自動變速器的擋圈設計

畢崇盛，關崴，柴召朋，趙彥輝，楊林

自動變速器的擋圈設計

畢崇盛，關崴，柴召朋，趙彥輝，楊林

（哈爾濱東安汽車發(fā)動機制造有限公司技術中心，黑龍江 哈爾濱 150060）

文章通過對汽車變速器的介紹，進而提出了擋圈在自動變速器中的實際作用，進一步介紹了擋圈是如何設計開發(fā)的，擋圈的尺寸是如何設計分析的，然后舉出實際工作中遇到的例子，通過文章中提出的擋圈設計方法進行設計，計算，得出相應的擋圈尺寸，進一步表達出通過這樣的設計分析，可以設計出我們需要的擋圈，同時也表達了文章所寫的擋圈設計方法是有實際意義的。

擋圈；自動變速器

1 引言

隨著科學技術的不斷發(fā)展，汽車工業(yè)水平也展現(xiàn)出質的飛躍。汽車的動力性、燃油的經濟性和駕乘的舒適性等因素，也越來越被制造廠商所關注。汽車的這些性能不僅僅是依靠發(fā)動機的配置，同時也取決于和發(fā)動機相匹配的變速器。

擋圈，作為液力自動變速器（AT）中的重要部件，具有關鍵性的作用：1）卡位，將AT中的兩個部件固定在一起，使其能夠同軸旋轉；2）限位，將擋圈安裝在某個位置，讓相互配合的兩個零件無法進行相對移動。結合擋圈的實際作用，本文主要介紹的是，在已知對手件尺寸的條件下，如何設計自由狀態(tài)下的擋圈尺寸。

2 擋圈的理論設計

如圖1所示，圖中，左側為自由狀態(tài)下的彈性擋圈，右側為安裝后的彈性擋圈。在自由狀態(tài)下：擋圈直徑D1，寬為W，厚為T，開口尺寸為g1；安裝之后：擋圈直徑為D2，寬為W，厚為T，開口尺寸為g2。

假設1：把擋圈設置在所希望的部位時，在安裝過程中不會產生塑性變形。即：擋圈只有彈性變形。

假設2：初期擋圈內部不存在殘余應力。即：不考慮因殘余應力產生的影響。

圖1 擋圈的示意圖

θ2：設置時，即安裝后擋圈閉合部分的角度；

p：圓弧方向上的每單位長度的力；

C1：擋圈末端受到的半徑方向的集中力；

g2：設置時，即安裝后擋圈開口部分的長度；

C1和P，是y方向力的平衡公式，要滿足以下關系：

∑Fy=-C1cos(180-θ2)+p*g2/2 =0 （1）

另外，根據(jù)固體力學（或者材料力學）

P1：自由狀態(tài)下的曲率半徑

p2：設置時，即安裝狀態(tài)下的曲率半徑

M：力矩

E：彈性系數(shù)

I：轉動慣量

在這里，轉動慣量l如下：

T：擋圈的厚度

W：擋圈的寬度，外徑和內徑差異的一半

（為了維持整體的力度均衡，在彈性擋圈的開口部位施加垂直的集中力）

在角度θ下，假設切除擋圈：

因為從中心的力矩的和等于零，根據(jù)：

或者：

整理求p的公式如下：

3 擋圈的計算

舉例說明，當安裝后擋圈直徑為167mm，開口尺寸為3mm，在擋圈的安裝狀態(tài)已確定的情況下，求得初期形狀的過程如下：

以下是輸入值

D2：彈性擋圈的最終外徑

W：彈性擋圈的寬度，假定變形中尺寸無變化

T：彈性擋圈的厚度，假定變形中尺寸無變化

E：彈性系數(shù)

v：泊松比

92：安裝狀態(tài)下彈性擋圈末端打開的間距

D1：自由狀態(tài)下，θ為0位置上的外徑（嚴格來說是曲率半徑的2倍）

（1）定義對整體形狀的區(qū)間數(shù)N

（2）為了計算順利，提前算好以下值：

（3）最終狀態(tài)下，計算對一個區(qū)間的角度增量△。

（4）把以下值作為所計算值的初期值。

（14）

（8）利用中立面的長度不變的假定，初期形狀下計算增量△。

（9）把φ1和β1按如下更新。

（10）（x1，y1），利用以下公式計算。

（11）θ1如與2相同，則結束計算。

（12）如下進行相關值更新。（←+1過程）

（13）反復上述從（5）到（12）的過程。

最終，通過循環(huán)計算得出，自由狀態(tài)下?lián)跞χ睆綖?75mm，同時橢圓尺寸D1-1：168.7mm。

4 結論

通過以上計算可知：根據(jù)安裝后的彈性擋圈尺寸，可以得出自由狀態(tài)下的彈性擋圈尺寸；通過自由狀態(tài)下的彈性擋圈直徑，可以得出自由狀態(tài)下為橢圓的彈性擋圈尺寸。

[1] 葛安林.自動變速器（一）:自動變速器綜述[J].汽車技術,2001（5）.

[2] 孟祥偉,王進.卡環(huán)結構對拔脫力的影響研究[J].汽車實用技術, 2019(01).

[3] 齒圈斷裂失效分析[J].王令,李凱.金屬加工(熱加工). 2020(03).

The Design of Snap Ring for Automatic Transmission

Bi Chongsheng, Guan Wei, Chai Zhaopeng, Zhao Yanhui, Yang Lin

（Center of Technology, Harbin DongAn Automotive Engine Manufacturing Co., Ltd, Heilongjiang Harbin 150060）

This article through to the introduction of auto transmission, then puts forward the retaining ring in the actual function of automatic transmission, further introduces the retaining ring is how to design and development, the size of the collar is how to design and analysis, and then give examples of encountered in the actual work, through this article puts forward the design method of retaining ring to carry on the design, calculation, draw the corresponding ring size, further expressed by analyzing such a design, can design the retaining ring, we need also expressed in this article, written by the collar design method is of practical significance.

Snap ring;Automatic transmission

A

1671-7988(2020)24-38-03

U463.212

A

1671-7988(2020)24-38-03

畢崇盛，就職于哈爾濱東安汽車發(fā)動機制造有限公司技術中心。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2020.24.013

CLC NO.: U463.212