淺析汽車變速箱換擋撥叉的特點(diǎn)與綜合檢具的設(shè)計(jì)改進(jìn)

彭海強(qiáng)，孫鑫，羅陽(yáng)

?

淺析汽車變速箱換擋撥叉的特點(diǎn)與綜合檢具的設(shè)計(jì)改進(jìn)

彭海強(qiáng)，孫鑫，羅陽(yáng)

（陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西 寶雞 722409）

換擋撥叉是汽車變速箱實(shí)現(xiàn)換擋過程中的重要零件，它的體積不大，但形狀復(fù)雜，各項(xiàng)尺寸精度要求較高。通過對(duì)換擋撥叉設(shè)計(jì)尺寸及使用要求的分析，同時(shí)也為保證批量產(chǎn)品的快速檢測(cè)，設(shè)計(jì)綜合檢具能較好地滿足檢測(cè)要求，但其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是否合理，檢測(cè)是否準(zhǔn)確，直接影響到后續(xù)變速箱總成的質(zhì)量及使用。

撥叉；快速檢測(cè)；綜合檢具

前言

隨著我國(guó)汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，各大商用車主機(jī)廠對(duì)質(zhì)量的要求不斷提高，作為汽車三大件之一的變速箱的質(zhì)量好壞將直接影響到整車質(zhì)量以及行駛安全。而換擋撥叉是變速箱實(shí)現(xiàn)換擋功能的重要零部件，其質(zhì)量將直接影響到變速箱的整體質(zhì)量。

1 換擋撥叉的分類

在汽車變速箱中撥叉按使用部位主要分三類：

（1）主箱換擋撥叉：實(shí)現(xiàn)主箱各檔位齒輪間的換擋；

（2）副箱換擋撥叉：實(shí)現(xiàn)副箱高低檔間的換擋；

（3）其余換擋撥叉；實(shí)現(xiàn)如離合器、取力器、緩速器等外圍件與變速箱連接時(shí)的換擋，其功能與副箱換擋撥叉類似。

2 換擋撥叉的特點(diǎn)

這三類換擋撥叉根據(jù)使用地方的不同，又有相應(yīng)的特點(diǎn)：

2.1 主箱換擋撥叉的特點(diǎn)

近年來，各種類型的載重汽車都在向著輕量化方向改進(jìn)，尤其是GB1589-2016的發(fā)布后，各大主機(jī)廠對(duì)變速器輕量化的要求越來越高，這就使得變速箱殼體在材質(zhì)不變的情況下，在外型上體積不斷變小。也使得變速箱內(nèi)部空間也變的越來越小，這就給換擋撥叉的設(shè)計(jì)提出了更高的要求，體積不能變大，形狀還要依據(jù)變速箱內(nèi)部空間來設(shè)計(jì)，復(fù)雜多變的同時(shí)各項(xiàng)尺寸精度要求更高，這樣才能更好的實(shí)現(xiàn)換擋功能，見圖1。

圖1

2.2 副箱換擋撥叉的特點(diǎn)

副箱撥叉主要實(shí)現(xiàn)的就是汽車變速箱高低檔位之間的轉(zhuǎn)換，因副箱內(nèi)齒輪少，空間充足，所以副箱換擋撥叉的特點(diǎn)就是功能簡(jiǎn)單，但必須能夠承受較大的換擋力，形狀設(shè)計(jì)應(yīng)以簡(jiǎn)單為主不宜設(shè)計(jì)復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以利于提高撥叉的整體剛性，見圖2。

圖2

2.3其余換擋撥叉只是使用部位與副箱換擋撥叉不同

其特點(diǎn)與副箱換擋撥叉類似，功能單一，只是在體積上有所不同，都是需要保證撥叉的整體剛性，見圖3。

圖3

3 主箱換擋撥叉的分析和綜合檢具的設(shè)計(jì)

主箱換擋撥叉是實(shí)現(xiàn)汽車變速箱換擋功能的重要部件，常與與同步器一起作用，我公司現(xiàn)有撥叉類產(chǎn)品上百種，各類撥叉設(shè)計(jì)大同小異，現(xiàn)一種結(jié)構(gòu)最為常見的主箱換擋撥叉（圖4）為例，進(jìn)行分析研究（出于保密需要，公差已剔除）。

圖4

3.1 換擋撥叉的運(yùn)行如下圖所示

圖5

3.2 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)尺寸較多

根據(jù)換擋撥叉在變速箱內(nèi)部的裝配位置和其在換擋過程中與其他零部件的配合以及運(yùn)行情況如圖5所示，經(jīng)分析可以得出其影響使用性能的關(guān)鍵尺寸如下（出于保密需要，公差已剔除）：

①尺寸89：保證裝配位置，與同步器配合；

②尺寸31：保證裝配位置，與同步器配合；

③尺寸10：保證與同步器配合；

④腳面垂直度：保證與同步器配合；

⑤尺寸φ6：保證與撥叉軸裝配；

⑥孔位置度：保證與撥叉軸安裝配合；

⑦孔對(duì)稱度：保證裝配位置；

⑧直徑尺寸φ16：保證與撥叉軸安裝配合；

⑨尺寸2-R60（120）：保證與同步器配合；

⑩毛坯尺寸R66.5：防止與同步器滑套外圓干涉。

以上10個(gè)尺寸都是在撥叉在運(yùn)行時(shí)實(shí)現(xiàn)換擋功能時(shí)必需保證的尺寸，其余尺寸均為外形尺寸，可在新產(chǎn)品試制階段由毛坯的鍛、鑄造模具以及后續(xù)機(jī)加工工藝和加工設(shè)備保證，并且在尺寸超差的情況下，只要保證撥叉強(qiáng)度，對(duì)換擋撥叉的使用功能無影響。

3.3 綜合檢具的設(shè)計(jì)

對(duì)各個(gè)使用尺寸進(jìn)行分析：

3.3.1尺寸①、②是定位尺寸，保證換擋撥叉的理論位置，設(shè)計(jì)檢具時(shí)可直接在檢具本體給出。

3.3.2尺寸③、④是配合尺寸，需要保證與同步器的配合，設(shè)計(jì)檢具時(shí)需參考GB/T 8069-1998功能量規(guī)。

3.3.3尺寸⑤、⑥、⑧是配合尺寸，都是保證與撥叉軸的配合，設(shè)計(jì)檢具時(shí)要參考GB/T 8069-1998功能量規(guī)。

3.3.4尺寸⑦是定位尺寸，保證換擋撥叉的理論位置，設(shè)計(jì)檢具時(shí)要結(jié)合尺寸③轉(zhuǎn)換基準(zhǔn)后，給出合理被檢尺寸范圍。

3.3.5尺寸⑨是配合尺寸，保證與同步器配合，設(shè)計(jì)檢具時(shí)參考最大實(shí)體和同步器相關(guān)尺寸。

3.3.6尺寸⑩是毛坯尺寸，防止和同步器干涉，設(shè)計(jì)檢具時(shí)只需考慮最小尺寸。

由以上分析結(jié)果可以定出綜合檢具的主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一般設(shè)計(jì)為立式結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖所示：

圖6

其設(shè)計(jì)要點(diǎn)和工作部位尺寸計(jì)算要點(diǎn)可參考《法士特科技》2007年第一期《撥叉類零件綜合檢具的設(shè)計(jì)》。

4 綜合檢具的改進(jìn)

4.1 以上是撥叉類零件綜合檢具的常用形式

現(xiàn)場(chǎng)使用后，發(fā)現(xiàn)主體結(jié)構(gòu)為鑄鐵材料時(shí)，因平時(shí)取用，以及送檢時(shí)的搬運(yùn)，稍不注意，容易造成后期失效變形，因此綜合檢具使用時(shí)間周期上較短。針對(duì)這種情況對(duì)綜合檢具做了一個(gè)小改進(jìn)，將主體結(jié)構(gòu)分割為主體+底座，如圖所示：

圖7

相比之前，因本體材料切換為20Cr，受外力影響較小，底座變形不影響使用，所以在使用周期上較之前延長(zhǎng)，但綜合檢具重量增加了不少。

4.2 通過綜合檢具不斷地使用和對(duì)綜合檢具檢驗(yàn)撥叉類零件的驗(yàn)證與總結(jié)

同時(shí)兼顧降低檢驗(yàn)成本的需求，設(shè)計(jì)和改進(jìn)了綜合檢具的結(jié)構(gòu)——臥式結(jié)構(gòu)，如圖8所示：

和立式結(jié)構(gòu)的綜合檢具相比，設(shè)計(jì)要點(diǎn)和工作部位尺寸計(jì)算要點(diǎn)不變，但需要注意的是測(cè)量插銷的尺寸不能直接按GB/T 8069-1998功能量規(guī)計(jì)算得出，還要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)根據(jù)產(chǎn)品實(shí)際使用情況適當(dāng)調(diào)整尺寸公差，以及和檢驗(yàn)心軸配合使用時(shí)要選取適當(dāng)?shù)燃?jí)的配合。

圖8

臥式結(jié)構(gòu)的綜合檢具有以下特點(diǎn)：

（1）主體材質(zhì)切換為40Cr，變形小；

（2）無底座，體積變小，重量減輕，拿取方便；

（3）檢具本體制作容易，加工簡(jiǎn)便；

（4）檢測(cè)更準(zhǔn)，如下圖所示：

圖9

綜合檢具由鉗工裝配好之后，檢測(cè)轉(zhuǎn)盤靠自重將測(cè)量間隙留在下方，可直接用三坐標(biāo)測(cè)量，而立式則要靠鉗工將位置調(diào)整到最緊位置才能由三坐標(biāo)進(jìn)行測(cè)量。

（5）尺寸相近結(jié)構(gòu)相似的撥叉可在檢具本體上直接改制，極大的降低了制造成本。

5 小結(jié)

我們?cè)O(shè)計(jì)改進(jìn)的臥式結(jié)構(gòu)綜合檢具在進(jìn)貨檢驗(yàn)站現(xiàn)場(chǎng)中已投入使用，進(jìn)貨檢驗(yàn)站放置綜合檢具空間有限，因其體積小可以放置的更多，因其重量輕，降低了檢驗(yàn)人員的拿取使用難度。同時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證和后期使用的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，效果很好，現(xiàn)已開始全面推廣。

[1] 中國(guó)機(jī)械工具標(biāo)準(zhǔn)匯編“量具量?jī)x卷”GB8069—87.“位置量規(guī)”,中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社.1987.343-405.

[2] 長(zhǎng)春第一汽車制造廠工藝裝備設(shè)計(jì)室,量規(guī)設(shè)計(jì)手冊(cè),吉林人民出版社,2000.153-174.

[3] 劉連民.法士特科技.2007年第一期.

[4] 光滑極限量規(guī),GB/T1957-2006.

The characteristics of shifting fork and the design improvement of the comprehensive inspection equipment

Peng Haiqiang, Sun Xin, Luo Yang

（Shaanxi Fast Auto Drive Group Co., Ltd, Shaanxi Baoji 722409）

Shifting fork is an important part in the transmission process of automobile gearbox. Its volume is not large, but its shape is complex, and its dimensional accuracy is higher. Through the analysis of the design size and the use require -ments of the shift fork, and in order to ensure the rapid detection of the batch products, the design of comprehensive inspection equipment can meet the testing requirements well, but the structure design is reasonable and the detection is accurate, it directly affects the quality and the use of the follow-up gearbox assembly.

shift fork; rapid detection; comprehensive inspection tool

B

1671-7988(2018)16-218-03

U463.3

B

1671-7988(2018)16-218-03

CLC NO.: U463.3

彭海強(qiáng)，就職于陜西法士特汽車傳動(dòng)集團(tuán)有限責(zé)任公司質(zhì)量管理總部。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.078