汽车换挡机构设计指南

底盘系统设计指南★机密文件严禁外传★1目录第二章换档机构1简要说明..............................................................31.1变速操纵机构综述...........................................................................................................................31.2设计目的.........................................................................................................................................31.3适用范围.........................................................................................................................................41.4装置的零部件构成图......................................................................................................................42设计构想..............................................................62.1设计原则.........................................................................................................................................62.2设计参数.........................................................................................................................................62.3软轴拉线的布置.............................................................................................................................112.4环境条件........................................................................................................................................112.5设计基本限制因素........................................................................................................................122.6零件装配设计................................................................................................................................134.1通过什么样的标识进行识别...........................................................................错误!未定义书签。底盘系统设计指南★机密文件严禁外传★2第二章换档机构底盘系统设计指南★机密文件严禁外传★31简要说明1.1变速操纵机构综述1汽车变速操纵机构分为手动变速操纵机构（MT）、自动变速操纵机构（AT&CVT&AMT）。2按传递行程和力的方式可分为拉索式换档操纵装置、杆系换档操纵装置及电讯号直接驱动换档装置;如图2,杆系换档操纵装置它是由一根或者两根细长的（空心）刚性杆件组成的。因为是空间运动杆系，其运动分析和自由度的确定，无论是用作图法，或用解析法都是比较复杂的；运动件本身的干涉，及其与相邻件干涉的校核也是相当繁琐的；还好，现在可以借助于CAE使设计分析工作简化和可靠。同时，这种结构还有一个很难克服的问题，就是由于其运动链长，杆件刚度弱，铰接处存在间隙，且润滑不便等原因，容易产生振动、噪声、档位不清晰、换档操纵手感不良等现象。于是，一种拉索式换档操纵装置应运而生，并将逐渐取代杆系换档操纵装置.如图1,为拉索式换档操纵装置.所谓拉索式换档操纵装置，是用一种柔性的推拉软轴替代空间运动的刚性的杆件。这种换档操纵装置克服了上述刚性空间杆系存在的那些问题。同时柔性推拉软轴的走向“自如”，给汽车的总体布置和变速器操纵装置的安排带来诸多方便。而且柔性软轴具有吸振的作用，能够消除动力总成和车身传至换档操纵手柄的振动，因此能得到清晰的档位和舒适的手感。拉索式操纵因其易于布置，传递效率高，成本低廉，目前是最常用的结构.以上两类都属于手动换档操纵机构;自动换档操纵机构中也用到拉索式操纵装置,如图1.4-3,同时也用到电讯号驱动装置以实现特殊的换档要求;在电控机械自动变速箱(AMT)上则完全使用电讯号驱动装置完成换档.1.2设计目的1.在任何情况下能够可靠地实现换档,并保证换档平顺;2.在任何行驶条件下须保证操纵机构总成可靠的操纵力及操纵行程输出;3.布置上，应充分考虑到人机工程因素，确保最适宜的行程、力及操作位置，保证拉线在前舱的走向应平顺，避开相关干涉，远离热源等；4.涉及到电子通讯部分，须保证对输入信号的准确识别、可靠的信号处理及精确输出，并具备相应的抗干扰能力；5.满足在不同工作温度下，保证足够的传递效率及操作手感；底盘系统设计指南★机密文件严禁外传★46.使用寿命的要求；7.对外观有要求的件（如换档手柄、防尘罩、换档面板等），应与整车内饰相匹配，并满足整车定位对料质、做工、性能等因素的要求；8.结构简单、紧凑、质量小、工艺性好、维修方便及适合大批量生产，充分体现平台共用最大化的原则.1.3适用范围适用于各车型通用手动及自动变速操纵机构装置；1.4装置的零部件构成图图1拉索式换档操纵装置1.变速操纵机构总成2.螺栓3.过渡支架总成4.选换档拉线总成5.螺栓6.软轴卡箍7．软轴支架8.螺栓9.开口销10.换档手柄及护罩总成底盘系统设计指南★机密文件严禁外传★5图2杆系换档操纵装置1.换档操纵机构总成2.螺栓3.选档臂总成4.换档轴及支架总成5.螺栓6.选档拉杆Ⅰ总成7.选档摇臂总成8.衬套9.螺栓10.选档拉杆Ⅱ11.开口销12.螺母13.摇臂总成14.螺母15.螺栓16.换档手柄及护套总成图3自动换档操纵机构带拉索装置1.螺母2.自动换档操纵机构总成3.卡箍4.软轴拉线总成5.螺栓6.螺栓7.软轴支架8.组合螺母底盘系统设计指南★机密文件严禁外传★62设计构想2.1设计原则1.该零件的功能要求1)能够可靠地实现换档;2)保证操纵机构总成可靠的操纵力及操纵行程输出;3)涉及到电子通讯部分，须保证对输入信号的准确识别、可靠处理及精确输出，并具备相应的抗干扰能力；4)寿命要求；2.该零件的顾客要求1)操纵须轻便、准确、换档平顺；2)外观应与内饰搭配协调，做工较精细，手感应较好；3.该零件的性能要求1)通过性能试验及整车可靠性试验要求；2)工作性能应稳定、可靠，使用寿命长；3)应保证在－40°C至90°C温度区间内，可靠的实现功能；4)力求做到结构简单、紧凑、重量轻、制造工艺性好及拆装维修调整方便等。2.2设计参数1.决定尺寸的因素1)布置因素：总成周边的边界空间是决定总成外廓尺寸和软轴走向的直接因素；2)变速箱对输入的要求：主要涉及换档行程和换档力的输入要求；3)结合人机工程的布置及总体杠杆比调校，即可确定总成的运动尺寸；2.决定重量的因素1)零部件外廓尺寸；2)加工工艺及材质：目前广泛采用的是整体注塑成型工艺，一般为工业塑料；部分高档产品也采用铸铝件；底盘系统设计指南★机密文件严禁外传★73)冲压焊接件因其重量大，工艺复杂，质量过程控制困难等因素，已渐有减少的趋势。3.手动换档操纵装置的行程及杠杆比的设计1)换档操纵手柄的行程Lc换档操纵装置手柄的行程Lc是影响换档操纵手感的主要技术性能指标之一，在选取换档操纵装置手柄的行程时要符合以下原则：a.轿车手动变速器操纵装置手柄的换档行程Lc，一般为100～150（mm）；b.选档行程（多数用换档操纵杆的摆角控制）要小于换档行程；c.倒档换档行程要等于或大于前进档的换档行程。d.选取操纵装置手柄行程时要注意以下两点：第一，手柄位置应适应整车布置的要求，接近性好，便于操纵；第二，手柄向前换档时不能碰到仪表板，选档和向后换档时不能碰到座椅垫和手制动手柄等。2)换档操纵装置的杠杆比ci首先根据同步器换档（或移动齿轮换档）所需的行程，设计换档拨叉轴上的档位锁止槽的距离Ls，然后用下式计算出操纵装置所需的杠杆比ci:DcisLsLci式中：is——变速器换档机构的杠杆比。D——FF变速器换档操纵装置多采用软操纵装置，因此在计算时要考虑软换档操纵装置的位移效率。4.换档操纵手柄的作用力Fc和杠杆比ci的校核换档操纵装置杠杆比ci的另一个约束条件是作用在手柄上的换档力，推荐轿车操纵手柄的换档力N～Fc4020[7]。在“摘档→同步效应→挂档”的全过程中，同步效应时的作用力Fs最大，因此用Fs校核换档操纵装置杠杆比ci。校核表达式如下：底盘系统设计指南★机密文件严禁外传★8N～　isicFsFcF4020/式中：Fs——同步效应时作用力；F——现代变速器换档操纵装置多采用软操纵装置，因此在计算时要考虑软换档操纵装置的传动效率。当操纵手柄的换档力Fc不在推荐范围内时，可适当的调整换档操纵装置的杠杆比ci，同时也应兼顾换档操纵手柄的行程Lc是否理想。换档操纵装置的杠杆比ci最终确定以后，还要根据换档操纵装置的结构特点，把计算的总杠杆比ci合理的分解到各个杆件，并确定各个杆件的最终设计长度。5.换档操纵装置的杆系运动学分析换档操纵装置是三维空间运动杆系。当换档操纵手柄的运动轨迹确定以后，需要对换档操纵装置的各个杆件和铰接点的自由度、约束、运动干涉等作机构运动学分析。通常情况下，可用简便可靠的“作图法”进行定性的分析；当需要作定量的分析时，则可用比较麻烦的“解析法”求解。不过，现在一般的三维软件都有机构运动学分析的功能，这为换档操纵装置的设计和分析提供了极大的方便。6.拉线式变速操纵机构的校核计算Fh1Fx1bedcaFxFxhh拉线换档杆选档臂hx底盘系统设计指南★机密文件严禁外传★9图4拉线式换档机构的简化模型Fh=ab×1f×1×Fh1(N)H=ba×x1×h1(mm)Fx=ac×de×1f×1×Fx1(N)X=ca×ed×x1×X1(mm)Fh1-换档力,变速箱换档所需力(N);Fx1-选档力,变速箱选档所需力(N);h1-换档位移量,变速箱换档所需行程(mm);ηx—拉线位移效率X1-选档位移量,变速箱选档所需行程(mm);ηf—拉线载荷效率Fh-驾驶员操纵换档机构所需换档力(N);—换档机构传动效率Fx-驾驶员操纵换档机构所需选档力(N);h－驾驶员操纵换档机构所需换档行程(mm);X－驾驶员操纵换档机构所需选档行程(mm);7.自动换档操纵机构的参数设计1)自动变速箱的类型及特点汽车自动变速箱常见的有三种型式，分别是液力自动变速箱（简称AT）、机械无级自动变速箱（简称CVT）、电控机械自动变