齒輪油溫度對同步器同步時間的影響研究

李　超

（中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司技術(shù)中心， 山西　大同　037004）

引言

同步器是在換擋過程中使相互接合的齒輪實現(xiàn)同步的裝置，是機(jī)械式變速器的主要部件之一。換擋時通過同步器可以將嚙合的那對齒輪的接合齒圈的圓周速度達(dá)到一致，先同步后嚙合，不僅避免了齒輪間的沖擊，減小了換擋時間，而且提高了換擋準(zhǔn)確性。同步器對提高變速器的使用壽命和駕駛舒適度起著重要作用。同步時間是體現(xiàn)同步器性能和換擋舒適性的一個重要參數(shù)。

齒輪油是同步器正常工作不可缺少的重要組成部分，齒輪油的目的就是在運動部件表面形成隔離層使其相互分離，通過減少摩擦達(dá)到運動順暢，并盡可能減少由此帶來的部件變熱和表面磨損[1]。

1　同步時間確定方法

同步時間是體現(xiàn)同步器性能好壞的重要參數(shù)之一，也是評定變速器優(yōu)秀與否的一項重要依據(jù)，所以確定同步器的同步時間對產(chǎn)品設(shè)計、改進(jìn)優(yōu)化起到至關(guān)重要的作用。同步時間的確定方法通常采用數(shù)學(xué)建模法，即對同步器的同步過程建立數(shù)學(xué)模型，通過理論分析得出同步時間計算公式。

除此，還可以采用曲線分析法確定同步器的同步時間。利用汽車變速器同步器性能試驗臺采集同步器同步過程中產(chǎn)生的各個數(shù)據(jù)并且呈曲線顯示在同一坐標(biāo)軸上，根據(jù)同步器同步過程的理論知識對曲線進(jìn)行分析得出同步時間。以下將對中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司某型號變速器在除油溫其他條件均相同情況下分別做試驗，采用曲線分析法分析測試結(jié)果。由于同步器特性高擋減低擋時間較長，為了結(jié)果更加清晰，因此對2擋減1擋進(jìn)行試驗。

2　試驗設(shè)備

利用專用的同步器性能試驗臺進(jìn)行試驗，換擋機(jī)構(gòu)可采用液壓、氣動或者機(jī)械裝置，測量儀器采用傳感器，應(yīng)變儀和示波器等。將某型號變速器安裝在試驗設(shè)備上，確保各連接安全可靠。試驗設(shè)備可自動換擋，在換擋過程中能夠連續(xù)采集產(chǎn)生的各個數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1　試驗設(shè)備簡圖

3　試驗條件

1）變速器輸出軸的輸入轉(zhuǎn)速：

式中：nN為所匹配的發(fā)動機(jī)最大功率時的轉(zhuǎn)速，r/min；i為交替換擋的兩擋位之中低擋速比；Ka為轉(zhuǎn)速系數(shù)，確定方法如表1所示。

表1　轉(zhuǎn)速系數(shù)Ka的確定方法

2）換擋頻率：10 次 /min。

3）變速器齒輪油量和油品按設(shè)計要求加入。

4）試驗油溫：40℃、60℃、80℃。

5）換擋力根據(jù)同步器設(shè)計時的計算值確定。

6）變速器第一軸上安裝所匹配的離合器從動盤總成作為同步部分的慣量。

7）正式試驗前，同步器應(yīng)進(jìn)行磨合換擋300次，磨合后更換齒輪油[2]。

4　試驗數(shù)據(jù)分析

根據(jù)上述試驗條件進(jìn)行試驗，試驗完畢后利用軟件對2→1擋試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，使其各數(shù)據(jù)呈圖線顯示。同步器同步時間是指同步器因摩擦作用而使轉(zhuǎn)速差逐漸減少并達(dá)到轉(zhuǎn)速差為零的這段時間。所以將同步器剛開始摩擦作為同步起始點，此時因速比關(guān)系離合器轉(zhuǎn)速開始升高，扭矩也開始變化且大幅度增大。同步結(jié)束后，離合器轉(zhuǎn)速會趨于穩(wěn)定，扭矩也隨之減小。因此圖2—圖4中S2—S3虛線段區(qū)間為同步過程，對S2—S3段進(jìn)行分析，所得出的試驗結(jié)果如表2所示：

圖2　40℃油溫下數(shù)據(jù)曲線圖

圖3　60℃油溫下數(shù)據(jù)曲線圖

由表2分析結(jié)果可以看出，在齒輪油溫度較低時，同步時間和同步過程中產(chǎn)生的扭矩較大。油溫升高時，同步時間和同步過程中產(chǎn)生的扭矩呈遞減趨勢[3]。

圖4　80℃油溫下數(shù)據(jù)曲線圖

表2　試驗數(shù)據(jù)結(jié)果表

5　結(jié)語

通過在不同齒輪油溫度下對同步器高擋減低擋進(jìn)行性能試驗，得出了齒輪油溫度對同步器同步時間的影響，進(jìn)一步明確了齒輪油溫度對與駕駛舒適度的關(guān)系。汽車剛啟動時掛擋比較費力，有滯澀感，當(dāng)行駛一段時間油溫升高后掛擋明顯變得順暢，手感變輕，尤其是冬季更為明顯。而且從經(jīng)濟(jì)角度來講，扭矩小，同步器同步過程越平順，產(chǎn)生的沖擊越小，對各部件的損傷越小，增加了使用壽命。

[1]臧杰，閻巖.汽車構(gòu)造[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[2]龔宗洋，張為公機(jī)械式汽車變速箱同步器試驗系統(tǒng)研制[J].工業(yè)儀表與自動化裝置，2005（5）：25.

[3]中華人民共和國汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).汽車機(jī)械式變速器臺架試驗方法：QC-T568.3-2010[S].北京：工業(yè)和信息化部，2010.