摘 要：整車在使用過程中由于路況及匹配的原因會(huì)造成變速箱零部件的損壞，本文從實(shí)際出發(fā)，查找變速箱離合器殼體的斷裂原因及改進(jìn)過程，為后續(xù)整車及零部件的設(shè)計(jì)提供了一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：懸置;輕量化;斷裂;振動(dòng);應(yīng)力

中圖分類號(hào)：U262.311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0 前言

隨著主機(jī)廠對(duì)于整車性能的不斷提升以及國六發(fā)動(dòng)機(jī)的普及，越來越多的主機(jī)廠將主懸置布置在變速箱上，由于用戶在實(shí)際使用過程中超重、路況異常惡劣、誤操作等原因，經(jīng)常出現(xiàn)變速箱離合器殼體懸置處殼體開裂故障。

本文就某變速箱離合器殼體懸置處殼體開裂故障進(jìn)行了整車振動(dòng)及應(yīng)變測(cè)試，進(jìn)行了故障原因探查與整改，為以后此類故障的處理提供了技術(shù)指導(dǎo)，指明了研究方向。

1 故障現(xiàn)象

主機(jī)廠反饋一輛試驗(yàn)牽引車在半年內(nèi)離合器殼體反復(fù)出現(xiàn)懸置處開裂故障，目前已完成7 344公里（75%）試驗(yàn)任務(wù)，懸置損壞四次，上拉式離合器殼和下拉式離合器殼均有換過，路況較差。已更換新離合器殼（下拉）。如圖1所示。此車懸置為發(fā)動(dòng)機(jī)前懸置（后文統(tǒng)稱為A）+變速箱離合器殼體懸置（后文統(tǒng)稱為C），無變速箱后端輔助支撐（后文統(tǒng)稱為E）。

2 檢查整車發(fā)現(xiàn)以下異常

檢查故障車，發(fā)現(xiàn)離合器殼C點(diǎn)左側(cè)懸置處破裂，C點(diǎn)左右側(cè)懸置距離車架垂向距離深度不一，右側(cè)深度比左側(cè)深4 mm，發(fā)動(dòng)機(jī)左前懸置橡膠墊磨損，Y向脫出如圖2所示;離合器殼與支架略有干涉;主機(jī)廠由于輕量化原因，整車橫梁變薄，單層車架，這是離合器殼破壞的一個(gè)重要潛在因素。

3 整車振動(dòng)及應(yīng)變測(cè)試

整車測(cè)試以下工況的發(fā)動(dòng)機(jī)前懸與離合器C點(diǎn)懸置的振動(dòng)和離合器殼連接支架處的應(yīng)變：①原車舊減震墊（左側(cè)故障）的狀態(tài)。②更換A+C懸置的狀態(tài)。③更換A+C懸置并增加E點(diǎn)懸置的狀態(tài)。圖3為傳感器布置位置，圖4為應(yīng)變花布置位置。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 振動(dòng)情況

（1）發(fā)動(dòng)機(jī)懸置。從測(cè)試結(jié)果看，原故障車狀態(tài)下，發(fā)動(dòng)機(jī)懸置左側(cè)振動(dòng)明顯小于右側(cè)，因?yàn)樽髠?cè)懸置已破壞。

更換發(fā)動(dòng)機(jī)懸置后，左側(cè)振動(dòng)明顯大于右側(cè)。正常左右兩側(cè)振動(dòng)差別不大，這種情況很異常，建議排查發(fā)動(dòng)機(jī)的故障。

增加E點(diǎn)支撐后，能明顯減輕發(fā)動(dòng)機(jī)處振動(dòng)，建議增加E點(diǎn)支撐，并且排查發(fā)動(dòng)機(jī)處故障。測(cè)試結(jié)果如表1所示：

（2）離合器懸置。從測(cè)試結(jié)果看，離合器殼處振動(dòng)X、Y、Z三個(gè)方向的數(shù)值均較小，各個(gè)路況下三向振動(dòng)基本均小于4g，大部分在2g以下，增加E點(diǎn)支撐后，振動(dòng)加速度隨之減小。因此，增加E點(diǎn)支撐是有效的。

4.2 應(yīng)力情況

（1）應(yīng)力計(jì)算。先進(jìn)行整箱懸置強(qiáng)度分析，離合器殼體在A+C懸置工況時(shí)，最大主應(yīng)力為127 MPa，安全系數(shù)1.7，離合器殼體是安全的。圖5為離合器殼體在最惡劣的工況下的最大主應(yīng)力云圖。

（2）應(yīng)力測(cè)試。經(jīng)過對(duì)數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)三種工況下，應(yīng)變最大的地方均在圖6所示區(qū)域。這與計(jì)算和實(shí)際破壞位置相同，轉(zhuǎn)換為應(yīng)力后發(fā)現(xiàn)，測(cè)試值小于計(jì)算值，這是因?yàn)橛?jì)算時(shí)采用的是更惡劣的工況。各個(gè)工況的最大主應(yīng)力情況如下：

①原故障車狀態(tài)最大主應(yīng)力52.4 MPa，右側(cè)對(duì)應(yīng)位置最大主應(yīng)力20.59 MPa。離合器殼左側(cè)應(yīng)力大于右側(cè)應(yīng)力，這與實(shí)際吻合。

②更換發(fā)動(dòng)機(jī)前懸和離合器軟墊之后離合器殼體最大主應(yīng)力為31.27 MPa。

③增加E點(diǎn)懸置后離合器殼體最大主應(yīng)力為23.5 MPa。

原故障車狀態(tài)應(yīng)力最大，更換懸置后應(yīng)力減小，這是因?yàn)樵l(fā)動(dòng)機(jī)左前懸置減震墊失效，發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱成為了剛性連接。導(dǎo)致左側(cè)離合器殼體懸置處應(yīng)力過大，增加E點(diǎn)支撐后應(yīng)力減小，說明增加E點(diǎn)支撐能明顯減小離合器殼承擔(dān)的應(yīng)力。

5 總結(jié)

通過計(jì)算及現(xiàn)場(chǎng)檢查整車，以及測(cè)試A點(diǎn)和C點(diǎn)的振動(dòng)加速度，以及離合器殼體斷裂位置的應(yīng)變。得出以下結(jié)論：

（1）排查發(fā)動(dòng)機(jī)左右振動(dòng)差異非常大的原因。發(fā)動(dòng)機(jī)異常是此次故障的主要原因。

（2）如若不換發(fā)動(dòng)機(jī)，建議增加E點(diǎn)輔助懸置。

（3）優(yōu)化與離合器殼連接的支架，防止與離合器殼干涉。

離合器殼體或者變速箱殼體懸置附近出現(xiàn)開裂故障時(shí)，除了進(jìn)行自身強(qiáng)度改進(jìn)之外，一定要重視整車檢查，尤其是懸置部位，例如減震墊等，常用的故障探尋方法就是整車測(cè)試振動(dòng)及應(yīng)變，通過某些部位異常的數(shù)據(jù)，便可大致判斷出整車有問題的地方，進(jìn)行整改。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫恒，傅則紹.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，1989.

作者簡(jiǎn)介：張波（1984—），男，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：變速器匹配及應(yīng)用。