汽车变速器齿轮改进探讨

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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。

按一轴输入扭矩为245N-m，经齿根弯曲强度计算：

齿根弯曲应力：rFl=408MPa，rF2=347.3MPa；

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

chen_ym

很想和楼主请交.可惜没附图,对这种变速器的结构还不是很清楚.
一档从动齿轮的设计改进验证,真是只做"台架寿命试验按照JB3987—85（汽车机械式变速器台架试验办法）"来验证吗?没有整车道路试验吗?而且这个台架试验只是验証疲劳强度,不能验证一档齿轮的冲击强度.并且也无法验证跳档问题.
希望楼主能给更详细的说明.

变速

跳裆现象出现在一档,应该是重载、（操纵机构、换档机构也应该检查能不能满足自锁要求和有无连接干涩导致受外力跳档）、零件加工误差、偏载等导致滑动齿套内花键、齿轮花键严重磨损变形、整体倾斜这些都能出现跳档现象。 先要找到问题所在然后解决就简单了。提高齿轮强度、加工精度、改变花键（花键改为倒锥等都是直接有效的方法）改进后的产品既是通过台架寿命试验也要进行道路实验（让用户来给你改进后的产品评判）。