摩托车变档卡滞问题的分析处理

亓建永　彭北京　陈礼信　陈冬冬（浙江钱江摩托股份有限公司　浙江　温岭　317500）

摩托车变档卡滞问题的分析处理

亓建永彭北京陈礼信陈冬冬
（浙江钱江摩托股份有限公司浙江温岭317500）

摘要：摩托车变档卡滞是新产品开发过程中经常发生的问题，通过对变档定位机构进行力学分析计算，找到了解决变档卡滞的关键控制点，对变档系统设计和问题处理起到了理论和实际指导作用。关键词：摩托车变档卡滞理论分析计算

引言

变速器的作用是改变传动比，扩大驱动轮扭矩和转速的变化范围，以适应经常变化的道路条件，同时使发动机在最有利的工况下工作，达到油耗低、功率大的目的[1]。然而变档卡滞是新产品开发过程中经常发生的问题，通常有两种情况：

1）离合器分离不清晰导致的变档卡滞；

2）变档系统零部件存在的设计问题。

在处理变档卡滞问题时，首先要排除第一种情况，即调节离合器控制线缆，使离合器能够正常分离，在此前提下，再去分析变档系统零部件的设计问题[2]。

1　变档卡滞问题描述：

变档卡滞的现象描述：当骑行摩托车并换挡时，变档杆踩下去有一种踩了一半就踩不动的感觉，同时没有实现顺利变档，给人的总体感觉是变档卡、不顺畅。变档时档位齿轮的移动过程如图1～图3所示。

在换挡过程中，如果瞬间处于图3卡档状态，给人的感觉就会是变档卡滞。

图1　空挡（棘爪之间有1.5mm间隙）

图2正常换挡（棘爪插入槽内）

图3卡档（棘爪之间卡住，未入槽）

2　对标产品变档顺畅的机理分析

针对变档系统零部件，我们以国外某知名公司变档顺畅的摩托车产品为标杆进行了理论计算和分析，找到了解决变档卡滞的理论设计依据和关键控制点。

首先我们对对标产品的所有零部件进行了逆向测绘，并进行了理论分析，图4～7为三维设计的主要零部件。

以下从理论角度，重点研究了对标产品的定位星轮、定位轮、拨叉、变档鼓等零件的几何尺寸和相互关系，建立了数学分析模型，并用数据图表揭示了顺利变档的关键因素。

图4　对标产品变速换挡系统零部件

图5　对标产品定位星轮

图6　定位星轮的一个角

图7　星轮一个角的放大图

图8～10是模拟从二档变到三档，定位轮和星轮型线的接触位置的变化过程，根据图中线段L1-L5的几何关系，利用余弦定理，以变档鼓转角为变量，使用Excel表格计算出定位滚轮对变档鼓的定位力矩，如表1所示。

表1　定位滚轮对变档鼓的定位力矩

图8　二档定位状态（定位轮和第一段圆弧处于相切位置）

图9　定位轮位于第一段圆弧结束和第二段圆弧开始位置

图10　定位轮位于第二段圆弧结束和第三段圆弧开始位置

以变档鼓转动角度为横坐标，以变档鼓上受到的扭矩为纵坐标，绘制了变档鼓从0°～72°转角范围内受到的扭矩曲线，如图11所示。

图11　对标产品变档鼓扭矩曲线分析

从二档向三档换挡过程中，拨叉向三档齿轮移动1.5mm时，变档鼓转过的弧长为14.64 mm（如图12所示），变档鼓外径为38 mm，转化为变档鼓的转角为14.64/（PI（）*38）*360=44.15°，此时变档鼓受到的驱动力矩为208 N·mm。当卡档发生时，人的脚由于踩不动会自然地进行变档回位的操作，此时由于变档鼓受到定位滚轮的驱动力矩，这个力矩会克服内部零件的摩擦力使档位齿轮从卡档状态过渡到三档状态，从而避免了卡档的问题。

图12　对标产品变档鼓型线图

3　问题机型变档卡滞原因分析

我们对问题机型同样进行了变档鼓扭矩分析，得到图13。当齿轮棘爪卡住时，变档鼓受到的驱动力矩仅为35 N·mm，由于此驱动扭矩很小，不能克服内部零件的摩擦力，即使档位齿轮棘爪由于速差错开，但不足以使变档鼓继续转动和使齿轮发生轴向移动，从而表现为变档定位轮停滞在第二段小圆弧上，无法顺利变档。

图13　变档卡滞机型的变档鼓扭矩分析

4　结论

通过以上对比分析发现：当齿轮棘爪卡住时，变档鼓所受到的定位轮驱动力矩的大小是变档鼓能否自行转动、变档顺畅的关键[3]，该扭矩大于200 N·mm时能够顺利变档。我们通过研究其他几款国外样机发现此值基本在200～250 N·mm之间。针对本公司变档卡滞的几款机型，我们通过优化定位星轮型线和定位轮回位扭簧扭矩大小，使齿轮棘爪卡住时，变档鼓受到的驱动力矩在220 N·mm左右，都顺利解决了变档卡滞的问题，得到了客户的一致好评。

参考文献

1杨光兴，叶盛焱，程善斌.摩托车发动机原理与设计[M].武汉：武汉测绘科技大学出版社，1993

2赵英君.汽车修理（上册）（发动机与手动变速器修理分册）[M].北京：科学出版社，2009

3袁兆成.内燃机设计（第二版）[M].北京：机械工业出版社，2012.

中图分类号：U483

文献标识码：A

文章编号：2095-8234（2015）02-0082-05

收稿日期：（2015-02-06）

作者简介：亓建永（1978-），男，工程师，主要研究方向为摩托车发动机变速系统。

Analysisand Solution of theM otorcycle Shifting Sluggishness

Qi Jianyong，Peng Beijing，Chen Lixin，Chen Dongdong
ZhejiangQianjiangMotorcycle Company LTD（Wenling，Zhejiang，317500，China）

Abstract：The motorcycle shifting sluggishness often occurs in new products development.Through mechanical analysis and calculation of shifting positioningmechanism，key control pionts are found for shifting system design and solving shifting sluggishness problems，which play a guiding role in the theory and practice.

Keywords：Motorcycle，Shiftsluggishness，Theoreticalanalysisand calculation，Controlpoints