某整車離合器殼體斷裂故障原因及整改

摘 要：整車在使用過程中由于路況及匹配的原因會造成變速箱零部件的損壞，本文從實(shí)際出發(fā)，查找變速箱離合器殼體的斷裂原因及改進(jìn)過程，為后續(xù)整車及零部件的設(shè)計(jì)提供了一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：懸置;輕量化;斷裂;振動;應(yīng)力

中圖分類號：U262.311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 前言

隨著主機(jī)廠對于整車性能的不斷提升以及國六發(fā)動機(jī)的普及，越來越多的主機(jī)廠將主懸置布置在變速箱上，由于用戶在實(shí)際使用過程中超重、路況異常惡劣、誤操作等原因，經(jīng)常出現(xiàn)變速箱離合器殼體懸置處殼體開裂故障。

本文就某變速箱離合器殼體懸置處殼體開裂故障進(jìn)行了整車振動及應(yīng)變測試，進(jìn)行了故障原因探查與整改，為以后此類故障的處理提供了技術(shù)指導(dǎo)，指明了研究方向。

1 故障現(xiàn)象

主機(jī)廠反饋一輛試驗(yàn)牽引車在半年內(nèi)離合器殼體反復(fù)出現(xiàn)懸置處開裂故障，目前已完成7 344公里（75%）試驗(yàn)任務(wù)，懸置損壞四次，上拉式離合器殼和下拉式離合器殼均有換過，路況較差。已更換新離合器殼（下拉）。如圖1所示。此車懸置為發(fā)動機(jī)前懸置（后文統(tǒng)稱為A）+變速箱離合器殼體懸置（后文統(tǒng)稱為C），無變速箱后端輔助支撐（后文統(tǒng)稱為E）。

2 檢查整車發(fā)現(xiàn)以下異常

檢查故障車，發(fā)現(xiàn)離合器殼C點(diǎn)左側(cè)懸置處破裂，C點(diǎn)左右側(cè)懸置距離車架垂向距離深度不一，右側(cè)深度比左側(cè)深4 mm，發(fā)動機(jī)左前懸置橡膠墊磨損，Y向脫出如圖2所示;離合器殼與支架略有干涉;主機(jī)廠由于輕量化原因，整車橫梁變薄，單層車架，這是離合器殼破壞的一個重要潛在因素。

3 整車振動及應(yīng)變測試

整車測試以下工況的發(fā)動機(jī)前懸與離合器C點(diǎn)懸置的振動和離合器殼連接支架處的應(yīng)變：①原車舊減震墊（左側(cè)故障）的狀態(tài)。②更換A+C懸置的狀態(tài)。③更換A+C懸置并增加E點(diǎn)懸置的狀態(tài)。圖3為傳感器布置位置，圖4為應(yīng)變花布置位置。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 振動情況

（1）發(fā)動機(jī)懸置。從測試結(jié)果看，原故障車狀態(tài)下，發(fā)動機(jī)懸置左側(cè)振動明顯小于右側(cè)，因?yàn)樽髠?cè)懸置已破壞。

更換發(fā)動機(jī)懸置后，左側(cè)振動明顯大于右側(cè)。正常左右兩側(cè)振動差別不大，這種情況很異常，建議排查發(fā)動機(jī)的故障。

增加E點(diǎn)支撐后，能明顯減輕發(fā)動機(jī)處振動，建議增加E點(diǎn)支撐，并且排查發(fā)動機(jī)處故障。測試結(jié)果如表1所示：

（2）離合器懸置。從測試結(jié)果看，離合器殼處振動X、Y、Z三個方向的數(shù)值均較小，各個路況下三向振動基本均小于4g，大部分在2g以下，增加E點(diǎn)支撐后，振動加速度隨之減小。因此，增加E點(diǎn)支撐是有效的。

4.2 應(yīng)力情況

（1）應(yīng)力計(jì)算。先進(jìn)行整箱懸置強(qiáng)度分析，離合器殼體在A+C懸置工況時，最大主應(yīng)力為127 MPa，安全系數(shù)1.7，離合器殼體是安全的。圖5為離合器殼體在最惡劣的工況下的最大主應(yīng)力云圖。

（2）應(yīng)力測試。經(jīng)過對數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)三種工況下，應(yīng)變最大的地方均在圖6所示區(qū)域。這與計(jì)算和實(shí)際破壞位置相同，轉(zhuǎn)換為應(yīng)力后發(fā)現(xiàn)，測試值小于計(jì)算值，這是因?yàn)橛?jì)算時采用的是更惡劣的工況。各個工況的最大主應(yīng)力情況如下：

①原故障車狀態(tài)最大主應(yīng)力52.4 MPa，右側(cè)對應(yīng)位置最大主應(yīng)力20.59 MPa。離合器殼左側(cè)應(yīng)力大于右側(cè)應(yīng)力，這與實(shí)際吻合。

②更換發(fā)動機(jī)前懸和離合器軟墊之后離合器殼體最大主應(yīng)力為31.27 MPa。

③增加E點(diǎn)懸置后離合器殼體最大主應(yīng)力為23.5 MPa。

原故障車狀態(tài)應(yīng)力最大，更換懸置后應(yīng)力減小，這是因?yàn)樵l(fā)動機(jī)左前懸置減震墊失效，發(fā)動機(jī)與變速箱成為了剛性連接。導(dǎo)致左側(cè)離合器殼體懸置處應(yīng)力過大，增加E點(diǎn)支撐后應(yīng)力減小，說明增加E點(diǎn)支撐能明顯減小離合器殼承擔(dān)的應(yīng)力。

5 總結(jié)

通過計(jì)算及現(xiàn)場檢查整車，以及測試A點(diǎn)和C點(diǎn)的振動加速度，以及離合器殼體斷裂位置的應(yīng)變。得出以下結(jié)論：

（1）排查發(fā)動機(jī)左右振動差異非常大的原因。發(fā)動機(jī)異常是此次故障的主要原因。

（2）如若不換發(fā)動機(jī)，建議增加E點(diǎn)輔助懸置。

（3）優(yōu)化與離合器殼連接的支架，防止與離合器殼干涉。

離合器殼體或者變速箱殼體懸置附近出現(xiàn)開裂故障時，除了進(jìn)行自身強(qiáng)度改進(jìn)之外，一定要重視整車檢查，尤其是懸置部位，例如減震墊等，常用的故障探尋方法就是整車測試振動及應(yīng)變，通過某些部位異常的數(shù)據(jù)，便可大致判斷出整車有問題的地方，進(jìn)行整改。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫恒，傅則紹.機(jī)械原理[M].北京：高等教育出版社，1989.

作者簡介：張波（1984—），男，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：變速器匹配及應(yīng)用。