摘 要：車輛行駛性能的好壞，不僅取決于發(fā)動(dòng)機(jī)，而且在很大程度上還依賴于變速器以及變速器與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車保有量以驚人的速度增長(zhǎng)，汽車對(duì)人的生活有了很大的影響，人們對(duì)汽車的要求也越來(lái)越高。變速器是車輛傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其性能優(yōu)劣直接影響到車輛使用安全、乘駕舒適性以及能耗方面的特性。文章講述的是商用車變速器的研究現(xiàn)狀以及變速器換擋的性能分析。

關(guān)鍵詞：商用車；變速器；關(guān)換擋性能

1 商用車變速器研究現(xiàn)狀

汽車變速器的功能是為汽車的行駛傳遞動(dòng)力，主要是在動(dòng)力傳遞的過(guò)程中修改傳動(dòng)比，以改變發(fā)動(dòng)機(jī)的特性，同時(shí)為駕駛調(diào)節(jié)汽車的速度。變速器分為兩種，分別是自動(dòng)變速器和手動(dòng)變速器。手動(dòng)變速器是在汽車行駛過(guò)程中，司機(jī)在汽車的行駛條件發(fā)生變化時(shí)，隨機(jī)應(yīng)變地進(jìn)行加速或者剎車，隨著速度發(fā)生變化對(duì)應(yīng)地修改適合的檔位。這就要求駕駛員對(duì)汽車的離合器踏板、加速器踏板和變速操作桿非常的熟悉，并且可以準(zhǔn)確地使用，以保證汽車在行駛過(guò)程中具有良好的動(dòng)力性和實(shí)用性。但其因?yàn)椴僮鲝?fù)雜，程序繁多，造成了不穩(wěn)定因素存在。而自動(dòng)變速器則可以智能地根據(jù)路面狀況來(lái)改變速度、變動(dòng)距離，具有很好的駕駛性能、安全性能和行駛性能。

在上個(gè)世紀(jì)40年代，西方國(guó)家開始研制自動(dòng)變速器。在90年代初時(shí)，很多電子技術(shù)被運(yùn)用在變速器上，這也讓自動(dòng)變速器取得了重大突破。在90年代末期，美國(guó)車型的自動(dòng)變速器使用率超過(guò)90%，日本則是達(dá)到了70%，連歐洲也有三分之一的汽車是使用自動(dòng)變速器的。

我國(guó)的發(fā)展相對(duì)緩慢，在上個(gè)世紀(jì)80年代時(shí)才開始研究自動(dòng)變速器，而且受諸多因素的制約，當(dāng)時(shí)還是一度依賴進(jìn)口。21世紀(jì)初，我國(guó)在自動(dòng)變速器的進(jìn)口金額達(dá)到了3億美元。不過(guò)，隨著國(guó)家和企業(yè)對(duì)自動(dòng)化變速器的關(guān)注度持續(xù)提高且政府的支持力度加大，我國(guó)在自動(dòng)變速器的研究上也取得了很多進(jìn)展，多種變速器百花齊放，被運(yùn)用于多種車型。

2 商用車變速器換擋性能影響

隨著商用車消費(fèi)人群的改變，商用車變速器的設(shè)計(jì)和性能都發(fā)生了明顯的變化。最開始時(shí)，由于商用車的消費(fèi)人群很少，貨車司機(jī)很少接觸商用車，因此商用車就是要求耐用、耐臟，在性能上也就要求變速器可以抗壓，使用的壽命盡可能長(zhǎng)。不過(guò)，隨著中國(guó)汽車市場(chǎng)的繁華，現(xiàn)在商用車和乘用車出現(xiàn)了合二為一的情況，現(xiàn)在就不僅僅要求耐用了，還要求商用車駕乘的舒適性、車身的穩(wěn)定性、減震性以及隔噪效果等，更重要是要求汽車在換擋方面的性能提高。從目前汽車的消費(fèi)趨勢(shì)看，各大變速器廠商需要關(guān)注商用車變速器換擋性能的提高。

變速器換擋性能的提高，可以通過(guò)優(yōu)化同步器的容量和換擋力來(lái)實(shí)現(xiàn)。比如，改變?cè)O(shè)備的材料，將同步器中的同步環(huán)由原本的銅環(huán)改為鋼基噴鉬環(huán)，如果條件允許，甚至可以把鋼基噴鉬環(huán)改為碳顆粒環(huán)或者碳纖維環(huán)，這樣子可以增大同步環(huán)的摩擦系數(shù)，從而提高換擋的性能。再者，可以增加同步器的錐數(shù)，由原本的單錐同步器換成雙錐甚至是多錐的同步器，以加大同步器的摩擦面積，提高變速器的換擋性能。這只是從公式上推導(dǎo)得知的理論知識(shí)，在實(shí)際應(yīng)用中卻很難達(dá)到想要的效果，因?yàn)檫€要考慮變速器靜態(tài)換擋力的影響和換擋行程及動(dòng)盤總成的影響。

2.1 靜態(tài)換擋力影響

在汽車靜止的時(shí)候，掛一檔所需要克服的阻力稱為靜態(tài)換擋力，也是指變速器不工作時(shí)的換擋力。變速器的整體換擋力包括靜態(tài)換擋力和動(dòng)態(tài)換擋力。當(dāng)靜態(tài)換擋力太大時(shí)，就算已經(jīng)大幅度提升了同步器的性能，也是沒辦法改善動(dòng)態(tài)換擋性能的。

靜態(tài)換擋力主要是指變速操作桿對(duì)換擋頭的阻力和換擋時(shí)產(chǎn)生的阻力。變速操作桿的阻力包括同步器的彈簧力、頂蓋空擋定位力、拔叉軸附近的摩擦力、鎖球的彈簧力；換擋的阻力是指換擋頭和附近零件接觸時(shí)產(chǎn)生的摩擦力，以及齒套與齒座、齒輪結(jié)合齒之間摩擦力。

變速器在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)時(shí)，第一個(gè)要考慮的是換擋手感的定位力。換擋手感的定位力要求越小越好，但是也需要保持在一定范圍內(nèi)。當(dāng)換擋手感定位力確定后，需要考慮換擋時(shí)操作桿和其他零件時(shí)所產(chǎn)生的摩擦力，降低這部分的摩擦力也就是對(duì)應(yīng)地降低了靜態(tài)換擋力。同步器彈簧力是一個(gè)很重要的影響因素，降低同步器彈簧力能直接影響到靜態(tài)換擋力。具體方法有：選擇適合的同步器同步環(huán)的直徑。在制作同步環(huán)時(shí)如果同步環(huán)的直徑較小時(shí)就取下限，反之直徑較大時(shí)就取上限。同步器的彈簧在的設(shè)計(jì)也很重要，因?yàn)橥狡鞯膹椈闪^大時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大的阻力，相應(yīng)地增大了靜態(tài)換擋力；但是同步器彈簧的彈力太小時(shí)也會(huì)出現(xiàn)不規(guī)則的換擋沖擊，這會(huì)給商用車的行駛帶來(lái)不穩(wěn)定因素。

鎖球彈簧力也是一個(gè)很重要的影響因素。鎖球彈簧的力是通過(guò)撥叉軸的軸向傳播出去的，可以通過(guò)減小鎖球彈簧力的擺動(dòng)角度，或者是改變拔叉軸的角度，使拔叉軸槽剛好和鎖球擺動(dòng)時(shí)到達(dá)的點(diǎn)剛好相切，以減小靜態(tài)換擋力。不過(guò)，拔叉軸孔的同軸度不好且軸向摩擦力大時(shí)，又會(huì)影響到換檔時(shí)的手感。

摩擦因素的存在也會(huì)對(duì)靜態(tài)換擋力產(chǎn)生影響。因?yàn)槟Σ亮χ荒鼙M可能地減少，無(wú)法消除，所以變速器換擋零件的使用材料應(yīng)盡可能選擇摩擦力小的，比如選擇表面是光滑的零件、圓形的零件等等。拔叉軸支承處采用直線軸承，如果條件允許的情況下可直接使用滾動(dòng)摩擦來(lái)代替滑動(dòng)摩擦，上述這些都是可以降低摩擦因素的方法。摩擦因素一旦降低，相應(yīng)的摩擦力也會(huì)減少，靜態(tài)換擋力也會(huì)相應(yīng)減少。

2.2 換擋行程影響

從國(guó)內(nèi)外商用車變速器可以看出，變速器的換擋行程一直在往小的方面發(fā)展，這不失為提高換擋性能的一種見效明顯的方法。換擋半徑是30mm，換擋的行程就是15mm。如果將換擋行程修改為10mm后，要是想保持變速器的外部換擋行程還是原來(lái)的15mm，可以增加外部換擋的換擋臂長(zhǎng)度，增加換擋杠桿的比例，也就是將原來(lái)的杠桿臂從1調(diào)到1.5，這樣子可以大大提升換擋的性能。因此在保證變速器換擋嚙合長(zhǎng)度的情況下，在設(shè)計(jì)中應(yīng)該盡量減小變速器的換擋行程。

2.3 從動(dòng)盤總成影響

計(jì)算出同步器的換檔力和換擋時(shí)間可以知道變速比（又稱轉(zhuǎn)速差）。確定轉(zhuǎn)速差后，同步器需要克服的慣量越大，也就是同步器換擋力會(huì)增大，換擋的時(shí)間也會(huì)加長(zhǎng)。同步器不僅要克服變速器內(nèi)部齒輪和軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，還要克服離合器從動(dòng)盤決定的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性。在保持換擋力不變的情況下，動(dòng)盤的慣量增加時(shí)，換擋克服轉(zhuǎn)動(dòng)的慣量需要更長(zhǎng)的換擋時(shí)間。

3 結(jié)束語(yǔ)

汽車變速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率都有直接的影響。汽車變速器是汽車驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵之一，其性能的優(yōu)劣直接決定了汽車的好壞。汽車變速器的拉線效率、拉線的支架剛性也都是可以影響汽車換擋性能的。提高變速器的換擋性能不一定就能提高汽車換擋性能，變速器的同步器性能也不能直接提高汽車換擋性能。汽車換擋性能的提高需要從整體出發(fā)，由傳動(dòng)系統(tǒng)入手，一步步提高汽車的換擋性能，這才能達(dá)到更經(jīng)濟(jì)、更明顯的效果。

參考文獻(xiàn)

[1]張炳力，趙韓，金朝勇，等.汽車自動(dòng)變速器研究現(xiàn)狀及展望[J].中國(guó)機(jī)械工程，2006（S2）：417-420.

[2]喬湘鶴，方向進(jìn)，朱杭軍.商用車變速器換擋性能探討[J].現(xiàn)代零部件，2013（10）：55-57.

[3]陳習(xí)江.變速器靜態(tài)換檔力的分析與計(jì)算[J].安徽科技，2011（11）：37-39.

[4]陸曉平，沈黃橋，姜建波，等.商用車變速器換擋效率研究[J].現(xiàn)代零部件，2014（4）：34-35.