商用車變速箱低擋同步器的優(yōu)化設(shè)計(jì)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告

商用車變速箱低擋同步器的優(yōu)化設(shè)計(jì)獲獎(jiǎng)科研報(bào)告摘要：就商用車的變速箱同步器來(lái)說(shuō)，傳統(tǒng)的減擋操作存在轉(zhuǎn)變和時(shí)長(zhǎng)問(wèn)題，許多商用車的變速箱低擋保留同步器動(dòng)態(tài)改變體重問(wèn)題，主要的原因是第二單錐同步器的同步能力還有待提升。為了提高商用車的性能，為用戶帶來(lái)更好的駕駛體驗(yàn)，我國(guó)開始對(duì)變速箱低擋同步器的各個(gè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。基于此，本文首先對(duì)當(dāng)前商用車變速箱二擋單錐同步器的現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，并以6DS60T為例來(lái)探究了如何進(jìn)行同步器的優(yōu)化，并針對(duì)單、雙錐同步器換擋的性能進(jìn)行了對(duì)比分析。以此供相關(guān)研究者參考和交流。

關(guān)鍵詞：商用車；變速箱低擋同步器；優(yōu)化設(shè)計(jì)

引言：

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車作為一種重要的代步工具，其功能和性能也在不斷的更新?lián)Q代。我國(guó)在汽車的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)上也傾入了大量的人力和財(cái)力。近年來(lái)，汽車行業(yè)和市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力度越來(lái)越激烈，我國(guó)的汽車企業(yè)也面臨著巨大的國(guó)際壓力，提高駕駛員的舒適度是打開市場(chǎng)的重要手段。所以對(duì)于變速箱低擋同步器進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究也是當(dāng)下設(shè)計(jì)者的重要工作。這也是雙錐同步器低擋塊被廣泛運(yùn)用到商用車中的重要原因。

一、商用車變速箱二擋單錐同步器現(xiàn)狀

在商用車變速箱低擋同步器的優(yōu)化中，通過(guò)單錐同步器與雙錐同步器的優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠有效的改善車的二次位移性能，這種技術(shù)肯定是通過(guò)長(zhǎng)椅和道路測(cè)試的。汽車道路試驗(yàn)一直是傳統(tǒng)汽車使用測(cè)驗(yàn)的一種重要的方式，但是因?yàn)樵摐y(cè)驗(yàn)還受到自然環(huán)境的影響，而且成本較高，也需要比較長(zhǎng)的期限，這對(duì)于汽車創(chuàng)造利益有較大的阻礙。所以隨著技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)中開發(fā)了相關(guān)汽車試驗(yàn)臺(tái)架，這也是后來(lái)汽車生產(chǎn)過(guò)程中主要的一種技術(shù)支持。同時(shí)電子信息技術(shù)和智能數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，也為該平臺(tái)的不斷發(fā)展和完善提供了重要的技術(shù)支持。我國(guó)當(dāng)下的研究和應(yīng)用主要還是利用機(jī)械和電氣的混合惰性模擬，就是依靠慣性飛輪來(lái)模擬汽車的行使慣性，從而測(cè)試它的變速箱的性能。雖然該實(shí)驗(yàn)平臺(tái)操作和控制起來(lái)比較簡(jiǎn)單，準(zhǔn)確率也比較高，但是其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)比較復(fù)雜，對(duì)于一些技術(shù)的要求也比較高，比如高板凳的支持，功能消耗較大，所以這種仿真模擬的方式也開始逐漸被淘汰。所以，通過(guò)不斷的改良，當(dāng)下主要通過(guò)控制電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩輸出來(lái)模擬汽車的運(yùn)動(dòng)慣性，不僅有構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便的特點(diǎn)，而且隨著電機(jī)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，這也為未來(lái)汽車慣性仿真技術(shù)的發(fā)展提供了重要的支持[1]。

二、以6DS60T為例的同步器優(yōu)化設(shè)計(jì)分析

（一）安裝尺寸空間

商用車的變速箱同步器優(yōu)化設(shè)計(jì)中，需要利用雙錐同步器來(lái)替換單錐同步器，這其中對(duì)于其尺寸也有了更高的要求。如果同步器比原來(lái)的尺寸空間大，則會(huì)提高設(shè)計(jì)的成本，同時(shí)也會(huì)增加其本身維護(hù)的費(fèi)用。而6DS60T的二擋一側(cè)軸向空間仍然保留在25.6毫米到49.65毫米之間，這種軸向的尺寸和槽叉槽的空間與之前單錐同步器的尺寸大小剛好差不多，所以在優(yōu)化時(shí)，并不需要改變齒輪和叉的機(jī)構(gòu)和大小，這也為優(yōu)化工作降低了較多的成本。同時(shí)在制造、使用和維護(hù)工作中，也最大限度的減少了相關(guān)的費(fèi)用。所以從尺寸空間上來(lái)說(shuō)，變速箱低擋同步器的優(yōu)化是符合要求的[2]。

（二）潤(rùn)滑和冷卻

變速箱必須要擁有較好的冷卻效果，才能保持商用車的正常使用功能。所以通常要在滑塊雙錐同步器的內(nèi)環(huán)的大端上設(shè)計(jì)一些徑向溝槽，使得加熱裝置中的機(jī)油和汽油能夠迅速的流出來(lái)，不至于影響內(nèi)部的構(gòu)件溫度。而摘要在滑塊雙錐同步器的內(nèi)錐和外錐上，分別設(shè)計(jì)了幾個(gè)軸向的排水槽，有利于迅速的散發(fā)熱量。在第二塊鎖銷式的雙錐同步器同步回路和與雙圓錐齒輪輪軸有空的設(shè)計(jì)，其中最主要的功能是可以加速對(duì)熱油和油混合時(shí)的冷卻時(shí)效，為汽車的行駛提供更加安全的保障。這也是利用了兩摩擦錐雙錐同步器之間的清除裝置，通過(guò)摩擦來(lái)降低溫度，確保同步器中有足夠的潤(rùn)滑劑，防止硬性的摩擦導(dǎo)致溫度升高而引發(fā)安全事故。所以重視輪軸之間的潤(rùn)滑情況，并進(jìn)行冷卻裝置的優(yōu)化，是保障車輛降低故障率的重要措施。

（三）同步器摩擦材料

要保證同步器在工作中的摩擦能夠保持在穩(wěn)定的狀態(tài)，不會(huì)影響零件的溫度，就要對(duì)摩擦的材料進(jìn)行深入的研究。當(dāng)前我國(guó)研究人員研究出的性能較好的摩擦材料就是碳粒子材料，因?yàn)槠鋵?duì)鋼材之間的動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)只有0.13左右，而且在高溫下，摩擦系統(tǒng)會(huì)更加有優(yōu)勢(shì)。就6DS60T雙錐同步器來(lái)說(shuō)，其在內(nèi)筒和外錐上都利用了高質(zhì)量的碳顆粒材料，能夠使動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)保持穩(wěn)定，同時(shí)在較高的溫度下，也能減少摩擦力度，提高耐磨性，提升同步器的性能和安全性[3]。

（四）同步器的優(yōu)化

變速箱在工作時(shí)，其輸出軸和輸入軸是有著自己的轉(zhuǎn)速的，所以不同的速度會(huì)導(dǎo)致汽車在換擋時(shí)，需要兩軸實(shí)現(xiàn)同步，而如何在同步的同時(shí)，減少齒輪之間的碰撞也是優(yōu)化設(shè)計(jì)需要注意的問(wèn)題。因?yàn)檫^(guò)多的碰撞會(huì)造成齒輪的損傷，縮短其使用壽命。另外，高擋在向低擋轉(zhuǎn)變時(shí)，齒輪齒或者花鍵齒的損害力度是比較大的。一般，會(huì)將同步器安裝在變速齒輪上，既能夠促進(jìn)變速操作的快捷和穩(wěn)定，也能夠減少齒輪之間的碰撞，提高汽車的穩(wěn)定性，同時(shí)為汽車提速操作提供安全保障，減少能量的消耗。當(dāng)前，對(duì)變速箱低擋同步器進(jìn)行優(yōu)化后，普遍使用的是鎖環(huán)型慣性同步器，可以利用摩擦來(lái)實(shí)現(xiàn)同步。所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，針對(duì)齒輪上的倒角與內(nèi)錐外錐齒輪的摩擦情況，會(huì)根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)的選擇齒輪的鎖角，促進(jìn)齒輪的同步速度變換，并能夠產(chǎn)生鎖功能，防止在速度同步前發(fā)生齒輪的咬合現(xiàn)象，影響汽車的正常功能[4]。

三、分析單雙錐同步器換擋性能的差別

為了對(duì)商用車變速箱低擋同步器的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行分析，利用實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)單雙錐同步器的換擋性能進(jìn)行測(cè)試，通過(guò)結(jié)果對(duì)比，對(duì)優(yōu)化的效果進(jìn)行全面的評(píng)價(jià)，從而完善優(yōu)化的方式。以6DS60T為例，在規(guī)定的距離之下，第二雙錐滑塊式同步器在三擋換到二擋，實(shí)施減速的過(guò)程中，其同步的時(shí)間從1.95秒下降到了0.79秒，有了1秒多的時(shí)間進(jìn)步。而其第二次雙錐同步器也減少了59%左右，同步脈沖比單錐同步脈沖要小了將近40%左右，所以優(yōu)化后，同步的效果有了明顯的提升。在對(duì)大功率發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為基礎(chǔ)的情況下進(jìn)行測(cè)試時(shí)，其同步的效果也有了較大的改善。所以，通過(guò)測(cè)試，鎖銷雙錐同步器的同步能力要遠(yuǎn)遠(yuǎn)的大于滑塊雙錐同步器，所以可以對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的深入研究和推廣，以更大化的提高商用車變速箱低擋同步器的性能，為駕駛者帶來(lái)更好的駕駛體驗(yàn)。

四、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，本文就6DS60T的變速箱低擋同步器的相關(guān)優(yōu)化進(jìn)行了研究，對(duì)其同