基于SC81平台的手动变速箱轻便换档的优化开发

来源:用户上传      作者: 杨克军

　　摘要:现代的SUV汽车由于路况、交通、汽车本身等多种情况的改善,对手动变速箱换挡轻便是一种必然的要求。本文在SC81平台手动变速器的基础上对配套上海汽车乘用车分公司S100车型的变速箱换挡力优化开发做了探讨,对换档产生的二次冲击问题实施了一些试行措施,为手动变速箱轻便换档优化开发打下一定基础。
　　关键词:手动变速箱;轻便换挡;优化开发
　　
　　S100手动变速箱是按照2005年国外提供的图纸进行国产化试制的,在OTS车评估中,发现换档力的问题。为解决优化后一档换二挡、二档换三档时产生的二次冲击问题,本文对此进行了全面的研究与探讨,本文从手动变速箱换挡操作过程的原理和换挡系统存在的主要问题、轻便化换挡优化的研究三方面对SC81平台的手动变速箱轻便换档开发进行了探讨。
　　1、手动变速箱
　　手动变速箱(ManualTransmission),简称MT,最早由法国人研制出雏形并经历了20世纪和19世纪末10年的发展,到现在已经有120年的历史。许多热爱汽车的人们对于驾驶中的操控乐趣尤为热衷,这也是手动变速箱被广泛运用的重要原因。目前,手动变速箱主要运用在各个中低端的的车辆上,并在少数高端汽车中保留。
　　2、换挡操作过程的原理和换挡系统存在的主要问题
　　2.1换挡操作过程
　　驾驶员是根据道路情况选择档位的。为了保证汽车在安全的状态下行驶,一般驾驶员都要对变速器进行操作。绝大部分汽车的变速装置都设计在驾驶座附近,便于驾驶员操作。这种直接操纵式的变速器操纵机构由变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴和安全装置组成。由于这种装置结构简单易于操纵,可靠性也比较高。离合器的位置在发动机和变速箱间的飞轮壳中。它的作用是保证汽车的平稳起步,同时便于在汽车行驶过程中换挡和防止传动系荷载过大给装置造成损伤。
　　2.2换挡系统存在的主要问题
　　目前的车辆存在的主要换挡操作问题有:操作的可靠性仍有待加强,车辆在正常行驶中,升降档位时的位置感、引入感、平顺性、力有待加强;换挡传动比变化大和同步前的变速器主动轴和从动轴的转速差别大;同步后相应的离合器主动盘和从动盘的转速差别大。低速换档时在各个档位切换时的位置感、引入感、平顺性、力存在着一定问题。原来SC81平台手动变速器是与一款柴油发动机匹配的,现在该变速器与荣威750的1.8T汽油发动机匹配,汽油发动机转速高,初始状态时高档换低档(1,2档)的换挡力很大,由于汽油发动机转动惯量大了,造成原来SC81平台手动变速器同步容量不够。
　　3、轻便换挡控制系统的研究
　　3.1手动变速箱轻便换挡系统的研究价值
　　我国和国外的轻便换挡操作系统的发展过程和发展趋势都表明我国在汽车的技术上存在很大的劣势。我国国内的许多乘用车仍然是手动变速箱来换速的。总的来说对SC81平台手动变速箱轻便换挡作优化开发这种研究开发是具有实际意义的。
　　3.2系统的开发流程和主要内容
　　3.2.1开发方案的原理和需要注意的设计点
　　3.2.2.1方案的原理
　　传动系统在驱动轮与发动机间,主要由变速器、离合器、驱动桥和万向传动装置组成。主要控制执行的对象是变速器,因此变速器和内置的同步器是工作重点。
　　3.2.2.2注意的设计点
　　在考虑设计换挡系统的过程中需要注意的设计点有以下两方面:
　　(1)变速器冲击、换档力和流畅性
　　一/二/三档同步器改为目前550采用的国产三锥面同步器;四档单锥面,放大锥面直径,调整锥环参数。
　　(2)换挡平顺性和手感
　　一/二/三/四档采用钢球滑块式同步器,取代目前滑块式同步器;选换档轴改进;定排销的弹簧力改进;齿套和齿毂采用光饰工艺。
　　(3)设计方案图示
　　一、二档改进方案
　　三、四档方案
　　3.3操纵系统的设计原理
　　3.3.1变速箱的工作原理
　　变速箱是由两部分组成的,即:变速传动机构与变速操纵机构。变速传动机构起着改变转速和转矩的数值及方向的重要作用;操纵机构则作为控制传动机构的重要组成部分,实现换档,也就是变速器传动比交换的实现,从而达到变速及变矩的目的。齿轮传动的降速原理作为手动式变速箱主要应用原理,通过操纵机构令变速箱内的不同齿轮副工作,让传动比大的齿轮副在低速时工作,而让传动比小的齿轮副在高速时工作。从而通过变速箱内不同传动比的齿轮副,使换档行为安全有效进行。
　　3.3.2执行机构动作原理
　　换档系统原理是依据变速箱原设计的选换档轴、选换档拨头拨块和互锁环的结构和挂档原理形成的。执行机构是否存处于正常状况对直接影响着换档品质,因此执行机构的运动不干涉情况也不容忽视。
　　3.4换档品质的影响因素及应对措施
　　3.4.1换档时序
　　换档时序需要配合情况,协调发动机、离合器与交速器三者动作时序来对换档时间与品质,并对其有着很大的影响。由于离合器的分合配合发动机供油是影响换档时序最重要因素,所以调整好换档时序能够减少换档时间,使换档品质得到有效的提高。
　　3.4.2离合器的接合控制
　　离合器接合控制大体可分为快、慢、快三阶段,主要指它接合速度的控制。其中第二阶段是直接影响换档品质的阶段,接合过快或过慢都会造成影响,过快会导致换档冲击;过慢则会影响其使用寿命。因此控制离合器的结合点,分离点和自由行程等参数很重要,还要将主从动盘的转速差控制好,这不但保证了换档时间也会减弱乃至消除换挡冲击的现象。
　　3.4.3供油控制
　　供油控制是指调节发动机的输出速度和扭矩通过控制供油来进行,从而协调其与离合器的工作。控制参数很难把握,因为发动机在换档过程中处于动态工作状况,为此,大量的进行实验,以找出规律,从而找出有效的方法对其实行控制。
　　4、结论:
　　将一/二/三档同步器改为目前550采用的国产三锥面同步器,四档单锥面,放大锥面直径,调整锥环参数以此来减小变速器冲击,换档力适宜,流畅性更好。一/二/三/四档采用钢球滑块式同步器,来取代目前滑块式同步器,改进选换档轴,优化定排销的弹簧力,齿套和齿毂采用光饰工艺。从而初步解决了同步器容量太小,定排销力偏大,同步器和换档机构结构轻便性不足等问题。我们还要与进口爱腾车及变速箱不断对比,持续改进。
　　参考文献:
　　[1]陈家瑞.汽车构造(下)[M].北京:人民出版社,2001(2).
　　[2]王贵亮,客车自动换挡技术及轻便换挡控制系统的开发[J].大连理工大学硕士论文,2004(6).
　　[3]伏喜胜,糜莉萍,续景,刘维民,薛群基.175W/90小轿车手动变速箱油的研究[J].润滑与密封,2004(5).
　　[4]凯文.史密斯. LuK离合器教程[J]. 上海:上海译文出版社,2009(8).

转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-424780.htm