徐順 程銳 劉朋朋 章志才

摘 要：變速箱效率是影響整車(chē)傳動(dòng)系效率的一個(gè)重要方面，為實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”，對(duì)它的技術(shù)研究必不可少。而傳動(dòng)效率的提升實(shí)際上就是降低傳動(dòng)過(guò)程中的能量損失，文章即從該處著手，對(duì)傳動(dòng)過(guò)程中的幾個(gè)能量損失點(diǎn)進(jìn)行研究，進(jìn)而提升整體的傳動(dòng)效率。

關(guān)鍵詞：變速箱;傳動(dòng)效率

中圖分類號(hào)：U463.212? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）22-60-03

Abstact： Transmission efficiency is an important aspect that affects the efficiency of the whole vehicle transmission system. In order to realize "energy saving and emission reduction"， it is necessary to study its technology. The improvement of transmission efficiency is actually to reduce the energy loss in the transmission process. This paper starts from there and studies several energy loss points in the transmission process， so as to improve the overall transmission efficiency.

Keywords： Gearbox; Transmission efficiency

CLC NO.： U463.212? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-60-03

引言

隨著近年來(lái)社會(huì)上對(duì)環(huán)保意識(shí)的提升，節(jié)能減排成為了當(dāng)今各行各業(yè)共同關(guān)注的重點(diǎn)。對(duì)于汽車(chē)產(chǎn)業(yè)來(lái)說(shuō)，節(jié)能減排的任務(wù)也越來(lái)越重，伴隨著新能源汽車(chē)的發(fā)展，傳統(tǒng)燃油汽車(chē)對(duì)于排放、油耗的要求也越來(lái)越嚴(yán)格。基于目前形勢(shì)，各主機(jī)廠對(duì)于傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率越來(lái)越關(guān)注，而變速箱效率是影響整車(chē)傳動(dòng)系效率的一個(gè)重要方面，一直在進(jìn)行研究分析提升。本文對(duì)現(xiàn)有的提升傳動(dòng)效率的方法進(jìn)行了研究，從能量損失的角度入手，分析研究了提升變速箱傳動(dòng)效率的有效措施情況。

1 影響因素分析

據(jù)專家估算，世界生產(chǎn)的能源約有1/3～1/4是損失在各個(gè)機(jī)械運(yùn)動(dòng)副的兩接觸表面的摩擦上，改變兩個(gè)運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)方式或改變潤(rùn)滑條件，也可以改變其傳動(dòng)效率。通過(guò)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的研究表明，傳動(dòng)系的能量損失約占總體損失的5.6%，而變速箱總成的損失約占3.24%。而通過(guò)對(duì)變速箱的調(diào)查研究中，齒輪嚙合、齒輪油攪油阻力以及變速箱軸承的內(nèi)阻對(duì)變速箱傳動(dòng)效率的貢獻(xiàn)最大。

2 齒輪嚙合效率分析

齒輪嚙合效率與一對(duì)齒輪齒面摩擦系數(shù)有關(guān)，而摩擦系數(shù)又受到齒輪材質(zhì)、加工工藝、潤(rùn)滑條件等因素的制約。根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)齒輪嚙合效率的經(jīng)驗(yàn)公式為：

從公式（1）可以看出，降低齒面摩擦系數(shù)可以提升傳動(dòng)效率，而目前齒面摩擦系數(shù)的降低主要從齒輪的加工工藝由剃齒改為磨齒或珩齒來(lái)實(shí)現(xiàn)，同時(shí)考慮精度級(jí)別由7-8級(jí)提升為6-7級(jí)。通過(guò)對(duì)具體變速箱產(chǎn)品的試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，變速器的齒輪精度提升1個(gè)精度等級(jí)，傳動(dòng)效率能夠提升0.2%- 1%。經(jīng)過(guò)齒輪加工工藝由剃齒改為磨齒，能夠?qū)X輪精度提升1級(jí)以上。

3 齒輪油攪油阻力影響分析

齒輪油的能量消散主要通過(guò)如下渠道：

（1）非負(fù)荷區(qū)域的流動(dòng)阻力：攪動(dòng)阻力，泵送阻力;

（2）負(fù)荷區(qū)域的摩擦損失;

（3）負(fù)荷區(qū)域的液體內(nèi)摩擦（拖曳力）。

綜合考慮齒輪油的功用，一般而言，為提高系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，主要是通過(guò)降低齒輪油的攪動(dòng)阻力和泵送阻力來(lái)實(shí)現(xiàn)。方法主要有兩種，一種是降低齒輪油本身的內(nèi)阻，通常是通過(guò)選用粘度合適的含極壓添加劑的全合成潤(rùn)滑油來(lái)降低齒輪攪油損失，變速器的傳動(dòng)效率大約可提升0.1-0.3%;另一種是通過(guò)減少齒輪油的加注量，減少攪動(dòng)阻力，但該項(xiàng)措施的前提是需要通過(guò)潤(rùn)滑試驗(yàn)驗(yàn)證，保證硬件本身的潤(rùn)滑充分。

4 變速箱軸承阻力降低分析

做為變速箱內(nèi)部的主要傳動(dòng)部件，軸承的阻力對(duì)變速箱傳動(dòng)效率有明顯的影響。針對(duì)軸承本身的研究表明，球軸承比錐軸承的效率高。

通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)的對(duì)比，球軸承的阻力要明顯小于錐軸承;因此在實(shí)際應(yīng)用中，在滿足變速箱軸向力及載荷的前提下，優(yōu)先選擇球軸承進(jìn)行匹配應(yīng)用。

5 試驗(yàn)效果說(shuō)明

通過(guò)以上的分析，為驗(yàn)證上述的措施對(duì)實(shí)際變速箱傳動(dòng)效率的影響，現(xiàn)選擇了一款6速輕型手動(dòng)變速箱進(jìn)行驗(yàn)證，通過(guò)臺(tái)架試驗(yàn)的方法，對(duì)變速箱效率進(jìn)行了測(cè)試驗(yàn)證。同時(shí)對(duì)驗(yàn)證的變速箱進(jìn)行分析，確認(rèn)實(shí)施方案如下：

通過(guò)臺(tái)架數(shù)據(jù)對(duì)比分析，齒輪精度提升+齒輪油粘度降低最終使變速器各擋位平均效率提升0.92%。

將變速器臺(tái)架試驗(yàn)效率結(jié)果MAP輸入軟件，根據(jù)理論計(jì)算可知，提升后的變速箱各檔平均效率提升0.92%時(shí)，NEDC冷機(jī)循環(huán)油耗有約0.6%的下降。

6 總結(jié)

通過(guò)對(duì)變速箱傳動(dòng)效率的影響因素進(jìn)行分析，列出了目前可行的提升效率的方案，并通過(guò)對(duì)變速箱的臺(tái)架測(cè)試，驗(yàn)證出效率提升的程度，通過(guò)理論計(jì)算分析出對(duì)整車(chē)油耗的影響，為后期整車(chē)經(jīng)濟(jì)性的分析提供了依據(jù)。但一些措施會(huì)導(dǎo)致成本的上升，具體應(yīng)用時(shí)需要結(jié)合整車(chē)的實(shí)際情況進(jìn)行選擇。

參考文獻(xiàn)

[1] 章德平，陽(yáng)學(xué)進(jìn).機(jī)械式汽車(chē)變速器傳動(dòng)效率的試驗(yàn)研究[J].機(jī)械傳動(dòng).2017（09）.

[2] 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造（第二版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.

[3] 王熙，秦大同，胡明輝，周保華.汽車(chē)變速器傳動(dòng)效率理論建模與實(shí)驗(yàn)測(cè)試[J].機(jī)械傳動(dòng)， 2010（08）.

[4] 張有祿.機(jī)械式汽車(chē)變速箱試驗(yàn)方法與應(yīng)用[J].機(jī)械工程與自動(dòng)化. 2009（01）.