機(jī)動(dòng)車換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)指南

靈巧車換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)指南靈巧車換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)指南靈巧車換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)指南,.目錄第二章?lián)Q檔機(jī)構(gòu)1簡(jiǎn)要說(shuō)明31.1變速控制機(jī)構(gòu)綜述31.2設(shè)計(jì)目的31.3適用范圍41.4裝置的零部件組成圖42設(shè)計(jì)構(gòu)想62.1設(shè)計(jì)原則62.2設(shè)計(jì)參數(shù)62.3軟軸拉線的部署112.4環(huán)境條件112.5設(shè)計(jì)基本限制因素112.6部件裝置設(shè)計(jì)124.1經(jīng)過(guò)什么樣的表記進(jìn)行鑒別錯(cuò)誤!不決義書簽。,.第二章?lián)Q檔機(jī)構(gòu),.簡(jiǎn)要說(shuō)明1.1變速控制機(jī)構(gòu)綜述1汽車變速控制機(jī)構(gòu)分為手動(dòng)變速控制機(jī)構(gòu)（MT）、自動(dòng)變速控制機(jī)構(gòu)（AT&CVT&AMT）。2按傳達(dá)行程和力的方式可分為拉索式換檔控制裝置、桿系換檔控制裝置及電訊號(hào)直接驅(qū)動(dòng)換檔裝置;如圖2,桿系換檔控制裝置它是由一根也許兩根修長(zhǎng)的（空心）剛性桿件組成的。由于是空間運(yùn)動(dòng)桿系，其運(yùn)動(dòng)解析和自由度的確定，無(wú)論是用作圖法，或用解析法都是比較復(fù)雜的；運(yùn)動(dòng)件自己的干涉，及其與相鄰件干涉的校核也是相當(dāng)繁瑣的；還好，現(xiàn)在能夠借助于CAE使設(shè)計(jì)解析工作簡(jiǎn)化和可靠。同時(shí)，這種結(jié)構(gòu)還有一個(gè)很難戰(zhàn)勝的問題，就是由于其運(yùn)動(dòng)鏈長(zhǎng)，桿件剛度弱，鉸接處存在縫隙，且潤(rùn)滑不便等原因，簡(jiǎn)單產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲、檔位不清楚、換檔控制手感不良等現(xiàn)象。于是，一種拉索式換檔控制裝置應(yīng)運(yùn)而生，并將逐漸取代桿系換檔控制裝置.如圖1,為拉索式換檔控制裝置.所謂拉索式換檔控制裝置，是用一種柔性的推拉軟軸取代空間運(yùn)動(dòng)的剛性的桿件。這種換檔控制裝置戰(zhàn)勝了上述剛性空間桿系存在的那些問題。同時(shí)柔性推拉軟軸的走向“自如”，給汽車的整體部署和變速器控制裝置的安排帶來(lái)諸多方便。而且柔性軟軸擁有吸振的作用，能夠除掉動(dòng)力總成和車身傳至換檔控制手柄的振動(dòng)，因此能獲取清楚的檔位和酣暢的手感。拉索式控制因其易于部署，傳達(dá)效率高，成本廉價(jià)，目前是最常用的結(jié)構(gòu).以上兩類都屬于手動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu);自動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu)中也用到拉索式控制裝置,如圖1.4-3,同時(shí)也用到電訊號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置以實(shí)現(xiàn)特其他換檔要求;在電控機(jī)械自動(dòng)變速箱(AMT)上則完好使用電訊號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置完成換檔.1.2設(shè)計(jì)目的在任何情況下能夠可靠地實(shí)現(xiàn)換檔,并保證換檔平順;在任何行駛條件下須保證控制機(jī)構(gòu)總成可靠的控制力及控制行程輸出;部署上，應(yīng)充分考慮到人機(jī)工程因素，保證最適合的行程、力及操作地址，保證拉線在前艙的走向應(yīng)平順，避開相關(guān)干涉，遠(yuǎn)離熱源等；涉及到電子通訊部分，須保證對(duì)輸入信號(hào)的正確鑒別、可靠的信號(hào)辦理及精確輸出，并具備相應(yīng)的抗攪亂能力；滿足在不同樣工作溫度下，保證足夠的傳達(dá)效率及操作手感；,.使用壽命的要求；對(duì)外觀有要求的件（如換檔手柄、防塵罩、換檔面板等），應(yīng)與整車內(nèi)飾相般配，并滿足整車定位對(duì)料質(zhì)、做工、性能等因素的要求；結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、質(zhì)量小、工藝性好、維修方便及適合大批量生產(chǎn)，充分表現(xiàn)平臺(tái)共用最大化的原則.1.3適用范圍適用于各車型通用手動(dòng)及自動(dòng)變速控制機(jī)構(gòu)裝置；1.4裝置的零部件組成圖圖1拉索式換檔控制裝置1.變速控制機(jī)構(gòu)總成2.螺栓3.過(guò)渡支架總成4.選換檔拉線總成5.螺栓6.軟軸卡箍7．軟軸支架8.螺栓9.張口銷10.換檔手柄及護(hù)罩總成,.圖2桿系換檔控制裝置換檔控制機(jī)構(gòu)總成2.螺栓3.選檔臂總成4.換檔軸及支架總成5.螺栓6.選檔拉桿Ⅰ總成7.選檔搖臂總成8.襯套9.螺栓10.選檔拉桿Ⅱ11.張口銷12.螺母13.搖臂總成14.螺母15.螺栓16.換檔手柄及護(hù)套總成圖3自動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu)帶拉索裝置螺母2.自動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu)總成3.卡箍4.軟軸拉線總成5.螺栓6.螺栓7.軟軸支架8.組合螺母,.設(shè)計(jì)構(gòu)想2.1設(shè)計(jì)原則該部件的功能要求能夠可靠地實(shí)現(xiàn)換檔;保證控制機(jī)構(gòu)總成可靠的控制力及控制行程輸出;涉及到電子通訊部分，須保證對(duì)輸入信號(hào)的正確鑒別、可靠辦理及精確輸出，并具備相應(yīng)的抗攪亂能力；壽命要求；該部件的顧客要求控制須輕盈、正確、換檔平順；外觀應(yīng)與內(nèi)飾搭配協(xié)調(diào)，做工較精巧，手感覺較好；該部件的性能要求經(jīng)過(guò)性能試驗(yàn)及整車可靠性試驗(yàn)要求；工作性能應(yīng)牢固、可靠，使用壽命長(zhǎng)；應(yīng)保證在－40°C至90°C溫度區(qū)間內(nèi)，可靠的實(shí)現(xiàn)功能；力求做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、重量輕、制造工藝性好及拆裝維修調(diào)整方便等。2.2設(shè)計(jì)參數(shù)決定尺寸的因素部署因素：總成周邊的界線空間是決定總成外廓尺寸和軟軸走向的直接因素；變速箱對(duì)輸入的要求：主要涉及換檔行程和換檔力的輸入要求；結(jié)合人機(jī)工程的部署及整體杠桿比調(diào)校，即可確定總成的運(yùn)動(dòng)尺寸；決定重量的因素零部件外廓尺寸；加工工藝及材質(zhì)：目前寬泛采用的是整體注塑成型工藝，一般為工業(yè)塑料；部分高檔產(chǎn)品也采用鑄鋁件；,.沖壓焊接件因其重量大，工藝復(fù)雜，質(zhì)量過(guò)程控制困難等因素，已漸有減少的趨勢(shì)。手動(dòng)換檔控制裝置的行程及杠桿比的設(shè)計(jì)換檔控制手柄的行程Lc換檔控制裝置手柄的行程Lc是影響換檔控制手感的主要技術(shù)性能指標(biāo)之一，在采用換檔控制裝置手柄的行程時(shí)要吻合以下原則：a.轎車手動(dòng)變速器控制裝置手柄的換檔行程Lc，一般為100～150（mm）；選檔行程（多數(shù)用換檔控制桿的擺角控制）要小于換檔行程；倒檔換檔行程要等于或大于前進(jìn)檔的換檔行程。采用控制裝置手柄行程時(shí)要注意以下兩點(diǎn)：第一，手柄地址應(yīng)適應(yīng)整車部署的要求，湊近性好，便于控制；第二，手柄向前換檔時(shí)不能夠碰到儀表板，選檔和向后換檔時(shí)不能夠碰到座椅墊和手制著手柄等。換檔控制裝置的杠桿比ic第一依照同步器換檔（或搬動(dòng)齒輪換檔）所需的行程，設(shè)計(jì)換檔撥叉軸上的檔位鎖止槽的距離Ls，爾后用下式計(jì)算出控制裝置所需的杠桿比ic:LcicLsisD式中：is——變速器換檔機(jī)構(gòu)的杠桿比。D——FF變速器換檔控制裝置多采用軟控制裝置，因此在計(jì)算時(shí)要考慮軟換檔控制裝置的位移效率。換檔控制手柄的作用力Fc和杠桿比ic的校核換檔控制裝置杠桿比ic的另一個(gè)拘束條件是作用在手柄上的換檔力，介紹轎車控制手柄的換檔力

Fc

20～40N

[7]。在“摘檔→同步效應(yīng)→掛檔”的全過(guò)程中，同步效應(yīng)時(shí)的作用力

Fs最大，因此用Fs校核換檔控制裝置杠桿比

ic。校核表達(dá)式以下：,.FcFs/icisF20～40N式中：Fs——同步效應(yīng)時(shí)作用力；F——現(xiàn)代變速器換檔控制裝置多采用軟控制裝置，因此在計(jì)算時(shí)要考慮軟換檔控制裝置的傳動(dòng)效率。當(dāng)控制手柄的換檔力Fc不在介紹范圍內(nèi)時(shí)，可適合的調(diào)整換檔控制裝置的杠桿比ic，同時(shí)也應(yīng)兼顧換檔控制手柄的行程Lc可否理想。換檔控制裝置的杠桿比ic最后確定今后，還要依照換檔控制裝置的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，把計(jì)算的總杠桿比ic合理的分解到各個(gè)桿件，并確定各個(gè)桿件的最后設(shè)計(jì)長(zhǎng)度。換檔控制裝置的桿系運(yùn)動(dòng)學(xué)解析換檔控制裝置是三維空間運(yùn)動(dòng)桿系。當(dāng)換檔控制手柄的運(yùn)動(dòng)軌跡確定今后，需要對(duì)換檔控制裝置的各個(gè)桿件和鉸接點(diǎn)的自由度、拘束、運(yùn)動(dòng)干涉等作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)解析。平時(shí)情況下，可用簡(jiǎn)略可靠的“作圖法”進(jìn)行定性的解析；當(dāng)需要作定量的解析時(shí)，則可用比較麻煩的“解析法”求解。但是，現(xiàn)在一般的三維軟件都有機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)解析的功能，這為換檔控制裝置的設(shè)計(jì)和解析供應(yīng)了極大的方便。拉線式變速控制機(jī)構(gòu)的校核計(jì)算hFxFhx換檔桿a選檔臂拉線cdbeFh1hFx1x圖4拉線式換檔機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)化模型,.F=b×1×1×Fh1(N)hafH=a×1×h1(mm)bxFx=c×e×1×1×Fx1(N)adfX=a×d×1×X1(mm)cexFh1-換檔力,變速箱換檔所需力(N);Fx1-選檔力,變速箱選檔所需力(N);h-換檔位移量,變速箱換檔所需行程(mm);ηx—拉線位移效率1X1-選檔位移量,變速箱選檔所需行程(mm);ηf—拉線載荷效率Fh-駕駛員控制換檔機(jī)構(gòu)所需換檔力(N);—換檔機(jī)構(gòu)傳動(dòng)效率Fx-駕駛員控制換檔機(jī)構(gòu)所需選檔力(N);h－駕駛員控制換檔機(jī)構(gòu)所需換檔行程(mm);X－駕駛員控制換檔機(jī)構(gòu)所需選檔行程(mm);自動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)自動(dòng)變速箱的種類及特點(diǎn)汽車自動(dòng)變速箱常有的有三種型式，分別是液力自動(dòng)變速箱（簡(jiǎn)稱AT）、機(jī)械無(wú)級(jí)自動(dòng)變速箱（簡(jiǎn)稱CVT）、電控機(jī)械自動(dòng)變速箱（簡(jiǎn)稱AMT）。目前轎車寬泛使用的是AT，AT幾乎成為自動(dòng)變速箱的代名詞。與手動(dòng)變速箱對(duì)照，液力自動(dòng)變速箱（AT）在結(jié)構(gòu)和使用上有很大的不同樣。手動(dòng)變速箱主要由齒輪和軸組成，經(jīng)過(guò)不同樣的齒輪組合產(chǎn)生變速變矩；而AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓控制系統(tǒng)組成，經(jīng)過(guò)液力傳達(dá)和齒輪組合的方式來(lái)達(dá)到變速變矩。其中液力變扭器是AT最具特點(diǎn)的部件，它由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，直接輸入發(fā)動(dòng)靈巧力傳達(dá)扭矩和離合作用。CVT采用傳動(dòng)帶和可變槽寬的棘輪進(jìn)行動(dòng)力傳達(dá)，即當(dāng)棘輪變化槽寬肘，相應(yīng)改變驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪上傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速，傳動(dòng)帶一般用橡膠帶、金屬帶和金屬鏈等。CVT是真切無(wú)級(jí)化了，它的優(yōu)點(diǎn)是重量輕，體積小，部件少，,.與AT比較擁有較高的運(yùn)行效率，油耗較低。但CVT的弊端也是明顯的，就是傳動(dòng)帶很簡(jiǎn)單損壞，不能夠承受較大的載荷，因此在自動(dòng)變速器占有率約4%以下。AMT在機(jī)械變速器（手動(dòng)變速箱）原有基礎(chǔ)進(jìn)步行改造，主要改變手動(dòng)換檔操縱部分。即在整體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)不變的情況下經(jīng)過(guò)加裝微機(jī)控制的自動(dòng)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)換擋的自動(dòng)化。因此AMT實(shí)際上是由一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)來(lái)完成操作離合器和選檔的兩個(gè)動(dòng)作。其優(yōu)點(diǎn)是效率高，成本低，由于AMT能在現(xiàn)生產(chǎn)的手動(dòng)變速箱基礎(chǔ)進(jìn)步行改造，生產(chǎn)繼承性好，投入的責(zé)用也較低，簡(jiǎn)單被生產(chǎn)廠接受。其弊端是換檔過(guò)程中動(dòng)力中斷，有負(fù)加速。AMT的核心技術(shù)是微機(jī)控制，電子技術(shù)及質(zhì)量將直接決定AMT的性能與運(yùn)行質(zhì)量。據(jù)悉我國(guó)今后的汽車自動(dòng)變速箱國(guó)產(chǎn)化將重點(diǎn)發(fā)展AMT。近來(lái)幾年來(lái)在歐洲流行一種雙離合器自動(dòng)變速器，簡(jiǎn)稱DCT。DCT將單數(shù)檔和雙數(shù)檔的齒輪分給兩組離合器控制，變速箱由雙中間軸。其優(yōu)點(diǎn)是換檔時(shí)間縮短，動(dòng)力不中斷。雙離合器自動(dòng)變速器將是未來(lái)變速箱的一種趨勢(shì)。自動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu)的參數(shù)設(shè)計(jì)對(duì)于AT和CVT的變速箱,換檔機(jī)構(gòu)的形式和控制策略是差不多的,而AMT的換檔操縱機(jī)構(gòu)則完好由電訊號(hào)驅(qū)動(dòng).自動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu)裝置行程及換檔力的設(shè)定方法能夠參照手動(dòng)換檔機(jī)構(gòu);但由于自動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu)裝置涉及到電訊號(hào),因此第一要有功能定義,可否需要P檔鎖止機(jī)構(gòu)、手動(dòng)解鎖機(jī)構(gòu)、檔位顯示等功能,依照變速箱TCU以及整電器供應(yīng)的輸入來(lái)設(shè)計(jì)開發(fā)自動(dòng)換檔控制機(jī)構(gòu)的電訊號(hào)驅(qū)動(dòng)裝置.3)自動(dòng)換檔機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),.2.3軟軸拉線的部署拉線在前倉(cāng)部署時(shí)走向應(yīng)平順（最小曲率半徑為R160）,過(guò)渡的圓弧越大越好；避免和前倉(cāng)內(nèi)的運(yùn)動(dòng)件干涉，遠(yuǎn)離熱源；為降低力在拉線上的損失,經(jīng)過(guò)軟軸支架軟軸拉線(如圖5)應(yīng)與變速箱選檔(換檔)臂行程范圍中心線成90°，以以下圖所示。換檔臂行程范圍中心線換檔臂換檔拉線゜圖5軟軸部署角度表示圖2.4環(huán)境條件部件的工作溫度范圍在-40oC~90oC工作溫度區(qū)間內(nèi)應(yīng)保證潤(rùn)滑充分，橡膠部件其特點(diǎn)無(wú)變異，檔位控制順暢正確；電子器件工作特點(diǎn)正常，外觀件不得有不能回復(fù)的變形；在120oC溫度區(qū)間放置10分鐘，不得有部件自燃及可燃成分滴下；其他注意事項(xiàng)選換檔拉線及其附件（支架、卡箍等）因部署于前倉(cāng)，環(huán)境復(fù)雜惡劣，故對(duì)溫度，鹽霧，老化，臭氧均有嚴(yán)格要求；詳見企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SQR.04.285.2.5設(shè)計(jì)基本限制因素變速箱輸入主要包括：檔位部署（前進(jìn)檔位數(shù)及各檔位分布情況）行程，選換檔力(或換檔沖量)，空行程量，同步器沖擊力等；詳盡計(jì)算方法見2.2.3手動(dòng)換檔控制裝置的行程及杠桿比的設(shè)計(jì)和2.2－4換檔控制手柄的作用力Fc和杠桿比ic的校核.,.2.TCU對(duì)輸入信號(hào)及控制策略的要求主要針對(duì)AT或CVT變速箱；隨著自動(dòng)變速箱技術(shù)的日益成熟，控制策略也越加復(fù)雜；因我企業(yè)目前還沒有具備變速箱的完好開發(fā)能力，故目前自動(dòng)檔車型均大批引進(jìn)歐美日成熟變速箱；其控制策略多種多樣，要求控制機(jī)構(gòu)的輸入信號(hào)也都不同；較為簡(jiǎn)單的是采用開關(guān)觸發(fā)信號(hào)（如B11－1504010）；復(fù)雜的有采用霍爾電磁感覺式傳感器（A15-1504010）等；鑒于國(guó)內(nèi)供應(yīng)商的開發(fā)實(shí)力，較為老例的做法是仿制原件進(jìn)行開發(fā)；對(duì)于自行研發(fā)或合作研發(fā)的自動(dòng)變速箱則一致了通訊信號(hào)的定義，如CVT19及4HP20等，都采用了B11的通訊信號(hào)系統(tǒng)；變速箱的控制策略決定了控制機(jī)構(gòu)的電路系統(tǒng)；先期的控制機(jī)構(gòu)可是起著傳達(dá)行程和力的基本用途，其研發(fā)難度與MT相當(dāng)；但隨著汽車電子技術(shù)和變速箱技術(shù)飛速發(fā)展，特別是手自一體式變速箱和CVT的出現(xiàn)，對(duì)控制機(jī)構(gòu)的電路系統(tǒng)提出更高的要求：控制機(jī)構(gòu)需提供“＋、－”檔的控制信號(hào)，檔位信號(hào)，儀表顯示；供應(yīng)P檔鎖止的輸入端子；某些特別功能如“WINTER”模式、“SPORT”模式、“OVERDRIVE”模式的控制觸發(fā)信號(hào)等；部署因素包括軟軸拉線的部署：曲率應(yīng)大于等于R200；走向應(yīng)留有波折余量，以保證動(dòng)力總成抖動(dòng)時(shí)（按最大±15mm）的可伸縮量；遠(yuǎn)離熱源和運(yùn)動(dòng)部件等；控制手柄的部署：應(yīng)吻合人機(jī)工程要求;外觀要求取決于手柄和面板（防塵罩）的A面造型及整車的內(nèi)飾定義；常有的表面辦理有仿桃木、鍍鉻（鎳）、包裹真皮等；2.6部件裝置設(shè)計(jì)組成該系統(tǒng)的的零部件拜會(huì)裝置圖1、2和3.該部件在該部件上的定位、裝置模式／組裝若機(jī)構(gòu)為機(jī)構(gòu)為沖壓焊接件，則其安裝、定位靠主要靠焊接夾具予以保證；產(chǎn)品一致性較差；如B11-1504010、S11-1703010等；如圖6;,.圖6目前寬泛應(yīng)用的為注塑成形；其主體部分為一次注塑成形，部件連接多采用過(guò)盈配合壓裝，輔以卡箍、鉚釘?shù)榷喾N連接方式；誠(chéng)然模具的一次性投入較大，但重量輕，質(zhì)量牢固，生產(chǎn)成本低，更適合大批量生產(chǎn)；此種結(jié)構(gòu)的主要弊端是模具修整困難，不易返工；拆裝不便等；如A15-1504010等；圖7拉線與控制機(jī)構(gòu)，拉線與車身、拉線與軟軸支架、手柄與控制桿等的裝置，均采用自鎖式卡接結(jié)構(gòu)，且連接處多采用橡膠阻尼，以增強(qiáng)緩沖，改進(jìn)振動(dòng)