雙軟軸變速操縱舒適性研究

巨黎波，曹宏濤

（1.陜汽集團(tuán)寶雞華山工程車(chē)輛有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721013；2.陜汽集團(tuán)陜西汽車(chē)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710200）

?

雙軟軸變速操縱舒適性研究

巨黎波1，曹宏濤2

（1.陜汽集團(tuán)寶雞華山工程車(chē)輛有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 721013；2.陜汽集團(tuán)陜西汽車(chē)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 西安 710200）

摘 要：中卡汽車(chē)目前多采用雙軟軸操縱機(jī)構(gòu)，行業(yè)內(nèi)普遍存在換位、掛檔相對(duì)沉重問(wèn)題。駕駛員長(zhǎng)期駕駛，易駕駛疲勞，存在安全駕駛隱患，嚴(yán)重時(shí)車(chē)毀人亡，文章通過(guò)對(duì)變速操縱系統(tǒng)的換位力、掛檔力的分析計(jì)算，系統(tǒng)介紹變速操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，明確造成換位、掛檔沉重的根本原因，提高駕駛員變速操縱舒適性。

關(guān)鍵詞：軟軸；操縱機(jī)構(gòu)；換位搖臂；換位力；掛檔力；選檔軸；掛檔軸

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.03.007

CLC NO.: U461.4 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2016)03-22-03

前言

軟軸變速操縱系統(tǒng)因其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操縱靈活，在整車(chē)布置時(shí)有效避免與其它系統(tǒng)的干涉，節(jié)約布置空間等優(yōu)點(diǎn)在中卡上得到了普遍應(yīng)用。在車(chē)輛行駛中，駕駛員通過(guò)操縱桿對(duì)變速箱檔位的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)整車(chē)車(chē)速的控制，這一高頻動(dòng)作，易產(chǎn)生駕駛疲勞，造成不安全事故，直接影響駕駛員對(duì)車(chē)輛的評(píng)價(jià)。隨著社會(huì)的發(fā)展，變速操縱舒適性越來(lái)越成為司機(jī)師傅們購(gòu)車(chē)的硬性指標(biāo)之一。目前，行業(yè)內(nèi)變速操縱舒適性的提高，主要憑借經(jīng)驗(yàn)和零部件對(duì)比試驗(yàn)的方法，缺乏系統(tǒng)的分析計(jì)算，找不到其根本原因，目標(biāo)值和改進(jìn)方法欠缺，不利于變速操縱系統(tǒng)零部件的選型和整體操縱性能的提升。

1、變速操縱系統(tǒng)計(jì)算

軟軸操縱系統(tǒng)由操縱手柄、操縱機(jī)構(gòu)、軟軸、變速箱組成，整車(chē)廠家需從廠家購(gòu)買(mǎi)各零部件進(jìn)行匹配安裝，各零部件如何選擇？沒(méi)有合理分析計(jì)算，只能盲目匹配安裝，然后更換零部件對(duì)比分析勢(shì)必費(fèi)時(shí)費(fèi)力，延長(zhǎng)整車(chē)開(kāi)發(fā)周期。本文通過(guò)對(duì)操縱手柄處換位力、掛檔力的計(jì)算，分析各零部件是否滿足設(shè)計(jì)要求，提出更改方案。

圖1

1.1 掛檔力計(jì)算

1.1.1 變速箱換檔軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，此指標(biāo)由變速箱廠家提供，同一款變速箱在好幾個(gè)整車(chē)廠裝配，除特殊要求外，一款變速箱掛檔軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩值一定，本文以萬(wàn)里揚(yáng)5T40變速箱為例：

1.1.2 掛檔軟軸傳遞效率按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1]試樣負(fù)載η應(yīng)不低于70%；本文以軟軸廠家提供的參數(shù)，負(fù)載傳遞效率因大于75%，取值75%計(jì)算，得操縱手柄處掛檔力大小為：

（Fg：操縱手柄掛檔力；L1：操縱手柄上端面至操縱桿底部長(zhǎng)度；L2：操縱機(jī)構(gòu)掛檔臂長(zhǎng)度；L3：變速箱掛檔搖臂長(zhǎng)度；η：軟軸傳遞效率；Ng：變速箱掛檔軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；)

以公司一款操縱機(jī)構(gòu)為例，實(shí)際測(cè)得數(shù)值：L1=253mm，L2=76mm，L3=120mm，取η=0.75，Ng=10N.m

將數(shù)值帶入上式得操縱手柄掛檔力：

1.2 換位力計(jì)算

1.2.1 變速箱選檔軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，此指標(biāo)由變速箱廠家提供，同一款變速箱在好幾個(gè)整車(chē)廠裝配，除特殊要求外，一款變速箱選檔軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩值一定，本文以萬(wàn)里揚(yáng)5T40變速箱為例：

1.2.2 換位軟軸傳遞效率按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[1]試樣負(fù)載η應(yīng)不低于70%；本文以軟軸廠家提供的參數(shù)，負(fù)載傳遞效率因大于75%，取值75%計(jì)算。

操縱手柄檔位布置如圖2：

操縱手柄處換位力大小為：

（Fh：操縱手柄換檔力；L1：操縱手柄上端面至操縱桿底部長(zhǎng)度；L4：操縱桿距操縱機(jī)構(gòu)換位臂長(zhǎng)度；L5：換位支持點(diǎn)距操縱換位旋轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度；L6：操縱機(jī)構(gòu)換位搖臂長(zhǎng)度；L7：變速箱換位搖臂長(zhǎng)度；η：軟軸傳遞效率；Nh：變速箱選檔檔軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩；)

圖2

按2.1.2實(shí)際測(cè)得數(shù)值：L1=253mm，L4=50mm，L5=55mm，L6=55mm，取η=0.75，Nh=4N.m

將數(shù)值帶入上式得操縱手柄換位力：

2、變速操縱系統(tǒng)數(shù)據(jù)分析

2.1 換位力大小確定

國(guó)家操縱力標(biāo)準(zhǔn)要求換位力≤100N[2]；從上述計(jì)算車(chē)輛換位力41.84N，此力駕駛員感覺(jué)沉重，操縱力過(guò)小則不易控制，操縱力過(guò)大則引起疲勞。依據(jù)變速桿操縱力舒適性評(píng)價(jià)：操縱力＜11.4 ～15.6N或＞20.2～24.4N，駕駛員感覺(jué)舒適；15.6≤操縱力≤20.2 N時(shí)，駕駛員感覺(jué)很舒適[3]。

故：變速操縱操縱力取18N。

2.2 軟軸傳遞效率的確定

[QC-T29101-1992-汽車(chē)用操縱拉索總成]中要求：試樣負(fù)載η應(yīng)不低于70%；行業(yè)標(biāo)桿廠家軟軸傳遞效率均＞90%；上述軟軸廠家提供技術(shù)要求≥75%，傳遞效率偏低，軟軸需更換。

故：軒德9系軟軸傳遞效率設(shè)計(jì)要求≥90%，理論計(jì)算按90%計(jì)算。

2.3 變速箱選檔軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的確定

經(jīng)與萬(wàn)里揚(yáng)確定，5T40變速箱匹配的整車(chē)廠選檔軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩均為4N.m。為了零部件通用性，售后的方便性，此指標(biāo)保持同其它整車(chē)廠一致，不做改動(dòng)。

故：選檔軸轉(zhuǎn)動(dòng)力矩取：4N.m。

2.4 換位搖臂安裝孔距確定

當(dāng)Nh=4N.m η=0.9 Fh=18N 操縱機(jī)構(gòu)按上述狀態(tài)計(jì)算，代入數(shù)值變速箱換位安裝孔距得：

當(dāng)L7=116mm時(shí)，換位操縱力18N，滿足舒適性要求，因掛檔清晰度越高，要求換位安裝孔距越小，試驗(yàn)對(duì)比和換位行程的計(jì)算（此文主要為輕便性舒適性，故不做詳細(xì)計(jì)算），換位搖臂安裝孔距40mm時(shí)，檔位清晰度高，故：換位搖臂安裝孔距取40mm。

2.5 操縱機(jī)構(gòu)換位傳動(dòng)比校核

將以上數(shù)值帶入換位力計(jì)算公式，得操縱機(jī)構(gòu)本身?yè)Q位傳動(dòng)比：

實(shí)際測(cè)得操縱機(jī)構(gòu)本身?yè)Q位傳動(dòng)比i=2.12，操縱機(jī)構(gòu)本身?yè)Q位機(jī)構(gòu)偏小4.05，需改進(jìn)。

2.6 操縱機(jī)構(gòu)換檔傳動(dòng)比校核

2.6.1 經(jīng)萬(wàn)里揚(yáng)確實(shí)，變速箱掛檔轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，前進(jìn)擋掛檔轉(zhuǎn)動(dòng)力矩10N.m，軟軸傳遞效率按90%計(jì)算，此時(shí)掛檔操縱力為：

大于駕駛員舒適最大值24.4。

2.6.2 駕駛員掛檔力按18N計(jì)算，得操縱機(jī)構(gòu)本身?yè)Q檔傳動(dòng)比：

實(shí)際測(cè)得操縱機(jī)構(gòu)本身掛檔傳遞比i=2.12，操縱機(jī)構(gòu)本身掛檔機(jī)構(gòu)偏小3.02，需改進(jìn)。

3、結(jié)語(yǔ)

文章對(duì)變速操縱系統(tǒng)換位力、掛檔力給出了明確的計(jì)算方法，通過(guò)計(jì)算確定變速操縱沉重的真正原因，方便優(yōu)化改進(jìn)和品質(zhì)提升，大大縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

變速操縱系統(tǒng)分析計(jì)算方法提出，符合卡車(chē)行業(yè)的發(fā)展，隨著卡車(chē)司機(jī)對(duì)舒適性要求的提高，此方法將在車(chē)輛匹配軟軸變速操縱時(shí)得到普遍的應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 汽車(chē)用操縱拉索總成.QC-T29101-1992.

[2] 低速貨車(chē)操縱機(jī)構(gòu)的位置、最大操縱力和操縱方法,GB/T23916 -2009.

[3] 張大偉.基于統(tǒng)計(jì)學(xué)習(xí)理論的汽車(chē)操縱裝置操縱力舒適性研究:[學(xué)術(shù)論文],2011.

Study on the comfort of the double flexible shaft transmission system operation

Ju Libo1, Cao Hongtao2
（1.Shaanqi Group Baoji Huashan Engineer Vehicle Co., Ltd., Shaanxi Baoji 721013；2.Shaanqi Group Shaanxi Automobile Group Co., Ltd, Shaanxi Xi'an 710200）

Abstract:At present, most medium-sized trucks use double soft shaft operating mechanism.The industry is widespread transposition and shift are relatively heavy.Drivers driving for a long time, easy to fatigue driving, driving safety problem, Serious cases can lead to fatal car crash, this article through to the transposition force of variable speed control system, shift force analysis and calculation, this paper introduces the design method of variable speed control system, Clearly points out the root cause of transposition and shift heavy , Improve the comfort of the driver speed control.

Keywords:Flexible shaft；Control mechanism；Transposition rocker arm；Transposition force；Shift force；Selector shaft; Shift shaft

作者簡(jiǎn)介：巨黎波，助理工程師，就職于陜汽集團(tuán)寶雞華山工程車(chē)輛有限責(zé)任公司，從事變速操縱、離合系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作。

中圖分類(lèi)號(hào)：U461.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1671-7988(2016)03-22-03