汽车驱动桥锥齿轮疲劳寿命试验规范的分析.doc

汽车驱动桥锥齿轮疲劳寿命试验规范的分析2004年11月30日汽车驱动桥锥齿轮疲劳寿命试验规范的分析汽车驱动桥锥齿轮减速装置是汽车驱动桥中的一个重要的组成部分，主传动锥齿轮副又是这个装置的核心部件，它的质量直接影响锥齿轮减速装置及至整个车桥总成的质量，锥齿轮的疲劳寿命是考核驱动桥总成质量的一个主要指标。可以通过对车桥总成也可以通过对单对锥轮副进行台架寿命试验来测定锥齿轮的疲劳寿命，检验生产质量，暴露总成中的薄弱环节，为产品的质量改进提供依据。无论是用驱动桥总成进行试验还是用单对锥齿轮副进行试验，以及是用哪种形式的试验台进行试验，在试验以前首先应确定用什么样的试验规范进行试验，使用不同的试验规范可能得到不同的试验结果，一般情况下，不同的国家和不同的生产企业，其使用的试验规范都不完全相同，可以根据自己的实际情况进行选择或按照顾客要求进行。1 汽车驱动桥锥齿轮疲劳寿命试验规范简介1.1 日产柴试验规范1.1.1 试验条件 空载情况下分别按、条规定的转速走合2小时； 输出载荷为29400N.m，输出转速为50r/min； 输出载荷为17640N.m，输出转速为100r/min；1.1.2 评价指标 按上述试验条件运转次数不低于10万次； 按上述试验条件运转次数不低于20小时。1.2 欧洲依维客公司的试验规范1.2.1 试验条件1.2.1.1 主动锥齿轮试验扭矩M主：单车在坡度为18%+1.5%时使用的扭矩为 M主=sin(arctan0.195)*G*rk*g/0.9*i0式中： G为汽车总质量，kg； g为重力加速度，9.8m/s2； i0为驱动桥总传动比； rk为轮胎滚动半径，m。1.2.1.2 主动锥齿轮转速总质量5T以下的汽车，主动锥齿轮的转速不低于150* i0 r/min；总质量9T以下的汽车，主动锥齿轮的转速不低于100* i0 r/min；总质量13T以下的汽车，主动锥齿轮的转速不低于50* i0 r/min。1.2.1.3 油温油温为100C 110C。1.2.2 评价指标从动锥齿轮或车轮的总循环次数N从不得低于试验行驶里程450km，即：N从450000/（2rk）式中：rk为轮胎滚动半径，m。1.3 美国通用公司的试验规范1.3.1 试验条件主动锥齿轮扭矩可用下式计算：M主=Memax*ik1式中：M主为主动锥齿轮试验扭矩，N.m；Memax为汽车匹配的发动机的最大输出扭矩，N.m；ik1为变速箱1挡传动比。1.3.2 主动锥齿轮的试验转速主动锥齿轮的试验转速为400 r/min 450r/min。1.3.3 油温试验油温为35633.8C。1.3.3 评价指标轿车、载货车驱动桥总成运转时间为35小时40小时。1.4 美国R公司的试验规范1.4.1 主动锥齿轮的试验扭矩是在坡度为15%、轮胎的滚动摩擦因数为1.5%时进行计算的，计算公式如下：M主=0.165G* rk/i0式中： M主为主动锥齿轮的试验扭矩，N.m； G为汽车总质量，kg； i0为驱动桥总传动比； rk为轮胎滚动半径，m。1.4.2 主动锥齿轮的试验转速 主动锥齿轮的试验转速可以用下式计算： n主=n从* i0式中： n主为主动锥齿轮的转速，r/min； n从为从动锥齿轮的转速，r/min； i0为驱动桥总传动比。总质量为15T以下的汽车，车轮的转速为150 r/min 200 r/min；总质量为15T以上的汽车，车轮的转速为100 r/min 150r/min。1.4.3 油温油温为1078C。1.5 中国QC/T533-1999试验规范1.5.1 试验条件主动锥齿轮试验扭矩要求同美国通用公司试验规范中的试验条件，即本文1.3.1 试验条件。1.5.2 试验转速试验转速由试验情况确定。1.5.3 油温油温85C 120C。1.5.4 评价指标中值疲劳寿命不得低于50万次，最低寿命不低于30万次。2 试验规范分析2.1 试验规范制定的基本思路试验规范是零部件室内台架试验的指导性文件，它的合理性、科学性直接影响到试验零部件的控制水准，如果规范制定或选择不当，脱离现实，往往给试验工作或产品生产带来困难，上述的几种汽车驱动桥锥齿轮的试验规范基本思路主要有以下三种： 按发动机最大输出扭矩主算驱动桥主动锥齿轮的试验扭矩，美国通用公司和中国的就是基于这种思想制定的。 按汽车满载在一定的坡度上坡行驶时计算驱动桥克服道路阻力所需的驱动力为试验扭矩，美国R公司和欧洲依维客公司的试验规范就是基于这种思想制定的。 规定试验扭矩，日产柴的试验规范即为此种类型。2.2 几种试验规范的分析2.2.1 日产柴的试验规范主要考虑了两个方面的因素：齿轮的弯曲疲劳强度和齿轮齿面的接确疲劳强度，所以该试验规范规定正式试验分两步进行，在大扭矩低转的情况下主要试验的是齿轮的轮齿弯曲疲劳强度，小扭矩高转速的情况下主要试验的是齿轮齿面的接确疲劳强度。但相对其它几个试验规范来说，该试验条件较为宽松，驱动桥总成比较容易达到试验的要求，特别是对重负荷齿轮，有可能进入死循环的状态，即试验的周期非常长。2.2.2 美国通用公司和中国的QC/T533-1999试验规范是将传动轴上的扭矩和转速作为试验输入条件，试验条件较苛刻，这种试验方法对单一品种的过去还是有一定的价值，但对现在系列化生产的重负荷驱动桥，要想满足该类型试验规范的要求是非常困难的，且该类型试验条件与实际的工况存在一定的差距，实际使用中驱动桥是在多工况情况下工作，发动机在最大输出扭矩工况下工作的时间相对来说比较短，试验结果与汽车的实际行驶里程之间没有直接的数学关系，只是一种间接的反映车桥成质量的一种手段，为此，我国曾参考欧洲依维客公司的试验规范对QC/T533-1999试验规范进行了修改，修改后的标准草案中试验输入扭矩是按汽车满载时发动机在18坡路时输出的功率为驱动桥的输入条件，对疲劳寿命的评价是在上述试验条件下，相当于汽车行驶500 km 1000km的路程，该标准目前尚在报批阶段，没有正式发布。2.2.3 美国R公司和欧洲