淺談汽車底盤后驅動橋傳動效率試驗

楊雷，李自平，郝鋅，孫偉元，田歡樂

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淺談汽車底盤后驅動橋傳動效率試驗

楊雷，李自平，郝鋅，孫偉元，田歡樂

（四川建安工業有限責任公司，四川 雅安 625000）

由于對該項試驗的重視，以及對試驗結果準確度的認可。我們所有有關這項試驗的試驗過程都由國家機動車質量監督檢驗中心（重慶）承接。該中心的開式驅動橋總成試驗臺QRP172-1可以滿足該試驗的各項要求，且轉速扭矩傳感器采用HBM（德國）非接觸式傳感器，精度可達萬分之五。齒輪油油溫監控可同樣采用在放油螺栓處連接熱電偶的方式進行或直接使用測溫儀測量。

后驅動橋；傳動效率；臺架試驗

引言

汽車底盤后驅動橋是整車傳動系統中至關重要的一部分，不僅使整車傳動系統通過其準雙曲面齒輪實現轉動變向，且其主減速比較大，是主要的減速增矩部分。在能耗問題不斷高要求的今天，整車傳動系統的傳動效率是油耗的基本依據，而后驅動橋部分在行業標準里卻沒有相應的試驗方法及評價指標作為指導。從2015年至今，我們從最初的傳動理論依據到試驗方案設計，到試驗過程的實施及結果的統計，然后把試驗結果作為齒輪加工精度的參考評價，不斷提升齒輪的加工精度，提高傳動效率。如今，將整個過程陳述如下與大家分享，希望能夠起到拋磚引玉的作用。

1 試驗的理論依據

試驗結果的計算公式：η=(M2+M3)/(M1*i)

注：齒輪正常裝配的情況下，傳遞過程中轉速是沒有任何衰減的。傳遞誤差的波動，對傳動效率的影響可以忽略。

M1：后驅動橋輸入扭矩 i：主減速比

M2：后驅動橋左輸出扭矩 η：傳動效率

M3：后驅動橋右輸出扭矩

通過計算公式可以得到需要監測的數據有：實測輸入扭矩、驅動橋兩端實測輸出扭矩。然而齒輪嚙合時齒輪油的溫度也是影響效率的重要因素。

2 設定試驗參數

主要包括：后驅動橋的輸入轉速和輸入扭矩，后驅動橋齒輪油的溫度值。

試驗的工況要切實反應整車使用工況下的情況，首先油溫的設定，在整車后驅動橋的放油螺栓處安裝熱電偶，實測整車在城市交通、高速路及爬坡等工況下，后驅動橋齒輪油油溫的變化情況。根據實測結果設定綜合油溫80℃±2℃。

后驅動橋輸入轉速的設定：根據整車行駛速度、輪胎滾動半徑及主減速比反向計算后驅動橋輸入轉速，覆蓋整車從15km/h～120km/h時速下對應的后驅動橋輸入轉速的確定值。

計算公式：n=103vi/（60π2r)

n：后驅動橋輸入轉速（rpm）

v：車速（km/h）

i：主減速比

r：車輪滾動半徑（m）

后驅動橋輸入扭矩的設定：使用發動機最大輸出扭矩在不同變速箱檔位下，傳遞到后驅動橋的最大扭矩。

計算公式：M1-n=Memax*ik1-kn

M1-n：各變速箱檔位，發動機傳遞到后驅動橋的最大扭矩

Memax：發動機最大扭矩

ik1-kn：變速箱格擋速比

最后再根據發動機功率，合理設定每一個檔位最大扭矩對應的車速時換算成驅動橋可以達到的轉速。下表為其中一個項目的參數設定案例。

案例一：

表1 傳動效率測量工況表

3 試驗方法的設計

按照后驅動橋在整車上的實際裝配傾角及壓緊方式設計試驗夾具。為使傳動平穩，后驅動橋輸入端及輸出端應使用十字萬向節連接，為得到輸入端與兩輸出端的實測扭矩，三端應串連相應的轉速扭矩傳感器后再與驅動、加載設備相連。除夾緊夾具之外，還需設計后驅動橋與十字萬向節的接口連接夾具。

4 試驗過程的實施

由于對該項試驗的重視，以及對試驗結果準確度的認可。我們所有有關這項試驗的試驗過程都由國家機動車質量監督檢驗中心（重慶）承接。該中心的開式驅動橋總成試驗臺QRP172-1可以滿足該試驗的各項要求，且轉速扭矩傳感器采用HBM（德國）非接觸式傳感器，精度可達萬分之五。齒輪油油溫監控可同樣采用在放油螺栓處連接熱電偶的方式進行或直接使用測溫儀測量。驅動橋測試狀態安裝方式如下圖所示：

圖1

5 試驗結果的分析

現將三個典型的試驗結果列舉如下：

5.1 2016年N345項目

表2

從結果可以明顯得到一個初步規律，同一轉速下，扭矩越大，傳動效率越高；同一扭矩下，轉速越高，傳動效率越高。

5.2 2017年43009項目

表3

2017年的43009項目主要研究發動機額定輸出轉速下，各檔位低扭矩工況下的傳動效率情況（高轉速，低扭矩的特殊情況），扭矩與轉速的設定未按照前期的理論進行設定。從試驗結果可以得出，在高轉速低扭矩的工況下（高速路況），各檔位傳動效率接近94%。

5.3 2017年BR01項目

表4

5.4 2017年BR03項目

表5

這次兩個項目的傳動效率試驗，相比于以往使用的85W齒輪油，我們要求使用75W齒輪油。從實驗結果可以看到，帶差速機構的后驅動橋的傳動效率已經達到綜合效率94%。下一步的試驗研究方向可能會是不同油品對傳動效率的影響。

從三個試驗結果的數據可以得到一個大概規律：在同一齒輪油溫度下，同一轉速下，扭矩越大，傳動效率越高；同一扭矩下，轉速越高，傳動效率越高。

[1] QCT 29063.1-2011 汽車機械式變速器總成技術條件第1部分:微型.

[2] 汽車驅動橋臺架試驗方法（QCT533-1999）.

[3] 汽車驅動橋臺架試驗評價指標（QCT534-1999）.

A brief discussion on the transmission efficiency test of the rear drive axle of automobile chassis

Yang Lei, Li Ziping, Hao Xin, Sun Weiyuan, Tian Huanle

( Sichuan Jianan Industrial Co., Ltd., Sichuan Ya'an 625000 )

Due to the importance of the test, and the accuracy of the test results . All of our trials on this test are carried out by the National Vehicle Quality Supervision and Inspection Center (Chongqing). The center's open drive bridge assembly QRP172-1 can meet the requirements of the test, and the torque sensor uses a HBM (German) non-contact sensor, with a precision of up to 5/10000. Gear oil temperature monitoring can also be carried out in the way of connecting thermocouple at the oil drain bolt or directly using thermometer.

rear drive axle; transmission efficiency; bench test

B

1671-7988(2018)16-12-04

U467.4

B

1671-7988(2018)16-12-04

CLC NO.: U467.4

楊雷，就職于四川建安工業有限責任公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.005