雙軟軸變速操縱舒適性研究

巨黎波，曹宏濤

（1.陜汽集團寶雞華山工程車輛有限責任公司，陜西 寶雞 721013；2.陜汽集團陜西汽車集團有限責任公司，陜西 西安 710200）

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雙軟軸變速操縱舒適性研究

巨黎波1，曹宏濤2

（1.陜汽集團寶雞華山工程車輛有限責任公司，陜西 寶雞 721013；2.陜汽集團陜西汽車集團有限責任公司，陜西 西安 710200）

摘 要：中卡汽車目前多采用雙軟軸操縱機構(gòu)，行業(yè)內(nèi)普遍存在換位、掛檔相對沉重問題。駕駛員長期駕駛，易駕駛疲勞，存在安全駕駛隱患，嚴重時車毀人亡，文章通過對變速操縱系統(tǒng)的換位力、掛檔力的分析計算，系統(tǒng)介紹變速操縱系統(tǒng)設(shè)計方法，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)簡單，操縱靈活，在整車布置時有效避免與其它系統(tǒng)的干涉，節(jié)約布置空間等優(yōu)點在中卡上得到了普遍應用。在車輛行駛中，駕駛員通過操縱桿對變速箱檔位的控制來實現(xiàn)整車車速的控制，這一高頻動作，易產(chǎn)生駕駛疲勞，造成不安全事故，直接影響駕駛員對車輛的評價。隨著社會的發(fā)展，變速操縱舒適性越來越成為司機師傅們購車的硬性指標之一。目前，行業(yè)內(nèi)變速操縱舒適性的提高，主要憑借經(jīng)驗和零部件對比試驗的方法，缺乏系統(tǒng)的分析計算，找不到其根本原因，目標值和改進方法欠缺，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)計算

軟軸操縱系統(tǒng)由操縱手柄、操縱機構(gòu)、軟軸、變速箱組成，整車廠家需從廠家購買各零部件進行匹配安裝，各零部件如何選擇？沒有合理分析計算，只能盲目匹配安裝，然后更換零部件對比分析勢必費時費力，延長整車開發(fā)周期。本文通過對操縱手柄處換位力、掛檔力的計算，分析各零部件是否滿足設(shè)計要求，提出更改方案。

圖1

1.1 掛檔力計算

1.1.1 變速箱換檔軸轉(zhuǎn)動力矩，此指標由變速箱廠家提供，同一款變速箱在好幾個整車廠裝配，除特殊要求外，一款變速箱掛檔軸轉(zhuǎn)動力矩值一定，本文以萬里揚5T40變速箱為例：

1.1.2 掛檔軟軸傳遞效率按國家標準[1]試樣負載η應不低于70%；本文以軟軸廠家提供的參數(shù)，負載傳遞效率因大于75%，取值75%計算，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度；L2：操縱機構(gòu)掛檔臂長度；L3：變速箱掛檔搖臂長度；η：軟軸傳遞效率；Ng：變速箱掛檔軸轉(zhuǎn)動力矩；)

以公司一款操縱機構(gòu)為例，實際測得數(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 換位力計算

1.2.1 變速箱選檔軸轉(zhuǎn)動力矩，此指標由變速箱廠家提供，同一款變速箱在好幾個整車廠裝配，除特殊要求外，一款變速箱選檔軸轉(zhuǎn)動力矩值一定，本文以萬里揚5T40變速箱為例：

1.2.2 換位軟軸傳遞效率按國家標準[1]試樣負載η應不低于70%；本文以軟軸廠家提供的參數(shù)，負載傳遞效率因大于75%，取值75%計算。

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度；L4：操縱桿距操縱機構(gòu)換位臂長度；L5：換位支持點距操縱換位旋轉(zhuǎn)軸長度；L6：操縱機構(gòu)換位搖臂長度；L7：變速箱換位搖臂長度；η：軟軸傳遞效率；Nh：變速箱選檔檔軸轉(zhuǎn)動力矩；)

圖2

按2.1.2實際測得數(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

國家操縱力標準要求換位力≤100N[2]；從上述計算車輛換位力41.84N，此力駕駛員感覺沉重，操縱力過小則不易控制，操縱力過大則引起疲勞。依據(jù)變速桿操縱力舒適性評價：操縱力＜11.4 ～15.6N或＞20.2～24.4N，駕駛員感覺舒適；15.6≤操縱力≤20.2 N時，駕駛員感覺很舒適[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-汽車用操縱拉索總成]中要求：試樣負載η應不低于70%；行業(yè)標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)計要求≥90%，理論計算按90%計算。

2.3 變速箱選檔軸轉(zhuǎn)動力矩的確定

經(jīng)與萬里揚確定，5T40變速箱匹配的整車廠選檔軸轉(zhuǎn)動力矩均為4N.m。為了零部件通用性，售后的方便性，此指標保持同其它整車廠一致，不做改動。

故：選檔軸轉(zhuǎn)動力矩取：4N.m。

2.4 換位搖臂安裝孔距確定

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

當L7=116mm時，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，試驗對比和換位行程的計算（此文主要為輕便性舒適性，故不做詳細計算），換位搖臂安裝孔距40mm時，檔位清晰度高，故：換位搖臂安裝孔距取40mm。

2.5 操縱機構(gòu)換位傳動比校核

將以上數(shù)值帶入換位力計算公式，得操縱機構(gòu)本身換位傳動比：

實際測得操縱機構(gòu)本身換位傳動比i=2.12，操縱機構(gòu)本身換位機構(gòu)偏小4.05，需改進。

2.6 操縱機構(gòu)換檔傳動比校核

2.6.1 經(jīng)萬里揚確實，變速箱掛檔轉(zhuǎn)動力矩，前進擋掛檔轉(zhuǎn)動力矩10N.m，軟軸傳遞效率按90%計算，此時掛檔操縱力為：

大于駕駛員舒適最大值24.4。

2.6.2 駕駛員掛檔力按18N計算，得操縱機構(gòu)本身換檔傳動比：

實際測得操縱機構(gòu)本身掛檔傳遞比i=2.12，操縱機構(gòu)本身掛檔機構(gòu)偏小3.02，需改進。

3、結(jié)語

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

變速操縱系統(tǒng)分析計算方法提出，符合卡車行業(yè)的發(fā)展，隨著卡車司機對舒適性要求的提高，此方法將在車輛匹配軟軸變速操縱時得到普遍的應用。

參考文獻

[1] 汽車用操縱拉索總成.QC-T29101-1992.

[2] 低速貨車操縱機構(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)計學習理論的汽車操縱裝置操縱力舒適性研究:[學術(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

作者簡介：巨黎波，助理工程師，就職于陜汽集團寶雞華山工程車輛有限責任公司，從事變速操縱、離合系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)工作。

中圖分類號：U461.4

文獻標識碼：A

文章編號：1671-7988(2016)03-22-03