技术领域
[0001] 本发明涉及一种试验装置和通过所述试验装置进行试验的试验方法，尤其涉及一种用于检测汽车变速箱的拨叉的拨叉脚部位的耐磨损性能的试验装置和通过所述试验装置检测汽车变速箱的拨叉的拨叉脚部位的耐磨损性能的试验方法。
相关背景技术
[0002] 随着汽车动力总成技术的发展，对变速箱零件的开发提出了越来越高的要求。拨叉是换挡系统的关键零件，在换挡同步过程中，在换挡力作用下拨叉推动高速旋转的同步器齿套实现同步换挡功能，拨叉脚的耐磨性尤为重要，拨叉脚过度磨损会导致脱档、噪声等问题，由此，有必要针对拨叉脚的摩擦寿命进行试验。
[0003] 在现有技术中通常将装配好的变速箱在变速箱试验台上进行磨损试验从而测试拨叉脚的磨损寿命。在专利号为CN110082237A的发明专利中公开了一种换挡拨叉脚面摩擦试验机及其试验方法，这种试验机通过安装两个同轴布置的摩擦盘来模拟拨叉在变速箱内部的磨损情况。
具体实施方式
[0018] 容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神的条件下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
[0019] 在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性。
[0020] 参考图1，其示出根据本发明的一个实施方式提出的试验装置的结构示意图。所述试验装置包括机座、壳体、机械机构总成和控制机构总成。所述机械机构总成集成在壳体内部，并且布置在机座上。所述壳体将机械机构总成相对于周围环境进行封闭。所述壳体能够由钢化玻璃制成或者在所述壳体上开有窗口，在所述窗口中安装有封闭所述窗口的钢化玻璃便于更换机械机构总成的部件和在试验中观察零件状态和润滑情况。
[0021] 所述机械机构总成包括驱动机构11、传动变速机构12、磨损模拟机构13、拨叉固定及加载机构14、润滑机构15和传感器单元。所述驱动机构11用于提供机械机构总成的动力和转速。所述驱动机构11在根据图1的实施例中为驱动电机。所述驱动电机通过传动轴与所述传动变速机构12相连。所述传动变速机构12能够构造为齿轮传动机构或带传动机构，所述传动变速机构12接收来自驱动机构11的转矩并将其通过输出轴传递到所述磨损模拟机构13中。所述传动轴与输出轴通过高速轴承以及支撑机构支撑在机座上。
[0022] 在根据图1的实施例中，所述磨损模拟机构13包括一个摩擦盘131，参考图2和3，其分别以轴向和径向的剖切视图示出根据本发明的一个实施方式提出的试验装置的摩擦盘131与传动变速机构输出轴的配合方式示意图。所述摩擦盘131为圆形，在圆心处通过花键安装在传动变速机构12的输出轴上从而能够通过所述输出轴带动所述摩擦盘131进行旋转。所述摩擦盘131在轴向上通过卡簧在输出轴上定位。参考图4，其示出拨叉X与摩擦盘131在受到向右的加载力时的配合方式。在所述摩擦盘131的周缘上加工有沿摩擦盘131的周缘进行延伸的环形凹槽，所述环形凹槽在径向上向摩擦盘131的圆心凹入相同的深度。相应摩擦盘的环形凹槽相应于不同档位的同步器齿套的形状进行加工，并且摩擦盘131的材质、热处理方式、硬度、粗糙度都与相应档位的同步器齿套相同。摩擦盘131的设计必须保证其与拨叉X的接触面积与相应档位的拨叉X与同步器齿套的实际接触面积一致，在相同条件下，摩擦盘131与拨叉X的接触面积越大，拨叉X的磨损就越小，摩擦盘131的环形凹槽的深度和宽度都精确地与同步器齿套的深度和宽度一致。采用带环形凹槽的单个摩擦盘131能够精确匹配在变速箱中在相应档位的拨叉X与同步器齿套的磨损环境，在相应档位的情况下进行磨损试验时无需调节摩擦盘位置，对不同档位进行试验时只需更换相应的摩擦盘即可，并且对摩擦盘131的定位精度要求较低。
[0023] 所述拨叉固定与加载机构14为液压机构，其包括液压泵141、电磁阀142、换向阀143、液压缸144和固定机构145。所述固定机构145包括拨叉安装轴以及安装在拨叉安装轴两侧的轴承，试验时拨叉X的头部固定安装在拨叉安装轴上。所述液压缸144通过连杆传递力到固定机构145处从而通过固定机构145将拨叉X固定在摩擦盘131处并且通过液压缸144的活塞的运动经过连杆和固定机构145对拨叉X施加力使拨叉X贴靠在摩擦盘131的环形凹槽的一侧上。能够通过液压泵141、电磁阀142和换向阀143调节液压缸144输出的力的大小和方向来改变拨叉X受到的加载力，能够通过换向阀控制液压缸144的活塞的移动方向来改变加载力的方向。参考图4和5，其分别示出拨叉X与摩擦盘131受到不同方向的加载力时的配合方式，在受到不同方向的加载力时，拨叉X能够与摩擦盘131的环形凹槽的不同侧进行摩擦。
[0024] 所述润滑机构15包括控制油泵151、流量阀152、流量计153、压力表154和油路155。所述润滑机构15通过控制油泵151向油路中输出润滑油，并且通过油路155向机械机构总成的各部件提供齿轮油润滑，为了简化起见，在图1中仅仅示出在摩擦盘与拨叉接触处的油路。在变速箱中，拨叉X和同步器齿套之间的润滑方式为飞溅润滑，因此如果采用在油液中浸泡的润滑方式会导致试验测得的磨损量比拨叉X在变速箱中的实际磨损量小。为此，在拨叉X与摩擦盘131的环形凹槽的两侧接触面处分别设置有一个油液喷嘴156进行飞溅润滑，所述流量阀152在油路155中安装在靠近油液喷嘴156处，能够通过流量阀152控制油液喷嘴
156的出油量。所述流量计153和压力表154安装在油路155中用于测量润滑油的流量和压力。所述润滑机构15能够根据传感器单元测得的油位以及油温的数据对润滑油的油量和油温进行调整，尤其能够在油温过高时对润滑油进行冷却，并且在油温过低时对润滑油进行加热，从而使得整个机械机构总成的整体油温与实际变速箱中相应档位的油温一致，确保在润滑作用下拨叉X与摩擦盘131之间的摩擦系数与在实际变速箱中相应档位的摩擦系数一致，从而降低试验误差。润滑机构15还能够实现润滑油油液循环以及油液过滤的功能。
[0025] 所述传感器单元包括油位传感器161、温度传感器162、力传感器163和转速传感器164，所述油位传感器161布置在润滑机构15的油路中用于测量润滑油的油位高低。所述温度传感器162布置在润滑机构15的油路中用于测量润滑油的温度。所述力传感器163安装在拨叉固定及加载机构14上用于测量拨叉固定及加载机构对拨叉X施加的加载力，所述转速传感器164安装在传动变速机构12的输出轴上用于测量摩擦盘131的转速。
[0026] 所述控制机构总成2包括驱动控制单元21、拨叉加载力控制单元22和润滑机构控制单元23。所述驱动控制单元21与所述驱动机构11连接。所述驱动控制单元21能够控制驱动机构11输出的转矩和转速，并且根据所述转速传感器164测得的转速调整所述转矩和转速。所述拨叉加载力控制单元22与所述拨叉固定及加载机构14连接用于调整液压缸144输出的液压力，所述拨叉加载力控制单元22能够根据所述力传感器163测得的力调整输出的液压力。所述润滑机构控制单元23与润滑机构15连接，能够根据油位传感器161和温度传感器162测得的油位和油温调整润滑油油量和温度。在控制机构总成中存储有相对于变速箱不同的档位的预设的润滑油温度，该润滑油温度相应于实际变速箱在相应档位工作时的润滑油温度，并能够以其作为参考调整实际的润滑油温度。在通过驱动控制单元21设定给定的转速以及通过拨叉固定及加载机构14设定给定的拨叉加载力之后，通过转速传感器164和力传感器163对实际输出的转速进行测量，并通过控制机构总成2根据给定的转速和拨叉加载力对实际输出的转速和加载力进行调整，使得实际输出的转速和拨叉加载力尽可能与给定的转速和拨叉加载力相等。
[0027] 根据本发明的试验方法通过根据本发明的试验装置进行实施，包括如下步骤：a. 将拨叉X的拨叉脚通过拨叉固定及加载机构14安装在磨损模拟机构的摩擦盘
131中；
b. 将拨叉头部安装在拨叉固定及加载机构14的固定机构145上；
c. 通过驱动控制单元21控制驱动机构11使传动变速机构12的输出轴以1500 r/min试运行180分钟；
d. 通过驱动控制单元21控制驱动机构11输出给定的转速以及控制拨叉固定与加载机构输出给定的拨叉加载力进行试验；
e. 通过传感器单元和控制机构总成采集和处理转速、润滑油油温、油位和拨叉加载力的数据，并且根据预设润滑油油温对实际的润滑油油温和拨叉加载力进行调整，根据给定的转速以及拨叉加载力对实际的转速以及拨叉加载力进行调整；
f. 结束试验，通过轮廓仪对实际拨叉脚的磨损量进行测量。
[0028] 在步骤d中，对拨叉X进行磨损试验的试验时间t可以通过等效损伤理论进行确定，也就是说，对于拨叉X在相应档位的磨损能够通过在试验时达到在相应档位的总摩擦功来进行确定，只要达到总摩擦功，即使试验时间与实际磨损时间不同，也可以实现对拨叉X的相同磨损情况的模拟。拨叉加载力F、摩擦盘转速n和试验时间t的关系满足如下公式：W=F*u*n*π*d*t，其中W为在台架和整车试验中测得的各个档位拨叉的总摩擦功，u为拨叉脚与摩擦盘在润滑情况下的摩擦系数，d为摩擦盘与拨叉脚接触面相对于摩擦盘圆心的等效直径，也即相当于摩擦盘与拨叉脚的环形接触面的外直径与内直径的平均直径。从传统变速箱的台架或整车工况下的试验可以得到各档位的总摩擦功并将其存储到控制机构总成中，在进行磨损试验时，能够通过增大拨叉加载力以及摩擦盘转速来减少试验时间，从而在保证试验精确度的基础上达到快速试验的目的。
[0029] 在步骤f中，通过轮廓仪对实际拨叉脚的磨损量进行测量，参考图6，其示出拨叉脚磨损量的测量位置。靠近拨叉X未磨损部位的凹入部X1为了精确测量不被考虑在内，因此测量从拨叉X未磨损面到拨叉X磨损面的竖直距离S为拨叉脚的磨损量。在测量磨损量时，通过使用轮廓仪多次测量并取平均值的方式提高磨损量的测量精度。
[0030] 应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本发明的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本发明的法律保护范围内。
