驱动桥差速器齿轮疲劳寿命试验方法与流程

本发明涉及一种驱动桥试验方法，特别是一种针对差速器内部的行星齿轮、半轴齿轮的驱动桥差速器齿轮疲劳寿命试验方法。

背景技术：

目前，驱动桥差速器内部的行星齿轮、半轴齿轮的疲劳寿命试验还没有行业标准或国家标准。相关企业只能根据市场要求进行各种加强设计。由于没有试验验证，只能依靠市场的使用验证来确认是否可行。文献“汽车驱动桥主减速器齿轮疲劳寿命研究，朱财龙，《合肥工业大学》，2010”虽然公开了一种汽车驱动桥主减速器齿轮疲劳寿命试验方法，但该方法只适用于主减速器的主、被动锥齿轮的疲劳寿命，不适于用于确定驱动桥差速器内部的行星齿轮、半轴齿轮的疲劳寿命。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种适用于确定差速器内部的行星齿轮、半轴齿轮疲劳寿命的驱动桥差速器齿轮疲劳寿命试验方法。

解决上述技术问题的技术方案是：一种驱动桥差速器齿轮疲劳寿命试验方法，该方法是先将驱动桥的差速器与主锥总成装配起来形成主减总成，将主减总成装配在驱动桥上，试验开始，模拟定差速工况，测试行星齿轮、半轴齿轮发生失效时的耐疲劳次数或时间，以此来确定差速器内部行星齿轮、半轴齿轮的疲劳寿命，从而确定差速器是否符合设计要求。

本发明的进一步技术方案是：所述的模拟定差速工况是控制主锥输入端的转速及扭矩为恒定值，同时分别控制两个驱动桥输出端的转速，使两个驱动桥输出端的转速均不为零，但转速差保持恒定值。

本发明的再进一步技术方案是：在试验中，保持差速器所受的温度在55～85℃范围内；在加载过程中，油冷却系统不工作，如果油温达到85℃，加载系统停止，启动油冷却系统；当油温降到55℃时，冷却系统关闭，试验力矩重新加载到差速器上。

本发明的再进一步技术方案是：在试验过程中，按照规定的试验参数加载30～38小时或者出现异常时停止试验，无负载的冷却时间不包括在内。

本发明的再进一步技术方案是：在确定差速器内部行星齿轮、半轴齿轮的疲劳寿命试验中，故障评判是以加载循环周期来评估差速器状态，用目测对零件进行分类，根据损坏情况及加载时间判定差速器是否合格或满足设计要求。

本发明的再进一步技术方案是：在试验前需要做如下准备步骤：

S1-1.安装好试验设备；

S1-2.确定实验负荷；

S1-3.确定将测量和记录的参数；

S1-4.试验设备启动前对重要环节进行检查；

S1-5.分别用15%、30%和60%的负载力使差速器磨合一小时。

本发明的再进一步技术方案是：在步骤S1-1中，安装好试验设备包括如下内容：

S1-1-1.将驱动电机、左右两个加载电机、安装有差速器和主锥总成的驱动桥分别安装在T形试验台架上，并将驱动电机的输出端通过传动轴与主锥总成的主、被动锥齿轮连接，将左右两个加载电机与左右两个驱动桥输出端连接；

S1-1-2.在驱动桥上连接一个用于调整供油温度的油冷却循环系统；

S1-1-3.在主动锥齿轮上贴附用于实时监控振动情况的振动传感器，在驱动桥的桥壳设置油孔并安装上用于监控油温的温度传感器；

S1-1-4.分别将振动传感器、温度传感器的输出端与控制系统的输入端连接，控制系统的输出端分别与油冷却循环系统、驱动电机、加载电机的输入端连接。

本发明的更进一步技术方案是：在步骤S1-2中，确定的实验负荷包括：

输入力矩：由车辆总量、车辆特性、以及7.5%～10%爬坡角计算出扭矩值；

输入转速：对应于车辆10～15km/h速度时的主动锥齿轮转速。

本发明的更进一步技术方案是：在步骤S1-3中，确定的将测量和记录的参数包括：

主锥总成输入力矩（Nm）；油温（℃）；总加载时间（小时）；温度升高时间（55-85℃）（分钟）；检查总时间（小时）。

本发明的更进一步技术方案是：在步骤S1-4中，试验设备启动前需要检查的重要环节包括：

S1-4-1.驱动桥的油面高度是否合适；

S1-4-2.驱动桥油冷却循环系统是否开启；

S1-4-3.振动传感器和温度传感器是否连接，信号是否完好；

S1-4-4.输入轴的转动方向是否合适；

S1-4-5.实施的试验程序是否正确。

由于采用上述结构，本发明之驱动桥差速器齿轮疲劳寿命试验方法与现有技术相比，具有以下有益效果：

1.可适用于确定差速器内部的行星齿轮、半轴齿轮疲劳寿命：

由于本发明是先将驱动桥的差速器与主锥总成装配起来形成主减总成，将主减总成装配在驱动桥上，试验开始，模拟定差速工况，测试行星齿轮、半轴齿轮发生失效时的耐疲劳次数或时间，以此来确定差速器内部行星齿轮、半轴齿轮的疲劳寿命。因此，本发明可适用于确定差速器内部的行星齿轮、半轴齿轮疲劳寿命。

2. 可精确判断差速器是否符合设计要求：

由于本发明是通过试验验证来确定差速器内部的行星齿轮、半轴齿轮疲劳寿命，因此，可再依据行星齿轮、半轴齿轮的疲劳寿命来确定差速器是否符合设计要求，其判断有据可遁，比较精确可靠。

3. 可为批量生产的质量稳定性提供保障：

由于利用本方法可以在差速器试制阶段实现差速器的可靠性验证，为批量生产的质量稳定性提供保障。

4.方法简便可靠：

本发明的方法简便可靠，易于推广使用。

下面，结合附图和实施例对本发明之驱动桥差速器齿轮疲劳寿命试验方法的技术特征作进一步的说明。

附图说明

图1：差速器的结构示意图，

图2：主减总成的结构示意图，

图3：试验设备的结构示意图，

图4：试验时第1次10%扭矩时左右轮的转速差为80rpm的显示屏截图，

图5为试验时第2次30%扭矩时左右轮的转速差为80rpm的显示屏截图。

在上述附图中，各附图标记说明如下：

1-驱动电机，

2-加载电机，

3-驱动桥，

31-驱动桥输出端，

32-差速器，

321-左壳；322-半轴齿轮；323-十字轴；324-行星齿轮；

325-支承垫片；326-右壳；327-半轴齿轮垫片；

33-主锥总成，331-主动锥齿轮；332-被动锥齿轮；

34-减速器壳。

具体实施例

实施例一：

一种驱动桥差速器齿轮疲劳寿命试验方法，该方法是先将驱动桥的差速器与主锥总成装配起来形成主减总成，将主减总成装配在驱动桥上，试验开始，模拟定差速工况，测试行星齿轮、半轴齿轮发生失效时的耐疲劳次数或时间，以此来确定差速器内部行星齿轮、半轴齿轮的疲劳寿命，从而确定差速器是否符合设计要求。

所述的模拟定差速工况是控制主锥输入端的转速及扭矩为恒定值，同时分别控制两个驱动桥输出端的转速，使两个驱动桥输出端的转速均不为零，但转速差保持恒定值。图4为试验时第1次10%扭矩时左右轮的转速差为80rpm的显示屏截图，图5为试验时第2次30%扭矩时左右轮的转速差为80rpm的显示屏截图，左右轮保持转速差为80rpm，就是使差速器内的行星齿轮与半轴齿轮发生作用，从而测试这两种齿轮的耐久性。

在确定差速器内部行星齿轮、半轴齿轮的疲劳寿命试验中，故障评判是以加载循环周期来评估差速器状态，用目测对零件进行分类，根据损坏情况及加载时间判定差速器是否合格或满足设计要求。

在试验前需要做如下准备步骤：

S1-1.安装好试验设备：

S1-1-1.将驱动电机1、左右两个加载电机2、安装有主减总成的驱动桥3分别安装在T形试验台架上，其中主减总成由装配在一起的差速器32和主锥总成33组成，并将驱动电机1的输出端通过传动轴与主锥总成33的主动锥齿轮331、被动锥齿轮332连接，将左右两个加载电机2与左右两个驱动桥输出端31连接；

图1为差速器32的结构示意图，该差速器32主要由左壳321、右壳326、半轴齿轮322、十字轴323、行星齿轮324、支承垫片325、半轴齿轮垫片327组成。本试验方法主要考核差速器内部的半轴齿轮322、行星齿轮324的疲劳寿命，齿轮的故障形式有断齿、齿面早期磨损、支承垫片和半轴齿轮垫片磨损、差速器异响等。

图2为主减总成的结构示意图，输入动力与主动锥齿轮331的凸缘连接，主动锥齿轮331根据啮合关系带动被动锥齿轮332旋转，同步带动差速器32转动。在车辆直线运动时差速器32与被动锥齿轮一起转动，即差速器公转，此时差速器内部的齿轮均匀受力；当车辆转弯时左右车轮转速不等，承受扭矩不一样。本试验就是考核不等速时的差速器疲劳寿命；

图3为试验设备的结构示意图，1为1-驱动电机，2为加载电机，3为驱动桥，31为驱动桥输出端。

S1-1-2.在驱动桥上连接一个用于调整供油温度的油冷却循环系统；

S1-1-3. 在主动锥齿轮上贴附用于实时监控振动情况的振动传感器，在驱动桥的桥壳设置油孔并安装上用于监控油温的温度传感器；

S1-1-4.分别将振动传感器、温度传感器的输出端与控制系统的输入端连接，控制系统的输出端分别与油冷却循环系统、驱动电机、加载电机的输入端连接。

S1-2.确定实验负荷：

输入力矩：由车辆总量、车辆特性、以及7.5%～10%爬坡角计算出扭矩值；

输入转速：对应于车辆10～15km/h速度时的主动锥齿轮转速；

假设驱动桥速比为4.875，车辆运行速度V=10～15公里/小时、轮胎滚动半径为0.5m,则轮端的转动角速度约为80rpm，即输入轴转动角速度为4.875*80=388rpm；

S1-3.确定将测量和记录的参数：

主锥总成输入力矩（Nm）；油温（℃）；总加载时间（小时）；温度升高时间（55-85℃）（分钟）；检查总时间（小时）；

S1-4. 试验设备启动前对重要环节进行检查：

S1-4-1.驱动桥的油面高度是否合适；

S1-4-2.驱动桥油冷却循环系统是否开启；

S1-4-3.振动传感器和温度传感器是否连接，信号是否完好；

S1-4-4.输入轴的转动方向是否合适；

S1-4-5.实施的试验程序是否正确；

S1-5.分别用15%、30%和60%的负载力使差速器磨合一小时。

在整个试验中，调整系统让差速器周围的温度控制在55-85℃范围内。在加载过程中，油冷却系统不工作（模拟实际工况），如果油温达到85℃，加载系统停止，启动油冷却系统。当油温降到55℃时，冷却系统关闭，试验力矩重新加载到差速器上。

按照规定的试验参数加载30-38小时或者出现异常时停止试验。无负载的冷却时间不包括在内。

作为本实施例一的一种变换，在模拟工况中，还可以是模拟100%差速，该100％差速是通过固定一端轮毂使一输出端的转速为零。