变速箱配重块的匹配原理

简晓鹏，袁博

变速箱配重块的匹配原理

简晓鹏，袁博

（陕西法士特齿轮有限责任公司设计研究所，陕西 西安 710119）

文章介绍了配重块在商用车变速箱上的匹配原理，并通过GSA设备试验验证配重块对换挡手感的影响效果。通过论述，对商用车机械变速箱配重块的匹配具有一定参考和指导意义。

配重块；换挡

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

前言

随着科学技术的发展，主机厂以及终端客户对于变速箱选换挡手感的要求越来越高。换挡顺畅性是机械变速箱换挡性能的重要指标，而机械变速箱匹配配重块可以显著改善换挡过程中的换挡顿挫以提高换挡顺畅度，同时降低换挡力峰值，最终改善变速箱的换挡性能。

作为商用车变速箱换挡手感改进的重要内容，本文试图通过理论分析和试验验证，研究配重块的匹配原理和影响因素，为后续换挡性能改进过程中配重块的匹配提供一定理论支持。

1 变速箱配重块的设计原理

1.1 惯性力矩

惯性力矩的公式为：

其中T表示惯性力矩，r为杠杆长度，m为配重块质量。

考虑三者的关系，根据实际换挡手感调整杠杆长度和配重块质量，直至找到一个合适的值并保证实际换挡过程中没有二次冲击的顿挫感。由于匹配配重块会对换挡机构零件如弹簧等带来负荷，因此改动配重块要考虑相关部品的受力影响并及时更换调整以避免零件超负荷工作。

1.2 紧急制动时配重块的脱挡风险

车辆在正常行驶中换挡和配重块处于常态运动形式，但在异常情况如紧急停车制动时车辆向前的惯性给配重块带来向车辆行驶方向的冲力。因此要考虑在紧急制动时配重块重量在惯性力作用下是否会造成变速箱脱挡，需根据实际情况计算出合理的数值。

1.3 配重块的干涉问题

变速箱关联部件以及很多在外连接上配合的零件也决定配重块的活动空间。例如与发动机的配合、与发动机舱壁、梁的位置关系、与远程操控拉线拉索布置走向的关系。总之，要在设计初期避免配重块的安装和运动与其它零件形成干涉。

1.4 注意配重块的形状

配重块形状以简单为宜，否则既增加配重块的加工难度也影响变速箱的美观。只要保证质量、杠杆与惯性力矩的关系，在空间允许范围内，配重块形状应尽可能设计简单。

1.5 配重块匹配的推荐方式

对于操纵上置式配重块，配重块的重心应该相对于横向换挡杆竖直向上，这样可使变速箱在挡时配重块处于低势能位置，保证了在挡可靠性，降低脱挡风险。

对于操纵侧置式变速箱，配重块应该水平布置，并且尽量选取两侧式配重块，如图1所示。这样不仅可以避免配重块重力势能对换挡的影响，同时在急刹车时，两侧式配重块的前进惯性可以相互抵消，也避免了脱挡风险。

图1 配重块水平布置

2 配重块匹配试验研究

为了进一步研究配重块对换挡性能的影响，采用GSA设备对某款变速箱进行匹配与不匹配配重块的换挡性能曲线对比。

2.1 试验设备

实验设备为GSA测试设备和某款变速箱试验台架，如图2所示。

图2 变速箱GSA测试台架

2.2 试验条件

1）变速箱内不加润滑油；

2）一轴端不安装离合器摩擦片。

2.3 试验程序

1）将变速箱水平固定在支架上，连接GSA位移传感器及力传感器于换挡摇臂处；

2）挡位示教：手动使换挡杆依次挂入空挡、前进挡各挡和倒挡，使GSA测试系统记住这些位置；

3）正式试验前进行磨合：对所有被测量换挡位置换挡15次；

4）正式试验：手动匀速对同换挡杆进行换挡，在空挡与被测量挡位间反复挂挡并摘挡15次，保存数据，使用GSA分析软件对测得的数据进行了分析处理。

2.4 试验结果

用GSA设备对某款变速箱进行静态换挡性能测试采集曲线，分别测试其匹配与不匹配配重块情况下的换挡性能曲线，对某挡位换挡曲线进行拟合对比，如图3所示。

图3 GSA采集换挡性能曲线

其中红色为不匹配配重块的换挡性能曲线，绿色为匹配配重块的换挡性能曲线。

从曲线对比可以看出，变速箱匹配配重块可以明显降低换挡力峰值，改善换挡顿挫感，提高换挡顺畅性。

3 结论

本文介绍了配重块在商用车变速箱上的匹配原理，通过GSA试验台架采集变速箱匹配与不匹配配重块的换挡性能曲线，通过对比分析，可看出配重块在一定程度可降低变速箱换挡力峰值，改善换挡顿挫感，提高换挡顺畅性，对商用车机械变速箱的换挡性能提升提供一种参考方法和理论支持，对变速箱厂商及主机厂商进行换挡手感改善提升提供一定参考和指导意义。

[1] 王望予.汽车设计.[M]机械工业出版社.第四版.108.

[2] 陈家瑞.汽车构造（下册），[M]机械工业出版社.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

简晓鹏，男，（1989-）学士，助理工程师，就职于陕西法士特汽车传动工程研究院；研究方向变速箱操控系统。袁博，工程师，就职于陕西法士特汽车传动工程研究院。