王曉燕

（中國重汽集團大同齒輪公司，山西 大同 037305）

HW1500系雙副軸變速箱兩副軸扭矩分配淺析

王曉燕

（中國重汽集團大同齒輪公司，山西 大同 037305）

以建模的試驗方式分析了HW1500系雙副軸變速箱兩副軸檔位齒輪相對偏轉(zhuǎn)角度不同時，兩副軸分擔(dān)扭矩的分配情況，利用數(shù)據(jù)分析得出了兩副軸檔位齒輪相對偏轉(zhuǎn)角度越小，兩副軸齒輪分擔(dān)的扭矩越接近各50%，并給出在實際生產(chǎn)加工中的合理化建議。

雙副軸變速箱；扭矩；偏轉(zhuǎn)角度

CLC NO.: U463.2 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2015)02-58-03

前言

HW1500系雙副軸變速箱是我公司為某商用車公司配套的一款變速箱產(chǎn)品。該變速箱由于采用雙副軸設(shè)計，由兩根副軸分擔(dān)扭矩且不帶同步器，使該變速箱的軸向長度縮短，重量減輕，同時該變速箱檔位多、傳動比大、齒輪承載儲備系數(shù)大，是載貨汽車、自卸車、集裝箱車等工程用車匹配之理想選擇，在國內(nèi)市場應(yīng)用廣泛[1]。

1、現(xiàn)狀分析

圖一為HW1500系雙副軸變速箱結(jié)構(gòu)簡圖，從圖中可以看到，當(dāng)輸入軸旋轉(zhuǎn)時，各齒輪嚙合的齒側(cè)間隙會壓實，浮動齒輪的單側(cè)嚙合齒部會產(chǎn)生間隙。此間隙是由各零件的精度誤差所導(dǎo)致的。

HW1500系雙副軸變速箱在傳遞扭矩時，理論上每根副軸承擔(dān)總體扭矩的50%，但是由于兩副軸齒輪、副軸、鍵等零件的加工誤差，從而導(dǎo)致實際上每根副軸承擔(dān)的扭矩并不是總體扭矩的50%，當(dāng)其中一根副軸承擔(dān)扭矩增加時，造成該副軸上齒輪應(yīng)力增加，極易發(fā)生該副軸上齒輪提前打齒，降低該副軸上齒輪的壽命降低，最終，導(dǎo)致該變速箱整體壽命的降低[2]。

考慮到此種情況，我們以建模的形式進行試驗，實際測量兩副軸相對偏轉(zhuǎn)角度不同時，各軸上分擔(dān)扭矩的分配情況。

2、試驗方法及結(jié)果

2.1 建立模型測量兩副軸扭矩分配

在兩副軸上各貼兩組應(yīng)變片，在機械式變速器加載試驗臺上, 模擬輸入扭矩為400Nm的工況，掛1檔、2檔、3檔、倒檔，測試兩副軸的應(yīng)變，再進行兩應(yīng)變的相對值換算，從而確定兩副軸工作齒輪相對常嚙合齒輪偏轉(zhuǎn)角度不同時，兩副軸各分擔(dān)扭矩的百分比。

2.1.1 試驗一

試驗一所用變速箱為隨機抽取的現(xiàn)生產(chǎn)總成，且為了可以試驗所有檔位，將副軸上常嚙合齒輪旁邊的隔套進行切割，使之露出副軸，從而可以將應(yīng)變片貼在副軸此部位，見圖2；在試驗完成后，測量各檔齒輪相對于倒檔齒輪的偏轉(zhuǎn)角度。

2.1.2 試驗一結(jié)果及分析

表1為試驗一雙副軸各檔齒輪相對常嚙合齒輪的扭矩測量及偏轉(zhuǎn)角度測量結(jié)果對比。

表1 雙副軸各檔齒輪相對常嚙合齒輪的扭矩測量及偏轉(zhuǎn)角度測量結(jié)果

從表1的試驗數(shù)據(jù)可以看出，在掛不同檔位的不同狀態(tài)下雙副軸應(yīng)變值均稍有差異，但但從數(shù)據(jù)對應(yīng)柱狀曲線趨勢來看，兩副軸的相對偏轉(zhuǎn)角度越大時，兩副軸分擔(dān)的應(yīng)變扭矩比例越大。

2.1.3 試驗二與試驗三

測量兩組雙副軸總成相對偏轉(zhuǎn)角角度值，并將雙副軸總成相對偏轉(zhuǎn)角小的一組進行試驗二，雙副軸總成相對偏轉(zhuǎn)角大的一組進行試驗三，見圖3。

其中，試驗三中為了制造雙副軸總成相對偏轉(zhuǎn)角大的情況，特別將一根副軸上常嚙合齒輪內(nèi)的鍵單面磨掉一部分，經(jīng)測試倒檔相對常嚙合偏轉(zhuǎn)46′；一檔相對常嚙合偏轉(zhuǎn)55′。另外，試驗二與試驗三的試驗只進行了1檔與倒檔的試驗。

2.1.4 試驗二與試驗三結(jié)果及分析

表二為試驗二雙副軸總成相對偏轉(zhuǎn)角小的狀態(tài)下，雙副軸各檔齒輪相對常嚙合齒輪的扭矩測量及偏轉(zhuǎn)角度測量結(jié)果對比。

表2 相對偏轉(zhuǎn)角度小時各檔齒輪相對常嚙合齒輪的扭矩測量及偏轉(zhuǎn)角度測量結(jié)果

表3為試驗三雙副軸總成相對偏轉(zhuǎn)角大的狀態(tài)下，雙副軸各檔齒輪相對常嚙合齒輪的扭矩測量及偏轉(zhuǎn)角度測量結(jié)果對比。

Analysis of the torque distribution on the twin countershafts in the HW1500 series twin countershafts transmission

Wang Xiaoyan
（China National Heavy Duty Truck Group Datong Gear Co., Ltd., Shanxi Datong 037305）

Through modeling experiment way，it analyzed the torque distribution on the twin countershafts in the HW1500 series twin countershafts transmission. Using data analysis it was concluded that the gear relative deflection angles of the twin countershafts was smaller, the torque share of the twin countershafts was closer each 50%, and the rationalization proposal was given in the actual production and processing.

Twin countershafts transmission；Torque；Deflection angles

表3 相對偏轉(zhuǎn)角度大時各檔齒輪相對常嚙合齒輪的扭矩測量及偏轉(zhuǎn)角度測量結(jié)果

U463.2

A

1671-7988(2015)02-58-03

王曉燕，就職于中國重汽集團大同齒輪公司，主要從事變速箱研發(fā)及金屬熱處理方面的研究。