商用车变速器选换挡性能的优化与实施

摘 要：本文详细介绍了对商用车变速器选换挡性能优化的全过程，从对影响选换挡性能的根本原因和间接影响因素进行分析，到最终制定优化方案并实施后最终得到客户的认可。

关键词：商用车变速器；选换挡性能；顶盖结构；零件加工精度

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.22.001

1 引言

随着人们对商用车操纵性能不断提高的要求，不断有客户反馈个别车型存在手柄球空行程大及选换挡困难、平顺性差等问题，不能满足驾驶员操作舒适轻便，有明显换挡吸入感的要求。这就需要从变速器自身的结构和零件加工精度等方面出发，找到影响选换挡性能的根本原因和间接影响因素，加以优化。

2 某轻型变速器选换挡性能的优化过程

2017年3月，客户对某轻型变速器在整车上的操纵性进行了评价，存在如下问题：

（1）选挡力合适（现状50N，标准50N以下），但选挡行程大（现状95，目标60）；

（2）换挡力合适且较轻（现状35N，标准65N以下），但换挡行程大（现状120，目标80）；

（3）换挡空行程大（约40-50）；

（4）变速器选换挡性能的一致性差。

根据上述评估结果，对存在的问题进行了原因分析并确定优化方案。

1）选换挡行程大，可以通过更改选换挡摇臂长度进行调节，故将换选挡摇臂孔距由75改为55、挡摇臂孔距由120改为80。

2）由于选挡摇臂减短，選挡力会变大。为保证选挡力满足要求。经过设计计算将原来的选挡定中弹簧刚度为2.2N/mm，更改为1.02 N/mm （弹簧刚度减小54%），在保证选挡力达标情况下，同时确保选挡回位顺畅无卡滞。将1、R挡处自锁弹簧截短2.8～3mm，此措施为在换挡摇臂减短的情况下保证选挡力能满足要求。

3）影响选挡力的另外一个重要因素是选挡转臂轴的摩擦力，选挡轴处O型圈由2件改为1件，此措施大幅度减小了选挡轴自身的摩擦力。如下图：

4）优化零件结构提高零件的加工精度，传感器顶销增加R1.8-R2圆角，对应粗糙度由3.2提高为1.6。提高一倒档变速叉轴、二三档变速叉轴、四五档变速叉轴各叉轴沟槽以及圆角部粗糙度，由3.2提高为1.6。传感器驱动环增加R0.8-R1圆角，如下图：

通过一系列措施的优化和实施，整车整车手柄球处实测静态选换挡力数据如下表：

根据以上数据，改进后整车手柄球处实测的换挡力<65N，选挡力<50N，换挡行程< 80mm，选挡行程<60mm，满足目标要求，达到了预期效果。

3 某重型变速器选换挡性能的优化过程

2017年6月，某重型变速器在道路试验中，出现超速挡变速器3/4挡静态换挡力超过标准值，且明显大于其他挡位，驾驶员操作强度大。要求降低超速挡3/4挡静态换挡力，达到各挡手柄球处静态换挡力50±5N 。

根据上述要求，对超速挡3/4挡静态换挡力进行原因分析：

变速器内各挡同步器相同，作用在超速挡同步器上的有效换挡力F1应与其他挡位相当，实测超速挡的换挡力F明显大于其他挡位，是因为换挡动作产生的阻力Ff1和Ff2大。近似计算如下式：

现用结构为三根叉轴，超速挡拨叉空套在叉轴上，有效换挡力F1作用下叉轴对拨叉产生支反力的力臂L短，支反力f1和f2大，同时拨叉和叉轴间的滑动摩擦系数μ大，由此产生的拨叉滑动摩檫力Ff1和Ff2大。降低换挡力F ，需要降低换挡时操纵机构滑动部位的摩擦力Ff1和Ff2 。近似计算如下式：

要降低静态换挡力F，就要增大拨叉支撑跨距L或降低摩擦系数μ。

具体措施如下：

（1）增大拨叉支撑跨距L ，由三根叉轴优化为四根叉轴，增加一根叉轴固定超速挡拨叉 。四根叉轴时超速挡拨叉固定在叉轴上，有效换挡力F1作用下壳体对叉轴产生支反力f1和f2的拨叉支撑跨距L大，力值小，由此产生的滑动摩檫力Ff1和Ff2小。

（2）降低摩擦系数μ，通过在超速挡拨叉和叉轴间安装线轴承，将该处滑动摩擦改为滚动摩擦，降低摩擦系数μ，提高换挡效率，以降低换挡力F。

通过一系列措施的优化和实施，整车整车手柄球处实测静态选换挡力数据如下表：

4 结束语

以上为两种商用车变速器选换挡性能优化和实施过程，主要是通过改变变速器顶盖部分的设计结构和提高零件加工精度，使得变速器的选换挡性能得到明显提升，满足了客户需求。但是对于变速器性能的提高还有很多影响因素，需要我们今后在工作中不断的分析和总结经验，以适应不断提升的市场要求。

参考文献：

[1]王望予，汽车设计[M].机械工业出版社，2000.

[2]陈家瑞.汽车构造（下册）[M].机械工业出版社，2006.

作者简介：刘丽（1983-），女，山西大同人，本科，工程师，从事汽车传动应用设计工作。endprint