變速箱配重塊的匹配原理

簡曉鵬，袁博

變速箱配重塊的匹配原理

簡曉鵬，袁博

（陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司設(shè)計(jì)研究所，陜西 西安 710119）

文章介紹了配重塊在商用車變速箱上的匹配原理，并通過GSA設(shè)備試驗(yàn)驗(yàn)證配重塊對換擋手感的影響效果。通過論述，對商用車機(jī)械變速箱配重塊的匹配具有一定參考和指導(dǎo)意義。

配重塊；換擋

CLC NO.: U461 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)16-17-02

前言

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，主機(jī)廠以及終端客戶對于變速箱選換擋手感的要求越來越高。換擋順暢性是機(jī)械變速箱換擋性能的重要指標(biāo)，而機(jī)械變速箱匹配配重塊可以顯著改善換擋過程中的換擋頓挫以提高換擋順暢度，同時(shí)降低換擋力峰值，最終改善變速箱的換擋性能。

作為商用車變速箱換擋手感改進(jìn)的重要內(nèi)容，本文試圖通過理論分析和試驗(yàn)驗(yàn)證，研究配重塊的匹配原理和影響因素，為后續(xù)換擋性能改進(jìn)過程中配重塊的匹配提供一定理論支持。

1 變速箱配重塊的設(shè)計(jì)原理

1.1 慣性力矩

慣性力矩的公式為：

其中T表示慣性力矩，r為杠桿長度，m為配重塊質(zhì)量。

考慮三者的關(guān)系，根據(jù)實(shí)際換擋手感調(diào)整杠桿長度和配重塊質(zhì)量，直至找到一個(gè)合適的值并保證實(shí)際換擋過程中沒有二次沖擊的頓挫感。由于匹配配重塊會對換擋機(jī)構(gòu)零件如彈簧等帶來負(fù)荷，因此改動配重塊要考慮相關(guān)部品的受力影響并及時(shí)更換調(diào)整以避免零件超負(fù)荷工作。

1.2 緊急制動時(shí)配重塊的脫擋風(fēng)險(xiǎn)

車輛在正常行駛中換擋和配重塊處于常態(tài)運(yùn)動形式，但在異常情況如緊急停車制動時(shí)車輛向前的慣性給配重塊帶來向車輛行駛方向的沖力。因此要考慮在緊急制動時(shí)配重塊重量在慣性力作用下是否會造成變速箱脫擋，需根據(jù)實(shí)際情況計(jì)算出合理的數(shù)值。

1.3 配重塊的干涉問題

變速箱關(guān)聯(lián)部件以及很多在外連接上配合的零件也決定配重塊的活動空間。例如與發(fā)動機(jī)的配合、與發(fā)動機(jī)艙壁、梁的位置關(guān)系、與遠(yuǎn)程操控拉線拉索布置走向的關(guān)系。總之，要在設(shè)計(jì)初期避免配重塊的安裝和運(yùn)動與其它零件形成干涉。

1.4 注意配重塊的形狀

配重塊形狀以簡單為宜，否則既增加配重塊的加工難度也影響變速箱的美觀。只要保證質(zhì)量、杠桿與慣性力矩的關(guān)系，在空間允許范圍內(nèi)，配重塊形狀應(yīng)盡可能設(shè)計(jì)簡單。

1.5 配重塊匹配的推薦方式

對于操縱上置式配重塊，配重塊的重心應(yīng)該相對于橫向換擋桿豎直向上，這樣可使變速箱在擋時(shí)配重塊處于低勢能位置，保證了在擋可靠性，降低脫擋風(fēng)險(xiǎn)。

對于操縱側(cè)置式變速箱，配重塊應(yīng)該水平布置，并且盡量選取兩側(cè)式配重塊，如圖1所示。這樣不僅可以避免配重塊重力勢能對換擋的影響，同時(shí)在急剎車時(shí)，兩側(cè)式配重塊的前進(jìn)慣性可以相互抵消，也避免了脫擋風(fēng)險(xiǎn)。

圖1 配重塊水平布置

2 配重塊匹配試驗(yàn)研究

為了進(jìn)一步研究配重塊對換擋性能的影響，采用GSA設(shè)備對某款變速箱進(jìn)行匹配與不匹配配重塊的換擋性能曲線對比。

2.1 試驗(yàn)設(shè)備

實(shí)驗(yàn)設(shè)備為GSA測試設(shè)備和某款變速箱試驗(yàn)臺架，如圖2所示。

圖2 變速箱GSA測試臺架

2.2 試驗(yàn)條件

1）變速箱內(nèi)不加潤滑油；

2）一軸端不安裝離合器摩擦片。

2.3 試驗(yàn)程序

1）將變速箱水平固定在支架上，連接GSA位移傳感器及力傳感器于換擋搖臂處；

2）擋位示教：手動使換擋桿依次掛入空擋、前進(jìn)擋各擋和倒擋，使GSA測試系統(tǒng)記住這些位置；

3）正式試驗(yàn)前進(jìn)行磨合：對所有被測量換擋位置換擋15次；

4）正式試驗(yàn)：手動勻速對同換擋桿進(jìn)行換擋，在空擋與被測量擋位間反復(fù)掛擋并摘擋15次，保存數(shù)據(jù)，使用GSA分析軟件對測得的數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析處理。

2.4 試驗(yàn)結(jié)果

用GSA設(shè)備對某款變速箱進(jìn)行靜態(tài)換擋性能測試采集曲線，分別測試其匹配與不匹配配重塊情況下的換擋性能曲線，對某擋位換擋曲線進(jìn)行擬合對比，如圖3所示。

圖3 GSA采集換擋性能曲線

其中紅色為不匹配配重塊的換擋性能曲線，綠色為匹配配重塊的換擋性能曲線。

從曲線對比可以看出，變速箱匹配配重塊可以明顯降低換擋力峰值，改善換擋頓挫感，提高換擋順暢性。

3 結(jié)論

本文介紹了配重塊在商用車變速箱上的匹配原理，通過GSA試驗(yàn)臺架采集變速箱匹配與不匹配配重塊的換擋性能曲線，通過對比分析，可看出配重塊在一定程度可降低變速箱換擋力峰值，改善換擋頓挫感，提高換擋順暢性，對商用車機(jī)械變速箱的換擋性能提升提供一種參考方法和理論支持，對變速箱廠商及主機(jī)廠商進(jìn)行換擋手感改善提升提供一定參考和指導(dǎo)意義。

[1] 王望予.汽車設(shè)計(jì).[M]機(jī)械工業(yè)出版社.第四版.108.

[2] 陳家瑞.汽車構(gòu)造（下冊），[M]機(jī)械工業(yè)出版社.第三版,63.

The matching principle of counterweight block for transmissions

Jian Xiaopeng, Yuan Bo
（Shaanxi FAST GEAR Co., Ltd, product design, Shaanxi Xi'an 710119）

This article introduces the matching principle of counterweight block for commercial vehicle transmissions, the effect of counterweight block on the shift feeling is verified by GSA equipment test. Through discussing in this article, it has some reference and guidance significances for matching of counterweight blocks for commercial vehicle mechanical transmissions.

counterweight block; shift

U461

A

1671-7988 (2017)16-17-02

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2017.16.007

簡曉鵬，男，（1989-）學(xué)士，助理工程師，就職于陜西法士特汽車傳動工程研究院；研究方向變速箱操控系統(tǒng)。袁博，工程師，就職于陜西法士特汽車傳動工程研究院。