用矢量法精确计算换挡行程

用矢量法精确计算换挡行程HOW TO CALCULATE THE STROKES OF SHIFT WITH VECTOR何嘉洋 21100074 技术中心 变速器总成科JIAYANG HE 21100074 TRANSMISSION SETION OF TDC 摘要：对于手动变速器的车辆，我们通过操作手动换挡器的手柄来实现对车辆进行变速操作。在设计时，工程师对行程的选择对选换挡操作的舒适性起很大的作用。本文介绍使用矢量法精确计算三排档、四排挡变速器选换挡操纵机构选换挡行程。解决工程师使用三角函数法设计过于复杂且多次叠加误差大的问题，为手动换挡器设计计算提供借鉴。 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 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. 关键字：矢量法；换挡计算；换挡设计 KEY WORDS：VECTOR；SHIFT STROKE；SHIFT CALCULATION 汽车发动机输出的扭矩并不是直接驱动车轮的，中间经过离合器、变速器、主减速器、半轴然后到车轮。离合器的作用是汽车行驶过程中切断发动机动力，此时通过换挡器及拉索子系统来选择变速器不同齿轮传输路径及速比，实现倒档和在一定的发动机转速下不同的车速。随着对汽车从功能性到舒适性的转变，不断地提高人机操作的便捷性、舒适性的要求。对于换挡器，由于杠杆比在35，也就是在设计换挡器的过程中多（或少）1mm，则换挡行程就多（或少）35mm，直接影响驾驶员对驾驶车辆的舒适性，所以精确计算换挡行程尤为重要。 大部分工程师在换挡行程设计计算的时候，直接用简单的三角函数计算，得到的结果是误差很大的。因为像1/2档（或5/6档）的换档行程、导向管摆角是三维空间的长度、角度变化，特别是4排档的倒档，如果用三角函数精确计算，是一个相当复杂的计算过程。本文介绍使用矢量法精确计算三排档、四排挡变速器选换挡操纵机构选换挡行程，简化了复杂的计算过程。 1、三档换档行程计算 已知：OB为L2，AC-AB等于变速器端3档换档行程Lb3，AB为换挡器换挡卡位距LhK。 设O点坐标（0,0），则B点坐标（0,-L2）； A点坐标（LhK,-L2）；C点坐标（-L2*sinBOC，-L2*cosBOC）。得： AC=（Lhk+L2*sinBOC）2+（-L2+L2*cosBOC）2 AC-Lhk=Lb3以上方程只有BOC为未知数，解以上方程得BOC，即换挡角度。通过设计的杠杆比得到换挡行程。2、四档行程计算 已知： AB-AD等于变速器端4档换档行程Lb4。 设D点坐标（L2*sinBOD，-L2*cosBOC）。得： AD=（Lhk-L2*cosBOD）2+（-L2+L2*sinBOD）2Lhk -AD=Lb4同理，解以上方程得BOD，即4档换挡角度。通过设计的杠杆比得到4档换挡行程。3、1/2档选档行程计算 已知:AB-AC为变速器端1/2选档行程Lb12；AB长度为选档卡位距Lxk设O点坐标（0,0,0），则E点坐标（0,L3,0）；D点坐标（-L4,L3,0）；B点坐标（-L4,L3,-L5)；A点坐标（Lxk-L4,L3,-L5）；C点坐标（-L4+L5*sinBDC,L3,-L5*cosBDC）F点坐标：、（0,L3*cosEOF,L3*sinEOF）; 、(L4*(cosEDF-1),L3,L4*sinEDF)解方程组 AC=(Lxk-L4-(-L4+L5*sinBDC)2+(-L5+L5*cosBDC)2Lxk-AC=Lb12得到BDC。BDC=EDF,又 L3*sinEOF=L4*sinEDF,得到EOF(即换挡杆1/2档选档角度)。通过设计的杠杆比得到1/2档选挡行程。4、四排档的倒档选档行程计算 AB-AC为倒档选档行程Lbr 计算方法同3、1/2档选档行程计算。5、一档换挡行程计算 一档的换挡过程是选档和换挡同时操纵的结果。 已知：AB为换挡器换挡卡位距Lhk，AC-AB为变速器端1档换挡行程Lb1。由于选档行程为定值，从3、1/2档选档行程计算得到的选档角度，即CED。设O点坐标（0,0,0）,则B点坐标（0,0，-L2）；A点坐标（Lhk，0，-L2）；D点坐标（-L2*sinBOD,0,-L2*cosBOD）;C点坐标（-L2*sinBOD，L2*cosBOD*sinCED，-L2*cosBOD*cosCED）；解方程AC=(Lhk+L2*sinBOD)2+(-L2*cosBOD*sinCED)2+(-L2+L2*cosBOD*cosCED)2AC-Lhk=Lb1得 BOD，即1档换挡角度。通过设计的杠杆比得到1/2档选挡行程。6、二/五/六/R档换挡行程计算 计算方法同5、一档换挡行程计算。 结束语：通过以上方法计算，均为一元方程，计算过程简单。也可以通过更改换挡杆各杆长度，计算换挡杆行程，选定合适的杠杆比。由于得到了各点的矢量坐标，方便后期对导向管摆角的计算。这在一定程度上解决三角函数法计算过程复杂及多次迭加计算造成误差大的问题。参考文献：无