汽车换挡机构设计指南.doc

汽车换挡机构设计指南
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★ 机密文件 严禁外传 ★总成外廓尺寸和软轴走向的直接因素；
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；
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
零部件外廓尺寸；
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；
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。

1) 换档操纵手柄的行程
换档操纵装置手柄的行程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，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。
：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
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，然后用下式计算出操纵装置所需的杠杆比:
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式中：is ——变速器换档机构的杠杆比。
——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。

换档操纵装置杠杆比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[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。校核表达式如下：
式中：—— 同步效应时作用力；
—— 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不在推荐范围内时，可适当的调整换档操纵装置的杠杆比，同时也应兼顾换档操纵手柄的行程是否理想。
换档操纵装置的杠杆比最终确定以后，还要根据换档操纵装置的结构特点，把计算的总杠杆比合理的分解到各个杆件，并确定各个杆件的最终设计长度。

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。
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图4 拉线式换档机构的简化模型
Fh = ××× Fh1 (N)
H =×× h1 (mm)
Fx =× × × ×Fx1 (N)
X =××× 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);
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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）、电控机械自动变速箱（简称AMT）。目前轿车普遍使用的是AT，AT几乎成为自动变速箱的代名词。
与手动变速箱相比，液力自动变速箱（AT）在结构和使用上有很大的不同。手动变速箱主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩；而AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵