戴文婷

（天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué),天津 300350）

轎車主減速器使用壽命試驗(yàn)方法研究

戴文婷

（天津中德應(yīng)用技術(shù)大學(xué),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(jìn)行試驗(yàn)研究，選用了轎車變速箱總成和螺旋錐齒輪閉式試驗(yàn)臺進(jìn)行試驗(yàn)，對試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行對比分析，找出主減速器齒輪的疲勞強(qiáng)度以及疲勞壽命。

轎車主減速器；螺旋錐齒輪；疲勞試驗(yàn)；疲勞壽命

隨著我國汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，為了使轎車主減速器的結(jié)構(gòu)更加緊密、嚙合更加平穩(wěn)，因此選用了“準(zhǔn)雙曲線螺旋錐齒輪”，其具有很多優(yōu)點(diǎn)，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(qiáng)的剛度。如何延長其使用壽命，就得先進(jìn)行疲勞試驗(yàn)研究，探索出其疲勞壽命變化的原因并進(jìn)行分析。

1 變速箱總成的試驗(yàn)

（1）開始進(jìn)行試驗(yàn)操作。為了驗(yàn)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(chǎn)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(yàn)臺上開始試驗(yàn)操作。由于在此試驗(yàn)環(huán)節(jié)都與螺旋錐齒輪的實(shí)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(jìn)行減速器螺旋錐齒輪的疲勞壽命試驗(yàn)是很準(zhǔn)確的方法，但是，這種方法存在成本高的缺點(diǎn)。

對于此項(xiàng)試驗(yàn)要嚴(yán)格的按照廠家的規(guī)范要求展開試驗(yàn)，首先要進(jìn)行磨合，遵守磨合的相關(guān)規(guī)定，然后才能按照試驗(yàn)程序進(jìn)行疲勞試驗(yàn)，直到變速箱失效才可以結(jié)束試驗(yàn)。廠家對所有的試驗(yàn)因素都進(jìn)行了明確的規(guī)定，磨合規(guī)范為試驗(yàn)時間半個小時，磨合時候的變速箱輸入轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速分別為72.5N·m和1800r/min，在開始試驗(yàn)時候的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速會不同分別為145N·m和2500r/min。對于試驗(yàn)過程中的油溫要控制在65℃～85℃這個范圍內(nèi)，對于輸入的轉(zhuǎn)速精度為±20r/min，扭矩精度為±2N·m。因此就可以結(jié)合該變速器一檔的動比得出主動螺旋錐齒輪的實(shí)際磨合為250N·m，試驗(yàn)?zāi)ズ蠟?01N·m。

（2）對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析。從試驗(yàn)結(jié)果可知三臺產(chǎn)品的主動螺旋錐齒輪都發(fā)生了斷裂失效，從而可以驗(yàn)證了對于變速箱使用壽命最短的為主動錐齒輪，在轉(zhuǎn)矩為145N·m的試驗(yàn)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(huán)次數(shù)為65320次。對于齒輪完全破碎的原因是因?yàn)辇X輪斷裂的瞬間由于轉(zhuǎn)速特別高，還會繼續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且轉(zhuǎn)矩也會瞬間增加，使得變速箱內(nèi)部的全部部件都被破壞，因此用其做試驗(yàn)的成本十分高。

2 螺旋錐齒輪臺架試驗(yàn)

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

對于該試驗(yàn)也要按照廠家的的規(guī)范進(jìn)行操作，也要先進(jìn)行磨合試驗(yàn)，要求輸入轉(zhuǎn)速在335～355r/min范圍內(nèi)，并且按照轉(zhuǎn)矩為167N·m運(yùn)行半個小時，再改為334N·m運(yùn)行一個小時。然后進(jìn)行全負(fù)載試驗(yàn)，要求輸入轉(zhuǎn)速依然在335～355r/min范圍內(nèi)，輸入轉(zhuǎn)矩改變?yōu)?Mp=(501±2%)N·m，對于該試驗(yàn)全過程的油溫控制在55～75℃范圍內(nèi)，只有當(dāng)齒輪失效才可以結(jié)束試驗(yàn)。

（2）分析試驗(yàn)結(jié)果。通過得出的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果可以分析出主動錐齒輪最先失效，但是其平均循環(huán)次數(shù)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(qiáng)度，但是卻只有試驗(yàn)錐齒輪出現(xiàn)損壞，其他零部件卻依然完好，因此該試驗(yàn)的成本要比變速箱總成試驗(yàn)低很多。

3 分析螺旋錐齒輪疲勞壽命變化原因

從兩個試驗(yàn)的結(jié)果都可以分析出零部件中強(qiáng)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(yàn)過程中同一批螺旋錐齒輪得出的數(shù)值結(jié)果差距比較大，其原因主要是兩種試驗(yàn)的磨合載荷不相同，磨合載荷和次數(shù)直接的影響著齒輪的強(qiáng)化程度；即使確保兩個試驗(yàn)的載荷相同，但是轉(zhuǎn)速也存在不同，變速箱試驗(yàn)的轉(zhuǎn)速要比另一個試驗(yàn)轉(zhuǎn)高很多，導(dǎo)致加載頻率存在很大差距；而且兩種試驗(yàn)，一個需要操作人員進(jìn)行調(diào)節(jié)，一另一個卻不需要，會導(dǎo)致試驗(yàn)結(jié)果分散性很大；此外，閉式試驗(yàn)臺不需要差速器，使其支撐型式發(fā)生不同，導(dǎo)致支撐強(qiáng)度增大受載會變得均勻，疲勞壽命也會被提高。

4 結(jié)語

通過兩種試驗(yàn)可以得出主動螺旋錐齒輪的強(qiáng)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(jìn)行探索研究，增強(qiáng)螺旋錐齒輪的疲勞強(qiáng)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(shè)備。