司志明

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

淺議速比對(duì)換檔力的影響

司志明

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了手動(dòng)變速器動(dòng)態(tài)換檔力的計(jì)算方法，根據(jù)計(jì)算方法詳細(xì)闡述了一種改動(dòng)較小的降低換檔力的方法——改變變速器速比，并對(duì)方法進(jìn)行了計(jì)算對(duì)比。

手動(dòng)變速器；換檔力；速比

CLC NO.:U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-151-02

引言

隨著乘用車的普及，乘用車舒適的換檔性能與輕卡卡澀的換檔力形成鮮明的對(duì)比，自然的駕駛者對(duì)輕卡換檔力的期望也就越來越高，對(duì)于MT車型來說，影響整車換檔力的因素主要有變速器的換檔性能、操縱系統(tǒng)的杠桿比、拉絲效率、從動(dòng)盤轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等。

1、換檔力計(jì)算

1.1 理論公式依據(jù)

對(duì)于普通三軸式變速器而言，齒套上受到的水平推力F的大小決定了手柄端的駕駛員實(shí)際操縱力的大?。ó?dāng)整車操縱系統(tǒng)不變時(shí)），而齒套上受到的水平推力F可用以下公式計(jì)算：

式中：Jω —同步器輸入端零件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；

Δω —同步前后轉(zhuǎn)速差；

? —摩擦錐面的半錐角；

t —同步時(shí)間；

μc—同步器摩擦錐面的摩擦系數(shù)Rc —摩擦錐面的平均半徑

對(duì)于一款成熟車型而言，從動(dòng)盤慣量、操縱系統(tǒng)杠桿比等受整車布置限制，很難做出較大改變，而同步器摩擦面平均半徑、摩擦錐面的摩擦系數(shù)、錐面半錐角受變速器中心距、摩擦材料、工藝等限制提升也很有限，通常的做法是增加同步器錐面，即使用多錐同步器，目前流行的做法是將1、2檔同步器改為雙錐、三錐同步器，效果也較好，但對(duì)于載貨汽車而言，即使使用了三錐同步器，相較乘用車換檔力依然還是很大，本文就這一問題提出了一種改進(jìn)方案。

1.2 分析內(nèi)容

下面對(duì)某六檔變速器車型進(jìn)行換檔性能優(yōu)化計(jì)算，其變速器參數(shù)如下：

可見，此款變速器低檔位已使用3錐同步器，換檔力有較大程度的降低，但在實(shí)際使用中客戶依然對(duì)換檔力大問題抱怨頗多。

表1 變速器參數(shù)

1.3 換檔力計(jì)算

換檔過程中依靠同步器改變轉(zhuǎn)速的零件統(tǒng)稱為同步器的輸入端零件，在定軸式變速器結(jié)構(gòu)中，它包括：離合器從動(dòng)片、一軸、中間軸、與中間軸齒輪嚙合的二軸上的齒輪。它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算是先求得相關(guān)零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后再按不同的檔位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上去。轉(zhuǎn)換公式為：

式中：JR——轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgf·m·s2）

Jj——各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kgf·m·s2）

總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：∑J=∑Jj+JR

根據(jù)以上公式，對(duì)轉(zhuǎn)換后的各檔慣量進(jìn)行計(jì)算，數(shù)據(jù)如下：

表2 變速器各檔轉(zhuǎn)換后慣量

由于不同的動(dòng)力配置，不同的換檔轉(zhuǎn)速會(huì)影響換檔力的大小，參照國(guó)際流行的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行模擬換檔，轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速2000轉(zhuǎn)時(shí)升檔，1500轉(zhuǎn)時(shí)降檔，將以上數(shù)據(jù)代入公式（1），得出如下相應(yīng)檔位同步力的數(shù)據(jù)。

可見，2檔減1檔換檔力偏大，為609.9N，折算到換檔手柄端駕駛員的換檔力可按以下公式計(jì)算：F換=F/（ig*iv*η）式中ig為變速器撥叉杠桿比，iv為整車操縱系統(tǒng)杠桿比，η為系統(tǒng)效率，本文中相關(guān)參數(shù)為：ig：2.29，iv：3.5，η： 0.75，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算得出手柄端換檔力為101.5N，需要進(jìn)行優(yōu)化降低。

表3 齒套水平推力

根據(jù)換檔力計(jì)算公式（1），在整車參數(shù)不變，變速器不做重大變更的條件下，對(duì)變速器一檔齒數(shù)（速比）進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后參數(shù)如下：

表4 變速器齒數(shù)（更改后）

再次進(jìn)行計(jì)算，并與調(diào)整前數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，得出下表數(shù)據(jù)及對(duì)比：

表5 改進(jìn)前后換檔力對(duì)比

由此可見，通過調(diào)整1檔速比，換檔力下降了14.5%，效果明顯：

2、結(jié)束語(yǔ)

本文以某六檔變速器為載體，介紹了換檔力計(jì)算公式，并根據(jù)公司提出了通過改變速比來優(yōu)化換檔力的方案，該方案變動(dòng)小，成本低，具有較好的實(shí)際運(yùn)用意義，可指導(dǎo)同類問題車型的換檔力優(yōu)化，具有一定的參考價(jià)值。

[1] 王望予.汽車設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

[2] 高維山.變速器.北京:人民交通出版社,1990.

The influence of extraction ratio during force

Si Zhiming
( Anhui jianghuai automobile Co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

This paper introduces the calculate method of shfit forces, according to the method, we describe a way to reduce the shfit forces– change the ratio of gearbox, then, compared the calculation results.

gearbox; shfit forces; ratio

U467.3

A

1671-7988 (2017)08-151-02

司志明，就職于安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.051