汽车变速器换挡轴三角形滑槽设计方法技术

本发明专利技术是一种汽车变速器换挡轴三角形滑槽设计方法。直轴滑槽式换挡装置是一种利用滑槽曲面推动拨叉滑动轴实现变速器档位的变换的机构，滑槽结构对换挡平顺性有着直接的影响，设计适当的滑槽曲面可以减小驱动扭矩，提高换挡的平顺性。设计滑槽驱动结构要确定滑槽结构的尺寸参数，这些参数的变化直接影响换挡流畅性。将滑槽轨道设计为三角形形状,计算在不同设计参数情况下的换挡轴驱动扭矩数值，确定三角形滑槽的尺寸参数，设计滑槽形状。

【技术实现步骤摘要】
汽车变速器换挡轴三角形滑槽设计方法
本专利技术涉及一种汽车变速器换挡轴滑槽设计方法，尤其是一种汽车变速器换挡轴三角形滑槽设计方法。
技术介绍
在汽车产业中，变速器换挡性能的优劣直接影响汽车的燃油经济性、换挡平顺性和乘坐舒适性等性能。目前的机动车换挡装置可分为液力自动变速器和电控自动变速器。自动变速器主要是有液力变矩器、行星齿轮组、制动器、离合器、液压泵和电磁阀组成，结构复杂，而且大都属于高精密元件，成本高。换挡过程控制的主要目的是为了增加换挡的平顺性使驾驶更加舒适，减少传动系的动载荷,增加零件的使用寿命，减少离合器摩擦片热负荷，提高离合器的工作可靠性和耐用性，减小换挡时产生换挡冲击，动力中断等换挡不平稳现象。换挡的过程通常是一个结合元件结合,另一个结合元件分离的过程。如果这两个结合元件的分离和结合的时间不当会造成换挡不平稳,搭接过早会造成动力千涉,过晚会产生动力中断，换挡元件的分离和结合需要机械和控制系统的有效配合，但是，目前的操纵系统存在结构复杂，操纵时间难以精确的控制的问题。本专利技术利用直轴滑槽式换挡装置实现机械式换挡程序性操作，减少驾驶人员的操纵工作量，提高燃油的经济性，还可广泛应用于车辆变速器的自动控制工作。换挡设计中，需要考虑换挡轴驱动力矩、拨叉滑动轴摩擦力、换挡轴直径、换挡轴向力等因素。换挡轴滑槽结构对换挡平顺性有着直接的影响，合理设计直轴滑槽曲面换挡结构，会减小换挡驱动力矩，提高换挡的流畅性。
技术实现思路
提出一种直轴滑槽式换挡装置三角形滑槽设计方法，其结构模型图如图1-图5所示。直轴滑槽式换挡装置是一种利用滑槽曲面推动拨叉滑动轴实现变速器档位的变换的机构。直轴滑槽式换挡装置由拨叉系统和换挡驱动系统组成。拨叉系统由拨叉轴、拨叉和拨叉滑动轴组成，拨叉轴为等截面圆形直杆，两端与变速箱壳体固定连接，表面光滑，拨叉通过拨叉孔与拨叉轴连接，拨叉可以沿着拨叉轴轴向方向左右移动；拨叉滑动轴为等截面圆形直杆，表面光滑，一端与拨叉固定连接，另一端嵌入曲面滑槽换挡块三角形滑槽并与曲面滑槽换挡块三角形滑槽侧面接触。换挡驱动系统由换挡驱动轴和换挡驱动轴驱动齿轮组成，换挡驱动轴两端通过轴承与变速箱壳体连接，曲面滑槽换挡块与换挡驱动轴固结，换挡驱动轴驱动齿轮与换挡驱动轴固结。曲面滑槽换挡块三角形滑槽由直线滑槽部分和曲线滑槽部分组成，当离合器断开，换挡驱动轴从空挡位置顺时针转动时，曲面滑槽换挡块随着换挡驱动轴旋转，曲面滑槽换挡块驱动拨叉滑动轴产生右向的轴向位移，拨叉滑动轴推动与其固结的拨叉产生右向的轴向位移，拨叉推动结合套产生右向的轴向位移，该位移等于换挡拨叉换挡间距与齿轮啮合间距和时，完成换挡动作，离合器闭合。设计曲面滑槽换挡块滑槽驱动结构要确定滑槽结构的尺寸参数与形状，这些参数的变化直接影响换挡流畅性。将曲面滑槽换挡块滑槽轨道设计为三角形形状，换挡驱动轴旋转一周需要挂五个档位，分别是一至四挡和空挡档位，曲面滑槽换挡块的周长是2πr，每个档位曲面滑槽换挡块三角形滑槽底边AC长度为曲面滑槽换挡块周长的五分之一，所以曲面滑槽换挡块三角形滑槽底边的长度为2πr/5，换挡驱动齿轮作用于换挡驱动轴的驱动扭矩为式中，r是曲面滑槽换挡块的半径，h为曲面滑槽换挡块三角形滑槽的高度，μ是拨叉滑动轴与曲面滑槽换挡块三角形滑槽侧面间的摩擦系数，Fy是拨叉对换挡驱动轴产生轴向力。计算在不同设计参数情况下的换挡驱动轴的驱动扭矩数值，确定曲面滑槽换挡块三角形滑槽的尺寸参数，设计曲面滑槽换挡块滑槽的形状。本专利技术与现有技术相比具有如下优点：1.变速控制系统利用直轴滑槽和控制电极的自锁特性和控制器的互锁功能，有效锁定传动结构的位置，替代机械式互锁和自锁装置，减小了挡位切换过程的换挡作用力。2.直轴滑槽式换挡系统能有效降低驾驶员操作失误导致的离合器过度磨损，延长离合器使用寿命。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术专利进一步说明。附图1汽车变速器直轴滑槽式换挡结构示意图；附图2汽车变速器直轴滑槽式换挡轴与曲面滑槽换挡块结构示意图；附图3拨叉与拨叉滑动轴示意图；附图4曲面滑槽换挡块三角形滑槽形状图；附图5曲面滑槽换挡块滑槽中心线平面展开示意图；附图6曲面滑槽换挡块半径和轴向力确定时，换挡轴驱动扭矩与滑槽高度关系图；附图7滑槽高度和轴向力确定时，换挡驱动轴驱动扭矩与滑槽半径关系图；附图8滑槽高度和拨叉滑动轴与滑槽间摩擦系数确定时，换挡轴驱动扭矩与滑槽半径关系图；附图9曲面滑槽换挡块半径和拨叉滑动轴与滑槽间摩擦系数确定时，换挡驱动轴驱动扭矩与滑槽高度关系图。1、拨叉轴，2、拨叉，3、拨叉滑动轴，4、换挡驱动齿轮，5、曲面滑槽换挡块，6、换挡驱动轴具体实施方案下面结合附图1至图4对本专利技术进一步说明：直轴三角形滑槽式换挡装置由拨叉系统和换挡驱动系统组成。拨叉系统由拨叉轴1、拨叉2和拨叉滑动轴3组成，拨叉轴1为等截面圆形直杆，两端与变速箱壳体固定连接，表面光滑，拨叉2通过拨叉孔与拨叉轴1连接，拨叉2可以沿着拨叉轴1轴向方向左右移动；拨叉滑动轴3为等截面圆形直杆，表面光滑，一端与拨叉固定连接，另一端嵌入曲面滑槽换挡块5三角形滑槽并与曲面滑槽换挡块5三角形滑槽侧面接触。换挡驱动系统由换挡驱动轴6和换挡驱动轴驱动齿轮4组成，换挡驱动轴6两端通过轴承与变速箱壳体连接，曲面滑槽换挡块5与换挡驱动轴6固结，换挡驱动轴驱动齿轮4与换挡驱动轴6固结。曲面滑槽换挡块5三角形滑槽由直线滑槽部分和曲线滑槽部分组成，当离合器断开，换挡驱动轴6从空挡位置顺时针转动时，曲面滑槽换挡块5随着换挡驱动轴6旋转，曲面滑槽换挡块5驱动拨叉2滑动轴产生右向的轴向位移，拨叉滑动轴3推动与其固结的拨叉2产生右向的轴向位移，拨叉2推动结合套产生右向的轴向位移，该位移等于换挡拨叉换挡间距与齿轮啮合间距和时，完成换挡动作，离合器闭合。设计曲面滑槽换挡块5滑槽驱动结构要确定滑槽结构的尺寸参数与形状，这些参数的变化直接影响换挡流畅性。将曲面滑槽换挡块5滑槽轨道设计为三角形形状，换挡驱动轴6旋转一周需要挂五个档位，分别是一至四挡和空挡档位，曲面滑槽换挡块5的周长是2πr，每个档位曲面滑槽换挡块5三角形滑槽底边AC长度为曲面滑槽换挡块周长的五分之一，所以曲面滑槽换挡块5三角形滑槽底边的长度为2πr/5，换挡驱动齿轮4作用于换挡驱动轴6的驱动扭矩为式中，r是曲面滑槽换挡块5的半径，h为曲面滑槽换挡块5三角形滑槽的高度，μ是拨叉滑动轴3与曲面滑槽换挡块5三角形滑槽侧面间的摩擦系数，Fy是拨叉2对换挡驱动轴6产生轴向力。计算在不同设计参数情况下的换挡驱动轴6的驱动扭矩数值，确定曲面滑槽换挡块5三角形滑槽的尺寸参数，设计曲面滑槽换挡块5滑槽的形状。算例1：曲面滑槽换挡块半径和轴向力确定时，换挡轴驱动扭矩与滑槽高度关系如图6所示。当曲面滑槽换挡块5半径为0.05m和拨叉2对换挡驱动轴6的轴向力为50N时，换挡驱动轴6驱动扭矩随着曲面滑槽换挡块5滑槽高度增大而增大，但是两者并不是成线性关系，随着曲面滑槽换挡块5滑槽高度的增大，换挡驱动轴6驱动扭矩也随之加速增大。适当减小曲面滑槽换挡块5滑槽高度，可以减小换挡驱动轴6的驱动扭矩。当曲面滑槽换挡块5滑槽高度一定时，换挡驱动轴6驱动扭矩随着拨叉滑动轴3与曲面滑槽换挡块5滑槽侧面间的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.提出一种直轴滑槽式换挡装置三角形滑槽设计方法；直轴三角形滑槽式换挡装置由拨叉系统和换挡驱动系统组成；拨叉系统由拨叉轴(1)、拨叉(2)和拨叉滑动轴(3)组成，拨叉轴(1)为等截面圆形直杆，两端与变速箱壳体固定连接，表面光滑，拨叉(2)通过拨叉孔与拨叉轴(1)连接，拨叉(2)可以沿着拨叉轴(1)轴向方向左右移动；拨叉滑动轴(3)为等截面圆形直杆，表面光滑，一端与拨叉固定连接，另一端嵌入曲面滑槽换挡块(5)三角形滑槽并与曲面滑槽换挡块(5)三角形滑槽侧面接触；换挡驱动系统由换挡驱动轴(6)和换挡驱动轴驱动齿轮(4)组成，换挡驱动轴(6)两端通过轴承与变速箱壳体连接，曲面滑槽换挡块(5)与换挡驱动轴(6)固结，换挡驱动轴驱动齿轮(4)与换挡驱动轴(6)固结；曲面滑槽换挡块(5)三角形滑槽由直线滑槽部分和曲线滑槽部分组成，当离合器断开，换挡驱动轴(6)从空挡位置顺时针转动时，曲面滑槽换挡块(5)随着换挡驱动轴(6)旋转，曲面滑槽换挡块(5)驱动拨叉(2)滑动轴产生右向的轴向位移，拨叉滑动轴(3)推动与其固结的拨叉(2)产生右向的轴向位移，拨叉(2)推动结合套产生右向的轴向位移，该位移等于换挡拨叉换挡间距与齿轮啮合间距和时，完成换挡动作，离合器闭合；设计曲面滑槽换挡块(5)滑槽驱动结构要确定滑槽结构的尺寸参数与形状，这些参数的变化直接影响换挡流畅性；将曲面滑槽换挡块(5)滑槽轨道设计为三角形形状，换挡驱动轴(6)旋转一周需要挂五个档位，分别是一至四挡和空挡档位，曲面滑槽换挡块(5)的周长是2πr，每个档位曲面滑槽换挡块(5)三角形滑槽底边AC长度为曲面滑槽换挡块周长的五分之一，所以曲面滑槽换挡块(5)三角形滑槽底边的长度为2πr/5，换挡驱动齿轮(4)作用于换挡驱动轴(6)的驱动扭矩为...

【技术特征摘要】
1.提出一种直轴滑槽式换挡装置三角形滑槽设计方法；直轴三角形滑槽式换挡装置由拨叉系统和换挡驱动系统组成；拨叉系统由拨叉轴(1)、拨叉(2)和拨叉滑动轴(3)组成，拨叉轴(1)为等截面圆形直杆，两端与变速箱壳体固定连接，表面光滑，拨叉(2)通过拨叉孔与拨叉轴(1)连接，拨叉(2)可以沿着拨叉轴(1)轴向方向左右移动；拨叉滑动轴(3)为等截面圆形直杆，表面光滑，一端与拨叉固定连接，另一端嵌入曲面滑槽换挡块(5)三角形滑槽并与曲面滑槽换挡块(5)三角形滑槽侧面接触；换挡驱动系统由换挡驱动轴(6)和换挡驱动轴驱动齿轮(4)组成，换挡驱动轴(6)两端通过轴承与变速箱壳体连接，曲面滑槽换挡块(5)与换挡驱动轴(6)固结，换挡驱动轴驱动齿轮(4)与换挡驱动轴(6)固结；曲面滑槽换挡块(5)三角形滑槽由直线滑槽部分和曲线滑槽部分组成，当离合器断开，换挡驱动轴(6)从空挡位置顺时针转动时，曲面滑槽换挡块(5)随着换挡驱动轴(6)旋转，曲面滑槽换挡块(5)驱动拨叉(2)滑动轴产生右向的轴向位移，拨叉滑动轴(3)推动与其固结的拨...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘灿昌，刘斌，李磊，周长城，万磊，孔维旭，刘文晓，
申请(专利权)人：山东理工大学，
类型：发明
国别省市：山东,37