汽車換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及其工藝工裝設(shè)計(jì)

1、目錄1 緒論12 變速器操縱機(jī)構(gòu)概述23 變速器操縱機(jī)構(gòu)總體方案設(shè)計(jì) 23.1變速器操縱機(jī)構(gòu)類型方案分析 23.2 變速器操縱機(jī)構(gòu)換檔機(jī)構(gòu)方案析 73.3 鎖定裝置方案分析123.4 變速器操縱機(jī)構(gòu)總體方案總述164 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 174.1初選參數(shù) 174.2具體參數(shù)的計(jì)算校核及相關(guān)機(jī)構(gòu)的確定 194.3 產(chǎn)品設(shè)計(jì) 244.4工藝工裝設(shè)計(jì) 265 臺架實(shí)驗(yàn) 28結(jié)論32 致謝 33參考文獻(xiàn)3421 緒論變速器是汽車的關(guān)鍵部件之一，由變速傳動機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成，操縱機(jī)構(gòu)的主要作用是控制傳動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變速器傳動比的變換，即實(shí)現(xiàn)換擋，以達(dá)到變速和變矩。換檔平順、檔位清晰、靈活輕便

2、是變速器換檔性能一直追求的目標(biāo)，同時(shí)它也是評價(jià)一臺變速器換檔 性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。目前國內(nèi)汽車行業(yè)，自動變速器操縱機(jī)構(gòu)主要依賴進(jìn)口，手動變速器操縱機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵部件仍然依賴于進(jìn)口。 而汽車市場上的變速器按其結(jié)構(gòu)差異，可以細(xì)分為五類：手動變速器（MT）、手動自動一體變速器（AMT）、無級變速器（CVT）、雙離合器變速器（DCT）和自動變速器（AT），它們各自都有其不同的優(yōu)勢。勿庸諱言，由于人們追求駕駛的舒適，原本是手動變速器的市場，正在逐步被自動變速器占領(lǐng)。但是就目前而言，手動變速器仍然占有較重要的地位，如在英國，現(xiàn)在裝配自動變速器的汽車占汽車總量的15%。而五年前，這個(gè)數(shù)字是13.5%。盡管通過汽

3、車工程師們的努力，自動變速器的智能化得以不斷提高，但自動變速器在換擋速度和傳動效率方面，目前還只能接近手動變速器的表現(xiàn)，尤其是制造成本和使用油耗這兩個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)上，自動變速器還無法與手動變速器競爭，從而使手動變速器在全世界的汽車市場上仍然占據(jù)優(yōu)勢。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)

4、汽車使用條件，隨時(shí)撥動變速箱內(nèi)齒輪進(jìn)行換檔，或使之從工作檔退到空檔，并要求撥動滑動齒輪時(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，防止變速器自動換檔和自動脫檔。 (2)設(shè)有互鎖裝置，保證變速器不會同時(shí)換入兩個(gè)檔，否則會產(chǎn)生運(yùn)動干涉，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)有向自動操縱方向發(fā)展的趨勢。自動操縱式機(jī)械換檔變速器又稱或稱自動化機(jī)械換檔變速器，它是在原手動機(jī)械換檔變速器（MT）的基礎(chǔ)上，對其離合器、變速器的控制系統(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)

5、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換檔變速器，稱為直接操縱變速

6、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件，組成遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)。遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)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。

7、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)動機(jī)方便、傳動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)動機(jī)的排量：5.6L 汽車的自重：4000kg,載重量5000kg），可知M6卡車機(jī)械式變

8、速器應(yīng)選擇遠(yuǎn)距離式操縱機(jī)構(gòu)。3.1.1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

9、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)動機(jī)、離合器等)上。避免或減小由于車架變形及汽車振動對操縱機(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)本身的動作特點(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

10、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。3.1.1.1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，選檔行程是沿平行于汽車軸的軸線橫向運(yùn)動，換檔行程則繞著平行于汽車y軸的軸線前后轉(zhuǎn)動

11、。31.1.2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力。這一段機(jī)構(gòu)的布置可能會與冷卻系、排氣系、駕駛室后懸置總成等發(fā)生運(yùn)動干涉現(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

12、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31.1.3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

13、；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

14、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)牌柳汽M6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)?？紤]到M6貨車屬于中型載貨車實(shí)際情況，因此M6貨車機(jī)械式變速器操縱機(jī)構(gòu)類型確定為柔性(軟軸)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3.2.1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，

15、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。3.2.2 換檔機(jī)構(gòu)的功用及結(jié)構(gòu)(1)功用1)用來改變滑動齒輪的位置，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)撥動滑動齒輪時(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)、撥叉等。變速桿用球頭鉸鏈安裝在變速桿座上(通過彈簧和碗

16、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。當(dāng)用彎桿時(shí)，應(yīng)用止動銷防止桿繞垂直軸線自行轉(zhuǎn)動，但不應(yīng)妨礙擺動。變速桿下端置于滑桿前端凹槽內(nèi)，扳動上端時(shí)，下端可撥動滑桿，滑桿上用螺釘固定著撥叉，撥叉卡在滑動齒輪的撥叉環(huán)槽中。這樣，撥動變速桿就可通過撥叉使滑動齒輪移動。3.2.2.1 球形手柄因?yàn)榍蛐问直蠖酁橄鹚苤破?，需要制作模具，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序與現(xiàn)有模具的排檔序列一致，以降低開發(fā)成

17、本和縮短開發(fā)時(shí)間。3.2.2.2 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，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，通過變速撥叉移動掛檔齒輪，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、經(jīng)濟(jì)性、交貨期和制造工藝等因

18、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。 3.2.2.3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?？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，伸入所掛檔位的撥叉凹槽內(nèi)。3.2.3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)各傳動齒輪有不同的角速度，所以用軸向滑動直齒齒輪方式換檔，會在輪齒端面產(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)(如兩腳離

19、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)動慣量增大。重型貨車檔位間的公比較小，換檔機(jī)構(gòu)連接

20、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，機(jī)械式變速器選用鎖銷式同步器的換檔形式。3.2.4 變

21、速器換檔機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的人機(jī)工程學(xué)意義 3.2.4.1 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。3.2.4.2 人體尺寸在操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 GB100008

22、8是1989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

23、寸數(shù)據(jù)為依據(jù)，力求操作者操作方便、安全、舒適。3.2.4.3 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)9O94、向內(nèi)側(cè)6O62、向下6578、向上5560；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)，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5O6O的情況下，要辨認(rèn)清楚只有

24、使物體處于304O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1520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。 3.2.4.4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

25、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13O150或16O180之間時(shí)腳的蹬力

26、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，使人與機(jī)器達(dá)到最佳匹配，對于提高勞動生產(chǎn)效率，改善勞動者的勞動條件，減輕操作者的勞動強(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)

27、者所接受。3.3 鎖定裝置方案分析3.3.1 自鎖裝置變速器為防止自動脫檔，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，若操縱變速桿推動撥叉前移或后移的距離不足時(shí)，則滑動齒輪(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或其他原因，使滑動齒輪(或接合套)自動軸向移動，田田減少了齒的嚙合長度，甚至完全脫離嚙合，即自動脫檔。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

28、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，防止自動換檔和自動脫檔。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，當(dāng)鋼球與另一凹槽處對正時(shí)，鋼球又被壓入凹槽內(nèi)，此動作傳到操縱桿上，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 3.3.2 互鎖裝置 變速器為防止同時(shí)掛入兩個(gè)檔位，必

29、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。3.3.2.1 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3-4b)?；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

30、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鎖止在空檔位置。若要移動撥叉軸3，必須先將撥叉軸2退回至空檔位置，撥叉軸3移動時(shí)鋼球4從凹槽擠出，通過頂銷5推動另一側(cè)兩個(gè)鋼球移動，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

31、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。 3.3.2.2 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

32、鎖兩重作用的鎖止裝置 l-鎖銷；2-自鎖彈簧 3.3.2.3 轉(zhuǎn)動鉗口式 轉(zhuǎn)動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。換檔時(shí)，變速桿先撥動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，其工作原理是一致的，即每一次只能移動一根撥叉軸，其余撥叉軸均在空檔位置不動。 3.3.3 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

33、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。3.3.3.1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)。以撥動一、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

34、、四檔撥叉；8二檔撥叉3.3.3.2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M6卡車機(jī)械式變速器采用柔性(軟軸)操縱機(jī)構(gòu)，

35、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)柳汽M6變速器的倒檔鎖是彈簧鎖銷式如圖3-8所示。4變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)4.1初選參數(shù) 4.1.1力的傳動比降低手柄操縱力, 一個(gè)最有效的途徑就是加大力傳動比, 但帶來的負(fù)面影響是手柄的行程將會加大。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600mm 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

36、手柄進(jìn)行操作, 見圖4-1。力傳動比的大小不僅影響手柄力的大小, 而且影響手柄的行程。如K1000 型卡車, 采用M6 變速器, 前進(jìn)檔的行程都是13 mm , 采用了變速桿力傳動比為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)動行程均為91 mm。圖4-1變速桿手柄中心位置4.1.2 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, 要求其靜態(tài)換檔力500 N。M6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

37、須克服的力, 屬于有益阻力。4.1.3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)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。4.1.4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

38、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)動范圍為：，左右最大運(yùn)動范圍為：。參照市場現(xiàn)有產(chǎn)品，結(jié)合本次設(shè)計(jì)的需要，選?。翰倏v桿前后運(yùn)動范圍為：；左右運(yùn)動范圍為：。 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M6車型變速器設(shè)計(jì)參數(shù)，本次設(shè)計(jì)選?。?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)動最大角度為：；選檔搖臂：向前運(yùn)動最大角度為：

39、，向后運(yùn)動最大角度為：。 4.2具體參數(shù)的計(jì)算校核及相關(guān)機(jī)構(gòu)的確定 4.2.1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)動關(guān)系較操縱桿和選檔搖臂的運(yùn)動關(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4-2，設(shè) , 則有： 為了設(shè)計(jì)和制造方便，這里取 。 4.2.2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

40、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)?？紤]到操縱桿的實(shí)際工作情況

41、，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

42、，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

43、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。 4.2.3操縱桿中間軸直徑的確定如圖4-4： O B A 圖4-4 （1)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

44、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)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。4

45、.3 產(chǎn)品設(shè)計(jì)以校核的參數(shù)為依據(jù)并結(jié)合主機(jī)廠提出的技術(shù)要求，對換擋操縱器進(jìn)行數(shù)模的建立以及圖紙繪制。 換擋器的三維數(shù)模建立產(chǎn)品圖號*-1703210 產(chǎn)品名稱變速操縱器總成NO.圖號名稱數(shù)量單位材料備注1操縱桿總成1件45#/20#2選檔搖臂帶軸總成總成1件45#/20#3球頭螺栓總成1件35#4球碗1件聚甲醛5墊片1件20#6回位彈簧1件65Mn7浮動支座右支架總成1件20#8六角螺母2件65Mn9彈簧墊片2件65Mn10六角螺栓2件65Mn11鎖緊螺母1件65Mn12防塵罩2件EPDM13浮動支座總成1件65Mn/鋅鋁合金/P0M14開口擋圈1件65Mn15墊片1件20#16浮動支座左支架

46、總成1件20#二維圖紙的測繪4.4工藝工裝設(shè)計(jì)4.4.1工藝策劃總覽4.4.2工裝夾具設(shè)計(jì)換擋操縱器工裝夾具：為滿足該產(chǎn)品的正常生產(chǎn)，需設(shè)計(jì)能夠滿足生產(chǎn)需求的工裝夾具。組裝件風(fēng)槍 組裝工作臺4.4.3檢具設(shè)計(jì)一、零部件檢具 二、總成檢具1.零部件檢具主要針對基本測量工具，例如游標(biāo)卡尺等無法測量尺寸及性能的零件。該產(chǎn)品通過對初期數(shù)模分析，零部件需要檢具檢驗(yàn)，使用通止規(guī)等工具可以滿足要求。2.總成檢具主要對裝配尺寸及手柄位置度進(jìn)行檢測，并針對檢具特性制定專用檢具操作規(guī)程。檢驗(yàn)手柄位置度檢驗(yàn)裝配尺寸總成檢具5 臺架實(shí)驗(yàn)根據(jù)汽車行業(yè)發(fā)展要求，目前多數(shù)合資廠家已全部要求模擬實(shí)車進(jìn)行換檔機(jī)構(gòu)帶軟軸的相關(guān)試

47、驗(yàn)，臺架實(shí)驗(yàn)?zāi)軌蚰M高低溫環(huán)境、模擬汽車3D坐標(biāo)數(shù)據(jù)裝夾產(chǎn)品。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、傳動效率等技術(shù)指標(biāo)。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)性能綜合試驗(yàn)臺架如圖5-1、耐久性試驗(yàn)臺架如圖5-2，由機(jī)械產(chǎn)生動力，對換檔機(jī)構(gòu)進(jìn)行實(shí)際操縱中的模擬。圖5-1 性能綜合試驗(yàn)臺架圖5-1 耐久性試驗(yàn)臺架5.1 換檔操縱機(jī)構(gòu)性能實(shí)驗(yàn)評價(jià)指標(biāo)NO.項(xiàng) 目主機(jī)廠要求預(yù)計(jì)達(dá)到的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)1操縱桿末端的靈活性測試 ：換檔方向和選擇方向換檔方向 0.5 mm/N 選擇方向 0.6 mm/N換檔方向 0.4 mm/N 選擇方向 0.5 mm/

48、N2帶有回位彈簧的操縱機(jī)構(gòu)選檔方向間隙選擋方向上的間隙： 耐久試驗(yàn)前 ： 5 mm 耐久試驗(yàn)后 ： 8 mm選擋方向上的間隙： 耐久試驗(yàn)前 ： 3 mm 耐久試驗(yàn)后 ： 5 mm3 旋轉(zhuǎn)間隙 耐久試驗(yàn)前：1 耐久試驗(yàn)后：2 耐久試驗(yàn)前：1 耐久試驗(yàn)后：1.5 4選檔回位彈簧： 操縱桿應(yīng)該自由地回到空檔位置1.最大0,02 N/mm的剛度 2. 5,5 N +/- 0,5 N的預(yù)加載 操縱桿應(yīng)該自由地回到空檔位置5 應(yīng)力效率：換檔方向和選擇方向 20C +/- 5C： 0.80 -20C +/- 2C： 0.75 20C +/- 5C： 0.80 -20C +/- 2C： 0.756應(yīng)力效率20

49、C下： 0.80 -20C下： 0.7520C下： 0.80 -20C下： 0.757空載滯后(變速箱側(cè)沒有持久應(yīng)力) 無要求在20 C +/- 5C下的滯后現(xiàn)象:線性行程 5 N 在20 C +/- 5C下的滯后現(xiàn)象:整車行程 8 N8耐久前拉索總成換擋拉索行程損失 (作用力20N；實(shí)際狀態(tài))無要求2.0mm9耐久后拉索總成換擋拉索行程損失 (作用力20N；實(shí)際狀態(tài))無要求2.0mm10耐久前拉索總成選擋拉索行程損失 (作用力20N；實(shí)際狀態(tài))無要求2.0mm11耐久后拉索總成選擋拉索行程損失 (作用力20N；實(shí)際狀態(tài))無要求2.0mm12操縱機(jī)構(gòu)耐久性 （人手習(xí)慣進(jìn)行前、后、左、右四個(gè)方向上的往復(fù)移動，換檔操縱機(jī)構(gòu)的軟軸工作壽命不小于次） 操縱機(jī)構(gòu)中沒有硬點(diǎn)，沒有永久變形，沒有斷裂，裂紋，球銷和銷尾的卡扣脫離，撕裂等現(xiàn)象.，沒有外觀損壞.1. 特性應(yīng)該符合技術(shù)任務(wù)書的規(guī)范. 2. 在操縱機(jī)構(gòu)中沒有硬點(diǎn)也沒有永久變形. 3. 沒有斷裂，裂紋，球銷和銷尾的卡扣脫離，撕裂等現(xiàn)象. 4. 沒有外觀損壞.5.2 實(shí)驗(yàn)?zāi)康臋z驗(yàn)換檔操縱機(jī)構(gòu)的性能及耐久性。5.3 實(shí)驗(yàn)方