基于SC81平臺的手動變速箱輕便換檔的優化開發

摘要:現代的SUV汽車由于路況、交通、汽車本身等多種情況的改善，對手動變速箱換擋輕便是一種必然的要求。本文在SC81平臺手動變速器的基礎上對配套上海汽車乘用車分公司S100車型的變速箱換擋力優化開發做了探討，對換檔產生的二次沖擊問題實施了一些試行措施，為手動變速箱輕便換檔優化開發打下一定基礎。

關鍵詞:手動變速箱;輕便換擋;優化開發

S100手動變速箱是按照2005年國外提供的圖紙進行國產化試制的，在OTS車評估中，發現換檔力的問題。為解決優化后一檔換二擋、二檔換三檔時產生的二次沖擊問題，本文對此進行了全面的研究與探討，本文從手動變速箱換擋操作過程的原理和換擋系統存在的主要問題、輕便化換擋優化的研究三方面對SC81平臺的手動變速箱輕便換檔開發進行了探討。

1、手動變速箱

手動變速箱(ManualTransmission)，簡稱MT，最早由法國人研制出雛形并經歷了20世紀和19世紀末10年的發展，到現在已經有120年的歷史。許多熱愛汽車的人們對于駕駛中的操控樂趣尤為熱衷，這也是手動變速箱被廣泛運用的重要原因。目前，手動變速箱主要運用在各個中低端的的車輛上，并在少數高端汽車中保留。

2、換擋操作過程的原理和換擋系統存在的主要問題

2.1換擋操作過程

駕駛員是根據道路情況選擇檔位的。為了保證汽車在安全的狀態下行駛，一般駕駛員都要對變速器進行操作。絕大部分汽車的變速裝置都設計在駕駛座附近，便于駕駛員操作。這種直接操縱式的變速器操縱機構由變速桿、撥塊、撥叉、撥叉軸和安全裝置組成。由于這種裝置結構簡單易于操縱，可靠性也比較高。離合器的位置在發動機和變速箱間的飛輪殼中。它的作用是保證汽車的平穩起步，同時便于在汽車行駛過程中換擋和防止傳動系荷載過大給裝置造成損傷。

2.2換擋系統存在的主要問題

目前的車輛存在的主要換擋操作問題有:操作的可靠性仍有待加強，車輛在正常行駛中，升降檔位時的位置感、引入感、平順性、力有待加強;換擋傳動比變化大和同步前的變速器主動軸和從動軸的轉速差別大;同步后相應的離合器主動盤和從動盤的轉速差別大。低速換檔時在各個檔位切換時的位置感、引入感、平順性、力存在著一定問題。原來SC81平臺手動變速器是與一款柴油發動機匹配的，現在該變速器與榮威750的1.8T汽油發動機匹配，汽油發動機轉速高，初始狀態時高檔換低檔(1，2檔)的換擋力很大，由于汽油發動機轉動慣量大了，造成原來SC81平臺手動變速器同步容量不夠。

3、輕便換擋控制系統的研究

3.1手動變速箱輕便換擋系統的研究價值

我國和國外的輕便換擋操作系統的發展過程和發展趨勢都表明我國在汽車的技術上存在很大的劣勢。我國國內的許多乘用車仍然是手動變速箱來換速的。總的來說對SC81平臺手動變速箱輕便換擋作優化開發這種研究開發是具有實際意義的。

3.2系統的開發流程和主要內容

3.2.1開發方案的原理和需要注意的設計點

3.2.2.1方案的原理

傳動系統在驅動輪與發動機間，主要由變速器、離合器、驅動橋和萬向傳動裝置組成。主要控制執行的對象是變速器，因此變速器和內置的同步器是工作重點。

3.2.2.2注意的設計點

在考慮設計換擋系統的過程中需要注意的設計點有以下兩方面:

(1)變速器沖擊、換檔力和流暢性

一/二/三檔同步器改為目前550采用的國產三錐面同步器;四檔單錐面，放大錐面直徑，調整錐環參數。

(2)換擋平順性和手感

一/二/三/四檔采用鋼球滑塊式同步器，取代目前滑塊式同步器;選換檔軸改進;定排銷的彈簧力改進;齒套和齒轂采用光飾工藝。

(3)設計方案圖示

一、二檔改進方案

三、四檔方案

3.3操縱系統的設計原理

3.3.1變速箱的工作原理

變速箱是由兩部分組成的，即:變速傳動機構與變速操縱機構。變速傳動機構起著改變轉速和轉矩的數值及方向的重要作用;操縱機構則作為控制傳動機構的重要組成部分，實現換檔，也就是變速器傳動比交換的實現，從而達到變速及變矩的目的。齒輪傳動的降速原理作為手動式變速箱主要應用原理，通過操縱機構令變速箱內的不同齒輪副工作，讓傳動比大的齒輪副在低速時工作，而讓傳動比小的齒輪副在高速時工作。從而通過變速箱內不同傳動比的齒輪副，使換檔行為安全有效進行。

3.3.2執行機構動作原理

換檔系統原理是依據變速箱原設計的選換檔軸、選換檔撥頭撥塊和互鎖環的結構和掛檔原理形成的。執行機構是否存處于正常狀況對直接影響著換檔品質，因此執行機構的運動不干涉情況也不容忽視。

3.4換檔品質的影響因素及應對措施

3.4.1換檔時序

換檔時序需要配合情況，協調發動機、離合器與交速器三者動作時序來對換檔時間與品質，并對其有著很大的影響。由于離合器的分合配合發動機供油是影響換檔時序最重要因素，所以調整好換檔時序能夠減少換檔時間，使換檔品質得到有效的提高。

3.4.2離合器的接合控制

離合器接合控制大體可分為快、慢、快三階段，主要指它接合速度的控制。其中第二階段是直接影響換檔品質的階段，接合過快或過慢都會造成影響，過快會導致換檔沖擊;過慢則會影響其使用壽命。因此控制離合器的結合點，分離點和自由行程等參數很重要，還要將主從動盤的轉速差控制好，這不但保證了換檔時間也會減弱乃至消除換擋沖擊的現象。

3.4.3供油控制

供油控制是指調節發動機的輸出速度和扭矩通過控制供油來進行，從而協調其與離合器的工作。控制參數很難把握，因為發動機在換檔過程中處于動態工作狀況，為此，大量的進行實驗，以找出規律，從而找出有效的方法對其實行控制。

4、結論:

將一/二/三檔同步器改為目前550采用的國產三錐面同步器，四檔單錐面，放大錐面直徑，調整錐環參數以此來減小變速器沖擊，換檔力適宜，流暢性更好。一/二/三/四檔采用鋼球滑塊式同步器，來取代目前滑塊式同步器，改進選換檔軸，優化定排銷的彈簧力，齒套和齒轂采用光飾工藝。從而初步解決了同步器容量太小，定排銷力偏大，同步器和換檔機構結構輕便性不足等問題。我們還要與進口愛騰車及變速箱不斷對比，持續改進。

參考文獻:

[1]陳家瑞.汽車構造(下)[M].北京:人民出版社，2001(2).

[2]王貴亮，客車自動換擋技術及輕便換擋控制系統的開發[J].大連理工大學碩士論文，2004(6).

[3]伏喜勝，糜莉萍，續景，劉維民，薛群基.175W/90小轎車手動變速箱油的研究[J].潤滑與密封，2004(5).

[4]凱文.史密斯. LuK離合器教程[J]. 上海:上海譯文出版社，2009(8).