李青章，徐順，司志明，何果

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

某輕型載貨汽車換擋性能分析及改進(jìn)建議

李青章，徐順，司志明，何果

（安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章通過對某輕型載貨汽車手動變速器同步器性能進(jìn)行理論計(jì)算分析，識別該車型換擋性能存在的問題，并提出改進(jìn)建議。

手動變速器；同步器；換擋性能

CLC NO.:U461.6 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-203-02

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展、人們的生活水平大幅提高，轎車走進(jìn)了尋常家庭，人們對商用車的駕駛舒適性也就提出了更高要求。目前國內(nèi)的商用車普遍使用的還是手動變速箱，換擋的舒適性要求也就越來越高，國內(nèi)各商用車整車企業(yè)也在不斷的提升換擋性能。其中增加同步器或者提升同步器性能能夠很好的提升換擋性能，該方法由于效果較好，在國內(nèi)外手動變速箱產(chǎn)品上已經(jīng)廣泛采用。本文針對某輕型載貨汽車手動變速器同步器性能進(jìn)行理論計(jì)算分析。

1、同步器同步過程理論分析

同步器的作用是在接合套和待結(jié)合的齒圈在嚙合之前使接合套和接合齒圈轉(zhuǎn)動角速度相等，阻止二者在同步之前進(jìn)入嚙合，從而消除換擋的沖擊，避免換擋打齒，縮短換擋時間、簡化換擋過程，使換擋簡捷輕便，并可延長變速器的使用壽命。

考慮到潤滑油阻力在常溫條件下對齒輪轉(zhuǎn)速降低的作用不大，可忽略不計(jì)，并假設(shè)汽車在阻力不大的道路上行駛，一般要求同步時間很短，所以認(rèn)為在該瞬間汽車的速度保持不變，即變速器輸出端轉(zhuǎn)速在換擋瞬間不變，而輸入端靠同步器摩擦作用與輸出端同步。因此，換擋時為保證沒有沖擊地將齒輪和軸連接起來，必須使它們的轉(zhuǎn)動角速度相等。此時同步器的摩擦力矩Mm必須滿足：

式中：

Jr—離合器從動盤、第一軸和與第二軸長嚙合齒輪連接在一起轉(zhuǎn)動齒輪的轉(zhuǎn)動慣量；

△ω—變速器第k+1和k檔輸出端角速度差

t—同步時間

ωe— 發(fā)動機(jī)的角速度；

ik、ik+1—變速器第k和k+1檔的傳動比。

設(shè)換擋時作用在變速操縱手柄上的力為FS（對貨車取FS≤100N），從變速操縱手柄到嚙合齒套的傳動比為igs，作用在同步器摩擦錐面上的軸向力應(yīng)為：

η—換擋機(jī)構(gòu)的傳動效率。

算得工作面的摩擦力矩Mm為：

n — 同步器錐面數(shù)量；

α— 摩擦錐面半錐角；

f — 工作錐面摩擦系數(shù)；

R — 摩擦錐面平均半徑。

得出：

2、實(shí)際車型計(jì)算

表2-1 整車相關(guān)參數(shù)

表2-2 輸入轉(zhuǎn)動慣量參數(shù)

表2-3 變速箱速比及同步器參數(shù)

由表2-2結(jié)合各檔速比換算出各主動齒輪轉(zhuǎn)動慣量如下：

得出：

根據(jù)手動變速箱性能主觀評價(jià)考核，一般在發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速2000rpm（角速度：209.33rad/s）加檔，1500rpm（加速度：157rad/s）減檔，由式（5）和式（1）計(jì)算出加、減檔F1及Fs：

3、分析結(jié)果

從計(jì)算結(jié)果以及實(shí)車評價(jià)看，該車型換擋性能存在以下問題：

1）怠速換一檔需要的力較大；

2）二檔減一檔需要的力太大，一般情況下無法正常減檔；

3）三檔升四檔雖然從數(shù)據(jù)上看有些偏大，但考慮到變速箱自身的阻力，在升四檔時力稍大，可暫不考慮整改；

針對上述問題，可以從以下幾個方面進(jìn)行改進(jìn)：

1）減小離合器從動盤的轉(zhuǎn)動慣量，能夠有效降低同步器輸入端的轉(zhuǎn)動慣量，從而降低換擋力。但對于固定的發(fā)動機(jī)，所匹配的離合器調(diào)整的空間不大；

2）采用雙錐面同步環(huán)或三錐面同步環(huán)，即增加接觸面，從公式（3）可以看出，增加接觸面可以使同步器同步能力增加到2倍或3倍左右，這樣所需要的換擋力也就隨之減小；

3）選用摩擦系數(shù)大的同步環(huán)材料，可以增大同步器的同步力矩。在換擋時間一定的條件下，可以有效降低所需的換擋力；

4）通過提升換擋機(jī)構(gòu)的傳動效率，也可以減小所需的換擋力。

4、結(jié)束語

文章比較詳細(xì)的對同步器的工作原理進(jìn)行了分析，并結(jié)合公司實(shí)例對換擋過程進(jìn)行了計(jì)算和分析，并得出了提高換擋性能、減小換擋力的有效方法。

[1] 王望予主編,汽車設(shè)計(jì)（第四版）[M].北京;機(jī)械工業(yè)出版社,2004.8

[2] 王樹鳳主編,汽車構(gòu)造 [M].北京:國防工業(yè)出版社,2010.

Shift performance analysis and improvement suggestions for the light truck

Li Qingzhang, Xu Shun, Si Zhiming, He Guo
（Anhui Jianghuai Automobile co. Ltd, Anhui Hefei 230601 )

In This paper, through the theoretical analysis of the shift performance of the light truck, the problems of the shift performance are identified, and some suggestions for improvement are put forward.

Manual transmission; Synchronizer; Shift performance

U461.6

A

1671-7988 (2017)08-203-02

李青章，男，(1981.3-)，本科，職稱：工程師。主要從事工作：商用車底盤設(shè)計(jì)，離合變速系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)及匹配。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.069