【正文】 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 1 頁 共 32 頁 1 引言 任務(wù)來源及設(shè)計(jì)依據(jù) 任務(wù)來源 指導(dǎo)老師分配。 設(shè)計(jì)依據(jù) 參照國家關(guān)于汽車換檔操縱機(jī)構(gòu)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及汽車換檔操縱機(jī)構(gòu) 機(jī)構(gòu)實(shí)體模型。 設(shè)計(jì)原則和設(shè)計(jì)要求 設(shè)計(jì)原則 對(duì)換檔操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足其操縱的輕便性、可靠性、穩(wěn)定性和平順性，在換檔操縱機(jī)構(gòu)布置位置還應(yīng)注意隔熱、隔振、防塵等密封問題。另外，設(shè)計(jì)應(yīng)符合國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及人機(jī)工程學(xué)方面的要求，在滿足前述原則的的前提下，應(yīng)盡可能的采用國內(nèi)外的新技術(shù)和新材料，進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 設(shè)計(jì)要求 根據(jù)人機(jī)工程學(xué)的研究結(jié)論，選擇人手在操縱桿件時(shí)的合適力度和力矩； 參照微型汽車駕駛室布置及整車尺寸，確定換檔操縱機(jī)構(gòu)的布置位置和適合的尺寸； 駕駛員在換檔時(shí)，操縱應(yīng)準(zhǔn)確、輕便、可靠； 換檔拉索的選擇合理（參照國家標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)），具有足夠的剛度和強(qiáng)度，工作可靠性高。 結(jié)構(gòu)設(shè)設(shè)計(jì)簡單，易于加工、制造，調(diào)整方便。 結(jié)構(gòu)形式 根據(jù)設(shè)計(jì)題目，參照 EQ1090 貨車 ，本次設(shè)計(jì)采用 雙桿 遠(yuǎn)距離換檔操縱機(jī)構(gòu)。 主要參數(shù) 人手操縱力： N35 ； 換檔桿長度： mm250 ； 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 2 頁 共 32 頁 選檔軸力矩： mN?25 ； 換檔軸力矩： mN?15 ； 換檔搖臂長度： mm80 ； 選檔搖臂長度： mm80 。 要求提供的技術(shù)資料 設(shè)計(jì)任務(wù)書； 二維 裝配 圖 圖 紙繪制 ； 二維圖紙繪制（主要零部件二維工程圖）； 技術(shù)條件。 2 變速器 操縱機(jī)構(gòu) 概述 汽 車變速器 操縱機(jī)構(gòu) 作為變速器的 控制 機(jī)構(gòu) ，較之汽車設(shè)計(jì)中的其它環(huán)節(jié)，只是一個(gè)小裝置，但它卻和汽車的正常行駛有著十分緊密的關(guān)系，并 在變速器 的 設(shè)計(jì)中占有重要的地位。 除此之外，因?yàn)橛神{駛者直接操縱，所以，變速器 操縱機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)還需考慮到人機(jī)工程學(xué)方面的知識(shí)。 變速器操縱機(jī)構(gòu)是駕駛員操縱變速手柄到使變速箱換 檔 的一套機(jī)構(gòu) ，是 用來保證駕駛員能根據(jù)汽車使用條件 ， 隨時(shí)撥動(dòng) 變速箱內(nèi) 齒輪進(jìn)行換檔，或使之從工作檔退到空檔，并要求撥動(dòng)滑動(dòng)齒輪時(shí)要省力。 要使變速器操縱機(jī)構(gòu)可靠地工作，應(yīng)滿足下 列要求： (l)設(shè)有自鎖裝置，防止變速器自動(dòng)換檔和自動(dòng)脫檔。 (2)設(shè)有互鎖裝置，保證變速器不會(huì)同時(shí)換入兩個(gè)檔，否則會(huì)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，甚至?xí)p壞零件。 (3)設(shè)有倒檔鎖，防止誤換倒檔。否則會(huì)損壞零件或發(fā)生安全事故。 近年來， 變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操縱方向發(fā)展的趨勢。自動(dòng)操縱式機(jī)械換 檔變速器又稱或稱自動(dòng)化機(jī)械換 檔 變速器，它是在原手動(dòng)機(jī)械換 檔 變速器（ MT）的基礎(chǔ)上，對(duì)其離合器、變速器的控制系統(tǒng)和操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行改造而形成的。 3 變速器 操縱機(jī)構(gòu) 總體方案設(shè)計(jì) 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 3 頁 共 32 頁 機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)是最常 用的 ， 按 換檔 操縱桿與變速器的相互位置， 機(jī)械式變速器 操縱機(jī)構(gòu)可分為直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式兩類 ： 直接式操縱機(jī)構(gòu) 主要由選 檔 換 檔 機(jī)構(gòu)和安全裝置兩部分組成。 選檔換檔 機(jī) 構(gòu) 由變速桿、撥塊、撥叉軸和撥叉等 組成，用來 完成換檔的基本動(dòng)作 ；安全裝置用來保證 變速器在任何情況下都能準(zhǔn)確、安全、可靠地工作 ，由 自鎖裝置 、 互鎖裝置 、 倒檔鎖 組成，分別用來 保證換檔到位 ， 防止自動(dòng)脫檔 ； 防止同時(shí)掛入兩檔 和 防止誤掛倒檔。 直接式操縱機(jī)構(gòu) 多集裝于變速器上蓋或變速器側(cè)面，機(jī)構(gòu)簡單，操縱方便 ， 換檔手感明顯 ；變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和 通過變速桿直接完成換 檔 功能的手動(dòng)換 檔 變速器，稱為直接操縱變速器。 這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡單，已得到廣泛應(yīng)用。近年來，單軌式操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多，其優(yōu)點(diǎn)是減少了變速叉軸，各 檔 同用一組自鎖裝置，因而使操縱機(jī)構(gòu)簡化，但它要求各 檔 換 檔 行程相等。采用直接操縱方式換 檔 的前提是變速器離司機(jī)較近。 遠(yuǎn)距離 操縱機(jī)構(gòu)由外部操縱機(jī)構(gòu)和內(nèi)部操縱機(jī)構(gòu)兩部分構(gòu)成。外部操縱機(jī)構(gòu) 主要是 從變速桿到選檔換檔軸之間的所有傳動(dòng)件 ，用來 實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器的遠(yuǎn)距離操縱 ；內(nèi)部操縱機(jī)構(gòu) 由 選檔換檔軸、撥叉軸、撥叉、自鎖裝置、互鎖裝置和倒檔鎖等。 遠(yuǎn)距離式操縱機(jī)構(gòu)通常在 操縱桿 與撥塊之間增加若干傳動(dòng)件，組成遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)。遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛度，各連接件間隙不能過大，否則換檔手感不明顯，且不能保證換檔齒輪全齒長嚙合。 貨車的變速操縱與轎車、客車相比 , 有其自身特點(diǎn)。對(duì)于轎車來說 , 因?yàn)樽兯倨飨潴w小 , 變速器的靜態(tài)換檔力比較小 , 所以 , 變速操縱力不會(huì)太大。而對(duì)貨車而言 , 由于駕駛員離變速器距離近 , 大部分操縱桿可以直接布置于變速器上 , 減少了操縱機(jī)構(gòu)的路途損失。 而對(duì)于中重型載重貨車其變速器的安裝位置距離駕駛員座椅較遠(yuǎn)不得不采用遠(yuǎn)距離操縱的形式 。 對(duì)于采用了同一型號(hào)變速器 的客、貨兩種車的變速操縱力相比 , 貨車輕便、客車偏重是正常的。 這種型式具有維修發(fā)動(dòng)機(jī)方便、傳動(dòng)系和操縱系比較簡單等優(yōu)點(diǎn) 。 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書數(shù)據(jù)要求（ 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排量： 汽車的自重： 4000kg,中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 4 頁 共 32 頁 載重量 5000kg），可知 EQ1090 貨車機(jī)械式變速器應(yīng)選擇遠(yuǎn)距離式操縱機(jī)構(gòu) 。 遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu) 遠(yuǎn)距離 操縱機(jī)構(gòu)按變速器選 檔 軸和換 檔 軸是否分開可分為雙桿式和單桿式兩種類型；按變速拉桿結(jié)構(gòu)不同可分為剛性和柔性兩種類型；按操縱機(jī)構(gòu)拉桿布置方式不同可分為左操縱型、右操縱型和左右操縱型 3種類型 。在新車型開發(fā) 過程中，通常要兼顧變型車擴(kuò)展。因此，在進(jìn)行操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，主要設(shè)計(jì)難點(diǎn)在于機(jī)構(gòu)既要能適應(yīng)駕駛室翻轉(zhuǎn)又不影響操縱機(jī)構(gòu)的正常工作。 操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求在進(jìn)行操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮以下幾個(gè)問題。 a．保證駕駛室內(nèi)操縱桿位置符合 GB／ T15705《載貨汽車駕駛員操作位置尺寸》中相應(yīng)條款要求，即變速桿手柄工作位置應(yīng)位于轉(zhuǎn)向盤下面和駕駛員座椅右面不低于座墊表面的特定區(qū)域：變速桿手柄在任意位置時(shí)，距駕駛室內(nèi)其它零件或操縱桿的距離不得小于 50 mm。 b．變速器操縱較頻繁，為增強(qiáng)駕駛員操縱手感，要求機(jī)構(gòu)具有足夠剛性 ，且連接件之間的間隙應(yīng)盡量減小。 c．變速拉桿總成支座應(yīng)盡量固定在與變速器殼體剛性連成一體的機(jī)件 (如發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器等 )上。避免或減小由于車架變形及汽車振動(dòng)對(duì)操縱機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的不良影響。 d．應(yīng)對(duì)駕駛員操縱力和操縱桿手柄的行程進(jìn)行設(shè)計(jì)和校核。為減輕駕駛員疲勞。要求操縱力不大于 90 N， 操縱桿手柄的雙向行程之和應(yīng)不大于 200mm。 e．應(yīng)按變速器總成提供的直接操縱 檔 位圖和操縱機(jī)構(gòu)本身的動(dòng)作特點(diǎn)。正確確定駕駛員操縱桿手柄上的 檔 位圖。 f． 操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)有行程調(diào)節(jié)功能，以便在操縱不靈活的情況下對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，以保證操縱 機(jī)構(gòu)靈活有效。 單桿操縱機(jī)構(gòu)的操縱桿支座布置在駕駛室地板下面的發(fā)動(dòng)機(jī)上，為使機(jī)構(gòu)不受駕駛室翻轉(zhuǎn)影響，操縱桿從駕駛室地板較大的孔洞進(jìn)入駕駛室，這時(shí)要考慮地板孔的防塵、防水、隔熱等密封問題。有時(shí)操縱桿支座布置在駕駛室地板上．操縱機(jī)構(gòu)拉桿是伸縮式的，以適應(yīng)駕駛室翻轉(zhuǎn)。對(duì)于前者，在發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體上應(yīng)預(yù)先鑄有操縱桿支座總成的安裝位置；對(duì)于后者應(yīng)考慮車架和駕駛室總成在行車當(dāng)中的振動(dòng)對(duì)機(jī)中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 5 頁 共 32 頁 構(gòu)的影響。 另外， 單桿機(jī)構(gòu)針對(duì)的變速器總成屬于選 檔 軸和換 檔 軸合為一體的情況，選 檔行程是沿平行于汽車軸的軸線橫 向運(yùn)動(dòng)，換 檔 行程則繞著平行于汽車 y軸的軸線前后轉(zhuǎn)動(dòng)。 3． 雙桿操縱機(jī)構(gòu)的操縱桿及支座總成布置在駕駛室地板上。 操縱機(jī)構(gòu)不僅要克服其零部件與其它 系統(tǒng)發(fā)生干涉。而且為滿足駕駛室翻轉(zhuǎn)需要，還要增加連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，并使搖臂及支座總成的轉(zhuǎn)軸中心盡可能與駕駛室翻轉(zhuǎn)中心接近或重合，所以機(jī)構(gòu)復(fù)雜、零件數(shù)目多。另外， 由于搖臂及支座總成與變速器距離遠(yuǎn)，需利用拉桿總成通過與車架縱梁相連接的選 檔 搖臂、 T形支架總成、搖臂及臥式支座總成來傳遞動(dòng)力。這一段機(jī)構(gòu)的布置可能會(huì)與冷卻系、排氣系、駕駛室后懸置總成等發(fā)生運(yùn) 動(dòng)干涉現(xiàn)象。所以應(yīng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，及時(shí)與總布置、車架及相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作好溝通與對(duì)接，以免影響設(shè)計(jì)進(jìn)度。 雙桿操縱機(jī)構(gòu)具有負(fù)載效率高，換 檔 力小，操縱手感好，使用可靠，整個(gè)系統(tǒng)靈活輕便等優(yōu)點(diǎn)。 如圖 31所示的變速器雙桿操縱機(jī)構(gòu)。 圖 31 變速器雙桿操縱系統(tǒng) 13號(hào)選 檔 拉桿； 23號(hào)換 檔 拉桿； 3選擇； 4換 檔 ； 5換 檔 支座； 64號(hào)選 檔 拉桿； 7換 檔 平中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 6 頁 共 32 頁 衡彈簧； 82號(hào)換 檔 拉桿； 9球碗； 101號(hào)換 檔 拉桿； 111號(hào)選 檔 拉桿； 12拉桿總成； 13選 檔 回位彈簧； 142號(hào)選 檔 拉桿； 154號(hào)換 檔 拉桿； 16變速器 3． (軟軸 )操縱機(jī)構(gòu) 剛性機(jī)構(gòu)有時(shí)存在機(jī)構(gòu)復(fù)雜、難于布置等諸多問題，特別是對(duì) 對(duì)該種操縱機(jī)構(gòu)難于適應(yīng)駕駛室翻轉(zhuǎn)要求的這一難點(diǎn)， 柔性機(jī)構(gòu)可有效解決這些問題。如圖 32所示的柔性操縱機(jī)構(gòu)。 圖 32 變速器軟軸操縱機(jī)構(gòu) 2大螺母； 6卡箍； 4換 檔 搖臂； 5選檔搖臂。 它利用一種推拉式軟軸代替剛性拉桿用于遠(yuǎn)距離操縱。這種軟軸一般由芯軸和護(hù)套組成，其芯軸為多根鋼絲組成并增加了斜繞鋼帶，外護(hù)套為多根細(xì)鋼絲斜繞而成，同時(shí)增加了內(nèi)護(hù)管。也有在外護(hù)套中增加斜繞鋼帶以進(jìn)一步提高軟軸承載 能力，但這會(huì) 影響軟軸彎曲性能。柔性機(jī)構(gòu)的操縱桿及支座總成一般布置在駕駛室地板上。 操縱桿及支座總成的功能與雙桿剛性機(jī)構(gòu)中的操縱桿及支座總成類似，主要區(qū)別是增加了軟軸支撐的設(shè)計(jì)。在后部通過軟軸支架與變速器總成的選 檔 臂和換 檔 臂相連，從而實(shí)現(xiàn)其操縱功能。 的確定 中北大學(xué) 2020 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 第 7 頁 共 32 頁 中型汽車我國定義為總質(zhì)量大于 6t，小于 14t的汽車。國外在這個(gè)噸位級(jí)的汽車產(chǎn)量較少，而在我國其產(chǎn)量最大、保有量最多。東風(fēng)牌 EQl092F是東風(fēng)汽車的主導(dǎo)車型，其保有量較多，其結(jié)構(gòu)特征普遍為用戶所熟悉。變速箱采用普通機(jī)械式，其檔數(shù) 通常有五檔；并帶同步器方便操縱。其操縱機(jī)構(gòu)多采用直接操縱桿式 (長頭車 )或雙桿操縱式 (平頭車 )。 考慮到 EQ1090貨車屬于中型載貨車實(shí)際情況，因此 EQ1090貨車機(jī)械式變速器操縱機(jī)構(gòu)類型確定為雙 桿 遠(yuǎn)距離變速器操縱機(jī)構(gòu)。 換 檔 機(jī)構(gòu)方案分析 換 檔 位置圖 的確定 設(shè)計(jì)操縱機(jī)構(gòu)首先要確定換 檔 位置圖。換檔位置圖的確定主要從換檔方便考慮為此應(yīng)注意以下三點(diǎn)： ①按換檔次序來排列； ②將常用檔放在中間位置，其它 檔 放在兩邊； ②為了避免誤掛倒檔，往往將倒檔安排在最靠邊的位置，有時(shí)與 I檔組成一排。 圖 33 換 檔 位置圖 圖 33表示了幾種變速器換檔位置圖。圖 33a的換檔位置圖比較理想，便于操縱．圖 33b的換檔順序并不方便，圖 33c比較理想，但 l檔 與倒檔相距太遠(yuǎn)，往復(fù)