左管軍

(西安雙特智能傳動有限公司，西安 710119)

取力器設(shè)計與應(yīng)用

左管軍

(西安雙特智能傳動有限公司，西安 710119)

取力器為傳遞扭矩的媒介，在發(fā)動機飛輪端或變速箱輸出端通過齒輪嚙合傳遞扭矩。討論一款適合于重型自動變速箱的取力器的設(shè)計、驗證過程及安裝原理。此款取力器自帶離合器，依靠液壓結(jié)合分離，適合各種特種車需要，為同類開發(fā)提供了參考。

取力器；扭矩；離合器

0 引言

文中研究的取力器基于國內(nèi)使用的實際情況而開發(fā)，為電子液壓控制換擋可開關(guān)式取力器，適用于消防車、吊車等需要額外扭矩輸出的應(yīng)用場合。殼體、軸、齒輪類零件由法士特生產(chǎn)，摩擦片采購卡萊或達耐時產(chǎn)品，電磁閥采購PARKER公司的產(chǎn)品。此取力器為側(cè)置式取力器，要求同一款取力器可以同時安裝在不同款自動變速器上, 可靠性及性能指標滿足QC/T 319《專用汽車取力器》要求。

1 設(shè)計參數(shù)及結(jié)構(gòu)形式

此取力器最大輸出扭矩700 N·m, 最高輸入轉(zhuǎn)速2 200 r/min,單輸入輸出，單速比，液壓換擋。采用兩組齒輪實現(xiàn)要求速比, 取力部位在變速器前部1點鐘或是8點鐘位置(從后往前看)。

2 結(jié)構(gòu)布置

由于取力器在變速器上的安裝面為標準的10孔安裝，受變速器外形和底盤空間的限制，要求取力器設(shè)計非常緊湊。經(jīng)過認真細致布置，最終設(shè)計方案外形圖如圖1所示,結(jié)構(gòu)布置及原理如圖2所示。

圖1 取力器外形圖

圖2 取力器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

3 參數(shù)確定和相關(guān)計算

3.1 齒數(shù)確定和速比

確定的取力器齒輪齒數(shù)如表1所示。

表1 AQC70各齒輪齒數(shù)

3.2 齒輪幾何參數(shù)和齒輪、軸承壽命計算

使用Romax軟件建立的AQC70取力器模型如圖3所示。

圖3 取力器Romax模型

校核工況為：最高輸入轉(zhuǎn)速1 500 r/min；最大輸出扭矩700 N·m;持續(xù)時間120 h。校核結(jié)果為輸出齒輪組接觸安全系數(shù)稍低于設(shè)定的接觸安全系數(shù)，輸入軸圓錐滾子軸承33205損傷率比較高。實際情況有待試驗驗證。

3.3 取力器軸強度、疲勞計算

軸材料采用美國牌號的8620RH鋼材，軸的熱處理要求為滲碳淬火。通過彎矩和扭矩圖,得到受載荷最大的截面,然后校核該截面的強度。由于軸受載荷脈動循環(huán)變應(yīng)力，故取α=0.6。最終求得軸的彎曲應(yīng)力：

許用彎曲應(yīng)力[σ-1]=60 MPa,σ<[σ-1]，可知安全。

校核軸的疲勞壽命時，對應(yīng)力集中、直徑較小的截面進行校核。

[S]=1.5,由Sca>[S]可知軸安全。

由取力器Romax模型和校核計算結(jié)果可知，取力器軸強度和疲勞壽命在要求的工況下足夠。

4 取力器試驗驗證

4.1 取力器2萬次換擋試驗

將變速器安裝在試驗臺上，用兩個定位銷將取力器安裝在變速器1點鐘位置，然后安裝變速器的壓力傳感器、流量計、溫度計、冷卻器和油管，取力器進出油口壓力傳感器、出口溫度傳感器及油管。連接線路，開始試驗。換擋試驗曲線如圖4所示。

圖4 換擋試驗曲線

由圖4可以看出：離合結(jié)合時間為0.57 s，分離時間為0.54 s，工作時取力器進口壓力為1.72 MPa，出口壓力為1.36 MPa，從實驗過程發(fā)現(xiàn)，隨著溫度升高，主調(diào)壓閥壓力降低，取力器進出口壓力也降低。換擋時峰值流量為3.9 L/min，不工作時潤滑流量為2.08 L/min。

2萬次換擋試驗完成后，對其進行了拆解分析。除活塞處

卡環(huán)由于疲勞形變而變脆外，摩擦片、對偶片無磨損，O形圈完好，彈簧剛度變化小于4%，活塞、活塞座有輕微磨損，軸承完好。達到了換擋性能試驗的要求，順利完成2萬次換擋試驗。

4.2 取力器120 h耐久試驗

將變速器安裝在試驗臺上，用兩個定位銷將取力器安裝在變速器1點鐘位置，然后安裝變速器的壓力傳感器、流量計、溫度計、冷卻器和油管，取力器進出油口壓力傳感器、出口溫度傳感器及油管。由于取力器輸出軸與試驗室加載電機的輸出軸不在一個中心線上，選購了一臺分動箱進行中心線的調(diào)整，然后用兩根傳動軸將加載電機與取力器輸出軸連接起來，并對分動箱加裝了冷卻系統(tǒng)。電控工程師進行線路的連接，試驗開始。取力器耐久試驗安裝如圖5所示。

120 h耐久試驗完成后，同樣進行了拆解分析。摩擦片對偶片有輕微磨損，無燒結(jié)，說明承載和潤滑良好；齒輪無斷齒現(xiàn)象，但有磨損、輕微點蝕和偏載現(xiàn)象；軸承有可接受的輕微磨損，說明承載和潤滑良好；其他零件無磨損、斷裂現(xiàn)象，整個取力器無漏油現(xiàn)象。達到壽命試驗的要求，耐久試驗順利完成。

圖5 耐久試驗安裝圖

5 取力器安裝

取力器換擋裝置安裝(無電子超速控制)簡圖如圖6所示。

圖6 取力器換擋裝置安裝簡圖(無電子超速控制)

取力器換擋裝置安裝(帶電子超速控制)簡圖如圖7所示,實際安裝外觀圖如圖8所示。

圖7 取力器換擋裝置安裝簡圖(帶電子超速控制)

圖8 安裝外觀圖

6 結(jié)論

此取力器經(jīng)過試制、試驗驗證、實車應(yīng)用，滿足額外扭矩輸出需求?，F(xiàn)階段已批量應(yīng)用于專用車、工程礦用車等領(lǐng)域，在帶來經(jīng)濟效益的同時，為進一步同類開發(fā)積累了經(jīng)驗。

【1】余志生．汽車理論[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2011.

【2】朱孝錄.齒輪傳動設(shè)計手冊[M].2版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2010.

【3】張展.實用齒輪設(shè)計計算手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社,2011.

【4】郭術(shù)義.齒輪三維快速造型與仿真[M].北京：科學(xué)出版社，2010.

Design and Application of the Power Takeoff

ZUO Guanjun

(Xi’an FC Intelligence Transmission Co.,Ltd., Xi’an Shaanxi 710119,China)

The power takeoff is a medium for transmitting the torque. It is fitted on the end of the engine flywheel or the transmission output end to transfer torque through gear meshing. The design, verification process and installation principle of a power takeoff which was suitable for heavy automatic transmission were discussed. The power takeoff comes with clutch; relying on hydraulic separation and combination,it is suitable for a variety of special vehicles. It provides reference for similar development.

Power takeoff；Torque；Clutch

2016-12-14

左管軍(1980—)，男，碩士，工程師，研究方向為汽車總成設(shè)計與制造。E-mail：junjunzuo@163.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.04.008

U469.6+8

A

1674-1986(2017)04-032-04