整车不同传动轴动不平衡量对变速箱后盖的影响研究

赵娜 王怡

摘 要：本文通过测试最大应变，得出最大应力振幅，对比了整车不同传动轴动不平衡量下对变速箱改进前后铝合金后盖和铸铁后盖的影响。在空载驻车情况下传动轴不平衡量改变后，挂相同档位时，对铝合金后盖和大壳上的应变几乎没有影响，对铸铁后盖个别位置有一定影响，但影响不大。

关键词：应变;应力振幅;传动轴;动不平衡量;后盖

中图分类号：U463.212 文献标识码：A

0 引言

整车在行驶过程中，由于结构的限制，传动轴的夹角和动不平衡量会对变速箱产生一系列影响，例如会导致取力器壳体、后盖壳体、大壳等产生裂纹，本文通过试验以验证在空载的情况下传动轴的动不平衡量是否会影响后盖上的应变，以及影响程度的大小，为后续同类产品的动强度分析积累数据和经验。

1 故障现象

厦门服务站反馈，一辆装有全铝合金变速器总成的车在行驶过程中发生故障，经检查发现后盖和大壳出现裂纹，为了验证传动轴动不平衡量是否是后盖和大壳开裂的一个影响因素，我们做了G1车动态应变测试实验，测试变速箱装在整车空载驻车情况下挂档时，由于传动轴偏心振动导致后盖产生的动态应变。试验对象分别为变速器总成中的大壳K-1、改进前铝合金后盖（Y-1和Y-2）和改进前后的铸铁后盖（T-1和T-2）。

2 试验原理

变速箱直接装上整车G1，半轴拆开，分别挂11档（直接档）和空档，传动轴空转，变速箱并不传递扭矩。此时，后盖测点处的动态应变是由于传动轴的偏心振动传递到法兰盘而引起的。

3 试验系统组成

试验系统包括试验对象、加载系统和测试系统。

（1）试验对象：全铝合金壳体变速箱，大壳为K1，后盖为改进前Y-1、T-1和改进后Y-2的三种后盖。

（2）加载系统：东风天龙整车挂档。

（3）测试系统：应变片、传输线、转速传感器、数据采集仪器等。

4 試验步骤

4.1 试验准备工作

（1）将后盖上的气缸，轴承盖等小部件拆下，方便贴片。

（2）锉刀打磨后盖待测应变部位表面，用纱布去除表面油污和磨屑。

（3）用环氧树脂将应变片沿着倒角的垂直方向粘贴在图1所示的待测部位，贴片后进行24小时自然干燥。

（4）将电阻应变片的引线与连接导线用锡焊法焊在一起，之后用绝缘胶布缠绕并封蜡。

（5）将步骤1中拆下的部件装上。

（6）测量与本次试验变速箱对应的传动轴的长度，寻找合适的传动轴，同时校核动平衡。

4.2 试验过程

（1）将原来装在东风天龙车上的传动轴和变速箱拆下，装上新的传动轴（不平衡量80g）。

（2）将铝合金整箱G1装到东风天龙车上，同时将半轴断开，保证试验过程中整车保持驻车状态。

（3）将各应变片连接导线接入数据测量仪回路。

（4）将转速传感器安装到后盖里程表传感器处，并将其导线接入到数据测量仪回路。

（5）将数据测量仪的初始值调零，并且设定初始量程。

（6）挂11档（直接档），传动轴转动条件下，发动机由0转速升到最大转速工况时，测量后盖和大壳各测点的动态应变并且储存纪录;挂空档，传动轴转动条件下测量后盖和大壳的动态应变并且储存纪录;重复试验5～6次以获得理想的试验数据。

（7）更换后副箱，重复以上的试验步骤，得到铸铁后盖在两种工况下的动态应变记录。

（8）更换校订后的传动轴（不平衡量300g），重复试验过程（2）至（9），得到在传动轴不平衡量为300g的情况下，铝合金后盖Y-1及其对应铸铁后盖T-1上的应变。

（9）更换后副箱，重复试验过程（6）和（7），得到改进后铝合金后盖Y-2上的应变。

（10）试验结束，清理现场。

（11）数据处理。

5 试验数据处理方法

（1）动态应变导出。导出动态应变的时候采取低速导出同一时间段内的最大值，最小值以及平均值，动态应变转化为应变幅。

（2）应变幅转化为应力幅。根据公式即可得到应力幅的大小，其单位为kg.f/mm2。

6 试验结果

由上表可以看出，在空载情况下：

（1）在80g不平衡量下，挂相同挡位时，铸铁后盖上的应力振幅小于铝合金后盖;在300g不平衡量下，挂11挡（直接档）时，铸铁后盖上的应力振幅与铝合金后盖差别不明显，挂空档，铸铁后盖上的应力振幅要小于铝合金后盖。

（2）增大不平衡量，铝合金后盖上的应力振幅基本没变。

（3）改进后的铝合金后盖在挂档时，应力振幅较改进之前显著减小，测点1减少37%，测点2、3、4、5减少50%以上，说明改进后的铝合金后盖优于改进前的铝合金后盖。

（4）大壳由于离传动轴较远，应力振幅较小，增大传动轴不平衡量，对大壳的应力振幅基本没影响。

7 结论

综上所述，在空载驻车情况下传动轴不平衡量改变后，挂相同档位时，对铝合金后盖和大壳上的应变几乎没有影响，对铸铁后盖个别位置有一定影响，但影响不大。但是在变速器的实际使用情况中，车辆都在负载行驶，受载货量、是否超载、操作是否规范和道路情况等因素影响，需要做进一步的道路负载实验来确认后盖和大壳开裂的原因。

参考文献：

[1]王望予.汽车设计[M].北京.机械工业出版社，2003.

[2]徐志生.汽车理论[M].机械工业出版社，2009.