4G69发动机变速操纵机构设计计算报告

编号：DLJW0706001版本号：A.24G69发动机变速操纵机构设计计算报告项目名称：S3项目设计开发编制：刘琼日期：2007-9-22校对：王春慧日期：2007-9-22审核：陈仁史日期：2007-9-24批准：蔡志标日期：2007-9-24上海海马汽车研发有限公司2007年9月4G69发动机变速操纵机构设计计算报告目录一、概述....................................................................................................................1二、设计说明............................................................................................................11．操纵杆换档行程.............................................................................................32．操纵杆换位行程.............................................................................................43．换档操纵力.....................................................................................................44．换档与换位拉索.............................................................................................45．小结.................................................................................................................6三、结论....................................................................................................................7参考文献....................................................................................................................84G69发动机变速操纵机构设计计算报告第1页一、概述众所周知，在车辆行驶中，驾驶员主要是通过转向、变速控制、制动、离合、加速等动作来实现车辆在道路上的行进，其中，变速控制是在对车辆控制过程中频率较高的动作，它的操纵效果，直接影响到车辆的行驶状况和驾驶员对车辆的评价。目前，换档操纵系统主要分为硬杆式操纵系统和软轴式操纵系统。硬杆式操纵系统多采用空心杆作为传力部件，软轴式操纵系统则主要采用软轴作为传递行程和力矩的媒介。软轴的柔性给安装带来了很大的便利，同时，在调整维护，成本控制方面具有一定的优势，因此，在考虑到本车型的造型设计和总布置要求后，决定采用软轴操纵结构。变速操纵系统主要由变速操纵机构和拉索组成。下面将利用杠杆原理对该系统进行匹配计算，从而确定该系统部件的结构参数。二、设计说明本变速操纵系统设计参考了4G18发动机的变速操纵系统（HMCA-46-100）的设计。在满足匹配4G69发动机F5M42变速器换档行程、换位行程的前提下，设计发动机变速器的操纵机构，在保证驾驶员的操纵舒适性，并根据造型设计的前提下，对操纵机构结构作主要结构设计：操纵杆上下两部分在保持杠杆比不变的情况下分别延长一段距离；换位摆臂下部也相应延长部分距离，换位杠杆比由2.4变为2.29；同时根据变速操纵系统的布置情况，确定软轴长度；根据造型设计，给操纵机构设计一个底座，将球头位置上移51.5mm，以使球头位置满足布置要求。变速器型号为F5M42-2-V4B2，根据所选的变速器，我们主要计算变速操纵机构的相关参数和拉索的选型。如图1～图3所示，根据变速器图纸可得以下参数：4G69发动机变速操纵机构设计计算报告第2页图1变速器换位摇臂运动示意图图2变速器换档摇臂运动示意图图3换档换位摇臂与拉线支架示意图换档摇臂转角1ST、3RD、5TH为23°，2ND、4TH、REV为反向23°换档摇臂旋转半径R73mm换位摇臂转角1ST、2ND为12.4°，5TH、REV为反向11.5°换位摇臂旋转半径R60mm变速器换档臂销轴中心空档位置距变速器上换档软轴支架固定点距离154mm换位臂销轴中心空档位置距变速器上换位软轴支架固定点距离148mm变速操纵机构的结构参数如下，见图4，图5：操纵杆换档杠杆比215/114.83操纵杆换位杠杆比215403898.684G69发动机变速操纵机构设计计算报告第3页图4变速操纵机构（不带底座）图5变速操纵机构（带设计底座）1．操纵杆换档行程操纵杆换档行程是指在换档过程中，换档球头移动的位移。它等于变速器端换档摇臂的位移与操纵杆换档杠杆比的乘积，应小于操纵杆换档极限行程。对4G18发动机变速操纵系统的球头极限行程进行测绘，并根据设计数据做比例放大，得到本操纵杆换档极限行程为101.2mm。操纵杆换档行程(不考虑换档间隙)：215732354.8180114.83（mm）＜101.2（mm）。4G69发动机变速操纵机构设计计算报告第4页考虑换档间隙，则换档行程为：2157323(125%)68.5180114.83(mm)＜101.2（mm），符合要求。2．操纵杆换位行程操纵杆换位行程指在换位过程中，换档球头移动的位移。它等于变速器端换位摇臂的位移与操纵杆换位杠杆比的乘积，应小于操纵杆换位极限行程。对4G18发动机变速操纵系统的球头极限行程进行测绘，并根据设计数据做比例放大，得到1ST、2ND操纵杆换位极限行程为55.6mm，5TH、REV操纵杆换位极限行程为50.6mm。不考虑换档间隙，则：操纵杆1ST、2ND换位行程：60×12.4×180×21538×4098.68=29.8（mm）＜55.6（mm）操纵杆5TH、REV换位行程：60×11.5×180×21538×4098.68=27.6（mm）＜50.6（mm）考虑换档间隙：操纵杆1ST、2ND换位行程：60×12.4×180×21538×40(125%)98.68=37.25（mm）＜55.6（mm）操纵杆5TH、REV换位行程：60×11.5×180×21538×40(125%)98.68=34.5（mm）＜50.6（mm）都符合要求。3．换档操纵力根据厂家发过来的变速器端的操纵力大小（58.8N），选取整个传动系统的效率为70％，经过计算，得换档手柄球头位置操纵力为：114.8358.8/70%44.86215（N）＜90N（参考《汽车工程设计手册》），符合要求。4．换档与换位拉索换档拉索在变速器端长度，根据变速器换档换位摆臂与支架的距离，得到变速器换档臂销轴中心空档位置距变速器上换档软轴支架固定点154mm，换位臂销轴中心空档位置距变速器上换位软轴支架固定点148mm，如图6所示。4G69发动机变速操纵机构设计计算报告第5页图6变速器端换档、换位拉索长度中间段长度，根据变速操纵系统布置的实际情况，并确保拉线不与周围零件干涉，得换档软轴中间长度为1089.4mm，换位软轴中间长度为1016.1mm。如图7所示。图7软轴中间段长度操纵机构端长度，换档软轴与操纵杆的连接点距拉索与操纵机构本体固定点的距离为185mm，换位软轴与操纵杆的连接点距拉索与操纵机构本体固定点的距离为151mm，如图8。图8操纵机构端换档、换位接头因此，换档软轴总长为1089.4+154+185＝1428.4（mm），换位软轴总长为1016.1+148+1514G69发动机变速操纵机构设计计算报告第6页＝1315.1（mm）。为了与变速器换档摇臂、换位摇臂相匹配，改变拉索在变速器端的接口形式和尺寸。换档接头（变速器端）见图9，换位接头（变速器端）见图10。图9换档接头图10换位接头拉索中间连接部位如图11，由一铁制件和一橡胶制件组成，铁制件固定在前围板上，通过橡胶制件进行密封，具有防尘和固定的作用。图11拉索中间连接方式图12拉索支架5．小结在上述结构中，换位和换档拉索上要增加辅助支架，以保证其稳定性，如图12所示。拉索和变速操纵机构与变速器要通过锁销连接。各接头处的紧固件尽可能采用标准件，以铁制件橡胶制件4G69发动机变速操纵机构设计计算报告第7页减少设计量，并降低成本。三、结论综上所述，在满足造型、布置的基础上，本设计能满足F5M42变速器操纵的要求。但是在进行换档动作时，考虑到换档间隙，换档球头与中控台的距离约为26mm，参考其它车型，该距离偏小，建议增加球头与附仪表板的距离或将换档机构合理后移。4G69发动机变速操纵机构设计计算报告第8页参考文献汽车工程手册编辑委员会编.《汽车工程手册》.设计篇.第一版.北京：人民交通出版社，2001.6.