摩托車變檔卡滯問題的分析處理

亓建永　彭北京　陳禮信　陳冬冬（浙江錢江摩托股份有限公司　浙江　溫嶺　317500）

摩托車變檔卡滯問題的分析處理

亓建永彭北京陳禮信陳冬冬
（浙江錢江摩托股份有限公司浙江溫嶺317500）

摘要：摩托車變檔卡滯是新產(chǎn)品開發(fā)過程中經(jīng)常發(fā)生的問題，通過對(duì)變檔定位機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析計(jì)算，找到了解決變檔卡滯的關(guān)鍵控制點(diǎn)，對(duì)變檔系統(tǒng)設(shè)計(jì)和問題處理起到了理論和實(shí)際指導(dǎo)作用。關(guān)鍵詞：摩托車變檔卡滯理論分析計(jì)算

引言

變速器的作用是改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪扭矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的道路條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況下工作，達(dá)到油耗低、功率大的目的[1]。然而變檔卡滯是新產(chǎn)品開發(fā)過程中經(jīng)常發(fā)生的問題，通常有兩種情況：

1）離合器分離不清晰導(dǎo)致的變檔卡滯；

2）變檔系統(tǒng)零部件存在的設(shè)計(jì)問題。

在處理變檔卡滯問題時(shí)，首先要排除第一種情況，即調(diào)節(jié)離合器控制線纜，使離合器能夠正常分離，在此前提下，再去分析變檔系統(tǒng)零部件的設(shè)計(jì)問題[2]。

1　變檔卡滯問題描述：

變檔卡滯的現(xiàn)象描述：當(dāng)騎行摩托車并換擋時(shí)，變檔桿踩下去有一種踩了一半就踩不動(dòng)的感覺，同時(shí)沒有實(shí)現(xiàn)順利變檔，給人的總體感覺是變檔卡、不順暢。變檔時(shí)檔位齒輪的移動(dòng)過程如圖1～圖3所示。

在換擋過程中，如果瞬間處于圖3卡檔狀態(tài)，給人的感覺就會(huì)是變檔卡滯。

圖1　空擋（棘爪之間有1.5mm間隙）

圖2正常換擋（棘爪插入槽內(nèi)）

圖3卡檔（棘爪之間卡住，未入槽）

2　對(duì)標(biāo)產(chǎn)品變檔順暢的機(jī)理分析

針對(duì)變檔系統(tǒng)零部件，我們以國外某知名公司變檔順暢的摩托車產(chǎn)品為標(biāo)桿進(jìn)行了理論計(jì)算和分析，找到了解決變檔卡滯的理論設(shè)計(jì)依據(jù)和關(guān)鍵控制點(diǎn)。

首先我們對(duì)對(duì)標(biāo)產(chǎn)品的所有零部件進(jìn)行了逆向測繪，并進(jìn)行了理論分析，圖4～7為三維設(shè)計(jì)的主要零部件。

以下從理論角度，重點(diǎn)研究了對(duì)標(biāo)產(chǎn)品的定位星輪、定位輪、撥叉、變檔鼓等零件的幾何尺寸和相互關(guān)系，建立了數(shù)學(xué)分析模型，并用數(shù)據(jù)圖表揭示了順利變檔的關(guān)鍵因素。

圖4　對(duì)標(biāo)產(chǎn)品變速換擋系統(tǒng)零部件

圖5　對(duì)標(biāo)產(chǎn)品定位星輪

圖6　定位星輪的一個(gè)角

圖7　星輪一個(gè)角的放大圖

圖8～10是模擬從二檔變到三檔，定位輪和星輪型線的接觸位置的變化過程，根據(jù)圖中線段L1-L5的幾何關(guān)系，利用余弦定理，以變檔鼓轉(zhuǎn)角為變量，使用Excel表格計(jì)算出定位滾輪對(duì)變檔鼓的定位力矩，如表1所示。

表1　定位滾輪對(duì)變檔鼓的定位力矩

圖8　二檔定位狀態(tài)（定位輪和第一段圓弧處于相切位置）

圖9　定位輪位于第一段圓弧結(jié)束和第二段圓弧開始位置

圖10　定位輪位于第二段圓弧結(jié)束和第三段圓弧開始位置

以變檔鼓轉(zhuǎn)動(dòng)角度為橫坐標(biāo)，以變檔鼓上受到的扭矩為縱坐標(biāo)，繪制了變檔鼓從0°～72°轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)受到的扭矩曲線，如圖11所示。

圖11　對(duì)標(biāo)產(chǎn)品變檔鼓扭矩曲線分析

從二檔向三檔換擋過程中，撥叉向三檔齒輪移動(dòng)1.5mm時(shí)，變檔鼓轉(zhuǎn)過的弧長為14.64 mm（如圖12所示），變檔鼓外徑為38 mm，轉(zhuǎn)化為變檔鼓的轉(zhuǎn)角為14.64/（PI（）*38）*360=44.15°，此時(shí)變檔鼓受到的驅(qū)動(dòng)力矩為208 N·mm。當(dāng)卡檔發(fā)生時(shí)，人的腳由于踩不動(dòng)會(huì)自然地進(jìn)行變檔回位的操作，此時(shí)由于變檔鼓受到定位滾輪的驅(qū)動(dòng)力矩，這個(gè)力矩會(huì)克服內(nèi)部零件的摩擦力使檔位齒輪從卡檔狀態(tài)過渡到三檔狀態(tài)，從而避免了卡檔的問題。

圖12　對(duì)標(biāo)產(chǎn)品變檔鼓型線圖

3　問題機(jī)型變檔卡滯原因分析

我們對(duì)問題機(jī)型同樣進(jìn)行了變檔鼓扭矩分析，得到圖13。當(dāng)齒輪棘爪卡住時(shí)，變檔鼓受到的驅(qū)動(dòng)力矩僅為35 N·mm，由于此驅(qū)動(dòng)扭矩很小，不能克服內(nèi)部零件的摩擦力，即使檔位齒輪棘爪由于速差錯(cuò)開，但不足以使變檔鼓繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)和使齒輪發(fā)生軸向移動(dòng)，從而表現(xiàn)為變檔定位輪停滯在第二段小圓弧上，無法順利變檔。

圖13　變檔卡滯機(jī)型的變檔鼓扭矩分析

4　結(jié)論

通過以上對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)：當(dāng)齒輪棘爪卡住時(shí)，變檔鼓所受到的定位輪驅(qū)動(dòng)力矩的大小是變檔鼓能否自行轉(zhuǎn)動(dòng)、變檔順暢的關(guān)鍵[3]，該扭矩大于200 N·mm時(shí)能夠順利變檔。我們通過研究其他幾款國外樣機(jī)發(fā)現(xiàn)此值基本在200～250 N·mm之間。針對(duì)本公司變檔卡滯的幾款機(jī)型，我們通過優(yōu)化定位星輪型線和定位輪回位扭簧扭矩大小，使齒輪棘爪卡住時(shí)，變檔鼓受到的驅(qū)動(dòng)力矩在220 N·mm左右，都順利解決了變檔卡滯的問題，得到了客戶的一致好評(píng)。

參考文獻(xiàn)

1楊光興，葉盛焱，程善斌.摩托車發(fā)動(dòng)機(jī)原理與設(shè)計(jì)[M].武漢：武漢測繪科技大學(xué)出版社，1993

2趙英君.汽車修理（上冊(cè)）（發(fā)動(dòng)機(jī)與手動(dòng)變速器修理分冊(cè)）[M].北京：科學(xué)出版社，2009

3袁兆成.內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

中圖分類號(hào)：U483

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2095-8234（2015）02-0082-05

收稿日期：（2015-02-06）

作者簡介：亓建永（1978-），男，工程師，主要研究方向?yàn)槟ν熊嚢l(fā)動(dòng)機(jī)變速系統(tǒng)。

Analysisand Solution of theM otorcycle Shifting Sluggishness

Qi Jianyong，Peng Beijing，Chen Lixin，Chen Dongdong
ZhejiangQianjiangMotorcycle Company LTD（Wenling，Zhejiang，317500，China）

Abstract：The motorcycle shifting sluggishness often occurs in new products development.Through mechanical analysis and calculation of shifting positioningmechanism，key control pionts are found for shifting system design and solving shifting sluggishness problems，which play a guiding role in the theory and practice.

Keywords：Motorcycle，Shiftsluggishness，Theoreticalanalysisand calculation，Controlpoints