手动变速器的试验方法

周 方 胡子涛



手动变速器的试验方法

周 方1胡子涛2

1.福建工程学院机电及自动化工程系 2.东南（福建）汽车工业有限公司国产化部

变速器作为全车动力传递，连接发动机及底盘的重要零件。知悉变速器开发过程中的整机验证项目，使变速器得以充分验证，从而顺利放心量产有着至关重要的作用。不同的厂商有着自己的验证体系，如何整合这些标准，使得试验不重复又能充分验证，就需要对这些标准有着充分的认识。现就这一课题进行简要阐述。

试验标准；连续负荷耐久；同步器耐久

变速器是全车动力传递，连接发动机及底盘的重要零件。知悉变速器开发过程中的整机验证项目，使变速器得以充分验证，从而顺利放心量产有着至关重要的作用。不同的厂商有着自己的验证体系，如日本三菱汽车、日本爱信、国家标准。如何整合这些标准，使得试验不重复又能充分验证，就需要对这些标准有着充分的认识。

1 试验前基本参数及试验标准的确认

1.1 试验前参数的确定

1）发动机的参数：最大功率及对应转速；最大扭矩及对应转速；离合器从动盘的转动惯量。

2）变速器的参数：各档速比

3）整车的参数：主减速比，轮胎有效半径。

1.2 试验中需控制的主要参数

1）输入轴（输出轴）转速；2）扭矩；3）油温；4）换档力；5）换档时间

1.3 目前

1）MSX8-7801 连续负荷耐久

2）MSX8-7805 同步器耐久

3）ES-X18123 搭载4G69发动机的前驱变速器标准

4）台湾动力总成耐久企业标准（以下称台湾标准）

5）QC/T 568 汽车机械式变速器台架试验方法（参考）

6）ZBT T21 005 微型货车变速器试验方法（参考）

2 变速器台架布置

变速器的耐久台架按驱动方式可分为发动机驱动（见图1）与电机驱动（见图2）两种模式，根据试验项目的不同分综合耐久试验台架、同步器耐久试验台架（见图3）与性能试验台架等。

图1 发动机驱动耐久试验台架

图2 电机驱动耐久试验台架

图3 同步器耐久试验台架

3 台架试验项目及方法

3.1 连续负荷耐久（MSX8-7801、台湾标准及ES-X18123)

（1）考核对象：齿轮、轴、轴承、壳体、选换档控制机构、螺栓。

（2）试验前磨合：台湾标准为3 000 r/m下油门开度 15％，各档位运转1 h；三菱标准为4-5-3-2-1档顺序，各运行30m、30m、15m、10m、5m。

（3）试验时间及循环模式的确定：按车型及输出地确定各工况(A/B/C/D/E工况）、各档位的基准耐久距离及运转倍率（需查询标准）；由公式（1）计算出各工况、各档位总耐久时间；再由各工况运转模式确定循环次数（见图4）。

L：耐久距离；im：速比；id：主减速比；Rm：轮胎有效半径；Ne：转速

（其中A~D运转：MS标准循环模式；D运转：台湾标准循环模式）

表1 各工况定义

（4）耐久总时间虽可通过公式计算，且每循环有一定模式，但循环模式中并未明确各档位的运转时间。实际上是由厂商自行制定各档位循环时间，故不同厂商可能会选择不同的循环数。

（5）日本三菱标准与台湾标准的差异

①油温：MS为100（±5）℃，ES为100~105 ℃ ，台湾标准为原则上不可超过120 ℃

②运转循环模式：MS与台湾标准在A/B/C运转的循环模式不相同，且台湾标准对D运转有单独的循环模式，MS则与其他循环模式相同。E运转MS与台湾标准相同，ES则无怠速下运转工况。

③A/B运转在某档位的扭矩：MS与台湾标准在某运转各档位下扭矩相同；ES在A运转的1、2档，B运转的1档的扭矩较其他档位低。

3.2 同步器耐久(MSX8-7805及ES-X18123)

（1）考核对象：同步环、换档控制机构。

（2）耐久前磨合：各档位换档磨合300次。

（3）试验条件（见表2）

表2 同步器耐久试验方法

①试验油温的影响，日本三菱曾说明：“如果周边的温度上升了10℃，寿命成为一半”，故在该试验中控制油温对考核变速器换档零件耐久性是必要的.

②MSX8-7805与ES-X18123差异：

a.油温ES中90～100℃（2→1为70～80 ℃），MS中（80±5）℃ 。

b.换档力ES为100 N ，MS中<176 N 。

c.ES对换档时间无要求，且无工况Ⅱ要求。

d.工况Ⅰ中④ 项，ES换档要求10万次。

e.转速ES中要求为各工况均为最大转速。

3.3 同步器耐久驱耐模式(MSX8-7805及ES-X18123)（见表3）

考核对象：同步环、换档控制机构。

（1）该标准是最接近实车变速器耐久的单品耐久模式，通过此标准的变速器的同步性能可满足实车耐久性要求。

（2）MSX8-7805与ES-X18123差异

①ES中对换档时间及油温无要求。

②换档力ES中<180 N，MS为176 N。

③NO.2项① 、⑤ 工况转速，ES中为D项，MS为0.8×A项。

日本爱信的跳跃换档试验与此类似，但仅有1→3、5→3、5→3(日本三菱标准无此工况)三工况，换档力较日本三菱低，循环次数为2 000次。

表3 同步器耐久驱耐模式试验方法

3.4 静扭强度（ES-X18123）

（1）考核对象：壳体、轴、齿轮；抗扭后备系数（一般轻型车2.5，中重型车3）是否满足要求。

（2）固定输出轴，旋转输入轴。测1档、R档破坏扭矩。

3.5 动态换档力测试（ES-X18123）（见表4、图5）

表4 动态换挡力测试方法

图5 动态换挡力测试曲线

爱信标准对换档性能是用不同转速下换档冲量(Ft的乘积)来评价的，冲量值越小，同步器的换档操纵性能越好。

4 耐久后拆解确认项目

4.1 拆解前确认事项

（1）测定齿轮振动噪声音（需要时实施）。

（2）各变速档有无变速异常。

（3）通气孔、油封、O型环、塞、接触面、螺纹通孔部位等有无漏油

4.2 拆解中确认事项

（1）轴系锁紧螺母；接触面拧紧螺栓、螺母等各部位拧紧力矩。

（2）轴承的预负荷或间隙，垫片磨损、轴承脱落、壳体或轴承座的止推面磨损。

（3）齿轮类及轴类：齿折损、腐蚀、表面剥落、变形、磨损；侧面止推面的烧结磨损；内周烧结磨损；轴套脱落；齿轮套筒的针状压痕、表面粗糙。

（4）轴承类：破损、烧结、腐蚀；内、外轮的显著蠕变；从轴上脱落。

（5）壳类：裂纹、轴承孔、轴孔的变形及明显磨损、接触面垫片破损、挤出、轴套的烧结、粗糙、破损、脱落、灰尘浸入状态。

（6）油封有无损伤、变形、磨损、硬化。

（7）换档操作系有无拨销、各部位松弛、拨叉垫圈面的磨损。

（8）同步环：摩擦面的烧结、磨损。

（9）开关系：功能维持。

（10）非金属件（油导管、轴承座等）：裂纹、变形、硬化。

6 结论

（1）变速器的考核项目繁多，体系也各有不同，但归纳起来有4大类：①齿轮、轴、轴承、壳体类耐久；②同步器、换档类耐久；③选换档性能；④油品及密封性。

（2）考核项目不要贪多求全，要明确考核什么内容，考核的目的是什么，考核项目是否有适用性。一味地要求厂商进行所有的试验，而忽略了考核目的是否有重叠，只会徒增零件开发成本，造成不必要的浪费。

（3）试验过程中，对试验条件的确认也是至关重要的，如转速、扭矩、油温、换档力、换档时间等都关系到试验项目的考核目的。若只确认其中的几项，而忽略了其他条件，往往会使得考核的目的大打折扣。

[1] MSX8-7801. 连续负荷耐久.

[2] MSX8-7805. 同步器耐久.

[3] ES-X18123. 搭载4G69发动机的前驱变速器标准.

[4] 台湾动力总成耐久企业标准.

[5] QC/T 568. 汽车机械式变速器台架试验方法.

[6] ZBT T21 005. 微型货车变速器试验方法.

The Testing Methods of Manual Gearshift

Zhou Fang1, Hu Zitao2

(1.Electromechanical and Automation Engineering Department, Fuzhou 350108, China; 2.Southeast (Fujian) Automobile Industry Co., Ltd, Fuzhou 350119, China)

Gear-shift provides the dynamic transmission of the whole automobile, which is the major connecting part of motor and chassis. To conduct a careful verification of the full gear-shift program in the development of the gear-shift is essential in the production of the gear-shift. To integrate different gear-shift producers’ verification standards to conduct proper tests needs to understand the standards.

testing standard; continuous loading and duration; synchronizer duration

福建省教育厅项目（JA08166），福建省科技平台建设项目（2008J1002）。