汽车用变速器试验技术20140528欧家福

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2 变速器试验方法及评价指标
xx型号变速器有效润滑所需时间（te）[s] 变速器 润滑油 温 度 [℃] 输出轴转速[r/min]
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个企业能够真正拥有自己的标准 。
由于变速器占汽车成本比例相对较大，同时无论从技术上还是规模上我国没有能够独占鳌头的变速器 生产企业，汽车主机厂除了建立自己的发动机生产线外，也纷纷建立自己的变速器生产基地，预计不久的 将来独立于主机厂的变速器生产企业与发动机企业一样，都将被边缘化，除非在技术上和/或成本上有独 特之处。十年前，我国有多少家独立的发动机、变速器生产企业，目前数量大幅减少，剩下来的经营情况 都不佳。这几年电动汽车变速器生产企业多起来了，但预计能够真正存活下来的不会多。
线决定了整车油耗。我们知道滑行曲线是在变速器挂空挡时获得的，因此空挡阻力
矩不能忽视。 测试方法：变速器输入端转速为发动机怠速，输出端转速为整车最高车速换算到 输出端的转速，输出端转速缓慢下降直至停止，绘制变速器输入端扭矩曲线（影响 怠速排放和油耗）、输出端扭矩－转速曲线，试验时变速器油温为80±2℃。
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2.2 乘用车用变速器
2.2.1 试验项目
a)空挡阻力矩； b)效率； c)低温特性； d)温升； e)润滑效率和通气效率； f)换挡性能； g)换挡可靠性； h)总成寿命
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2.1.2试验方法
2.1.2.1 空挡阻力矩
空挡阻力矩是变速器的一个重要指标，这往往容易被忽视，认为数值比较小，
对整车来说不影响大局。但是随着商用车（柴油）第二阶段油耗今年7月1日实施，
整车传动系统效率就显得十分重要。尤其是油耗测试采用转鼓工况法，转鼓测功机 设置滑行曲线，滑行曲线中的阻力系数B与传动系统阻力有着密切的关系，滑行曲
试 验 周 期 1 各挡挂挡时间（min） 1st 2nd 3rd 4th 5th
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2.1.2.6 换挡性能 Definition of test parameters: Parameters for XX Clutch inertia 1,5 x nominal value, 0,18 kgm2 Max. input shaft speed, 2200 U/min Max. shift travel Oil acc. xx TE-ML02, oil sump temperature 80°C Min. synchronizer time corresponding to 0.8 W/mm2 load for the friction material Run in program: Before start of the test all synchronizers need a run in program 70% max. input shaft speed 50% shift force 1000 cycles oil sump temp. max 80°C Durability shift test for manual actuated shifts ( 4 speed section ) Shift procedures (X-Y-X) Number of cycles Synchro time X-Y ( Y-X )
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下表是另一台（速比不同）额定扭矩1950N.m的16挡箱试验规范。与行业标准比较发现，最大试验 功率高出75％，试验时间缩短1421.65h，节约试验时间和费用。
Gear 1st 2nd 3rd 4th 5th 6th 7th 8th 9th 10th 11th 12th Rev Total hours Time in hours Input shaft torque Input shaft rpm
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2.1.2.2 效率 变速器效率对整车排放和油耗有很大影响，我国 汽车排放和油耗标准不断提高，给汽车行业提出了 严峻挑战，尤其是自主品牌汽车。
试验方法：多台 传感器选择 台架标定
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变速器挡位 I II III IV G[℃/ min.]
V
VI VII VIII
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2.1.2.5 润滑效率和通气效率
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2.1.2.3 低温特性 低温特性一般是指变速器在环境温度－40℃下的启动阻力矩和空载
阻力矩，启动阻力矩对发动机在低温环境下的怠速影响较大进而影响
怠速排放和油耗，如前所述空载阻力矩对油耗和排放有影响。 试验方法：将变速器置于环境箱中浸透。
启动阻力矩 挂空挡，启动电机，在1s内驱动电机转速从0升速至发
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2.1.2.7 总成寿命
下表是额定扭矩1950N.m的国外知名变速器公司16挡箱试验规范。与行业标准比较发现，最大试验 功率高出53％，试验时间缩短1353.35h（行业标准2303.85），节约试验时间和费用。
汽车用变速器试验技术
国家机动车质量监督检验中心（重庆） 欧家福
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1
目
1 概述
录
2 变速器试验方法及评价指标
3 试验设备
4 培训与考核
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1 概述
变速器是汽车的主要总成之一，其品质的好坏直接关系到汽车动力性、经济性、环保性和操纵性。随
数据处理： 确定热梯度 以试验中测得的温度数据画曲线图。 计算热梯度。 热梯度反映温度变化的速度。对在上述中的变速器试验-变速器空载无冷却措施， 它显示了变速器油温上升的速率。 T1=初始温度[℃] T2=终了温度[℃] Δt=温度变化所用时间[min.] 热梯度： G=（T2-T1）/Δt=ΔT/Δt[℃/ min.] 由于接近变速器稳定工作时的温度更具重要性，计算热梯度时，取T1=80℃， T2=120℃。 考虑当前变速器特性曲线（见下页），相应热梯度如下:
评价指标各国几乎没有统一的标准，尽管我国有汽车行业标准，但主流企业都不使用，都各自有企业标
准，这也是企业核心技术之一。世界上最具代表性的标准应该是德国ZF、美国伊顿 、日本爱信等公司。 标准的形成需要大量的试验验证数据支撑，一种变速器匹配到不同用途汽车在一种典型道路上的试验和台 架验证大约需要2至3年时间，才能形成成熟可用台架试验标准。由此可见，同一种变速器装在不同用途 车上用于不同道路的试验数据量是多么的庞大，投入的人力、物力和财力是多么的巨大。因此我国没有一
着我国柴油车第四阶段和汽油车第五阶段排放的实施，对变速器的性能提出了更高的要求。尤其是传动比 的分配和效率对汽车排放油耗性能影响较大。随着新能源汽车尤其是电动汽车的开发和使用，由于蓄电池 能力所限，对变速器提出了更高要求。这里有一个误区，认为电机的外特性比发动机好，所需变速器挡位 少，制造更为容易。实际上电动车所匹配的变速器从性能上要求更高、制造难度更大。变速器试验方法和
若有润滑不足的情况
•
• • • •
停止试验
做相应的改进以提高润滑效率 重做试验。 检查在试验期间通气孔是否有润滑油渗漏 如果发现通气孔有润滑油渗出，就应通过设定新通气孔位置来解决这个问题。
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开始有效润滑 挡位 1st 2nd 3rd 一轴转速r/min 车辆速度km/h
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2.2.2试验方法
2.2.2.1 空挡阻力矩
随着乘用车第三阶段油耗的实施，整车传动系统效率就显得十分重要。相比第二阶段消耗 量标准，已公布的第三阶段消耗限值下降了20%，其中大排量汽车限值下降了30%。尤其是 油耗测试采用转鼓工况法，转鼓测功机设置滑行曲线，滑行曲线中的阻力系数B与传动系统阻 力有着密切的关系，滑行曲线决定了整车油耗。我们知道滑行曲线是在变速器挂空挡时获得 的，因此空挡阻力矩不能忽视。
测试方法：变速器输入端转速为发动机怠速，输出端转速为整车最高车速换算到
输出端的转速，输出端转速缓慢下降直至停止，绘制变速器输入端扭矩曲线（影响 怠速排放和油耗）、输出端扭矩－转速曲线，试验时变速器油温为80±2℃。
试验方法：
• 分别挂1-8挡 • 开始记录温度。
• 开启试验台架，将一轴转速调至最高转速。
• 一旦温度达到120℃就停止台架试验。 • 停止温度记录。 • 重复上述试验2次，每次用油量均比规定用量少0.3kg。
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4th
5th 6th 关于润滑和通气效率的意见：
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润滑和通气效率评估 检查初始润滑效率（在理论载荷作用下） 有效润滑所需时间（te）是指从输出轴齿轮开始转动到润滑油进入一轴油 槽所需时间。 • 通过加载运转到达规定的温度。当油温达到要求时，就调整一轴转速使得输 出轴转速达到上表中的要求。 • 在不改变装置情况下停止台架试验，保持挂挡。 • 每挡试验完成后等大约15分钟，再进行下一挡位试验。 • 同时开启试验台架和计时器。 • 当润滑油进入一轴油槽时停止计时器。 • 完成上表中试验内容，将其与理论载荷时间进行比较。 • 以（20℃-50℃-80℃）三种温度在前面的测量点上重复进行试验。 假如记录时间（te）少于有效润滑所需时间5[s]，就不必进行其他更高速 的测量。
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2.1 商用车用变速器 2.1.1 试验项目 a)空挡阻力矩； b)效率； c)低温特性； d)温升； e)润滑效率和通气效率； f)换挡性能； g)换挡可靠性； h)总成寿命
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动机怠速，记录扭矩－转速曲线。 空载阻力矩 输入转速从0至最高转速，测量每个档位的扭矩－转速
曲线，并记录变速器油温。
试验过程中，同时监听变速器是否有异常噪声。
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2.1.2.4 温升 温升试验是考核变速器加工、装配质量的重要方法。国外公司制定有严 格的评价指标。
在变速器空载运转条件下，检查运动件表面是否充分润滑以及提供优化设置通气孔的 位置提高通气效率的方法。 在变速器上开观察孔，观察孔的位置根据设计认为润滑最不容易到达的地方，一般是 一轴集油槽和超速挡齿轮处。试验台架具备模拟汽车上下坡、左右倾斜的功能。 • • • • 对20℃、50℃、80℃三个温度条件下的状态进行肉眼观察。 对每一挡位，一轴分别以750-3000r/min之间的转速工作 在下表中记录下有效润滑开始时，各挡对应的一轴转速以及车辆时速（在50℃下进行试 验）。 在不同转速下，通过观察孔检查润滑油在各正常工作转动件上的分布情况。
Gear 1st Time in hours Input shaft torque Input shaft rpm
2nd
3rd 4th 5th 6th 7th 8th 9th 10th 11th 12th Rev Total hours
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