浅谈软轴式变速操纵系统(职称论文).docx

客车软轴式变速操纵系统的设计与应用［摘要］近几年来，随着客户对客车使用舒适度的要求的提高，软轴式 变速操纵系统慢慢的代替了硬杆式变速操纵系统，并在客车技术中的 得到了广泛的运用选用匹配合理的软轴式变速操纵系统可以提高整 车的可操控性和变速操纵的舒适度主题词：软轴变速操纵系统 设计 故障排除性能评价The design and application of Bus cable shift control systemAbstract: Recently years, with the improvement that customer to bus useage' s comfort. The hard shift system have been replaced by cable shift system step by step. and it have be widely apply in bus technology. chose reasonable cable shift system can improve operation performance and comfort of whole vehicle.Key words： Cable shift system Design Obviate FailurePerformace estimate1前言我国的客车技术坚持技术引进和自主开发相结合的方针发展到 今天，已经取得了长足的进步，随着人们生活水平的提高，特别是近 几年旅游业的迅速发展，对客车的操控性，舒适性，安全性等方面提 出了更高的要求。

变速操纵的可靠性和舒适性已成为人们对客车的一 个重要评价指标2软轴式变速操纵系统的重要性及其优势众所周知，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很显然，变速控制是在对车 辆控制过程中出现频率较高的动作，特别是城市公交和旅游车，他们 需要频繁变换档位和长时间的操控如果变速操纵系统的设计和选用 不合理，会使驾驶员换档困难，操纵沉重或出现掉档等情况变速操 纵杆（手柄）表面处理的色泽及造型也会影响到驾驶区域的整体内饰 效果，这些都直接影响到人们对客车的评价和传统的硬杆式操纵系统比较，软轴式操纵系统有着不可替代的 优势硬杆式操纵系统多采用空心杆作为主要的传力部件，对于动力 后置的客车，就需要4-5段空心杆串连起来传递行程和扭矩，各段之 间需要用支座，滑套和万向节等机构来实现连接随着城市公交向低 地板的方向发展，对安装空间的有了一定的限制，就会出现布置困难 的情况联接机构之间的摩擦力及杆系本身的自重会增大换选档操纵 时阻力同时，随着近两年原材料的涨价，硬杆操纵系统给各大主机 厂的成本控制带来了 一定的难度，软轴式操纵系统与硬杆式操纵系统 最主要的区别在于它是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，它的轻便又能有效地减轻整车的重 量。

总之，软轴式操纵系统在安装布置，调整维护，成本控制方面具 有一定的优势3软轴式变速操纵系统的组咸及各部件的功能3. 1操纵机构操纵机构是操纵系统中关键的部件，安装在驾驶区域，它一般由 支座，换档臂和选档摇臂等主要零件组成常见的支座有铝铸件，钢 铸件或扳金件它对整个机构起基础支撑作用，同时也是操纵机构与 客车底盘上的横梁或底板的连接件，一般而言，七米以上的客车常选 用以铝铸件或钢铸件作为支座的操纵机构如上海东风泰利福莫尔斯 控制系统生产并广泛运用于客车市场的MK3,MK4,MK6,MK8操纵机构 其主要部件为铝铸件对于七米内的中巴车，较多的是选用扳金件结 构的操纵机构，实际情况要根据整个系统的匹配和负载等因素来定 驾驶员操纵的是操纵杆上的操纵手柄，主要实现换选档动作，纵向操 纵手柄为换档动作横向操纵手柄为选档动作换档操纵时，选档摇臂 不动，换档臂做前后摆动控制换档软轴进行换档在选档操纵时，换 档臂左右摆动，并通过其他联动机构（如十字轴承）带动选档臂作摆 动，从而控制选档软轴选档操纵机构就是根据杠杆原理设计的， 换档常为一级杠杆，选档是二级杠杆转化3. 2软轴软轴是系统中操纵力和操纵行程的传递介质，系统一般由两根 软轴组成，一根用来选档，另一根用来换档，两根软轴的一端连接操 纵机构，另一端连接转换机构或直接连在变速箱的变速操纵轴上。

设计有不同的规格的软轴适用于不同的负载场合，一般软轴由里向外是由索芯，衬管，内衬套，绞制钢丝和外套管组成，见下图:索芯有不同的绕制形式，可在一根粗的中心钢丝上绕制不同捻数的细 钢丝，也可在一捻或几捻细钢丝的外层绕制一根或几根扁钢丝，根据 不同的使用强度要求，对索芯的结构和外形有不同的要求索芯是软 轴中的关键部件，是承力部件，所以结构的合理性和强度的选择都很 关键衬管是热包在索芯的外面，常用材料是HDPE （高密度聚乙烯）, 主要作用是使索芯能绕制后更为牢固，成为一个整体，同时也使索芯 在推拉运动的过程中减少摩擦要求热包后表面平整光滑，特别对其 外径有严格的要求，外径的控制直接影响到最后软轴的内阻力和传动 效率内衬套，绞制钢丝和外套管形成一个整体，它要求有一定的柔 韧性的，同时也要保证软轴在底盘上布置时，内衬套的孔径不发生很 大的变形，绞制钢丝相当于“骨架”，能有效地防止这种变形，内衬 套的的孔壁要求光滑平整，使索芯在内衬套内推拉顺畅索芯和内衬 套的间隙是软轴一个很重要的控制点，间隙过大，会使系统的空行程 大，传动效率低间隙过小会使摩擦力大软轴在安装使用时，其布置的折弯半径和折弯角度都会影响使用 的效率和寿命，根据美国Morse （汽车用软轴专业厂家）的研究，推 荐使用的最小弯曲半径如下表：（客车上使用30-100软轴系列）软轴系列2030L30406080100推荐最小半径4英寸6英寸8英寸8英寸10英寸12英寸14英寸输入力和输出力之间存在以下关系:输入力二输出力x折弯率在使用推荐的最小折弯半径时，折弯率主要受折弯角度的影响，两者之间有如下关系：总得弯曲角度90°180°270°360°450°弯曲率1. 21.41. 61. 82. 03.3转换机构及附件转换机构是对变速箱的变速输出花键轴实施直接操控的部件，在 系统中主要功能是合理的调整力和行程的大小。

变速箱上的变速控制 可设置为双杆输出轴，和单杆输出轴对于双杆控制的变速箱，无须 单独的转换机构，直接将软轴连接在两个摇臂上即可一般摇臂上会 设置多个安装孔，用来调整力臂在工作中，软轴将是使换选档摇臂 在一定角度里的摆动，从而实现档位转换我们知道，对于档位是单 杆输出轴控制的变速箱，选档时是使输出轴在轴线方向上作直线运 动，而换档是使输出轴一定角度里的摆动，4软轴式变速操纵系统的选用和安装调试4.1软轴式变速操纵系统的选用对于主机厂的工程师而言，可能更多关注的是如何根据变速箱和操纵系统布置的情况来选定合适的操纵系统，在选型时主要从以下几个方面进行考虑：1)换选档的行程能否满足使用的要求,使用的要求应该由变4 6 R速箱上的相 关参数决 定，对于双 杆变速控制的变速箱，无需转换机构，软轴直接联接在换选档摇臂上其行程可以近视地计算为旋转半径乘以旋转角度的正弦值而对于单杆控制的变速箱，就需要转换器将软轴的运 动转换我们来举一个简单的例子，档位的形式如下图， 每排档之间的选档行程间隔为8mm,换档的摆角为±12° ,那我们可以按以下公式来校核行程是否满足使用需要选档校核公式： L Gearbox Select XITranslatorCableSelect换档校核公式：2XLS hift armXSin6 ti Cable

□ Cable表示软轴的行程效率，即软轴在负载的情况下输出端 的行程与输入端的行程比，该值是衡量软轴质量的重要参数，常取0. 75-0. 85,影响该值的大小除了软轴本身的质量外还和软轴的长度及负载的大小有关L Select表示操纵机构所能实现的选档行程Lshift armX表示换档摇臂的有效臂长9表示变速箱在换档时的单边摆角L shift表示操纵机构所能实现的换档行程在此基础上如要计算，操纵手柄的摆角和行程，那就变得很简单了， 只要知道操纵机构的换选档杠杆比和换选档的有效力臂长就可以了2）换选档的操纵力能否合适，操纵力的大小主要和转换器，操纵 机构的杠杆比，变速箱变速操纵的力矩和软轴的操纵力效率有关下 图表示的是在变速控制操作中，操纵力和行程所传递的路径（当变速 箱的变速控制为双杆控制时，转换器部分可省）变速箱的变速阻力 主要来自齿轮间的摩擦和箱内的复位弹簧转换器本身的阻力可忽略 不计，软轴不可避免的存在自阻力，而其阻力的大小和软轴的长短及 索芯与套管的间隙等均有关系变速箱一＞ 转换器一软轴 一►操纵器我们可以按以下公式对操纵力进行估算F Gearbox X 1 Bend fad or /I Translalor X I Shi fl unit - F shift knob其中：FGearbox表示变速箱上摇臂的输出阻力，有时变速箱会提供转矩 的大小，可以根据实际安装孔的位置来确定有效力臂的长度，从而确 定输出阻力的大小。

i Bend factor 即为在3.2中提到的弯曲率,I Shiftunit 表示操纵机构的杠杆比（一般在2. 5-7）,在计算换档和 选档杠杆比时要注意，选档为二级杠杆F shiftknob表示在操纵手球上的操纵力大小，这是操纵者能直接感受 到的力，也是评判操纵性能的一个重要指标（建议设计时不要大于 80N）注：当没有采用转换器时，上述公式中I “Eg可省4. 2轴式变速操纵系统的安装调试1）系统安装时需注意的几个参数：操纵机构使用4个M8螺栓固定，拧紧力矩25Nm,变速箱端安装软 轴转换器（或摇臂）力矩35Nmo软轴的折弯半径不要小于200mm,在 布置时，软轴必须避幵髙温部件或采取有效的隔热措施，软轴的工作How to Setup Speed SelectNSelect Speed Rail极限温度范围是-40°至100°, 在转换器上或变速箱的摇臂 上直接安装软轴时，要注意尽 量使软轴和摇臂的夹角为90 度，这样才会使有效力臂最 大2） 首次试装时如何确定软轴的长度：用直径12mm的尼龙软管从操纵机构端的软轴安装孔位置布置到变速箱端的软轴安装摇臂上，尽可能的布置得直，按实际的情况布置，取下软管测伸直状态的总长度，再在此基础上预留50-100mm的长度。

3） 软轴在哈勃处允许有一定角度的圆锥摆动，在安装和使用使用时不要超过该角度要求，否则会引起不可修复损伤.4. 3软轴式变速操纵系统的故障分析及排除方法4. 3. 1故障现象：倒档（R）或高档（5, 6档）挂不上，或挂上后 出现跳档现象原因分析：1）换选档的行程不够，可能是操纵器本身的行程就不 够，所以在设计和选用操纵器时，既要考虑到结构安装的可行性，也 要充分考虑与之匹配的变速箱的换选档行程的需要，重新选用合适的 操纵机构2）在转换机构段没。