某变速器换挡性能提升分析及改进

马利东

（中国重汽集团大同齿轮有限公司 技术中心，山西 大同 037305）

引言

随着技术的发展，人们对商用车操纵性能有了较高的要求，希望换挡性能有如驾驶轿车般的舒适轻便。这就需要变速器生产厂商对自身产品性能进行提升，满足客户的需求。

1 某变速器换挡力现状

客户提出变速器各挡位换挡力控制在60 N以内，针对这一需求，中国重汽集团大同齿轮有限公司（以下简称大齿）对该变速器目前的换挡力做了测量统计，结果如表1所示（测量位置：整车换挡手柄球上）。

表1 某变速器改进前换挡力测量数据表 N

从表1可以看出，该变速器一至四挡及倒挡换挡力为60N 以内满足客户需求，五挡及六挡超出了客户要求，需要对五六挡换挡力大进行分析改进。

2 五六档换挡力大原因分析

影响换挡力的因素有很多，从设计的角度考虑有换挡拨头与换挡导块之间的间隙不合适的影响［1］，齿套与锥毂的模数齿数选用的影响，转换摇臂的杠杆比选用的影响，换挡变速叉轴自锁槽角度及粗糙度要求的影响［2］，换挡自锁弹簧强度选用的影响，同步器弹簧强度选用的影响等等。通过对以上因素一一试验验证，找出了影响换挡力的主因，并考虑用较小的改进成本来实现客户的需求，将改进方向定为选用合适的自锁弹簧、选用合适的同步器弹簧、在叉轴自锁槽两端增加圆角、调整转换摇臂杠杆比等方法来降低五六档的换挡力。

3 降低五六档换挡力改进

1）选用合适的自锁弹簧及同步器弹簧。该变速器在设计时为了减小脱挡风险对自锁弹簧及同步器弹簧进行了强化，但这样的后果就是加大了换挡阻力。大齿在满足设计标准的要求下对自锁、同步器2个弹簧参数重新进行了计算，经过计算确定自锁弹簧参数为弹簧刚度8.5N／mm，长度38mm，规定负荷80N；同步器弹簧参数为弹簧刚度2.5N／mm，长度16mm，规定负荷20N。

2）在叉轴自锁槽两端增加圆角。该变速器叉轴自锁槽原设计两端没有倒圆角，在挂档时钢球从槽中沿斜坡越过顶端时需要克服较大的阻力，而两端增加过渡圆弧后，钢球可以平滑越过顶端降低阻力（如图1所示），从而减小换挡力最大值，也可实现换挡手感平顺。

图1 叉轴自锁槽示意图

3）调整转换摇臂杠杆比。因该变速器六挡为超速挡，挡位排列与直接挡不一致。为适应司机操作习惯，避免驾驶时挂错挡位，在设计时增加了转换摇臂使五六挡挡位互换（如图2所示）。该摇臂在设计时为实现较小的换挡行程，将杠杆比设计为a／b＝0.8，这样就导致手柄球上的换挡力增大。大齿与整车厂家协商后，在满足换挡行程要求的条件下将换挡摇臂杠杆比调整为a／b＝1，来实现手柄球上换挡力的减小。

图2 换挡摇臂示意图

4 换挡力改进验证

在实施以上改进后，对改进后的变速器换挡力进行了测量统计，结果如表2所示（测量位置：整车换挡手柄球上）

表2 某变速器改进后换挡力测量数据表 N

从表2可以看出，各挡换挡力均有下降，其中五六挡效果最明显，达到了各挡换挡力控制在60 N 以内的需求，改进有效。

5 结语

通过选用合适的自锁弹簧及同步器弹簧，在叉轴自锁槽两端增加圆角，调整转换摇臂杠杆比等措施，某变速器的换挡性能得到提升，满足了客户需求，提升了大齿产品竞争力，实现了公司利润增长。

［1］王望予.汽车设计［M］.北京：机械工业出版社，2000.

［2］陈家瑞.汽车构造（下册）［M］.北京：机械工业出版社，2006.