轻型变速箱传动效率提升方法研究
徐顺 程锐 刘朋朋 章志才
摘 要：变速箱效率是影响整车传动系效率的一个重要方面，为实现“节能减排”，对它的技术研究必不可少。而传动效率的提升实际上就是降低传动过程中的能量损失，文章即从该处着手，对传动过程中的几个能量损失点进行研究，进而提升整体的传动效率。
关键词：变速箱;传动效率
中图分类号：U463.212 文献标识码：A 文章编号：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
隨着近年来社会上对环保意识的提升，节能减排成为了当今各行各业共同关注的重点。对于汽车产业来说，节能减排的任务也越来越重，伴随着新能源汽车的发展，传统燃油汽车对于排放、油耗的要求也越来越严格。基于目前形势，各主机厂对于传动系的传动效率越来越关注，而变速箱效率是影响整车传动系效率的一个重要方面，一直在进行研究分析提升。本文对现有的提升传动效率的方法进行了研究，从能量损失的角度入手，分析研究了提升变速箱传动效率的有效措施情况。
1 影响因素分析
据专家估算，世界生产的能源约有1/3～1/4是损失在各个机械运动副的两接触表面的摩擦上，改变两个运动部件的相对运动方式或改变润滑条件，也可以改变其传动效率。通过对传动系统的研究表明，传动系的能量损失约占总体损失的5.6%，而变速箱总成的损失约占3.24%。而通过对变速箱的调查研究中，齿轮啮合、齿轮油搅油阻力以及变速箱轴承的内阻对变速箱传动效率的贡献最大。
2 齿轮啮合效率分析
齿轮啮合效率与一对齿轮齿面摩擦系数有关，而摩擦系数又受到齿轮材质、加工工艺、润滑条件等因素的制约。根据相关文献齿轮啮合效率的经验公式为：
从公式（1）可以看出，降低齿面摩擦系数可以提升传动效率，而目前齿面摩擦系数的降低主要从齿轮的加工工艺由剃齿改为磨齿或珩齿来实现，同时考虑精度级别由7-8级提升为6-7级。通过对具体变速箱产品的试验数据分析，变速器的齿轮精度提升1个精度等级，传动效率能够提升0.2%- 1%。经过齿轮加工工艺由剃齿改为磨齿，能够将齿轮精度提升1级以上。
3 齿轮油搅油阻力影响分析
齿轮油的能量消散主要通过如下渠道：
（1）非负荷区域的流动阻力：搅动阻力，泵送阻力;
（2）负荷区域的摩擦损失;
（3）负荷区域的液体内摩擦（拖曳力）。
综合考虑齿轮油的功用，一般而言，为提高系统的传动效率，主要是通过降低齿轮油的搅动阻力和泵送阻力来实现。方法主要有两种，一种是降低齿轮油本身的内阻，通常是通过选用粘度合适的含极压添加剂的全合成润滑油来降低齿轮搅油损失，变速器的传动效率大约可提升0.1-0.3%;另一种是通过减少齿轮油的加注量，减少搅动阻力，但该项措施的前提是需要通过润滑试验验证，保证硬件本身的润滑充分。
4 变速箱轴承阻力降低分析
做为变速箱内部的主要传动部件，轴承的阻力对变速箱传动效率有明显的影响。针对轴承本身的研究表明，球轴承比锥轴承的效率高。
通过台架试验的对比，球轴承的阻力要明显小于锥轴承;因此在实际应用中，在满足变速箱轴向力及载荷的前提下，优先选择球轴承进行匹配应用。
5 试验效果说明
通过以上的分析，为验证上述的措施对实际变速箱传动效率的影响，现选择了一款6速轻型手动变速箱进行验证，通过台架试验的方法，对变速箱效率进行了测试验证。同时对验证的变速箱进行分析，确认实施方案如下：
通过台架数据对比分析，齿轮精度提升+齿轮油粘度降低最终使变速器各挡位平均效率提升0.92%。
将变速器台架试验效率结果MAP输入软件，根据理论计算可知，提升后的变速箱各档平均效率提升0.92%时，NEDC冷机循环油耗有约0.6%的下降。
6 总结
通过对变速箱传动效率的影响因素进行分析，列出了目前可行的提升效率的方案，并通过对变速箱的台架测试，验证出效率提升的程度，通过理论计算分析出对整车油耗的影响，为后期整车经济性的分析提供了依据。但一些措施会导致成本的上升，具体应用时需要结合整车的实际情况进行选择。
参考文献
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