汽车变速器性能试验指导书-车辆工程实验教学示范中心-重庆理工大学

车辆工程专业实验
——汽车变速器性能试验
测试与分析
实验指导书
重庆理工大学车辆工程学院
实践教学及技能培训中心
2014年9月
汽车变速器性能试验指导书
一、实验名称
汽车变速器性能试验（效率、差速、正反拖、NVH 、静扭）
二、实验课时及类型
1、学时：8H
2、类型：综合设计型
三、实验目的
1.使学生了解变速器试验台架系统基本结构及工作原理；
2.了解变速器性能验的分类及国家标准；
3. 掌握主要测试仪器设备的工作原理和使用方法、数据的测量及制作方法、试验数据的处理方法和分析方法。

4.提高学生的动手能力和分析问题、解决问题的能力。

四、实验原理及方法
变速箱试验条件，按照国家标准GB/T 18297-2001《汽车变速箱性能试验方法》的规定进行控制。

汽车变速器试验台构成
汽车变速器试验台构成如图1所示，由原动机(带变频调速的交流电动机)、传感器(转速扭矩测量仪)、汽车变速器(SG135-2)、负荷(直流电机)等组成。

变速器的转矩、转速信号分别由传感器的两条信号线接入到扭矩仪上读出。

a.传动效率试验：
机械传动性能综合测试实验台的工作原理如图2所示。

通过对转矩和转速的 测量，利用转矩、转速与功率的数学关系间接导出功率数值，并通过对电机和负载的相应控制观察分析转速、转矩、功率的相应变化趋势，同时通过对减速器的输入功率和输出功率的测量分析，
得出减速器的效率及其随不同情况的变化所呈
现的变化趋势。

图2 传动效率试验的试验原理
b.差速试验：
根据国家标准，针对汽车差速器性能的试验项目和要求如下：
1.一种是自由转动差速试验，试验时变速器两输出半轴均可转动，按相关试验要求将差速率控制在0%~200%之间任一小区间内（不含0%和200%）。

2.另一种是单边半轴制动差速试验，试验时单边半轴的转速为0 r/min，差速率为200%。

c.正反拖试验：
1、变速器试验条件，按照国家标准GB/T 18297-2001《汽车变速器性能试验方法》的规定进行控制。

2、汽车变速箱的正反拖试验包括正拖和反拖两个部分。

保证试验台及变速箱正常工作下，将驱动电机和加载电机的输入和输出进行对换就实现了正反拖两个部分。

分别记录下正反拖是的输入和输出的转速和转矩，将得到的数据进行处理分析，可以得出正反拖变速箱的传动比的变化，并进行对比。

d.NVH试验：
1、变数器试验条件，按照国家标准GB/T 18297-2001《汽车变速器性能试验方法》的规定进行控制。

2、将变速器安装在试验台架上，保证变速器及试验台都正常工作。

在特定的输入转速，特定输入扭矩或空载下，测量变速箱的噪声，噪声可反映变速箱的设计制造精度。

3、通过对噪声、振动测量数据的频谱进行分析，可以对变速箱的设计水平、多种故障形式进行分析判断。

e.静扭试验：
1、变速箱试验条件，按照国家标准QC/T 568— 1999《汽车变速箱性能试验方法》的规定进行控制。

2、保持变速箱润滑等良好的情况下，将变速箱安装在实验台上，固定其输出端，利用
减速机带动输入端慢慢运转，测出变速箱输入端扭矩、输出端扭矩、输入轴扭转角度，直到达到某设定扭矩或直到变速箱损坏而停止加载。

3、分析得到的数据的变化规律，判断变速箱的静态扭转强度性能。

五、试验仪器和试验设备
（1）变频调速、输入功率测量控制系统：由200KW变频电机、单象限变频器、电力测功机控制仪、扭矩转速传感器组成。

（2）加载、输出功率测量控制系统。

由2套315KW变频电机、单象限变频器、电力测功机控制仪、转矩转速传感器等组成。

（4）振动测量系统。

由四通道振动测量仪、加速度传感器组成。

（5）其他辅助系统。

有恒温冷却装置、试验平台、联轴器、传动轴、夹具等组成。

（6）变速器半消音声室及台架及辅助硬件；
（7）head recorder数据采集系统、head Artemis数据分析模块，麦克风，转速传感器。

六、实验步骤及内容
a.效率试验：
1、实验前准备工作
1) 检查机械部分与电器部分线路是否连接好，控制面板上的按扭和旋扭是否复位。

2) 合上测试装置的电源开关，总电源灯亮；拧开JW-2A微机扭矩仪总钥匙开关，这时显示仪表上电；启动系统，此时系统启动按扭灯亮。

3）扭矩调零，转速调零。

2.实验步骤和记录
1) 在系统启动至少30秒以后,按下拖动使能按扭，此时加载启动按扭灯亮
2) 按下加载使能按扭，此时拖动使能按扭灯亮。

3) 然后按以下三种情况顺时针慢慢拖动给定旋动和加载给定旋扭，把转速转矩调到所需要的值，将数据记录到下面表格。

4) 固定输入转速、固定加载扭矩：（每隔30S采样一次）
5) 固定加载扭矩、改变输入转速：M=100 Nm（做转速—效率曲线）
6) 固定输入转速、改变加载扭：N=800r/min（做扭矩—效率曲线）
7）试验完成后，先把缓慢将加载给定旋扭逆时针旋到原位，再把缓慢将拖动给定旋扭逆时针旋到原位。

8）待系统稳定停下后,按下控制面板上的拖动停止按扭. 一分钟以后,按下系统停止，然后关闭钥匙开关，关闭总电源。

b.差速试验：
磨合试验：其中任一个输出端固定不能转动，另一个输出端可自由转动。

油温控制在 95 ～105 ℃，挂Ⅰ挡，在空载下以 2000 ± 10 r / min 的输入转速；运转时间大于或等于30min。

高速低扭试验：挂上最高挡，50% ～ 55% 最高输入转速，输入扭矩
30 ～ 35N·m，其中任一个输出端固定不能转动，另一个输出端可转动；时间大于或等于30min。

低速高扭试验：挂上1档，保持输入转速2000±10r/min，差速率12%-15%，时间≤3min；输入扭矩：①扭矩从0升到75%发动机最大扭矩±5 N.M；②在75%发动机最大扭矩±5NM保持≥1 min；③从75%发动机最大扭矩±5NM降到0，此为一个循环；总共循环次数≥200.
C.正反拖试验
1、打开变速器测试控制系统电源，启动工控机，点击测控系统软件，输入相关信息；
2、将驱动电机做输入，变速器换一档，改变输入端的转速与转矩，并记录下相应的输入、输出的转速与转矩；
3、将加载电机做输入改变输入端的转速与转矩，并记录下相应的输入、输出的转速与转矩。

完成一档的测试；
4、重复2、3步的试验，完成第二、三、四、五档的试验，并记录相应的数据；
5、根据实验数据，得出对应的正反拖的传动比进行对比分析。

d. NVH试验
1、熟悉本实验相关的软件操作；
2、在变速器关键的位置布置相应的传感器；
3、进行麦克风等传感器标定以及布线调试；
4、准备工作做好后，打开试验台电源，输入转速，打开数据采集系统进行预热；
5、设置相关参数；
6、特定的输入转速、扭矩或空载，待变速箱转速稳定后，进行变速箱的噪声测量；
7、多次测量，进行对比分析；
8、试验结束后，整理实验器材等。

9、通过对噪声、振动测量数据的频谱进行分析，对变速箱的设计水平、多种故障形式进行分析判断。

e. 静扭试验：
1、将变速箱安装在实验台上，固定其输出端；
2、核查安装完好后，启动试验台电机进行磨合；
3、打开变速器测试控制系统电源，启动工控机，进行预热。

点击测控系统软件，输入相关信息；
4、减速机带动输入端慢慢运转，同时记录下变速箱输入端扭矩、输出端扭矩、输入轴扭转角度，直到达到某设定扭矩或直到变速箱损坏而停止加载。

5、分析记录数据的变化规律，判断变速箱的静态扭转强度性能。

七、注意事项
1、系统运行过程中不能停电,否则会对系统造成毁灭性破坏。

2、每一步操作后都要预留足够的响应时间,保证系统正确运行,其间不要进行其他操作,避免系统逻辑系统误动作带来毁灭性破坏。

3、加载电机转速不能高于3000转,拖动电机转速不能高于4500转, 否则系统会自动急停,其冲击可能会对系统造成毁灭性破坏
4、系统停止后，需至少5分钟的时间来释放大电容电抗器上的残余电量，至少5分钟以后才能从新系统启动，避免冲击电容电感，对系统造成毁灭性破坏。

5、机械系统均属高速旋转机械,操作时要尽量避免站危险位置；电器系统属高压大电流系统, 要尽量保持电器柜门关闭,注意人生安全.
6、运转中，注意测试仪表的指示，倾听变速器的运转声音，观察变速器外观，发现不正常现象应及时采取措施；
7、停机时应缓慢卸掉负荷，再低速运站一段时间，待机油温度降至50℃一下后再停机。

八、预习/参考
参考标准：QC/T29063-1992汽车机械式变速器总成技术条件和QC/T568-1999汽车
机械式变速器台架试验方法，实验前学生应先预习该方法中相关试验内容，熟悉试验基本原理和方法。