新能源汽车变速器磨合试验方法及台架研发

发布时间：2020-04-11 03:43

【摘要】：在传统汽车行业向新能源汽车产业转型嬗变的进程中,变速器经历了一个“不必用→重新用→创新用”的迂回上升式发展。现已逐渐成为新能源汽车传动系统中关键的、不可或缺的一部分。对变速器进行磨合试验,能够消除零件早期失效带来的危害,改善各运动副的工作表面状况以及对总成装配质量进行初步测试,达到提升变速器性能的效果,进而提升新能源汽车的动力性、操作稳定性、经济性及安全性。然而,在新能源汽车变速器试验过程中存在忽略磨合试验重要性、磨合效率低和效果不佳的问题。因此,对新能源汽车变速器磨合试验方法及台架展开研究,具有重要的理论意义和实际效益。本文以DAT变速器为研究对象,对其磨合试验方法及试验台架进行研究和分析,主要研究内容如下:首先,对新能源汽车传动系统、变速器结构、磨合试验目的、试验参数、试验方法及试验台类型进行理论研究,提出了一种对称式布置、相互对拖、齿面双向磨合、节能高效的变速器磨合试验方法,从而确定了变速器磨合试验总体设计方案。其次,进行变速器磨合试验台架的搭建:①台架机械系统结构设计。对台架机械结构进行设计,并对关键零部件进行了静力学强度校核和模态分析。②台架控制系统硬件设计。对电能回收装置、变频控制系统、数据采集系统、油温冷却系统进行了硬件选型和设计。③台架控制系统软件设计。基于CAN总线搭建了通讯系统,利用虚拟仪器LabVIEW设计控制系统的软件部分,实现了在上位机界面对变速器磨合试验过程进行控制、参数实时监测以及数据处理的功能。最后,制定变速器磨合试验规范,并进行空载和加载磨合试验。在试验过程中对转速、转矩、油温等重要参数进行实时监控,同时对系统能量回收、试验数据和磨合效果进行分析。本文对新能源汽车变速器磨合试验方法进行了研究,并研制了相应的试验台架,能够一次性同时磨合两台变速器的正反齿轮面,实现变速器齿面双向磨合的效果。变速器磨合试验能够有效提升齿轮表面质量,形成可靠性高、耐磨性好且较光滑的齿轮工作面,从而验证了变速器磨合试验方法和台架的可行性、有效性以及合理性。
【图文】：

系统框图,变速器,电动汽车,系统框图

图２－２纯电动汽车搭载变速器系统框图逡逑２．１．２新能源汽车变速器逡逑图２－３邋（ａ）和（ｂ）所示分别为７ｍ新能源汽车ＤＡＴ变速器总成及其三维模逡逑型。ＤＡＴ变速器机械结构主要由内圆外方的薄壁异形箱体、行星架、多排行星轮逡逑／太阳轮／齿圈等齿轮组件以及同心分段的输入／输出轴、轴承、外引控制部件、附逡逑件等组成。逡逑ＭＷ逡逑（ａ）邋ＤＡＴ变速器逦（ｂ）邋ＤＡＴ变速器三维模型逡逑图２－３邋ＤＡＴ变速器总成逡逑ＤＡＴ变速器共有两个挡位，一挡和二挡速比分别为２．］６和１，输入最大转逡逑矩为９００Ｎ邋＊ｍ，最大转速为３５００ｒ／ｍｉｎ，变速器工作时油温控制在９０°Ｃ以下。ＤＡＴ逡逑变速器具体参数如表２－１所示。逡逑表２－１邋ＤＡＴ变速器参数逡逑名称逦规格逡逑传动比逦ｉｌ＝２．１６、ｉ２＝ｌ逡逑最大输入扭矩逦９００Ｎ邋？邋ｍ逡逑最大输入转速逦３５００邋ｒ／ｍｉｎ逡逑最大输出扭矩逦１９４４Ｎ邋？邋ｍ逡逑最大输出转速逦３５００邋ｒ／ｍｉｎ逡逑逦邋换挡方式逦自动邋逦逡逑１１逡逑

曲线,零件失效,曲线,磨合阶段

料硬化的磨合阶段；第二阶段是零件处于缓慢且平稳的速度下的稳定磨损阶逡逑段，这个阶段代表零件使用寿命的长短；第三阶段是零件表面被破坏、配合间逡逑隙增大、噪音和振动明显的剧烈磨损阶段。图２－４所示为零件的磨损曲线。因逡逑此，在设计或者使用时，应该尽可能地缩短磨合阶段时间，延长稳定磨损期，逦’逡逑并推迟剧烈磨损０］来［５５］。逡逑ｇ３！｜邋／邋＾逡逑ｉ逦，，逡逑ｍ逦Ｊ逡逑＾＾邋！逡逑＇＾逦■—＞逡逑稳定磨损阶段剧烈磨合阶段时间逡逑图２＊４零件的磨损量与工作时间的关系逡逑零件失效则可分为早期失效期、偶然失效期和耗损失效期三个阶段，如图２－逡逑５所不为零件失效曲线，也称为浴盆曲线（Ｂａｔｈｔｕｂ邋ｃｕｒｖｅ）。逡逑＃个逡逑铰逡逑＾邋ｖ＿／逡逑Ｉ逦Ｉ逡逑｝逦ｉ逡逑＾＇逦＞逡逑早期逦偶然逦晚期邋时间逡逑失效逦失效逦失效邋￣邋Ｕ逡逑图２－５零件失效曲线逡逑１２逡逑
【学位授予单位】：福建工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U467.3

【参考文献】