某整车离合器壳体断裂故障原因及整改

摘 要：整车在使用过程中由于路况及匹配的原因会造成变速箱零部件的损坏，本文从实际出发，查找变速箱离合器壳体的断裂原因及改进过程，为后续整车及零部件的设计提供了一定的参考价值。

关键词：悬置;轻量化;断裂;振动;应力

中图分类号：U262.311 文献标识码：A

0 前言

随着主机厂对于整车性能的不断提升以及国六发动机的普及，越来越多的主机厂将主悬置布置在变速箱上，由于用户在实际使用过程中超重、路况异常恶劣、误操作等原因，经常出现变速箱离合器壳体悬置处壳体开裂故障。

本文就某变速箱离合器壳体悬置处壳体开裂故障进行了整车振动及应变测试，进行了故障原因探查与整改，为以后此类故障的处理提供了技术指导，指明了研究方向。

1 故障现象

主机厂反馈一辆试验牵引车在半年内离合器壳体反复出现悬置处开裂故障，目前已完成7 344公里（75%）试验任务，悬置损坏四次，上拉式离合器壳和下拉式离合器壳均有换过，路况较差。已更换新离合器壳（下拉）。如图1所示。此车悬置为发动机前悬置（后文统称为A）+变速箱離合器壳体悬置（后文统称为C），无变速箱后端辅助支撑（后文统称为E）。

2 检查整车发现以下异常

检查故障车，发现离合器壳C点左侧悬置处破裂，C点左右侧悬置距离车架垂向距离深度不一，右侧深度比左侧深4 mm，发动机左前悬置橡胶垫磨损，Y向脱出如图2所示;离合器壳与支架略有干涉;主机厂由于轻量化原因，整车横梁变薄，单层车架，这是离合器壳破坏的一个重要潜在因素。

3 整车振动及应变测试

整车测试以下工况的发动机前悬与离合器C点悬置的振动和离合器壳连接支架处的应变：①原车旧减震垫（左侧故障）的状态。②更换A+C悬置的状态。③更换A+C悬置并增加E点悬置的状态。图3为传感器布置位置，图4为应变花布置位置。

4 数据分析

4.1 振动情况

（1）发动机悬置。从测试结果看，原故障车状态下，发动机悬置左侧振动明显小于右侧，因为左侧悬置已破坏。

更换发动机悬置后，左侧振动明显大于右侧。正常左右两侧振动差别不大，这种情况很异常，建议排查发动机的故障。

增加E点支撑后，能明显减轻发动机处振动，建议增加E点支撑，并且排查发动机处故障。测试结果如表1所示：

（2）离合器悬置。从测试结果看，离合器壳处振动X、Y、Z三个方向的数值均较小，各个路况下三向振动基本均小于4g，大部分在2g以下，增加E点支撑后，振动加速度随之减小。因此，增加E点支撑是有效的。

4.2 应力情况

（1）应力计算。先进行整箱悬置强度分析，离合器壳体在A+C悬置工况时，最大主应力为127 MPa，安全系数1.7，离合器壳体是安全的。图5为离合器壳体在最恶劣的工况下的最大主应力云图。

（2）应力测试。经过对数据分析，发现三种工况下，应变最大的地方均在图6所示区域。这与计算和实际破坏位置相同，转换为应力后发现，测试值小于计算值，这是因为计算时采用的是更恶劣的工况。各个工况的最大主应力情况如下：

①原故障车状态最大主应力52.4 MPa，右侧对应位置最大主应力20.59 MPa。离合器壳左侧应力大于右侧应力，这与实际吻合。

②更换发动机前悬和离合器软垫之后离合器壳体最大主应力为31.27 MPa。

③增加E点悬置后离合器壳体最大主应力为23.5 MPa。

原故障车状态应力最大，更换悬置后应力减小，这是因为原发动机左前悬置减震垫失效，发动机与变速箱成为了刚性连接。导致左侧离合器壳体悬置处应力过大，增加E点支撑后应力减小，说明增加E点支撑能明显减小离合器壳承担的应力。

5 总结

通过计算及现场检查整车，以及测试A点和C点的振动加速度，以及离合器壳体断裂位置的应变。得出以下结论：

（1）排查发动机左右振动差异非常大的原因。发动机异常是此次故障的主要原因。

（2）如若不换发动机，建议增加E点辅助悬置。

（3）优化与离合器壳连接的支架，防止与离合器壳干涉。

离合器壳体或者变速箱壳体悬置附近出现开裂故障时，除了进行自身强度改进之外，一定要重视整车检查，尤其是悬置部位，例如减震垫等，常用的故障探寻方法就是整车测试振动及应变，通过某些部位异常的数据，便可大致判断出整车有问题的地方，进行整改。

参考文献：

[1]孙恒，傅则绍.机械原理[M].北京：高等教育出版社，1989.

作者简介：张波（1984—），男，陕西西安人，本科，工程师，研究方向：变速器匹配及应用。