手动变速器换档行程设计分析

. 42 .
汽
齿 科
技
2以 均年
销相的中心并与两斜面均接触, 且不与槽底接触, 这样 自锁销 向拨叉轴心的力 F 提供所需换
档定位保持力
换档完成后, 自镇 梢必须 处于拨叉轴 自锁悄枯 的中心 , 与柑的两端 都接 触 , 且不能 与槽底 相接触 , 以保 证换 档 定位 可寡
圈 5 拨 叉轴 自 镇梢抽料面 受力示意圈
. 22
拨叉轴 自锁销抽距离配合自锁销为换档终止定位 如图 4 所示 , 当采用拨叉轴 自锁销槽与 自 锁销配合作为换档定位 时, 操纵手柄带动换档
摇臂 拨叉轴向壳 孔运动, 此时换 推动 体底 档力克 服同 器换 步 档所需力 锁销所需 和自 力, 到 达
位于拨叉轴上一端的 自 锁销槽 中终止 , 这一段行程就形成 L . 或 L 轴 , 也是拨叉轴的换档行程 ,. L , 与以壳体底孔用为换档终止过位一样, 同步齿套的行程为 L 根据三心对齐 的基本要求, 在设计 中这二者的名义尺寸是相等的, 同理, 由于变速器工 应大于 L *来满足要求 即:
型, 这个换档行程也是反映到变速器换档摇臂上的变速器最终换档行程
L 档= L , = L , 抽砚 孔 针 乙拨 轴 一 , 心 代 义 7 ( )
4 .1. 2
拨 义轴 自锁销 槽距 离 配合 自锁销 为换档 终 止定位 由 2 2 中所 分 析 的结 果作 出如 图 9 相关 尺 寸 的简 图 .
5一变速器轴; 6 : 位于变速器轴上的档位齿轮总成; 7一与变速器轴固联接的同步器齿毅: 8: 同步器齿套; L 一拨叉轴的换档行程: L 左 一拨叉轴 自 锁销植左面距离:
L , 一拨 叉轴 自锁销摘右 面距 离; L 广 同步 齿套 的换档行程
圈1
换档 完成后
自锁
必须处 于拨叉轴 定排锁柑 的料 面上 以保证换档定位可 招
了解 决这个 问题 , 在 设计 中建 议给 结 合齿上 增加 一 限位 台阶 , 如 图 7 中所 示
为
l一 同步档位齿 ; 2一拨叉; 3一 同步器齿套 ; 4一 同步 齿般 ; 5一 同步档位 齿;
6一 拨叉轴 : 7一轴 上定位 台阶面; 吕 一滚针轴承 : 梦一 滚针轴承 ; I介一轴上 台阶定位 面
L3 同步齿毅轴向定位厚度 ; 级一轴承 定位轴套长度 -
结合对 图 6 和图 7 的分析, 则可建立如下同步齿套的换档行程公式:
圈
为了尽量减小同步齿套的行程误差, 轴在设计时应尽量使每一档档位齿的端面轴向定位 尺寸基准与轴的设计加工基准统一, 如图 6 和图 7 , L .和 L:的尺寸标注基准起始点均统一为 轴 上装 轴承 的 定位 端
第 l期
唐忠荣: 手动变速器换档行程设计分析
结合齿定位 台阶
圈,
4
与换档行程相关尺寸链的模型建立
3
轴上齿轮与同步器轴向定位结构分析
在换档力和结合齿的倒锥角作用下, 同步齿套会 向换档方到达齿轮端面或进一步前进,
如图 6, 当同步档位齿的外径大于同步齿套内花键齿顶圆时, 同步齿套与齿轮端面接触 , 则同 步器齿套的行程形成 L , , 如果同步档位齿的外径小于同步齿套内花键齿顶圆时, 同步齿套将 越 过 结合 齿 直到 拨 叉另 一端 面 与 齿套 拨叉 槽 端面相 接 触后 为 止 , 这 是设计 中应 避 免 的 , 如 果 产生这种情况, 会导致变速器在运转 中出现擦碰异响或引起换档抖动 , 这都是不允许的
圈2
圈3
拨叉轴自锁梢擂料面受力示宜圈
如 图 1 所示, 当采用拨叉轴端面与壳体上拨叉轴底孔端面定位时, 当需要换档时, 操纵 手柄带动换档摇臂推动拨叉轴 向壳体底孔运动 , 此时换档力克服 同步器换档所需力和 自 锁销 所需力, 到达壳体底孔端面与之接触, 这一段行程就形成 L 戳 , 在拨叉轴的运动中, 同拨叉 轴 一 体 的拨叉 推 动 同步 器齿 套 向档 位 齿轮运 动 , 通 过 同步器 作 用进 入档位 齿 总成 的结 合 齿并
与 之 啮合 , 并在 结合 齿 的倒 锥 角作 用 下到达 齿 轮端 面或 结合 齿 定位 端面 , 同步器 齿套 的行 程
形成了 L
根据三心对齐 的墓本要求, 在设计中这二者的名义尺寸是相等的, 即:
L 祛 , 2 ()
由图 2 中可知, 为了保证拨叉轴到达壳体底孔后能在没有外力作用保持住这种装态, 必
第 l期
唐 忠荣: 手动变速器换档行程设计分析
须有一个力向壳体底孔方向推住拨叉轴 , 这 时必须使 自锁销处于拨叉轴 自锁销槽的斜面上, 且不能与销槽 的另一面或槽底接触, 这样 自 锁销力的轴 向分力 F 就可提供所需的轴 向推力, l 同时, 由于变速器工作中我们希望拨叉与齿套最好不相接触 , 所 以 L 和L 之和来满足要求 如图 2 所示, 则有:
侧谁角的作用, 同步齿套换档结束后会与齿轮端面或结合齿台阶面接触而终止, 如圈1 所示. 0
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结合齿侧帷
向一齿轮轴向换档定位端或结合齿定位合阶尺寸; 乙 ,一同步齿套轴向总厚度
由 22 中所分析的结果并结合图 7, 得出以拨叉轴 自锁销槽距离配合 自锁销为换档终止定 位的拨叉系统换档行程, 这个换档行程也是变速器换档行程
L 档= L 轴 = L 轴. (8)
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科
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L . 一搜叉轴自俄梢抽右面距离: L 厂 同步齿套的换档行程
. ,
U
同步. 街 鑫的换档行粗尺寸链徽型趁立 由上文 3 轴上齿轮与同步器轴 向定位结构分析中所知, 在同步结合齿与同步器齿套上的
根据上述对换档定位方式的分析和变速器轴上齿轮和同步器定位 结构的分析结果, 可以
进行变速器总成换档定位有关的尺寸链模型的建立 , 与之相关的尺寸链在设计中主要有三个,
即拨叉轴 系统的换档行程尺寸链计算 , 同步器齿套换档行程的计算, 同步器齿套与结合齿重 叠度 的计算
4.1 拨叉系统 的换档行程尺寸链模型建立 根据前述的分析及相关原理图, 可建立起拨叉轴系统的换档尺寸链 4.1.1 以壳体底孔为换档定位的拨叉系统的换档行程尺寸链模型建立 由 2. 中所分析的结果作 出如图 8 相关尺寸的简图. 1
适性, 但行程过小 , 有可能给变速器总成 设计带来无法满足的困难, 即造成换档后同步器齿 套与结合齿的啮合长度过小 , 使变速器总成在使用中很容易跳档, 所 以规定了上述换档行程
范围
驾驶仓 内操作手柄 的换档行程 ( f 是通过操纵手柄的杠杆比 i , , 变速器总成上的选换 L ) 档摇有杠杆 比 i 公式 : (乘用车变速器 2.1 3 一 ) 和变速器总成换档行程 (L 动 之积形成, 即有如下
采用这种定位方式在换档定位终止后 , 由于没有采用与壳体接触, 所 以换档轻柔且基本
没有撞击声 , 这对变速器的换档品质评价是有利的, 同时, 采用这种设计对换档行程影响的
公差环节相对较少, 最终形成 的换档累积公差也小. 不过 , 正是 由于没有采用 与壳体接触 的 换档定位方式, 使换档定位终止的刚度不好, 这对于评价换档定位的可靠性是不利的
(l)
L := 1 rxi 档 , xL
式中: i : (乘用车约为 2码 ), i
(乘用车变速器 1. 3) 5一
由式(l 可看出, 在满足整车空间布置的要求和换档下 , 我们通过调整合理的 i ,和 仆 的值 , ) 可使 L 档能有一个 比较合理的值 当然, 有很 多因素是相互矛盾的, 由于 i ;和 i档 的值不仅影 响换档 行程 , 同时也影响变速器总成另一个重要评价指标一 换档力 F , 所 以需要调整合理 -一 的 i 和 i 的值, 使 L 有足够的长度保证啮合 长度, 同时换档力不致于过大 将进行换档定位方式的分析 手动变速器的
第 l期
汽
齿
科
技
2以9 年
手动变速器换档行程设计分析
唐忠荣
摘要: 手动变速器的换档行程是根据整车设计要求并结合行业相关标准确定的一个外联接参数, 该 参数是整车操纵性能一个重要的评价指标, 本文通过对换档行程构成因素和不同种类的换档定位方
式特 点分析 , 以便 为设 计中根据不同的换档定位方式选择提供依据 , 并在 设计中针对不同的换档定
手动变速器总成的换档行程是由整车布置匹配要求经换算得到的, 在世界上大部分地区, 2一 l 7 u n 2 , 欧洲地区为 5 I 0 t n u xZ诵 S l m n 2,
乘用车驾驶仓 内操纵手柄的换档行程为 6 m 0 l n
我们知道 , 在合适 的范围内, 操纵手柄行程短将减轻驾驭者的劳动强度 , 提高换档操作的舒
5一 变速器轴 ; 6一 位于变速器轴 上的档位齿轮总成 ; 7一 与变速器轴固联接的 同步器 齿般 ; 8: 同步器齿 套; L 一 拨叉轴 的换档行程 ; L , 一 拨叉轴 自锁销槽左面距离;
L , 一 拨叉轴 白 销槽 右面趾 离: L , 一 同步齿套的换档行程 锁
圈4
由图 4 中可知, 为 了保证 白锁销落入拨叉轴上一端的 白锁销槽 中后能在没有外力作用保 持住这种状态 , 必须使拨叉轴与壳体底孔间保留一个间隔 L , , 这时 白锁销处 于拨叉轴 自锁
L 轴 > L 住= 左 ,L L 轴> L , = L L ,+ L 档 L 会 > > L 朽 3 ( ) (4) 5 ( )
应大于 L 食 且小于 L *
梢 > L 找= L