10.16638/jki.1671-7988.2017.05.019时频分析
刘洁浩，梁丽娟
（安徽江淮汽车集团股份有限公司，安徽合肥230601）
摘要：软轴式变速操纵系统具有吸振、降噪操纵舒适，布置灵活，安装方便等优点，已成中重卡变速操纵系统的主要控制形式。软轴是软轴式变速操纵系统中操纵力及行程的传递介质，软轴的性能影响系统的性能。文章以某中重卡软轴式变速操纵系统为研究对象，介绍了软轴的设计步骤及注意事项。
中国旱情关键词：软轴；中重卡；软轴式变速操纵系统
中图分类号：U462.1 文献标识码：A 文章编号：1671-7988 (2017)05-57-03
Heavy card variable speed control in flexible shaft design
Liu Jiehao, Liang Lijuan
( Anhui Jianghuai Automobile group Co., Ltd, Anhui Hefei 230601）
Abstract:With the vibration absorbing flexible shaft transmission control system, noise and comfortable control, flexible layout, convenient installation and other advantages, has become the main form of control in the speed control system of heavy truck. Flexible transfer medium is flexible shaft transmission control system and the control force of the trip shaft performance affects the performance of the system. This paper takes a heavy truck flexible shaft transmission control system as the research object, introduces the design steps of the flexible shaft and matters needing a attention.
Keywords: flexible shaft; heavy truck; flexible shaft transmission control system
CLC NO.: U462.1 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2017)05-57-03
引言
我国中重卡的变速操纵系统主要有两种操纵那个方式：刚性硬杆式变速操纵和软轴式变速操纵。刚性硬杆式具有操纵稳定，档位清晰，维修方便等优点，缺点为空间布置困难，已与发动机及驾驶室等附近件产生干涉，车型变形困难，行驶时易脱档等问题。而软轴式变速操纵具有了硬杆式操纵难以具有的优点，解决了硬杆式变速操纵布置及脱档等问题，也更兼具了操纵轻便，维修方便等优点。
在我国汽车行业竞争十分激烈，各汽车厂车型更新换代的周期越来越短，软轴式变速操纵系统布置灵活，满足整车总体布置要求，车型更易变型更新，软轴式变速操纵系统在中重卡上普及将是必然之势。
1、软轴式变速操纵系统
软轴式变速操纵系统以变速软轴为传递媒介，一般由两根软轴组成。驾驶员的换档意图施加给变速操纵器，操纵器通过软轴传给变速器换挡机构，实现换挡操作。
图1 中重型卡车软轴式变速操纵系统示意图根据软轴与变速箱的连接方式，软轴式变速操纵系统可分为互动式和分动式：互动式--当两根推拉软轴沿相同方向运动时完成换档功能，当两根推拉软轴沿相反方向运动时完成选档功能；分动式--两根推拉软轴各司其职，一根完成换档功能，一根完成选档功能。目前我公司所采用的均为分动式，本文主要介绍分动式软轴变速操纵系统，某中重卡软轴操纵系统主要有变速操纵器、操纵软轴总成、操纵软轴固定
作者简介：刘洁浩，就职于安徽江淮汽车集团股份有限公司。
刘洁浩 等：中重卡变速操纵软轴设计
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2017年第5期
支架组成，具体见下图，图1所示。
2、变速操纵软轴总成结构
变速操纵软轴总成一端连接固定在变速操纵器上，一端
连接固定在变速器上，主要组成零部件为：前推杆带球头总成、防尘罩总成、前护管接头总成、前接头防尘套、软轴、后护管接头总成、后接头防尘套、后推杆带接头总成。某中重卡变速操纵系统软轴总成结构具体见下图，图2所示。
图2 变速操纵软轴总成结构示意图
a -前芯线接头带球头总成，
b -防尘罩总成，
c -前接头防尘套，
d-前护管接头总成，e -软轴，f -后护管接头总成，
g -后接头防尘套，h-后芯线接头总成
3、变速操纵软轴设计
国家操纵力标准要求换位力≦100N 。 3.1 软轴行程设计
软轴在变速操纵系统工作时要传递一定的行程，当软轴传递的行程达到变速器的选换挡行程要求时，实现换挡，故软轴的设计行程要大于变速器选换挡需要的行程。
某中重卡车型变速器采用的是法士特8JS75C 变速器，变速器的选档换挡行程见下图，图3。
换挡摇臂行程 选档摇臂
图3
不考虑软轴效率，软轴行程计算公式为：
)1802(
2××××=q
p SIN R S
式中：R--选换挡摇臂长度 p =3.14
θ---选换挡摇臂的极限角度 软轴的选换行程为：
表1
选档 换挡 摇臂长度R 100 120 摇臂极限角度θ 25 26 软轴行程
43
花儿为什么这样红教案
54
车辆使用后，软轴的效率下降，变速器操纵机构磨损间隙变大，软轴行程要留有一定的后备行程。取软轴磨损后效率为0.75，变速器操纵机构效率下降为0.95，软轴的行程为75mm 。考虑到软轴的的通过性，某中重卡软轴选用现有结构，行程为80mm 。 3.2 软轴结构选择
软轴变速操纵系统的轻便型一直是整车设计时的重要指标，操纵轻便好就要要求系统有良好的效率。软轴的效率是系统效率重者重要的作用，而决定软轴效率的重要因素为软轴的结构。目前变速操纵软轴主要由钢丝轴和外护管两部
分
组成。钢丝轴结构不同及外护管内衬材料不同，软轴 的效率不同。目前中重卡钢丝轴结构主要有3种结构：光轴结构，芯轴结构和覆甲注塑轴结构。
外护管主要有三部分组成：内衬、直丝和外护皮。
胡冰心图4 软轴剖视结构图
三种结构的软轴传动效率为：光轴<；芯轴<；覆甲注塑轴，外护管内衬材料主要有：PE 内衬，PBT 内衬和PTFE 内衬，传动效率为：PE <PBT <PTFE ，具体试验对比数据见下表所示。
表2 光轴结构软轴效率试验测试数据 行程效率 负载效率 PE 内衬 75% 76% PBT 内衬 82% 79% PTFE 内衬
83%
80%
软轴结构材料不同，效率不同，效率高成本也相应增加，设计时要根据不同车型车型市场定位及效率要求选取不同的
软轴结构及材料。某中重卡的按照操纵力及行程设计要求，选取软轴选用覆甲注塑轴结构，内衬采用PBT 材料。
表3 内衬为PBT 软轴效率试验测试数据 行程效率 负载效率 光轴 82% 76% 芯轴 85% 80% 覆甲注塑轴
86%
85%
3.3 芯线直径及芯线接头型式选择
目前中重卡变速操纵软轴芯线与接头连接方式为铆接，采用的铆接接头型式主要有 B 型接头和 D 型接头，具体形式见下图，图6所示：
B 型接头 D 型接头
图6 芯线接头型式
汽车实用技术
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芯线直径不同，芯线接头拉脱力不同，软轴脱铆是软轴
损坏的主要故障，根据车型使用情况不同及标杆，选取不同直径的软轴芯线。目前我公司中重卡芯线直径及拉脱力如下表所示：
表4
B/D 型接头拉脱力（N ）
Ф3.8 3500 Ф4.8 5000 Ф6.2 8000 Ф7.4
10000
某中重卡为总重量为16吨，4×2载货产品，根据现有产品使用情况，选取芯线直径为Ф4.8mm ，铆接接头选用B 型第二种及D 型两种结构。
我公司中重卡软轴外护管直径与芯线直径的匹配关系如下表所示：
表5
外护管直径（mm ）
芯线直径（mm ）
Ф3.8 Ф10.5 Ф4.8 Ф11.5 Ф6.2 Ф14.5 Ф7.4
Ф15.5
某中重卡软轴采用芯线直径为Ф4.8mm ，外护管直径为Ф11.5mm ，铆接接头选用B 型第二种及D 型两种结构。 3.4 软轴长度设计
软轴长度设计要适合，若过长，安装时易于其他件干涉，降低软轴的行程及载荷效率，
若过短，驾驶室在翻转到最大角度时，软轴受力容易拉脱。
软轴总成长度一般由三个部分组成，与变速器端固定长度（A 段长度）+软轴长度（C 段长度）+与操纵器端固定长度（B 段长度），具体如下图，图7所示：
图7 变速软轴长度组成示意图
软轴两端固定后，即确定了A 段及B 段长度，C 段距离因软轴总成布置走向不同，长度变化。确定C 段的长度设计方法：
1）利用三维设计软件布置软轴的长度。根据整车布置给出的变速器及操纵座布置位置，确定软轴C 段两端的位置点，布置软轴走向，不要与周围部件干涉，测量出长度。人文主义者
2）利用实车布置实测确定软轴长度。利用直径Φ20的软管，按照变速软轴的设计固定及走向布置软管后，测量所需软管的长度。
软轴的长度最终以实车装配试装验证评审合格后的长度为准。
以某中重卡软轴软轴为例，选档软轴两端长度为：A= 264.5mm ，B=210mm ，C 段长度经三维UG 布置，测量长度为C=2350mm ，经样件试装评审合格。 4、变速操纵软轴总成设计布置注意要点水电站与电力网技术
软轴是操纵系统中最重要的零部件，软轴的使用性能除与设计结构相关外，软轴的布置及安装也直接影响软轴的使用性能。为了提高软轴的使用效率及使用寿命，在设计布置及安装上需要注意以下事项：
1）软轴与操纵座尽量同侧布置，这样软轴走向顺畅，长度不会过长降低软轴效率；
2）软轴与排气管尽量不要同侧布置，避免高温造成软轴效率下降，如软轴与排气管在同一侧，间隙小于50mm 时，软轴外管要增加隔热层或在排气管上增加隔热板。
3）软轴固定终端布置时，软轴尽量与操纵座及变速器操纵机构的选换档摇臂垂直。
4）软轴终端运动轨迹为圆弧形，软轴布置时尽量减小软轴拉杆的摆角，保证软轴使用过程中拉杆摆角在设计范围，一般在8°。
5）软轴设计布置弯曲半径越大越好。一般软轴允许的弯曲半径为软轴直径的15-20倍，但厂家不同，规定的半径不同，布置时要大于等于厂家所规定的允许弯曲半径。软轴弯曲半径越大，软轴的使用效率越高。一般中重卡软轴的布置弯曲半径大于R250mm 。
6）软轴的悬挂部分要固定，增加线夹或卡箍固定，减少运动过程中震动。夹紧力不能过小，会起不到支撑与限位作用，夹紧力也不能过大，会造成软轴内衬管的变形，造成软轴卡滞，影响芯线的运动。
7）软轴布置在变速器端处，拉杆运动段要增加防尘罩，防止灰尘进入造成拉杆卡滞，软轴效率下降或损坏。
8）软轴布置在操纵器端，根据实际布置情况拉杆段是否增加防尘罩。如软轴与操纵器连接端在驾驶室内部，操纵器设有防尘罩则不需要防尘罩，如在驾驶室外部，则需要增加防尘罩。
5、总结
目前中重卡变速器操纵越来越多采用软轴式变速操纵系统，软轴式变速操纵系统的普及将是必然趋势。软轴是软轴式变速操纵系统的重要零部件，软轴的使用性能直接影响系统的效率及性能，而软轴的使用性能主要由软轴的结构及布置两方面决定的。本文对某中重型4×2载货汽车软轴总成组成、设
计步骤及布置要点进行了介绍，但不失一般性，对于中重型汽车采用软轴式变速操纵系统，软轴的设计及布置可按此过程进行设计。
参考文献
[1] 刘维信主编. 汽车设计.北京：清华大学出版社.2001.7. [2] 陈家瑞主编. 汽车构造(下册).北京：机械工业出版社,2000.10. [3] 刘维信主编.机械最优化设计.北京：清华大学出版社.1994. [4] 汽车用拉索总成 QC/T 29101. [5] 航空用钢丝绳YB/T 5197.
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