手動(dòng)變速器動(dòng)態(tài)換擋卡滯改進(jìn)策略研究

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1、手動(dòng)變速器動(dòng)態(tài)換擋卡滯改良策略研究 摘要：手動(dòng)擋汽車(chē)換擋性能開(kāi)發(fā)時(shí)，經(jīng)常會(huì)產(chǎn)生換擋卡滯的抱怨，且解決難度比較大。換擋卡滯主要包括同步卡滯、換擋二次沖擊。通過(guò)理論分析計(jì)算發(fā)現(xiàn)，適當(dāng)降低軟軸剛度，可以增加同步過(guò)程的系統(tǒng)變形量，改善同步卡滯;同時(shí)提高齒套自由滑行階段的速度，減小自由滑行時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速差，降低二次沖擊產(chǎn)生的卡滯。通過(guò)GSA測(cè)試比照分析，降低軟軸剛度后，可以明顯改善同步卡滯及二次沖擊卡滯，改善換擋手感，提高客戶(hù)滿(mǎn)意度。 關(guān)鍵詞：手動(dòng)變速器換擋性能軟軸剛度同步卡滯二次沖擊 1引言 MT換檔性能十分重要，在整車(chē)匹配開(kāi)發(fā)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，同一款變速箱，匹配不同的整車(chē)廠，換擋性能有明顯的差異

2、。比照分析發(fā)現(xiàn)，兩款車(chē)的換擋機(jī)構(gòu)、軟軸不同，換擋差異的原因可能是有軟軸造成的。 2換擋過(guò)程分析 對(duì)于典型的慣性式同步器，可以簡(jiǎn)單的把換擋過(guò)程分為以下五個(gè)階段，過(guò)程如下： 階段1預(yù)同步階段：齒套帶動(dòng)滑塊，滑塊頂同步環(huán)，在滑塊力的作用下，同步環(huán)和結(jié)合齒錐面摩擦，使同步環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，同步環(huán)的梅角面和齒套的梅角面開(kāi)始接觸; 階段II同步階段：滑塊越出齒套滑塊槽，同步環(huán)持續(xù)摩擦錐面，直到結(jié)合齒轉(zhuǎn)速和齒套轉(zhuǎn)速一致，同步完成; 階段III自由滑行階段：由于，由于撥正力矩、拖曳力矩等因素的存在，結(jié)合齒和齒套產(chǎn)生新的轉(zhuǎn)速差; 階段IV二次沖擊區(qū)：結(jié)合齒與齒套由于自由滑行區(qū)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速差的存在，齒套進(jìn)入結(jié)合齒

3、嚙合的過(guò)程中，會(huì)與結(jié)合齒梅角相撞，產(chǎn)生沖擊，影響換擋手感; 階段V完全入擋區(qū)：齒套的背錐與結(jié)合齒的背錐嚙合，完全入擋，松開(kāi)離合器后，開(kāi)始傳遞動(dòng)力; 3同步卡滯 同步階段會(huì)持續(xù)一段時(shí)間，在該段時(shí)間內(nèi)，撥叉齒套等不會(huì)發(fā)生軸向移動(dòng)，如果軟軸及換擋機(jī)構(gòu)不能提供一定的變形量，會(huì)產(chǎn)生同步卡滯。整車(chē)客戶(hù)抱怨的同步卡滯、卡、硬等，很大程度上，是由該原因造成的。 在同步過(guò)程中受力分析如下式所示。 同步過(guò)程中，必然有T_z分析該工程典型該換擋曲線(xiàn)，可以看到明顯的同步卡滯。在該曲線(xiàn)中，同步階段可以分為三個(gè)階段。 階段1：同步力隨著換擋行程的增加而增加，但剛度較大，感覺(jué)換擋稍硬。 階段2：同步力增加

4、而換擋行程不發(fā)生改變，認(rèn)為剛度是無(wú)窮大，此過(guò)程換擋很硬，即為同步卡滯。所謂同步卡滯，就是換擋過(guò)程中，在某個(gè)時(shí)間段內(nèi)，同步力增加，而換擋手球沒(méi)有位移，這種感覺(jué)就相當(dāng)于手在推剛性體，換擋極不舒服，容易產(chǎn)生抱怨。 階段3：同步完成后，齒套撥正同步環(huán)，穿過(guò)同步環(huán)，力隨著位移的增加而增加，完成同步環(huán)撥正。 某新款變速器，在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，客戶(hù)抱怨1/2/3擋換擋有明顯同步卡滯。通過(guò)GSA設(shè)備測(cè)試分析，得到動(dòng)態(tài)換擋性能曲線(xiàn)，如圖2上兩圖所示。 由于存在換擋同步卡滯，首先排查同步?jīng)_量，經(jīng)過(guò)測(cè)量分析，同步?jīng)_量分別為：1->24.3Ns，2->33.2Ns，2->18.4Ns，3->24.9Ns。與同級(jí)別

5、變速箱相當(dāng)，說(shuō)明該同步器有足夠的同步容量。 排查換擋軟軸，圖1上圖為某型號(hào)車(chē)型所使用的換擋拉索。在軟軸A端，拉索球銷(xiāo)與軟軸系統(tǒng)中，均為硬質(zhì)塑料，換擋剛度較大，換擋同步剛度到達(dá)12N/mm，并且有一段豎直上升段。 更換軟軸系統(tǒng)靠A端，更換后的零件如圖1以下圖所示。 更換拉索A端后，動(dòng)態(tài)換擋曲線(xiàn)如圖2下兩圖所示，換擋同步剛度3.6N/mm，換擋柔順度提高。 在公司內(nèi)部，隨機(jī)找20人經(jīng)常駕駛手動(dòng)變速箱的人員進(jìn)行主觀評(píng)價(jià)，換擋同步卡滯抱怨率由95%降低至0%。 4二次沖擊卡滯 二次沖擊產(chǎn)生的根本原因是：同步完成后，進(jìn)入嚙合之前，由于多種因素結(jié)合齒與同步器產(chǎn)生新的轉(zhuǎn)速差。而轉(zhuǎn)速差產(chǎn)生的原因主

6、要有：同步完成后，撥正力矩大于同步力矩，齒套撥動(dòng)同步環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，同步環(huán)帶動(dòng)結(jié)合齒轉(zhuǎn)動(dòng)，與齒套轉(zhuǎn)速不一致;同步完成后，齒套進(jìn)入嚙合之前，在該時(shí)間段內(nèi)，齒套與結(jié)合齒所受拖曳力矩不一致，會(huì)產(chǎn)生新的轉(zhuǎn)速差;齒套進(jìn)入結(jié)合齒嚙合之前，齒套與結(jié)合齒的相對(duì)位置時(shí)隨機(jī)的，齒套梅角有一定的概率撞擊在結(jié)合齒的梅角面上，產(chǎn)生二次沖擊。 減小二次沖擊的重要方式之一，就是縮短自由滑行時(shí)間。因?yàn)橥江h(huán)必須有足夠的后背量及結(jié)構(gòu)的限制，自由滑行行程無(wú)法縮短，自由通過(guò)提高速度，縮短自由滑行時(shí)間。 在同步過(guò)程中，由于摩擦力矩大于撥正力矩，齒套不會(huì)向擋位方向移動(dòng)，因此同步過(guò)程中，整個(gè)換擋傳動(dòng)鏈都是在發(fā)生彈性變形。同步完成的瞬間，

7、齒套從靜止開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，傳動(dòng)鏈系統(tǒng)的彈性變形產(chǎn)生的彈性勢(shì)能轉(zhuǎn)化為齒套的動(dòng)能，其轉(zhuǎn)換的公式如下： 〔式3〕 其中：k系統(tǒng)剛度; x系統(tǒng)變形量; m齒套質(zhì)量; v齒套運(yùn)動(dòng)速度。 通過(guò)適當(dāng)降低系統(tǒng)剛度，增加系統(tǒng)變形量，可以明顯提高自由滑行的速度，降低自由滑行時(shí)間，在同樣拖曳力矩的情況下，明顯降低轉(zhuǎn)速差該變量，降低二次沖擊。 采用如圖1以下圖所示的新軟拉索，動(dòng)態(tài)換擋同步時(shí)，拉索系統(tǒng)在變形，同步完成后，撥正力矩大于同步力矩，同步解鎖，此時(shí)由于系統(tǒng)為彈性變形，齒套、撥叉等部件會(huì)以極快的速度進(jìn)入結(jié)合齒嚙合，此時(shí)會(huì)大幅度的縮減自由滑行時(shí)間，減小了齒套與結(jié)合齒之間的轉(zhuǎn)速差，減小了二次沖擊。 進(jìn)入

8、結(jié)合齒時(shí)，齒套梅角與結(jié)合齒梅角撞擊時(shí)，由于系統(tǒng)采用軟拉索，會(huì)吸收沖擊能量，手球上能夠感受到的二次沖擊也會(huì)明顯變小。 如圖2，通過(guò)測(cè)試比照發(fā)現(xiàn)，平均二次沖擊力比明顯降低，且二次沖擊力比的發(fā)生概率也明顯降低。低剛度軟軸能夠明顯降低換擋二次沖擊，提升換擋手感。 5結(jié)論 通過(guò)理論分析及試驗(yàn)，證明適當(dāng)降低軟軸剛度，可以明顯改善換擋同步卡滯及二次沖擊。在后續(xù)工程開(kāi)發(fā)過(guò)程中，可以在工程開(kāi)發(fā)前期，與客戶(hù)溝通，讓客戶(hù)更多的注意軟軸剛度對(duì)換擋性能有明顯影響。 參考文獻(xiàn)： 【1】HaraldNaunheimer著，宋進(jìn)桂，龔宗洋等譯.汽車(chē)變速器理論根底、選擇、設(shè)計(jì)與應(yīng)用[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社.2021.1. 【2】高維山.變速器[M].北京：人民交通出版社.1990.8. 【3】馬超圣.汽車(chē)變速器同步器[M].北京：汽車(chē)雜志社.1990.5.