汽车驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力测试设备及制造方法与流程

本发明涉及一种汽车零部件应力测试设备及制造方法，特别是一种驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力测试设备及制造方法。

背景技术：

由于汽车驱动桥从动锥齿轮齿根间隙较小，同时驱动桥内部结构复杂难以布线，目前针对齿轮齿根的应力测试，主要集中在静态或齿轮转动缓慢时无润滑的工况，与实车工况偏离较大；对于齿轮高速旋转时齿根动态应力的研究，主要停留在计算机模拟、仿真的阶段。因此，急需一种驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力测试方法，可以在齿轮高速转动的情况下，测试齿轮齿根的应力水平，以满足驱动桥可靠性的研究。

专利文献《变速器及主减速器齿轮台架试验的应变测试方法》(公开号：cn102128607a，公开日：2011-07-20)公开的应变测试方法与本发明有相近之处，但其所述数据传输线的走线方式不能满足驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力测试的要求。另外，该专利未对被测总成作密封要求，导致齿轮运转时无润滑，不能模拟实车工况进行高速转动。

技术实现要素：

本发明的实施例要解决的技术问题是提供一种汽车驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力测试装置及制造方法，解决了现有技术无法在驱动桥从动锥齿轮高速运转时测试齿轮齿根应力的问题。

本发明采用的技术方案为：

本发明一方面提供一种汽车驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力测试装置，包括桥壳，所述桥壳包括位于中部的桥包、桥壳后盖以及位于两端的轴头，所述桥壳后盖与所述桥包连接并覆盖所述桥包，所述桥包中安置有减速器总成，所述减速器总成包括按照车辆实际布置关系连接的差速器左轴承、差速器左轴承盖、差速器左壳、从动锥齿轮、差速器右壳、差速器右轴承、差速器右轴承盖、十字轴、行星轮、半轴齿轮，所述轴头的端部安装有轮毂，所述轮毂通过轮毂外轴承和轮毂内轴承而支撑在所述轴头的端部上，其中，所述桥壳后盖可拆卸地连接在所述桥包上；在所述桥壳与所述桥壳后盖相连接的位置处形成有第一凹槽；所述差速器左壳与所述差速器左轴承在配合轴颈处形成有第二凹槽；所述半轴的一侧与所述轮毂连接，另一侧与所述减速器总成连接，包括左半轴和右半轴，其中，所述左半轴的外端凸缘沿轴向方向开设有一通孔，并在外端凸缘的端面上设置有信号发射器；所述从动锥齿轮包括基体和形成在所述基体上的多个轮齿，所述基体上设置有接线端子，所述轮齿沿齿长方向均匀设置有多个应变片，所述应变片与所述接线端子连接；所述信号发射器与所述接线端子直接通过数据连接线连接，所述数据连接线一端与所述信号发射器连接，另一端通过所述通孔，沿着所述左半轴的表面延伸通过所述第一凹槽而与所述接线端子连接。

可选地，所述桥壳后盖通过连接结构而与所述桥包连接；所述连接结构包括第一垫板和第二垫板，所述第一垫板与所述桥包固定连接，并且形成有与所述第一凹槽相适配的第二凹槽，所述第二垫板与所述桥壳后盖固定连接，所述第一垫板和所述第二垫板通过螺栓连接。

可选地，所述第一垫板和所述第二垫板结构相同；所述应变片设置在所述轮齿的危险截面与齿根的交点位置处。

可选地，所述轮齿的危险截面通过30°切线法得到；所述信号发射器设置在所述法兰盘端面的中心位置。

可选地，所述第一凹槽为矩形槽，所述第二凹槽通过指状铣刀形成。

本发明另一方面提供一种汽车驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力测试装置的制造方法，用于制造前述的测试装置，包括驱动桥零部件改制方法和应变片粘贴和走线方法；所述驱动桥零部件改制方法包括桥壳改制步骤、差速器左壳改制步骤和左半轴改制步骤，所述桥壳改制步骤包括将所述桥壳后盖沿与桥壳的焊接位置切下，在所述桥壳与所述桥壳后盖相连接的位置处开设第一凹槽；所述差速器左壳改制步骤包括在所述差速器左壳和所述差速器左轴承的配合轴颈处开设第二凹槽；所述左半轴改制步骤包括在所述左半轴的外端凸缘上沿轴向方向开设一通孔；所述应变片粘贴和走线方法包括：

利用预设方法找出所述从动锥齿轮的轮齿的危险截面，并将应变片粘贴在所找到的危险截面与齿根的交点位置处；将差速器左轴承、差速器左轴承盖、差速器左壳、从动锥齿轮、差速器右壳、差速器右轴承、差速器右轴承盖、十字轴、行星轮、半轴齿轮按照车辆实际布置关系装配形成减速器总成，并将减速器总成装配到桥壳的桥包；以及将轮毂、轮毂外轴承、轮毂内轴承及轮边其他零部件按照车辆实际布置关系装配至桥壳的轴头位置；将信号发射器粘贴在所述左半轴的外端凸缘的端面中心位置处，使数据传输线的一端连接所述信号发射器，另一端穿过所述通孔而沿所述左半轴的轴壁面延伸至所述左半轴的右端，并超出所述左半轴的右端预定长度；并将所述左半轴按照车辆实际布置关系进行装配；将位于所述左半轴的右端的数据传输线穿过所述第一凹槽而与所述接线端子连接；将所述桥壳后盖固定到所述桥壳上，以覆盖所述桥包。

可选地，所述桥壳改制步骤还包括：加工第一垫板和第二垫板，并在所述第一垫板上开设与所述第一凹槽相适配的第三凹槽，使得所述第一凹槽和所述第三凹槽配合形成一开口部；其中，所述第一垫板与所述桥包连接，所述第二垫板与所述桥壳后盖连接，并且所述桥壳后盖通过所述第一垫板和所述第二垫板而与所述桥壳可拆卸地结合在一起。

可选地，所述第一垫板和所述第二垫板结构相同；所述轮齿的危险截面通过30°切线法得到。

可选地，所述第一凹槽为矩形槽，所述第二凹槽通过指状铣刀形成。

可选地，通过所述第二凹槽将所述数据传输线粘贴在所述差速器左壳和所述从动锥齿轮上并对所述数据传输线进行绝缘处理。

本发明提供的汽车驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力测试装置可在驱动桥总成台架试验过程中测试齿轮齿根弯曲应力，驱动桥转速、载荷及润滑状态均可模拟实车工况；而且该测试装置使用无线传输方式代替传统的滑环进行数据传输，避免了滑环噪声误差，提高了测试精度；本测试装置通过改制桥壳使后盖拆装方便，可实现二次接线，解决了单次台架试验难以测试多组应变信号的问题，大幅提高测试效率。

附图说明

图1为本发明的汽车驱动桥从动锥齿轮根动态应力测试装置的结构示意图；

图2所示为本发明使用的应变片走线方法示意图；

图3所示为本发明使用的应变片粘贴位置示意图。

(附图标记说明)：

1.信号发射器，2.左半轴，3.轮毂，4.桥壳，5.第一垫板，

6.差速器左轴承，7.差速器左轴承盖，8.差速器左壳，9.从动锥齿轮，

10.接线端子，11.差速器右壳，12.差速器右轴承，13.差速器右轴承盖，

14.减速器总成，15.第二垫板，16.桥壳后盖，17.轮毂外轴承，

18.轮毂内轴承，19.应变片，20.十字轴，21.行星轮，22.半轴齿轮；

ⅰ.圆孔，ⅱ.第一凹槽，ⅲ.第二凹槽，ⅳ.危险截面。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

图1为本发明的汽车驱动桥从动锥齿轮根动态应力测试装置的结构示意图；图2所示为本发明使用的应变片走线方法示意图；图3所示为本发明使用的应变片粘贴位置示意图。

本发明一个目的在于提供一种对汽车驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力进行测试的方法，该测试方法通过对现有的汽车驱动桥进行改制而得到适合对从动锥齿轮齿根动态应力进行测试的装置。

本发明进行改制的汽车驱动桥可为现有结构，包括桥壳4，如图1所示，所述桥壳包括位于中部的桥包、桥壳后盖16和位于两端的轴头，所述桥壳后盖与所述桥包连接并覆盖所述桥包，所述桥包中安置有减速器总成14，所述减速器总成包括按照车辆实际布置关系连接的差速器左轴承6、差速器左轴承盖7、差速器左壳8、从动锥齿轮9、差速器右壳11、差速器右轴承12、差速器右轴承盖13、十字轴20、行星轮21、半轴齿轮22，所述轴头的端部安装有轮毂3，所述轮毂3通过轮毂外轴承和轮毂内轴承而支撑在所述轴头的端部上。减速器总成14的具体结构以及具体结构之间的连接关系为本领域的公知知识，在此避免赘述，省略对它们的详细介绍。

本发明实施例提供的汽车驱动桥从动锥齿轮根动态应力测试方法可包括驱动桥零部件改制方法和应变片粘贴和走线方法。其中，所述驱动桥零部件改制方法可包括桥壳改制步骤、差速器左壳改制步骤和左半轴改制步骤。

具体地，如图1所示，所述桥壳改制步骤包括将所述桥壳后盖沿与桥壳的焊接位置切下，在所述桥壳与所述桥壳后盖相连接的位置处开设第一凹槽ⅱ，可为矩形槽。此外，所述桥壳改制步骤还包括：加工第一垫板15和第二垫板5，并在所述第一垫板上开设与所述第一凹槽相适配的第三凹槽，使得所述第一凹槽和所述第三凹槽配合形成一开口部；其中，所述第一垫板15与桥包连接，具体与切口位置焊接连接，所述第二垫板5与所述桥壳后盖连接，具体可通过焊接连接在一起，并且所述桥壳后盖通过所述第一垫板和所述第二垫板而与所述桥壳可拆卸地结合在一起。在实际操作中，两垫板的厚度、内孔尺寸、外轮廓尺寸可均相同，在第二垫板5加工四个螺纹通孔，第一垫板15在相应位置加工四个通孔，如此将桥壳后盖可拆卸地连接到桥包上。所述差速器左壳改制步骤可包括在所述差速器左壳和所述差速器左轴承的配合轴颈处开设第二凹槽ⅲ，该第二凹槽可为条形槽，可通过指状铣刀形成；所述左半轴改制步骤包括在所述左半轴2的外端凸缘上沿轴向方向开设一通孔ⅰ。

所述应变片粘贴和走线方法可包括以下步骤：

步骤一、利用预设方法找出所述从动锥齿轮的轮齿的危险截面，并将应变片粘贴在所找到的危险截面ⅳ与齿根的交点位置处。在本发明的一个示例中，如图1所示，可应用30°切线法找出从动锥齿轮9的轮齿危险截面ⅳ，将应变片19粘贴在危险截面ⅳ与齿根交点位置，每个轮齿沿齿长方向均布若干应变片，并保证齿轮啮合时不会损伤到应变片，应变片的数目和结构并没有特别限制，在一个示例中，可在每个轮齿沿齿长方向粘贴4个应变片。此外，将应变片引线沿从动锥齿轮齿根连接至接线端子10，引线及接线端子粘贴牢固，并做好绝缘、防油处理，接线端子10设置在从动锥齿轮的非齿部分上。

步骤二、将差速器左轴承6、差速器左轴承盖7、差速器左壳8、从动锥齿轮9、差速器右壳11、差速器右轴承12、差速器右轴承盖13、十字轴20、行星轮21、半轴齿轮22等零部件按照车辆实际布置关系装配成减速器总成14，然后将减速器总成14装配到桥壳4上，具体为桥包中，需要注意的是，配合面需涂抹密封胶。此外，将轮毂3、轮毂外轴承17、轮毂内轴承18及轮边其他零部件按照车辆实际布置关系装配至桥壳4的轴头位置，并做好密封处理。

步骤三、参照2，将信号发射器1粘贴在所述左半轴2的外端凸缘的端面中心位置处，使数据传输线的一端连接所述信号发射器1，另一端穿过所述通孔而沿所述左半轴2的轴壁面延伸至所述左半轴的右端，并超出所述左半轴的右端预定长度。这样，多出来的数据传输线暂时被简单固定在左半轴的右端，将左半轴2按照车辆实际布置关系装配，配合面涂抹密封胶，装配时注意不能损坏数据传输线。

步骤四、参照图1和图2，将位于所述左半轴2的右端的数据传输线穿过所述第一凹槽而与所述接线端子连接。具体地，将左半轴2右端预留的数据传输线从条形槽ⅲ穿过，并沿差速器左壳8、从动锥齿轮9等路径布置，连接至接线端子。数据传输线应粘贴牢固，并做好绝缘、防油处理。此步骤中，可通过所述第二凹槽ⅱ将所述数据传输线粘贴在所述差速器左壳和所述从动锥齿轮上并对所述数据传输线进行绝缘处理，由于第二凹槽ⅱ空间有限，需耐心操作。

步骤五、将所述桥壳后盖固定到所述桥壳上，以覆盖所述桥包。具体地，将后盖16及后盖垫板15装配到桥壳垫板5上，涂抹密封胶并使用螺栓紧固。

在经过上述改制后，改制的汽车驱动桥按技术条件注入润滑油之后，即可进行正常的台架试验。信号发射器将从动锥齿轮9的齿根应变信号发射至与数据采集系统连接的信号接收器，通过数据采集系统可得到所需的测试数据。

本实施例介绍了测试单个轮齿应力的布线、装配方法，如果进行多个轮齿的测试，可以在左半轴、差速器左壳沿圆周180°位置进行同样的开孔、开槽、布线操作，增加一组接线端子。在装配前，将需要测试的轮齿粘贴好应变片和接线端子。装配后，每次驱动桥运转可测试两组轮齿，随后不需要拆解驱动桥总成，只需拆下桥壳后盖16与后盖垫板15，将未测轮齿的接线端子与已测轮齿接线端子连接即可继续测试，操作方便。

本发明的另一实施例提供一种汽车驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力测试装置，其通过前述实施例提供的方法制造得到。

本实施例提供的汽车驱动桥从动锥齿轮齿根动态应力测试装置可包括桥壳和桥壳后盖，所述桥壳包括位于中部的桥包和位于两端的轴头，所述桥壳后盖与所述桥包连接并覆盖所述桥包，所述桥包中安置有减速器总成，所述减速器总成包括按照车辆实际布置关系连接的差速器左轴承、差速器左轴承盖、差速器左壳、从动锥齿轮、差速器右壳、差速器右轴承、差速器右轴承盖、十字轴、行星轮、半轴齿轮，所述半轴套管的端部安装有轮毂，所述轮毂通过轮毂外轴承和轮毂内轴承而支撑在所述轴头的端部上，其中，所述桥壳后盖可拆卸地连接在所述桥包上；在所述桥壳与所述桥壳后盖相连接的位置处形成有第一凹槽；所述差速器左壳与所述差速器左轴承在配合轴颈处形成有第二凹槽；所述半轴的一侧与所述轮毂连接，另一侧与所述减速器总成连接，具体地，半轴法兰一侧连接在轮毂上，另一侧通过花键与减速器总成中的半轴齿轮连接，所述半轴包括左半轴和右半轴，其中，所述左半轴的外端凸缘沿轴向方向开设有一通孔，并在外端凸缘的端面上设置有信号发射器；所述从动锥齿轮包括基体和形成在所述基体上的多个轮齿，所述基体上设置有接线端子，所述轮齿沿齿长方向均匀设置有多个应变片，所述应变片与所述接线端子连接；所述信号发射器与所述接线端子直接通过数据连接线连接，所述数据连接线一端与所述信号发射器连接，另一端通过所述通孔，沿着所述左半轴的表面延伸通过所述第一凹槽而与所述接线端子连接。

进一步地，所述桥壳后盖通过连接结构而与所述桥包连接；所述连接结构包括第一垫板和第二垫板，所述第一垫板与所述桥包固定连接，并且形成有与所述第一凹槽相适配的第二凹槽，所述第二垫板与所述桥壳后盖固定连接，所述第一垫板和所述第二垫板通过螺栓连接。

进一步地，所述第一垫板和所述第二垫板结构相同；所述应变片设置在所述轮齿的危险截面与齿根的交点位置处。

进一步地，所述轮齿的危险截面通过30°切线法得到；所述信号发射器设置在所述法兰盘端面的中心位置。

进一步地，所述第一凹槽为矩形槽，所述第二凹槽通过指状铣刀形成；所述减速器总成在与桥壳的配合面上涂抹有密封胶，所述左半轴与所述轮毂的配合面上涂抹有密封胶。

上述装置的功能可对应于前述实施例的测试方法，在此不再赘述。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。