摘 要

汽车变速箱是汽车底盘传动系统的重要组成部分，其主要功能是调节汽车发动机所输出的转速及转矩，从而以满足汽车在不同行驶环境下对汽车驱动力及车速的多样性需求。汽车变速器疲劳破坏是汽车变速器的主要破坏形式之一，通过搭建汽车变速器疲劳寿命试验台进行实验检测，对提高变速器性能，延长其使用寿命，找出生产中的不合格品都具有十分重要的作用。

本文主要阐述了汽车变速器机械闭式试验台的结构布置及工作原理，它具有经济实惠，实用性强等特点。同时在这基础上还加上了变速箱快速装卸的功能，以满足工厂中批量化检测的要求，并着重利用了建模软件进行建模分析。同时对试验台中变速箱结构进行了尺寸分析及刚度强度校核，以满足试验台整体的要求。并利用AUTOCAD软件对试验台整体转配及各部分零件进行了工程图绘制。

关键词：汽车变速器；机械闭式试验台；结构设计；快换结构；Solidworks建模

ABSTRACT

The automobile transmission is an important part of the chassis transmission system of the vehicle. Its main function is to adjust the output speed and torque of the automobile engine so as to meet the diverse requirements of the automobile driving force and the vehicle speed under different driving environments. Fatigue damage of the automobile transmission is one of the main destruction modes of the automobile transmission. Experiments are carried out by setting up an automobile transmission fatigue life test bench, which plays an important role in improving the transmission performance, prolonging its service life, and finding defective products in production.

This article mainly elaborated the structural arrangement and working principle of the mechanically closed test stand of the automobile transmission. It has the characteristics of economic benefits and strong practicality. At the same time, it also added the function of gearbox rapid loading and unloading to meet the requirements of batch detection in the factory, and focused on modeling software for modeling analysis. At the same time, the size analysis of the gearbox structure in the test bench and the stiffness strength check were carried out to meet the requirements of the test bench as a whole. And using AUTOCAD software to test the overall transfer of the test parts and parts of the drawing.

Key Words: automotive transmission; mechanically closed test bench; structural design; quick-change structure; Solidworks modeling

目 录

第1章 绪论 1

1.1课题的来源和意义 1

1.2 汽车变速器试验台的发展简史 1

1.3国内外发展现状 1

1.4 本课题的研究内容及主要工作 2

第2章 总体方案设计论证 3

2.1变速器疲劳寿命失效形式 3

2.2 试验台布置方案的选择 4

2.3加载装置的选择 6

2.3.1液压加载装置的选择 7

2.3.2 液压泵站设计 7

2.4 变速箱设计方案选择 8

第3章 总体技术方案设计 10

3.1 机械系统 10

3.1.1 总体布局方案 10

3.1.2 机械系统零部件设计 10

3.2电机选型 11

3.3变速箱设计 12

3.3.1 确定变速箱主要参数 12

3.3.2 齿轮的设计计算及校核 12

3.3.3 轴的设计计算及校核 14

3.3.4 键的尺寸选择及强度校核。 18

3.4花键连接设计及校核 18

3.4.1花键连接 19

3.4.2花键连接的校核计算 19

3.5扭矩传感器的选择 20

3.6联轴器型号的选择 21

第4章 变速器快速装卸装置介绍 22

4.1试验台滑台设计 22

4.2被试变速器的定位与夹紧 23

4.2.1被试变速器定位方案选择 23

4.2.2被试变速器夹紧方案选择 24

第5章 全文总结 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪 论

1.1课题的来源和意义

汽车变速箱是汽车底盘传动系统的重要组成部分，汽车变速箱质量直接决定了整车的品质。然而如果由于汽车厂商的考虑不周或设计存在问题，所生产出的汽车变速器存在着安全隐患及质量不稳定等问题，会导致其不得不整车召回，造成了巨大的损失。2017年12月19日，阿斯顿马丁拉贡达在中国召回1068辆进口车，其中涉及DB9，DBS，锐捷，锐捷S，Conquest和瑞吉等系列车型的2008-2016款车型，所有这些车型由于变速箱而具有潜在的安全隐患。2017年11月30日起，奇瑞汽车由于车辆变速箱使用成型冷却软管，导致汽车发生扭曲，引发漏油问题计划，它计划回收2013年4月13日至2016年4月26日生产的部分奇瑞Arize7型CVT汽车，共计15725辆。因此汽车变速器在加工生产并投入实际运用前，进行负载实验是必不可少的，这能有效发现汽车变速器的各种设计问题及潜在缺陷。汽车变速器疲劳寿命测试对变速箱产品的可靠性进行测试与评估，是汽车变速器测试中至关重要的一环，目前普遍采取台架试验的方法^[1]。本文主要的目的就是设计出一台适用于企业流水化测试，效率高效，性价比高的变速器疲劳寿命试验台。

1.2 汽车变速器试验台的发展简史

汽车变速器作为一个由多个零部件组成的复杂机械系统，在产品开发过程中需要很多技术资料以供参考，这些都需要通过实验方法来获得。目前汽车变速箱性能测试的方法主要有两种，分别是道路行驶测试和台架测试。由于道路行驶测试存在测试周期长，成本高，外界干扰因素过多等各方面的影响，因此台架测试逐渐取代道路行驶测试成为主流。随着电子技术和微机技术的快速发展，台架试验在整车和零部件的性能测试中发挥了主导作用。汽车变速器试验台可以在变速器试验过程中获得各种参考数据，主要包括汽车变速器特性和系统油压，流量温度等数据的检测;模拟驾驶过程中车辆的道路加载行驶阻力;提供动力模拟汽车使用工况。汽车变速器试验台一般由四部分组成，即驱动装置，测控装置，加载装置和实验变速器。驱动装置为试验台提供运行的整体动力，测控装置负责测试并获取所需各类数据并协调各部分工作，加载装置负责模拟实际道路行驶过程中车辆的负载情况^[2]。

1.3国内外发展现状

随着电子技术，计算机技术，自动控制技术和传感器技术的不断发展，高新技术不断完善和完善汽车变速箱检测设备。人们主要从多功能，小型化，数字化，智能化和集成化五个方面对汽车检测技术进行改进。汽车变速器疲劳寿命试验台也主要分为三类：开放式试验台，电气封闭试验台和机械封闭试验台^[3]。开放式试验台结构简单，装载稳定，成本低，但耗能大，实验成本高。电封闭式试验台机与开式试验台机械结构大致相同，但加载装置改为了加载电机，造价相对较高，但实验成本低廉；机械封闭式试验台机械结构复杂，但造价适中，试验成本低，因此许多工厂和企业多用其进行疲劳寿命实验。

1.4 本课题的研究内容及主要工作

本次主要对机械封闭式疲劳寿命试验台进行设计与研究。通过了解小型汽车变速器的结构特点及失效形式，明白实验对象特性及所需的参考数据，继而设计出相应的变速箱测试方案。同时根据试验台的要求，具备相关试验所需的驱动，加载，检测，控制，冷却，夹紧等功能，选择并匹配工作台的动力装置，加载装置，燃料供应系统和传感器装置。需要注意的是，为满足快速装夹及自动装卸功能，我们需对变速箱快速装夹机构及其机械装卸装置进行特定设计。变速箱试验台整体结构最后由三维模型表现出来。

第2章 总体方案设计论证

2.1变速器疲劳寿命失效形式

对于汽车变速器零部件而言，其破坏形式主要以疲劳破坏为主。疲劳破坏是指在受到超过材料本身屈服极限的交变应力的持续作用下，达到某一循环次数的条件时，零件内部应力集中处容易产生裂纹萌生，并最终断裂的现象。在机械持续运转时，由于内部部件产生的相互作用力而引起冲击和震动，反过来进一步的加剧了零件和箱体的损害，从而使变速器过早的出现疲劳破坏^[4]。

裂纹成核、微观裂纹扩展、宏观裂纹扩展和最终断裂是零部件疲劳失效的四个主要步骤，在实际加工生产中，前两个步骤被称为裂纹萌生阶段。如果检查发现零部件表面出现蛤壳状裂纹，我们就可以判断该零件发生了完全失效。

疲劳点蚀，轴承断裂，轴部断裂，齿面磨损，壳体开裂，轮齿折断等现象的发生，都可说明变速器出现了疲劳失效的状况，我们在进行疲劳寿命实验时，应该时刻注意。

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