某整車離合器殼體斷裂故障原因及整改

摘 要：整車在使用過程中由于路況及匹配的原因會造成變速箱零部件的損壞，本文從實際出發(fā)，查找變速箱離合器殼體的斷裂原因及改進過程，為后續(xù)整車及零部件的設計提供了一定的參考價值。

關鍵詞：懸置;輕量化;斷裂;振動;應力

中圖分類號：U262.311 文獻標識碼：A

0 前言

隨著主機廠對于整車性能的不斷提升以及國六發(fā)動機的普及，越來越多的主機廠將主懸置布置在變速箱上，由于用戶在實際使用過程中超重、路況異常惡劣、誤操作等原因，經常出現(xiàn)變速箱離合器殼體懸置處殼體開裂故障。

本文就某變速箱離合器殼體懸置處殼體開裂故障進行了整車振動及應變測試，進行了故障原因探查與整改，為以后此類故障的處理提供了技術指導，指明了研究方向。

1 故障現(xiàn)象

主機廠反饋一輛試驗牽引車在半年內離合器殼體反復出現(xiàn)懸置處開裂故障，目前已完成7 344公里（75%）試驗任務，懸置損壞四次，上拉式離合器殼和下拉式離合器殼均有換過，路況較差。已更換新離合器殼（下拉）。如圖1所示。此車懸置為發(fā)動機前懸置（后文統(tǒng)稱為A）+變速箱離合器殼體懸置（后文統(tǒng)稱為C），無變速箱后端輔助支撐（后文統(tǒng)稱為E）。

2 檢查整車發(fā)現(xiàn)以下異常

檢查故障車，發(fā)現(xiàn)離合器殼C點左側懸置處破裂，C點左右側懸置距離車架垂向距離深度不一，右側深度比左側深4 mm，發(fā)動機左前懸置橡膠墊磨損，Y向脫出如圖2所示;離合器殼與支架略有干涉;主機廠由于輕量化原因，整車橫梁變薄，單層車架，這是離合器殼破壞的一個重要潛在因素。

3 整車振動及應變測試

整車測試以下工況的發(fā)動機前懸與離合器C點懸置的振動和離合器殼連接支架處的應變：①原車舊減震墊（左側故障）的狀態(tài)。②更換A+C懸置的狀態(tài)。③更換A+C懸置并增加E點懸置的狀態(tài)。圖3為傳感器布置位置，圖4為應變花布置位置。

4 數(shù)據(jù)分析

4.1 振動情況

（1）發(fā)動機懸置。從測試結果看，原故障車狀態(tài)下，發(fā)動機懸置左側振動明顯小于右側，因為左側懸置已破壞。

更換發(fā)動機懸置后，左側振動明顯大于右側。正常左右兩側振動差別不大，這種情況很異常，建議排查發(fā)動機的故障。

增加E點支撐后，能明顯減輕發(fā)動機處振動，建議增加E點支撐，并且排查發(fā)動機處故障。測試結果如表1所示：

（2）離合器懸置。從測試結果看，離合器殼處振動X、Y、Z三個方向的數(shù)值均較小，各個路況下三向振動基本均小于4g，大部分在2g以下，增加E點支撐后，振動加速度隨之減小。因此，增加E點支撐是有效的。

4.2 應力情況

（1）應力計算。先進行整箱懸置強度分析，離合器殼體在A+C懸置工況時，最大主應力為127 MPa，安全系數(shù)1.7，離合器殼體是安全的。圖5為離合器殼體在最惡劣的工況下的最大主應力云圖。

（2）應力測試。經過對數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)三種工況下，應變最大的地方均在圖6所示區(qū)域。這與計算和實際破壞位置相同，轉換為應力后發(fā)現(xiàn)，測試值小于計算值，這是因為計算時采用的是更惡劣的工況。各個工況的最大主應力情況如下：

①原故障車狀態(tài)最大主應力52.4 MPa，右側對應位置最大主應力20.59 MPa。離合器殼左側應力大于右側應力，這與實際吻合。

②更換發(fā)動機前懸和離合器軟墊之后離合器殼體最大主應力為31.27 MPa。

③增加E點懸置后離合器殼體最大主應力為23.5 MPa。

原故障車狀態(tài)應力最大，更換懸置后應力減小，這是因為原發(fā)動機左前懸置減震墊失效，發(fā)動機與變速箱成為了剛性連接。導致左側離合器殼體懸置處應力過大，增加E點支撐后應力減小，說明增加E點支撐能明顯減小離合器殼承擔的應力。

5 總結

通過計算及現(xiàn)場檢查整車，以及測試A點和C點的振動加速度，以及離合器殼體斷裂位置的應變。得出以下結論：

（1）排查發(fā)動機左右振動差異非常大的原因。發(fā)動機異常是此次故障的主要原因。

（2）如若不換發(fā)動機，建議增加E點輔助懸置。

（3）優(yōu)化與離合器殼連接的支架，防止與離合器殼干涉。

離合器殼體或者變速箱殼體懸置附近出現(xiàn)開裂故障時，除了進行自身強度改進之外，一定要重視整車檢查，尤其是懸置部位，例如減震墊等，常用的故障探尋方法就是整車測試振動及應變，通過某些部位異常的數(shù)據(jù)，便可大致判斷出整車有問題的地方，進行整改。

參考文獻：

[1]孫恒，傅則紹.機械原理[M].北京：高等教育出版社，1989.

作者簡介：張波（1984—），男，陜西西安人，本科，工程師，研究方向：變速器匹配及應用。