變速箱系統變形試驗與仿真分析

李丹，陳偉，盧金星，寇仁杰

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

引言

變速箱受載變形后引起的運動干涉、齒輪嚙合偏載等問題，直接影響整機結構緊湊性、輕量化和NVH性能的設計，在設計階段通過仿真手段耦合計算出變速箱系統的變形量并進行針對性設計補償，但仿真精度未經實測數據驗證。通過仿真和測試對比的形式提升變速箱殼體、軸承、軸系等各系統耦合的系統剛度和變形仿真準確度。

1 變速箱系統變形仿真

變速箱系統是由許多零部件組成的彈性機械系統，包括傳動系統（齒輪、軸、軸承）和結構系統（殼體）兩部分，在仿真分析齒輪系統時需要把變速箱作為一個整體進行仿真計算，建立同時包含傳動系統和結構系統在內的系統分析模型。把整個變速箱系統搭建起來，耦合齒輪、軸、軸承、殼體來計算系統的變形情況，變形結果直接影響傳動系統的強度以及齒輪微觀修形。

2 系統變形測試

2.1 試驗前準備

根據仿真結果選擇測點，測點布置如下圖1所示。徑向位移分別測量兩個方向位移后再合成計算矢量位置。確定零部件的改制圖紙進行加工并準備相應的位移傳感器和支架，待測位置需進行加工精磨保證零件表面的粗糙度及跳動度，減小待測點的加工誤差。根據測試工況制定試驗大綱。

2.2 測試過程

試驗臺架輸入端及輸出端加載電機控制轉速和扭矩。變速箱裝在臺架后布置傳感器如下圖1所示，位移傳感器需垂直于待測面，測徑向位移需通過圓心，傳感器需要用支架進行固定，保證無晃動，不引入臺架或其他部件位移。布置好傳感器并編號記錄后進行加載測試。試驗工況如下表所示。

圖1 位移傳感器布置

2.3 數據整理

完成所有測點測試后，整理匯總測試數據，計算各測點在穩定扭矩下變形量的均值，對于徑向位移，由于分別測量兩個方向的位移，需綜合計算兩個方向的變形量計算其圓心處的矢量位移，如表1所示實測與仿真對比整理數據，以10Nm測試結果為為基準，抵消系統間隙，與仿真的徑向變形對比如圖2所示。

表1 試驗結果

試驗結果與仿真結果會存在一定偏差，偏差在20%之內是可以接受的，對差別較大的位置檢查仿真模型，例如：殼體約束與實際是否相符、軸承細節參數設定是否合理、溫度設定是否準確等。再從測試過程中尋找誤差，相互驗證。

圖2 測試與仿真結果對比

3 總結

進行變速箱系統變形仿真過程中，關鍵細節需要把握，例如仿真模型的搭建中懸置約束、軸承座的節點連接方式等影響仿真結果，實測過程中關鍵點在于傳感器支架要放置在連接板上，避免引入連接板的變形，處理數據過程中關鍵點在于至少要取測點的兩個周期，避免加工及安裝誤差，另外一個關鍵點在于計算徑向位移矢量和，需要計算中心點的位移。在不斷的對比與總結過程，提高軟件仿真的準確性以及測試的準確度。