手動變速器的試驗方法

周 方 胡子濤

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手動變速器的試驗方法

周 方1胡子濤2

1.福建工程學(xué)院機(jī)電及自動化工程系 2.東南（福建）汽車工業(yè)有限公司國產(chǎn)化部

變速器作為全車動力傳遞，連接發(fā)動機(jī)及底盤的重要零件。知悉變速器開發(fā)過程中的整機(jī)驗證項目，使變速器得以充分驗證，從而順利放心量產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。不同的廠商有著自己的驗證體系，如何整合這些標(biāo)準(zhǔn)，使得試驗不重復(fù)又能充分驗證，就需要對這些標(biāo)準(zhǔn)有著充分的認(rèn)識。現(xiàn)就這一課題進(jìn)行簡要闡述。

試驗標(biāo)準(zhǔn)；連續(xù)負(fù)荷耐久；同步器耐久

變速器是全車動力傳遞，連接發(fā)動機(jī)及底盤的重要零件。知悉變速器開發(fā)過程中的整機(jī)驗證項目，使變速器得以充分驗證，從而順利放心量產(chǎn)有著至關(guān)重要的作用。不同的廠商有著自己的驗證體系，如日本三菱汽車、日本愛信、國家標(biāo)準(zhǔn)。如何整合這些標(biāo)準(zhǔn)，使得試驗不重復(fù)又能充分驗證，就需要對這些標(biāo)準(zhǔn)有著充分的認(rèn)識。

1 試驗前基本參數(shù)及試驗標(biāo)準(zhǔn)的確認(rèn)

1.1 試驗前參數(shù)的確定

1）發(fā)動機(jī)的參數(shù)：最大功率及對應(yīng)轉(zhuǎn)速；最大扭矩及對應(yīng)轉(zhuǎn)速；離合器從動盤的轉(zhuǎn)動慣量。

2）變速器的參數(shù)：各檔速比

3）整車的參數(shù)：主減速比，輪胎有效半徑。

1.2 試驗中需控制的主要參數(shù)

1）輸入軸（輸出軸）轉(zhuǎn)速；2）扭矩；3）油溫；4）換檔力；5）換檔時間

1.3 目前

1）MSX8-7801 連續(xù)負(fù)荷耐久

2）MSX8-7805 同步器耐久

3）ES-X18123 搭載4G69發(fā)動機(jī)的前驅(qū)變速器標(biāo)準(zhǔn)

4）臺灣動力總成耐久企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)（以下稱臺灣標(biāo)準(zhǔn)）

5）QC/T 568 汽車機(jī)械式變速器臺架試驗方法（參考）

6）ZBT T21 005 微型貨車變速器試驗方法（參考）

2 變速器臺架布置

變速器的耐久臺架按驅(qū)動方式可分為發(fā)動機(jī)驅(qū)動（見圖1）與電機(jī)驅(qū)動（見圖2）兩種模式，根據(jù)試驗項目的不同分綜合耐久試驗臺架、同步器耐久試驗臺架（見圖3）與性能試驗臺架等。

圖1 發(fā)動機(jī)驅(qū)動耐久試驗臺架

圖2 電機(jī)驅(qū)動耐久試驗臺架

圖3 同步器耐久試驗臺架

3 臺架試驗項目及方法

3.1 連續(xù)負(fù)荷耐久（MSX8-7801、臺灣標(biāo)準(zhǔn)及ES-X18123)

（1）考核對象：齒輪、軸、軸承、殼體、選換檔控制機(jī)構(gòu)、螺栓。

（2）試驗前磨合：臺灣標(biāo)準(zhǔn)為3 000 r/m下油門開度 15％，各檔位運(yùn)轉(zhuǎn)1 h；三菱標(biāo)準(zhǔn)為4-5-3-2-1檔順序，各運(yùn)行30m、30m、15m、10m、5m。

（3）試驗時間及循環(huán)模式的確定：按車型及輸出地確定各工況(A/B/C/D/E工況）、各檔位的基準(zhǔn)耐久距離及運(yùn)轉(zhuǎn)倍率（需查詢標(biāo)準(zhǔn)）；由公式（1）計算出各工況、各檔位總耐久時間；再由各工況運(yùn)轉(zhuǎn)模式確定循環(huán)次數(shù)（見圖4）。

L：耐久距離；im：速比；id：主減速比；Rm：輪胎有效半徑；Ne：轉(zhuǎn)速

（其中A~D運(yùn)轉(zhuǎn)：MS標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)模式；D運(yùn)轉(zhuǎn)：臺灣標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)模式）

表1 各工況定義

（4）耐久總時間雖可通過公式計算，且每循環(huán)有一定模式，但循環(huán)模式中并未明確各檔位的運(yùn)轉(zhuǎn)時間。實際上是由廠商自行制定各檔位循環(huán)時間，故不同廠商可能會選擇不同的循環(huán)數(shù)。

（5）日本三菱標(biāo)準(zhǔn)與臺灣標(biāo)準(zhǔn)的差異

①油溫：MS為100（±5）℃，ES為100~105 ℃ ，臺灣標(biāo)準(zhǔn)為原則上不可超過120 ℃

②運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)模式：MS與臺灣標(biāo)準(zhǔn)在A/B/C運(yùn)轉(zhuǎn)的循環(huán)模式不相同，且臺灣標(biāo)準(zhǔn)對D運(yùn)轉(zhuǎn)有單獨(dú)的循環(huán)模式，MS則與其他循環(huán)模式相同。E運(yùn)轉(zhuǎn)MS與臺灣標(biāo)準(zhǔn)相同，ES則無怠速下運(yùn)轉(zhuǎn)工況。

③A/B運(yùn)轉(zhuǎn)在某檔位的扭矩：MS與臺灣標(biāo)準(zhǔn)在某運(yùn)轉(zhuǎn)各檔位下扭矩相同；ES在A運(yùn)轉(zhuǎn)的1、2檔，B運(yùn)轉(zhuǎn)的1檔的扭矩較其他檔位低。

3.2 同步器耐久(MSX8-7805及ES-X18123)

（1）考核對象：同步環(huán)、換檔控制機(jī)構(gòu)。

（2）耐久前磨合：各檔位換檔磨合300次。

（3）試驗條件（見表2）

表2 同步器耐久試驗方法

①試驗油溫的影響，日本三菱曾說明：“如果周邊的溫度上升了10℃，壽命成為一半”，故在該試驗中控制油溫對考核變速器換檔零件耐久性是必要的.

②MSX8-7805與ES-X18123差異：

a.油溫ES中90～100℃（2→1為70～80 ℃），MS中（80±5）℃ 。

b.換檔力ES為100 N ，MS中<176 N 。

c.ES對換檔時間無要求，且無工況Ⅱ要求。

d.工況Ⅰ中④ 項，ES換檔要求10萬次。

e.轉(zhuǎn)速ES中要求為各工況均為最大轉(zhuǎn)速。

3.3 同步器耐久驅(qū)耐模式(MSX8-7805及ES-X18123)（見表3）

考核對象：同步環(huán)、換檔控制機(jī)構(gòu)。

（1）該標(biāo)準(zhǔn)是最接近實車變速器耐久的單品耐久模式，通過此標(biāo)準(zhǔn)的變速器的同步性能可滿足實車耐久性要求。

（2）MSX8-7805與ES-X18123差異

①ES中對換檔時間及油溫?zé)o要求。

②換檔力ES中<180 N，MS為176 N。

③NO.2項① 、⑤ 工況轉(zhuǎn)速，ES中為D項，MS為0.8×A項。

日本愛信的跳躍換檔試驗與此類似，但僅有1→3、5→3、5→3(日本三菱標(biāo)準(zhǔn)無此工況)三工況，換檔力較日本三菱低，循環(huán)次數(shù)為2 000次。

表3 同步器耐久驅(qū)耐模式試驗方法

3.4 靜扭強(qiáng)度（ES-X18123）

（1）考核對象：殼體、軸、齒輪；抗扭后備系數(shù)（一般輕型車2.5，中重型車3）是否滿足要求。

（2）固定輸出軸，旋轉(zhuǎn)輸入軸。測1檔、R檔破壞扭矩。

3.5 動態(tài)換檔力測試（ES-X18123）（見表4、圖5）

表4 動態(tài)換擋力測試方法

圖5 動態(tài)換擋力測試曲線

愛信標(biāo)準(zhǔn)對換檔性能是用不同轉(zhuǎn)速下?lián)Q檔沖量(Ft的乘積)來評價的，沖量值越小，同步器的換檔操縱性能越好。

4 耐久后拆解確認(rèn)項目

4.1 拆解前確認(rèn)事項

（1）測定齒輪振動噪聲音（需要時實施）。

（2）各變速檔有無變速異常。

（3）通氣孔、油封、O型環(huán)、塞、接觸面、螺紋通孔部位等有無漏油

4.2 拆解中確認(rèn)事項

（1）軸系鎖緊螺母；接觸面擰緊螺栓、螺母等各部位擰緊力矩。

（2）軸承的預(yù)負(fù)荷或間隙，墊片磨損、軸承脫落、殼體或軸承座的止推面磨損。

（3）齒輪類及軸類：齒折損、腐蝕、表面剝落、變形、磨損；側(cè)面止推面的燒結(jié)磨損；內(nèi)周燒結(jié)磨損；軸套脫落；齒輪套筒的針狀壓痕、表面粗糙。

（4）軸承類：破損、燒結(jié)、腐蝕；內(nèi)、外輪的顯著蠕變；從軸上脫落。

（5）殼類：裂紋、軸承孔、軸孔的變形及明顯磨損、接觸面墊片破損、擠出、軸套的燒結(jié)、粗糙、破損、脫落、灰塵浸入狀態(tài)。

（6）油封有無損傷、變形、磨損、硬化。

（7）換檔操作系有無撥銷、各部位松弛、撥叉墊圈面的磨損。

（8）同步環(huán)：摩擦面的燒結(jié)、磨損。

（9）開關(guān)系：功能維持。

（10）非金屬件（油導(dǎo)管、軸承座等）：裂紋、變形、硬化。

6 結(jié)論

（1）變速器的考核項目繁多，體系也各有不同，但歸納起來有4大類：①齒輪、軸、軸承、殼體類耐久；②同步器、換檔類耐久；③選換檔性能；④油品及密封性。

（2）考核項目不要貪多求全，要明確考核什么內(nèi)容，考核的目的是什么，考核項目是否有適用性。一味地要求廠商進(jìn)行所有的試驗，而忽略了考核目的是否有重疊，只會徒增零件開發(fā)成本，造成不必要的浪費(fèi)。

（3）試驗過程中，對試驗條件的確認(rèn)也是至關(guān)重要的，如轉(zhuǎn)速、扭矩、油溫、換檔力、換檔時間等都關(guān)系到試驗項目的考核目的。若只確認(rèn)其中的幾項，而忽略了其他條件，往往會使得考核的目的大打折扣。

[1] MSX8-7801. 連續(xù)負(fù)荷耐久.

[2] MSX8-7805. 同步器耐久.

[3] ES-X18123. 搭載4G69發(fā)動機(jī)的前驅(qū)變速器標(biāo)準(zhǔn).

[4] 臺灣動力總成耐久企業(yè)標(biāo)準(zhǔn).

[5] QC/T 568. 汽車機(jī)械式變速器臺架試驗方法.

[6] ZBT T21 005. 微型貨車變速器試驗方法.

The Testing Methods of Manual Gearshift

Zhou Fang1, Hu Zitao2

(1.Electromechanical and Automation Engineering Department, Fuzhou 350108, China; 2.Southeast (Fujian) Automobile Industry Co., Ltd, Fuzhou 350119, China)

Gear-shift provides the dynamic transmission of the whole automobile, which is the major connecting part of motor and chassis. To conduct a careful verification of the full gear-shift program in the development of the gear-shift is essential in the production of the gear-shift. To integrate different gear-shift producers’ verification standards to conduct proper tests needs to understand the standards.

testing standard; continuous loading and duration; synchronizer duration

福建省教育廳項目（JA08166），福建省科技平臺建設(shè)項目（2008J1002）。