變速箱設(shè)計(jì)(操縱機(jī)構(gòu))畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書

1、1 引言1.1 任務(wù)來源及設(shè)計(jì)依據(jù) 任務(wù)來源 指導(dǎo)老師分配。 設(shè)計(jì)依據(jù) 參照國家關(guān)于汽車換檔操縱機(jī)構(gòu)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及汽車換檔操縱機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)實(shí)體模型。1.2 設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)原則 對換檔操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足其操縱的輕便性、可靠性、穩(wěn)定性和平順性，在換檔操縱機(jī)構(gòu)布置位置還應(yīng)注意隔熱、隔振、防塵等密封問題。另外，設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及人機(jī)工程學(xué)方面的要求，在滿足前述原則的的前提下，應(yīng)盡可能的采用國內(nèi)外的新技術(shù)和新材料，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)要求.3駕駛員在換檔時(shí)，操縱應(yīng)準(zhǔn)確、輕便、可靠；.4換檔拉索的選擇合理（參照國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)），具有足夠的剛度和強(qiáng)度，工作可靠性高。.5結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)簡單，

2、易于加工、制造，調(diào)整方便。1.3 結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)設(shè)計(jì)題目，參照EQ1090貨車，本次設(shè)計(jì)采用雙桿遠(yuǎn)距離換檔操縱機(jī)構(gòu)。1.4 主要參數(shù)人手操縱力：；換檔桿長度：；選檔軸力矩：；換檔軸力矩：；換檔搖臂長度：；選檔搖臂長度：。1.5 要求提供的技術(shù)資料 設(shè)計(jì)任務(wù)書； 二維裝配圖圖紙繪制； 二維圖紙繪制（主要零部件二維工程圖）； 技術(shù)條件。2 變速器操縱機(jī)構(gòu)概述汽車變速器操縱機(jī)構(gòu)作為變速器的控制機(jī)構(gòu)，較之汽車設(shè)計(jì)中的其它環(huán)節(jié)，只是一個(gè)小裝置，但它卻和汽車的正常行駛有著十分緊密的關(guān)系，并在變速器的設(shè)計(jì)中占有重要的地位。除此之外，因?yàn)橛神{駛者直接操縱，所以，變速器操縱機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮到人機(jī)工程學(xué)方面的

3、知識。變速器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員操縱變速手柄到使變速箱換檔的一套機(jī)構(gòu)，是用來保證駕駛員能根據(jù)汽車使用條件，隨時(shí)撥動(dòng)變速箱內(nèi)齒輪進(jìn)行換檔，或使之從工作檔退到空檔，并要求撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪時(shí)要省力。要使變速器操縱機(jī)構(gòu)可靠地工作，應(yīng)滿足下列要求： (l)設(shè)有自鎖裝置，防止變速器自動(dòng)換檔和自動(dòng)脫檔。 (2)設(shè)有互鎖裝置，保證變速器不會(huì)同時(shí)換入兩個(gè)檔，否則會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，甚至?xí)p壞零件。 (3)設(shè)有倒檔鎖，防止誤換倒檔。否則會(huì)損壞零件或發(fā)生安全事故。近年來，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操縱方向發(fā)展的趨勢。自動(dòng)操縱式機(jī)械換檔變速器又稱或稱自動(dòng)化機(jī)械換檔變速器，它是在原手動(dòng)機(jī)械換檔變速器（MT）的基礎(chǔ)上，對其離合器、變速器

4、的控制系統(tǒng)和操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造而形成的。3 變速器操縱機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì)3.1變速器操縱機(jī)構(gòu)類型方案分析機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)是最常用的，按換檔操縱桿與變速器的相互位置，機(jī)械式變速器操縱機(jī)構(gòu)可分為直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式兩類：直接式操縱機(jī)構(gòu)主要由選檔換檔機(jī)構(gòu)和安全裝置兩部分組成。選檔換檔機(jī)構(gòu)由變速桿、撥塊、撥叉軸和撥叉等組成，用來完成換檔的基本動(dòng)作；安全裝置用來保證變速器在任何情況下都能準(zhǔn)確、安全、可靠地工作，由自鎖裝置、互鎖裝置、倒檔鎖組成，分別用來保證換檔到位，防止自動(dòng)脫檔；防止同時(shí)掛入兩檔和防止誤掛倒檔。直接式操縱機(jī)構(gòu)多集裝于變速器上蓋或變速器側(cè)面，機(jī)構(gòu)簡單，操縱方便，換檔手感明顯；變速桿直接安裝在

5、變速器上，并依靠駕駛員手力和通過變速桿直接完成換檔功能的手動(dòng)換檔變速器，稱為直接操縱變速器。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡單，已得到廣泛應(yīng)用。近年來，單軌式操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多，其優(yōu)點(diǎn)是減少了變速叉軸，各檔同用一組自鎖裝置，因而使操縱機(jī)構(gòu)簡化，但它要求各檔換檔行程相等。采用直接操縱方式換檔的前提是變速器離司機(jī)較近。遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)由外部操縱機(jī)構(gòu)和內(nèi)部操縱機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成。外部操縱機(jī)構(gòu)主要是從變速桿到選檔換檔軸之間的所有傳動(dòng)件，用來實(shí)現(xiàn)對變速器的遠(yuǎn)距離操縱；內(nèi)部操縱機(jī)構(gòu)由選檔換檔軸、撥叉軸、撥叉、自鎖裝置、互鎖裝置和倒檔鎖等。遠(yuǎn)距離式操縱機(jī)構(gòu)通常在操縱桿與撥塊之間增加若干傳動(dòng)件，組成遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)。遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)

6、應(yīng)有足夠的剛度，各連接件間隙不能過大，否則換檔手感不明顯，且不能保證換檔齒輪全齒長嚙合。貨車的變速操縱與轎車、客車相比, 有其自身特點(diǎn)。對于轎車來說, 因?yàn)樽兯倨飨潴w小, 變速器的靜態(tài)換檔力比較小, 所以, 變速操縱力不會(huì)太大。而對貨車而言, 由于駕駛員離變速器距離近, 大部分操縱桿可以直接布置于變速器上, 減少了操縱機(jī)構(gòu)的路途損失。而對于中重型載重貨車其變速器的安裝位置距離駕駛員座椅較遠(yuǎn)不得不采用遠(yuǎn)距離操縱的形式。對于采用了同一型號變速器的客、貨兩種車的變速操縱力相比, 貨車輕便、客車偏重是正常的。這種型式具有維修發(fā)動(dòng)機(jī)方便、傳動(dòng)系和操縱系比較簡單等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書數(shù)據(jù)要求（汽車發(fā)動(dòng)

7、機(jī)的排量：5.6L 汽車的自重：4000kg,載重量5000kg），可知EQ1090貨車機(jī)械式變速器應(yīng)選擇遠(yuǎn)距離式操縱機(jī)構(gòu)。遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)按變速器選檔軸和換檔軸是否分開可分為雙桿式和單桿式兩種類型；按變速拉桿結(jié)構(gòu)不同可分為剛性和柔性兩種類型；按操縱機(jī)構(gòu)拉桿布置方式不同可分為左操縱型、右操縱型和左右操縱型3種類型。在新車型開發(fā)過程中，通常要兼顧變型車擴(kuò)展。因此，在進(jìn)行操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)既要能適應(yīng)駕駛室翻轉(zhuǎn)又不影響操縱機(jī)構(gòu)的正常工作。操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求在進(jìn)行操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題。a保證駕駛室內(nèi)操縱桿位置符合GBT15705載貨汽車駕駛員操作位置

8、尺寸中相應(yīng)條款要求，即變速桿手柄工作位置應(yīng)位于轉(zhuǎn)向盤下面和駕駛員座椅右面不低于座墊表面的特定區(qū)域：變速桿手柄在任意位置時(shí)，距駕駛室內(nèi)其它零件或操縱桿的距離不得小于50 mm。b變速器操縱較頻繁，為增強(qiáng)駕駛員操縱手感，要求機(jī)構(gòu)具有足夠剛性，且連接件之間的間隙應(yīng)盡量減小。c變速拉桿總成支座應(yīng)盡量固定在與變速器殼體剛性連成一體的機(jī)件(如發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器等)上。避免或減小由于車架變形及汽車振動(dòng)對操縱機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的不良影響。d應(yīng)對駕駛員操縱力和操縱桿手柄的行程進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。為減輕駕駛員疲勞。要求操縱力不大于90 N，操縱桿手柄的雙向行程之和應(yīng)不大于200mm。e應(yīng)按變速器總成提供的直接操縱檔位圖和操縱機(jī)構(gòu)本

9、身的動(dòng)作特點(diǎn)。正確確定駕駛員操縱桿手柄上的檔位圖。f操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)有行程調(diào)節(jié)功能，以便在操縱不靈活的情況下對機(jī)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保證操縱機(jī)構(gòu)靈活有效。.1單桿剛性操縱機(jī)構(gòu)單桿操縱機(jī)構(gòu)的操縱桿支座布置在駕駛室地板下面的發(fā)動(dòng)機(jī)上，為使機(jī)構(gòu)不受駕駛室翻轉(zhuǎn)影響，操縱桿從駕駛室地板較大的孔洞進(jìn)入駕駛室，這時(shí)要考慮地板孔的防塵、防水、隔熱等密封問題。有時(shí)操縱桿支座布置在駕駛室地板上操縱機(jī)構(gòu)拉桿是伸縮式的，以適應(yīng)駕駛室翻轉(zhuǎn)。對于前者，在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上應(yīng)預(yù)先鑄有操縱桿支座總成的安裝位置；對于后者應(yīng)考慮車架和駕駛室總成在行車當(dāng)中的振動(dòng)對機(jī)構(gòu)的影響。另外，單桿機(jī)構(gòu)針對的變速器總成屬于選檔軸和換檔軸合為一體的情況，選檔行

10、程是沿平行于汽車軸的軸線橫向運(yùn)動(dòng)，換檔行程則繞著平行于汽車y軸的軸線前后轉(zhuǎn)動(dòng)。3雙桿剛性操縱機(jī)構(gòu)雙桿操縱機(jī)構(gòu)的操縱桿及支座總成布置在駕駛室地板上。操縱機(jī)構(gòu)不僅要克服其零部件與其它系統(tǒng)發(fā)生干涉。而且為滿足駕駛室翻轉(zhuǎn)需要，還要增加連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使搖臂及支座總成的轉(zhuǎn)軸中心盡可能與駕駛室翻轉(zhuǎn)中心接近或重合，所以機(jī)構(gòu)復(fù)雜、零件數(shù)目多。另外，由于搖臂及支座總成與變速器距離遠(yuǎn)，需利用拉桿總成通過與車架縱梁相連接的選檔搖臂、T形支架總成、搖臂及臥式支座總成來傳遞動(dòng)力。這一段機(jī)構(gòu)的布置可能會(huì)與冷卻系、排氣系、駕駛室后懸置總成等發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉現(xiàn)象。所以應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，及時(shí)與總布置、車架及相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作好溝通與對

11、接，以免影響設(shè)計(jì)進(jìn)度。雙桿操縱機(jī)構(gòu)具有負(fù)載效率高，換檔力小，操縱手感好，使用可靠，整個(gè)系統(tǒng)靈活輕便等優(yōu)點(diǎn)。如圖3-1所示的變速器雙桿操縱機(jī)構(gòu)。圖3-1 變速器雙桿操縱系統(tǒng)1-3號選檔拉桿；2-3號換檔拉桿；3-選擇；4-換檔；5-換檔支座；6-4號選檔拉桿；7-換檔平衡彈簧；8-2號換檔拉桿；9-球碗；10-1號換檔拉桿；11-1號選檔拉桿；12-拉桿總成；13-選檔回位彈簧；14-2號選檔拉桿；15-4號換檔拉桿；16-變速器3柔性(軟軸)操縱機(jī)構(gòu)剛性機(jī)構(gòu)有時(shí)存在機(jī)構(gòu)復(fù)雜、難于布置等諸多問題，特別是對對該種操縱機(jī)構(gòu)難于適應(yīng)駕駛室翻轉(zhuǎn)要求的這一難點(diǎn)，柔性機(jī)構(gòu)可有效解決這些問題。如圖3-2所示的

12、柔性操縱機(jī)構(gòu)。圖3-2 變速器軟軸操縱機(jī)構(gòu)1、2-大螺母；3、6-卡箍；4-換檔搖臂；5-選檔搖臂。它利用一種推拉式軟軸代替剛性拉桿用于遠(yuǎn)距離操縱。這種軟軸一般由芯軸和護(hù)套組成，其芯軸為多根鋼絲組成并增加了斜繞鋼帶，外護(hù)套為多根細(xì)鋼絲斜繞而成，同時(shí)增加了內(nèi)護(hù)管。也有在外護(hù)套中增加斜繞鋼帶以進(jìn)一步提高軟軸承載能力，但這會(huì)影響軟軸彎曲性能。柔性機(jī)構(gòu)的操縱桿及支座總成一般布置在駕駛室地板上。操縱桿及支座總成的功能與雙桿剛性機(jī)構(gòu)中的操縱桿及支座總成類似，主要區(qū)別是增加了軟軸支撐的設(shè)計(jì)。在后部通過軟軸支架與變速器總成的選檔臂和換檔臂相連，從而實(shí)現(xiàn)其操縱功能。3.1.2變速器操縱機(jī)構(gòu)類型的確定中型汽車我國

13、定義為總質(zhì)量大于6t，小于14t的汽車。國外在這個(gè)噸位級的汽車產(chǎn)量較少，而在我國其產(chǎn)量最大、保有量最多。東風(fēng)牌EQl092F是東風(fēng)汽車的主導(dǎo)車型，其保有量較多，其結(jié)構(gòu)特征普遍為用戶所熟悉。變速箱采用普通機(jī)械式，其檔數(shù)通常有五檔；并帶同步器方便操縱。其操縱機(jī)構(gòu)多采用直接操縱桿式(長頭車)或雙桿操縱式(平頭車)。考慮到EQ1090貨車屬于中型載貨車實(shí)際情況，因此EQ1090貨車機(jī)械式變速器操縱機(jī)構(gòu)類型確定為雙桿遠(yuǎn)距離變速器操縱機(jī)構(gòu)。3.2變速器操縱機(jī)構(gòu)換檔機(jī)構(gòu)方案分析變速器操縱機(jī)構(gòu)換檔位置圖的確定設(shè)計(jì)操縱機(jī)構(gòu)首先要確定換檔位置圖。換檔位置圖的確定主要從換檔方便考慮為此應(yīng)注意以下三點(diǎn)：按換檔次序來排

14、列；將常用檔放在中間位置，其它檔放在兩邊；為了避免誤掛倒檔，往往將倒檔安排在最靠邊的位置，有時(shí)與I檔組成一排。圖3-3 換檔位置圖圖3-3表示了幾種變速器換檔位置圖。圖3-3a的換檔位置圖比較理想，便于操縱圖3-3b的換檔順序并不方便，圖3-3c比較理想，但l檔與倒檔相距太遠(yuǎn)，往復(fù)倒車時(shí)不方便。因此，EQ1090貨車機(jī)械式變速器操縱機(jī)構(gòu)的換檔位置圖選擇圖3-3a。 換檔機(jī)構(gòu)的功用及結(jié)構(gòu)(1)功用1)用來改變滑動(dòng)齒輪的位置，使其與相應(yīng)的齒輪嚙合或脫開嚙合，以得到所需排檔或空檔。2)撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪時(shí)省力。(2)結(jié)構(gòu)：汽車上大都采用球支座式換檔機(jī)構(gòu)，包括變速桿、壓緊(或支承)彈簧、滑桿(撥叉軸)、撥叉

15、等。變速桿用球頭鉸鏈安裝在變速桿座上(通過彈簧和碗蓋吊裝，彈簧力的方向可以是向上的，也可以是向下的)，可前、后、左、右擺動(dòng)。當(dāng)用彎桿時(shí)，應(yīng)用止動(dòng)銷防止桿繞垂直軸線自行轉(zhuǎn)動(dòng)，但不應(yīng)妨礙擺動(dòng)。變速桿下端置于滑桿前端凹槽內(nèi)，扳動(dòng)上端時(shí)，下端可撥動(dòng)滑桿，滑桿上用螺釘固定著撥叉，撥叉卡在滑動(dòng)齒輪的撥叉環(huán)槽中。這樣，撥動(dòng)變速桿就可通過撥叉使滑動(dòng)齒輪移動(dòng)。.1 球形手柄因?yàn)榍蛐问直蠖酁橄鹚苤破罚枰谱髂＞?，所以在批量不大時(shí)，盡量根據(jù)現(xiàn)有模具選型。手柄上部排檔序列的刻字，主要是由所選用的變速器決定的，目前尚無統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，通常根據(jù)樣車的調(diào)試結(jié)果來確定。在調(diào)試時(shí)，盡量通過調(diào)整變速軟軸或轉(zhuǎn)換器的安裝方案使排檔順

16、序與現(xiàn)有模具的排檔序列一致，以降低開發(fā)成本和縮短開發(fā)時(shí)間。.2 變速桿變速器操縱桿簡稱變速桿，又稱排檔桿，是變速器的操縱控制機(jī)件，用以接合或分離變速器內(nèi)各檔齒輪，從而改變傳遞的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速及運(yùn)轉(zhuǎn)方向，使得汽車前進(jìn)或倒退。變速桿中部具有球面，支承在變速器蓋內(nèi)，變速桿上部在駕駛室內(nèi)。扳動(dòng)變速桿時(shí)，變速桿以球面為支點(diǎn)，使變速桿下端作橫向運(yùn)動(dòng)，伸入個(gè)變速撥叉頂部凹槽中，然后變速桿再作縱向運(yùn)動(dòng)，通過變速撥叉移動(dòng)掛檔齒輪，與所掛檔位的齒輪嚙合，掛入檔位。一般來說，操縱桿通常位于駕駛員座位的旁側(cè)。然后，根據(jù)操縱桿安裝尺寸圖、球形手柄內(nèi)孔尺寸和操縱器與變速桿裝配孔的尺寸來設(shè)計(jì)、制造操縱桿。設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮批量

17、、經(jīng)濟(jì)性、交貨期和制造工藝等因素。為了防塵，應(yīng)加防塵罩，但還應(yīng)考慮在一定程度上隔絕車外的噪聲、熱量，甚至是濺水，必要時(shí)可加裝兩級防塵罩。 .3變速撥叉和軸變速撥叉用螺釘固定在撥叉軸上，下端伸入掛檔齒輪(或接合齒套)的環(huán)槽內(nèi)。撥叉軸可以沿軸向移動(dòng)?？諜n時(shí)，各撥叉頂部凹槽都對齊，使變速桿下端可作橫向移動(dòng)，伸入所掛檔位的撥叉凹槽內(nèi)。變速器換檔機(jī)構(gòu)形式變速器換檔機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換檔三種形式。汽車行駛時(shí)，因變速器內(nèi)各傳動(dòng)齒輪有不同的角速度，所以用軸向滑動(dòng)直齒齒輪方式換檔，會(huì)在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨噪聲，這不僅使齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時(shí)使駕駛員精神緊張。駕駛員需要熟練的操作技術(shù)

18、(如兩腳離合器)才能減輕換檔時(shí)的齒輪沖擊，但換檔瞬間駕駛員注意力被分散，影響行駛安全。除此之外，采用直齒滑動(dòng)齒輪換檔時(shí)，換檔行程長也是它的缺點(diǎn)。因此，盡管這種換檔方式結(jié)構(gòu)簡單，制造、拆裝與維修工作容易，并能減小變速器旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，但除一檔、倒檔外已很少使用。當(dāng)變速器第二軸上的齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)時(shí)，可以采用移動(dòng)嚙合套的方式換檔。這時(shí)，不僅換檔行程短，同時(shí)因承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換檔，所以它們都不會(huì)過早損壞；但因不能消除換檔沖擊，仍然要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。重型貨車檔位間的公比較小，換

19、檔機(jī)構(gòu)連接件之間的角速度差也小，而且要求換檔手感強(qiáng)，因此可采用嚙合套換檔。與同步器換檔比較，嚙合套換檔具有結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，維修方便，能夠降低制造成本及減小變速器長度等優(yōu)點(diǎn)。使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換檔，與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大、同步環(huán)(摩擦件)使用壽命短等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。利用同步器或嚙合套換檔，其換檔行程要比滑動(dòng)齒輪換檔行程短。為了操縱方便，要求換入不同檔位的變速桿行程應(yīng)盡可能一樣，如利用同步器或嚙合套換檔，就很容易實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。因此，EQ1090機(jī)械式變速器選用鎖銷式同步器的換

20、檔形式。 變速器換檔機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)意義 .1 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)設(shè)在人肢體活動(dòng)的最有力的區(qū)域內(nèi)，其高低要適應(yīng)于人體相應(yīng)部位，其位置要設(shè)在操作方便、反應(yīng)靈活的空間范圍之內(nèi)。操縱機(jī)構(gòu)的用力范圍不應(yīng)超出人體的最大用力限度，其布置必須保證人在工作時(shí)的自然姿態(tài)，并能交替變換工作時(shí)的姿勢，以防姿勢不適導(dǎo)致操作者的過度疲勞。因此，為減輕疲勞，在布置操縱機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)考慮變換姿勢的可能性，合理地滿足操作者的使用要求，適應(yīng)操作者的正常人體結(jié)構(gòu)尺寸和生理要求。如果忽略上述因素，就可能造成操作者使用不便，影響工作效率，甚至影響操作者的身心健康。.2 人體尺寸在操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 GB1000088是19

21、89年開始實(shí)施的我國成人人體尺寸國家標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)人機(jī)工程學(xué)要求提供了我國成人人體的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。其中，立姿人體尺寸數(shù)據(jù)包括立姿身高、立姿眼高、立姿肩高、肘高、撓骨點(diǎn)高、中指指尖高、手功能高、中指指尖舉高、雙臂功能上舉高、肩寬、最大肩寬、上肢長、全臂長、兩臂展開寬、兩臂功能展開寬、兩臂肘展開寬等尺寸；坐姿人體尺寸數(shù)據(jù)包括坐姿上肢最大前伸長、坐姿肩寬、坐姿肘高、坐姿下肢長、坐姿眼高、坐姿膝高等尺寸數(shù)據(jù)以及頭、手、足的相關(guān)尺寸數(shù)據(jù)。這些人體數(shù)據(jù)為操縱機(jī)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)提供了有力支持，操縱機(jī)構(gòu)的高度設(shè)計(jì)，作業(yè)空間的最大范圍、正常范圍、最佳范圍的確定以及各種控制器、控制臺、操作平臺的設(shè)計(jì)都應(yīng)以人體尺寸數(shù)據(jù)為

22、依據(jù)，力求操作者操作方便、安全、舒適。.3 人的視野范圍和視距范圍對操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的影響人的視野是指眼球不轉(zhuǎn)動(dòng)的情況下能看見的空間范圍。單眼對于黑背影上的白色對象的平均視野范圍為：從眼球中心向外側(cè)9O°94°、向內(nèi)側(cè)6O°62°、向下65°78°、向上55°60°；雙眼在水平方向上大約增加到120°。人的視野范圍對于顏色的視野比黑背影下白色對象的視野小，尤其對綠色感受的視野范圍最小。為此，在操縱機(jī)構(gòu)的布置和色彩的設(shè)計(jì)方面，應(yīng)按人的視野范圍合理安排，以求達(dá)到好的視覺效果。在視野邊沿上，人只能觀察出物體的出現(xiàn)，

23、但不知其形狀。因?yàn)榇藭r(shí)物體是處于與視野中心(沿水平線)超過5O°6O°的情況下，要辨認(rèn)清楚只有使物體處于30°4O°的視野范圍之內(nèi)。從人的視野特性可知，人的橫向視野大于縱向視野，最有效的視野區(qū)為以水平線向上3O°、向下4O°，以鼻為中心左右15°20°的范圍之內(nèi)，其中在3°以內(nèi)為最佳視覺區(qū)。 視距范圍是指人的眼睛觀察操縱器的正常范圍，一般選取560mm 左右為最佳視距， 最大視距為760mm，最小視距為380mm 左右。另外，眼睛在水平方向上的運(yùn)動(dòng)速度比垂直方向上快，且不易疲勞。根據(jù)上述視野特性，在設(shè)計(jì)操

24、縱機(jī)構(gòu)與控制面板時(shí)，應(yīng)充分考慮操作者的視野范圍和視距范圍，將常用的指示器置于眼高偏下3O°左右，并以此為中心左右分別偏離3O°的范圍最佳。 .4人體操縱力的選擇 在操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，必須考慮人體用力的限度，而操縱力的大小取決于人體的姿勢、著力部位以及力的作用方向。 (1)手的操縱力。坐姿時(shí)，手操縱的一般規(guī)律為右手力量大于左手。手臂處于側(cè)面下方時(shí)，推、拉力都較弱，但其向上、向下的力較大。拉力略大于推力，向下的力略大于向上的力， 向內(nèi)的力大于向外的力。 (2)腳的操縱力。在作業(yè)中，操作者用腳操作的場合也是很多的。腳產(chǎn)生的操縱力大小與下肢的位置、姿勢和方向有關(guān)，下肢伸直時(shí)腳產(chǎn)生的力

25、大于下肢彎曲時(shí)腳產(chǎn)生的力；坐背有靠背支持時(shí)腳可產(chǎn)生最大的力。立姿時(shí)腳的用力比坐姿大，一般坐姿時(shí)右腳最大蹬力平均可達(dá)2 568N，左腳可達(dá)2 362N。據(jù)測定，膝部伸展角度在13O°150°或16O°180°之間時(shí)腳的蹬力最大，一般情況下右腳的操縱力大于左腳的操縱力，男同志的腳力大于女同志的腳力。根據(jù)上述人體肢力的特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)操縱機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)充分考慮操作者工作時(shí)的體位，采用適當(dāng)?shù)脑隽C(jī)構(gòu)，將操縱機(jī)構(gòu)的原始力調(diào)整到人體最適宜的用力范圍之內(nèi)，避免因操作困難使操作者過度疲勞，影響工作情緒?？偠灾?，應(yīng)用人機(jī)工程學(xué)原理進(jìn)行操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，有利于最大限度地改善人機(jī)關(guān)系，

26、使人與機(jī)器達(dá)到最佳匹配，對于提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，改善勞動(dòng)者的勞動(dòng)條件，減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，為操作者提供方便、安全、舒適的工作環(huán)境是非常有益的，而且也能取得良好的效果。由此可見，也只有根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理設(shè)計(jì)的汽車產(chǎn)品，才能給人們帶來舒適的駕乘感覺,最終才能被消費(fèi)者所接受。3.3 鎖定裝置方案分析 自鎖裝置 變速器為防止自動(dòng)脫檔，并保證輪齒以全齒長嚙合，應(yīng)在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。因?yàn)樽兯倨髟趻鞕n過程中，若操縱變速桿推動(dòng)撥叉前移或后移的距離不足時(shí)，則滑動(dòng)齒輪(破整合套)與相應(yīng)的齒輪(或接合齒圈)將不能在全齒長上嚙合，因而影響齒輪的壽命。即使達(dá)到全齒長嚙合，也可能由于汽車振動(dòng)或其他原因，使

27、滑動(dòng)齒輪(或接合套)自動(dòng)軸向移動(dòng)，田田減少了齒的嚙合長度，甚至完全脫離嚙合，即自動(dòng)脫檔。l)結(jié)構(gòu)：多數(shù)變速器的自鎖裝置由鋼球l和彈簧2組成(圖10-20)。在變速器蓋6前端凸起部位鉆有三個(gè)深孔，位于三根撥叉軸3的上方。每根撥叉軸對著鋼球l的一面有三個(gè)凹槽(槽的深度小于鋼球半徑)，中間的凹槽為空檔定位，中間凹槽至兩側(cè)凹槽的距離等于滑動(dòng)齒輪(或接合套)由空檔換入相應(yīng)檔(保證全齒長嚙合)的距離2)工作：自鎖鋼球被自鎖彈簧壓入撥叉軸的相應(yīng)凹槽內(nèi)，起到鎖止檔位的作用，防止自動(dòng)換檔和自動(dòng)脫檔。換檔時(shí)，駕駛員施加于撥叉軸上的軸向力克服彈簧與鋼球的自鎖力時(shí)，鋼球便克服彈簧的預(yù)壓力而升起，撥叉軸移動(dòng)，當(dāng)鋼球與另

28、一凹槽處對正時(shí)，鋼球又被壓入凹槽內(nèi)，此動(dòng)作傳到操縱桿上，使駕駛員具有“手感”。 圖3-4 變速器的自鎖及互鎖裝置 l-定位鋼球；2-定位彈簧；3-撥叉軸；4-互鎖頂銷；5-互鎖鋼球(或互鎖銷)；6-變速器蓋 互鎖裝置 變速器為防止同時(shí)掛入兩個(gè)檔位，必須在操縱機(jī)構(gòu)內(nèi)裝設(shè)互鎖裝置。因?yàn)槿糇兯贄U同時(shí)推動(dòng)兩個(gè)撥又，即可能同時(shí)掛入兩個(gè)檔位。由于兩個(gè)檔位的傳動(dòng)比不同，必須使嚙合的各個(gè)齒輪相互產(chǎn)生機(jī)械干涉，變速器將無法工作。情況嚴(yán)重時(shí)還將使零件遭受破壞。.1 鎖球(銷)式 (l)結(jié)構(gòu)：圖3-4所示屬于這種型式。在三根撥叉軸所處的平面且垂直于撥叉軸的橫向孔道內(nèi)，裝有互鎖鋼球5(圖3-4a)或互鎖銷5(圖3-4

29、b)?；ユi鋼球(或互鎖銷)對著每根撥叉軸的側(cè)面上都制有一個(gè)凹槽且深度相等。中間撥叉軸的兩側(cè)各有一個(gè)凹槽。任一撥叉軸處于空檔位置時(shí)，其側(cè)面凹槽正好對準(zhǔn)互鎖鋼球(或互鎖銷)。兩個(gè)鋼球直徑之和(或一個(gè)互鎖銷的長度)等于相鄰兩撥叉軸圓柱表面之間的距離加上一個(gè)凹槽的深度。中間撥叉軸上兩個(gè)側(cè)面之間有通孔，孔中有一根橫向移動(dòng)的頂銷4，頂銷的長度等于撥叉軸的直徑減去一個(gè)凹槽的深度。 (2)互鎖原理：當(dāng)變速器處于空檔位置時(shí)，所有撥叉軸的側(cè)面凹槽同鋼球、頂銷都在同一直線上。在移動(dòng)中間撥叉軸2時(shí)(圖3-5a)，軸2兩側(cè)的鋼球從其側(cè)面凹槽中被擠出，兩側(cè)面外鋼球4、6分別嵌入撥叉軸l和3的側(cè)面凹槽中，將軸l和3鎖止在空

30、檔位置。若要移動(dòng)撥叉軸3，必須先將撥叉軸2退回至空檔位置，撥叉軸3移動(dòng)時(shí)鋼球4從凹槽擠出，通過頂銷5推動(dòng)另一側(cè)兩個(gè)鋼球移動(dòng)，撥叉軸l、2均被鎖止在空檔位置上(圖3-5b)。撥叉軸l工作情況與上述相同(圖3-5c)。 圖3-5 鋼球式互鎖裝置工作原理圖 l、2、3-撥叉軸；4、6-互鎖鋼球；5-互鎖頂銷；7、8、9-撥叉(或撥塊)；10-變速桿下端球 上述互鎖裝置工作情況可知，當(dāng)一根撥叉軸移動(dòng)的同時(shí)，其它兩根撥叉軸均被鎖止。但有的變速器互鎖裝置沒有頂銷，當(dāng)某一撥叉軸移動(dòng)時(shí)，只要鎖止與之相鄰的撥叉軸，即可防止同時(shí)換入兩個(gè)檔。  .2 自鎖和互鎖裝置合二為一的互鎖裝置 有的三檔變速器，操縱

31、機(jī)構(gòu)有兩根撥叉軸，將自鎖和互鎖裝置合二為一(圖3-6)。兩根空心鎖銷l內(nèi)裝有自鎖彈簧2，在圖示位置(空檔)時(shí)，兩鎖銷內(nèi)端面的距離a等于槽深b，不可能同時(shí)撥動(dòng)兩根撥叉軸。自鎖彈簧2的預(yù)壓力和鎖銷l對撥叉軸起到自鎖作用。 圖3-6 同時(shí)起自鎖與互鎖兩重作用的鎖止裝置 l-鎖銷；2-自鎖彈簧  .3 轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式 轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖裝置如圖3-7所示。變速桿下端球頭置于鉗口中，鉗形板可繞a軸擺動(dòng)。換檔時(shí)，變速桿先撥動(dòng)鉗形板處于某一撥叉軸的撥叉凹槽中，然后換入需要的檔位，其余兩個(gè)換檔撥叉凹槽被鉗形爪檔住，起到互鎖作用。 圖3-7 轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖裝置 l-變速桿；2-鉗形板 總之，不論哪類互鎖裝置，

32、其工作原理是一致的，即每一次只能移動(dòng)一根撥叉軸，其余撥叉軸均在空檔位置不動(dòng)。 倒檔鎖 變速器為防止誤掛倒檔，必須在操縱機(jī)構(gòu)內(nèi)裝設(shè)倒檔鎖。汽車行進(jìn)中，若誤掛倒檔，變整器輪齒問將發(fā)生極大沖擊，導(dǎo)致零件損壞。汽車起步時(shí)若誤掛倒檔，則容易出安全事故倒檔鎖的作用是使駕駛員必須對變速桿施加較大的力，才能掛入倒檔，起到提醒作用，防止誤掛倒檔，提高安全性。.1彈簧鎖銷式倒檔鎖多數(shù)汽車變速器采用結(jié)構(gòu)簡單的彈簧鎖銷式倒檔鎖(圖3-8)。 由一、倒檔從撥叉塊2中的倒檔鎖銷4及彈簧3組成。因此駕駛員要掛一檔或倒檔時(shí)，必須用較大的力使變速檸1曲下端壓縮彈簧3，將鎖銷4推向右方后，才能使變速扦下端進(jìn)入撥塊2的凹槽內(nèi)。以撥

33、動(dòng)一、倒檔撥叉軸而掛入一檔或倒檔。圖3-8 鎖銷式倒檔鎖裝置 圖3-9 鎖片式倒檔鎖裝置l-變速桿；2-倒檔撥塊；3-倒檔鎖彈簧；4-倒檔鎖銷 1-手柄；2-變速桿；3-拉桿；4-彈簧；5-倒檔鎖片；6-倒檔鎖撥塊；7-三、四檔撥叉；8二檔撥叉.2鎖片式倒檔鎖如圖3-9所示。在變速桿2上裝著拉桿3，其下端套裝著倒檔鎖片5。鎖片被彈簧4壓到最下面的位置(見圖3-9a)。這時(shí)變速桿的下端可以進(jìn)入撥叉鈾上的三、四檔撥叉7和一、二檔撥叉8頂部的凹槽中，但由于鎖片5頂住倒檔拔塊6頂端的凸起部而不能進(jìn)入撥塊6頂部的凹槽，因而在此情況下不可能掛倒檔。需要拌倒檔時(shí)，必須將手柄1向上提起(見圖3-9b)，通過拉

34、桿3克服彈簧4的力，使倒檔欽片5升高到倒檔撥塊6的凸起部之上，才能使變速桿酌下端進(jìn)入例檔撥塊6的槽中，以便撥動(dòng)例檔撥叉軸而掛入倒檔。3.4 變速器操縱機(jī)構(gòu)總體方案總述EQ1090貨車機(jī)械式變速器采用雙桿遠(yuǎn)距離式操縱機(jī)構(gòu)，使用鎖銷式同步器換檔。變速器操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置，選用鎖球式互鎖裝置，東風(fēng)EQ1090變速器的倒檔鎖是彈簧鎖銷式如圖3-8所示。第4章 設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.1初選參數(shù) 力的傳動(dòng)比降低手柄操縱力, 一個(gè)最有效的途徑就是加大力傳動(dòng)比, 但帶來的負(fù)面影響是手柄的行程將會(huì)加大。關(guān)于手柄的行程范圍, 根據(jù)人體工程學(xué)的要求,貨車變速操縱桿布置在以座椅中心線離靠背100mm 處為圓心, 以6

35、00mm 為半徑所畫的圓范圍內(nèi)較合適, 并要求變速操縱桿手柄在任意位置時(shí), 均應(yīng)位于轉(zhuǎn)向盤下方和駕駛員座椅右邊, 在離靠背100 mm處之前時(shí), 手柄高度不低于座墊表面。如在這個(gè)范圍內(nèi), 駕駛員就能很好地抓握變速桿手柄進(jìn)行操作, 見圖4-1。力傳動(dòng)比的大小不僅影響手柄力的大小, 而且影響手柄的行程。如JT 663 型客車, 采用EQ 140 變速器, 前進(jìn)檔的行程都是13 mm , 采用了變速桿力傳動(dòng)比為7 的直接操縱機(jī)構(gòu)。在不考慮變形下, 手柄前進(jìn)或后退的掛前進(jìn)檔的運(yùn)動(dòng)行程均為91 mm。圖4-1變速桿手柄中心位置 變速器的靜態(tài)換檔力對于變速器的靜態(tài)換檔力, 國家是有標(biāo)準(zhǔn)要求的。對于中型車,

36、 要求其靜態(tài)換檔力500 N。EQ1090型變速器而言, 其靜態(tài)換檔力為465 N。不考慮摩擦、防塵套的變形作用, 手柄操縱力應(yīng)為66 N。不同廠家生產(chǎn)的不同型號的變速器, 其靜態(tài)換檔力是有差別的。變速器的換檔力是駕駛員必須克服的力, 屬于有益阻力。耗散力在變速操縱中, 駕駛員作用于手柄的力, 并沒有全部用于克服變速器的換檔力, 而存在部分甚至大部分通過物件的變形、熱量、聲音等能量形式被白白地耗散掉的問題。所謂耗散力, 定義為駕駛員作用于手柄的力, 除去用于克服變速器的換檔力后所剩余的力。耗散力通常表現(xiàn)在桿件與支承的摩擦、支承及桿件的變形、防塵套的變形、傳遞中角度損失等, 屬于有害阻力。對于設(shè)

37、計(jì)人員, 設(shè)計(jì)目的之一就是盡量降低耗散力。一般可通過合理布置走向、優(yōu)化支撐與防塵罩的結(jié)構(gòu)、選用合適支撐材料等措施來降低耗散力。操縱桿長度因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是微型汽車換檔操縱機(jī)構(gòu)，通過對市場上相關(guān)產(chǎn)品的調(diào)查，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的需要，選取操縱桿長度為：350mm。4.1.5操縱桿運(yùn)動(dòng)范圍（°） 據(jù)有關(guān)實(shí)驗(yàn)研究資料所確定的各種手控操縱器與人體尺度有關(guān)的尺寸參數(shù)，操縱桿的前后最大運(yùn)動(dòng)范圍為：，左右最大運(yùn)動(dòng)范圍為：。參照市場現(xiàn)有產(chǎn)品，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的需要，選取：操縱桿前后運(yùn)動(dòng)范圍為：；左右運(yùn)動(dòng)范圍為：。 4.1.6選、換檔搖臂長度及選、換檔所需力矩 通過在實(shí)驗(yàn)室實(shí)地測量，并參照EQ1090車型變速器設(shè)計(jì)參數(shù)

38、，本次設(shè)計(jì)選取： 換檔搖臂長度：；換檔力矩：；選檔搖臂長度： ；換檔力矩：。 4.1.7選、換檔搖臂運(yùn)動(dòng)范圍（°） 參照相應(yīng)車型變速器設(shè)計(jì)參數(shù)，本次設(shè)計(jì)選?。?換檔搖臂：前、后運(yùn)動(dòng)最大角度為：；選檔搖臂：向前運(yùn)動(dòng)最大角度為：，向后運(yùn)動(dòng)最大角度為：。 4.2具體參數(shù)的計(jì)算校核及相關(guān)機(jī)構(gòu)的確定 操縱桿支點(diǎn)的確定： 因?yàn)閾Q檔搖臂在完成換檔任務(wù)時(shí)，操縱桿和搖臂之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系較操縱桿和選檔搖臂的運(yùn)動(dòng)關(guān)系更簡單明了，且易于計(jì)算，所以選擇通過換檔計(jì)算手柄支點(diǎn)，而不是通過選檔來計(jì)算。 B 66N 350- A O C 圖4-2 已知： 操縱力為：66N；換檔搖臂長度為：80mm，所需力矩為:， 如圖

39、4-2，設(shè) , 則有： 為了設(shè)計(jì)和制造方便，這里取 。 操縱桿直徑的確定： 在汽車行駛過程中，駕駛員通過操縱桿不斷切換檔位，達(dá)到汽車的理想性能。因此，操縱桿作為換檔操縱機(jī)構(gòu)的輸入端，使用頻率極高，和人的關(guān)系緊密，它的強(qiáng)度、剛度對操縱的可靠性有著很大影響。在進(jìn)行設(shè)計(jì)的時(shí)候，除考慮材料自身的強(qiáng)度、剛度計(jì)算外，還需要充分考慮人為因素的影響。 (1)操縱桿材料： 考慮到制造成本，參考現(xiàn)有相關(guān)零件的材料，我們這里選A級Q235鋼作為其制造材料。Q235鋼是應(yīng)用最廣泛的一種碳素結(jié)構(gòu)鋼，多用于制作薄板、鋼筋、各種型材和受力不大的機(jī)器零件，如拉桿、連桿、小軸等。 (2)確定操縱桿直徑 經(jīng)比較，中型汽車換檔桿直

40、徑一般均在以下，所以Q235鋼的屈服極限選為 （直徑），。因?yàn)椴倏v桿布置在汽車駕駛室里，存在很多不確定因素，可能使操縱桿不能正確、有效地工作，所以為了確保其使用時(shí)的可靠性，需選擇安全系數(shù)。考慮到操縱桿的實(shí)際工作情況，這里選。 材料需滿足剪切強(qiáng)度條件，即 ， , 又 ， ， 即操縱桿的直徑只要： 即可。 參考同類產(chǎn)品的尺寸，同時(shí)為了制造方便，我們選。(3)操縱桿剛度校核在實(shí)際工程中，某些構(gòu)件在工作中不僅需要滿足強(qiáng)度條件，以防止構(gòu)件破壞，還要求其有足夠的剛度，以限制構(gòu)件的變形。 O A 圖4-3操縱桿的慣性矩（圓截面）： 由圖4-3可知，操縱桿的最大撓度在自由端截面，其值為： （鋼的彈性模量） 一

41、般軸的許用撓度 < ， 操縱桿滿足剛度要求。(4)操縱桿的穩(wěn)定計(jì)算 工程中有許多受壓桿件，如廠房中的柱子、桁架結(jié)構(gòu)中的壓桿、內(nèi)燃機(jī)的連桿、液壓缸的活塞桿等都存在穩(wěn)定性問題。壓桿失穩(wěn)是突然發(fā)生的，其后果，輕則導(dǎo)致構(gòu)件失效，使構(gòu)件不能正常工作；重則引起整個(gè)機(jī)器或結(jié)構(gòu)的毀壞，造成嚴(yán)重后果。因此，在設(shè)計(jì)桿件時(shí)必須考慮穩(wěn)定性計(jì)算。 壓桿的失穩(wěn)實(shí)際是指當(dāng)軸向壓力接近某個(gè)極限壓值（該極限壓值的上限即為理想壓桿的臨界力）時(shí)，其彎曲變形急劇加大而喪失承載能力的現(xiàn)象。 解決穩(wěn)定性問題的關(guān)鍵，在于確定壓桿的臨界力。由材料力學(xué)知，各種桿端約束條件下細(xì)長桿的臨界力公式可用下列形式，即 ，為長度系數(shù)。因?yàn)椴倏v桿在使

42、用中為一端固定，一端自由的結(jié)構(gòu)形式，所以長度系數(shù)=2，則操縱桿的臨界力： 校核操縱桿穩(wěn)定性： 校核穩(wěn)定性所用的穩(wěn)定條件通常有兩種表達(dá)形式：用安全系數(shù)表示和用許用應(yīng)力表示。這里，我們用穩(wěn)定安全系數(shù)法，即 ，為穩(wěn)定安全系數(shù)。 一些難以避免的因素，如荷載的偏心、材料的不均勻等，對桿件的穩(wěn)定性的影響比對強(qiáng)度的影響要大，它們使臨界力顯著下降。所以，穩(wěn)定安全系數(shù)通常規(guī)定得比強(qiáng)度安全系數(shù)高。因此，這里選=4， 考慮到在一般的操作中，人手操縱操縱桿的力不會(huì)超過150，所以，我們這里將各種意外因素考慮其中，保守選取。 因此，操縱桿滿足穩(wěn)定性要求。 操縱桿中間軸直徑的確定如圖4-4： O B A 圖4-4 （1)

43、確定操縱桿中間軸直徑 對中間軸受力進(jìn)行分解可知，中間軸受到人手操縱力的分力力矩和變速器頂蓋平衡彈簧（旋扭轉(zhuǎn)彈簧）的回位力矩中，扭轉(zhuǎn)彈簧的回位力矩為選檔搖臂的工作時(shí)所需的力矩減去其自身的彈簧回位力矩。通過對相關(guān)變速器的測量，選檔搖臂自身的彈簧回位力矩為左右。因?yàn)檫x檔搖臂工作所需的力矩為，所以中間軸彈簧的力矩為，。 參考相關(guān)產(chǎn)品尺寸，我們確定 AO=，AB=BO=，則： 在B點(diǎn)處的等效力： 為的一個(gè)分力，其大小為： 由圖可知，點(diǎn)B處的力： 中間軸的材料和操縱桿相同，為Q235鋼，其許用剪應(yīng)力， ， , 又 ， 即，只要中間軸直徑就滿足強(qiáng)度條件。為了制造的方便，參考市場上銷售的相關(guān)產(chǎn)品，這里選。(2

44、)中間軸剛度校核 由圖4-4可知， 中間軸的慣性矩（圓截面）： 點(diǎn)B處的撓度為： 點(diǎn)A處的的撓度為： 則中間軸的撓度為： 軸的許用撓度 < ， 中間軸滿足剛度要求。因?yàn)橹虚g軸不具有壓桿特征，所以不對其進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。第5章 臺架實(shí)驗(yàn)臺架實(shí)驗(yàn)用于測定總成及其主要零部件的強(qiáng)度、剛度、疲勞壽命、噪聲、潤滑、傳動(dòng)效率等。因?yàn)槠嚀Q檔操縱機(jī)構(gòu)涉及的關(guān)鍵部件不多，考慮到其使用頻率極高，從設(shè)計(jì)和使用的角度出發(fā)，主要是對其耐久性進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，即操縱機(jī)構(gòu)的使用穩(wěn)定性和可靠性。對換檔操縱機(jī)構(gòu)的進(jìn)行臺架實(shí)驗(yàn)，一般是在專用實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行，如：換檔機(jī)構(gòu)耐久性實(shí)驗(yàn)臺，由機(jī)械產(chǎn)生動(dòng)力，對換檔機(jī)構(gòu)進(jìn)行不實(shí)際操縱中的模擬5.1

45、 換檔操縱機(jī)構(gòu)耐久性實(shí)驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)在施以一個(gè)相當(dāng)于人手最大操縱力（根據(jù)人機(jī)工程學(xué)確定）后，按人手習(xí)慣進(jìn)行前、后、左、右四個(gè)方向上的往復(fù)移動(dòng)，換檔操縱機(jī)構(gòu)的軟軸工作壽命不小于次。 5.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康臋z驗(yàn)換檔操縱機(jī)構(gòu)的耐久性。5.3 實(shí)驗(yàn)方法實(shí)驗(yàn)裝置：換檔操縱機(jī)構(gòu)耐久性實(shí)驗(yàn)臺；實(shí)驗(yàn)程序：把換檔操縱機(jī)構(gòu)安裝在實(shí)驗(yàn)臺上，將操縱機(jī)構(gòu)底座固定于實(shí)驗(yàn)臺，用實(shí)驗(yàn)臺上設(shè)備分別將換檔桿和換檔軟軸固定住，換檔桿在實(shí)驗(yàn)臺工作時(shí)可以移動(dòng)。待安裝好后，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺設(shè)備，使換檔桿在實(shí)驗(yàn)臺的操縱下，進(jìn)行不間斷的往復(fù)運(yùn)動(dòng)即可。第6章 設(shè)計(jì)總結(jié) 換檔操縱機(jī)構(gòu)作為變速器的控制裝置，和汽車能否正常行駛關(guān)系密切。一套設(shè)計(jì)合理、工作可靠的換檔

46、機(jī)構(gòu)僅管不及發(fā)動(dòng)機(jī)在整車中的地位，但卻是每輛汽車缺一不可的。鑒于設(shè)計(jì)思想和總體布置的原因，以及軟軸的諸多優(yōu)勢，我們在微型汽車上采用雙軟軸的換檔操縱設(shè)計(jì)。因?yàn)轳{駛員在換檔過程中和換檔操縱機(jī)構(gòu)直接接觸，所以，設(shè)計(jì)換檔機(jī)構(gòu)必須考慮到人的因素，不能脫離人而盲目設(shè)計(jì)。通過這次對輕型汽車換檔操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使我明白，汽車上的任何零部件，不管其是關(guān)鍵的，還是次要的；不管其是大的，還是小的，它的設(shè)計(jì)都是一個(gè)復(fù)雜、系統(tǒng)的過程，必須采取合理的方法設(shè)計(jì)、計(jì)算，并進(jìn)行必要的校核甚至實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中一個(gè)極小的紕漏或錯(cuò)誤都可能造成不可估量的損失。在設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)注意產(chǎn)品的系列化、零部件通用化及零件設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化，即“三化”問

47、題。另外，選用零件的時(shí)候，也應(yīng)注意盡量選擇標(biāo)準(zhǔn)件。除此之外，通過這次設(shè)計(jì)，還讓我對汽車的變速器、變速器操縱機(jī)構(gòu)有了進(jìn)一步的認(rèn)識；了解了目前國內(nèi)外變速器及其操縱機(jī)構(gòu)的先進(jìn)技術(shù)和發(fā)展趨勢，同時(shí)也了解了我國微型汽車的發(fā)展現(xiàn)狀。綜上所述，在換檔操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)計(jì)算中，對操縱桿和軟軸的計(jì)算、校核顯得尤為重要，如果在強(qiáng)度、剛度上達(dá)不到設(shè)計(jì)使用的要求，必然會(huì)使其在工作中出現(xiàn)操作失效的結(jié)果，輕則造成車輛不能正常行駛，重則會(huì)影響人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。因此，盡管換檔操縱機(jī)構(gòu)在車輛的設(shè)計(jì)、制造過程中，不屬于關(guān)鍵部件，但倘若它不能有效地工作，同樣會(huì)給車輛的正常行駛帶來巨大影響，甚至給人的生命財(cái)產(chǎn)造成威脅。 通過對設(shè)計(jì)的計(jì)

48、算校核，讓我對以前所學(xué)的理論知識進(jìn)行了一次梳理，發(fā)現(xiàn)了自己知識結(jié)構(gòu)上的漏洞，并通過這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，在即將走出校園之前，進(jìn)行了及時(shí)地查漏補(bǔ)缺，為以后走上工作崗位起到了一定的積極作用。當(dāng)然，在本次設(shè)計(jì)任務(wù)中也還存在不少問題。由于不少零件還沒有國家標(biāo)準(zhǔn)，所以很多時(shí)候參考的數(shù)據(jù)為制造企業(yè)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，有的數(shù)據(jù)甚至是在實(shí)驗(yàn)室通過對實(shí)物的測量比較得出的，因而對最終的計(jì)算結(jié)果是否滿足使用要求，還有待于通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí)，在一些計(jì)算環(huán)節(jié)忽略了對個(gè)別細(xì)小零件的計(jì)算校核，如：螺旋扭轉(zhuǎn)彈簧等，這些零件在具體的制造時(shí)可通過經(jīng)驗(yàn)選取。 參考文獻(xiàn)4王望予，汽車設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社9周應(yīng)軍.變速軟軸在汽車工程中的應(yīng)用上海汽車

49、，2000(7)14Hindhede I,Uffe.Machine Design Fundamentals-A Practical Approach.New York:Wiley,198315Orlov P.Fundamentals of Machine Design.Moscow:Mir Pub.,1987 參 考 文 獻(xiàn)1 劉惟信汽車設(shè)計(jì)M北京：清華大學(xué)出版社，2001.2 龔微寒汽車現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造M北京：人民交通出版社，1995.3 林寧汽車設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1999.4 陳家瑞汽車構(gòu)造4版M北京：人民交通出版社，2003.5 王望予汽車設(shè)計(jì)4版M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

50、6 劉惟信驅(qū)動(dòng)橋M北京：人民交通出版社，1987.7 林世裕膜片彈簧與蝶形彈簧離合器的設(shè)計(jì)與制造M南京：東南大學(xué)出版社，1995.8 劉惟信汽車車橋設(shè)計(jì)M北京：清華大學(xué)出版社，2004.9 張洪欣汽車設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1989.10 吉林工業(yè)大學(xué)汽車教研室汽車設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.11 機(jī)械工程手冊編輯委員會(huì)機(jī)械工程手冊專用機(jī)械卷(三)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.12 日小田柿浩汽車設(shè)計(jì)M徐逢源譯北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1990.13 于美梅工業(yè)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化M北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2003.14 郭啟全CAD/CAM基礎(chǔ)教程M北京：電子工業(yè)出版社，1997.15 黃天

51、澤、黃金陵汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996.16 余志生汽車?yán)碚?版M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.17 德Graf von H.-c.Seherr-Thoss，等萬向節(jié)和傳動(dòng)軸M伍德榮，等譯北京：北京理工大學(xué)出版社，1997.18 劉惟信圓錐齒輪與雙曲面齒輪傳動(dòng)M北京：人民交通出版社，1980.19 日武田信之載貨汽車設(shè)計(jì)M方泳龍譯北京：人民交通出版社，1998.20 德耶爾森·賴姆帕爾汽車底盤基礎(chǔ)M張洪欣等譯北京：科學(xué)普及出版社，1992.22 馬天飛等粘性聯(lián)軸節(jié)在4WD汽車上的應(yīng)用J工兵學(xué)報(bào)1991(1)：4953.23 馮振東空間萬向節(jié)傳動(dòng)的轉(zhuǎn)角差和當(dāng)量夾

52、角的計(jì)算J汽車技術(shù)1982(5)：2430.24 機(jī)械工程手冊、電機(jī)工程手冊編輯委員會(huì)機(jī)械工程手冊：第3卷專用機(jī)械卷(第2版)北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997.25 德約森·賴姆佩爾懸架元件及底盤力學(xué)M王瑄譯長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1992.26 畢大寧汽車轉(zhuǎn)閥式動(dòng)力轉(zhuǎn)向器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用M北京：人民交通出版社，1998.27 德阿達(dá)姆·措莫托汽車行駛性能M黃錫鵬，解春陽譯北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1992.28 司利增汽車防滑控制系統(tǒng)ABS與ASRM北京：人民交通出版社，1996.29 孟嗣宗，崔艷萍現(xiàn)代汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)力控制系統(tǒng)M北京：北京理工大學(xué)出版 社1997.30

53、 程軍汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)的理論與實(shí)踐M北京：北京理工大學(xué)出版社，1999.31 黃天澤、黃金陵汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992.32 郭竹亭汽車車身設(shè)計(jì)M長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1994.33 程正，馬芳武汽車造型M長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1992.34 溫吾凡汽車人體工程學(xué)M長春：吉林科學(xué)技術(shù)出版社，1991.35 郭孔輝計(jì)算鋼板彈簧總成弧高的新方法J汽車技術(shù)：1972(6)：6063.36 汽車工程手冊編委員會(huì)汽車工程手冊：基礎(chǔ)篇北京：人民交通出版社，2001.41 林逸，施國標(biāo)等電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向助力控制策略的研究J汽車技術(shù)，2003(3).42 劉簨俊內(nèi)燃機(jī)的排放與控制

54、M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2003.43 曾慶東機(jī)動(dòng)車減振器設(shè)計(jì)M北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.44 Nakayama T，Suda E.The present and future of electric power steeringJInt.J. of Vehicle Design,1994，15(3，4，5)：243254.45 Yasuo Shimizu,Toshitake kawai. Development of Electric Power Steering.SAE Paper No.910014.37 汽車工程手冊編委員會(huì)汽車工程手冊：設(shè)計(jì)篇北京：人民交通出版社，2001.38 日近藤政市基礎(chǔ)汽車工程學(xué)M崔靖譯西安：陜西科學(xué)技術(shù)出版社，1987.3