汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验系统.pdf

试验检测标准法规2 0 0 8 年第5 期客车技术与研究汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验系统周政平。覃国周(重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心，重庆4 0 0 f)6 7)摘要：根据汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验标准，对行业内的试验方法及试验设备进行分析和总结，以重庆车辆检测研究院所开发的高效率电封闭汽车驱动桥试验台为基础，对控制汽车驱动桥总成齿轮疲劳寿命试验的影响因素进行探讨。关键词：驱动桥；疲劳；试验系统中图分类号：u 4 6 3 2文献标志码：B文章编号：1 0 0 6 3 3 3 1(2 0 0 8)0 5 0 0 4 1 _ 0 3A b s t r a c t：A c c o r d i n gl ot h es t a n d a r da b o u tf a t i g u e f et e s t0 fg e a r si ndr i V ea x l ea s s e m b l y，t h i sp a p e ra n a I y z e sa n ds u m m a r i z e st h ed e t a I e dt e s tm e t h O d su s i n gi np r O f e s s i O n a n dd i s c u s s e st h ei n f l u e n c ef a c t O r sc O n t r O It e c h n o l o g i e sO nf a t i g u eI I f et e s tO fg e a r si nd r i V ea x I ea s s e m b l yb a s e dO nt h ee I e c t r i c a l c I O s e da n dh i g he f f j c i e n c ya u t Od r i v ea x I et e s ts y s t e mO fC h O n g q i n gV e h i c I eT e s t R e s e a r c hI n s t i t u t e K e yw O r d s：d r i V ea l e：f a t i g u eI I f e：t e s ts y s t e m汽车驱动桥是汽车中承受转矩最大的总成，对汽车的行驶性能、可靠性能等有直接的影响，采用试验的方法对产品质量进行考核是非常必要的。采用整车可靠性试验的方法不仅有试验周期长、试验成本高的缺点，而且不适用于很多项目，如驱动桥锥齿轮刚性、总成噪声、传动效率等的测试，并且由于整车可靠性试验的方法不能对驱动桥试验过程进行有效监控，不利于产品失效后的原因分析。采用实验室内台架强化试验的方法可以克服上述缺点，实现对驱动桥总成齿轮质量的综合考核与评价。为了对汽车驱动桥总成齿轮的性能、寿命进行测试和分析，重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心应用目前世界上最先进的交流变频共直流母线技术构建了国内先进的汽车驱动桥台架试验系统，并已为国内汽车行业提供技术服务。本文结合该试验台的构建过程对汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验系统予以介绍。动桥台架试验评价指标、Q C 厂r5 3 3 一1 9 9 9 汽车驱动桥台架试验方法以及部分大型生产企业制定的相关企业标准进行试验。依据行业标准，汽车驱动桥齿轮疲劳寿命应完成五件驱动桥总成样品试验，其主要考核指标为中值寿命。目前汽车驱动桥生产厂家出于试验成本考虑，更多的只是进行单件样品试验。因此，在构建汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验系统时，应考虑采用先进的驱动桥试验技术并对试验因素进行有效控制，从而在实际使用中取得满意的效果。1 2 各类试验台的优缺点目前汽车行业内广泛使用的汽车驱动桥试验台。根据动力传递的方式可分为开式试验台和封闭式试验台两种，封闭式试验台又分为机械封闭式和电封闭式。1)汽车驱动桥开式试验台的结构简单，如图1 所1汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验技术示。1 1试验标准在汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验方面，国外汽车发达国家，如美国、欧洲和日本等的国家或行业标准中未涉及到此方面的内容，而主要由生产厂家根据整车和市场竞争的需要来制定适合自身的企业标准。国内目前主要依据汽车行业标准Q C 厂r5 3 4 1 9 9 9 汽车驱图l 开式试验台结构图4 1 一一圃震一一 万方数据客车技术与研究2 0 0 8 年第5 期试件装拆比较方便，但需要使用两个大功率的测功机，能耗很大，经驱动桥输出的功率全部被耗散掉，试验成本较高。目前在用的这类试验设备多为很多年前的产品，绝大多数试验设备开发商已不再进行生产，是一种趋于淘汰的汽车驱动桥试验技术。2)汽车驱动桥机械封闭式试验台，如图2 所示。将其中耗散掉的那部分能量加以回收利用，可以起到节能的效果。机械封闭式试验台结构较为复杂，相比开式试验台来说，虽去掉了耗能设备，但增加了加载箱、封闭箱等设备，所增加的这些装置均为非标设备，可靠性难以保证，维修不便。试验时试件采用上下方式安装，安装不方便。另外，试验时还需要同型号的陪试件，这样不仅增加测试所需要的T 装设备的数量，还会因陪试件因素等原因增加测试工作量，延长测试的时间，增加试验成本。汽车驱动桥机械封闭式试验台是一种优点和缺点都很鲜明的设备。目前用得较少，仅少数试验机构拥有该类设备，并且以往生产机械封闭式试验台的厂商已经开始转向使用电封闭技术，属于一种过渡类型的汽车驱动桥试验技术。图2 机械封闭式试验台3)汽车驱动桥电封闭试验台采用的是动力回收发电技术。由于驱动桥、电机以及电控系统的效率都很高，因此，可以用很小的试验功率完成大功率的驱动桥总成齿轮疲劳试验，不但节能，而且减少了试验过程中的发热，保证在降低试验能耗的同时简化试验台结构，维护方便，系统兼容性好。汽车驱动桥电封闭试验台除了能完成汽车驱动桥台架试验相关的项目外，还可以完成差速器等相关试验项目，试验过程中不需要陪试件，可较大幅度地降低试验成本。汽车驱动桥电封闭试验台试验技术集成了开式试验台的便利性和封闭式试验台的节能优势，是汽车驱动桥试验技一4 2试验检溯标准法规术发展的趋势。1 3国家客车质检中心汽车驱动桥试验台1)电封闭试验台利用动力发电进行能量回收，实现节能，需要对电能回馈导致的电网波动问题加以严格控制，其技术性和专业性都很强，实施起来难度比较大。早期的电封闭试验台都是采用直流电机，控制器输入与加载采用彼此独立的模块化设计，这种方式结构简单。但由于加载电机发出的电能通过控制系统转化为三相交流电，最后又并入电网，将会对电网造成一定的干扰。重庆车辆检测研究院国家客车质量监督检验中心新近开发构建的汽车驱动桥试验台，如图3 所示，较好地解决了这一问题。试验台采用交流变频共直流母线技术设计制作动力回收电控系统，回馈的能最通过直流母线传到驱动端，不够的能量通过外接的交流电网由整流单元进行补充，电网到直流母线间的能量只是单向传输，避免了加载电机发电对电网的干扰。图3国家客车检测中心的汽车驱动桥试验台2)该试验台采用西门子变频技术实现交流四象限传动系统控制以获得较高功率因素，在加载电机与驱动桥输出端还设置有变速器和相应传感器。不仅使整个试验台对微型、轻型、中型和重型等多种类型的汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验的精度都能满足要求。而且可以提高加载电机的工作效率。试验台在各电机与地基间使用独立基座，有效地降低了电机振动对试验的影响。在输入转矩控制方面。采用德国H B M 公司生产的转矩传感器，通过精确控制，试验过程中转矩波动小于0 5，控制精度非常高，特别适用于新产品研发、产品定型及其他各种情况的汽车驱动桥总成齿轮疲劳寿命试验。试验台主要测试功能包括：驱动桥总成锥齿轮支承刚性测试、驱动桥总成齿轮疲劳测试、万方数据试验检测标准法规2 0 0 8 年第5 期客车技术与研究驱动桥总成噪声测试、传动效率测试等多种测试功能，是集汽车驱动桥总成齿轮性能试验和寿命试验为一体的综合性汽车驱动桥总成齿轮试验系统。2 试验因素控制根据国家客车质量监督榆验中心的实践经验。为了使汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验能有效进行，需要控制以下几方面的因素。2 1试验成本控制在进行汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验时，一方面由于驱动桥总成本身的价值较高；另一方面驱动桥总成齿轮疲劳试验一般都在数十万次循环以上，而且是满负荷工况。因此，从节省陪试桥和节能角度考虑，应优先选用电封闭试验台进行汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验。采用封闭式试验台的节能幅度一般在3 0 一8 0。在相同情况下，交流变频驱动又比一般直流传动方式可提高效率5 左右，具体节能多少，取决于试验台的性能和加载电机是满负荷运转还是部分负荷运转。国家客车质量监督检验中心汽车驱动桥试验台通过在加载电机端配备升降速箱，除了适用于不同转矩的驱动桥试验外，还在于选择合适的变速比，使加载电机接近于满负荷运转，节能幅度在7 0 左右。2 2合理地选择传动联接方式汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验为满负荷强化试验，与实际的常用工况有很大的差异，目前不少业内人士尤其是生产厂家认为，行业标准的指标定得过高。在这种情形下，如何降低试验的外在影响因素，以获得准确的总成齿轮疲劳寿命显得很重要。而对试验影响较大的主要是电机的振动及由于传动联接而引起的附加作用力。汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验时的外在振动主要由i 个电机引起，特别是由于两输出端的加载电机的频率相同，极易引起共振，因此，两加载电机应采用独立的隔振地基来减小由于电机高速旋转产生的振动对总成齿轮疲劳寿命试验的影响。同时，由三个电机旋转产生的振动还会通过联接装置直接传递至驱动桥，应采用万向传动装置来消除附加作用力，而且应选用质量轻并经过动平衡处理过的联接装置。2 3 试验参数控制汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验巾需要关注的参数很多，有输入端转速、输入端转矩、输出端转速、输出端转矩、驱动桥油温、各变速装置温度以及各电机电压和电流等。其中输入端转速和转矩、输出端转速和转矩及驱动桥油温为主要参数，其他为保证试验正常进行的监控参数。在其主要参数中，输入端转速由驱动电机直接控制，用于模拟汽车发动机的输出转速。输入端转矩由加载电机控制。理论上讲，在驱动桥输入端达到规定的转速与转矩时，左右两侧加载电机的转速及加载转矩应相等，但实际的情况是并不相等的。有人认为，保证两端加载转矩相等更重要，事实上这是值得商榷的。因为台架试验与实际运行有差别，由于两端升降速箱及传动装置的差异，以及电机本身的差异自然会导致左右两侧的转速和转矩不相等。若采用两端加载转矩相等的控制方法必然会使驱动桥输出端两侧转速不相等，此时差速器将开始工作。根据差速器的原理可知，行星齿轮相当于一等臂杠杆，当左右车轮转速相等时，行星齿轮不转动，不会对驱动桥从动锥齿轮产生附加作用力；而当左右车轮转速不相等时，行星齿轮将绕行星齿轮轴转动，而行星齿轮和半轴齿轮多为圆锥直齿齿轮，两者发生啮合时将产生很大的轴向力，这样不仅增加了主减速器齿轮的负荷，同时还可能由于差速器的提前损坏使得试验提前结束，而得不到准确的主减速器齿轮的疲劳寿命导致试验失败。因此，采用保证两加载端转速相等的方式来控制输入端转矩的模式才是合适的。国家客车质检中心采用保证两加载端转速相等的模式对某重型汽车驱动桥进行了试验，试验过程平稳，试验过程中转矩波动小于0 3，试验后主减速器齿轮断齿部位光滑，齿面无裂纹、剥落及点蚀等现象，准确地得到了驱动桥总成齿轮的疲劳寿命。3结束语本文汽车驱动桥从试验因素控制的角度出发，采用国际先进的交流变频共直流母线技术和高精度控制软硬件技术来构建汽车驱动桥总成疲劳试验系统。该系统测试精度高，节能效果显著，广泛适用于各种汽车驱动桥的性能测试和疲劳寿命测试等常规试验及倒拖试验。4 3 万方数据客车技术与研究2 0 0 8 年第5 期试验检测标准法规大客车制动足帝片使用寿命的试验研究魏昌宏(扬州亚星客车股份有限公司。江苏扬州2 2 5 0 0 1)摘要：根据多年的道路试验经验，结合某1 2m 客车9 万多k m 可靠性试验记录，引出“当量制动率”的概念，并对几种路况下的当量制动率进行研究，探索制动蹄片可靠性试验数据与实际寿命之间的关系。关键词：大客车；可靠性试验；当量制动率；制动蹄片；磨损中图分类号：u 4 6 3 5 5文献标志码：B文章编号：1 0 0 6 3 3 3 1(2 0 0 8)0 5 0 0 4 4 0 5A b s t r a c t：A c c o r d i n gt of h ew r i t er Isr o a dt e s te p e r i e n c e sa n dw i t ht h eb r a k es h o e sw e a r i n gr e I i a b I i t yl e s td a t ao fa12ml O n gc O a c hr u n n j n g9 00 0 0k m 1 h i sp a p e rr e s e a r c h e st h ee q u j V a I e n tb r a k er a l e0 ns e V e r a lt y p j c a Ir O a d Sa n dt h er e I a t i o n s h i p sb e t w e e nl h eb r a k es h O e sw e ar i n gI i f et e s ta n dl h en O r m a Id r i V i n gl i f e I(o yw o r d s：I a r g ec o a c h：r e I i a b i|i t yt e s t：e q u j V a l e n lb r a k er a t e：b r a k es h o e：w e a r i n g同一辆汽车在不同的路况上行驶，其可靠性寿命是不同的。其中，制动蹄片的使用寿命更是因行驶路况的不同而差异迥然。那么，不同的行驶路况平均每公里究竟有多少次制动，制动强度如何，他们之间有何相当关系?同一制动蹄片在不同的路况上行驶使用寿命是多少等?下面根据具体的客车试验，探究车辆在几种典型路况上行驶的“当量制动率”。并评判大客车制动蹄片在典型路况下的使用寿命。1公路等级和汽车试验场典型道路在交通部公路工程技术标准(刑()0 l 1 9 9 r 7)中，把公路按其交通量、任务及性质分为高速公路、一至四级公路五个等级。在各等级中根据地形又可分为平原微丘、重丘、山岭、山岭重丘等。道路路面按力学特性分为柔性和刚性两类。各种沥青路面与碎石路面都属于柔性路面，水泥混凝土路面属于刚性路面，它具有较大的刚性与抗弯能力。各级公路的主要技术参数见表l。裹1各级公路主要技术参数表公路等级高速公路一级公路二级公路级公路四级公路计算设计行车速度(k m 1 1)1 2 01 0 08 06 01 0 06 08 0加6 03 04 02 0车道数864444442222l 或2一侧行车道宽度(m)4 3 7 53 3 7 52 3 7 52 3 7 52 3 7 52 3 5 02 3 7 52 x3 5 09 0 0(1 4 0 0)7 07 O6 O3 5 0 或6 0 0中央分隔带宽度(m)3 0 0(2 0 0)2 0 0(1 5 0)1 5 01 5 02 0 0(1 5 0)1 5 0参考文献：【l】满永奎，韩安荣，吴成东通用变频器及其应用【M】北京：机械工业出版社，1 9 9 8【2】陈伯时电力拖动自动控制系统【M】北京：机械工业出版社，1 9 9 6【3】许红平，应富强，宋玲玲机械传动系统多功能试验台的设计研究【J】机电工程，2 0 0 2，(3)【4 1 董学平汽车传动系总成电封闭试验台的电气特色【J】测控技术，2 0 0 I，仍【5】国家机械工业局Q c 厂I 5 3 4-1 9 9 9，汽车驱动桥台架试验评价指标【s】北京：中围标准出版社，1 9 9 9【6 1 国家机械工业局Q c 厂I 5 3 3 一1 9 9 9，汽车驱动桥台架试验方法【S】北京：中国标准出版社，1 9 9 9 收稿日期：2 0 0 8 0 2 2 8 万方数据汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验系统汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验系统作者：周政平，覃国周，Zhou Zhengping，Qin Guozhou作者单位：重庆车辆检测研究院,国家客车质量监督检验中心,重庆,400067刊名：客车技术与研究英文刊名：BUS TECHNOLOGY AND RESEARCH年，卷(期)：2008,30(5)被引用次数：1次 参考文献(6条)参考文献(6条)1.满永奎;韩安荣;吴成东 通用变频器及其应用 19982.陈伯时 电力拖动自动控制系统 19963.许红平;应富强;宋玲玲 机械传动系统多功能试验台的设计研究期刊论文-机电工程 2002(03)4.董学平 汽车传动系总成电封闭试验台的电气特色期刊论文-测控技术 2001(07)5.国家机械工业局 QC/T 534-1999.汽车驱动桥台架试验评价指标 19996.国家机械工业局 QC/T 533-1999.汽车驱动桥台架试验方法 1999 本文读者也读过(10条)本文读者也读过(10条)1.王中应.尹华鑫 汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验台的研究与设计期刊论文-内江科技2007,28(9)2.王中应.傅顶和.WANG Zhong-ying.FU Ding-he 汽车驱动桥总成齿轮疲劳试验台的研究与设计期刊论文-汽车科技2008(1)3.满忠雷.江守和.王会永.毛成涛.潘明清.纪华伟.MAN Zhonglei.JIANG Shouhe.WANG Huiyong.MAO Chengtao.PAN Mingqing.JI Huawei 驱动桥疲劳性能试验系统设计及研究期刊论文-检验检疫科学2008,18(1)4.陈甦欣.CHEN Suxin 汽车驱动桥总成综合试验台计算机控制系统的研制期刊论文-制造技术与机床2006(8)5.金祥曙.周晓军.Jin Xiangshu.Zhou Xiaojun 汽车驱动桥半轴室内试验强化系数模型研究期刊论文-汽车工程2007,29(2)6.王中应.WANG Zhong-ying 车辆驱动桥总成齿轮疲劳试验台中驱动桥齿轮润滑油油温控制策略的研究期刊论文-农业装备与车辆工程2009(9)7.黄小勇 驱动桥台架试验检测分析期刊论文-江西化工2010(2)8.焦红兰.黄卫祥.JIAO Hong-lan.HUANG Wei-xiang 13t单级减速驱动桥总成疲劳试验研究期刊论文-汽车工艺与材料2006(10)9.王中应 汽车驱动桥总成齿轮疲劳测试系统的研发学位论文200710.严欣贤.周跃良.白志成 重型汽车主减速器疲劳寿命试验扭矩的确定研究会议论文-2005 引证文献(1条)引证文献(1条)1.隋振.徐凤.刘爱莲.张爱春.安百玲 最优控制在汽车部件疲劳试验台的应用期刊论文-吉林大学学报(信息科学版)2010(2)本文链接：http:/