雙離合器自動變速器靜扭試驗工裝的優化設計

師愿，葛宗強，裴華軍

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

雙離合器自動變速器靜扭試驗工裝的優化設計

師愿，葛宗強，裴華軍

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了雙離合器自動變速器齒軸靜扭試驗的評價指標，并以某國產雙離合器自動變速器的齒軸靜扭試驗為例，通過對其試驗過程中存在問題的描述，分析原因，提出優化措施，解決工裝夾具問題。

雙離合器；自動變速器；靜扭；工裝

CLC NO.:U469.1Document Code:AArticle ID:1671-7988 (2017)02-56-03

引言

靜扭強度反映的是變速器齒軸所能承受的最大靜態載荷，通過考察變速箱齒軸系統所能承受的極限載荷，可以驗證齒軸系統的彎曲強度是否滿足設計要求。

1、靜扭試驗的評價指標

對于雙離合器自動變速器齒軸靜扭試驗來說，其評價指標主要是靜扭強度后備系數。由下式計算靜扭強度后備系數：

式中：K1—靜扭強度后備系數；M—試驗結束時記錄的扭矩；Memax—變速箱最大設計扭矩[1]。

根據QC/T 29063.2規定，輕型變速器的靜扭強度后備系數K1≥2.5，則判定被試輕型變速器的靜扭強度試驗通過[2]。

2、靜扭試驗的試驗方法

通過超低速高負載電機向變速箱輸入軸靜態施加扭矩，直到變速箱齒軸零部件出現失效或者達到滿足設計要求的扭矩值為止。試驗步驟如下：

1）將預掛一擋的變速箱裝上臺架；

2）通過工裝夾具固定變速箱輸出端；

3）啟動電機加載到額定扭矩再卸載到0，記此時的轉角為0度，目的是為了消除齒輪之間的相互間隙；

4）在輸入軸端從0開始逐步增加輸入扭矩，直到齒軸零部件發生破壞或者達到滿足設計要求的扭矩值為止；

5）記錄齒軸零部件失效前的最大扭矩值和破壞轉角或滿足設計要求的試驗臺最大扭矩和轉角；

6）拆解并評價齒軸零部件。

3、某國產雙離合器自動變速器靜扭試驗

3.1 變速箱裝配要求

根據試驗方法，本文選用2款國產雙離合器自動變速器進行齒軸靜扭試驗。變速器只需要安裝變速箱殼體及其連接螺栓、液壓模塊閥體、輸入軸、中間軸、輸出軸及其所有齒輪和1/3擋撥叉及其附件，駐車結構可以省略。

3.2 試驗工裝夾具

試驗前需根據實際變速箱定做相應的輸入軸承、輸入內花鍵、殼體安裝板及輸出法蘭這四樣工裝，來保證變速箱可以牢固、準確的和靜扭試驗臺架相連接。

3.3 試驗設備要求

1）驅動電機

（1）輸出轉速：≤0.15r/min；

（2）輸出扭矩：≥2000Nm；

（3）布置形式：交流同步電機+擺線針輪減速器；

（4）試驗輸入轉速：0.08r/min。

2）扭矩傳感器

（1）扭矩傳感器測量精度：≤5‰FS；

（2）扭矩范圍：0-2000Nm。最大能超越量程的10%，在輸入扭矩達到傳感器的最大量程時，變速箱仍未被破壞時，臺架會保護性停止加扭。

3.4 試驗要求

試驗過程應遵循如下要求，以保障試驗順利進行：

1）變速器殼體與連接板連接時，按與發動機聯結狀態進行安裝；

2）在進行輸出軸鎖死時，應使用帶有防止輸出軸旋轉滑移的固定專用工裝，并選用全新的螺栓（螺栓強度等級12.9）進行相互連接；如無固定專用工裝，需先將輸出端螺栓初步打緊，臺架加載至額定扭矩后卸載，此時再完全打緊輸出端連接螺栓；

3）輸出軸固定后，輸入軸穩定緩慢旋轉（參考值：0.08r/min），避免沖擊加載；

4）輸入軸與輸出軸應只承受扭矩，不應有附加的彎矩作用；

采用氧化鎂半熔法處理樣品、熱水浸提時發現，因氧化鎂顆粒較細且帶有電荷，其在水中不易凝聚，形成的沉淀體積較大，對高錸酸根有一定的吸附作用，故試驗嘗試采用加入凝聚劑的方式來凝聚沉淀以減少其對錸的吸附。選取2g氧化鎂和錸標準溶液為試驗對象，按照實驗方法，分別以氨水、硝酸銨、聚乙烯醇和氫氧化鈉為凝聚劑進行試驗，以錸的測定值除以理論值計算錸回收率，結果見表2。

5）輪齒受載工作面與汽車行駛工況相同。

3.5 試驗過程

圖1 臺架搭建示意圖

按照上述4.4試驗要求，將變速箱與安裝板連接，驅動電機的輸出軸通過輸入花鍵經過輸入軸承與變速箱的輸入花鍵進行連接，變速箱輸出法蘭與輸出鎖死夾具上的第2個輸出法蘭通過定制的法蘭進行連接，其中輸出鎖死夾具包括一個底座，2個L形支架和2個輸出法蘭。具體安裝結構如下圖1所示。

所有臺架搭建部分準備好后，用刀片在每個連接部分劃直線做標記，有高度差的連接部分用記號筆畫直線做記號，如圖2所示。然后按照3靜扭試驗的試驗方法開始試驗。

圖2 工裝夾具劃線

3.6 試驗結果

2款變速箱試驗數據見下圖3和圖4所示。

圖3 1號變速箱試驗數據

圖4 2號變速箱試驗數據

單從試驗結果來看，試驗順利通過，靜扭強度后備系數K1≥2.5，但是我們在試驗后重新檢查工裝夾具時，發現原來劃的標記在第二次試驗后發生移動，如下圖5所示。

圖5 劃線位置移動

4、分析原因

按照上述方法對臺架進行搭建后，主要出現如下問題點：→輸入轉角偏大

→曲線中出現斜率平緩段

→在小角度的轉角下，輸入扭矩上升緩慢

4.1 輸入轉角偏大

根據之前所進行的多臺試驗結果和工裝夾具對比，臺架搭建存在的區別主要為輸出端固定工裝，兩次使用工裝不相同。

之前所進行的多臺試驗：共5個連接工裝，2個旋轉法蘭、2個L形支架、1個底座。最后一個旋轉法蘭與L形支架連接孔徑分別為Φ17/Φ13，連接8個螺栓。

本次試驗：共6個連接工裝，3個旋轉法蘭、2個L形支架、1個底座。最后一個旋轉法蘭與L形支架連接孔徑分別為Φ17/Φ13，僅能連接4個螺栓。

故本次試驗輸入轉角偏大是由于輸出端固定工裝改變，緊固螺栓變少，整體剛性較差導致。

4.2 曲線中出現斜率平緩段

2號變速箱試驗在輸入到一定扭矩時，曲線平緩了幾度（如下圖6所示），轉化至輸出端約0.7°。檢查夾具，在第一次試驗中，L形支架未產生滑轉。但在第二次試驗后，L形支架與底座之間存在滑轉，滑轉照片見上圖5中的IV。故判斷由于L形支架滑轉，使曲線變平緩。

圖6 2號變速箱齒軸靜扭試驗數據

圖7 駐車極限靜扭試驗數據

4.3 在小角度的轉角下，輸入扭矩上升緩慢

兩次試驗，都是在小角度轉角下輸入扭矩上升緩慢（見上圖3和圖4），但對比之前駐車試驗，在同樣轉角時，駐車極限靜扭輸入扭矩是其10倍左右（見上圖7）。駐車極限靜扭相比齒軸靜扭試驗，多使用了1對齒輪副及棘輪、棘爪，未使用輸出法蘭及后端臺架固定工裝。故判斷齒軸極限靜扭小角度曲線平緩，是由于臺架輸出端固定工裝連接導致。

5、工裝夾具優化設計

通過與之前試驗結果及試驗工裝夾具比較分析，判斷臺架輸出固定端的整體剛度較差是導致上述問題的主要原因，故應對臺架固定端固定方式進行優化。

具體方案如下：

1）原工裝中底座側面安裝的2個L形支架與3個輸出法蘭替換成一個滑板，滑板設計為U型槽結構，直接用螺栓連接在底座上，U型槽和底座接觸的兩個側面，要求足夠平滑，并且垂直度良好，作用是防止輸出端在承受扭矩時發生旋轉。如下圖8所示。

2）在滑板上除了留有和底座安裝的螺栓孔外，還需要特制三個和變速箱輸出法蘭安裝的孔位，在孔位中制作三個小軸套，起到定位的作用（如圖9所示紅色部位），其中具體位置及孔位大小、軸套孔徑大小應根據具體變速箱的輸出法蘭進行制作。

圖8 滑板

圖9 小軸套

6、試驗驗證

經使用新優化的工裝夾具進行試驗，夾具整體剛度有較大提升。

7、總結

本文通過實際進行雙離合器自動變速器的齒軸靜扭試驗，詳細介紹了變速箱齒軸靜扭試驗的過程，并根據實際試驗當中發生的問題，剖析原因得出結論，針對工裝夾具整體剛度不夠的情況進行優化設計，從而獲得了較好的效果。

[1]QC/T 568.2汽車機械式變速器總成臺架試驗方法(征求意見稿).

[2]QC/T 29063.2汽車機械式變速器總成技術條件(征求意見稿).

Optimum design of static torsion test fixture for double clutch automatic transmission

Shi Yuan, Ge Zongqiang, Pei Huajun
( Anhui jianghuai automobile group co., LTD., Auhui Hefei 230601 )

This paper introduces the evaluation index of the dual clutch automatic transmission gear shaft static torsion test, and a domestic double clutch automatic transmission gear shaft static torsion test as an example, through analyzing the reasons for the problems described, the test process, put forward the optimization measures, solve the problem of fixture.

double clutch; automatic transmission; static torque; tooling

U469.1

A

1671-7988 (2017)02-56-03

師愿，就職于安徽江淮汽車集團股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.02.019