輕型變速箱傳動效率提升方法研究

徐順 程銳 劉朋朋 章志才

摘 要：變速箱效率是影響整車傳動系效率的一個重要方面，為實現(xiàn)“節(jié)能減排”，對它的技術(shù)研究必不可少。而傳動效率的提升實際上就是降低傳動過程中的能量損失，文章即從該處著手，對傳動過程中的幾個能量損失點進行研究，進而提升整體的傳動效率。

關(guān)鍵詞：變速箱;傳動效率

中圖分類號：U463.212? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）22-60-03

Abstact： Transmission efficiency is an important aspect that affects the efficiency of the whole vehicle transmission system. In order to realize "energy saving and emission reduction"， it is necessary to study its technology. The improvement of transmission efficiency is actually to reduce the energy loss in the transmission process. This paper starts from there and studies several energy loss points in the transmission process， so as to improve the overall transmission efficiency.

Keywords： Gearbox; Transmission efficiency

CLC NO.： U463.212? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-60-03

引言

隨著近年來社會上對環(huán)保意識的提升，節(jié)能減排成為了當(dāng)今各行各業(yè)共同關(guān)注的重點。對于汽車產(chǎn)業(yè)來說，節(jié)能減排的任務(wù)也越來越重，伴隨著新能源汽車的發(fā)展，傳統(tǒng)燃油汽車對于排放、油耗的要求也越來越嚴格?；谀壳靶蝿荩髦鳈C廠對于傳動系的傳動效率越來越關(guān)注，而變速箱效率是影響整車傳動系效率的一個重要方面，一直在進行研究分析提升。本文對現(xiàn)有的提升傳動效率的方法進行了研究，從能量損失的角度入手，分析研究了提升變速箱傳動效率的有效措施情況。

1 影響因素分析

據(jù)專家估算，世界生產(chǎn)的能源約有1/3～1/4是損失在各個機械運動副的兩接觸表面的摩擦上，改變兩個運動部件的相對運動方式或改變潤滑條件，也可以改變其傳動效率。通過對傳動系統(tǒng)的研究表明，傳動系的能量損失約占總體損失的5.6%，而變速箱總成的損失約占3.24%。而通過對變速箱的調(diào)查研究中，齒輪嚙合、齒輪油攪油阻力以及變速箱軸承的內(nèi)阻對變速箱傳動效率的貢獻最大。

2 齒輪嚙合效率分析

齒輪嚙合效率與一對齒輪齒面摩擦系數(shù)有關(guān)，而摩擦系數(shù)又受到齒輪材質(zhì)、加工工藝、潤滑條件等因素的制約。根據(jù)相關(guān)文獻齒輪嚙合效率的經(jīng)驗公式為：

從公式（1）可以看出，降低齒面摩擦系數(shù)可以提升傳動效率，而目前齒面摩擦系數(shù)的降低主要從齒輪的加工工藝由剃齒改為磨齒或珩齒來實現(xiàn)，同時考慮精度級別由7-8級提升為6-7級。通過對具體變速箱產(chǎn)品的試驗數(shù)據(jù)分析，變速器的齒輪精度提升1個精度等級，傳動效率能夠提升0.2%- 1%。經(jīng)過齒輪加工工藝由剃齒改為磨齒，能夠?qū)X輪精度提升1級以上。

3 齒輪油攪油阻力影響分析

齒輪油的能量消散主要通過如下渠道：

（1）非負荷區(qū)域的流動阻力：攪動阻力，泵送阻力;

（2）負荷區(qū)域的摩擦損失;

（3）負荷區(qū)域的液體內(nèi)摩擦（拖曳力）。

綜合考慮齒輪油的功用，一般而言，為提高系統(tǒng)的傳動效率，主要是通過降低齒輪油的攪動阻力和泵送阻力來實現(xiàn)。方法主要有兩種，一種是降低齒輪油本身的內(nèi)阻，通常是通過選用粘度合適的含極壓添加劑的全合成潤滑油來降低齒輪攪油損失，變速器的傳動效率大約可提升0.1-0.3%;另一種是通過減少齒輪油的加注量，減少攪動阻力，但該項措施的前提是需要通過潤滑試驗驗證，保證硬件本身的潤滑充分。

4 變速箱軸承阻力降低分析

做為變速箱內(nèi)部的主要傳動部件，軸承的阻力對變速箱傳動效率有明顯的影響。針對軸承本身的研究表明，球軸承比錐軸承的效率高。

通過臺架試驗的對比，球軸承的阻力要明顯小于錐軸承;因此在實際應(yīng)用中，在滿足變速箱軸向力及載荷的前提下，優(yōu)先選擇球軸承進行匹配應(yīng)用。

5 試驗效果說明

通過以上的分析，為驗證上述的措施對實際變速箱傳動效率的影響，現(xiàn)選擇了一款6速輕型手動變速箱進行驗證，通過臺架試驗的方法，對變速箱效率進行了測試驗證。同時對驗證的變速箱進行分析，確認實施方案如下：

通過臺架數(shù)據(jù)對比分析，齒輪精度提升+齒輪油粘度降低最終使變速器各擋位平均效率提升0.92%。

將變速器臺架試驗效率結(jié)果MAP輸入軟件，根據(jù)理論計算可知，提升后的變速箱各檔平均效率提升0.92%時，NEDC冷機循環(huán)油耗有約0.6%的下降。

6 總結(jié)

通過對變速箱傳動效率的影響因素進行分析，列出了目前可行的提升效率的方案，并通過對變速箱的臺架測試，驗證出效率提升的程度，通過理論計算分析出對整車油耗的影響，為后期整車經(jīng)濟性的分析提供了依據(jù)。但一些措施會導(dǎo)致成本的上升，具體應(yīng)用時需要結(jié)合整車的實際情況進行選擇。

參考文獻

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