關(guān)于商用車變速器換擋性能探討

摘 要：車輛行駛性能的好壞，不僅取決于發(fā)動機，而且在很大程度上還依賴于變速器以及變速器與發(fā)動機的匹配。隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，汽車保有量以驚人的速度增長，汽車對人的生活有了很大的影響，人們對汽車的要求也越來越高。變速器是車輛傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件之一，其性能優(yōu)劣直接影響到車輛使用安全、乘駕舒適性以及能耗方面的特性。文章講述的是商用車變速器的研究現(xiàn)狀以及變速器換擋的性能分析。

關(guān)鍵詞：商用車；變速器；關(guān)換擋性能

1 商用車變速器研究現(xiàn)狀

汽車變速器的功能是為汽車的行駛傳遞動力，主要是在動力傳遞的過程中修改傳動比，以改變發(fā)動機的特性，同時為駕駛調(diào)節(jié)汽車的速度。變速器分為兩種，分別是自動變速器和手動變速器。手動變速器是在汽車行駛過程中，司機在汽車的行駛條件發(fā)生變化時，隨機應(yīng)變地進行加速或者剎車，隨著速度發(fā)生變化對應(yīng)地修改適合的檔位。這就要求駕駛員對汽車的離合器踏板、加速器踏板和變速操作桿非常的熟悉，并且可以準確地使用，以保證汽車在行駛過程中具有良好的動力性和實用性。但其因為操作復(fù)雜，程序繁多，造成了不穩(wěn)定因素存在。而自動變速器則可以智能地根據(jù)路面狀況來改變速度、變動距離，具有很好的駕駛性能、安全性能和行駛性能。

在上個世紀40年代，西方國家開始研制自動變速器。在90年代初時，很多電子技術(shù)被運用在變速器上，這也讓自動變速器取得了重大突破。在90年代末期，美國車型的自動變速器使用率超過90%，日本則是達到了70%，連歐洲也有三分之一的汽車是使用自動變速器的。

我國的發(fā)展相對緩慢，在上個世紀80年代時才開始研究自動變速器，而且受諸多因素的制約，當時還是一度依賴進口。21世紀初，我國在自動變速器的進口金額達到了3億美元。不過，隨著國家和企業(yè)對自動化變速器的關(guān)注度持續(xù)提高且政府的支持力度加大，我國在自動變速器的研究上也取得了很多進展，多種變速器百花齊放，被運用于多種車型。

2 商用車變速器換擋性能影響

隨著商用車消費人群的改變，商用車變速器的設(shè)計和性能都發(fā)生了明顯的變化。最開始時，由于商用車的消費人群很少，貨車司機很少接觸商用車，因此商用車就是要求耐用、耐臟，在性能上也就要求變速器可以抗壓，使用的壽命盡可能長。不過，隨著中國汽車市場的繁華，現(xiàn)在商用車和乘用車出現(xiàn)了合二為一的情況，現(xiàn)在就不僅僅要求耐用了，還要求商用車駕乘的舒適性、車身的穩(wěn)定性、減震性以及隔噪效果等，更重要是要求汽車在換擋方面的性能提高。從目前汽車的消費趨勢看，各大變速器廠商需要關(guān)注商用車變速器換擋性能的提高。

變速器換擋性能的提高，可以通過優(yōu)化同步器的容量和換擋力來實現(xiàn)。比如，改變設(shè)備的材料，將同步器中的同步環(huán)由原本的銅環(huán)改為鋼基噴鉬環(huán)，如果條件允許，甚至可以把鋼基噴鉬環(huán)改為碳顆粒環(huán)或者碳纖維環(huán)，這樣子可以增大同步環(huán)的摩擦系數(shù)，從而提高換擋的性能。再者，可以增加同步器的錐數(shù)，由原本的單錐同步器換成雙錐甚至是多錐的同步器，以加大同步器的摩擦面積，提高變速器的換擋性能。這只是從公式上推導(dǎo)得知的理論知識，在實際應(yīng)用中卻很難達到想要的效果，因為還要考慮變速器靜態(tài)換擋力的影響和換擋行程及動盤總成的影響。

2.1 靜態(tài)換擋力影響

在汽車靜止的時候，掛一檔所需要克服的阻力稱為靜態(tài)換擋力，也是指變速器不工作時的換擋力。變速器的整體換擋力包括靜態(tài)換擋力和動態(tài)換擋力。當靜態(tài)換擋力太大時，就算已經(jīng)大幅度提升了同步器的性能，也是沒辦法改善動態(tài)換擋性能的。

靜態(tài)換擋力主要是指變速操作桿對換擋頭的阻力和換擋時產(chǎn)生的阻力。變速操作桿的阻力包括同步器的彈簧力、頂蓋空擋定位力、拔叉軸附近的摩擦力、鎖球的彈簧力；換擋的阻力是指換擋頭和附近零件接觸時產(chǎn)生的摩擦力，以及齒套與齒座、齒輪結(jié)合齒之間摩擦力。

變速器在設(shè)計和生產(chǎn)時，第一個要考慮的是換擋手感的定位力。換擋手感的定位力要求越小越好，但是也需要保持在一定范圍內(nèi)。當換擋手感定位力確定后，需要考慮換擋時操作桿和其他零件時所產(chǎn)生的摩擦力，降低這部分的摩擦力也就是對應(yīng)地降低了靜態(tài)換擋力。同步器彈簧力是一個很重要的影響因素，降低同步器彈簧力能直接影響到靜態(tài)換擋力。具體方法有：選擇適合的同步器同步環(huán)的直徑。在制作同步環(huán)時如果同步環(huán)的直徑較小時就取下限，反之直徑較大時就取上限。同步器的彈簧在的設(shè)計也很重要，因為同步器的彈簧力較大時會產(chǎn)生較大的阻力，相應(yīng)地增大了靜態(tài)換擋力；但是同步器彈簧的彈力太小時也會出現(xiàn)不規(guī)則的換擋沖擊，這會給商用車的行駛帶來不穩(wěn)定因素。

鎖球彈簧力也是一個很重要的影響因素。鎖球彈簧的力是通過撥叉軸的軸向傳播出去的，可以通過減小鎖球彈簧力的擺動角度，或者是改變拔叉軸的角度，使拔叉軸槽剛好和鎖球擺動時到達的點剛好相切，以減小靜態(tài)換擋力。不過，拔叉軸孔的同軸度不好且軸向摩擦力大時，又會影響到換檔時的手感。

摩擦因素的存在也會對靜態(tài)換擋力產(chǎn)生影響。因為摩擦力只能盡可能地減少，無法消除，所以變速器換擋零件的使用材料應(yīng)盡可能選擇摩擦力小的，比如選擇表面是光滑的零件、圓形的零件等等。拔叉軸支承處采用直線軸承，如果條件允許的情況下可直接使用滾動摩擦來代替滑動摩擦，上述這些都是可以降低摩擦因素的方法。摩擦因素一旦降低，相應(yīng)的摩擦力也會減少，靜態(tài)換擋力也會相應(yīng)減少。

2.2 換擋行程影響

從國內(nèi)外商用車變速器可以看出，變速器的換擋行程一直在往小的方面發(fā)展，這不失為提高換擋性能的一種見效明顯的方法。換擋半徑是30mm，換擋的行程就是15mm。如果將換擋行程修改為10mm后，要是想保持變速器的外部換擋行程還是原來的15mm，可以增加外部換擋的換擋臂長度，增加換擋杠桿的比例，也就是將原來的杠桿臂從1調(diào)到1.5，這樣子可以大大提升換擋的性能。因此在保證變速器換擋嚙合長度的情況下，在設(shè)計中應(yīng)該盡量減小變速器的換擋行程。

2.3 從動盤總成影響

計算出同步器的換檔力和換擋時間可以知道變速比（又稱轉(zhuǎn)速差）。確定轉(zhuǎn)速差后，同步器需要克服的慣量越大，也就是同步器換擋力會增大，換擋的時間也會加長。同步器不僅要克服變速器內(nèi)部齒輪和軸的轉(zhuǎn)動慣量，還要克服離合器從動盤決定的轉(zhuǎn)動慣性。在保持換擋力不變的情況下，動盤的慣量增加時，換擋克服轉(zhuǎn)動的慣量需要更長的換擋時間。

3 結(jié)束語

汽車變速器是汽車傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，對汽車的動力性、經(jīng)濟性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率都有直接的影響。汽車變速器是汽車驅(qū)動的關(guān)鍵之一，其性能的優(yōu)劣直接決定了汽車的好壞。汽車變速器的拉線效率、拉線的支架剛性也都是可以影響汽車換擋性能的。提高變速器的換擋性能不一定就能提高汽車換擋性能，變速器的同步器性能也不能直接提高汽車換擋性能。汽車換擋性能的提高需要從整體出發(fā)，由傳動系統(tǒng)入手，一步步提高汽車的換擋性能，這才能達到更經(jīng)濟、更明顯的效果。

參考文獻

[1]張炳力，趙韓，金朝勇，等.汽車自動變速器研究現(xiàn)狀及展望[J].中國機械工程，2006（S2）：417-420.

[2]喬湘鶴，方向進，朱杭軍.商用車變速器換擋性能探討[J].現(xiàn)代零部件，2013（10）：55-57.

[3]陳習江.變速器靜態(tài)換檔力的分析與計算[J].安徽科技，2011（11）：37-39.

[4]陸曉平，沈黃橋，姜建波，等.商用車變速器換擋效率研究[J].現(xiàn)代零部件，2014（4）：34-35.