两挡减速箱换挡耐久试验装置及其试验方法与流程

1.本发明涉及整车验证技术领域，具体涉及一种两挡减速箱换挡耐久试验装置及其试验方法。


背景技术：

2.电动汽车目前广泛应用单挡减速箱，但是在高端车型上，为了进一步提升电动汽车的动力性和经济性，两挡减速箱的设计与使用也日趋增长。两挡减速箱相对单挡减速箱增加了换挡功能，但是相较于传统多挡变速箱，由于往往在换挡前会进行电机调速，使得换挡条件相对传统多挡变速箱而言宽松不少。换挡作为两挡减速箱的核心功能之一，换挡耐久试验的验证至关重要。
3.目前，针对传统多挡变速箱有许多换挡耐久试验的验证方法，如 qc/t 568汽车机械式变速器总成台架试验方法。但是针对电动汽车两挡减速箱，并没有相关的标准做参考。
4.与传统多挡变速箱不同，电动汽车两挡减速箱是直连电机的。在台架实施两挡减速箱换挡耐久试验时，一般为了节约试验成本，提高试验效率，往往不装配电机试验，这样会带来电机惯量影响因素缺失，并且减速箱输入转速信号缺失的问题。
5.因此，针对两挡减速箱换挡耐久试验装置，需要开发易于实施的台架试验装置。针对两挡减速箱换挡耐久试验方法，需要根据电动汽车实际换挡特征，提出更为合理的换挡耐久试验方法。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种两挡减速箱换挡耐久试验装置及其试验方法，模拟电动汽车电机惯量，降低了试验复杂性和试验成本，且避免了加速过度造成的不符合实际工况的失效产生。
7.为实现上述目的，本发明所设计的两挡减速箱换挡耐久试验装置，包括试验台架，两挡减速箱安装在所述试验台架上，所述两挡减速箱的输入轴上布置有换挡系统，所述试验台架的电机轴为所述两挡减速箱的输出轴提供动力，进而带动所述两挡减速箱的输入轴转动，所述输入轴上设有转速探测装置和电机转动惯量模拟装置。
8.优选地，所述转速探测装置包括套置安装在所述输入轴的齿轮和安装在所述两挡减速箱上探测所述齿轮转速的转速探测器，所述齿轮通过所述输入轴上的第一花键限位，在所述输入轴和第一花键的带动下转动。
9.优选地，所述齿轮设有与所述输入轴上的第一花键过盈配合的内孔。
10.优选地，所述齿轮的齿数z
gear
≤f
tss
*60/n
max
，其中，f
tss
为所述转速探测器的最大频率，n
max
为所述输入轴的最大转速，单位：rpm。
11.优选地，所述齿轮的齿顶距大于所述转速探测器上感应单元之间的距离。
12.优选地，所述转速探测器与所述齿轮之间的距离满足所述转速探测器的探测距离。
13.优选地，所述电机转动惯量模拟装置包括套置安装在所述输入轴上的惯量盘，所述惯量盘的转动惯量值等于电动汽车电机的转动惯量值，所述惯量盘通过所述输入轴上的第二花键限位，在所述输入轴和第二花键的带动下转动。
14.优选地，还包括安装在所述两挡减速箱壳体上的端盖，所述端盖上装配有轴承，所述惯量盘安装在所述轴承上。
15.优选地，所述端盖上还设有抵住所述轴承的垫片。
16.一种所述两挡减速箱换挡耐久试验装置的试验方法，包括如下步骤：
17.a)小转速差换挡工况：设电动汽车电机换挡时的调速精度为
±ꢀnmax
，试验台架的电机轴的转速为n，单位：rpm，n＝δn/(i1-i2)，式中，δn为升挡转速差，此时，δn＝n
max
，i1为一挡齿轮总速比，i2 为二挡齿轮总速比，保持试验台架的电机轴的转速n＝n
max
/(i1-i2)，所述两挡减速箱从一挡升至二挡，再从二挡降至一挡为一个循环，循环c1次；
18.b)中转速差换挡工况：此时，δn＝δw*60/2π，δw为换挡前后两挡减速箱输入轴的角速度差，单位：rad/s，δw＝v
滑移
*1000*2/d， d为所述两挡减速箱的同步器锥面平均摩擦直径，单位：mm，v
滑移
为所述两挡减速箱的同步器锥面间的滑移线速度，单位：m/s，设所述两挡减速箱的同步器能承受的最大滑移线速度为vmax
滑移
，v
滑移
＝αvmax
滑移
，α为滑移验证系数，中转速差换挡工况中取值区间为 0.4～0.6，保持试验台架的电机轴的转速n＝αvmax
滑移
*1000*2/d*60/2 π/(i1-i2)，所述两挡减速箱从一挡升至二挡，再从二挡降至一挡为一个循环，循环c2次；
19.c)将所述步骤a)和步骤b)整体循环d次；
20.d)循环完成后，检查所述两挡减速箱；
21.其中，所述两挡减速箱的同步器在试验中达到的总摩擦功，需要覆盖所述两挡减速箱在规定寿命内的同步器总摩擦功w
目标
，即：
22.(2*e1*c1+2*e2*c2)*d≥β*w
目标
23.式中，β为验证系数，e1为小转速差换挡工况升挡或降挡的单次循环摩擦功，e2为中转速差换挡工况升挡或降挡的单次循环摩擦功，单次循环摩擦功e＝0.5*j*(2π*δn/60)^2，式中，j为两挡减速箱和电机转动惯量模拟装置的转动惯量值之和，δn＝n
max
求得的即为e1，δn＝αvmax
滑移
*1000*2/d*60/2π求得的即为e2。
24.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
25.1、增加输入轴转速探测功能，解决了台架从输出端提供转速，不带电动汽车电机做换挡耐久试验时输入轴转速信号缺失的问题；
26.2、采用电机转动惯量模拟装置代替电动汽车电机，不需要采用电驱总成(电机+减速箱)进行换挡耐久试验，降低了试验复杂性和试验成本；
27.3、本发明采用低转速差和中转速差进行换挡耐久试验，即验证了常规转速差下减速箱的换挡功能，又对换挡耐久试验进行了加速，降低了试验周期和成本，取消了传统变速箱存在的高转速差换挡工况，避免了加速过度造成的不符合实际工况的失效产生。
附图说明
28.图1为本发明两挡减速箱换挡耐久试验装置中两挡减速箱的结构示意图。
29.图中各部件标号如下：
30.输入轴1、齿轮2、转速探测器3、惯量盘4、端盖5、轴承6。
具体实施方式
31.下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
32.如图1所示，本发明一种两挡减速箱换挡耐久试验装置，包括试验台架，两挡减速箱安装在所述试验台架上，所述两挡减速箱的输入轴上布置有换挡系统，所述试验台架的电机轴为所述两挡减速箱的输出轴提供动力，进而带动所述两挡减速箱的输入轴1转动，所述输入轴1上设有转速探测装置和电机转动惯量模拟装置。
33.其中，转速探测装置包括套置安装在输入轴1的齿轮2和安装在两挡减速箱上探测齿轮2转速的转速探测器3，齿轮2通过输入轴 1上的第一花键限位，在输入轴1和第一花键的带动下转动，齿轮2 设有与输入轴1上的第一花键过盈配合的内孔。
34.本实施例中，齿轮的齿数z
gear
≤f
tss
*60/n
max
，其中，f
tss
为转速探测器的最大频率，n
max
为输入轴的最大转速，单位：rpm，齿轮的齿顶距大于转速探测器上感应单元之间的距离，转速探测器与齿轮之间的距离满足转速探测器的探测距离。
35.另外，电机转动惯量模拟装置包括套置安装在输入轴1上的惯量盘4，惯量盘4的转动惯量值等于电动汽车电机的转动惯量值，惯量盘4通过输入轴1上的第二花键限位，在输入轴1和第二花键的带动下转动。
36.同时，安装在两挡减速箱壳体上的端盖5，端盖5上装配有轴承 6，轴承6自带润滑脂，惯量盘4安装在轴承6上，即惯量盘4一端安装在轴承6上，另一端安装在输入轴1上，端盖5上还设有抵住轴承6的垫片，防止惯量盘4的轴向窜动。
37.在本实施例中，两挡减速箱的输入轴1上本身设有第一花键和第二花键，再其它实施例中，若输入轴1上没有设置花键，可对其进行处理，设置第一花键和第二花键。
38.本实施例两挡减速箱换挡耐久试验装置的试验方法，包括如下步骤：
39.a)小转速差换挡工况：设电动汽车电机换挡时的调速精度为
±ꢀnmax
，试验台架的电机轴的转速为n，单位：rpm，n＝δn/(i1-i2)，式中，δn为升挡转速差，此时，δn＝n
max
，i1为一挡齿轮总速比，i2 为二挡齿轮总速比，保持试验台架的电机轴的转速n＝n
max
/(i1-i2)，两挡减速箱从一挡升至二挡，再从二挡降至一挡为一个循环，循环 c1次；
40.b)中转速差换挡工况：此时，δn＝δw*60/2π，δw为换挡前后两挡减速箱输入轴1的角速度差，单位：rad/s，δw＝v
滑移
*1000*2/d， d为两挡减速箱的同步器锥面平均摩擦直径，单位：mm，v
滑移
为两挡减速箱的同步器锥面间的滑移线速度，单位：m/s，设两挡减速箱的同步器能承受的最大滑移线速度为vmax
滑移
，v
滑移
＝αvmax
滑移
，α为滑移验证系数，中转速差换挡工况中取值区间为0.4～0.6，本实施例中为0.5，保持试验台架的电机轴的转速n＝αvmax
滑移 *1000*2/d*60/2π/(i1-i2)，两挡减速箱从一挡升至二挡，再从二挡降至一挡为一个循环，循环c2次；
41.c)将步骤a)和步骤b)整体循环d次；
42.d)循环完成后，检查两挡减速箱；
43.其中，两挡减速箱的同步器在试验中达到的总摩擦功，需要覆盖两挡减速箱在规定寿命内的同步器总摩擦功w
目标
，即：
44.(2*e1*c1+2*e2*c2)*d≥β*w
目标
45.式中，β为验证系数，根据可靠性要求设定，e1为小转速差换挡工况升挡或降挡的单次循环摩擦功，e2为中转速差换挡工况升挡或降挡的单次循环摩擦功，单次循环摩擦功e＝0.5*j*(2π*δn/60)^2，式中，j为两挡减速箱和电机转动惯量模拟装置的转动惯量值之和，δn＝n
max
求得的即为e1，δn＝αvmax
滑移
*1000*2/d*60/2π求得的即为e2。
46.本实施例中，小转速差换挡工况和中转速差换挡工况的一个循环参数如下表：
[0047][0048]
然后整体循环次数为5次。
[0049]
本实施例中，电动汽车电机调速之后进行换挡，由于电机调速精度高，不存在传统多挡变速箱中出现的中转速差和高转速差换挡工况。但是为了压缩换挡耐久试验的周期，提高试验效率，仍然需要加大换挡转速差来对试验进行加速，因此，两挡减速箱换挡耐久试验取消了传统多挡变速箱中的高转速差换挡工况，避免加速过度，造成不符合实际工况的失效模式。
[0050]
本发明两挡减速箱换挡耐久试验装置及其试验方法，增加输入轴转速探测功能，解决了台架从输出端提供转速，不带电动汽车电机做换挡耐久试验时输入轴转速信号缺失的问题；采用电机转动惯量模拟装置代替电动汽车电机，不需要采用电驱总成(电机+减速箱) 进行换挡耐久试验，降低了试验复杂性和试验成本；本发明采用低转速差和中转速差进行换挡耐久试验，即验证了常规转速差下减速箱的换挡功能，又对换挡耐久试验进行了加速，降低了试验周期和成本，取消了传统变速箱存在的高转速差换挡工况，避免了加速过度造成的不符合实际工况的失效产生。