商用車變速器選換擋性能的優化與實施

摘 要：本文詳細介紹了對商用車變速器選換擋性能優化的全過程，從對影響選換擋性能的根本原因和間接影響因素進行分析，到最終制定優化方案并實施后最終得到客戶的認可。

關鍵詞：商用車變速器；選換擋性能；頂蓋結構；零件加工精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.001

1 引言

隨著人們對商用車操縱性能不斷提高的要求，不斷有客戶反饋個別車型存在手柄球空行程大及選換擋困難、平順性差等問題，不能滿足駕駛員操作舒適輕便，有明顯換擋吸入感的要求。這就需要從變速器自身的結構和零件加工精度等方面出發，找到影響選換擋性能的根本原因和間接影響因素，加以優化。

2 某輕型變速器選換擋性能的優化過程

2017年3月，客戶對某輕型變速器在整車上的操縱性進行了評價，存在如下問題：

（1）選擋力合適（現狀50N，標準50N以下），但選擋行程大（現狀95，目標60）；

（2）換擋力合適且較輕（現狀35N，標準65N以下），但換擋行程大（現狀120，目標80）；

（3）換擋空行程大（約40-50）；

（4）變速器選換擋性能的一致性差。

根據上述評估結果，對存在的問題進行了原因分析并確定優化方案。

1）選換擋行程大，可以通過更改選換擋搖臂長度進行調節，故將換選擋搖臂孔距由75改為55、擋搖臂孔距由120改為80。

2）由于選擋搖臂減短，選擋力會變大。為保證選擋力滿足要求。經過設計計算將原來的選擋定中彈簧剛度為2.2N/mm，更改為1.02 N/mm （彈簧剛度減小54%），在保證選擋力達標情況下，同時確保選擋回位順暢無卡滯。將1、R擋處自鎖彈簧截短2.8～3mm，此措施為在換擋搖臂減短的情況下保證選擋力能滿足要求。

3）影響選擋力的另外一個重要因素是選擋轉臂軸的摩擦力，選擋軸處O型圈由2件改為1件，此措施大幅度減小了選擋軸自身的摩擦力。如下圖：

4）優化零件結構提高零件的加工精度，傳感器頂銷增加R1.8-R2圓角，對應粗糙度由3.2提高為1.6。提高一倒檔變速叉軸、二三檔變速叉軸、四五檔變速叉軸各叉軸溝槽以及圓角部粗糙度，由3.2提高為1.6。傳感器驅動環增加R0.8-R1圓角，如下圖：

通過一系列措施的優化和實施，整車整車手柄球處實測靜態選換擋力數據如下表：

根據以上數據，改進后整車手柄球處實測的換擋力<65N，選擋力<50N，換擋行程< 80mm，選擋行程<60mm，滿足目標要求，達到了預期效果。

3 某重型變速器選換擋性能的優化過程

2017年6月，某重型變速器在道路試驗中，出現超速擋變速器3/4擋靜態換擋力超過標準值，且明顯大于其他擋位，駕駛員操作強度大。要求降低超速擋3/4擋靜態換擋力，達到各擋手柄球處靜態換擋力50±5N 。

根據上述要求，對超速擋3/4擋靜態換擋力進行原因分析：

變速器內各擋同步器相同，作用在超速擋同步器上的有效換擋力F1應與其他擋位相當，實測超速擋的換擋力F明顯大于其他擋位，是因為換擋動作產生的阻力Ff1和Ff2大。近似計算如下式：

現用結構為三根叉軸，超速擋撥叉空套在叉軸上，有效換擋力F1作用下叉軸對撥叉產生支反力的力臂L短，支反力f1和f2大，同時撥叉和叉軸間的滑動摩擦系數μ大，由此產生的撥叉滑動摩檫力Ff1和Ff2大。降低換擋力F ，需要降低換擋時操縱機構滑動部位的摩擦力Ff1和Ff2 。近似計算如下式：

要降低靜態換擋力F，就要增大撥叉支撐跨距L或降低摩擦系數μ。

具體措施如下：

（1）增大撥叉支撐跨距L ，由三根叉軸優化為四根叉軸，增加一根叉軸固定超速擋撥叉 。四根叉軸時超速擋撥叉固定在叉軸上，有效換擋力F1作用下殼體對叉軸產生支反力f1和f2的撥叉支撐跨距L大，力值小，由此產生的滑動摩檫力Ff1和Ff2小。

（2）降低摩擦系數μ，通過在超速擋撥叉和叉軸間安裝線軸承，將該處滑動摩擦改為滾動摩擦，降低摩擦系數μ，提高換擋效率，以降低換擋力F。

通過一系列措施的優化和實施，整車整車手柄球處實測靜態選換擋力數據如下表：

4 結束語

以上為兩種商用車變速器選換擋性能優化和實施過程，主要是通過改變變速器頂蓋部分的設計結構和提高零件加工精度，使得變速器的選換擋性能得到明顯提升，滿足了客戶需求。但是對于變速器性能的提高還有很多影響因素，需要我們今后在工作中不斷的分析和總結經驗，以適應不斷提升的市場要求。

參考文獻：

[1]王望予，汽車設計[M].機械工業出版社，2000.

[2]陳家瑞.汽車構造（下冊）[M].機械工業出版社，2006.

作者簡介：劉麗（1983-），女，山西大同人，本科，工程師，從事汽車傳動應用設計工作。endprint