自动变速器传动效率损失及占比分析

方志勤，朱丹丹，任翔，崔刚

（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽 合肥 230601）

前言

传动效率是变速箱总成的重要技术指标之一，它体现了变速箱的技术先进性，对整车油耗有重要的影响。当前国内外变速箱行业，各主机厂及零部件企业无不在提升变速箱传动效率的技术领域进行着积极的深耕和探索，如多档化、轻量化技术、电子油泵、电机驱动换档、低泄漏液压系统、低粘度润滑油、高效冷却润滑、温度补偿轴承、低滚阻油封、降低齿轮啮合损失、精细化换档策略等等。因此，本文以某6速湿式双离合变速器的传动效率作为研究对象，通过理论及试验相结合，分析研究影响变速器传动效率的主要损失及其占比，并分析理论与试验差异的原因，为进行变速器传动效率优化设计提供参考和依据。

1 影响双离合自动变速器传动效率的主要损失

变速器传动效率不是简单的一个数值，相关载荷损失、寄生损失和打滑损失是影响传动效率的主要损失类型。其中①相关载荷损失包括齿轮啮合点的摩擦损失和载荷有关的轴承摩擦损失；②寄生损失与施加的转矩无关，而是代表变速器内部的阻力矩。它包括：齿轮和轴的搅油损失、当齿轮进入啮合点时的挤油损失、双离合器在扭矩传递的过程中发生的功率损失、运转时的同步器损失和油泵损失等；③打滑损失指变速器元件在摩擦传递动力转速未达到同步过程中的摩擦损失。

2 理论计算

分别参考两个标准计算：GB/Z 22559.1《齿轮 热功率 第1部分：油池温度在 95℃时齿轮装置的热平衡计算》；GB/Z 22559.2《齿轮热功率第2部分：热承载能力计算》。其中GB/Z 22559.1是计算工作温度 95℃下变速箱的热平衡状态；GB/Z 22559.2是通过迭代计算某一稳态工况下润滑油温度。两个标准都可以用来计算变速箱效率，本报告中计算的是100℃下变速箱的效率，接近95℃，故两个标准均可用，但考虑到温度的变化性，优先采用GB/Z 22559.2计算结果。图1和图2所示为分别采用两个标准在100℃_1档_3000rpm工况的计算结果。

图1 基于GBZ 22559.1-2008标准计算的各种损失占比

从理论计算结果可以得出，两个标准计算结果有一定差别，主要是齿轮啮合损失计算的方法不同，两个标准在计算公式中的齿面摩擦系数的计算方法不同导致计算结果的差别。GB/Z22559-1的油泵损失占比最大，GB/Z22559-2的齿轮啮合功率损失占比最大，针对油泵和离合器的功率损失，需要零部件的专项试验结果做支撑，从理论计算上不能准确计算离合器的功率损失，离合器的功率损失包含了离合器搅油功率损失、冷却润滑功率损失、滑摩功率损失等，需要通过专项试验测量，本次计算中离合器功率损失是离合器单体试验的拖曳扭矩损失。

3 试验分析

通过对改制后的某6速湿式双离合变速器样机进行台架试验，分别测出齿轴传动损失、离合器损失、油泵损失以及搅油损失等值，并计算得出各项损失的占比。

图3 试验过程照片

图4 100℃_1档_3000rpm各种损失占比（台架试验）

图5 100℃_6档_3000rpm各种损失占比

在 100℃_1档_3000rpm工况下油泵的损失之和占比最大，达到54.85%，其次是离合器的功率损失之和为28.55%。100℃_6档_3000rpm工况下油泵损失占比仍最大为37.27%，其次是齿轴损失为34.48%，这是由于6档速比小，同一输入转速下较1档工况主减齿轮的转速要高很多，另轴承的功率损失与转速成线性关系，故6档齿轴损失较1档高，其中因齿轮、轴承的机械损失无法分离测量，故把两者统称为齿轴损失。

4 理论计算与试验结果对比

通过对比可以得出理论计算与试验测试结果中均是油泵损失占比最高，由于理论计算中油泵损失的结果是以油泵单体试验结果进行计算的，而试验过程中，油泵损失还受其他诸多因素影响，故两者会有差异。因理论计算中无法准确计算离合器的损失，故离合器的损失以试验结果为准。另齿轮与轴承损失与档位有很大关系，随着档位升高，齿轴损失占比增大，齿轴损失理论计算结果在档位方面表现不明显。

5 总结

通过理论与试验结果得出油泵损失、离合器损失和齿轴损失是影响传动效率损失的最主要因素。传动效率提升方案：

表1

通过对变速器损失进行分析，发现主要损失源为油泵，约占总损失的50%，同时从难度和提升效果上，对油泵方案进行优化为提升传动效率的主要方向，如将定量泵改为变量泵、采用小机械油泵加上电子油泵方案等。