變速箱設(shè)計(jì)(操縱機(jī)構(gòu))

1、1 引言1.1 任務(wù)來(lái)源及設(shè)計(jì)依據(jù)1.1.1 任務(wù)來(lái)源 指導(dǎo)老師分配。1.1.2 設(shè)計(jì)依據(jù) 參照國(guó)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1.2.1設(shè)計(jì)原則 對(duì)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(wèn)題。另外，設(shè)計(jì)應(yīng)符合國(guó)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(guó)內(nèi)外的新技術(shù)和新材料，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。1.2.2設(shè)計(jì)要求1.2.2.1根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的研究結(jié)論，選擇人手在操縱桿件時(shí)的合適力度和力矩；1.2.2.2參照微型汽車駕駛室布置及整

2、車尺寸，確定換檔操縱機(jī)構(gòu)的布置位置和適合的尺寸；1.2.2.3駕駛員在換檔時(shí)，操縱應(yīng)準(zhǔn)確、輕便、可靠；1.2.2.4換檔拉索的選擇合理（參照國(guó)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。1.2.2.5結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，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(zhǎng)度：；選檔軸力矩：；換檔軸力矩：；換檔搖臂長(zhǎng)度：；選檔搖臂長(zhǎng)度：。1.5 要求提供的技術(shù)資料 1.5.1設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)； 1.5.2二維裝配圖圖紙繪制； 1.5.3二維圖紙繪制（主要零部件二維工程圖）； 1.5.4

3、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)方面的知識(shí)。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(lái)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

4、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(lái)，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操縱方向發(fā)展的趨勢(shì)。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(duì)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)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(lái)完成

5、換檔的基本動(dòng)作；安全裝置用來(lái)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(lái)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(jiǎn)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(guò)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(jiǎn)單，已得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，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(jiǎn)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

6、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(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)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)應(yīng)有足夠的剛度，各連接件間隙不能過(guò)大，否則換檔手感不明顯，且不能保證換檔齒輪全齒長(zhǎng)嚙合。貨車的變速操縱與轎車、客車相比, 有其自身特點(diǎn)。對(duì)于轎車來(lái)說(shuō), 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(duì)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)

7、的路途損失。而對(duì)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(duì)于采用了同一型號(hào)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(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)數(shù)據(jù)要求（汽車發(fā)動(dòng)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)。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(kāi)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

8、縱型3種類型。在新車型開(kāi)發(fā)過(guò)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(wèn)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(pán)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

9、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(duì)操縱機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的不良影響。d應(yīng)對(duì)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(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(duì)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(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

10、孔的防塵、防水、隔熱等密封問(wèn)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(duì)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(duì)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(duì)機(jī)構(gòu)的影響。另外，單桿機(jī)構(gòu)針對(duì)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(dòng)，換檔行程則繞著平行于汽車y軸的軸線前后轉(zhuǎn)動(dòng)。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(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

11、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(guò)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(lái)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(duì)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(hào)選檔拉桿；2-3號(hào)換檔拉桿；3-選擇；4-換檔；5-換檔支座；6-4號(hào)選檔拉桿；7-換檔平衡彈簧；8-2號(hào)換檔拉桿；

12、9-球碗；10-1號(hào)換檔拉桿；11-1號(hào)選檔拉桿；12-拉桿總成；13-選檔回位彈簧；14-2號(hào)選檔拉桿；15-4號(hào)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(wèn)題，特別是對(duì)對(duì)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(wèn)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；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

13、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(guò)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(guó)定義為總質(zhì)量大于6t，小于14t的汽車。國(guó)外在這個(gè)噸位級(jí)的汽車產(chǎn)量較少，而在我國(guó)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(zhǎng)頭車

14、)或雙桿操縱式(平頭車)?？紤]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(lái)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，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

15、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(lái)改變滑動(dòng)齒輪的位置，使其與相應(yīng)的齒輪嚙合或脫開(kāi)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)、撥叉等。變速桿用球頭鉸鏈安裝在變速桿座上(通過(guò)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

16、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(guò)撥叉使滑動(dòng)齒輪移動(dòng)。3.2.2.1 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(wú)統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，通常根據(jù)樣車的調(diào)試結(jié)果來(lái)確定。在調(diào)試時(shí)，盡量通過(guò)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(kāi)發(fā)成本和縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。3.2.2.2 變速桿變速器操縱桿簡(jiǎn)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

17、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(guò)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(lái)說(shuō)，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(lái)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(jí)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

18、沿軸向移動(dòng)?？諜n時(shí)，各撥叉頂部凹槽都對(duì)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)。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(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(guò)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(zhǎng)也是它的缺點(diǎn)。因此，盡管這種換檔方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、拆裝與維修工作容易，并能減小變速器旋轉(zhuǎn)部分

19、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(guò)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(jiǎn)單，壽命長(zhǎng)，維修方便，能夠降低制造成本及減小變速器長(zhǎng)度等優(yōu)點(diǎn)。使用同步器能保證迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲換檔，與操作技

20、術(shù)的熟練程度無(wú)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檔形式。3.2.4 變速器換檔機(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(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

21、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(shì)，以防姿勢(shì)不適導(dǎo)致操作者的過(guò)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(shì)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 gb1000088是1989年開(kāi)始實(shí)施的我國(guó)成人人體尺寸國(guó)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(guó)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

22、指尖舉高、雙臂功能上舉高、肩寬、最大肩寬、上肢長(zhǎng)、全臂長(zhǎng)、兩臂展開(kāi)寬、兩臂功能展開(kāi)寬、兩臂肘展開(kāi)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(zhǎng)、坐姿肩寬、坐姿肘高、坐姿下肢長(zhǎng)、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(tái)、操作平臺(tái)的設(shè)計(jì)都應(yīng)以人體尺寸數(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(duì)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(jiàn)的空間范圍。單眼對(duì)于黑背影上的白色對(duì)象的平均視野范圍為：從眼球

23、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(duì)于顏色的視野比黑背影下白色對(duì)象的視野小，尤其對(duì)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(jué)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(guò)5o6o的情況下，要辨認(rèn)清楚只有使物體處于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(jué)區(qū)。 視距范圍是指人的

24、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，必須考慮人體用力的限度，而操縱力的大小取決于人體的姿勢(shì)、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

25、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(chǎng)合也是很多的。腳產(chǎn)生的操縱力大小與下肢的位置、姿勢(shì)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(cè)定，膝部伸展角度在13o150或16o180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

26、用力范圍之內(nèi)，避免因操作困難使操作者過(guò)度疲勞，影響工作情緒。總而言之，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(duì)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(jiàn)，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(lái)舒適的駕乘感覺(jué),最終才能被消費(fèi)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(dòng)脫檔，并保證輪齒以全齒長(zhǎng)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(guò)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)

27、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(zhǎng)上嚙合，因而影響齒輪的壽命。即使達(dá)到全齒長(zhǎng)嚙合，也可能由于汽車振動(dòng)或其他原因，使滑動(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(zhǎng)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(duì)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(zhǎng)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

28、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)鋼球與另一凹槽處對(duì)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 3.3.2 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(wú)法工作。情況嚴(yán)重時(shí)還將使零件遭受破壞。3.3.

29、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)。互鎖鋼球(或互鎖銷)對(duì)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(duì)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(zhǎng)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(zhǎng)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

30、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(guò)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

31、裝置沒(méi)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。 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(dòng)兩根撥叉軸。自鎖彈簧2的預(yù)壓力和鎖銷l對(duì)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 3.3.2.3 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

32、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，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)。 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(wèn)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(duì)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(jiǎn)單的彈簧鎖銷式倒檔鎖(圖3-8)。 由

33、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(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(jiàn)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

34、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(jiàn)圖3-9b)，通過(guò)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(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) 4.1.1力的傳動(dòng)比降低手

35、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(lái)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600mm 為半徑所畫(huà)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(pán)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(jiàn)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)

36、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4.1.2 變速器的靜態(tài)換檔力對(duì)于變速器的靜態(tài)換檔力, 國(guó)家是有標(biāo)準(zhǔn)要求的。對(duì)于中型車, 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(hào)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。4.1.3耗散力在變速操縱中, 駕駛員作用于手柄的力, 并沒(méi)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(guò)物件的變形、熱量、聲音等能量

37、形式被白白地耗散掉的問(wèn)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(duì)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(guò)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(lái)降低耗散力。4.1.4操縱桿長(zhǎng)度因?yàn)樵O(shè)計(jì)的是微型汽車換檔操縱機(jī)構(gòu)，通過(guò)對(duì)市場(chǎng)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(zhǎng)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：，

38、左右最大運(yùn)動(dòng)范圍為：。參照市場(chǎng)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(dòng)范圍為：；左右運(yùn)動(dòng)范圍為：。 4.1.6選、換檔搖臂長(zhǎng)度及選、換檔所需力矩 通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室實(shí)地測(cè)量，并參照eq1090車型變速器設(shè)計(jì)參數(shù)，本次設(shè)計(jì)選取： 換檔搖臂長(zhǎng)度：；換檔力矩：；選檔搖臂長(zhǎng)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 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(dòng)關(guān)系較操縱桿和

39、選檔搖臂的運(yùn)動(dòng)關(guān)系更簡(jiǎn)單明了，且易于計(jì)算，所以選擇通過(guò)換檔計(jì)算手柄支點(diǎn)，而不是通過(guò)選檔來(lái)計(jì)算。 b 66n 350- a o c 圖4-2 已知： 操縱力為：66n；換檔搖臂長(zhǎng)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(guò)程中，駕駛員通過(guò)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(duì)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

40、現(xiàn)有相關(guān)零件的材料，我們這里選a級(jí)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)。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

41、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(wèn)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

42、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(wèn)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(zhǎng)桿的臨界力公式可用下列形式，即 ，為長(zhǎng)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(zhǎng)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(duì)桿件的穩(wěn)定性的影響比對(duì)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

43、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(guò)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(duì)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(guò)對(duì)相關(guān)變速器的測(cè)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

44、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(chǎng)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(duì)其進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算。第5章 臺(tái)架實(shí)驗(yàn)臺(tái)架實(shí)驗(yàn)用于測(cè)定總成及其主要零部件的強(qiáng)度、剛度、疲勞壽命、噪聲、潤(rùn)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)

45、和使用的角度出發(fā)，主要是對(duì)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(duì)換檔操縱機(jī)構(gòu)的進(jìn)行臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，一般是在專用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，如：換檔機(jī)構(gòu)耐久性實(shí)驗(yàn)臺(tái)，由機(jī)械產(chǎn)生動(dòng)力，對(duì)換檔機(jī)構(gòu)進(jìn)行不實(shí)際操縱中的模擬5.1 換檔操縱機(jī)構(gòu)耐久性實(shí)驗(yàn)評(píng)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(tái)；實(shí)驗(yàn)程序：把換檔操縱機(jī)構(gòu)安裝在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，將操縱機(jī)構(gòu)底座固定于實(shí)驗(yàn)臺(tái)，用實(shí)驗(yàn)臺(tái)上設(shè)備分別將換檔桿和換檔軟軸固定住，換檔桿

46、在實(shí)驗(yàn)臺(tái)工作時(shí)可以移動(dòng)。待安裝好后，啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)備，使換檔桿在實(shí)驗(yàn)臺(tái)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(shì)，我們?cè)谖⑿推嚿喜捎秒p軟軸的換檔操縱設(shè)計(jì)。因?yàn)轳{駛員在換檔過(guò)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(guò)這次對(duì)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

47、是一個(gè)復(fù)雜、系統(tǒng)的過(guò)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(wèn)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(guò)這次設(shè)計(jì)，還讓我對(duì)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(shí)；了解了目前國(guó)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(shì)，同時(shí)也了解了我國(guó)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(duì)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

48、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(guò)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(lái)巨大影響，甚至給人的生命財(cái)產(chǎn)造成威脅。 通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)的計(jì)算校核，讓我對(duì)以前所學(xué)的理論知識(shí)進(jìn)行了一次梳理，發(fā)現(xiàn)了自己知識(shí)結(jié)構(gòu)上的漏洞，并通過(guò)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(wèn)題。由于不少零件還沒(méi)有國(guó)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(guò)對(duì)實(shí)物的測(cè)量比較得出的，因而對(duì)最終的計(jì)算結(jié)果是否滿足使用要求，還有待于

49、通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。同時(shí)，在一些計(jì)算環(huán)節(jié)忽略了對(duì)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(guò)經(jīng)驗(yàn)選取。 參考文獻(xiàn)1鄒嬋.雙軟軸操縱機(jī)構(gòu)淺析.綦齒傳動(dòng),2003.22孫衛(wèi)平.汽車變速器軟軸操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).汽車技術(shù)，2002.63趙國(guó)華,郭彩琴.人機(jī)工程學(xué)在工藝裝備操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用.山西機(jī)械.2002.94王望予，汽車設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社5吳際璋等.汽車構(gòu)造.人民交通出版社6臧杰,閻巖.汽車構(gòu)造.機(jī)械工業(yè)出版社7黃天擇,黃金陵.汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社8丁玉蘭.人因工程學(xué).上海.上海交通大學(xué)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，2000(7)10楊

50、洪林,刁可春,袁國(guó)興.機(jī)械基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社,上冊(cè)11濮良貴,陳庚梅.機(jī)械設(shè)計(jì)教程.西北工業(yè)大學(xué)出版社12陳心爽,袁耀良.材料力學(xué).同濟(jì)大學(xué)出版社13胡仁喜,夏德偉,曹永剛.ug nx3.0中文版機(jī)械設(shè)計(jì)高級(jí)應(yīng)用實(shí)例.機(jī)械工業(yè)出版社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