齿轮油温度对同步器同步时间的影响研究

李　超

（中国重汽集团大同齿轮有限公司技术中心， 山西　大同　037004）

引言

同步器是在换挡过程中使相互接合的齿轮实现同步的装置，是机械式变速器的主要部件之一。换挡时通过同步器可以将啮合的那对齿轮的接合齿圈的圆周速度达到一致，先同步后啮合，不仅避免了齿轮间的冲击，减小了换挡时间，而且提高了换挡准确性。同步器对提高变速器的使用寿命和驾驶舒适度起着重要作用。同步时间是体现同步器性能和换挡舒适性的一个重要参数。

齿轮油是同步器正常工作不可缺少的重要组成部分，齿轮油的目的就是在运动部件表面形成隔离层使其相互分离，通过减少摩擦达到运动顺畅，并尽可能减少由此带来的部件变热和表面磨损[1]。

1　同步时间确定方法

同步时间是体现同步器性能好坏的重要参数之一，也是评定变速器优秀与否的一项重要依据，所以确定同步器的同步时间对产品设计、改进优化起到至关重要的作用。同步时间的确定方法通常采用数学建模法，即对同步器的同步过程建立数学模型，通过理论分析得出同步时间计算公式。

除此，还可以采用曲线分析法确定同步器的同步时间。利用汽车变速器同步器性能试验台采集同步器同步过程中产生的各个数据并且呈曲线显示在同一坐标轴上，根据同步器同步过程的理论知识对曲线进行分析得出同步时间。以下将对中国重汽集团大同齿轮有限公司某型号变速器在除油温其他条件均相同情况下分别做试验，采用曲线分析法分析测试结果。由于同步器特性高挡减低挡时间较长，为了结果更加清晰，因此对2挡减1挡进行试验。

2　试验设备

利用专用的同步器性能试验台进行试验，换挡机构可采用液压、气动或者机械装置，测量仪器采用传感器，应变仪和示波器等。将某型号变速器安装在试验设备上，确保各连接安全可靠。试验设备可自动换挡，在换挡过程中能够连续采集产生的各个数据如图1所示。

图1　试验设备简图

3　试验条件

1）变速器输出轴的输入转速：

式中：nN为所匹配的发动机最大功率时的转速，r/min；i为交替换挡的两挡位之中低挡速比；Ka为转速系数，确定方法如表1所示。

表1　转速系数Ka的确定方法

2）换挡频率：10 次 /min。

3）变速器齿轮油量和油品按设计要求加入。

4）试验油温：40℃、60℃、80℃。

5）换挡力根据同步器设计时的计算值确定。

6）变速器第一轴上安装所匹配的离合器从动盘总成作为同步部分的惯量。

7）正式试验前，同步器应进行磨合换挡300次，磨合后更换齿轮油[2]。

4　试验数据分析

根据上述试验条件进行试验，试验完毕后利用软件对2→1挡试验数据进行分析，使其各数据呈图线显示。同步器同步时间是指同步器因摩擦作用而使转速差逐渐减少并达到转速差为零的这段时间。所以将同步器刚开始摩擦作为同步起始点，此时因速比关系离合器转速开始升高，扭矩也开始变化且大幅度增大。同步结束后，离合器转速会趋于稳定，扭矩也随之减小。因此图2—图4中S2—S3虚线段区间为同步过程，对S2—S3段进行分析，所得出的试验结果如表2所示：

图2　40℃油温下数据曲线图

图3　60℃油温下数据曲线图

由表2分析结果可以看出，在齿轮油温度较低时，同步时间和同步过程中产生的扭矩较大。油温升高时，同步时间和同步过程中产生的扭矩呈递减趋势[3]。

图4　80℃油温下数据曲线图

表2　试验数据结果表

5　结语

通过在不同齿轮油温度下对同步器高挡减低挡进行性能试验，得出了齿轮油温度对同步器同步时间的影响，进一步明确了齿轮油温度对与驾驶舒适度的关系。汽车刚启动时挂挡比较费力，有滞涩感，当行驶一段时间油温升高后挂挡明显变得顺畅，手感变轻，尤其是冬季更为明显。而且从经济角度来讲，扭矩小，同步器同步过程越平顺，产生的冲击越小，对各部件的损伤越小，增加了使用寿命。

[1]臧杰，阎岩.汽车构造[M].北京：机械工业出版社，2005.

[2]龚宗洋，张为公机械式汽车变速箱同步器试验系统研制[J].工业仪表与自动化装置，2005（5）：25.

[3]中华人民共和国汽车行业标准.汽车机械式变速器台架试验方法：QC-T568.3-2010[S].北京：工业和信息化部，2010.