商用车变速箱低挡同步器的优化设计

梁超 张从东

摘 要：就商用车的变速箱同步器来说，传统的减挡操作存在转变和时长问题，许多商用车的变速箱低挡保留同步器动态改变体重问题，主要的原因是第二单锥同步器的同步能力还有待提升。为了提高商用车的性能，为用户带来更好的驾驶体验，我国开始对变速箱低挡同步器的各个参数进行优化。基于此，本文首先对当前商用车变速箱二挡单锥同步器的现状进行了分析，并以6DS60T为例来探究了如何进行同步器的优化，并针对单、双锥同步器换挡的性能进行了对比分析。以此供相关研究者参考和交流。

关键词：商用车；变速箱低挡同步器；优化设计

引言：

随着科学技术的不断发展，汽车作为一种重要的代步工具，其功能和性能也在不断的更新换代。我国在汽车的设计和生产上也倾入了大量的人力和财力。近年来，汽车行业和市场竞争力度越来越激烈，我国的汽车企业也面临着巨大的国际压力，提高驾驶员的舒适度是打开市场的重要手段。所以对于变速箱低挡同步器进行设计和研究也是当下设计者的重要工作。这也是双锥同步器低挡块被广泛运用到商用车中的重要原因。

一、商用车变速箱二挡单锥同步器现状

在商用车变速箱低挡同步器的优化中，通过单锥同步器与双锥同步器的优化设计，能够有效的改善车的二次位移性能，这种技术肯定是通过长椅和道路测试的。汽车道路试验一直是传统汽车使用测验的一种重要的方式，但是因为该测验还受到自然环境的影响，而且成本较高，也需要比较长的期限，这对于汽车创造利益有较大的阻碍。所以随着技术的发展，设计中开发了相关汽车试验台架，这也是后来汽车生产过程中主要的一种技术支持。同时电子信息技术和智能数字技术的发展，也为该平台的不断发展和完善提供了重要的技术支持。我国当下的研究和应用主要还是利用机械和电气的混合惰性模拟，就是依靠惯性飞轮来模拟汽车的行使惯性，从而测试它的变速箱的性能。虽然该实验平台操作和控制起来比较简单，准确率也比较高，但是其结构设計比较复杂，对于一些技术的要求也比较高，比如高板凳的支持，功能消耗较大，所以这种仿真模拟的方式也开始逐渐被淘汰。所以，通过不断的改良，当下主要通过控制电机转速和转矩输出来模拟汽车的运动惯性，不仅有构造简单，使用方便的特点，而且随着电机控制技术的不断发展，这也为未来汽车惯性仿真技术的发展提供了重要的支持[1]。

二、以6DS60T为例的同步器优化设计分析

（一）安装尺寸空间

商用车的变速箱同步器优化设计中，需要利用双锥同步器来替换单锥同步器，这其中对于其尺寸也有了更高的要求。如果同步器比原来的尺寸空间大，则会提高设计的成本，同时也会增加其本身维护的费用。而6DS60T的二挡一侧轴向空间仍然保留在25.6毫米到49.65毫米之间，这种轴向的尺寸和槽叉槽的空间与之前单锥同步器的尺寸大小刚好差不多，所以在优化时，并不需要改变齿轮和叉的机构和大小，这也为优化工作降低了较多的成本。同时在制造、使用和维护工作中，也最大限度的减少了相关的费用。所以从尺寸空间上来说，变速箱低挡同步器的优化是符合要求的[2]。

（二）润滑和冷却

变速箱必须要拥有较好的冷却效果，才能保持商用车的正常使用功能。所以通常要在滑块双锥同步器的内环的大端上设计一些径向沟槽，使得加热装置中的机油和汽油能够迅速的流出来，不至于影响内部的构件温度。而摘要在滑块双锥同步器的内锥和外锥上，分别设计了几个轴向的排水槽，有利于迅速的散发热量。在第二块锁销式的双锥同步器同步回路和与双圆锥齿轮轮轴有空的设计，其中最主要的功能是可以加速对热油和油混合时的冷却时效，为汽车的行驶提供更加安全的保障。这也是利用了两摩擦锥双锥同步器之间的清除装置，通过摩擦来降低温度，确保同步器中有足够的润滑剂，防止硬性的摩擦导致温度升高而引发安全事故。所以重视轮轴之间的润滑情况，并进行冷却装置的优化，是保障车辆降低故障率的重要措施。

（三）同步器摩擦材料

要保证同步器在工作中的摩擦能够保持在稳定的状态，不会影响零件的温度，就要对摩擦的材料进行深入的研究。当前我国研究人员研究出的性能较好的摩擦材料就是碳粒子材料，因为其对钢材之间的动态摩擦系数只有0.13左右，而且在高温下，摩擦系统会更加有优势。就6DS60T双锥同步器来说，其在内筒和外锥上都利用了高质量的碳颗粒材料，能够使动态摩擦系数保持稳定，同时在较高的温度下，也能减少摩擦力度，提高耐磨性，提升同步器的性能和安全性[3]。

（四）同步器的优化

变速箱在工作时，其输出轴和输入轴是有着自己的转速的，所以不同的速度会导致汽车在换挡时，需要两轴实现同步，而如何在同步的同时，减少齿轮之间的碰撞也是优化设计需要注意的问题。因为过多的碰撞会造成齿轮的损伤，缩短其使用寿命。另外，高挡在向低挡转变时，齿轮齿或者花键齿的损害力度是比较大的。一般，会将同步器安装在变速齿轮上，既能够促进变速操作的快捷和稳定，也能够减少齿轮之间的碰撞，提高汽车的稳定性，同时为汽车提速操作提供安全保障，减少能量的消耗。当前，对变速箱低挡同步器进行优化后，普遍使用的是锁环型惯性同步器，可以利用摩擦来实现同步。所以在进行设计时，针对齿轮上的倒角与内锥外锥齿轮的摩擦情况，会根据实际情况科学的选择齿轮的锁角，促进齿轮的同步速度变换，并能够产生锁功能，防止在速度同步前发生齿轮的咬合现象，影响汽车的正常功能[4]。

三、分析单双锥同步器换挡性能的差别

为了对商用车变速箱低挡同步器的优化设计结果进行分析，利用实验来对单双锥同步器的换挡性能进行测试，通过结果对比，对优化的效果进行全面的评价，从而完善优化的方式。以6DS60T为例，在规定的距离之下，第二双锥滑块式同步器在三挡换到二挡，实施减速的过程中，其同步的时间从1.95秒下降到了0.79秒，有了1秒多的时间进步。而其第二次双锥同步器也减少了59%左右，同步脉冲比单锥同步脉冲要小了将近40%左右，所以优化后，同步的效果有了明显的提升。在对大功率发动机转速为基础的情况下进行测试时，其同步的效果也有了较大的改善。所以，通过测试，锁销双锥同步器的同步能力要远远的大于滑块双锥同步器，所以可以对其进行进一步的深入研究和推广，以更大化的提高商用车变速箱低挡同步器的性能，为驾驶者带来更好的驾驶体验。

四、结束语

综上所述，本文就6DS60T的变速箱低挡同步器的相关优化进行了研究，对其同步器的安装尺寸空间、冷却润滑效果、同步器摩擦材料以及同步器本身的性能进行了设计研究，利用双锥同步器代替了之前的单锥同步器，并通过实验对比，证实了双锥同步器的设计更加满足用户的需求，在减挡的变速中，同步时间更短也更稳定，这对于商业车辆变速箱的生产和推广也具有较深的指导意义。

参考文献

[1] 安海，阎朝一，孙鹏，et al. 基于新型自适应遗传算法的混合可靠性优化模型[J]. 航空学报，2018，v.39（07）：204-218.

[2] 谷文金. 汽车变速箱同步器关键零件制造[J]. 模具制造，2018，v.18；No.202（05）：91-94.

[3] 陈雷，盛雪莲，孙云. 基于MATLAB的汽车换挡性能结构参数优化设计[J]. 小型内燃机与车辆技术，2018.

[4] 蒋青松，覃书勇，朱文波. 基于分形理论的同步器的优化设计[J]. 机械研究与应用，2017（2）.