王顯會

【摘要】本文通過分析和研究變速器組成和工作原理，得出結(jié)論：采用雙錐同步器，換擋吸入效果明顯較單錐有良好改善，有明顯二次吸入效果。分析研究得出提升換擋性能需要優(yōu)化關(guān)鍵零部件。

【關(guān)鍵詞】變速器 雙錐面同步器 換擋吸入感

引言

汽車已經(jīng)越來越多的進入到普通百姓家中，同時使得大家也越來越了解和熟悉發(fā)動機、變速器等汽車行業(yè)專業(yè)內(nèi)容。汽車作為一個運輸工作，在實際道路上行駛的時候，根據(jù)路況的不同，車速往往有大有小，且需要倒擋和停止。這些功能恰恰是變速器所能夠?qū)崿F(xiàn)。通過實際應(yīng)用和理論分析，我們可以知道汽車變速器的功用主要是在各種路況條件下，通過變速器不同的速比改變發(fā)動機輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，可以滿足汽車適應(yīng)各種牽引力和車速的需求。因為汽車的駕駛性好壞直接由駕駛員人為的感知，為了保證變速器能夠有良好工作性能，對變速器基本要求就有：應(yīng)正確選擇合適的變速器擋位數(shù)和傳動比，保證汽車具有良好的動力性和經(jīng)濟性指標。

1.變速器組成及其工作原理

手動變速器主要由離合器及其控制機構(gòu)、輸入輸出軸及各擋齒輪副、主減速器、差速器、選換擋操縱機構(gòu)、同步機構(gòu)、離合器殼體、變速器殼體、橡膠件、螺栓類零件等組成。變速器結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，加工精度要求非常高，否則會很難控制變速器的工作噪聲。

變速器工作原理： 普通齒輪式變速器是利用不同齒數(shù)的齒輪嚙合傳動實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的改變。由齒輪傳動原理可知，一對齒數(shù)不同的齒輪嚙合傳動時可以變速，而且兩齒輪的轉(zhuǎn)速與齒輪的齒數(shù)成反比。當小齒輪為主動齒輪，帶動大的從動齒輪轉(zhuǎn)動時，則輸出軸（從動齒輪）的轉(zhuǎn)速就降低，即稱為減速傳動。當以大齒輪為主動齒輪，帶動小的從動齒輪轉(zhuǎn)動時，則輸出軸（從動齒輪）的轉(zhuǎn)速就升高了，稱為加速傳動。這就是齒輪變速的基本原理。一對齒輪傳動只能得到一個固定的傳動比，從而得到一種輸出轉(zhuǎn)速，并構(gòu)成一個擋位。為了擴大變速器輸出轉(zhuǎn)速的變化范圍，普通齒輪式變速器通常都采用多組大小不同的齒輪嚙合傳動，這樣就構(gòu)成了多個不同的擋位，對應(yīng)不同的擋位，均有不同的傳動比值，從而得到各種不同的輸出轉(zhuǎn)速。變速器傳動比小的擋位稱為高擋；傳動比大的擋位稱為低擋。變速器每次只能以一個擋位工作。擋位的改變稱為換擋，由低擋向高擋變換稱為加擋；由高擋變換成低擋稱為減擋。根據(jù)齒輪傳動的原理，齒輪傳動的轉(zhuǎn)矩與其轉(zhuǎn)速成反比。由此可見，齒輪式變速器在改變轉(zhuǎn)速的同時，也改變了輸出轉(zhuǎn)矩。 擋位越低，傳動比越大，輸出轉(zhuǎn)速越低，則輸出轉(zhuǎn)矩越大；反之，擋位越高，傳動比越小，輸出轉(zhuǎn)速越高，則輸出轉(zhuǎn)矩越小。汽車變速器就是通過變換各擋的傳動比來改變輸出轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)汽車行駛阻力的變化。

2.同步器結(jié)構(gòu)分類

同步器從原理上可以分為常壓式和慣性式兩類。由于常壓式同步器不能保證被連接的兩個零件在完全同步狀態(tài)下實現(xiàn)換擋，易造成同步機構(gòu)的早期損壞和換擋沖擊。常壓式同步器除了一些低端車型外已經(jīng)基本被淘汰，現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的同步器是慣性式同步器。慣性式同步器根據(jù)同步器的結(jié)構(gòu)型式不同可分為：鎖塊式同步器、鎖銷式同步器和鎖環(huán)式同步器。其中鎖環(huán)式同步器有兩種：齒環(huán)式同步器和增力環(huán)式同步器。而齒環(huán)式同步器根據(jù)同步錐面的數(shù)量可分為單錐面同步器、雙錐面同步器和多錐面同步器。

3.同步機構(gòu)工作原理研究

同步器的構(gòu)成主要有接合齒輪、同步環(huán)、同步器齒轂、同步器滑套、同步器彈簧等。換擋時，駕駛員先踩下離合器的踏板，同時將變速器換擋桿從原有擋位摘下，放置在空擋的位置，變速器的輸出軸和輸入軸之間存在著轉(zhuǎn)速的差異，同步器的作用就是使同步環(huán)和結(jié)合齒輪的錐面上產(chǎn)生摩擦力矩，以加速或減速被結(jié)合的零件，使二者在最短的時間內(nèi)轉(zhuǎn)速達到一致，在同步轉(zhuǎn)速下進行換擋。變速器在空擋的時候，軸和齒輪的回轉(zhuǎn)速度不同。換擋開始的時候同步環(huán)初期擠壓力產(chǎn)生。滑套向右移動，滑塊也移動，把同步環(huán)擠向齒輪的錐面。同步環(huán)和齒輪的錐面產(chǎn)生摩擦力，產(chǎn)生同步力矩。在錐面同步力矩作用下，滑塊在同步環(huán)滑塊槽中擠壓同步環(huán)旋轉(zhuǎn) 1/2 齒距距離，使滑塊的倒角與同步環(huán)的倒角頂住。換擋遇到阻礙，然后、滑套向下擠壓滑塊，再向右移動。因為滑套的倒角直接擠壓同步環(huán)的倒角、有更大力將同步環(huán)擠向齒輪的錐面、產(chǎn)生大的同步力矩，這是真正的同步力矩。在同步環(huán)的倒角面上同時作用著拔環(huán)扭矩 Ti，它與同步力矩 Tc 的關(guān)系是 Ti

雙錐面同步器的工作原理和結(jié)構(gòu)布置上與單錐面同步器類似，所不同的是采用了兩對摩擦副，而單錐面僅有一對摩擦副。雙錐面同步器的特點是把原來一對摩擦副、兩個錐面的兩個零件做成兩對摩擦副有四個錐面三個零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計。在具體設(shè)計上，原來與 2 擋從動齒輪一體的同步錐轂被做成單獨的一個零件，其大端上具有圓周均布的 4 個凸爪，相應(yīng)的 2 擋從動齒輪上有4 個圓周均布的凹槽，凸爪伸入到凹槽中，這樣在 2 擋從動齒輪旋轉(zhuǎn)時就帶動中間鋼環(huán)一起轉(zhuǎn)動。原來的一個同步環(huán)改成 2 個環(huán)，內(nèi)環(huán)上小端制有 6 個圓周均布凸塊，外環(huán)上具有 6 個圓周均布的缺口，凸塊嵌入到缺口中，這樣外環(huán)和內(nèi)環(huán)就可以在一起轉(zhuǎn)動。在掛上 2 擋時，當 2 擋從動齒輪和輸出軸之間有相對轉(zhuǎn)速差時，整個同步機構(gòu)中就存在兩對滑動摩擦副。所以在總體尺寸不變的情況下，經(jīng)換擋機構(gòu)轉(zhuǎn)變到同步器齒套上的一定換擋力所產(chǎn)生的同步力矩等于作用在兩對摩擦錐面上的摩擦力矩的和。對于加到換擋桿上相同的換擋力來說，就能產(chǎn)生幾乎 2 倍于單錐的同步力矩，從而縮短同步時間，提高同步器的換擋性能，有利于換擋操作。

4.總結(jié)

本章通過分析和研究變速器組成和工作原理，得出以下結(jié)論：采用雙錐同步器，換擋吸入效果明顯較單錐有良好改善，有明顯二次吸入效果。研究得出提升換擋性能需要優(yōu)化關(guān)鍵零部件，并分析開發(fā)目標。