客车变速操纵系统的设计

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客车变速操纵是否轻便, 驾驶员对此十分敏感,直接影响到驾驶员对此车的评价。“人性化设计”更注重人的感受。所以, 设计好变速操纵系统对客车,特别是城市客车(操纵比较频繁) 而言, 是非常重要的。客车的变速操纵与轿车、货车相比, 有其自身特点。对于轿车来说, 因为变速器箱体小, 变速器的静态换档力比较小, 所以, 变速操纵力不会太大。对货车而言, 由于驾驶员离变速器距离近, 大部分操纵杆可以直接布置于变速器上, 减少了操纵机构的路途损失。对于采用了同一型号变速器的客、货两种车的变速操纵力相比, 货车轻便、客车偏重是正常的。因此, 客车变速操纵系统的设计与轿车、货车的相比,难度较大。人们在驾驶不同客车时, 会感受到操纵轻便性是不同的。而且在操纵同一辆车时, 发现有的档位重、有的档位轻。也就是说, 档位的操纵力存在大小不一的问题。
　　 1　主要影响因素
　　 111　变速器的操纵方式
　　纵观国内外大客车变速操纵机构的发展, 大致可简分为三个阶段。一是杆系传动机械式阶段; 二是绳系传动机械式阶段; 三是电2气操纵式阶段。变速操纵机构的设计最初由于软轴的防锈蚀能力较差以及电2气元件的可靠性差而让杆系传动机械式曾流行一时。在杆系传动机械式的广泛使用中,发现其存在诸如占据空间大、传递效率低、易振动、调整工作量大等不足。特别是随着高速客车加大行
　　李箱及低地板城市客车的发展要求, 在布置中, 不可避免要加大变速杆传递的拐角。据经验数据, 在力的传递中, 一个拐角导致功的损失可达到10%～ 20% ,
　　而且夹角大, 损失大。所以, 在杆式传动中, 经常会出现操纵偏重的问题。随着推拉软轴的发展, 出现了传动性能好、传递效率高、装配简单、占据空间小、调整工作量极小的软轴操纵。目前, 国内大部分后置客车均采用了软轴操纵。然而, 软轴操纵存在着可靠性与使用寿命的问题。随着汽车相关产业的发展, 电2气元件可靠性的提高及相关技术的完善, 电控气动变速操纵技术, 在发达国家已经逐步普及到豪华客车上。对于一个五档箱来说, 电控气动技术采用了一个电脑芯片与三个执行气缸, 其操纵件是一枚手柄式开关。电控气动变速操纵有着良好的轻便性与极其小的行程。所以, 电控气动变速操纵方式将是国内变速操纵设计发展的一大方向。
　　 112　力的传动比
　　降低手柄操纵力, 一个最有效的途径就是加大力传动比, 但带来的负面影响是手柄的行程将会加大。关于手柄的行程范围, 根据人体工程学的要求,客车变速操纵杆布置在以座椅中心线离靠背100mm 处为圆心, 以600mm 为半径所画的圆范围内较合适, 并要求变速操纵杆手柄在任意位置时, 均应位于转向盘下方和驾驶员座椅右边, 在离靠背100 mm处之前时, 手柄高度不低于座垫表面。如在这个范围内, 驾驶员就能很好地抓握变速杆手柄进行操作, 见图1。力传动比的大小不仅影响手柄力的大小, 而且影响手柄的行程。如JT 663 型客车, 采用EQ 140 变速器, 前进档的行程都是13 mm , 采用了变速杆力传动比为7 的直接操纵机构。在不考虑变形下, 手柄前进或后退的挂前进档的运动行程均为91 mm。图1　变速杆手柄中心位置
　　 113　变速器的静态换档力
　　对于变速器的静态换档力, 国家是有标准要求的。对于中型车, 要求其静态换档力≤500 N。就JT 663 型客车所用EQ 140 型变速器而言, 其静态换档力为465 N。不考虑摩擦、防尘套的变形作用, 手柄操纵力应为66 N。不同厂家生产的不同型号的变速器, 其静态换档力是有差别的。变速器的换档力是驾驶员必须克服的力, 属于有益阻力。
　　 114　耗散力
　　在变速操纵中, 驾驶员作用于手柄的力, 并没有全部用于克服变速器的换档力, 而存在部分甚至大部分通过物件的变形、热量、声音等能量形式被白白地耗散掉的问题。所谓耗散力, 定义为驾驶员作用于手柄的力, 除去用于克服变速器的换档力后所剩余的力。耗散力通常表现在杆件与支承的摩擦、支承及杆件的变形、防尘套的变形、传递中角度损失、软轴与轴套的摩擦等, 属于有害阻力。对于设计人员, 设计目的之一就是尽量降低耗散力。一般可通过合理布置走向、优化支撑与防尘罩的结构、选用合适的操纵器与支撑材料等措施来降低耗散力。
　　 115　同步时间
　　在有同步器的变速器中, 操纵手柄力还与同步时间有关, 随同步时间的增大而减小。图2 是惯性式同步器的计算模型, 在分析计算中, 假设忽略润滑油阻力的影响以及在同步中车速恒定, 则换档力为:Fa=3. 14ne30J r sin atfR( 1ik+ 1-1ik) (1)式中　Fa——换档力; ne—— 发动机转速; a, R ——分别为摩擦锥面的半锥角和平均半径; J r——同步器输入端零件的转动惯量; t——同步时间; f——同步器摩擦锥面的摩擦系数; ik+ 1 , ik —— 分别为变速器第k 档和(k+ 1) 档传动比。__为减小换档力, 对同步时间应予以控制, 不能过小。客车变速器高档取013～ 018 s, 低档取1～ 115 s。另外, 从公式(1) 可看出, 各档间级差不同, 将导致各档换档力不同。级差越大, 换档力越大。所以,对同一变速器在挂不同档位时, 就会出现有的档位重, 有的档位轻的现象。拿市场上用得比较好的綦江QJ 805 五档箱来说, 各档速比分别为6135、3127、1177、1100、0181, 其各档倒数间之差分别为01149、01259、01435、01235。可见3、4 档的级差较大。在实际使用中,QJ 805 变速器3、4 档确实存在操纵重的
　　问题。对于一些变速器独自布置自带软垫的客车, 如亚奔的YBL 6980T 1K 型客车, 在操纵中还应考虑软垫的变形。软垫的变形无疑会损失手柄的行程。对于力传动比为7 的操纵器, 软垫变形2mm 将导致手柄行程的损失大于14 mm。
　　 116　调整
　　某车采用了ZFS6290 变速器, 变速操纵采用了杆式传动。新车下线后, 发现变速操纵手柄力比较大, 特别是3、4 档操纵力, 经测量为285 N。经过认真调整后, 感到轻便多了, 测得的3、4 档操纵力为100N , 操纵力得到了显著下降。所以, 对杆式变速操纵来说, 一个比较重要的问题就是调整问题。在调整中, 一是尽量保证杆的对中, 二是注重润滑。
　　 2　评价方法
　　目前, 评价车辆变速器操纵轻便性的方法尚无定量, 因此推荐采用“老手法”解决此问题, 即新车开发后, 找几位经验丰富体态各异(适中、偏高、偏矮、偏胖、偏瘦) 的驾驶员, 即“老手”, 对车的各种工况实际操作一遍, 然后, 要求他们分别对此车的变速器操纵情况发表各自的意见。首先重视反映比较强烈的意见, 加以设计改进, 直到诸方都比较满意为止。

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关于客车变速操纵系统的设计，其重要性不言而喻。在客车特别是城市客车中，由于操作频繁，变速操纵的轻便性对驾驶员感受至关重要，直接影响驾驶体验与评价。与轿车和货车相比，客车变速操纵系统有其独特之处。在设计时，我们应注重“人性化”原则，充分考虑驾驶员的操作习惯与舒适度。

客车变速操纵系统的设计面临一定挑战，因为需要平衡各种因素，如操纵力、结构布局、驾驶员操作习惯等。为实现轻便的操纵感觉，我们需要对变速操纵系统进行精细设计，并考虑优化措施以降低操纵过程中的复杂性和提高响应性。在设计过程中还需结合实际情况和市场反馈进行针对性调整和优化。总的来说，客车变速操纵系统的设计是一个综合性问题，需要我们进行深入的考虑和细致的工作。