浅议速比对换档力的影响

司志明

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

浅议速比对换档力的影响

司志明

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

文章介绍了手动变速器动态换档力的计算方法，根据计算方法详细阐述了一种改动较小的降低换档力的方法——改变变速器速比，并对方法进行了计算对比。

手动变速器；换档力；速比

CLC NO.:U467.3 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)08-151-02

引言

随着乘用车的普及，乘用车舒适的换档性能与轻卡卡涩的换档力形成鲜明的对比，自然的驾驶者对轻卡换档力的期望也就越来越高，对于MT车型来说，影响整车换档力的因素主要有变速器的换档性能、操纵系统的杠杆比、拉丝效率、从动盘转动惯量等。

1、换档力计算

1.1 理论公式依据

对于普通三轴式变速器而言，齿套上受到的水平推力F的大小决定了手柄端的驾驶员实际操纵力的大小（当整车操纵系统不变时），而齿套上受到的水平推力F可用以下公式计算：

式中：Jω —同步器输入端零件转动惯量；

Δω —同步前后转速差；

ϕ —摩擦锥面的半锥角；

t —同步时间；

μc—同步器摩擦锥面的摩擦系数Rc —摩擦锥面的平均半径

对于一款成熟车型而言，从动盘惯量、操纵系统杠杆比等受整车布置限制，很难做出较大改变，而同步器摩擦面平均半径、摩擦锥面的摩擦系数、锥面半锥角受变速器中心距、摩擦材料、工艺等限制提升也很有限，通常的做法是增加同步器锥面，即使用多锥同步器，目前流行的做法是将1、2档同步器改为双锥、三锥同步器，效果也较好，但对于载货汽车而言，即使使用了三锥同步器，相较乘用车换档力依然还是很大，本文就这一问题提出了一种改进方案。

1.2 分析内容

下面对某六档变速器车型进行换档性能优化计算，其变速器参数如下：

可见，此款变速器低档位已使用3锥同步器，换档力有较大程度的降低，但在实际使用中客户依然对换档力大问题抱怨颇多。

表1 变速器参数

1.3 换档力计算

换档过程中依靠同步器改变转速的零件统称为同步器的输入端零件，在定轴式变速器结构中，它包括：离合器从动片、一轴、中间轴、与中间轴齿轮啮合的二轴上的齿轮。它的转动惯量计算是先求得相关零件的转动惯量，然后再按不同的档位转换到被同步的零件上去。转换公式为：

式中：JR——转换转动惯量（kgf·m·s2）

Jj——各零件的转动惯量（kgf·m·s2）

总转动惯量：∑J=∑Jj+JR

根据以上公式，对转换后的各档惯量进行计算，数据如下：

表2 变速器各档转换后惯量

由于不同的动力配置，不同的换档转速会影响换档力的大小，参照国际流行的发动机转速进行模拟换档，转速数据为发动机转速2000转时升档，1500转时降档，将以上数据代入公式（1），得出如下相应档位同步力的数据。

可见，2档减1档换档力偏大，为609.9N，折算到换档手柄端驾驶员的换档力可按以下公式计算：F换=F/（ig*iv*η）式中ig为变速器拨叉杠杆比，iv为整车操纵系统杠杆比，η为系统效率，本文中相关参数为：ig：2.29，iv：3.5，η： 0.75，根据以上数据计算得出手柄端换档力为101.5N，需要进行优化降低。

表3 齿套水平推力

根据换档力计算公式（1），在整车参数不变，变速器不做重大变更的条件下，对变速器一档齿数（速比）进行调整，调整后参数如下：

表4 变速器齿数（更改后）

再次进行计算，并与调整前数据进行对比，得出下表数据及对比：

表5 改进前后换档力对比

由此可见，通过调整1档速比，换档力下降了14.5%，效果明显：

2、结束语

本文以某六档变速器为载体，介绍了换档力计算公式，并根据公司提出了通过改变速比来优化换档力的方案，该方案变动小，成本低，具有较好的实际运用意义，可指导同类问题车型的换档力优化，具有一定的参考价值。

[1] 王望予.汽车设计.北京:机械工业出版社,2000.

[2] 高维山.变速器.北京:人民交通出版社,1990.

The influence of extraction ratio during force

Si Zhiming
( Anhui jianghuai automobile Co., LTD., Anhui Hefei 230601 )

This paper introduces the calculate method of shfit forces, according to the method, we describe a way to reduce the shfit forces– change the ratio of gearbox, then, compared the calculation results.

gearbox; shfit forces; ratio

U467.3

A

1671-7988 (2017)08-151-02

司志明，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.08.051