基于轿车等速驱动轴传动效率试验的分析和探索

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  摘 要:在本文的研究中,笔者就轿车的等速传动轴的传动效率进行了实验研究,并分析了工况、转速和万向节夹角等参数对于等速驱动轴的传动速率的影响作用,实验结果表明,万向节夹角的增加会导致传动效率的降低,但是当两边的万向节夹角相对平衡的时候会使得整个轿车的传动效率得到一定程度的改善,一般的,传动效率受到车的转速或者转矩的影响并不是很大,不过在较大的夹角的环境中,转速的增加会导致传动效率的提升。
  关键词:轿车;等速驱动轴;传动效率
  对于前轮驱动的轿车 来说,前轮在车辆的驱动过程中起着非常重要的作用,承担的是整个车辆的驱动与转向的作用,通常会通过等速驱动轴把动力向车轮传递。汽车行驶的时候,车轮的上下的跳跃以及转向的时候都会围绕着主销进行转动,此时,等速驱动轮的两个万向节之间会产生一个夹角,一般称之为万向节夹角,这个夹角在车辆行走的过程中会不断的在非零角的范围之内发生变化并伴随着一定的能量的损失,而能量损失的后果就是轿车的驱动力量降低和油耗的增加,此外,还会使得车辆的润滑效果减弱,最终造成车辆的万向节的损坏和破裂,这一指标一般通过传动效率进行衡量。
  一、基于轿车等速驱动轴传动效率的试验
  首先,在进行实验之前需要将可能用到的各个仪器设备准备好,并处于待机状态,在本次试验中笔者使用的电控动力传动系统有美国的宝克公司提供,这一系统通过驱动试件与试验台相连接,具体的连接试验图如下图1所示。
  其中,1代表的是电机驱动轴的输出端的试件,2代表的是传感器的转矩的输出,3代表的是轴承,4代表的是驱动轴,5代表的是轴承,6代表的是传感器的转矩的输出,7代表的是电机的输入端。
  接着,需要在一定的测试环境中进行相应的试验,此项实验的目的在于对试件在某一环境中的温度进行估并得到功率的损失量,然后再通过红外线温度测量仪完成万向节的温度的测量,在此过程中需要注意的事项是:对试件的冷却可以通过离心式的鼓风机完成,这样的话就可以使得试件的温度降到室温状态。如果汽车上行驶的路面不平整,那么车轮就会出现上下跳动的现象,但此时轮毂线的移动是平行的,就会产生两个相等的万向节夹角,由于这种状态下车轮的跳跃比较小,可以选择4度、7度和10度三个夹角进行试验;如果汽车转向,纳闷万向节会在水平面上产生夹角,而且内夹角小于外夹角,在实验过程中可以选取外角为10度和25度两种夹角进行试验,用以完成车轮的小转角转向和大转角转向的工况,内角同样选为4、7、10度,另外,为了了解当车轮的转角达到最大值时候的轿车的传动效力,需要将外万向节夹角变为38度,内角不变。
  再次,由于试验台中的两台机器的尺寸以及驱动的尺寸都有所区别,绘制出的夹角也会有所不同,这样的话测量出来的电动机的位置也不同,由此可以使得万向节夹角的位置得到更准确的定位。在实验的过程中,先布置好夹角为0度的情况,然后使得预热处理后的机器处于稳定的状态中,测量出传感器的零点漂移值,之后将试验台空转,此时就可以假定轿车的传动效率为100%,通过不同的转矩输入和传出的数据就可以得到系统的摩擦阻力系数,再结合系统的工作频率等参数得到实验结果。
  二、基于轿车等速驱动轴传动效率的试验的数据结果及分析
  首先,我们需要对试验得到的相关数据进行仔细的分析,当然,在进行数据处理之前需要将每根传动轴上的零夹角状态下的轿车的传动效率假设为100%,然后再以此时的传动效率作为基准,对其他的夹角状态下的传动效率和实际的测得的零状态下的传动效率进行比较,将得到的比值作为对应的夹角条件下的传动效率进行分析。
  经过对等速驱动轴的外向节夹角和内向节夹角进行分析后,我们可以发现,如果内外夹角相等,那么等速传动轴的传动效率就会与夹角的变化呈现出反比例的关系,即家教的增大会导致传动效率的降低,而且这种关系在数据中表现的非常明显。另外,轿车的传动效率也会随着汽车的转速和转矩的变化而发生一定的变化,只不过这种相应的变化并不是非常的显著,比较平缓和稳定。
  再者,当等速传动轴在不同的万向节夹角的条件下。传动效率也会有一定的变化。通过分析我们可以发现,如果外侧万向节夹角的差别比较大,比如一个为10度,一个为25度,那么轿车的传动效率就会随着万向节的夹角的增加而发生非常显著的降低;对于内万向节夹角来说,当其值为4度的时候会出现传动效率最大的情况,而在夹角为7度和10度的时候,传动效率会出现交叉的现象,比如在本次试验中,内夹角为10度时的传动效率远远比内夹角为7度时的值,这就说明,如果两个试件的夹角相等,那么就会在一定程度上使得驱动轴之间的工作的协和度增加不少,这样的设备的运转效率就会有非常明显的提升。而且不会引发转矩和转速的大变化。不过,当外侧的万向角达到甚至超过25度的时候,传动效率相较于10度的时候会有一定程度的下降,一般会在1-2%之间,而且外侧万向节夹角的增加的越多,传动效率的降低幅度也会越大,同时也会随着轿车的档位的增加而增加。
  对两种工况下的传动轴的传动效率进行比较后就可以发现,轿车的传动效率会随着转速的降低而减小,在这种变化状态在外侧万向节夹角比较小的情况下表现的并不是很明显,不过当夹角超过25度的时候就会很不一样。
  最后,如果外侧万向节夹角为38度,而内侧万向节夹角依次为4、7、10度时,轿车的传功效率会随着内角的角度的增加而增加。
  三、结束语
  在本次试验中,笔者将某种型号的轿车放在不同的测试环境下进行其传动效率的试验与分析,经过对相关的实验数据进行分析后,我们发现,一把情况下,轿车的传动效率会随着万向节家夹角的增加而降低,不过如果车辆两侧的万向节的夹角保持相对一致的时候反而会提升其传动效率,而轿车的档位对于其传动效率的影响并不是非常的明显,不过当外侧的万向节夹角大于25度的时候会使得传动效率随着夹角的增加而增加。
  参考文献
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