淺議速比對換檔力的影響

司志明

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

淺議速比對換檔力的影響

司志明

（安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介紹了手動變速器動態換檔力的計算方法，根據計算方法詳細闡述了一種改動較小的降低換檔力的方法——改變變速器速比，并對方法進行了計算對比。

手動變速器；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比，自然的駕駛者對輕卡換檔力的期望也就越來越高，對于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、操縱系統的杠桿比、拉絲效率、從動盤轉動慣量等。

1、換檔力計算

1.1 理論公式依據

對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際操縱力的大小（當整車操縱系統不變時），而齒套上受到的水平推力F可用以下公式計算：

式中：Jω —同步器輸入端零件轉動慣量；

Δω —同步前后轉速差；

? —摩擦錐面的半錐角；

t —同步時間；

μc—同步器摩擦錐面的摩擦系數Rc —摩擦錐面的平均半徑

對于一款成熟車型而言，從動盤慣量、操縱系統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、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方案。

1.2 分析內容

下面對某六檔變速器車型進行換檔性能優化計算，其變速器參數如下：

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，但在實際使用中客戶依然對換檔力大問題抱怨頗多。

表1 變速器參數

1.3 換檔力計算

換檔過程中依靠同步器改變轉速的零件統稱為同步器的輸入端零件，在定軸式變速器結構中，它包括：離合器從動片、一軸、中間軸、與中間軸齒輪嚙合的二軸上的齒輪。它的轉動慣量計算是先求得相關零件的轉動慣量，然后再按不同的檔位轉換到被同步的零件上去。轉換公式為：

式中：JR——轉換轉動慣量（kgf·m·s2）

Jj——各零件的轉動慣量（kgf·m·s2）

總轉動慣量：∑J=∑Jj+JR

根據以上公式，對轉換后的各檔慣量進行計算，數據如下：

表2 變速器各檔轉換后慣量

由于不同的動力配置，不同的換檔轉速會影響換檔力的大小，參照國際流行的發動機轉速進行模擬換檔，轉速數據為發動機轉速2000轉時升檔，1500轉時降檔，將以上數據代入公式（1），得出如下相應檔位同步力的數據。

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為整車操縱系統杠桿比，η為系統效率，本文中相關參數為：ig：2.29，iv：3.5，η： 0.75，根據以上數據計算得出手柄端換檔力為101.5N，需要進行優化降低。

表3 齒套水平推力

根據換檔力計算公式（1），在整車參數不變，變速器不做重大變更的條件下，對變速器一檔齒數（速比）進行調整，調整后參數如下：

表4 變速器齒數（更改后）

再次進行計算，并與調整前數據進行對比，得出下表數據及對比：

表5 改進前后換檔力對比

由此可見，通過調整1檔速比，換檔力下降了14.5%，效果明顯：

2、結束語

本文以某六檔變速器為載體，介紹了換檔力計算公式，并根據公司提出了通過改變速比來優化換檔力的方案，該方案變動小，成本低，具有較好的實際運用意義，可指導同類問題車型的換檔力優化，具有一定的參考價值。

[1] 王望予.汽車設計.北京:機械工業出版社,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股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.051