自動(dòng)變速器的擋圈設(shè)計(jì)

畢崇盛，關(guān)崴，柴召朋，趙彥輝，楊林

自動(dòng)變速器的擋圈設(shè)計(jì)

畢崇盛，關(guān)崴，柴召朋，趙彥輝，楊林

（哈爾濱東安汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限公司技術(shù)中心，黑龍江 哈爾濱 150060）

文章通過對(duì)汽車變速器的介紹，進(jìn)而提出了擋圈在自動(dòng)變速器中的實(shí)際作用，進(jìn)一步介紹了擋圈是如何設(shè)計(jì)開發(fā)的，擋圈的尺寸是如何設(shè)計(jì)分析的，然后舉出實(shí)際工作中遇到的例子，通過文章中提出的擋圈設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算，得出相應(yīng)的擋圈尺寸，進(jìn)一步表達(dá)出通過這樣的設(shè)計(jì)分析，可以設(shè)計(jì)出我們需要的擋圈，同時(shí)也表達(dá)了文章所寫的擋圈設(shè)計(jì)方法是有實(shí)際意義的。

擋圈；自動(dòng)變速器

1 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)水平也展現(xiàn)出質(zhì)的飛躍。汽車的動(dòng)力性、燃油的經(jīng)濟(jì)性和駕乘的舒適性等因素，也越來越被制造廠商所關(guān)注。汽車的這些性能不僅僅是依靠發(fā)動(dòng)機(jī)的配置，同時(shí)也取決于和發(fā)動(dòng)機(jī)相匹配的變速器。

擋圈，作為液力自動(dòng)變速器（AT）中的重要部件，具有關(guān)鍵性的作用：1）卡位，將AT中的兩個(gè)部件固定在一起，使其能夠同軸旋轉(zhuǎn)；2）限位，將擋圈安裝在某個(gè)位置，讓相互配合的兩個(gè)零件無法進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)。結(jié)合擋圈的實(shí)際作用，本文主要介紹的是，在已知對(duì)手件尺寸的條件下，如何設(shè)計(jì)自由狀態(tài)下的擋圈尺寸。

2 擋圈的理論設(shè)計(jì)

如圖1所示，圖中，左側(cè)為自由狀態(tài)下的彈性擋圈，右側(cè)為安裝后的彈性擋圈。在自由狀態(tài)下：擋圈直徑D1，寬為W，厚為T，開口尺寸為g1；安裝之后：擋圈直徑為D2，寬為W，厚為T，開口尺寸為g2。

假設(shè)1：把擋圈設(shè)置在所希望的部位時(shí)，在安裝過程中不會(huì)產(chǎn)生塑性變形。即：擋圈只有彈性變形。

假設(shè)2：初期擋圈內(nèi)部不存在殘余應(yīng)力。即：不考慮因殘余應(yīng)力產(chǎn)生的影響。

圖1 擋圈的示意圖

θ2：設(shè)置時(shí)，即安裝后擋圈閉合部分的角度；

p：圓弧方向上的每單位長度的力；

C1：擋圈末端受到的半徑方向的集中力；

g2：設(shè)置時(shí)，即安裝后擋圈開口部分的長度；

C1和P，是y方向力的平衡公式，要滿足以下關(guān)系：

∑Fy=-C1cos(180-θ2)+p*g2/2 =0 （1）

另外，根據(jù)固體力學(xué)（或者材料力學(xué)）

P1：自由狀態(tài)下的曲率半徑

p2：設(shè)置時(shí)，即安裝狀態(tài)下的曲率半徑

M：力矩

E：彈性系數(shù)

I：轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

在這里，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量l如下：

T：擋圈的厚度

W：擋圈的寬度，外徑和內(nèi)徑差異的一半

（為了維持整體的力度均衡，在彈性擋圈的開口部位施加垂直的集中力）

在角度θ下，假設(shè)切除擋圈：

因?yàn)閺闹行牡牧氐暮偷扔诹悖鶕?jù)：

或者：

整理求p的公式如下：

3 擋圈的計(jì)算

舉例說明，當(dāng)安裝后擋圈直徑為167mm，開口尺寸為3mm，在擋圈的安裝狀態(tài)已確定的情況下，求得初期形狀的過程如下：

以下是輸入值

D2：彈性擋圈的最終外徑

W：彈性擋圈的寬度，假定變形中尺寸無變化

T：彈性擋圈的厚度，假定變形中尺寸無變化

E：彈性系數(shù)

v：泊松比

92：安裝狀態(tài)下彈性擋圈末端打開的間距

D1：自由狀態(tài)下，θ為0位置上的外徑（嚴(yán)格來說是曲率半徑的2倍）

（1）定義對(duì)整體形狀的區(qū)間數(shù)N

（2）為了計(jì)算順利，提前算好以下值：

（3）最終狀態(tài)下，計(jì)算對(duì)一個(gè)區(qū)間的角度增量△。

（4）把以下值作為所計(jì)算值的初期值。

（14）

（8）利用中立面的長度不變的假定，初期形狀下計(jì)算增量△。

（9）把φ1和β1按如下更新。

（10）（x1，y1），利用以下公式計(jì)算。

（11）θ1如與2相同，則結(jié)束計(jì)算。

（12）如下進(jìn)行相關(guān)值更新。（←+1過程）

（13）反復(fù)上述從（5）到（12）的過程。

最終，通過循環(huán)計(jì)算得出，自由狀態(tài)下?lián)跞χ睆綖?75mm，同時(shí)橢圓尺寸D1-1：168.7mm。

4 結(jié)論

通過以上計(jì)算可知：根據(jù)安裝后的彈性擋圈尺寸，可以得出自由狀態(tài)下的彈性擋圈尺寸；通過自由狀態(tài)下的彈性擋圈直徑，可以得出自由狀態(tài)下為橢圓的彈性擋圈尺寸。

[1] 葛安林.自動(dòng)變速器（一）:自動(dòng)變速器綜述[J].汽車技術(shù),2001（5）.

[2] 孟祥偉,王進(jìn).卡環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)拔脫力的影響研究[J].汽車實(shí)用技術(shù), 2019(01).

[3] 齒圈斷裂失效分析[J].王令,李凱.金屬加工(熱加工). 2020(03).

The Design of Snap Ring for Automatic Transmission

Bi Chongsheng, Guan Wei, Chai Zhaopeng, Zhao Yanhui, Yang Lin

（Center of Technology, Harbin DongAn Automotive Engine Manufacturing Co., Ltd, Heilongjiang Harbin 150060）

This article through to the introduction of auto transmission, then puts forward the retaining ring in the actual function of automatic transmission, further introduces the retaining ring is how to design and development, the size of the collar is how to design and analysis, and then give examples of encountered in the actual work, through this article puts forward the design method of retaining ring to carry on the design, calculation, draw the corresponding ring size, further expressed by analyzing such a design, can design the retaining ring, we need also expressed in this article, written by the collar design method is of practical significance.

Snap ring;Automatic transmission

A

1671-7988(2020)24-38-03

U463.212

A

1671-7988(2020)24-38-03

畢崇盛，就職于哈爾濱東安汽車發(fā)動(dòng)機(jī)制造有限公司技術(shù)中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.013

CLC NO.: U463.212