CN111044201A - 一种变速器凸缘螺母夹紧力测定方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明属于变速器领域，公开了一种变速器凸缘螺母夹紧力测定方法及系统，包括以下步骤：在变速器内部选取标定元器件；给变速器加载若干预设大小的夹紧力，每加载一个夹紧力就采集一次标定元器件的应变值并记录；根据采集的标定元器件的应变值，得到夹紧力值与应变值对应关系；按照预设扭矩拧紧凸缘螺母，测定变速器内部标定元器件的当前应变值，根据夹紧力值与应变值对应关系，得到凸缘螺母当前夹紧力值。可在不改变变速器副箱结构的基础上，测定凸缘螺母的夹紧力值，测定结果准确。整个测定过程简单，适用面广，适用于所有凸缘螺母夹紧的变速器，每次只需应变片、胶水等耗材费用，极大的降低了测定费用。

Description

一种变速器凸缘螺母夹紧力测定方法及系统

技术领域

本发明属于变速器领域，涉及一种变速器凸缘螺母夹紧力测定方法及系统。

背景技术

准确地测定变速器输出轴凸缘螺母的夹紧力，其一，可将车间的夹紧力值与 设计夹紧力值做对比，确保车间夹紧力满足设计要求；其二，可依据车间测定夹 紧力值，对变速器输出轴的紧固性能进行校核计算，保证紧固的可靠性，因此， 其对于评估输出轴的紧固性能是至关重要的。

目前，夹紧力测定的一般方法为超声波夹紧力测定方法，其要求被测量件的 直径不能大于30mm，但大部分凸缘螺母直径已到达了50mm，直径超过30mm 时，由于超声波的反射发散，会导致夹紧力测定不准；同时，由于输出轴刚度较 大，在夹紧力标定时存在标定困难等问题，导致无法准确完成夹紧力-变形量的 关系标定；如应用现有的压力传感器，则会破坏现有的输出轴结构，对于夹紧力 的测定准确性会有较为明显的影响。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中变速器凸缘螺母夹紧力测定结果不 准确的缺点，提供一种变速器凸缘螺母夹紧力测定方法及系统。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

本发明一方面，一种变速器凸缘螺母夹紧力测定方法，包括以下步骤：

S1：在变速器内部选取标定元器件；

S2：给变速器法兰盘加载若干预设大小的夹紧力，每加载一个夹紧力就采集 一次标定元器件的应变值并记录；

S3：根据采集的标定元器件的应变值，得到夹紧力值与应变值对应关系；

S4：按照预设扭矩拧紧凸缘螺母，测定变速器内部标定元器件的当前应变值， 根据夹紧力值与应变值对应关系，得到凸缘螺母当前夹紧力值。

本发明变速器凸缘螺母夹紧力测定方法进一步的改进在于：

所述标定元器件为里程表转子。

所述S2的具体方法为：

S201：在标定元器件上安装若干应变片，将应变片与数据采集仪连接；

S202：将安装应变片的标定元器件安装在变速器内部，然后安装法兰盘，通 过高频压力试验机给法兰盘加载夹紧力，夹紧力以预设增量从0增加至预设值；

S203：夹紧力每增加一次，均通过数据采集仪采集一次标定元器件的应变值。

所述S202中预设增量为10KN，预设值为150KN。

所述S3的具体方法为：

将每个应变片采集的标定元器件的应变值均进行3倍标准差离散度计算，得 到3倍标准差离散度最小的应变片采集的标定元器件的应变值，作为最终的标定 元器件的应变值，将最终的标定元器件的应变值与夹紧力值对应，通过线性回归 方法，得到夹紧力值与应变值对应关系，并生成夹紧力值-应变值标定曲线。

本发明另一方面，一种变速器凸缘螺母夹紧力测定系统，包括若干应变片、 高频压力试验机、数据采集仪和上位机；

若干应变片一端与变速器内部标定元器件连接，另一端与数据采集仪连接， 高频压力试验机与变速器连接，上位机与数据采集仪连接；

数据采集仪用于采集标定元器件的应变值，高频压力试验机用于向变速器加 载预设数值的夹紧力，上位机用于分析数据采集仪采集的应变值，并建立夹紧力 值与应变值的对应关系。

本发明变速器凸缘螺母夹紧力测定系统进一步的改进在于：

所述数据采集仪型号为HBM数据采集仪。

所述若干应变片均与标定元器件粘接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明变速器凸缘螺母夹紧力测定方法，通过选取变速器内部的元器件作为 标定元器件；直接给变速器加载若干预设大小的夹紧力，每加载一个夹紧力就采 集一次标定元器件的应变值并记录；然后根据采集的应变值得到夹紧力值与应变 值对应关系；根据这个标定的对应关系，在进行变速器凸缘螺母夹紧力测定时， 只需采集凸缘螺母按照预设扭矩拧紧时，变速器内部标定元器件的当前应变值， 即可得到凸缘螺母当前夹紧力值。可在不改变变速器副箱结构的基础上，测定凸 缘螺母的夹紧力值，测定结果准确，从而减小使用传统压力传感器需要变速器结 构变化，所导致的测定夹紧力不准确问题；测定过程简单，适用面广，适用于所 有凸缘螺母夹紧的变速器，每次只需应变片、胶水等耗材费用，极大的降低了测 定费用。

进一步的，标定元器件为里程表转子，变速器中里程表转子前端面只与输出 法兰接触，后端面只与轴承内圈接触，在凸缘螺母拧紧时，里程表转子受力简单， 进而提升测定结果的准确性。

本发明变速器凸缘螺母夹紧力测定系统，通过应变片测定标定元器件的应变 值，建立夹紧力值与应变值的对应关系，就可以通过测定标定元器件的应变值获 取凸缘螺母夹紧力值，在整个测定系统使用中，不需要改变变速器副箱结构，测 定更接近实际情况，进而保证测定结果的精确性；整个测定系统结构简单，成本 低。

附图说明

图1为本发明的变速器凸缘螺母夹紧力测定方法流程图；

图2为本发明实施例的里程表转子立体图；

图3为本发明实施例的里程表转子主体图；

图4为本发明实施例的里程表转子俯体图；

图5为本发明实施例的夹紧力值-应变值标定曲线图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述 的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的 实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实 施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、 “第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应 该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例 能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具 有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步 骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单 元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其 它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明变速器凸缘螺母夹紧力测定方法，包括以下步骤：

S1：在变速器内部选取元器件为标定元器件，在标定元器件上确定应变片待 安装区域。

S2：将若干应变片安装在应变片待安装区域，将安装好应变片的标定元器件 装入变速器中，安装法兰盘；将变速器放置于高频压力试验机中央位置，将应变 片与数据采集仪连接，将数据采集仪清零。

S3：通过高频压力试验机对法兰盘加载夹紧力，将夹紧力按照预设增量步长 增加至预设值，夹紧力每次增量后均测定标定元器件的应变值并记录。

S4：根据夹紧力与对应的应变值，建立夹紧力与应变值之间的对应关系，得 到夹紧力值-应变值标定曲线。具体的，将每个应变片采集的标定元器件的应变 值均进行3倍标准差离散度计算，得到3倍标准差离散度最小的应变片采集的标 定元器件的应变值，作为最终的标定元器件的应变值，将最终的标定元器件的应 变值与夹紧力值对应，通过线性回归方法，得到夹紧力值与应变值对应关系，并 生成夹紧力值-应变值标定曲线。

S5：将标定元器件装配在变速器内部，按预设扭矩拧紧凸缘螺母，测定标定 元器件的应变值，通过夹紧力值-应变值标定曲线，得到凸缘螺母的夹紧力值。

优选的，可以重复若干次S3，在每次重复时将标定元器件转动预设角度，进 而每个夹紧力值获得多个对应的应变值，有效减小标定元器件在不同角度位置时， 转子上各点应变值的误差。

本发明还公开了，一种变速器凸缘螺母夹紧力测定系统，包括若干应变片、 高频压力试验机、数据采集仪和上位机；若干应变片一端与变速器内部标定元器 件连接，另一端与数据采集仪连接，数据采集仪用于采集标定元器件的应变值， 高频压力试验机与变速器连接，用于向变速器加载预设的夹紧力，上位机与数据 采集仪连接，用于分析数据采集仪采集的应变值，并根据应变值得到变速器当前 夹紧力值。

实施例

本实施例通过对变速器输出结构详细研究，并结合有限元受力分析，最终发 现，大多数的变速器中里程表转子前端面只与输出法兰接触，后端面只与轴承内 圈接触，在凸缘螺母拧紧时，里程表转子受力简单，因此本实施例中选择里程表 转子为标定元器件。通过对里程表转子的静力学分析，参见图2至4，得到应力 分布较为均匀的区域即里程表转子外壁凸起之间的中间凹槽区域，将该区域作为 应变片待安装区域，每个中间凹槽区域均设置一个应变片，共设置四个应变片。

应变片安装好后，四个应变片均与标定元器件粘接，将里程表转子装入变速 器内部，安装法兰盘，不安装凸缘螺母，将四个应变片均与HBM数据采集仪连 接，本实施例中选取型号为EDAQPLUS.13的HBM数据采集仪。通过高频压力 试验机对法兰盘加载夹紧力，按照每10KN为一增量步，从0KN加载到150KN， 夹紧力每次增量后均测定标定元器件的应变值并记录。

然后卸载夹紧力，将里程表转子按照90°的转动角转动3次，每次转动后均 进行夹紧力递增的应变值测定，得到三组应变值。为了减小在转子在不同角度位 置时，转子上各点应变值的误差，因此每次标定时需要转动转子角度。

本实施例共得到1个里程表转子的夹紧力值-应变值数据240组，以标定得 到的夹紧力值-应变值为基础，对其每个应变片的每个夹紧力值-应变值数据，进 行应变值的3倍标准差离散度计算，找到应变值3倍标准差离散度最小的应变 片，确定该应变片的应变值为最终标定数据用应变值，对上述240组数据进行分 析梳理，参见图5，采用线性回归方法，得到夹紧力值-应变值标定曲线y＝-6.388x- 0.001，其中y为应变值，x为夹紧力值。

为了测定现场装配按照现场扭矩拧紧的凸缘螺母夹紧力值，将已标定的里程 表转子安装在装配车间的主轴上，按要求拧紧凸缘螺母，测定拧紧后的里程表转 子应变值，通过已有的夹紧力值-应变值标定曲线，得到拧紧凸缘螺母的夹紧力 值，将拧紧凸缘螺母的夹紧力值与设计夹紧力值进行对比，确保车间拧紧凸缘螺 母的夹紧力值满足设计要求。本测定方法及设备已广泛应用于车间现场凸缘螺母 夹紧力测定，并取得较好的测定结果。可在不改变变速器副箱结构的基础上，测 定凸缘螺母的夹紧力值，从而减小使用传统压力传感器导致的结构变化，所导致 的测定夹紧力不准确问题；本测定方法适用面广，适用于所有相似结构凸缘螺母 夹紧的变速器上；使用成本极低，每次只需应变片、胶水等耗材费用，约为100 元左右，每次可节省测定费用4万元左右。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡 是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发 明权利要求书的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种变速器凸缘螺母夹紧力测定方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：在变速器内部选取标定元器件；

S2：给变速器法兰盘加载若干预设大小的夹紧力，每加载一个夹紧力就采集一次标定元器件的应变值并记录；

S3：根据采集的标定元器件的应变值，得到夹紧力值与应变值对应关系；

S4：按照预设扭矩拧紧凸缘螺母，测定变速器内部标定元器件的当前应变值，根据夹紧力值与应变值对应关系，得到凸缘螺母当前夹紧力值。

2.根据权利要求1所述的变速器凸缘螺母夹紧力测定方法，其特征在于，所述标定元器件为里程表转子。

3.根据权利要求1所述的变速器凸缘螺母夹紧力测定方法，其特征在于，所述S2的具体方法为：

S201：在标定元器件上安装若干应变片，将应变片与数据采集仪连接；

S202：将安装应变片的标定元器件安装在变速器内部，然后安装法兰盘，通过高频压力试验机给法兰盘加载夹紧力，夹紧力以预设增量从0增加至预设值；

S203：夹紧力每增加一次，均通过数据采集仪采集一次标定元器件的应变值。

4.根据权利要求3所述的变速器凸缘螺母夹紧力测定方法，其特征在于，所述S202中预设增量为10KN，预设值为150KN。

5.根据权利要求3所述的变速器凸缘螺母夹紧力测定方法，其特征在于，所述S3的具体方法为：

将每个应变片采集的标定元器件的应变值均进行3倍标准差离散度计算，得到3倍标准差离散度最小的应变片采集的标定元器件的应变值，作为最终的标定元器件的应变值，将最终的标定元器件的应变值与夹紧力值对应，通过线性回归方法，得到夹紧力值与应变值对应关系，并生成夹紧力值-应变值标定曲线。

6.一种变速器凸缘螺母夹紧力测定系统，其特征在于，包括若干应变片、高频压力试验机、数据采集仪和上位机；

若干应变片一端与变速器内部标定元器件连接，另一端与数据采集仪连接，高频压力试验机与变速器连接，上位机与数据采集仪连接；

数据采集仪用于采集标定元器件的应变值，高频压力试验机用于向变速器加载预设数值的夹紧力，上位机用于分析数据采集仪采集的应变值，并建立夹紧力值与应变值的对应关系。

7.根据权利要求6所述的变速器凸缘螺母夹紧力测定系统，其特征在于，所述数据采集仪型号为HBM数据采集仪。

8.根据权利要求6所述的变速器凸缘螺母夹紧力测定系统，其特征在于，所述若干应变片均与标定元器件粘接。

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