淺談汽車變速器潤(rùn)滑的方式和設(shè)計(jì)原理

張亞飛+姚廣輝

（長(zhǎng)城汽車股份有限公司傳動(dòng)研究院）

摘要： 當(dāng)前汽車已經(jīng)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾慕煌ㄟ\(yùn)輸工具。汽車變速器的質(zhì)量的優(yōu)劣影響到了消費(fèi)者駕駛之中的重要的體驗(yàn)。在汽車構(gòu)造之中，如何有效進(jìn)行汽車各個(gè)零件的潤(rùn)滑是重中之重。本文首先分析了目前的變速器潤(rùn)滑設(shè)計(jì)，然后闡述了變速器潤(rùn)滑設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的重點(diǎn)：主要就三種潤(rùn)滑方式的設(shè)計(jì)重點(diǎn)進(jìn)行闡發(fā)，最后分析了變速器設(shè)計(jì)時(shí)考慮潤(rùn)滑的方式。

關(guān)鍵詞：汽車變速器；潤(rùn)滑；原理；

變速器潤(rùn)滑的目的主要防止零部件燒傷、降低滑動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)部的摩擦力、磨損、發(fā)熱部位擴(kuò)散熱量。發(fā)熱部位主要指齒輪嚙合齒面、同步器同步面、軸承負(fù)荷傳送面等，通過(guò)對(duì)高負(fù)荷高發(fā)熱部位連續(xù)供給/排出低溫潤(rùn)滑油，可以將高速運(yùn)動(dòng)部位產(chǎn)生的熱量發(fā)散。變速器的良好潤(rùn)滑可以避免變速器早期失效，可以有效延長(zhǎng)變速器使用時(shí)間，可以改善變速器傳動(dòng)過(guò)程的平穩(wěn)性，從而有效減輕變速器嚙合和高速運(yùn)動(dòng)部位的磨損。

目前變速器的潤(rùn)滑主要有強(qiáng)制潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑。強(qiáng)制潤(rùn)滑使用在一些負(fù)荷較大、運(yùn)動(dòng)速度較大的部位，通過(guò)具有一定壓力的潤(rùn)滑油使這些部位的摩擦表面形成足夠厚的油膜來(lái)起到潤(rùn)滑的目的。飛濺潤(rùn)滑使用在負(fù)荷較小、運(yùn)動(dòng)速度較小的部位，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)件（如齒輪）或曲軸的曲柄等將潤(rùn)滑油濺成油星以潤(rùn)滑軸承，以及運(yùn)動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)帶起的油滴和油霧進(jìn)行潤(rùn)滑。

一、目前的變速器潤(rùn)滑設(shè)計(jì)

正是考慮到傳統(tǒng)潤(rùn)滑方式已滿足不了對(duì)現(xiàn)代變速器提出的更高要求，故項(xiàng)目組特此針對(duì)某SUV變速器進(jìn)行了潤(rùn)滑系統(tǒng)的最新設(shè)計(jì)，以更優(yōu)化地去滿足變速器內(nèi)部各個(gè)零部件的潤(rùn)滑需求。

設(shè)計(jì)方法：浸油潤(rùn)滑+飛濺潤(rùn)滑+導(dǎo)油槽潤(rùn)滑。

設(shè)計(jì)目標(biāo)：變速器內(nèi)所有零部件都能潤(rùn)滑到，重點(diǎn)關(guān)注同步環(huán)和軸承潤(rùn)滑；滑塊端面頂在了齒環(huán)滑塊槽上的端面凸起，縮短預(yù)同步時(shí)間或者達(dá)到預(yù)同步失效。

（一）浸油潤(rùn)滑

首先，根據(jù)現(xiàn)在的靜態(tài)油液面基準(zhǔn)：模擬基準(zhǔn)為油封的2/3處，模擬的加油量約為1.94L，實(shí)際加油量現(xiàn)定為2L。在靜態(tài)情況下，通過(guò)浸油潤(rùn)滑到的零部件是：

1、齒輪類：主減齒、從一擋齒總成、從二擋齒總成、1/4從三擋齒、1/6從四擋齒和1/8從五擋齒。

2、軸承類：錐軸承、輸出軸前軸承和輸出軸后軸承。

3、同步器類：一二擋同步器組件（主要針對(duì)的是同步環(huán)的潤(rùn)滑）。

（二）飛濺潤(rùn)滑

當(dāng)掛入擋位后，通過(guò)主減速齒及其他齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)甩油能夠飛濺潤(rùn)滑到的零部件是： 1、齒輪類：倒擋齒、主動(dòng)三、四、五擋齒（效果待評(píng)估）?；鶞?zhǔn)：模擬基準(zhǔn)為油封的2/3處。2、軸承類：倒擋軸前軸承、輸入軸前軸承

（三）導(dǎo)游槽潤(rùn)滑

綜合上述浸油潤(rùn)滑和飛濺潤(rùn)滑的效果，現(xiàn)加入導(dǎo)油機(jī)構(gòu)針對(duì)主三，四、五擋齒及輸入軸后軸承進(jìn)行潤(rùn)滑導(dǎo)油機(jī)構(gòu)導(dǎo)到輸入軸后軸承后，輸入軸軸孔內(nèi)的潤(rùn)滑線路如下：1、齒輪類：主三、四、五擋齒。2、軸承類：三四五擋滾針軸承。3、同步器類：高速擋同步環(huán)。

二、變速器潤(rùn)滑設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的重點(diǎn)

1、潤(rùn)滑油的循環(huán)；

2、潤(rùn) 滑 油 （流 體 ）的 自 然 流 動(dòng) ；

重力作用下流體的流動(dòng)是從上向下的；旋轉(zhuǎn)部位上產(chǎn)生的離心力和旋轉(zhuǎn)力作用為旋轉(zhuǎn)部位附 著的潤(rùn)滑油受到沿外徑方向的離心力，油會(huì)沿著 與零件外徑部切線相近的方向被甩出去；齒面的嚙合作用。

3、 潤(rùn)滑油在變速器整體運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的偏動(dòng)。 當(dāng)變速器處于爬坡或者下坡做前后方向的運(yùn)動(dòng)時(shí)， 潤(rùn)滑油受到力的作用，大部分處于油面上的直徑較 大的齒輪部位，油面形成假平衡狀態(tài)， 當(dāng)變速器轉(zhuǎn)彎等左右方向的運(yùn)動(dòng)時(shí)， 潤(rùn)滑油會(huì)偏向浸到油面的齒輪的旋轉(zhuǎn)方向。

在進(jìn)行整車裝配的過(guò)程之中，變速器的裝車的角度一般應(yīng)該會(huì)4° 左右，車輛上下坡時(shí)角度變化的變化范圍會(huì)在7度左右。整車之中的變速器的角度變化更是有著一定的變化，其中車 輛 在 實(shí) 際 運(yùn) 行 中 會(huì)出現(xiàn)爬坡時(shí)高速檔齒輪空轉(zhuǎn)、下坡時(shí)低速擋齒輪空轉(zhuǎn)的問(wèn)題。

4、 強(qiáng)制潤(rùn)滑的部位要考慮有足夠的供油動(dòng) 力。變速器中旋轉(zhuǎn)部位供給潤(rùn)滑油時(shí)，要考慮旋 轉(zhuǎn)部位產(chǎn)生的離心力，供油的動(dòng)力必須高于離心力才能保證潤(rùn)滑的可靠性。

5、考慮給油/排油。全部潤(rùn)滑油的排油時(shí)間應(yīng)小于5min且殘留潤(rùn)滑油要小于3%。

三、變速器設(shè)計(jì)時(shí)考慮潤(rùn)滑的方式

1、考慮一個(gè)殼體內(nèi)設(shè)計(jì)多個(gè)油面的擋油墻， 在車輛上下坡時(shí)，變速器產(chǎn)生前后傾角變化中，擋 油墻盡量降低油面高低變化，有效保證潤(rùn)滑部位的潤(rùn)滑。

2、在特定的齒輪運(yùn)動(dòng)部位設(shè)置擋油盤，限制齒輪揚(yáng)起過(guò)多的潤(rùn)滑油，實(shí)現(xiàn)潤(rùn)滑部位的高效 潤(rùn)滑。

3、在強(qiáng)制潤(rùn)滑部位供給潤(rùn)滑油時(shí)要控制一個(gè)合適的壓力和量，保證潤(rùn)滑部位的有效潤(rùn)滑。

4、溢流閥設(shè)計(jì)時(shí)要考慮溢流閥的壓力差，保 證溢流閥輸出的潤(rùn)滑油在閥內(nèi)繞近路迂回，確保 給變速器的潤(rùn)滑。

5、在變速器內(nèi)進(jìn)行潤(rùn)滑的潤(rùn)滑油必須先經(jīng)過(guò)濾油器，保證流入變速器的潤(rùn)滑油的清潔，保證潤(rùn) 滑的可靠性。

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