基于臺架試驗的乘用車用減速器傳動效率因素研究

張瑞平

摘 要：選擇某型號乘用車用減速器，針對其影響因素，進行傳動效率臺架試驗，通過極差分析和方差分析研究了各影響因素及交互作用對傳動效率的顯著性，兩種分析方法得到一致結果，并且分析得到最優使用工況。

關鍵詞：乘用車用減速器；交互正交試驗；極差分析；方差分析

1 純電動乘用車用減速器現狀及傳動效率的意義

隨著汽車工業的高速發展，人們對汽車的節能環保、安全可靠性的要求越來越高，無論是燃油汽車還是電動汽車，在著力研究動力系統的同時，其重要的傳動部件之一減速器的傳動效率，也影響著整臺車的性能，不容忽視。傳統燃油汽車所搭載的有MT、DCT、CVT等，而新能源汽車通常只需要搭載簡單的減速器即可。本次臺架試驗，選用某型號減速器，來分析它的傳動效率的因素。

2 交互正交試驗設計

考慮到減速器傳動性能影響因素的多樣性，選用交互正交試驗既可以分析每個因素的單獨作用，也可以兼顧各因素間的交互作用。此次試驗選用某型號減速器，采用交互正交試驗設計方法，考察了轉速、扭矩、溫度等因素及其耦合作用對減速器傳動效率的影響。

2.1 因素和水平

設定轉速A、扭矩B、溫度C三個因素進行研究，因素水平如表1所示。

2.2 試驗方案

為了考察上述因素及其交互作用對減速器傳動性能的影響程度，采用交互正交表L27（313），試驗方案表頭如表2所示，表中的空白列用來分析誤差。

傳動效率作為傳動性能評價指標，試驗結果如表3所示。

3 結果分析：極差分析、方差分析

3.1 極差分析又叫直觀分析，可以通過極差Rg的大小確定因素的主次順序，極差Rg越大，說明該因子的水平變化對試驗結果影響越大。各因素及交互作用的極差分析結果如表4所示。

合并同項列后可以看出，因素C的極差值最大，為4.75，表明扭矩對減速器傳動效率的影響程度最大，因素A和因素B的交互作用即溫度和轉速的交互作用極差值最小，為0.12。從大到小的影響因素順序為C>B>A>B×C>A×C>A×B。

3.2 方差的基本思想是把總變異按來源進行分解，將總偏差平方和分解為因素的偏差平方和與誤差平方和，我們可以計算出處理效應的均方，并利用F檢驗，來發現各種變異來源在總變異中所占的比重。方差分析能夠彌補極差分析的不足，可以對影響因素進行顯著性檢驗，確定每個因素對試驗指標的影響是否顯著及顯著性的大小，給出誤差大小的估計。

各因素及其交互作用方差分析結果如表5所示。

由表5可得分析結果：依據F值的大小，確定因素及其交互作用的主次順序為C>B>A>B×C>A×C>A×B，此分析結果與極差分析結果一致。其中C、B、A影響極顯著，B×C交互也達到影響極顯著，A×C交互影響顯著，A×B交互無影響。

因為B×C交互和A×C交互都有影響，作B×C，A×C的搭配效應計算可得，對某減速器所選的試驗點而言，最佳使用參數匹配：A3B3C3，即溫度100℃，轉速5400r/min，扭矩150N.m，匹配得到的傳動效率值為95.93%。

4 結語

本文針對多因素多水平特點的乘用車用減速器傳動效率進行了試驗研究，運用交互正交試驗方法，不僅彌補了單因素輪換法試驗次數繁多、工作量大的不足，而且可以得到最佳使用條件。交互正交試驗與分析結果表明：

①對減速器傳動效率影響顯著性的排序為扭矩、轉速、溫度；

②扭矩和轉速交互作用非常顯著，所以在減速器設計和應用時，應充分考慮扭矩和轉速之間的交互作用；

③通過交互正交分析得到最優參數組合：溫度100℃，轉速5400r/min，扭矩150N.m，在該工況下，減速器的傳動效率最優。

參考文獻：

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