趙娜 梁豪

摘 要：本文針對某主機廠反饋多起某變速箱鋁合金后蓋殼體開裂故障，進行了有限元計算及靜扭臺架試驗，結(jié)果均顯示殼體安全。為了進一步探查故障產(chǎn)生的原因，進行了不同車型不同懸置方式的整車路試，確定低速行駛過程中猛的掛倒檔這種誤操作產(chǎn)生的沖擊是導(dǎo)致殼體開裂的主要原因，懸置選擇不合理是殼體開裂的次要原因，同時對該殼體進行了改進，有限元計算結(jié)果顯示，改進效果非常明顯。

關(guān)鍵詞：后蓋;故障;路試;改進;有限元計算

中圖分類號：U463.212 文獻標(biāo)識碼：A

0 引言

隨著主機廠對于整車振動、噪音等要求的不斷提升以及國六發(fā)動機的普及，越來越多的主機廠將主懸置布置在變速箱后蓋殼體或變速箱殼體上，在實際匹配時，整車廠沒有對懸置經(jīng)過系統(tǒng)性的分析與研究，造成了變速箱各個殼體開裂的故障，嚴重影響公司的口碑。本文通過對變速箱懸置后蓋開裂的研究，為以后的變速箱懸置殼體開裂研究提供方向和數(shù)據(jù)積累。

1 問題現(xiàn)象

成都大運反饋多起某變速箱鋁合金后蓋殼體裂紋漏油故障，均為云內(nèi)D25發(fā)動機、一體式懸置。其中杭州4起、其它地區(qū)6起，散發(fā)故障。具體部位如下圖所示：

2 原因分析

故障后蓋非同一批次，排除質(zhì)量問題。靜扭計算顯示后蓋在掛前進檔和倒檔時均安全，靜扭實驗顯示在扭矩持續(xù)加載至1 160 Nm時，殼體并未產(chǎn)生裂紋，完好。

為了進一步控查故障原因，進行整車各工況路試，并對比懸置方式對后蓋應(yīng)變的影響，測試車型如表1所示。

2.1 測試車型

路試能更好的反映整車配置對后蓋開裂位置應(yīng)力的影響，通過試驗分別測試四種工況（表1），排查出實際整車工作時最為惡劣的工況。對同車不同懸置情況進行整車測試，對比懸置方式不同，對后蓋開裂位置應(yīng)變和振動的影響。

三種車型正常前進檔和倒檔行駛時，應(yīng)變都很小。A車在前進檔時，振動大于B車和C車，這是因為整體式懸置對于變速箱的約束略弱于分體式懸置。在低速行進中由一檔快速掛倒檔時產(chǎn)生瞬間沖擊力，應(yīng)變突增，A車應(yīng)變增至4 153，這種誤操作工況最為惡劣，是后蓋開裂的主要原因。

同等工況下，C車變速器后蓋應(yīng)變和振動均明顯小于A車，誤操作工況應(yīng)變降幅達70%以上，明顯優(yōu)于整體式懸置，懸置選擇不合理是后蓋開裂的次要原因。

將懸置更改為分體式，后蓋應(yīng)變1 202（應(yīng)力約75 MPa，安全系數(shù)2.9），殼體安全。分體式懸置在沖擊發(fā)生時，能更好的約束變速箱6個方向的自由度，進而會大幅降低故障率，測試結(jié)果顯示，應(yīng)變非常小，理論上不會再發(fā)生殼體斷裂故障。

3 解決/改進措施

（1）對客戶進行規(guī)范操作培訓(xùn)，盡量避免車輛在低速行進中由一檔快速掛倒擋。

（2）將聯(lián)同新車型一起，將故障車型懸置全部換成分體式。

（3）應(yīng)主機廠要求對該殼體開裂部位進行加強改進，改進前后三維如下圖所示：

由于改進之前的三維的出模限制，不好在原基礎(chǔ)上加筋，因此，將殼體破裂位置的平面上抬，與螺栓孔位置齊平，在背面加環(huán)形筋，并將殼體外側(cè)螺栓孔附近整體拉平，這樣，殼體破裂處應(yīng)力集中的位置會大幅減少。相應(yīng)殼體上的應(yīng)力也會大幅減少，進而殼體的故障率會進一步下降。

對后蓋改進前后進行計算。改進前掛倒檔時，后蓋殼體開裂部位的最大主應(yīng)力在筋的附近，111 MPa，改進后掛倒擋殼體正面開裂部位的最大主應(yīng)力不超過23 MPa，反面不超過10 MPa。殼體的最大主應(yīng)力明顯小于改進前，改進是有效的。

改進前掛一檔時，后蓋殼體開裂部位的最大主應(yīng)力為126 MPa，改進后掛倒擋的最大主應(yīng)力為26 MPa，反面不超過10 MPa。殼體的最大主應(yīng)力明顯小于改進前，因此，改進是有效的。

結(jié)論：改進后后蓋破裂位置在掛一檔和倒檔時，應(yīng)力顯著下降，改進效果明顯。

4 結(jié)束語

本文針對用戶反饋的某變速箱殼體開裂故障利用應(yīng)變和振動測試的方法在不同車型之間對比，找出故障產(chǎn)生的原因，對主機廠提出改進建議，并且同時這對故障產(chǎn)生部位進一步加強，使安全系數(shù)發(fā)幅度提升。目前該主機廠將新開發(fā)車型及故障車型的懸置全部切換為分體式;改進后殼體在小批量驗證后全部切換并向其他主機廠推廣。

參考文獻：

[1]陳家瑞，馬天飛.汽車構(gòu)造[M].人民交通出版社，2006.

[2]徐志生.汽車理論[M].機械工業(yè)出版社，2009.