師愿，葛宗強(qiáng)，裴華軍

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

雙離合器自動變速器靜扭試驗(yàn)工裝的優(yōu)化設(shè)計(jì)

師愿，葛宗強(qiáng)，裴華軍

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了雙離合器自動變速器齒軸靜扭試驗(yàn)的評價(jià)指標(biāo)，并以某國產(chǎn)雙離合器自動變速器的齒軸靜扭試驗(yàn)為例，通過對其試驗(yàn)過程中存在問題的描述，分析原因，提出優(yōu)化措施，解決工裝夾具問題。

雙離合器；自動變速器；靜扭；工裝

CLC NO.:U469.1Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-56-03

引言

靜扭強(qiáng)度反映的是變速器齒軸所能承受的最大靜態(tài)載荷，通過考察變速箱齒軸系統(tǒng)所能承受的極限載荷，可以驗(yàn)證齒軸系統(tǒng)的彎曲強(qiáng)度是否滿足設(shè)計(jì)要求。

1、靜扭試驗(yàn)的評價(jià)指標(biāo)

對于雙離合器自動變速器齒軸靜扭試驗(yàn)來說，其評價(jià)指標(biāo)主要是靜扭強(qiáng)度后備系數(shù)。由下式計(jì)算靜扭強(qiáng)度后備系數(shù)：

式中：K1—靜扭強(qiáng)度后備系數(shù)；M—試驗(yàn)結(jié)束時(shí)記錄的扭矩；Memax—變速箱最大設(shè)計(jì)扭矩[1]。

根據(jù)QC/T 29063.2規(guī)定，輕型變速器的靜扭強(qiáng)度后備系數(shù)K1≥2.5，則判定被試輕型變速器的靜扭強(qiáng)度試驗(yàn)通過[2]。

2、靜扭試驗(yàn)的試驗(yàn)方法

通過超低速高負(fù)載電機(jī)向變速箱輸入軸靜態(tài)施加扭矩，直到變速箱齒軸零部件出現(xiàn)失效或者達(dá)到滿足設(shè)計(jì)要求的扭矩值為止。試驗(yàn)步驟如下：

1）將預(yù)掛一擋的變速箱裝上臺架；

2）通過工裝夾具固定變速箱輸出端；

3）啟動電機(jī)加載到額定扭矩再卸載到0，記此時(shí)的轉(zhuǎn)角為0度，目的是為了消除齒輪之間的相互間隙；

4）在輸入軸端從0開始逐步增加輸入扭矩，直到齒軸零部件發(fā)生破壞或者達(dá)到滿足設(shè)計(jì)要求的扭矩值為止；

5）記錄齒軸零部件失效前的最大扭矩值和破壞轉(zhuǎn)角或滿足設(shè)計(jì)要求的試驗(yàn)臺最大扭矩和轉(zhuǎn)角；

6）拆解并評價(jià)齒軸零部件。

3、某國產(chǎn)雙離合器自動變速器靜扭試驗(yàn)

3.1 變速箱裝配要求

根據(jù)試驗(yàn)方法，本文選用2款國產(chǎn)雙離合器自動變速器進(jìn)行齒軸靜扭試驗(yàn)。變速器只需要安裝變速箱殼體及其連接螺栓、液壓模塊閥體、輸入軸、中間軸、輸出軸及其所有齒輪和1/3擋撥叉及其附件，駐車結(jié)構(gòu)可以省略。

3.2 試驗(yàn)工裝夾具

試驗(yàn)前需根據(jù)實(shí)際變速箱定做相應(yīng)的輸入軸承、輸入內(nèi)花鍵、殼體安裝板及輸出法蘭這四樣工裝，來保證變速箱可以牢固、準(zhǔn)確的和靜扭試驗(yàn)臺架相連接。

3.3 試驗(yàn)設(shè)備要求

1）驅(qū)動電機(jī)

（1）輸出轉(zhuǎn)速：≤0.15r/min；

（2）輸出扭矩：≥2000Nm；

（3）布置形式：交流同步電機(jī)+擺線針輪減速器；

（4）試驗(yàn)輸入轉(zhuǎn)速：0.08r/min。

2）扭矩傳感器

（1）扭矩傳感器測量精度：≤5‰FS；

（2）扭矩范圍：0-2000Nm。最大能超越量程的10%，在輸入扭矩達(dá)到傳感器的最大量程時(shí)，變速箱仍未被破壞時(shí)，臺架會保護(hù)性停止加扭。

3.4 試驗(yàn)要求

試驗(yàn)過程應(yīng)遵循如下要求，以保障試驗(yàn)順利進(jìn)行：

1）變速器殼體與連接板連接時(shí)，按與發(fā)動機(jī)聯(lián)結(jié)狀態(tài)進(jìn)行安裝；

2）在進(jìn)行輸出軸鎖死時(shí)，應(yīng)使用帶有防止輸出軸旋轉(zhuǎn)滑移的固定專用工裝，并選用全新的螺栓（螺栓強(qiáng)度等級12.9）進(jìn)行相互連接；如無固定專用工裝，需先將輸出端螺栓初步打緊，臺架加載至額定扭矩后卸載，此時(shí)再完全打緊輸出端連接螺栓；

3）輸出軸固定后，輸入軸穩(wěn)定緩慢旋轉(zhuǎn)（參考值：0.08r/min），避免沖擊加載；

4）輸入軸與輸出軸應(yīng)只承受扭矩，不應(yīng)有附加的彎矩作用；

采用氧化鎂半熔法處理樣品、熱水浸提時(shí)發(fā)現(xiàn)，因氧化鎂顆粒較細(xì)且?guī)в须姾?，其在水中不易凝聚，形成的沉淀體積較大，對高錸酸根有一定的吸附作用，故試驗(yàn)嘗試采用加入凝聚劑的方式來凝聚沉淀以減少其對錸的吸附。選取2g氧化鎂和錸標(biāo)準(zhǔn)溶液為試驗(yàn)對象，按照實(shí)驗(yàn)方法，分別以氨水、硝酸銨、聚乙烯醇和氫氧化鈉為凝聚劑進(jìn)行試驗(yàn)，以錸的測定值除以理論值計(jì)算錸回收率，結(jié)果見表2。

5）輪齒受載工作面與汽車行駛工況相同。

3.5 試驗(yàn)過程

圖1 臺架搭建示意圖

按照上述4.4試驗(yàn)要求，將變速箱與安裝板連接，驅(qū)動電機(jī)的輸出軸通過輸入花鍵經(jīng)過輸入軸承與變速箱的輸入花鍵進(jìn)行連接，變速箱輸出法蘭與輸出鎖死夾具上的第2個(gè)輸出法蘭通過定制的法蘭進(jìn)行連接，其中輸出鎖死夾具包括一個(gè)底座，2個(gè)L形支架和2個(gè)輸出法蘭。具體安裝結(jié)構(gòu)如下圖1所示。

所有臺架搭建部分準(zhǔn)備好后，用刀片在每個(gè)連接部分劃直線做標(biāo)記，有高度差的連接部分用記號筆畫直線做記號，如圖2所示。然后按照3靜扭試驗(yàn)的試驗(yàn)方法開始試驗(yàn)。

圖2 工裝夾具劃線

3.6 試驗(yàn)結(jié)果

2款變速箱試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下圖3和圖4所示。

圖3 1號變速箱試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖4 2號變速箱試驗(yàn)數(shù)據(jù)

單從試驗(yàn)結(jié)果來看，試驗(yàn)順利通過，靜扭強(qiáng)度后備系數(shù)K1≥2.5，但是我們在試驗(yàn)后重新檢查工裝夾具時(shí)，發(fā)現(xiàn)原來劃的標(biāo)記在第二次試驗(yàn)后發(fā)生移動，如下圖5所示。

圖5 劃線位置移動

4、分析原因

按照上述方法對臺架進(jìn)行搭建后，主要出現(xiàn)如下問題點(diǎn)：→輸入轉(zhuǎn)角偏大

→曲線中出現(xiàn)斜率平緩段

→在小角度的轉(zhuǎn)角下，輸入扭矩上升緩慢

4.1 輸入轉(zhuǎn)角偏大

根據(jù)之前所進(jìn)行的多臺試驗(yàn)結(jié)果和工裝夾具對比，臺架搭建存在的區(qū)別主要為輸出端固定工裝，兩次使用工裝不相同。

之前所進(jìn)行的多臺試驗(yàn)：共5個(gè)連接工裝，2個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭、2個(gè)L形支架、1個(gè)底座。最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭與L形支架連接孔徑分別為Φ17/Φ13，連接8個(gè)螺栓。

本次試驗(yàn)：共6個(gè)連接工裝，3個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭、2個(gè)L形支架、1個(gè)底座。最后一個(gè)旋轉(zhuǎn)法蘭與L形支架連接孔徑分別為Φ17/Φ13，僅能連接4個(gè)螺栓。

故本次試驗(yàn)輸入轉(zhuǎn)角偏大是由于輸出端固定工裝改變，緊固螺栓變少，整體剛性較差導(dǎo)致。

4.2 曲線中出現(xiàn)斜率平緩段

2號變速箱試驗(yàn)在輸入到一定扭矩時(shí)，曲線平緩了幾度（如下圖6所示），轉(zhuǎn)化至輸出端約0.7°。檢查夾具，在第一次試驗(yàn)中，L形支架未產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。但在第二次試驗(yàn)后，L形支架與底座之間存在滑轉(zhuǎn)，滑轉(zhuǎn)照片見上圖5中的IV。故判斷由于L形支架滑轉(zhuǎn)，使曲線變平緩。

圖6 2號變速箱齒軸靜扭試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖7 駐車極限靜扭試驗(yàn)數(shù)據(jù)

4.3 在小角度的轉(zhuǎn)角下，輸入扭矩上升緩慢

兩次試驗(yàn)，都是在小角度轉(zhuǎn)角下輸入扭矩上升緩慢（見上圖3和圖4），但對比之前駐車試驗(yàn)，在同樣轉(zhuǎn)角時(shí)，駐車極限靜扭輸入扭矩是其10倍左右（見上圖7）。駐車極限靜扭相比齒軸靜扭試驗(yàn)，多使用了1對齒輪副及棘輪、棘爪，未使用輸出法蘭及后端臺架固定工裝。故判斷齒軸極限靜扭小角度曲線平緩，是由于臺架輸出端固定工裝連接導(dǎo)致。

5、工裝夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)

通過與之前試驗(yàn)結(jié)果及試驗(yàn)工裝夾具比較分析，判斷臺架輸出固定端的整體剛度較差是導(dǎo)致上述問題的主要原因，故應(yīng)對臺架固定端固定方式進(jìn)行優(yōu)化。

具體方案如下：

1）原工裝中底座側(cè)面安裝的2個(gè)L形支架與3個(gè)輸出法蘭替換成一個(gè)滑板，滑板設(shè)計(jì)為U型槽結(jié)構(gòu)，直接用螺栓連接在底座上，U型槽和底座接觸的兩個(gè)側(cè)面，要求足夠平滑，并且垂直度良好，作用是防止輸出端在承受扭矩時(shí)發(fā)生旋轉(zhuǎn)。如下圖8所示。

2）在滑板上除了留有和底座安裝的螺栓孔外，還需要特制三個(gè)和變速箱輸出法蘭安裝的孔位，在孔位中制作三個(gè)小軸套，起到定位的作用（如圖9所示紅色部位），其中具體位置及孔位大小、軸套孔徑大小應(yīng)根據(jù)具體變速箱的輸出法蘭進(jìn)行制作。

圖8 滑板

圖9 小軸套

6、試驗(yàn)驗(yàn)證

經(jīng)使用新優(yōu)化的工裝夾具進(jìn)行試驗(yàn)，夾具整體剛度有較大提升。

7、總結(jié)

本文通過實(shí)際進(jìn)行雙離合器自動變速器的齒軸靜扭試驗(yàn)，詳細(xì)介紹了變速箱齒軸靜扭試驗(yàn)的過程，并根據(jù)實(shí)際試驗(yàn)當(dāng)中發(fā)生的問題，剖析原因得出結(jié)論，針對工裝夾具整體剛度不夠的情況進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而獲得了較好的效果。

[1]QC/T 568.2汽車機(jī)械式變速器總成臺架試驗(yàn)方法(征求意見稿).

[2]QC/T 29063.2汽車機(jī)械式變速器總成技術(shù)條件(征求意見稿).

Optimum design of static torsion test fixture for double clutch automatic transmission

Shi Yuan, Ge Zongqiang, Pei Huajun
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Auhui Hefei 230601 )

This paper introduces the evaluation index of the dual clutch automatic transmission gear shaft static torsion test, and a domestic double clutch automatic transmission gear shaft static torsion test as an example, through analyzing the reasons for the problems described, the test process, put forward the optimization measures, solve the problem of fixture.

double clutch; automatic transmission; static torque; tooling

U469.1

A

1671-7988 (2017)02-56-03

師愿，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.019