用矢量法精確計(jì)算換擋行程

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1、用矢量法精確計(jì)算換擋行程 HOW TO CALCULATE THE STROKES OF SHIFT WITH VECTOR 何嘉洋 21100074 技術(shù)中心 變速器總成科 JIAYANG HE 21100074 TRANSMISSION SETION OF TDC 摘要：對(duì)于手動(dòng)變速器的車輛，我們通過(guò)操作手動(dòng)換擋器的手柄來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛進(jìn)行變速操作。在設(shè)計(jì)時(shí)，工程師對(duì)行程的選擇對(duì)選換擋操作的舒適性起很大的作用。本文介紹使用矢量法精確計(jì)算三排檔、四排擋變速器選換擋操縱機(jī)構(gòu)選換擋行程。解決工程師使用三角函數(shù)法設(shè)計(jì)過(guò)于復(fù)雜且多次疊加誤差大的問(wèn)題，為手動(dòng)換擋器設(shè)計(jì)計(jì)算提供借鑒。

2、 SUMMARY：For manual transmission, we change the speeds to use controlling shift lever. In the design, how to decide the select and shift strokes of shift lever is more important to the cars comfort for engineers. this text introduces how to calculate accurately the strokes of shift lever for 5

3、and 6 speeds manual transmission using vector. And this way make it simpler than trigonometric function which is complex and Error-prone, provide a kind of calculating shift stroke pattern. 關(guān)鍵字：矢量法；換擋計(jì)算；換擋設(shè)計(jì) KEY WORDS：VECTOR；SHIFT STROKE；SHIFT CALCULATION 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩并不是直接驅(qū)動(dòng)車輪的，

4、中間經(jīng)過(guò)離合器、變速器、主減速器、半軸然后到車輪。離合器的作用是汽車行駛過(guò)程中切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，此時(shí)通過(guò)換擋器及拉索子系統(tǒng)來(lái)選擇變速器不同齒輪傳輸路徑及速比，實(shí)現(xiàn)倒檔和在一定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下不同的車速。隨著對(duì)汽車從功能性到舒適性的轉(zhuǎn)變，不斷地提高人機(jī)操作的便捷性、舒適性的要求。對(duì)于換擋器，由于杠桿比在3～5，也就是在設(shè)計(jì)換擋器的過(guò)程中多（或少）1mm，則換擋行程就多（或少）3～5mm，直接影響駕駛員對(duì)駕駛車輛的舒適性，所以精確計(jì)算換擋行程尤為重要。 大部分工程師在換擋行程設(shè)計(jì)計(jì)算的時(shí)候，直接用簡(jiǎn)單的三角函數(shù)計(jì)算，得到的結(jié)果是誤差很大的。因?yàn)橄?/2檔（或5/6檔）的換檔行程、導(dǎo)向管擺角是

5、三維空間的長(zhǎng)度、角度變化，特別是4排檔的倒檔，如果用三角函數(shù)精確計(jì)算，是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程。本文介紹使用矢量法精確計(jì)算三排檔、四排擋變速器選換擋操縱機(jī)構(gòu)選換擋行程，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程。 1、三檔換檔行程計(jì)算 已知：OB為L(zhǎng)2，AC-AB等于變速器端3檔換檔行程Lb3，AB為換擋器換擋卡位距LhK。 設(shè)O點(diǎn)坐標(biāo)（0,0），則B點(diǎn)坐標(biāo)（0,-L2）； A點(diǎn)坐標(biāo)（LhK,-L2）； C點(diǎn)坐標(biāo)（-L2*sin∠BOC，-L2*cos∠BOC）。得： AC=（Lhk+L2*sin∠BOC）2+（-L2+L2*cos∠BOC）2 AC-Lhk=L

6、b3 以上方程只有∠BOC為未知數(shù)，解以上方程得∠BOC，即換擋角度。 通過(guò)設(shè)計(jì)的杠桿比得到換擋行程。 2、四檔行程計(jì)算 已知： AB-AD等于變速器端4檔換檔行程Lb4。 設(shè)D點(diǎn)坐標(biāo)（L2*sin∠BOD，-L2*cos∠BOC）。得： AD=（Lhk-L2*cos∠BOD）2+（-L2+L2*sin∠BOD）2 Lhk -AD=Lb4 同理，解以上方程得∠BOD，即4檔換擋角度。 通過(guò)設(shè)計(jì)的杠桿比得到4檔換擋行程。 3、1/2檔選檔行程計(jì)算 已知:AB-AC為變速器端1/2選檔行程Lb12；AB長(zhǎng)度為選檔卡位距Lxk

7、 設(shè)O點(diǎn)坐標(biāo)（0,0,0），則 E點(diǎn)坐標(biāo)（0,L3,0）； D點(diǎn)坐標(biāo)（-L4,L3,0）； B點(diǎn)坐標(biāo)（-L4,L3,-L5)； A點(diǎn)坐標(biāo)（Lxk-L4,L3,-L5）； C點(diǎn)坐標(biāo)（-L4+L5*sin∠BDC,L3,-L5*cos∠BDC） F點(diǎn)坐標(biāo)：①、（0,L3*cos∠EOF,L3*sin∠EOF）; ②、(L4*(cos∠EDF-1),L3,L4*sin∠EDF) 解方程組 AC=(Lxk-L4-(-L4+L5*sin∠BDC))2+(-L5+L5*cos∠BDC)2 Lxk-AC=Lb12 得到∠BDC。 ∠BDC=∠EDF,又 L

8、3*sin∠EOF=L4*sin∠EDF,得到∠EOF(即換擋桿1/2檔選檔角度)。 通過(guò)設(shè)計(jì)的杠桿比得到1/2檔選擋行程。 4、四排檔的倒檔選檔行程計(jì)算 AB-AC為倒檔選檔行程Lbr 計(jì)算方法同[3、1/2檔選檔行程計(jì)算]。 5、一檔換擋行程計(jì)算 一檔的換擋過(guò)程是選檔和換擋同時(shí)操縱的結(jié)果。 已知：AB為換擋器換擋卡位距Lhk，AC-AB為變速器端1檔換擋行程Lb1。由于選檔行程為定值，從[3、1/2檔選檔行程計(jì)算]得到的選檔角度，即∠CED。 設(shè)O點(diǎn)坐標(biāo)（0,0,0）,則 B點(diǎn)坐標(biāo)（0,0，-L2）； A點(diǎn)坐標(biāo)（Lhk，0，-L2

9、）； D點(diǎn)坐標(biāo)（-L2*sin∠BOD,0,-L2*cos∠BOD）; C點(diǎn)坐標(biāo)（-L2*sin∠BOD，L2*cos∠BOD*sin∠CED，-L2*cos∠BOD*cos∠CED）； 解方程 AC= (Lhk+L2*sin∠BOD)2+(-L2*cos∠BOD*sin∠CED)2+(-L2+L2*cos∠BOD*cos∠CED)2 AC-Lhk=Lb1 得 ∠BOD，即1檔換擋角度。 通過(guò)設(shè)計(jì)的杠桿比得到1/2檔選擋行程。 6、二/五/六/R檔換擋行程計(jì)算 計(jì)算方法同[5、一檔換擋行程計(jì)算]。 結(jié)束語(yǔ)：通過(guò)以上方法計(jì)算，均為一元方程，計(jì)算過(guò)程簡(jiǎn)單。也可以通過(guò)更改換擋桿各桿長(zhǎng)度，計(jì)算換擋桿行程，選定合適的杠桿比。由于得到了各點(diǎn)的矢量坐標(biāo)，方便后期對(duì)導(dǎo)向管擺角的計(jì)算。這在一定程度上解決三角函數(shù)法計(jì)算過(guò)程復(fù)雜及多次迭加計(jì)算造成誤差大的問(wèn)題。 參考文獻(xiàn)：無(wú)