简单分析同步器脱档问题研究_变速箱测试

手动变速箱作为汽车传动系的关键零部件，在车辆行驶传递动力方面起着不可替代的作用，而同步器脱档问题是机械式变速器一个常见的故障之一，如果车辆在爬坡行驶中突然掉档，将会导致车辆动力中断，有可能导致严重的事故。因此，在同步器设计过程中，研究了很多防脱档的结构。

随着同步器在新能源减速器中的应用，同步器作为动力控制元件存在，在车辆行驶过程中出现异常情况，急需中断动力时，同步器能否顺利脱档成为研究的新课题。

一、前言

变速箱是汽车中的一个重要动力总成，变速箱同步器性能和寿命试验室汽车机械式变速器台架试验的重要项目，目前已有很多专业的试验台架和相关标准，但同步器测量的参数还有很多，针对于同步器锁止力的评价只能依靠经验值，目前尚不具备参数化分析的试验台架，我公司一直致力于同步器的研发与制作，针对同步器脱档力的研究，需要搭建专用的试验台进行试验。目前国内在此方面的研究还存在着不足。

机械变速器的防脱档结构，常见拨叉自锁、互锁，齿套倒锥、齿套、齿座减薄齿等等。均属设计范畴，本文不在累述。鉴于变速器实际使用过程中仍然有脱档现象存在，为了找出制作过程中造成同步器脱档的因素，我公司发明一种同步器动态脱档试验装置，其能够有效的检测不同工况下齿套脱档的力量，从而判别同步器锁止机构的锁止力，评定脱档产生的几率，优化防脱档结构加工工艺控制其缺陷的产生，提升同步器性能。

二、系统总体构成

该试验装置由基础试验平台1；工作舱2；扭矩传感器7；同步器夹具5；伺服电机4、14；惯量盘3、16；换档执行机构9；换档力传感器11；润滑系统12等组成。



电器控制系统，数据采集系统

三、主要工作原理

本装置分为自动和手动操作两种工作方式。测量同步器脱档特性参数时采用手动方式；自动方式一般进行可靠性试验。其主要工作原理，通过伺服电机4设定试验转速，模拟实际车辆转速，通过同步皮带使惯量盘3转动，惯量盘模拟实际车辆运动惯量，而带动试验工装转动，同步器作为被测件，安装在试验件工装上，由换档执行机构向右拖动齿套轴向运动，与试验工装结合达到试验转速，伺服电机14作为负载，通过对负载电机14的参数控制，实现不同扭矩载荷及转速的需求，从而使防脱档结构锁合力，扭矩、转速传感器15监测试验过程参数，此时，换档执行机构9预设脱档力，对齿套进行反向运动，通过对齿套脱档力的设置，观察齿套脱档情况，换档力传感器11及位移传感器10记录脱档过程数据。

通过以上描述的试验方法，对同步器倒锥角锁止性能进行测量和评价，该试验台可以通过不同转速、不同转矩，或转速及转矩同时变化进行脱档力试验，以评定齿套倒锥角度的适宜性，同时，针对倒锥角度、倒锥齿形、表面粗糙度、周节累积对齿套脱档力的影响进行评价。为产品设计提供有效的试验数据，已固化产品数据，同时，对于市场反馈的失效零件进行故障再现，从而找到失效原因。

四、试验数据


脱档试验曲线

五、结论

经过大量的试验数据统计分析，脱档的主要原因，应从以下方面进行改进：1、齿轮的轴向攒动；2、结合齿与齿套花键的同轴度；3、倒锥的齿形及角度；4、倒锥有效结合长度；5、稳定的换档自锁力；6、使用圆弧形锁止结构；8、改变齿套的表面粗糙度等。

六、同步器脱档力试验台研究的意义

同步对脱档力试验设备的研制、应用，有效解决了产品研发的数据支撑、产品异常管控的工艺验证、失效零件的故障再现。有效解决了新能源减速器中同步器控制机构的设计数据，脱单试验的研发填补该项试验的空白。