一种汽车手动变速器操纵系统设计

参考文献
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Ⅲ２
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置ｔ当同一截面上Ｍ胁、脚相同时，最大应力发生在ｙ蜃大的
机械设计 孔突出部位，再用连轴贯穿换档臂太孔，支架连轴孔和盖圈连 轴孔．在小头伸出项套＾垫片后用卡圈卡住确保连轴不被脱 出．同时确保弹簧双脚将支架的一个突出轴夹住．在换档杆的
螺纹处旋人手柄，并将球碗扣＾换梢杆球头处。最后将四个防
第２９卷增刊
档摇臂、换档助力器等组成。在基于操纵杆、球节、嵌件、弹 簧，连轴、衬圈、卡圈、垫片、缓冲垫圈婷的ＰｍＥ三维制作的
Ｐ—§截面上该点到中性轴的距离．
８×０．２２０５＝２．３ ｘ】ｏ＿】Ｎｍ
Ｌ——横截面对中性轴的惯性矩。
＾ｆ一＝Ｆ ｘＬ一＝１．０３９×９
３基于ＰｒｏＥ的汽车变速器操纵系统 的装配效果
涉及的主要霉件有：操纵杆和球节，村圈、卡圈、垫片、
（２）惯性矩。圆形截面对中性轴的惯性矩：
Ｌ－等
地方．故最大应力的计算公式为：
ｍ
缓冲垫圈、球盖、嵌件、球碗、弹簧、连轴、手柄、换档臂、 支架底座等．将嵌件六角头嵌入换档臂六角孔内．同时保持嵌 件小头朝外。操纵杆球节的孔内插入换挡杆的壤花部位，球节 水平放置于支架顶部圆形腔内．将盖圈嵌入支架顶部圆形腔． 在操纵杆球节小头处套＾挠档臂小孔，并将弹簧套＾按档臂大
从弯曲时应力的计算公式（１冲日以分析出嚣大应力的位
ｎ犯＾册，放设计合理，Байду номын сангаас
２．２支架的疲劳强度校桉以及ＣＡＥ仿真模拟
根据设计结果和装配要求，以及支架的受力情况．可分析 得出过支架侧向左侧的两个固定孔轴线的面所受应力最大，故
点，选择刚件结构更为合适。困此该车选择了双杆式远距离操
纵机构。这种结构相对复杂，要求有足够的刚性．菩运动副间
间隙要台适，否则会造成选档困难及换档时手感不明显等问 题．因此对其制造和安装Ｉ艺育较高的要求．该车变速器挠档 操纵机构最初的设计为单杆式，选、挂档自一根杆件机构完成。 通过分剐完成选、挂档动作来变换档位。本手动变速嚣操纵支 架主要有以下零部件组成①操纵杆与球节；＠支架底座；＠ 球盖．④换档臂；＠连轴：＠嵌件；⑦球碗；＠埋冲垫圈：＠ 村圈；＠卡圈；０垫片：０手柄。
会是变速箱领域重要的组成部分。
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目２
≯
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本次设计的吉利远景ＦＣ－Ｉ即为远距离操纵式。换档时－手 柄侧向可摊角度为前后备Ｉｒ．正向左右角度为１２ ７二即可完 成换档动作。当手柄Ⅲ向左右产生位移时，换档臂以连轴为轴 心，随之产生换档的角度变化，其换桤比为４ ７５。而手柄的侧 向左右位穆引起球碗以球节球。为圆心的圆周运动，带动选档 软轴．完成选档动作。两种运动结合便ｗ实现五个前进档和一
个倒档的动作．
Ｉ
１
汽车手动变速器操纵系统总体设
２吉利远景ＦＣ—ｌ变速器操纵系统组成及其设计 在进行操纵机构的结构设计时应考虑以下几个问题：保证
计
１ １汽车手动变速嚣操纵系统分类
驾驶室内操纵杆位置符合ＧＢｔＴＩ ５７０５ ｔ载货汽车驾驶员操作 位置尺寸，中相应条款要求，目口变建杆手柄工作位置应位于转 向盘下面和驾驶员座椅右面，且十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５０ｍｍ。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．目番连接件之间的间隙应尽量减 小。变速拉杆总成支座应尽量固定在与变速器壳体目０性连成一 体的机件（如发动机、离台器等）上．避免或减小由于车架变
ｓｔｍｃ【ｕｍｌ ｓｌｒｅｎｇｍｎｄｆａｔｉｇｕｅ ｗｉｔｈ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｔｈｅｉｒ
变速器距驾驶员座位远，要实现变速＃直接撵缴较难，嘲此需
在变速操纵杆与变速器选挡摇臂和换挡摇臂间加装辅助杠杆
ｉｍｐｏｒｔａｎｔ㈣ｏｎｅｎｂ
ｓｔｒｅｎｇｔｈ…ｃｈｅｃｋｅｄ
ｃｏｍｂｉｎｅｄ ａｅｅｄｎｇ Ｓ∞ｏｎｄ
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ｏｆＭｄｌ一ⅢＥｎｇｉｎ∞ｒｉｎｇ，ｓｈ∞ｎａＪ
Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｏｆＥｎｇｉｎ∞ｒｔｈｇ Ｓｅａｌｎｃｅ，ｓｈ虮曲ｍ ２０１６２０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｄ％ｉｇａ ｏｆｇ％ｄｎｇ ｓｙｓ【ｅｍ ｆｏｒ ＡｕｔＯ ｍａｎｕａｌ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｔｈｎ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｔｏ ｂｅ ａｉｍｅｄ ａｔ“Ｇｅｅｌｙ ＦＣ－Ｉ ｄｅｓｉｇｎ”Ｆｉｒｓｌ ｏｆ ａｌｌ ｔｙｐｅｓ
变速嚣的换挡性能好等。
（２）远距离操纵式。当驾驶员座位离变速器较远或变速杆 布置在转向盘下方（某些轿车）的转向管牲上时，通常在变速 杆与换档拨叉之间增加若干十传动件．组成远距离操纵机构，
如图２所示。
手动窭速嚣也称手动挡，即用手拨动变速杆才能改变变递 器内的齿轮啮台位置，改变传动比，从而达到娈速的目的。如 果驾驶者技术好，装手动变速嚣的汽车在加速、超车时比自动 变速车快，也省油．手动变速箱是目前使用最广泛的变速嚣。 未来手动变速箱的发展趋势足档位不断提高，以使拉动机的转 矩和转速更好地匹配汽车复杂的工况需求．且有专家预测：自 动变速箱的市场占有率将ｂｋ２００７年的７４％下降｛１１６７％。但手动 变速箱由于机械可靠性高、结构简单、动力性好等原因，一直
ｎ∞ｔｈｅ
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ｂｕｉｌｄｉｎｇ ａｎｄ ｍｓｅｍｂｌｙ ｒｅｓｕｌｔ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｍ ａｃｈｉｅｖｅｄ
或传动机构咀传递运动，从而构成变速器远距离操纵机构。在 新车型开发过程中，通常要兼顾变型车扩展。 手动变速器操纵系统主要由换档手柄、套管、防尘罩、操 纵嚣总成、斌挡戟轴、换档鞍轴、软轴支架、Ｕ型夹总成、进
（上接第１６１页）
『２５】目ｉ镕《＃★％＊自自☆｝【Ｍ】ｊ匕自＃｝№＊＃２０ＩＩ １０：１１ ５・】１６
ｔｈｒｅｅ・ｄｉｍ肌ｓｉｏｎａｌｍａｐｐｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍ粕ｕａｌｔｍｓｍｉｓｓｉｏｎ；ｓｔｅｅｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ；ｓｔｒｅｎ曲
ｃｈｅｅｋ；ｔｈｒｅｅ－ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｏｄｅｌｉｎｇ Ｆｉｇ ６Ｔａｂ０ Ｒｅｆ４ ＣＵｔＤｅ－ｌｉｎｌ”，ＹＡＮ
的正常Ｉ作。
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目前．变速器操纵机构有软轴传动结构和刚件传动结构两
种．软轴传动结构具有安装方便、结构简单的特点．但存在疲 劳寿命问题，易于损坏。根据吉利远景ＦＣ－Ｉ车抒驶的条件和特
＃十，ｄ＝１３ｍｍ・＆雌：２１９ ７ｍｍ’．‰＝０．０１ＭＰａ． 因为操纵杆为结构钢．查表得该材料的抗弯疲劳极限为
对该截面作癌劳强度分析。 依据Ｐ吲Ｅ分析ｉ具ｉ４１得出谚面积的大小为９０８ｍｍ２，根据 支絮底材料为ＰＡ６６ １０ＩＦ（又称聚酰胺６６或尼龙６６），其许用应
力为断裂拉伸强度。 根据强度极限公式：
５＝Ｆ／Ａ Ａ＝９．０８
ｘ１０。一
２操纵系统关键零部件强度设计
根据厂家要求，一般对与操纵系统功能、寿命密切相关的 部件进行强度校棱和癌劳寿命楦核。结合设计需要。应对操纵 杆，连轴支架等进行必要的强度计算。 ２ｌ操纵杆的强度校棱 一般情况下．操纵杆弯曲时截面上既有剪力．ｚ有弯矩。 对于捞截面上的某点而言，既有切应力旦有正应力．坦擐撕扦 的强度主要决定于正应力的大小，切应力居于次要的地位。所 以只讨论操纵杆在弯曲的情况下横截面的正应力。
基础上．技核了操纵杆的抗弯曲强度和支架的疲劳极限．并显
示了模拟装配效果。该系统具有结构舍理、撵作简单、安装方 便、美观太方、性能可靠等优点．
震垫圈扣入支架底部四十固定孔内，将四十衬圈的小头朝上． 嵌入防震垫圈，完成整个装配过程。在实际装配过程中．有关 球节与弹簧的安装需用润滑油洙抹，在嵌件与换档臂装配中必 须用强力胶将两者牯台，防止脱落。其装配效果见图４、５、６．
目５装Ｅ效皋日２
Ｄｅｓｉｇｎ
ｏｆ Ｓｔｅｅｒｉｎｇ
Ｓｙｓｔｅｍ
ｆｏｒ
ａ
ｋｉｎｄ
ｏｆ Ａａｔｏ
ＭｎｆｌｎｆｌｌＴｒａｎｓｍｉ”ｉｏｎ
０多
４结论
汽车手动变速器大都采用齿轮式有级变递器。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。但由于
ＷＡＮＧＭｉｎｇ－ｈｏｎｇ，ＣＨＥＮＨｏｎｇ－ｘｉａａｇ
机械设计
！！
！！！型！！兰！竺！！兰！型型
一种汽车手动变速器操纵系统设计
王明红，陈红祥
上海Ｉ程技术大学机槭Ｉ程学院－上海２０１６２０
摘要：本汽车手动变速嚣摊纵｝统设计王要针时“吉利Ｆｃ・１变速嚣设计”首先说Ｍ Ｔ目＾外§前普遍采月的汽车 变速８擦虹｝纯类型，蛄杓和特．ｉ，然ｊ结合上述的国自一救手动汽车变速器操纵§统．给女＃体的总成厦零部件设计
一馘挚
和操纵杆手柄的行程进行设计和拉棱．为减轻驾驶员疲劳．要 求操纵力不大干９０Ｎ．操纵杆手柄的Ⅻ向行程之和应不大于
２００一．应按变速器总成提供的直接操纵挡位圈和操纵机构奉
身的动作特点，正确确定驾驶员操纵杆手柄上的挡位图。操纵
机构廊有行程调节功能．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．
＃果，井时其十重要的零部件进行７蛄构§虚和疲劳强度的棱柱计算，目时在Ｐ肛Ｅ三堆软件ｉ进行７造型构建和装配
娃果模扭
关键词：手动变速器，辗触｝统；＆度柱棱，三堆造型 汽车变速嚣大致可以分＝茬．一种足手动变速器（Ｍｒ）； 一种是自动变速器；还有一种是手动自动一体变速器．由于其 结构比较复杂，维修保养及配件成本较高，还没有广泛应用在 现代车辆上．只在个别车型±实现丁应用。现在市场上的变速 器细分为５类：手动变速器（ＭＴ）、自动手动变速器（ＡＭＴ）、 无极变速器（ＣＶＴ）、双离台嚣变速器（ＤＣＴ）和自动变速器 （ＡＴ），各自都有不同的优势”ｌ。例如，自动变速罂的传动效辜 虽然只有８５％，但舒适性好；手动变速器的传动效率高：无极
Ｓｈａｅ－ｚｅｌ，ＧＵＯｘｌａ＊ｓｏｎｆ
（１）正应力计算。发生弯曲时，横截面上的某点处Ｅ应力 计算公式为”Ｊ：
Ｆ＝８０００Ｎ
可得Ｊ＝８．８１ＭＰａ，而【川＝８３ＭＰａ
ｄ ｃ【司－设计合理。
用“强度向导”ＣＡＥ（计算机辅助工程）软件程牟来摸拟 支架在负载条件下的行为见圈３。
晤ｉ—Ｉ
口＝＿ｙ
，：
（１）
圈
图３女＊ＣＡＥ《拟目
式中：村一——横截面上的弯矩；。
形及汽车振动对操纵机构产生的币是影响。应耐驾驶员操纵力
汽车手动变速器操纵系统一般可分为两种直接操纵式和 远距离撵纵式８ Ｊ． （】）直接操纵式。太多敦汽车的变速器布置任驾驶员座位 附近．变速杆由驾驶室底板伸出．驾驶员可直接操纵．这种操 纵机构一般由变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴以及安全装置等组
成，多集装于变速器上盖或侧盖内，如图】所示。
Ｉ明红，等：一种汽车手动变速器操纵系统设计 变速嚣大都采用齿轮式有级变运器．选种型式具有维修发 动机方便、传动系和操纵系比较简单等优点。但由于变速器《 驾驶员座拉远，要实现变速器直接操纵较难，因此需在变速操 纵杆与变速器选挡摇臂和换挡摇臂间加装辅助杠杆或传动机 构以传递运动，从而构成变速器远距离操纵机构（以下简称操 纵机构）．操嫩机构按变速器选挡轴和抉挡轴是否分开可丹为 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：按操纵机椅拉杆布置方式不同可分为左操纵 型、右操嫩型和左右操纵型三种粪型．在新车型开拉过程中，
ｍｃｔｕ…ｄ ｃｈⅢ‰ｎｎｌｃｓ
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通常要兼顾变型车扩展。因此．在进行操纵机构设计时，主要 则；
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（３）
式（３）中－如果夸哦＝，．／ｋ，峨称为抗弯截面系数，
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面：
（４）
抗弯截面系数是衡量截面抗弯能力的一十几何量，肚越
大，‰魑小一杆的承载能力越强，与力的太小无关・匮彤截
耐‘／
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