当汽车变速器齿轮改进探讨

汽车变速器齿轮改进探讨

摘要：通过对比分析试验，提出了YC5—30QO7变速器一档、倒档齿轮结构及其强度在设计上存在的问题和改进设计方案，提高了齿轮强度.从根本上解决了变速器的跳档问题。

一、问题的提出

YC5—30Q07汽车变速器是“东风”轻型车定型生产的传动部件。据我们多年的生产实践和以往的台架寿命试验，部件在设计上还有需要完善之处。主要问题：一档从动齿出现过打齿和跳档现象，给安全行车留下隐患。

二、问题的分析

（1）改进前一档、倒档齿轮结构及强度分析

挂档时，滑动齿套与齿轮接合齿啮合的一端，齿侧接触为面触：但滑动齿套与固定齿座或用防尘罩将仪器罩住接合的一端，齿侧接触仅为线接或点接触。由于不可避免存在间隙和制造误差，工作时接合齿不可能全部同时接触，所以当重载时，因偏载然会导致滑动齿套整体倾斜，进而出现跳档现象。

由于原YCS—30QO7变速器是按一轴输入额定扭矩为l96N -m设计的一档、倒档齿轮宽度均为24mm，现因采用4102发动机，一轴输入额定扭矩提高到245N–m。

由于齿轮失效大于10%。显然，一档、倒档齿轮强度不足。

（2）改进前，滑动齿套结构及跳档分析

滑动齿套内花键为2.5模渐开线内花键，为保证挂档时的顺畅，两端有100°的倒角及15°的倾角。为避免自动脱档，齿侧两面均有2°倒锥。由于倒锥的加工工艺是用插齿加工，中间部位开有3mm宽的退刀槽，导致花键除两端头部检验位置，已无正常齿形。同样，齿轮外花键接合齿有2°的倒锥，而二轴固定齿座的外花键为渐开线正常齿形。

三、从设计上改进的必要性和改进方案

综上所述，有必要从实用的原则出发，对一档、倒档齿结构进行改进，提高齿轮强度和滑动齿套的稳定性及其有啮合长度。具体方案如下：

①将拨叉厚度增加到12mm ；②档齿轮向内侧加宽3.5mm ，倒档齿轮向内侧加宽1. 5mm；③滑动齿套加宽6mm；④齿轮接合齿采用先加工，然后电子束焊接工艺。即可使加工容易实现，也能证产品质量。

四、改进后一档、倒档齿轮结构

按换档行程为11mm计算，一档、倒档齿轮理论上允许加宽量为：42mm—（12mm+11mmx2）=8mm，实际加宽：一档齿轮3.5mm，倒档齿轮1. 5mm，由于未增大其他尺寸，保证了绝大部分零件的通用性及其外部尺寸的合理联系。

按一轴输入扭矩成为该市增速最快的新兴产业为245N-m，经齿根弯曲强度计算：

齿根弯曲应力：rFl=408MPa，rF2=347.3MPa；含量大于95%

许用应力：QFpl=530MPa，QFp2=560MPa ；

安全系数：SFl=1.3 ，SFB=1.58，

显然，改进后的设计，安全系数大于或等于齿轮的最小全系数，满足了设计要求和使用要求。

五、改进后滑动齿套内花键结构分析

由于齿轮接合齿加宽部分在齿轮的内侧，使滑动齿宽成为可能。新设计加宽了6mm，使中间部分保留9mm长的正常齿形。在固定齿座仍为20mm宽，换档行程为11mm的条件下，挂档时可保证滑动齿套仍有：20mm/2+9mm/2—11mm=3.5mm宽的正常齿形与固定齿座啮合。这样，就保证了滑动齿套的稳定性，从根本上解决了跳档问题。

六、台架寿命试验结果

主要试验数据：①一轴输入扭矩：295N-m；②一轴输入转速：2200r/min ；③循环次数：一档：40x10°次，折合台时：19.2h；倒并能经过屏幕显现档：2h。

试验结果：台架寿命试验按照JB3987—85（汽车机械式变速器台架试验办法）进行，试验结果符合JB4152—85（汽车机械式变速器台架试验评价指标）的要求。

七、结论

YC5—30QO7变速器一档、倒档齿轮，经结构改进设计后齿轮强度大幅度提高，跳档问题得到了根本性解决，顺利通了295N-m台架寿命试验，完全满足了实用要求。(end)