汽车换挡机构设计及其工艺工装设计.docx

目录1 绪论 12 变速器操纵机构概述 23变速器操纵机构总体方案设计 23.1变速器操纵机构类型方案分析 23.2变速器操纵机构换档机构方案析 73.3锁定装置方案分析 123.4变速器操纵机构总体方案总述 164变速器操纵机构的设计 174.1初选参数 174.2具体参数的计算校核及相关机构的确定 194.3产品设计 244.4工艺工装设计 265 台架实验 28结论 32致谢 33参考文献 341 绪论变速器是汽车的关键部件之一， 由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成， 操纵 机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的变换，即实现换挡，以达到 变速和变矩换档平顺、档位清晰、灵活轻便是变速器换档性能一直追求的目标， 同时它也是评价一台变速器换档 性能优劣的重要指标目前国内汽车行业，自动 变速器操纵机构主要依赖进口，手动变速器操纵机构的关键部件仍然依赖于进口而汽车市场上的变速器按其结构差异，可以细分为五类：手动变速器（ MT、手动自动一体变速器（AMT、无级变速器（CVT、双离合器变速器（DCT和自动变 速器（ AT ，它们各自都有其不同的优势。

勿庸讳言，由于人们追求驾驶的舒适， 原本是手动变速器的市场，正在逐步被自动变速器占领但是就目前而言，手动变 速器仍然占有较重要的地位， 如在英国， 现在装配自动变速器的汽车占汽车总量的 15%而五年前，这个数字是 13.5%尽管通过汽车工程师们的努力，自动变速器 的智能化得以不断提高， 但自动变速器在换挡速度和传动效率方面， 目前还只能接 近手动变速器的表现， 尤其是制造成本和使用油耗这两个关键指标上， 自动变速器 还无法与手动变速器竞争，从而使手动变速器在全世界的汽车市场上仍然占据优 势2 变速器操纵机构概述汽车变速器操纵机构作为变速器的控制机构， 较之汽车设计中的其它环节， 只 是一个小装置， 但它却和汽车的正常行驶有着十分紧密的关系， 并在变速器的设计 中占有重要的地位除此之外，因为由驾驶者直接操纵，所以，变速器操纵机构在 设计时还需考虑到人机工程学方面的知识变速器操纵机构是驾驶员操纵变速手柄到使变速箱换档的一套机构， 是用来保 证驾驶员能根据汽车使用条件， 随时拨动变速箱内齿轮进行换档， 或使之从工作档 退到空档，并要求拨动滑动齿轮时要省力要使变速器操纵机构可靠地工作，应满足下列要求：(l) 设有自锁装置，防止变速器自动换档和自动脱档。

2) 设有互锁装置，保证变速器不会同时换入两个档，否则会产生运动干涉， 甚至会损坏零件3) 设有倒档锁，防止误换倒档否则会损坏零件或发生安全事故近年来， 变速器操纵机构有向自动操纵方向发展的趋势 自动操纵式机械换档 变速器又称或称自动化机械换档变速器，它是在原手动机械换档变速器( MT的基 础上，对其离合器、变速器的控制系统和操纵机构进行改造而形成的3 变速器操纵机构总体方案设计3.1 变速器操纵机构类型方案分析机械式操纵机构是最常用的， 按换档操纵杆与变速器的相互位置， 机械式变速器操纵机构可分为直接操纵式和远距离操纵式两类：直接式操纵机构主要由选档换档机构和安全装置两部分组成 选档换档机构由 变速杆、拨块、拨叉轴和拨叉等组成，用来完成换档的基本动作；安全装置用来保 证变速器在任何情况下都能准确、安全、可靠地工作，由自锁装置、互锁装置、倒 档锁组成，分别用来保证换档到位，防止自动脱档；防止同时挂入两档和防止误挂 倒档直接式操纵机构多集装于变速器上盖或变速器侧面，机构简单，操纵方便，换 档手感明显； 变速杆直接安装在变速器上， 并依靠驾驶员手力和通过变速杆直接完 成换档功能的手动换档变速器，称为直接操纵变速器。

这种操纵方案结构最简单，已得到广泛应用近年来，单轨式操纵机构应用较 多，其优点是减少了变速叉轴，各档同用一组自锁装置，因而使操纵机构简化，但 它要求各档换档行程相等采用直接操纵方式换档的前提是变速器离司机较近远距离操纵机构由外部操纵机构和内部操纵机构两部分构成 外部操纵机构主 要是从变速杆到选档换档轴之间的所有传动件，用来实现对变速器的远距离操纵； 内部操纵机构由选档换档轴、拨叉轴、拨叉、自锁装置、互锁装置和倒档锁等远距离式操纵机构通常在操纵杆与拨块之间增加若干传动件， 组成远距离操纵 机构远距离操纵机构应有足够的刚度，各连接件间隙不能过大，否则换档手感不 明显，且不能保证换档齿轮全齿长啮合货车的变速操纵与轿车、 客车相比 , 有其自身特点 对于轿车来说 , 因为变速 器箱体小 , 变速器的静态换档力比较小 , 所以 , 变速操纵力不会太大 而对货车而 言 , 由于驾驶员离变速器距离近 , 大部分操纵杆可以直接布置于变速器上 , 减少 了操纵机构的路途损失 而对于中重型载重货车其变速器的安装位置距离驾驶员座 椅较远不得不采用远距离操纵的形式 对于采用了同一型号变速器的客、 货两种车 的变速操纵力相比 , 货车轻便、客车偏重是正常的。

这种型式具有维修发动机方便、 传动系和操纵系比较简单等优点根据毕业设计任务书数据要求 （汽车发动机的排量 ：5.6L 汽车的自重 ：4000kg, 载重量5000kg），可知M6卡车机械式变速器应选择远距离式操纵机构3.1.1 远距离操纵机构远距离操纵机构按变速器选档轴和换档轴是否分开可分为双杆式和单杆式两 种类型；按变速拉杆结构不同可分为刚性和柔性两种类型； 按操纵机构拉杆布置方 式不同可分为左操纵型、右操纵型和左右操纵型 3 种类型在新车型开发过程中， 通常要兼顾变型车扩展因此，在进行操纵机构设计时，主要设计难点在于机构既 要能适应驾驶室翻转又不影响操纵机构的正常工作操纵机构的结构设计要求在进行操纵机构的结构设计时应考虑以下几个问题a•保证驾驶室内操纵杆位置符合 GB/ T15705《载货汽车驾驶员操作位置尺寸》中 相应条款要求，即变速杆手柄工作位置应位于转向盘下面和驾驶员座椅右面不低于 座垫表面的特定区域： 变速杆手柄在任意位置时， 距驾驶室内其它零件或操纵杆的 距离不得小于 50 mmb •变速器操纵较频繁，为增强驾驶员操纵手感，要求机构具有足够刚性，且连接 件之间的间隙应尽量减小。

c. 变速拉杆总成支座应尽量固定在与变速器壳体刚性连成一体的机件 （如发动机、 离合器等 ）上避免或减小由于车架变形及汽车振动对操纵机构产生的不良影响d. 应对驾驶员操纵力和操纵杆手柄的行程进行设计和校核为减轻驾驶员疲劳要求操纵力不大于90 N，操纵杆手柄的双向行程之和应不大于 200mme•应按变速器总成提供的直接操纵档位图和操纵机构本身的动作特点正确确定 驾驶员操纵杆手柄上的档位图f .操纵机构应有行程调节功能， 以便在操纵不灵活的情况下对机构进行适当调整， 以保证操纵机构灵活有效3.1.1.1 单杆刚性操纵机构单杆操纵机构的操纵杆支座布置在驾驶室地板下面的发动机上， 为使机构不受 驾驶室翻转影响， 操纵杆从驾驶室地板较大的孔洞进入驾驶室， 这时要考虑地板孔 的防尘、防水、隔热等密封问题有时操纵杆支座布置在驾驶室地板上.操纵机构 拉杆是伸缩式的，以适应驾驶室翻转对于前者，在发动机机体上应预先铸有操纵 杆支座总成的安装位置； 对于后者应考虑车架和驾驶室总成在行车当中的振动对机 构的影响另外，单杆机构针对的变速器总成属于选档轴和换档轴合为一体的情况， 选档 行程是沿平行于汽车轴的轴线横向运动，换档行程则绕着平行于汽车 y轴的轴线前 后转动。

3. 1.1.2 双杆刚性操纵机构双杆操纵机构的操纵杆及支座总成布置在驾驶室地板上 操纵机构不仅要克服 其零部件与其它系统发生干涉 而且为满足驾驶室翻转需要， 还要增加连杆传动机 构，并使摇臂及支座总成的转轴中心尽可能与驾驶室翻转中心接近或重合， 所以机 构复杂、零件数目多另外，由于摇臂及支座总成与变速器距离远，需利用拉杆总 成通过与车架纵梁相连接的选档摇臂、T形支架总成、摇臂及卧式支座总成来传递 - # -动力这一段机构的布置可能会与冷却系、排气系、驾驶室后悬置总成等发生运动 干涉现象所以应在结构设计时，及时与总布置、车架及相关系统的设计作好沟通 与对接，以免影响设计进度双杆操纵机构具有负载效率高，换档力小，操纵手感 好，使用可靠，整个系统灵活轻便等优点如图 3-1所示的变速器双杆操纵机构图3-1变速器双杆操纵系统1-3号选档拉杆；2-3号换档拉杆；3-选择；4-换档；5-换档支座；6-4号选档拉杆；7-换档平 衡弹簧；8-2号换档拉杆；9-球碗；10-1号换档拉杆；11-1号选档拉杆；12-拉杆总成；13-选档回位弹簧；14-2号选档拉杆；15-4号换档拉杆；16-变速器3. 1.1.3柔性（软轴）操纵机构刚性机构有时存在机构复杂、难于布置等诸多问题，特别是对对该种操纵机构难于适应驾驶室翻转要求的这一难点，柔性机构可有效解决这些问题。

如图 3-2所示的柔性操纵机构图3-2变速器软轴操纵机构1、2-大螺母；3、6-卡箍；4-换档摇臂；5-选档摇臂它利用一种推拉式软轴代替刚性拉杆用于远距离操纵 这种软轴一般由芯轴和护套组成，其芯轴为多根钢丝组成并增加了斜绕钢带， 外护套为多根细钢丝斜绕而成，同时增加了内护管也有在外护套中增加斜绕钢带以进一步提高软轴承载能力， 但这会影响软轴弯曲性能柔性机构的操纵杆及支座总成一般布置在驾驶室地板 上操纵杆及支座总成的功能与双杆刚性机构中的操纵杆及支座总成类似， 主要区别是增加了软轴支撑的设计在后部通过软轴支架与变速器总成的选档臂和换档臂 相连，从而实现其操纵功能3.1.2变速器操纵机构类型的确定中型汽车我国定义为总质量大于6t，小于14t的汽车国外在这个吨位级的汽 车产量较少，而在我国其产量最大、保有量最多东风牌柳汽 M6是东风汽车的主导 车型，其保有量较多，其结构特征普遍为用户所熟悉变速箱采用普通机械式，其 档数通常有五档；并带同步器方便操纵其操纵机构多采用直接操纵杆式（长头车） 或双杆操纵式（平头车）考虑到M6$车属于中型载货车实际情况，因此M6货车机械式变速器操纵机构类 型确定为柔性（软轴）远距离变速器操纵机构。

3.2变速器操纵机构换档机构方案分析3.2.1变速器操纵机构换档位置图的确定设计操纵机构首先要确定换档位置图换档位置图的确定主要从换档方便考虑 为此应注意以下三点：① 按换档次序来排列；② 将常用档放在中间位置，其它档放在两边；②为了避免误挂倒档，往往将倒档安排在最靠边的位置， 有时与I档组成一排图3-3换档位置图图3-3表示了几种变速器换档位置图图3-3a的换档位置图比较理想，便于操 纵•图3-3b的换档顺序并不方便，图3-3c比较理想，但I档与倒档相距太远，往复 倒车时不方便因此，EQ109货车机械式变速器操纵机构的换档位置图选择图 3-3a3.2.2换档机构的功用及结构⑴功用1） 用来改变滑动齿轮的位置，使其与相应的齿轮啮合或脱开啮合， 以得到所需排档或空档2） 拨动滑动齿轮时省力2）结构：汽车上大都采用球支座式换档机构，包括变速杆、压紧 （或支承）弹 簧、滑杆（拨叉轴）、拨叉等变速杆用球头铰链安装在变速杆座上 （通过弹簧和碗 盖吊装，弹簧力的方向可以是向上的，也可以是向下的 ），可前、后、左、右摆动 -# -当用弯杆时，应用止动销防止杆绕垂直轴线自行转动，但不应妨碍摆动变速杆下 端置于滑杆前端凹槽内， 扳动上端时，下端可拨动滑杆， 滑杆上用螺。