趙娜 王怡

摘 要：本文通過測試最大應(yīng)變，得出最大應(yīng)力振幅，對比了整車不同傳動軸動不平衡量下對變速箱改進(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軸不平衡量改變后，掛相同檔位時，對鋁合金后蓋和大殼上的應(yīng)變幾乎沒有影響，對鑄鐵后蓋個別位置有一定影響，但影響不大。

關(guān)鍵詞：應(yīng)變;應(yīng)力振幅;傳動軸;動不平衡量;后蓋

中圖分類號：U463.212 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

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

1 故障現(xiàn)象

廈門服務(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，為了驗證傳動軸動不平衡量是否是后蓋和大殼開裂的一個影響因素，我們做了G1車動態(tài)應(yīng)變測試實驗，測試變速箱裝在整車空載駐車情況下掛檔時，由于傳動軸偏心振動導(dǎo)致后蓋產(chǎn)生的動態(tài)應(yīng)變。試驗對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 試驗原理

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

3 試驗系統(tǒng)組成

試驗系統(tǒng)包括試驗對象、加載系統(tǒng)和測試系統(tǒng)。

（1）試驗對象：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 試驗步驟

4.1 試驗準(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所示的待測部位，貼片后進(jìn)行24小時自然干燥。

（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）測量與本次試驗變速箱對應(yīng)的傳動軸的長度，尋找合適的傳動軸，同時校核動平衡。

4.2 試驗過程

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

（2）將鋁合金整箱G1裝到東風(fēng)天龍車上，同時將半軸斷開，保證試驗過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)測量儀回路。

（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)測量儀回路。

（5）將數(shù)據(jù)測量儀的初始值調(diào)零，并且設(shè)定初始量程。

（6）掛11檔（直接檔），傳動軸轉(zhuǎn)動條件下，發(fā)動機由0轉(zhuǎn)速升到最大轉(zhuǎn)速工況時，測量后蓋和大殼各測點的動態(tài)應(yīng)變并且儲存紀(jì)錄;掛空檔，傳動軸轉(zhuǎn)動條件下測量后蓋和大殼的動態(tài)應(yīng)變并且儲存紀(jì)錄;重復(fù)試驗5～6次以獲得理想的試驗數(shù)據(jù)。

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

（8）更換校訂后的傳動軸（不平衡量300g），重復(fù)試驗過程（2）至（9），得到在傳動軸不平衡量為300g的情況下，鋁合金后蓋Y-1及其對應(yīng)鑄鐵后蓋T-1上的應(yīng)變。

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

（10）試驗結(jié)束，清理現(xiàn)場。

（11）數(shù)據(jù)處理。

5 試驗數(shù)據(jù)處理方法

（1）動態(tài)應(yīng)變導(dǎo)出。導(dǎo)出動態(tài)應(yīng)變的時候采取低速導(dǎo)出同一時間段內(nèi)的最大值，最小值以及平均值，動態(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，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，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)力振幅基本沒變。

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

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

7 結(jié)論

綜上所述，在空載駐車情況下傳動軸不平衡量改變后，掛相同檔位時，對鋁合金后蓋和大殼上的應(yīng)變幾乎沒有影響，對鑄鐵后蓋個別位置有一定影響，但影響不大。但是在變速器的實際使用情況中，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)載實驗來確認(rèn)后蓋和大殼開裂的原因。

參考文獻(xiàn)：

[1]王望予.汽車設(shè)計[M].北京.機械工業(yè)出版社，2003.

[2]徐志生.汽車?yán)碚揫M].機械工業(yè)出版社，2009.