10档变速器用气动助力器的改进设计.pdf

第 5期 总第 1 7 4期 2 0 1 2年 1 O月 机 械 工 程 与自 动化 MECHANI CAL ENGI NEE RI NG AUT MATI N No． 5 Oc t ． 文章编号 1 6 7 2 6 4 1 3 2 0 1 2 0 5 0 0 8 0 ． 0 2 1 O档 变速器用气动助力器 的改进设计 殷 明贵 中国重汽集团大同齿 轮有 限公 司，山西 大 同0 3 7 3 0 5 摘要 随着 国内重型汽车 的发展 ，换档轻便性 日益受到重视，因此全 同步器 变速器加装换档气动助力器 已成 为 一种发展 趋势 。对 气动助力器 的结构及工作原理进 行介绍 ，并介 绍 了 1 O档 变速器 用气动助 力器 的改进 设 计 方案 。 关键词 气动助力器 ；工作原理 ；变速器；换档 轻便 中图分类号 U4 6 3 ． 2 1 7 文献标识码 A 0 引 言 随着 我 国汽车 工业 的发 展 及道 路 状 况 的 改善 ， 重 型汽车的换档轻便性不 断得到主机厂及用户的重视 ， 为此 ， 大同齿轮公司设计 开发 了十档重 型全 同步器 变 速器。为了减轻驾驶员 的劳动强度 ， 该 变速器在设计 时考 虑 了在 变速器 上安装 换档 助力 器 。但 在试 验验 证 过程 中， 该换档助力器的使用寿命不能满足设计要求 ， 主要 问题 是在使 用 一段 时间 后 气 动助 力 器 漏气 ， 造 成 整车挂档费力甚 至无法挂档。为了提高气动助力器的 使用寿命 ， 选用 了新结构的气动助力器， 成功解决了气 动助 力器 的漏 气 问题 。 1 初 期 选用 的气 动助 力器 结构及 原理 介绍 1 ． 1 初 期选 用 的气动助 力 器结构 原气动助力器结构见 图 1 。压缩空气通过拉杆与 弹簧座的间隙及拉杆上的气孔分别进入 A腔和 B腔 ， 若开 启 摇臂 不动 作 则 A 腔 和 B腔 内 的气 体分 别 被 密 封 圈 1和密封 圈 2密封 ， 不 能 进 入 C腔 和 D 腔 ， 因 此 不能 推 动活塞 左 右运 动 。当开 启 摇 臂 向左 运 动 时 ， 开 启摇臂通过连杆机构带动拉杆和密封 圈 1向右运 动， 此 时密封 圈 1 脱 出右侧 密 封 套 的 内腔 ， A 腔 内 的空 气 进人 C腔 ， C腔内的气体进入活塞的右侧 ， 从而推动活 塞并带动换档摇臂向左运动 ； 当开启摇臂向右运动时， 开启 摇 臂 通 过 连 杆 机 构 带 动 拉 杆 和 密 封 圈 2向左 运 动 ， 此 时 密封 圈 2脱 出左 侧 密 封 套 的 内腔 ， 此 时 B腔 内的空气进入 D腔 ， D腔内的气 体进 入活塞的左侧 ， 从 而 推动 活塞并 带 动换档 摇臂 向右 运动 。 1 ． 2 初 期选 用 的气动 助力 器的安 装 原 气动 助力 器在 变速器 的安 装示 意 图 见 图 2 。气 动助力 器通 过支架 安 装 于变 速 器侧 面 ， 气 动 助 力器 开 启 摇臂 通过 拉杆 与变 速器 选 档 摇 臂连 接 ， 变 速 器选 档 摇 臂通 过拉 杆与 变速 杆连 接 ， 气 动 助力 器 换 档 摇臂 通 过拉杆与变速器换档摇臂连接， 当气动助力器换档摇 臂前后动作时实现对变速器的换档助力作用。 图 l 原 气 动 助 力 器 结 构 图 图 2 原气动助力器在变速器的安装示意图 2 初期选用的气动助力器故障及原因分析 2 ． 1 故 障形 态 收稿 日期 ；2 0 1 2 0 2 2 9 f修 回 日期 2 0 1 2 0 4 2 9 作者简介 殷明 贵 1 9 7 7 一 ，男 ，山西大 同人 ，工程师 ，本科 ，主要从事汽车变速器设 计。 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 2 0 1 2年第 5期 殷 明贵 l O档 变速 器用气动助力器的改进设 计 8 1 气动助力器在整车行驶 2 0 0 0 k m～i 0 0 0 0 k m时 发生漏气故障 ， 造成整车挂档费力甚至无法挂档 ， 经对 故障件拆解 ， 发现气动助力器拉杆上用于密封的 O形 圈损 坏 ， 见 图 3 。 2 ． 2原 因分 析 气 动 助力 器 的挂 档 助 力 通 过 O 形 圈与 密 封 套 的 相对运动来实现， 由于密封套在设计上不可避免存在 尖角部分 ， o形圈在运动过程中与尖角部分接触造成 损 坏 ， 导致 气 动助力 器漏 气 。 由于该气动助力器结构存在 问题 ， 即使进行优化 设计加工也存在很大的难度， 因此我公 司决定采用新 结构的气动助力器 ， 以满足整车匹配的要求。 图 3 0 形 圈 损 坏 3新气 动助 力器 结构 及原 理介 绍 3 ． 1 新 气动 助 力 器结构及 工作 原理 新气动助力器结构见图 4 。气动助力器进气 口接 通气压为 0 ． 6 MP a ～0 ． 8 MP a的压缩空气 ， 压缩空气 从气 阀开 启拉 杆 内部进 入气 动助 力器 的气 阀密 封座 中 部， 此时气动助力器的气 阀开启 器在 没有外力的作用 下不 会打 开 ， 因此压 缩 空气在 密封 座 的 中部达 到平衡 。 推拉 气动 助力 器 的连 接 套 ， 就会 带 动 大拉 杆 和 气 阀 开 启拉杆， 两侧的气阀开启器就会联动 ， 从而打开左右两 侧 的气阀。由右向左推动连接套时 ， 大拉杆就会推动 气 阀开启器打开右侧的气阀， 气 体经过 活塞杆右侧的 孔 进 入右 侧 的气缸 ， 活 塞 带 动 活塞 杆 及 输 出杆 迅 速 向 左侧移去 ， 而左侧气缸 内的气体从 活塞杆左侧孔里经 左 侧 的排 气孑 L 排 出 ， 输 出杆 带 动 变速 器 上 的换 挡 摇 臂 进行换挡 ， 从而达到气动助力器助力的效果 。由左向 右拉动连接套时， 大拉杆就会带 动气 阀开启拉杆左侧 的气 阀开启 器 打开 左侧 的气 阀 ， 气 体 经 过 活 塞 杆 左 侧 的孔进 入左 侧 的气 缸 ， 活 塞 带 动 活塞 杆 及 输 出杆 迅 速 向右侧移去 ， 右侧气缸 内的气体从活塞杆右I J T L 里经 右侧的排气孔排出， 输 出杆带动变速器上 的换挡摇臂 进行换挡， 从而达到气动助力器助力的效果 。 图 4新 气 动 助 力 器结 构 图 3 ． 2 新结 构 气动 助 力器在 变速 器 的安 装 新气动助力器在变速器的安装示意图见 图 5 。新 结构气动助力器直接安装在变速器壳体上， 连接套 与 换 档杆 连接 ， 输 出杆 与换 档摇 臂 直接连 接 ， 当输 出杆前 后动作时实现对变速器的换档助力作用。 口 图 5新气动助力器在 变速器的安装示意圈 3 ． 3 新结 构 气动 助 力器试验 及 装车验 证 效果 新结构的气动助力器经台架试验 4 o万次、 装车使 用 1 年 未发 生故 障 ， 得 到主机 厂 的认 可 。 4结论 新结构的气动助力器经试验验证换档助力效果明 显 ， 大大减轻 了驾驶员的劳动强度 ， 实际使用寿命可满 足整车的匹配要求 ， 且便于安装 ， 目前已在我公司重型 变速箱上开始批量匹配。 参考文献 [ 1 ] 王望予． 汽车设 计[ M] ． 第 3版． 北京 机 械工 业 出版社 ， 2 0 00 ． [ 2 3 成 大先． 机械设计手册[ M] ． 第 5版． 北京 化学 工业 出版 社 ， 2 0 0 8 ． [ 3 ] 席海 波． 单杆操 纵变 速箱并 列式 气动 助力 器的开 发[ J ] ． 机械管理开发 ， 2 0 0 8 6 1 4 1 5 ． I mpr o v e m e nt De s i g n o f Pn e u ma t i c Bo o s t e r i n 1 0 S p e e d Tr a ns mi s s i o n YI N M i ng - g u i Ch i n a Na t i o n a l He a v y Du t y Tr u c k Gr o u p Da t o ng Ge a r Co ．，Lt d ．，Da t o n g 0 3 7 3 0 5，Ch i n a Abs t r a c t W i t h t h e d e v e lop me nt of d o me s t i c h e a v y - du t y t r u c ks ，e f f o r t l e s s s h i f t ha s r e c e i v e d i nc r ea s i n g a t t e nt ion，t h e r e f or e a l l s y n c h r o me s h g ear b o x e s mo u n t e d s h i f t p n e u ma t i c b o o s t e r s h a v e b e c o me a d e v e l o p me n t t r e n d ．Th i s p a p e r i n t r o d u c ed t h e p n e u ma t i c b o o s t e r s ’ s t r u c t u r e a n d wo r k i n g p r i n c i p l e 。a n d p u t e mp h a s i s o n t h e i mp r o v e d d e s i g n s c h e me o f 1 0 s p e e d t r a n s mi s s i o n wi t h p n e u ma t i c b o o s t e r ． Ke y wo r d s p n e u ma t i c b o o s t e r ；wo r k i n g p r i n c i p l e ；t r a n s mi s s i o n ；e f f o r t l e s s s h i f t 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m