問晉芳

（中國重汽大同齒輪有限公司，山西 大同 037305）

引言

變速器在車輛行駛過程中使用頻率很高，主要在發(fā)動(dòng)、行駛、倒車時(shí)使用［1］。操縱機(jī)構(gòu)的主要作用是控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變速器傳動(dòng)比的變換，即實(shí)現(xiàn)換擋，以達(dá)到變速變矩［2］。變速器操縱部分的可靠性是保證其正常使用性能的重要衡量指標(biāo)。在使用過程中一旦發(fā)生問題，將直接影響車輛的行駛。

1 撥頭脫出故障原理

變速箱由2擋向3擋換擋時(shí)，駕駛員在操縱時(shí)通常會(huì)進(jìn)行急速斜向換擋操作［3］（如圖1中動(dòng)作①～⑦）。

圖1 撥頭脫出故障動(dòng)作演示圖

通過圖1可看出，撥頭在斜向操縱的過程中快速移動(dòng)到了3、4擋列上（如圖1中動(dòng)作①～⑤所示）。

同時(shí)，1、2擋導(dǎo)塊、1、2擋撥叉、1、2擋齒套，在慣性力的作用下沒有停在空擋位置，繼續(xù)前進(jìn)到了1擋位置上（如圖1中動(dòng)作④～⑥）。在此狀態(tài)下，變速箱1、2擋導(dǎo)塊、1、2擋撥叉、1、2擋齒套，在1擋位置上被互鎖住。

此時(shí)變速箱換擋撥頭可以在3、4擋與5、6擋之間的選擋，實(shí)際變速箱已誤掛入1擋，導(dǎo)致無法換擋。這就是撥頭脫出故障的發(fā)生原理。

2 撥頭脫出故障改進(jìn)設(shè)計(jì)

改進(jìn)設(shè)計(jì)要在確保以下所列要素的前提下完成。

一般情況，在同類變速器上沒有發(fā)生故障的情況，要避免大幅度追加零件的變更，要最小限度地確定零件變更數(shù)，盡量保留已考慮的、能提高操作性的設(shè)計(jì)，避免操作性的下降。最重要的，改進(jìn)設(shè)計(jì)要確保故障不再發(fā)生。

首先，通過分析1、2擋接合齒嚙合規(guī)格，可發(fā)現(xiàn)變速箱在最初設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了換擋時(shí)的易掛入性。故障為2擋向3擋斜向換擋時(shí)誤掛入1擋，所以1擋側(cè)的易掛入性與撥頭脫出故障相關(guān)，2擋齒側(cè)間隙的大小與撥頭脫出故障基本沒有關(guān)系。

其次，分析撥頭結(jié)構(gòu)對故障發(fā)生的影響。通過圖1可以看出，1、2擋導(dǎo)塊、3、4擋導(dǎo)塊、撥頭的角部倒角均較大。由此可以看出最初設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了實(shí)際操作時(shí)的易掛入性。通過圖1可發(fā)現(xiàn)撥頭的倒角，在與2擋向3擋斜向操作方向的異側(cè)。從圖1中動(dòng)作④可發(fā)現(xiàn)，撥頭的倒角，會(huì)在斜向換擋的過程中促進(jìn)1、2擋導(dǎo)塊、1、2擋撥叉、1、2擋齒套在慣性的作用下誤投入1擋，促進(jìn)了撥頭脫出故障的發(fā)生。因此，要考慮取掉撥頭上的倒角。同時(shí)，可以考慮減小3、4擋導(dǎo)塊上的倒角，即減小圖1所示的a尺寸。在故障發(fā)生時(shí)由于導(dǎo)塊倒角減小，增加了選擋難度，強(qiáng)化了停止因素，撥頭停留在1、2擋導(dǎo)塊處時(shí)間會(huì)更長，對1、2擋導(dǎo)塊、1、2擋撥叉、1、2擋齒套的慣性力起到一定的阻止作用。

再次，1、2擋與3、4擋導(dǎo)塊間間隙，相對于名義間隙1.95mm（如圖2所示）離散較大。最大值為3.428mm（如表1所示），發(fā)生故障時(shí)實(shí)測值最大為5mm。這是換擋撥頭脫出故障發(fā)生的直接原因，在換擋動(dòng)作不發(fā)生干涉的情況下要盡量考慮縮小1、2擋與3、4擋導(dǎo)塊間間隙［4］。

圖2 1、2擋與3、4擋導(dǎo)塊間隙（mm）

表1 1／2～3／4導(dǎo)塊間間隙 mm

最后，變速箱換擋自鎖力與同級(jí)別變速器具有同等的自鎖力。擋位排列的不同，會(huì)使同步器擋位與嚙合套擋位的換擋力不同，但是在此處討論中的影響可忽略不計(jì)。其他間隙尺寸各數(shù)值都與同級(jí)別變速器數(shù)值相當(dāng)。導(dǎo)塊槽寬與換擋搖臂頭直徑間隙對本次的故障有影響，應(yīng)盡量縮小間隙。

綜合以上分析，采取以下措施：降低向1擋沖入的容易程度；強(qiáng)化停止因素；增加2擋向3擋的斜向換擋困難程度。改進(jìn)方案，如表2所示。

表2 相關(guān)零件改進(jìn)前后對比表

3 結(jié)語

通過本次設(shè)計(jì)改進(jìn)，1、2擋與3、4擋導(dǎo)塊間間隙明顯減小，2擋向3擋換擋時(shí)，撥頭脫出故障現(xiàn)象已解決。通過解決撥頭脫出故障，保證了變速箱操縱系統(tǒng)在使用過程中的可靠性。

［1］ 劉惟新.汽車設(shè)計(jì)［M］.北京：清華大學(xué)出版社，2001.

［2］ 楊岐華.現(xiàn)代汽車手換擋變速器新工藝新技術(shù)匯編（第一集）［G］.中國汽車工程學(xué)會(huì)齒輪加工委員會(huì).北京：中國齒輪專業(yè)協(xié)會(huì)，2001：7.

［3］ 王望予.汽車設(shè)計(jì)［M］.第3版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

［4］ 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊［M］.第5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.