商用車變速箱低擋同步器的優化設計

梁超 張從東

摘 要：就商用車的變速箱同步器來說，傳統的減擋操作存在轉變和時長問題，許多商用車的變速箱低擋保留同步器動態改變體重問題，主要的原因是第二單錐同步器的同步能力還有待提升。為了提高商用車的性能，為用戶帶來更好的駕駛體驗，我國開始對變速箱低擋同步器的各個參數進行優化。基于此，本文首先對當前商用車變速箱二擋單錐同步器的現狀進行了分析，并以6DS60T為例來探究了如何進行同步器的優化，并針對單、雙錐同步器換擋的性能進行了對比分析。以此供相關研究者參考和交流。

關鍵詞：商用車；變速箱低擋同步器；優化設計

引言：

隨著科學技術的不斷發展，汽車作為一種重要的代步工具，其功能和性能也在不斷的更新換代。我國在汽車的設計和生產上也傾入了大量的人力和財力。近年來，汽車行業和市場競爭力度越來越激烈，我國的汽車企業也面臨著巨大的國際壓力，提高駕駛員的舒適度是打開市場的重要手段。所以對于變速箱低擋同步器進行設計和研究也是當下設計者的重要工作。這也是雙錐同步器低擋塊被廣泛運用到商用車中的重要原因。

一、商用車變速箱二擋單錐同步器現狀

在商用車變速箱低擋同步器的優化中，通過單錐同步器與雙錐同步器的優化設計，能夠有效的改善車的二次位移性能，這種技術肯定是通過長椅和道路測試的。汽車道路試驗一直是傳統汽車使用測驗的一種重要的方式，但是因為該測驗還受到自然環境的影響，而且成本較高，也需要比較長的期限，這對于汽車創造利益有較大的阻礙。所以隨著技術的發展，設計中開發了相關汽車試驗臺架，這也是后來汽車生產過程中主要的一種技術支持。同時電子信息技術和智能數字技術的發展，也為該平臺的不斷發展和完善提供了重要的技術支持。我國當下的研究和應用主要還是利用機械和電氣的混合惰性模擬，就是依靠慣性飛輪來模擬汽車的行使慣性，從而測試它的變速箱的性能。雖然該實驗平臺操作和控制起來比較簡單，準確率也比較高，但是其結構設計比較復雜，對于一些技術的要求也比較高，比如高板凳的支持，功能消耗較大，所以這種仿真模擬的方式也開始逐漸被淘汰。所以，通過不斷的改良，當下主要通過控制電機轉速和轉矩輸出來模擬汽車的運動慣性，不僅有構造簡單，使用方便的特點，而且隨著電機控制技術的不斷發展，這也為未來汽車慣性仿真技術的發展提供了重要的支持[1]。

二、以6DS60T為例的同步器優化設計分析

（一）安裝尺寸空間

商用車的變速箱同步器優化設計中，需要利用雙錐同步器來替換單錐同步器，這其中對于其尺寸也有了更高的要求。如果同步器比原來的尺寸空間大，則會提高設計的成本，同時也會增加其本身維護的費用。而6DS60T的二擋一側軸向空間仍然保留在25.6毫米到49.65毫米之間，這種軸向的尺寸和槽叉槽的空間與之前單錐同步器的尺寸大小剛好差不多，所以在優化時，并不需要改變齒輪和叉的機構和大小，這也為優化工作降低了較多的成本。同時在制造、使用和維護工作中，也最大限度的減少了相關的費用。所以從尺寸空間上來說，變速箱低擋同步器的優化是符合要求的[2]。

（二）潤滑和冷卻

變速箱必須要擁有較好的冷卻效果，才能保持商用車的正常使用功能。所以通常要在滑塊雙錐同步器的內環的大端上設計一些徑向溝槽，使得加熱裝置中的機油和汽油能夠迅速的流出來，不至于影響內部的構件溫度。而摘要在滑塊雙錐同步器的內錐和外錐上，分別設計了幾個軸向的排水槽，有利于迅速的散發熱量。在第二塊鎖銷式的雙錐同步器同步回路和與雙圓錐齒輪輪軸有空的設計，其中最主要的功能是可以加速對熱油和油混合時的冷卻時效，為汽車的行駛提供更加安全的保障。這也是利用了兩摩擦錐雙錐同步器之間的清除裝置，通過摩擦來降低溫度，確保同步器中有足夠的潤滑劑，防止硬性的摩擦導致溫度升高而引發安全事故。所以重視輪軸之間的潤滑情況，并進行冷卻裝置的優化，是保障車輛降低故障率的重要措施。

（三）同步器摩擦材料

要保證同步器在工作中的摩擦能夠保持在穩定的狀態，不會影響零件的溫度，就要對摩擦的材料進行深入的研究。當前我國研究人員研究出的性能較好的摩擦材料就是碳粒子材料，因為其對鋼材之間的動態摩擦系數只有0.13左右，而且在高溫下，摩擦系統會更加有優勢。就6DS60T雙錐同步器來說，其在內筒和外錐上都利用了高質量的碳顆粒材料，能夠使動態摩擦系數保持穩定，同時在較高的溫度下，也能減少摩擦力度，提高耐磨性，提升同步器的性能和安全性[3]。

（四）同步器的優化

變速箱在工作時，其輸出軸和輸入軸是有著自己的轉速的，所以不同的速度會導致汽車在換擋時，需要兩軸實現同步，而如何在同步的同時，減少齒輪之間的碰撞也是優化設計需要注意的問題。因為過多的碰撞會造成齒輪的損傷，縮短其使用壽命。另外，高擋在向低擋轉變時，齒輪齒或者花鍵齒的損害力度是比較大的。一般，會將同步器安裝在變速齒輪上，既能夠促進變速操作的快捷和穩定，也能夠減少齒輪之間的碰撞，提高汽車的穩定性，同時為汽車提速操作提供安全保障，減少能量的消耗。當前，對變速箱低擋同步器進行優化后，普遍使用的是鎖環型慣性同步器，可以利用摩擦來實現同步。所以在進行設計時，針對齒輪上的倒角與內錐外錐齒輪的摩擦情況，會根據實際情況科學的選擇齒輪的鎖角，促進齒輪的同步速度變換，并能夠產生鎖功能，防止在速度同步前發生齒輪的咬合現象，影響汽車的正常功能[4]。

三、分析單雙錐同步器換擋性能的差別

為了對商用車變速箱低擋同步器的優化設計結果進行分析，利用實驗來對單雙錐同步器的換擋性能進行測試，通過結果對比，對優化的效果進行全面的評價，從而完善優化的方式。以6DS60T為例，在規定的距離之下，第二雙錐滑塊式同步器在三擋換到二擋，實施減速的過程中，其同步的時間從1.95秒下降到了0.79秒，有了1秒多的時間進步。而其第二次雙錐同步器也減少了59%左右，同步脈沖比單錐同步脈沖要小了將近40%左右，所以優化后，同步的效果有了明顯的提升。在對大功率發動機轉速為基礎的情況下進行測試時，其同步的效果也有了較大的改善。所以，通過測試，鎖銷雙錐同步器的同步能力要遠遠的大于滑塊雙錐同步器，所以可以對其進行進一步的深入研究和推廣，以更大化的提高商用車變速箱低擋同步器的性能，為駕駛者帶來更好的駕駛體驗。

四、結束語

綜上所述，本文就6DS60T的變速箱低擋同步器的相關優化進行了研究，對其同步器的安裝尺寸空間、冷卻潤滑效果、同步器摩擦材料以及同步器本身的性能進行了設計研究，利用雙錐同步器代替了之前的單錐同步器，并通過實驗對比，證實了雙錐同步器的設計更加滿足用戶的需求，在減擋的變速中，同步時間更短也更穩定，這對于商業車輛變速箱的生產和推廣也具有較深的指導意義。

參考文獻

[1] 安海，閻朝一，孫鵬，et al. 基于新型自適應遺傳算法的混合可靠性優化模型[J]. 航空學報，2018，v.39（07）：204-218.

[2] 谷文金. 汽車變速箱同步器關鍵零件制造[J]. 模具制造，2018，v.18；No.202（05）：91-94.

[3] 陳雷，盛雪蓮，孫云. 基于MATLAB的汽車換擋性能結構參數優化設計[J]. 小型內燃機與車輛技術，2018.

[4] 蔣青松，覃書勇，朱文波. 基于分形理論的同步器的優化設計[J]. 機械研究與應用，2017（2）.