chǔ)存紀(jì)錄;重復(fù)試驗(yàn)5～6次以獲得理想的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

（7）更換后副箱，重復(fù)以上的試驗(yàn)步驟，得到鑄鐵后蓋在兩種工況下的動(dòng)態(tài)應(yīng)變記錄。

（8）更換校訂后的傳動(dòng)軸（不平衡量300g），重復(fù)試驗(yàn)過(guò)程（2）至（9），得到在傳動(dòng)軸不平衡量為300g的情況下，鋁合金后蓋Y-1及其對(duì)應(yīng)鑄鐵后蓋T-1上的應(yīng)變。

（9）更換后副箱，重復(fù)試驗(yàn)過(guò)程（6）和（7），得到改進(jìn)后鋁合金后蓋Y-2上的應(yīng)變。

（10）試驗(yàn)結(jié)束，清理現(xiàn)場(chǎng)。

（11）數(shù)據(jù)處理。

5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理方法

（1）動(dòng)態(tài)應(yīng)變導(dǎo)出。導(dǎo)出動(dòng)態(tài)應(yīng)變的時(shí)候采取低速導(dǎo)出同一時(shí)間段內(nèi)的最大值，最小值以及平均值，動(dòng)態(tài)應(yīng)變轉(zhuǎn)化為應(yīng)變幅。

（2）應(yīng)變幅轉(zhuǎn)化為應(yīng)力幅。根據(jù)公式即可得到應(yīng)力幅的大小，其單位為kg.f/mm2。

6 試驗(yàn)結(jié)果

由上表可以看出，在空載情況下：

（1）在80g不平衡量下，掛相同擋位時(shí)，鑄鐵后蓋上的應(yīng)力振幅小于鋁合金后蓋;在300g不平衡量下，掛11擋（直接檔）時(shí)，鑄鐵后蓋上的應(yīng)力振幅與鋁合金后蓋差別不明顯，掛空檔，鑄鐵后蓋上的應(yīng)力振幅要小于鋁合金后蓋。

（2）增大不平衡量，鋁合金后蓋上的應(yīng)力振幅基本沒(méi)變。

（3）改進(jìn)后的鋁合金后蓋在掛檔時(shí)，應(yīng)力振幅較改進(jìn)之前顯著減小，測(cè)點(diǎn)1減少37%，測(cè)點(diǎn)2、3、4、5減少50%以上，說(shuō)明改進(jìn)后的鋁合金后蓋優(yōu)于改進(jìn)前的鋁合金后蓋。

（4）大殼由于離傳動(dòng)軸較遠(yuǎn)，應(yīng)力振幅較小，增大傳動(dòng)軸不平衡量，對(duì)大殼的應(yīng)力振幅基本沒(méi)影響。

7 結(jié)論

綜上所述，在空載駐車情況下傳動(dòng)軸不平衡量改變后，掛相同檔位時(shí)，對(duì)鋁合金后蓋和大殼上的應(yīng)變幾乎沒(méi)有影響，對(duì)鑄鐵后蓋個(gè)別位置有一定影響，但影響不大。但是在變速器的實(shí)際使用情況中，車輛都在負(fù)載行駛，受載貨量、是否超載、操作是否規(guī)范和道路情況等因素影響，需要做進(jìn)一步的道路負(fù)載實(shí)驗(yàn)來(lái)確認(rèn)后蓋和大殼開(kāi)裂的原因。

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