浅谈汽车底盘后驱动桥传动效率试验

杨雷，李自平，郝锌，孙伟元，田欢乐



浅谈汽车底盘后驱动桥传动效率试验

杨雷，李自平，郝锌，孙伟元，田欢乐

（四川建安工业有限责任公司，四川 雅安 625000）

由于对该项试验的重视，以及对试验结果准确度的认可。我们所有有关这项试验的试验过程都由国家机动车质量监督检验中心（重庆）承接。该中心的开式驱动桥总成试验台QRP172-1可以满足该试验的各项要求，且转速扭矩传感器采用HBM（德国）非接触式传感器，精度可达万分之五。齿轮油油温监控可同样采用在放油螺栓处连接热电偶的方式进行或直接使用测温仪测量。

后驱动桥；传动效率；台架试验

引言

汽车底盘后驱动桥是整车传动系统中至关重要的一部分，不仅使整车传动系统通过其准双曲面齿轮实现转动变向，且其主减速比较大，是主要的减速增矩部分。在能耗问题不断高要求的今天，整车传动系统的传动效率是油耗的基本依据，而后驱动桥部分在行业标准里却没有相应的试验方法及评价指标作为指导。从2015年至今，我们从最初的传动理论依据到试验方案设计，到试验过程的实施及结果的统计，然后把试验结果作为齿轮加工精度的参考评价，不断提升齿轮的加工精度，提高传动效率。如今，将整个过程陈述如下与大家分享，希望能够起到抛砖引玉的作用。

1 试验的理论依据

试验结果的计算公式：η=(M2+M3)/(M1*i)

注：齿轮正常装配的情况下，传递过程中转速是没有任何衰减的。传递误差的波动，对传动效率的影响可以忽略。

M1：后驱动桥输入扭矩 i：主减速比

M2：后驱动桥左输出扭矩 η：传动效率

M3：后驱动桥右输出扭矩

通过计算公式可以得到需要监测的数据有：实测输入扭矩、驱动桥两端实测输出扭矩。然而齿轮啮合时齿轮油的温度也是影响效率的重要因素。

2 设定试验参数

主要包括：后驱动桥的输入转速和输入扭矩，后驱动桥齿轮油的温度值。

试验的工况要切实反应整车使用工况下的情况，首先油温的设定，在整车后驱动桥的放油螺栓处安装热电偶，实测整车在城市交通、高速路及爬坡等工况下，后驱动桥齿轮油油温的变化情况。根据实测结果设定综合油温80℃±2℃。

后驱动桥输入转速的设定：根据整车行驶速度、轮胎滚动半径及主减速比反向计算后驱动桥输入转速，覆盖整车从15km/h～120km/h时速下对应的后驱动桥输入转速的确定值。

计算公式：n=103vi/（60π2r)

n：后驱动桥输入转速（rpm）

v：车速（km/h）

i：主减速比

r：车轮滚动半径（m）

后驱动桥输入扭矩的设定：使用发动机最大输出扭矩在不同变速箱档位下，传递到后驱动桥的最大扭矩。

计算公式：M1-n=Memax*ik1-kn

M1-n：各变速箱档位，发动机传递到后驱动桥的最大扭矩

Memax：发动机最大扭矩

ik1-kn：变速箱格挡速比

最后再根据发动机功率，合理设定每一个档位最大扭矩对应的车速时换算成驱动桥可以达到的转速。下表为其中一个项目的参数设定案例。

案例一：

表1 传动效率测量工况表

3 试验方法的设计

按照后驱动桥在整车上的实际装配倾角及压紧方式设计试验夹具。为使传动平稳，后驱动桥输入端及输出端应使用十字万向节连接，为得到输入端与两输出端的实测扭矩，三端应串连相应的转速扭矩传感器后再与驱动、加载设备相连。除夹紧夹具之外，还需设计后驱动桥与十字万向节的接口连接夹具。

4 试验过程的实施

由于对该项试验的重视，以及对试验结果准确度的认可。我们所有有关这项试验的试验过程都由国家机动车质量监督检验中心（重庆）承接。该中心的开式驱动桥总成试验台QRP172-1可以满足该试验的各项要求，且转速扭矩传感器采用HBM（德国）非接触式传感器，精度可达万分之五。齿轮油油温监控可同样采用在放油螺栓处连接热电偶的方式进行或直接使用测温仪测量。驱动桥测试状态安装方式如下图所示：

图1

5 试验结果的分析

现将三个典型的试验结果列举如下：

5.1 2016年N345项目

表2

从结果可以明显得到一个初步规律，同一转速下，扭矩越大，传动效率越高；同一扭矩下，转速越高，传动效率越高。

5.2 2017年43009项目

表3

2017年的43009项目主要研究发动机额定输出转速下，各档位低扭矩工况下的传动效率情况（高转速，低扭矩的特殊情况），扭矩与转速的设定未按照前期的理论进行设定。从试验结果可以得出，在高转速低扭矩的工况下（高速路况），各档位传动效率接近94%。

5.3 2017年BR01项目

表4

5.4 2017年BR03项目

表5

这次两个项目的传动效率试验，相比于以往使用的85W齿轮油，我们要求使用75W齿轮油。从实验结果可以看到，带差速机构的后驱动桥的传动效率已经达到综合效率94%。下一步的试验研究方向可能会是不同油品对传动效率的影响。

从三个试验结果的数据可以得到一个大概规律：在同一齿轮油温度下，同一转速下，扭矩越大，传动效率越高；同一扭矩下，转速越高，传动效率越高。

[1] QCT 29063.1-2011 汽车机械式变速器总成技术条件第1部分:微型.

[2] 汽车驱动桥台架试验方法（QCT533-1999）.

[3] 汽车驱动桥台架试验评价指标（QCT534-1999）.

A brief discussion on the transmission efficiency test of the rear drive axle of automobile chassis

Yang Lei, Li Ziping, Hao Xin, Sun Weiyuan, Tian Huanle

( Sichuan Jianan Industrial Co., Ltd., Sichuan Ya'an 625000 )

Due to the importance of the test, and the accuracy of the test results . All of our trials on this test are carried out by the National Vehicle Quality Supervision and Inspection Center (Chongqing). The center's open drive bridge assembly QRP172-1 can meet the requirements of the test, and the torque sensor uses a HBM (German) non-contact sensor, with a precision of up to 5/10000. Gear oil temperature monitoring can also be carried out in the way of connecting thermocouple at the oil drain bolt or directly using thermometer.

rear drive axle; transmission efficiency; bench test

B

1671-7988(2018)16-12-04

U467.4

B

1671-7988(2018)16-12-04

CLC NO.: U467.4

杨雷，就职于四川建安工业有限责任公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.005