个系统灵活轻便等优点。如图 3-1 所示的变速器双杆操纵机构。
图 3-1 变速器双杆操纵系统
1-3 号选档拉杆； 2-3 号换档拉杆； 3- 选择； 4- 换档； 5- 换档支座； 6-4 号选档拉杆； 7- 换档平 衡弹簧；
8-2 号换档拉杆； 9- 球碗； 10-1 号换档拉杆； 11-1 号选档拉杆； 12- 拉杆总成；
13- 选档回位弹簧； 14-2 号选档拉杆； 15-4 号换档拉杆； 16- 变速器
3．柔性 （软轴）操纵机构
刚性机构有时存在机构复杂、 难于布置等诸多问题， 特别是对对该种操纵机构 难于适应驾驶室翻转要求的这一难点，柔性机构可有效解决这些问题。如图 3-2 所 示的柔性操纵机构。
图 3-2 变速器软轴操纵机构
1、 2-大螺母； 3、6-卡箍； 4-换档摇臂； 5- 选档摇臂。
它利用一种推拉式软轴代替刚性拉杆用于远距离操纵。 这种软轴一般由芯轴和 护套组成， 其芯轴为多根钢丝组成并增加了斜绕钢带， 外护套为多根细钢丝斜绕而 成，同时增加了内护管。也有在外护套中增加斜绕钢带以进一步提高软轴承载能力， 但这会影响软轴弯曲性能。柔性机构的操纵杆及支座总成一般布置在驾驶室地板 上。操纵杆及支座总成的功能与双杆刚性机构中的操纵杆及支座总成类似， 主要区 别是增加了软轴支撑的设计。 在后部通过软轴支架与变速器总成的选档臂和换档臂 相连，从而实现其操纵功能。 变速器操纵机构类型的确定
中型汽车我国定义为总质量大于6t，小于14t的汽车。国外在这个吨位级的汽 车产量较少，而在我国其产量最大、保有量最多。东风牌柳汽 M6是东风汽车的主导 车型，其保有量较多，其结构特征普遍为用户所熟悉。变速箱采用普通机械式，其 档数通常有五档； 并带同步器方便操纵。 其操纵机构多采用直接操纵杆式 （长头车 ） 或双杆操纵式 （平头车 ）
考虑到M6$车属于中型载货车实际情况，因此M6货车机械式变速器操纵机构类 型确定为柔性 （ 软轴）远距离变速器操纵机构。 变速器操纵机构换档机构方案分析 变速器操纵机构换档位置图的确定
设计操纵机构首先要确定换档位置图。 换档位置图的确定主要从换档方便考虑 为此应注意以下三点：
①按换档次序来排列；
②将常用档放在中间位置，其它档放在两边；
②为了避免误挂倒档，往往将倒档安排在最靠边的位置， 有时与I档组成一排。
图 3-3 换档位置图
图3-3表示了几种变速器换档位置图。图3-3a的换档位置图比较理想，便于操 纵?图
3-3b的换档顺序并不方便，图3-3c比较理想，但I档与倒档相距太远，往复 倒车时不方便。
因此，EQ109货车机械式变速器操纵机构的换档位置图选择图 3-3a
换档机构的功用及结构
（1） 功用
1） 用来改变滑动齿轮的位置， 使其与相应的齿轮啮合或脱开啮合， 以得到所需 排
档或空档。
2） 拨动滑动齿轮时省力。 （2）
大都采用球支座式换档机构，包括变速杆、压紧
结构：汽车上
（或支承） 弹
簧、滑杆 （拨叉轴）、拨叉等。变速杆用球头铰链安装在变速杆座上 （通过弹簧和碗 盖吊装，弹簧力的方向可以是向上的，也可以是向下的 ） ，可前、后、左、右摆动。 当用弯杆时，应用止动销防止杆绕垂直轴线自行转动，但不应妨碍摆动。变速杆下 端置于滑杆前端凹槽内， 扳动上端时，下端可拨动滑杆， 滑杆上用螺钉固定着拨叉， 拨叉卡在滑动齿轮的拨叉环槽中。 这样，拨动变速杆就可通过拨叉使滑动齿轮移动。 球形手柄
因为球形手柄大多为橡塑制品，需要制作模具，所以在批量不大时，尽量根据 现有模具选型。手柄上部排档序列的刻字，主要是由所选用的变速器决定的，目前 尚无统一的标准，
通常根据样车的调试结果来确定。在调试时，尽量通过调整变速 软轴或转换器的安装方案使排档顺序与现有模具的排档序列一致， 以降低开发成本 和缩短开发时间。 变速杆
变速器操纵杆简称变速杆，又称排档杆，是变速器的操纵控制机件，用以接合 或分离变速器内各档齿轮， 从而改变传递的转矩和转速及运转方向， 使得汽车前进 或倒退。
变速杆中部具有球面，支承在变速器盖内，变速杆上部在驾驶室内。扳动变速 杆时，变速杆以球面为支点，使变速杆下端作横向运动，伸入—个变速拨叉顶部凹 槽中，然后变速杆再作纵向运动，通过变速拨叉移动挂档齿轮，与所挂档位的齿轮 啮合，挂入档位。
一般来说，操纵杆通常位于驾驶员座位的旁侧。 然后，根据操纵杆安装尺寸图、 球形手柄内孔尺寸和操纵器与变速杆装配孔的尺寸来设计、 制造操纵杆。 设计时必 须综合考虑批量、经济性、交货期和制造工艺等因素。为了防尘，应加防尘罩，但 还应考虑在一定程度上隔绝车外的噪声、热量，甚至是溅水，必要时可加装两级防 尘罩。 变速拨叉和轴
变速拨叉用螺钉固定在拨叉轴上，下端伸入挂档齿轮 （或接合齿套 ）的环槽内。 拨叉轴可以沿轴向移动。空档时，各拨叉顶部凹槽都对齐，使变速杆下端可作横向 移动，伸入所挂档位的拨叉凹槽内。 变速器换档机构形式
变速器换档机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换档三种形式。
汽车行驶时， 因变速器内各传动齿轮有不同的角速度， 所以用轴向滑动直齿齿 轮方式换档，会在轮齿端面产生冲击，并伴随噪声，这不仅使齿轮端部磨损加剧并 过早损坏，同时使驾驶员精神紧张。驾驶员需要熟练的操作技术 （ 如两脚离合器 ） 才能减轻换档时的齿轮冲击，但换档瞬间驾驶员注意力被分散，影响行驶安全。除 此之外，采用直齿滑动齿轮换档时，换档行程长也是它的缺点。因此，尽管这种换 档方式结构简单，制造、拆装与维修工作容易，并能减小变速器旋转部分的转动惯 量，但除一档、倒档外已很少使用。
当变速器第二轴上的齿轮与中间轴齿轮处于常啮合状态时， 可以采用移动啮合 套的方式换档。这时，不仅换档行程短， 同时因承受换档冲击载荷的接合齿齿数多， 而轮齿又不参与换档，所以它们都不会过早损坏；但因不能消除换档冲击，仍然要 求驾驶员有熟练的操作技术。此外，因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转 部分的总转动惯量增大。 重型货
车档位间的公比较小， 换档机构连接件之间的角速 度差也小，而且要求换档手感强，因此可采用啮合套换档。与同步器换档比较，啮 合套换档具有结构简单，寿命长，维修方便，能够降低制造成本及减小变速器长度 等优点。
使用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换档，与操作技术的熟练程度无关， 从而提高了汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性。虽然它有结构复杂、制造精 度要求高、轴向尺寸大、同步环 （摩擦件 ）使用寿命短等缺点， 但仍然得到广泛应用。
利用同步器或啮合套换档， 其换档行程要比滑动齿轮换档行程短。 为了操纵方 便，要求换入不同档位的变速杆行程应尽可能一样，如利用同步器或啮合套换档， 就很容易实现这一点。
因此，机械式变速器选用锁销式同步器的换档形式。
变速器换档机构设计的人机工程学意义
操纵机构的设计 操纵机构应当设在人肢体活动的最有力的区域内，其高低要适应于人体相应 部位，其位置要设在操作方便、反应灵活的空间范围之内。操纵机构的用力范围不 应超出人体的最大用力限度， 其布置必须保证人在工作时的自然姿态， 并能交替变 换工作时的姿势，以防姿势不适导致操作者的过度疲劳。因此，为减轻疲劳，在布 置操纵机构时应考虑变换姿势的可能性， 合理地满足操作者的使用要求， 适应操作 者的正常人体结构尺寸和生理要求。 如果忽略上述因素， 就可能造成操作者使用不
便，影响工作效率，甚至影响操作者的身心健康。 人体尺寸在操纵机构设计中的应用
GB10000— 88是1989年开始实施的我国成人人体尺寸国家标准， 该标准根据人 机
工程学要求提供了我国成人人体的基础数据。 其中，立姿人体尺寸数据包括立姿 身高、立姿眼高、立姿肩高、肘高、挠骨点高、中指指尖高、手功能高、中指指尖 举高、双臂功能上举高、肩宽、最大肩宽、上肢长、全臂长、两臂展开宽、两臂功 能展开宽、两臂肘展开宽等尺寸；坐姿人体尺寸数据包括坐姿上肢最大前伸长、坐 姿肩宽、坐姿肘高、坐姿下肢长、坐姿眼高、坐姿膝高等尺寸数据以及头、手、足 的相关尺寸数据。 这些人体数据为操纵机构的合理设计提供了有力支持， 操纵机构 的高度设计，作业空间的最大范围、正常范围、最佳范围的确定以及各种控制器、 控制台、操作平台的设计都应以人体尺寸数据为依据， 力求操作者操作方便、 安全、 舒适。
人的视野范围和视距范围对操纵机构设计的影响 人的视野是指眼球不转动的情况下能看见的空间范围。 单眼对于黑背影上的白 色对象的平均视野范围为：从眼球中心向外侧 90°?
94°、向内侧60°?62°、向 下65°?78°、向上55°?60°;双眼在水平方向上大约增加到120°。人的视野 范围对于颜色的视野比黑背影下白色对象的视野小， 尤其对绿色感受的视野
范围最 小。为此，在操纵机构的布置和色彩的设计方面，应按人的视野范围合理安排，以 求达到好的视觉效果。
在视野边沿上，人只能观察出物体的出现，但不知其形状。因为此时物体是处 于与视野中心 （沿水平线 ）超过50°?60°的情况下，要辨认清楚只有使物体处于 30°?40°的视野范围之内。
从人的视野特性可知， 人的横向视野大于纵向视野， 最有效的视野区为以水平 线向上
30°、向下 40°，以鼻为中心左右 15° ?20°的范围之内，其中在 3°以内 为最佳视觉区。
视距范围是指人的眼睛观察操纵器的正常范围，一般选取 560mm左右为最佳 视距，最大视距为760mm最小视距为380mm左右。另外，眼睛在水平方向上的运 动速度比垂直方向上快，且不易疲劳。根据上述视野特性，在设计操纵机构与控制 面板时，应充分考虑操作者的视野范围和视距范围， 将常用的指示器置于眼高偏下 3O左右，并以此为中心左右分别偏离3O的范围最佳。
人体操纵力的选择 在操纵机构设计中，必须考虑人体用力的限度，而操纵力的大小取决于人体 的姿势、着力部位以及力的作用方向。
(1) 手的操纵力。坐姿时，手操纵的一般规律为右手力量大于左手。手臂处于 侧面下方
时，推、拉力都较弱，但其向上、向下的力较大。拉力略大于推力，向下 的力略大于向上的力， 向内的力大于向外的力。
(2) 脚的操纵力。在作业中，操作者用脚操作的场合也是很多的。脚产生的操 纵力大小
与下肢的位置、 姿势和方向有关， 下肢伸直时脚产生的力大于下肢弯曲时 脚产生的力；坐背有靠背支持时脚可产生最大的力。立姿时脚的用力比坐姿大，一 般坐姿时右脚最大蹬力平均可达2 568N,左脚可达2 3622据测定，膝部伸展角度 在13O?150°或16O?180°之间时脚的蹬力最大，一般情况下右脚的操纵力大 于左脚的操纵力，男同志的脚力大于女同志的脚力。根据上述人体肢力的特点，在 设计操纵机构时应充分考虑操作者工作时的体位， 采用适当的增力机构， 将操纵机 构的原始力调整到人体最适宜的用力范围之内，避免因操作困难使操作者过度疲 劳，影响工作情绪。
总而言之， 应用人机工程学原理进行操纵机构的设计， 有利于最大限度地改善 人机关系，使人与机器达到最佳匹配，对于提高劳动生产效率，改善劳动者的劳动 条件，减轻操作
汽车换挡机构设计及其工艺工装设计
