客車變速器疲勞壽命試驗(yàn)臺機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

1、<p><b>　　文獻(xiàn)綜述</b></p><p>　　題目 客車變速器疲勞壽命試驗(yàn)臺機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　二級學(xué)院 車輛工程學(xué)院 </p><p>　　專 業(yè) 車輛工程 </p>

2、;<p>　　班 級 </p><p>　　學(xué)生姓名 學(xué)號 </p><p>　　指導(dǎo)教師 職稱 </p><p>　　時 間 &

3、lt;/p><p>　　客車變速器疲勞壽命試驗(yàn)臺機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) </p><p>　　摘要：變速器是客車傳動系統(tǒng)中的重要組成部分，其質(zhì)量的好壞直接影響到客車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和操作性。本文歸納出幾種典型試驗(yàn)臺的布置方案，并且進(jìn)行一定的優(yōu)缺點(diǎn)的比較。簡單闡述了國內(nèi)國外變速器試驗(yàn)臺架的發(fā)展現(xiàn)狀。對試驗(yàn)臺架的夾具系統(tǒng)作出介紹。</p><p>　　關(guān)鍵字： 變速器 試驗(yàn)臺

4、 機(jī)械結(jié)構(gòu) 夾具設(shè)計(jì)</p><p>　　Abstract：Bus transmission gearbox is an important part of its quality directly affects the bus power, fuel economy and maneuverability. This article summarizes the layout plan several

5、 typical test station, and carry out certain comparative advantages and disadvantages. Briefly discusses the development situation of domestic and foreign Transmission Test Bench. On the test bench clamping systems make

6、a presentation.</p><p>　　Keywords: Transmission Test Bench Mechanical Structure Fixture Design</p><p>　　1 課題研究的目的和意義</p><p>　　1.1 客車變速器的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　目前，汽車的變速器主要有5類：

7、MT、AT、CVT、AMT、DCT。在歐洲，客車自動變速器配備率達(dá)到70%以上，但是在我國考慮到客車與乘用車作為消費(fèi)品有所不同，自動變速器的配比率只有10%?？蛙囍饕怯糜诮煌ㄟ\(yùn)輸，追求營運(yùn)效果，因此對成本比較敏感，手動變速器的生產(chǎn)及維修較自動變速器簡單，可以降低商用車的購置和使用成本，所以客車變速器市場主要還是手動變速器一統(tǒng)天下。</p><p>　　國內(nèi)商用車變速器行業(yè)中具有大規(guī)模和較大生產(chǎn)規(guī)模的企業(yè)主要有陜

8、西法士特汽車傳動集團(tuán)有限公司、一汽集團(tuán)解放公司變速器分公司、哈爾濱一汽變速器股份有限公司、浙江萬里揚(yáng)變速器股份有限公司、浙江中馬汽車變速器股份有限公司、格特拉克（江西）傳動系統(tǒng)有限公司、一汽轎車長春齒輪有限公司、東風(fēng)汽車變速器有限公司、中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司、綦江齒輪傳動有限公司、杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)股份有限公司等。此外，我國還分散著一些規(guī)模較小的商用車變速器生產(chǎn)企業(yè)。特別是綦江齒輪傳動有限公司，榮登國內(nèi)大中型客車變速器的市場份額排

9、名第一 ，其主要產(chǎn)品有S6-161、 S6-160 、S6-100、 QJ16、S2200、 QJ16、S1900 等。</p><p>　　本課題綜和考慮技術(shù)可行性、變速器未來發(fā)展趨勢及產(chǎn)業(yè)化等方面因素，最終確定采用MT作為研究對象。</p><p>　　1.2變速器實(shí)驗(yàn)臺的重要性</p><p>　　汽

10、車變速器開發(fā)研究主要是通過理論計(jì)算和分析得出所需性能要求。在根據(jù)設(shè)計(jì)計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行生產(chǎn)，這不可避免存在缺陷。產(chǎn)品在后期的實(shí)驗(yàn)和檢測工作就顯得尤為重要，因此有人說“汽車是實(shí)驗(yàn)出來的”。國外汽車工業(yè)由于發(fā)展時間較長，并對試驗(yàn)檢測工作十分重視，在資金上給予了巨大的投入，一般都有較為齊全的實(shí)驗(yàn)裝備。再加上嚴(yán)格管理和精良的設(shè)備，與國內(nèi)形成了較大的差距。所以，我國必須加大對試驗(yàn)檢測設(shè)備的投入，才能大大縮短同國外同類廠家在試驗(yàn)手段上的差距，有利于我國

11、汽車產(chǎn)品在國內(nèi)外的競爭能力。</p><p>　　近年來，變速器質(zhì)量不過關(guān)的事件頻頻出現(xiàn)：2003年8月，本田公司召回CRV車型，是由于該車型變速器故障，泊車檔位出現(xiàn)問題，會導(dǎo)致汽車碰撞事故的發(fā)生。2005年，戴姆勒-克萊斯勒公司召回了476輛克萊斯勒300C（LX)車型，召回汽車的問題在于其使用的42RLE變速器內(nèi)，有一個用于保持駐車制動爪定位銷衛(wèi)視的杯狀固定塞存在不當(dāng)裝配，有可能妨礙駕駛員視線車輛駐車檔功能。

12、因此，在工廠生產(chǎn)過程中，能對變速器做負(fù)荷試驗(yàn)和換擋等各種性能試驗(yàn)，及時發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品的缺陷，對保證整車質(zhì)量，主機(jī)廠的經(jīng)濟(jì)效益和聲譽(yù)至關(guān)重要。</p><p>　　1.3變速器試驗(yàn)臺內(nèi)容</p><p>　　變速器性能試驗(yàn)主要包括：1變速器起步測試；2各檔換擋測試；3疲勞壽命測試；4變速器加載能力；5變速器操縱（同步器）性能的測試；6跳檔測試，除此之外還有噪音監(jiān)測和溫度檢測等。上訴實(shí)驗(yàn)的完成都是基

13、于試驗(yàn)臺架對變速器實(shí)際工況進(jìn)行模擬的條件下進(jìn)行的。</p><p>　　本課題僅針對疲勞壽命試驗(yàn)臺做機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。疲勞試驗(yàn)需按照汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QC\T 568.4-2010汽車機(jī)械式變速器總成臺架試驗(yàn)方法的規(guī)定，對每個擋位進(jìn)行規(guī)定次數(shù)和規(guī)定時間的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)束之后，需對測試的變速器進(jìn)行拆箱檢驗(yàn)。</p><p>　　2 變速器疲勞壽命試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>

14、　　自1876年5月汽車的發(fā)動機(jī)性能測試的開始，汽車實(shí)驗(yàn)技術(shù)發(fā)展了100多年，特別是現(xiàn)代測試技術(shù)的發(fā)展，從最初的汽車的零部件測試到目前動力系統(tǒng)測試，安全性測試，汽車電子試驗(yàn)等。從機(jī)構(gòu)形式上講，變速器疲勞壽命試驗(yàn)臺有開式試驗(yàn)臺( 如電渦流 測功機(jī)) 和閉式試驗(yàn)臺。開式試驗(yàn)臺往往由于變速器輸出的功率不能回收利用, 目前只有少數(shù)傳遞功率較小的變速器試驗(yàn)還在使用開式試驗(yàn)臺; 對于傳遞功率較大的變速器, 使用功率封閉的閉式試驗(yàn)臺。</p&g

15、t;<p>　　閉式試驗(yàn)臺在試驗(yàn)臺上安裝一臺與被試驗(yàn)變速器檔位數(shù)及各檔速比相同的變速器作為陪試箱, 陪試箱輸出端與主試箱輸出端聯(lián)接( 背靠背) 。由于陪試變速器輸出端實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)時成為功率輸入端, 且運(yùn)轉(zhuǎn)方向與主試樣件相反, 故其運(yùn)轉(zhuǎn)時間數(shù)據(jù)僅可作為參考數(shù)據(jù)。閉式試驗(yàn)臺根據(jù)功率封閉的形式不同又可分為以下兩種：</p><p>　　2.1電封閉式變速器疲勞壽命試驗(yàn)臺</p><p>

16、;　　如圖一所示，電封閉式試驗(yàn)臺用一臺發(fā)電機(jī)作為負(fù)載, 其所發(fā)出的電能通過處理后重新返回電網(wǎng)再利用。電能通路有的采用大循環(huán)式( 電能返回電網(wǎng)) ,也有的采用小循環(huán)式( 電能經(jīng)過處理后直接進(jìn)入驅(qū)動電機(jī))。主試變速器的輸入端安裝一臺轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器,陪試箱與主試箱背靠背串接, 在陪試箱的輸出端接一 臺與主試箱輸入端一致的傳感器( 量程范圍, 轉(zhuǎn)速范 圍、精度等級相同) ,扭矩傳感器測量得到的輸入、輸出功率經(jīng)計(jì)算后可以得到機(jī)械效率。但該測量方法

17、得到的數(shù)據(jù)是兩臺變速器的平均值。</p><p>　　圖一 電封閉式變速器疲勞壽命試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)</p><p>　　電封閉試驗(yàn)臺有以下特點(diǎn)：</p><p>　　A.其工作原理是調(diào)整負(fù)載電機(jī)的勵磁電壓進(jìn)行加載，所以機(jī)械部分較簡單；</p><p>　　B.試驗(yàn)臺可以進(jìn)行道路工況載荷模擬，不僅可以=進(jìn)行穩(wěn)態(tài)工況模擬，又可以 與道路工況相聯(lián)系

18、，進(jìn)行瞬態(tài)工況模擬，更切合道路工況實(shí)際的模擬實(shí)驗(yàn)；</p><p>　　C.試驗(yàn)臺的驅(qū)動電機(jī)可以進(jìn)行電能回饋，做到能量回收，提高能量利用率；</p><p>　　D.需速比級基本相同的變速器做陪試；</p><p>　　E.扭矩、轉(zhuǎn)速完全靠電器控制與保證，電器復(fù)雜，故障診斷難，維修不便。</p><p>　　2.2機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺</p

19、><p>　　結(jié)構(gòu)如圖二所示。加載器用于機(jī)械閉環(huán)系統(tǒng)扭矩的施加及調(diào)整, 結(jié)構(gòu)型式有液壓加載器、電動同步加載器、機(jī)械式手動加載器;被試變速器輸入功率是從被試變速器輸出端傳出經(jīng)由陪試箱、變速器2、加載器、變速器1返回的功率和由驅(qū)動電機(jī)輸出的功率構(gòu)成的。驅(qū)動電機(jī)輸出功率相當(dāng)于系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中損耗功率的重新補(bǔ)充。由于機(jī)械閉環(huán)系統(tǒng)功率損耗不大,故所需驅(qū)動電機(jī)的功率僅僅是被試變速器運(yùn)轉(zhuǎn)功率的一小部分。</p><

20、;p>　　圖二 機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺結(jié)構(gòu)</p><p>　　機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺有以下特點(diǎn)：</p><p>　　A.通過閉環(huán)內(nèi)的電動或液壓加載，維修方便。</p><p><b>　　B.性能穩(wěn)定可靠；</b></p><p>　　C.尺寸鏈長,系統(tǒng)安裝調(diào)整難；</p><p>　　D.工作噪

21、聲大，溫度高。</p><p>　　3 變速器試驗(yàn)臺在國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀概況</p><p>　　變速器作為汽車傳動系統(tǒng)的核心部件，其品質(zhì)的提高也必將是汽車廠商重點(diǎn)研究的對象，要想設(shè)計(jì)出性能優(yōu)越的變速器，設(shè)計(jì)人員不僅要扎實(shí)的理論知識基礎(chǔ)，同時大量的試驗(yàn)也是必不可少的。因此，為獲得詳盡、準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，就必須有性能優(yōu)良的變速器試驗(yàn)臺。研制能夠準(zhǔn)確檢測變速器質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，已經(jīng)引起了國內(nèi)外各大汽車

22、制造商的普遍重視。</p><p>　　通過對變速器試驗(yàn)臺架的長期研究與創(chuàng)新，國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)及相關(guān)企業(yè)已經(jīng)開發(fā)出了形式各異，種類繁多的試驗(yàn)臺架，其測試功能基本滿足了當(dāng)今變速器試驗(yàn)的需求。國外比較著名的試驗(yàn)臺架公司主要有采埃孚（ZF）、吉孚（GIF）等。國外的試驗(yàn)臺設(shè)備在各方面都有優(yōu)異的表現(xiàn)，比如，在結(jié)構(gòu)上，他們能夠基于人機(jī)工程學(xué)角度進(jìn)行試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并充分考慮現(xiàn)場操作空間環(huán)境，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)合理，操作方便的試驗(yàn)臺

23、，同時試驗(yàn)臺還兼顧了外表的美觀性；在性能方面，國外的試驗(yàn)臺生產(chǎn)企業(yè)不惜花費(fèi)高額成本，采用高精度的格式傳感器以及先進(jìn)的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，所得到的試驗(yàn)數(shù)據(jù)快速、準(zhǔn)確、詳盡，檢驗(yàn)結(jié)果形象直觀。但是，國外研究機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)出的試驗(yàn)臺設(shè)備比較復(fù)雜，維修起來比較困難，通用性也比較差。變速器廠商一旦需要增加檢測變速器的種類，就必須要增加新的設(shè)備，需要試驗(yàn)臺設(shè)計(jì)人員進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。這不僅耽誤工時，同時也增加了成本，因而會帶來一些經(jīng)濟(jì)損失。相比較于國外產(chǎn)品，國內(nèi)相

24、關(guān)企業(yè)由于起步比較晚，技術(shù)距離國外技術(shù)還有很大的差距，另外由于國外技術(shù)的保密性，所以在技術(shù)上，國內(nèi)還有很多工作要做。不過，現(xiàn)在國內(nèi)廠商已經(jīng)開始加大對試驗(yàn)臺的投入，不僅開始逐步采用國外高</p><p>　　4 變速器試驗(yàn)臺夾具系統(tǒng)</p><p>　　試驗(yàn)臺夾具系統(tǒng)是變速器試驗(yàn)臺架的重要部件，他起著保證變速器牢固穩(wěn)定的安裝在實(shí)驗(yàn)臺上使用，同時在在線測試實(shí)驗(yàn)臺上還要保證變速器測試件能夠方便快

25、捷的安裝到位。夾具系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否優(yōu)良直接影響到整個試驗(yàn)臺架的品質(zhì)。夾具系統(tǒng)準(zhǔn)確的定位性能夠保證變速器定位是無撞擊，可以避免卡滯甚至安裝不到位的現(xiàn)象產(chǎn)生；而夾具系統(tǒng)的變形情況則會影響到已安裝的變速器是否水平，進(jìn)而會影響到變速器驅(qū)動端與加載段的傳動軸銜接情況，影響他的同軸度。二同行走讀對高速旋轉(zhuǎn)的試驗(yàn)臺是非常重要的。不同軸不僅會引起試驗(yàn)臺的極大振動，同時也可能損壞變速器。同時夾具系統(tǒng)本身在試驗(yàn)臺高速旋轉(zhuǎn)是也會產(chǎn)生振動，也會在一定程度上影響到

26、試驗(yàn)臺的同軸度，并且如果夾具系統(tǒng)和試驗(yàn)臺臺架產(chǎn)生共振將會帶來嚴(yán)重的后果。通過對家具系統(tǒng)進(jìn)行定位誤差分析以及夾緊力的計(jì)算可以很好地保證變速器安裝的快捷和牢固可靠性。同時通過有限元對夾具系統(tǒng)進(jìn)行靜態(tài)和動態(tài)分析可以清楚的了解夾具系統(tǒng)的性能。在提倡輕量化設(shè)計(jì)的今天，結(jié)合有限元分析，通過動態(tài)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)優(yōu)化，不僅可以設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的夾具系統(tǒng)，同時也能在一定程度上達(dá)到輕量化設(shè)計(jì)的目的。</p><p><b>　　5

27、 總結(jié)</b></p><p>　　學(xué)生在寒假期間，通過大量閱讀國內(nèi)外與課題相關(guān)的中英文文獻(xiàn)資料，認(rèn)識到有關(guān)汽車變速器試驗(yàn)臺的基本知識，了解到國內(nèi)外變速器試驗(yàn)臺的發(fā)展?fàn)顩r。歸納總結(jié)出幾種典型試驗(yàn)臺機(jī)械結(jié)構(gòu)布置方案，并比較了其優(yōu)缺點(diǎn)。總共搜集到的文獻(xiàn)資料有31篇，外文文獻(xiàn)有6篇，相關(guān)論文18篇，相關(guān)書籍12本。通過對資料的整理和閱讀，充分認(rèn)識了變速器試驗(yàn)臺的重要作用，知道了變速器試驗(yàn)臺目前所存在的主要難

28、。另一方面，提高了自己搜集整理資料的能力，改善了對待學(xué)習(xí)和研究的態(tài)度，培養(yǎng)了刻苦專研的精神，為以后的學(xué)習(xí)和工作提供了極大幫助。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　王寶璽，賈慶祥. 汽車制造工藝學(xué). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社. 2007.7.</p><p>　　張有祿. 變速箱疲勞壽命試驗(yàn)臺的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選用. 機(jī)

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