基于台架试验的乘用车用减速器传动效率因素研究

张瑞平

摘 要：选择某型号乘用车用减速器，针对其影响因素，进行传动效率台架试验，通过极差分析和方差分析研究了各影响因素及交互作用对传动效率的显著性，两种分析方法得到一致结果，并且分析得到最优使用工况。

关键词：乘用车用减速器；交互正交试验；极差分析；方差分析

1 纯电动乘用车用减速器现状及传动效率的意义

随着汽车工业的高速发展，人们对汽车的节能环保、安全可靠性的要求越来越高，无论是燃油汽车还是电动汽车，在着力研究动力系统的同时，其重要的传动部件之一减速器的传动效率，也影响着整台车的性能，不容忽视。传统燃油汽车所搭载的有MT、DCT、CVT等，而新能源汽车通常只需要搭载简单的减速器即可。本次台架试验，选用某型号减速器，来分析它的传动效率的因素。

2 交互正交试验设计

考虑到减速器传动性能影响因素的多样性，选用交互正交试验既可以分析每个因素的单独作用，也可以兼顾各因素间的交互作用。此次试验选用某型号减速器，采用交互正交试验设计方法，考察了转速、扭矩、温度等因素及其耦合作用对减速器传动效率的影响。

2.1 因素和水平

设定转速A、扭矩B、温度C三个因素进行研究，因素水平如表1所示。

2.2 试验方案

为了考察上述因素及其交互作用对减速器传动性能的影响程度，采用交互正交表L27（313），试验方案表头如表2所示，表中的空白列用来分析误差。

传动效率作为传动性能评价指标，试验结果如表3所示。

3 结果分析：极差分析、方差分析

3.1 极差分析又叫直观分析，可以通过极差Rg的大小确定因素的主次顺序，极差Rg越大，说明该因子的水平变化对试验结果影响越大。各因素及交互作用的极差分析结果如表4所示。

合并同项列后可以看出，因素C的极差值最大，为4.75，表明扭矩对减速器传动效率的影响程度最大，因素A和因素B的交互作用即温度和转速的交互作用极差值最小，为0.12。从大到小的影响因素顺序为C>B>A>B×C>A×C>A×B。

3.2 方差的基本思想是把总变异按来源进行分解，将总偏差平方和分解为因素的偏差平方和与误差平方和，我们可以计算出处理效应的均方，并利用F检验，来发现各种变异来源在总变异中所占的比重。方差分析能够弥补极差分析的不足，可以对影响因素进行显著性检验，确定每个因素对试验指标的影响是否显著及显著性的大小，给出误差大小的估计。

各因素及其交互作用方差分析结果如表5所示。

由表5可得分析結果：依据F值的大小，确定因素及其交互作用的主次顺序为C>B>A>B×C>A×C>A×B，此分析结果与极差分析结果一致。其中C、B、A影响极显著，B×C交互也达到影响极显著，A×C交互影响显著，A×B交互无影响。

因为B×C交互和A×C交互都有影响，作B×C，A×C的搭配效应计算可得，对某减速器所选的试验点而言，最佳使用参数匹配：A3B3C3，即温度100℃，转速5400r/min，扭矩150N.m，匹配得到的传动效率值为95.93%。

4 结语

本文针对多因素多水平特点的乘用车用减速器传动效率进行了试验研究，运用交互正交试验方法，不仅弥补了单因素轮换法试验次数繁多、工作量大的不足，而且可以得到最佳使用条件。交互正交试验与分析结果表明：

①对减速器传动效率影响显著性的排序为扭矩、转速、温度；

②扭矩和转速交互作用非常显著，所以在减速器设计和应用时，应充分考虑扭矩和转速之间的交互作用；

③通过交互正交分析得到最优参数组合：温度100℃，转速5400r/min，扭矩150N.m，在该工况下，减速器的传动效率最优。

参考文献：

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