某變速器換擋性能提升分析及改進

馬利東

（中國重汽集團大同齒輪有限公司 技術中心，山西 大同 037305）

引言

隨著技術的發展，人們對商用車操縱性能有了較高的要求，希望換擋性能有如駕駛轎車般的舒適輕便。這就需要變速器生產廠商對自身產品性能進行提升，滿足客戶的需求。

1 某變速器換擋力現狀

客戶提出變速器各擋位換擋力控制在60 N以內，針對這一需求，中國重汽集團大同齒輪有限公司（以下簡稱大齒）對該變速器目前的換擋力做了測量統計，結果如表1所示（測量位置：整車換擋手柄球上）。

表1 某變速器改進前換擋力測量數據表 N

從表1可以看出，該變速器一至四擋及倒擋換擋力為60N 以內滿足客戶需求，五擋及六擋超出了客戶要求，需要對五六擋換擋力大進行分析改進。

2 五六檔換擋力大原因分析

影響換擋力的因素有很多，從設計的角度考慮有換擋撥頭與換擋導塊之間的間隙不合適的影響［1］，齒套與錐轂的模數齒數選用的影響，轉換搖臂的杠桿比選用的影響，換擋變速叉軸自鎖槽角度及粗糙度要求的影響［2］，換擋自鎖彈簧強度選用的影響，同步器彈簧強度選用的影響等等。通過對以上因素一一試驗驗證，找出了影響換擋力的主因，并考慮用較小的改進成本來實現客戶的需求，將改進方向定為選用合適的自鎖彈簧、選用合適的同步器彈簧、在叉軸自鎖槽兩端增加圓角、調整轉換搖臂杠桿比等方法來降低五六檔的換擋力。

3 降低五六檔換擋力改進

1）選用合適的自鎖彈簧及同步器彈簧。該變速器在設計時為了減小脫擋風險對自鎖彈簧及同步器彈簧進行了強化，但這樣的后果就是加大了換擋阻力。大齒在滿足設計標準的要求下對自鎖、同步器2個彈簧參數重新進行了計算，經過計算確定自鎖彈簧參數為彈簧剛度8.5N／mm，長度38mm，規定負荷80N；同步器彈簧參數為彈簧剛度2.5N／mm，長度16mm，規定負荷20N。

2）在叉軸自鎖槽兩端增加圓角。該變速器叉軸自鎖槽原設計兩端沒有倒圓角，在掛檔時鋼球從槽中沿斜坡越過頂端時需要克服較大的阻力，而兩端增加過渡圓弧后，鋼球可以平滑越過頂端降低阻力（如圖1所示），從而減小換擋力最大值，也可實現換擋手感平順。

圖1 叉軸自鎖槽示意圖

3）調整轉換搖臂杠桿比。因該變速器六擋為超速擋，擋位排列與直接擋不一致。為適應司機操作習慣，避免駕駛時掛錯擋位，在設計時增加了轉換搖臂使五六擋擋位互換（如圖2所示）。該搖臂在設計時為實現較小的換擋行程，將杠桿比設計為a／b＝0.8，這樣就導致手柄球上的換擋力增大。大齒與整車廠家協商后，在滿足換擋行程要求的條件下將換擋搖臂杠桿比調整為a／b＝1，來實現手柄球上換擋力的減小。

圖2 換擋搖臂示意圖

4 換擋力改進驗證

在實施以上改進后，對改進后的變速器換擋力進行了測量統計，結果如表2所示（測量位置：整車換擋手柄球上）

表2 某變速器改進后換擋力測量數據表 N

從表2可以看出，各擋換擋力均有下降，其中五六擋效果最明顯，達到了各擋換擋力控制在60 N 以內的需求，改進有效。

5 結語

通過選用合適的自鎖彈簧及同步器彈簧，在叉軸自鎖槽兩端增加圓角，調整轉換搖臂杠桿比等措施，某變速器的換擋性能得到提升，滿足了客戶需求，提升了大齒產品競爭力，實現了公司利潤增長。

［1］王望予.汽車設計［M］.北京：機械工業出版社，2000.

［2］陳家瑞.汽車構造（下冊）［M］.北京：機械工業出版社，2006.