第二節(jié)變速器操縱系統(tǒng)型式

1、第二節(jié)變速器操縱系統(tǒng)型式、結(jié)構(gòu)及性能計(jì)算2.1 變速器的操縱機(jī)構(gòu)變速器操縱機(jī)構(gòu)由變速桿、撥叉軸、撥叉、自鎖與互鎖裝置、倒檔安全裝置等組合于變速器蓋上。應(yīng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱輕便，檔位清晰，變速桿的換檔位置(合理，掛檔準(zhǔn)確、迅速，安全可靠(每次只能掛入一個(gè)檔，不誤掛倒檔，不自動(dòng)脫檔)。 設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)先確定與操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與布置密切相關(guān)的換檔位置圖，它給出了換檔時(shí)變速桿的移動(dòng)路線。確定時(shí)主要從換檔方便考慮，應(yīng)按檔位次序排列并將常用檔盡量放在中間位置，其他檔位放到兩邊，倒檔常與1檔組成一排放到最靠邊的位置，嚴(yán)防誤掛倒檔。 直接操縱是最簡(jiǎn)單的操縱方案，在各種類型的汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。其傳統(tǒng)的市置

2、方法是將變速桿安裝在變速器蓋上并由駕駛座椅旁的地板伸出，以便司機(jī)可直接用手操縱變速桿進(jìn)行換檔。只有當(dāng)變速2e布置在駕駛座位附近時(shí)直接操縱才能實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)距離操縱用于當(dāng)變速器布置得離駕駛座椅較遠(yuǎn)時(shí)，例如平頭的客車和貨車等。這時(shí)需通過桿系等換檔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)操縱變速器。這種桿系傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛性，且各連接件間的間隙應(yīng)盡量減小，否則換檔手感不明顯。變速桿支座也應(yīng)固定在與變速器殼體剛性地連成一體的機(jī)件(如發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器)上而使操縱不受車架變形和汽車振動(dòng)的影響。變速桿力傳動(dòng)比：當(dāng)變速桿由地板伸出直接操縱時(shí)一般為57，當(dāng)裝在轉(zhuǎn)向管柱上時(shí)多用68。當(dāng)變速器布置得遠(yuǎn)離駕駛座椅時(shí)，可采用氣動(dòng)、電動(dòng)或液壓等操縱，自鎖裝

3、置為檔位定位裝置，通過彈簧、鋼球及撥叉軸上的凹槽定位止自動(dòng)脫檔并保證按舌齒的全長(zhǎng)嚙合。 互鎖裝置防止兩檔同掛，保證當(dāng)移動(dòng)某一撥叉軸時(shí)，其他撥叉軸互被鎖住。銷、球式簡(jiǎn)單可靠，另有擺動(dòng)鎖塊式、轉(zhuǎn)動(dòng)鎖環(huán)式及三向鎖銷式等。三向鎖銷式的左右兩塊鎖板各與兩個(gè)檔的換檔撥叉連接，每塊鎖板可繞其軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而下面的倒檔換檔搖臂則與倒檔撥叉相連。在這三者中只要有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)即掛檔，另兩個(gè)即被鎖住不能轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)互鎖。倒檔安全裝置又稱倒檔鎖或選檔阻力裝置。當(dāng)變速桿頭接觸倒檔鎖銷開始掛倒檔時(shí)，要克服鋼球和彈簧的較大阻力，從而產(chǎn)生明顯手感而引起注意。重型汽車有時(shí)采用換檔助力器，副變速器常用預(yù)選-氣動(dòng)式換檔機(jī)構(gòu)，利用裝在變速桿

4、上的扳鈕或電開關(guān)，預(yù)選副變速器檔位，待踩下離合器踏板或?qū)⒅髯兯倨鲹Q于空檔時(shí)，由壓縮空氣通過換檔閥按選定的檔位換檔。常見的有“機(jī)械-氣動(dòng)”和“電控-氣動(dòng)”兩種方式。由微型電子計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)、半自動(dòng)電子同步換檔機(jī)構(gòu)，使換檔適時(shí)、平穩(wěn)、方便和迅速，并能顯著地提高汽車的功率利用和加速性能。它是利用傳感器將車速及發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷等汽車運(yùn)行信號(hào)輸入電子計(jì)算機(jī)，計(jì)算出理想同步的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，由電磁執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過調(diào)整油門開度或排氣制動(dòng)等機(jī)構(gòu)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并控制離合器進(jìn)行換檔。2.2 同步器設(shè)計(jì)1慣性同步器的結(jié)構(gòu)類型慣性同步器能確保同步嚙合換檔，性能穩(wěn)定、可靠，因此在現(xiàn)代汽車變速器中得到了最廣泛的應(yīng)用。它又分為慣性鎖

5、止式和慣性增力式。用得最廣的是鎖環(huán)式、鎖銷式等慣性鎖止式同步器，它們雖結(jié)構(gòu)有別，但工作原理無異，都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。掛檔時(shí)，在軸向力作用下摩擦元件相靠，在慣性轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生摩擦力矩，使被接合的兩部分逐漸同步；鎖止元件用于阻止同步前強(qiáng)行掛檔；彈性元件使嚙合套等在空檔時(shí)保持中間位置，又不妨礙整個(gè)接合和分離過程。（1）鎖環(huán)式同步器又稱鎖齒式、齒環(huán)式或滑塊式，其工作可靠、耐用，因摩擦錐面半徑受限，轉(zhuǎn)矩容量不大，適于輕型以下汽車，廣泛用于轎車及輕型客、貨汽車。在其嚙合套座外花鍵上的三個(gè)軸向槽中放著可沿槽移動(dòng)的滑塊，它們由兩個(gè)彈簧圈壓向嚙合套并以其中部的凸起定位于嚙合套中間的內(nèi)環(huán)槽中?；瑝K兩

6、端伸入鎖環(huán)(同步錐環(huán))缺口，缺口比滑塊寬一個(gè)接合齒寬。掛檔時(shí)，嚙合套帶動(dòng)滑塊推動(dòng)鎖環(huán)與被接合齒輪的錐面相靠，轉(zhuǎn)速差產(chǎn)生的摩擦力矩使鎖環(huán)相對(duì)于嚙合套及滑塊轉(zhuǎn)過一個(gè)角度井由滑塊定位，恰使嚙合套齒端與鎖環(huán)齒端以鎖止斜面相抵，此時(shí)換檔力經(jīng)鎖止斜面將鎖環(huán)進(jìn)一步壓緊，錐面間的摩擦力矩進(jìn)一步增大，產(chǎn)生滑磨。選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，使在換檔力作用下鎖止面上產(chǎn)生的迫使鎖環(huán)回正的脫鎖力矩小于錐面間的摩擦力矩，可阻止同步前掛檔。當(dāng)錐面摩擦力矩克服了被接合部分的慣性力矩后，轉(zhuǎn)速差及摩擦力矩消失，脫鎖力矩迫使鎖環(huán)回正，鎖止斜面脫開，嚙合套克服滑塊的彈簧力而越過鎖環(huán)與齒輪的接合齒同步嚙合，保證無沖擊掛檔。（2）鎖銷式同步器同步過

7、程與鎖環(huán)式類似，但鎖止元件是三個(gè)鎖銷及相配的鎖銷孔倒角，另有三個(gè)以彈簧及鋼球定位的定位銷。作為彈性元件的三個(gè)彈簧及相應(yīng)的定位鋼球是裝在嚙合套的鉆孔中，使嚙合套等在空檔時(shí)保持中間。摩擦元件是鉚在鎖銷兩端的同步錐環(huán)及與之相配并固定在齒輪上的內(nèi)錐面。其摩擦錐面徑向尺寸大，轉(zhuǎn)矩容量大，廣泛用于中、重型汽車上。 （3）多錐式同步器與多片式同步器 多錐式及多片式同步器，分屬上述兩種，只是為了增大轉(zhuǎn)矩容量而增多了摩擦面數(shù)，多用于重型汽車的主、副變速器及分動(dòng)器。 （4）慣性增力式同步器如Porsche式，換檔時(shí)嚙合套內(nèi)齒圈錐形端面與帶開口的彈性同步環(huán)的外錐面接觸，因同步環(huán)外徑在未壓縮狀態(tài)下稍大于嚙合套的內(nèi)徑，

8、同步環(huán)被推，其另一側(cè)錐面與齒輪接合齒的內(nèi)錐面壓緊。摩擦力矩使同步環(huán)轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，使其開口的一端抵住環(huán)內(nèi)彈簧帶的推力塊，該彈簧帶的另一靖又以嵌在齒輪軸徑槽中的支承塊支承。這樣，同步環(huán)產(chǎn)生的摩擦力矩不僅本身有增力作用，且受環(huán)內(nèi)彈簧帶的隨動(dòng)增力作用而得到增長(zhǎng)，摩擦力隨之自動(dòng)加大并迅速達(dá)到同步。同步后摩擦力矩消失，同步環(huán)不再向外張開，嚙合套便壓縮并越過同步環(huán)而實(shí)現(xiàn)掛檔。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸緊湊，換檔迅速省力，工作可靠，能防止脫檔，適于工作條件繁重的變速器采用。 通常，同步器多裝在變速器第二軸上。為提高同步效率、延長(zhǎng)壽命，也有將同步器裝到中間軸上的，以減輕錐環(huán)的摩擦力矩及減小磨損。2慣性鎖止式同步器的主

9、要結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）摩擦錐面的半錐角和摩擦系數(shù)f愈小則摩擦力矩愈大，故為增大同步器容量值應(yīng)取小一些，但為了避免摩擦面的自鎖應(yīng)使大于摩擦角，后者與摩擦系數(shù)f有關(guān)，即tan=f。推薦=7°8°，上限允許到12° 。摩擦系數(shù)隨摩擦副材料、摩擦表面粗糙度、潤(rùn)滑油種類及溫度等因素的不同而異。一般，在油中工作的青銅-鋼同步器摩擦副，可按f0.1計(jì)算。通常，在內(nèi)錐面上制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與之相交的軸向泄油槽，以提高摩擦系數(shù)f的值。螺紋槽的齒頂寬要窄一些以利刮油，可取為0.1mm左右或更小些，齒頂越尖則接觸面上的壓強(qiáng)和摩擦就越大。螺距可取0.60.75mm，螺紋角一般取50&#

10、176;60°。再者，齒頂所在的錐表面的加工精度及粗糙度要求高，不允許有切削刀痕，最好進(jìn)行研磨。軸向泄油槽一般為6個(gè)，槽寬約3mm，槽深要?jiǎng)偤眠_(dá)到螺紋槽深。（2）摩擦錐面的平均半徑R和同步錐環(huán)的徑向厚度WR和W都受到變速器齒輪中心距及有關(guān)零件的尺寸和布置上的限制。當(dāng)結(jié)構(gòu)布置允許時(shí)，R和w應(yīng)盡量取大些。 （3）摩擦錐面的工作面寬b同步錐環(huán)的工作面寬b（mm），受到變速器總長(zhǎng)的尺寸限制，也要為散熱和耐磨損提供足夠大的磨擦面積?？筛鶕?jù)摩擦表面的許用壓力來確定：式中摩擦力矩，N·mm；摩擦系數(shù)； R一摩擦面的平均半徑，mm；摩擦表面的許用壓力，對(duì)鋼青銅摩擦副取11.5MPa。也可參

11、考下列經(jīng)驗(yàn)公式選擇b： 對(duì)鎖環(huán)式同步器 對(duì)鎖銷式同步器 （4）鎖止角鎖止面的平均半徑。通常在26°40°范圍內(nèi)。（5）同步時(shí)間tT與軸向椎力Fa為換檔方便，軸向推力一般在100350N范圍內(nèi)，轎車和輕型客車、貨車取下限，重型貨車取上限。同步時(shí)間按下式計(jì)算：式中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，低檔換高檔取最大功率下的轉(zhuǎn)速，否則取最大轉(zhuǎn)矩下的轉(zhuǎn)速；同步器輸入端零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；，變速器k+1和k檔的傳動(dòng)比。3同步器摩擦副的材料同步錐環(huán)多用銅基合金制造，轎車同步錐環(huán)較薄，宜用鍛、精鍛成冷擠壓工藝加工；貨車的同步錐環(huán)較厚，亦可采用壓鑄工藝。選用材料時(shí)既要考慮其摩擦系數(shù)又要考慮其耐磨性以及強(qiáng)度、加工性能等。鋁青銅(含鋁8.511.0)多用于壓鑄的同步錐環(huán)，亦可鍛造，其強(qiáng)度高、耐磨性好、摩擦系數(shù)較大而錐面自鎖的傾向較小。錳青銅(含錳3環(huán))鍛造的同步錐環(huán)較多，其強(qiáng)度高、加工性好。硅錳青銅(含硅0.1.5，錳24)的性能與錳青銅類似，這種合金結(jié)構(gòu)中的硅化錳使之具有極好的耐磨性。鍛造同步錐環(huán)也常采用鉛黃銅、黃銅的耐磨性常常優(yōu)