手动变速器液压操纵系统的设计.doc

西南大学本科毕业论文（设计）手动变速器液压操纵系统的设计肖艳西南大学工程技术学院，重庆400716摘要：手动动变速器有很多优点，是自动变速器无法取代的9。但是随着重型汽车吨位的增加，其所需要的操纵力也随之加大，给驾驶员带来诸多不便，并且换挡时产生严重冲击。因此为减轻操纵力和驾驶员的工作强度，提高车辆的机动性能，在齿轮传递动力的基础上，采用液压操纵系统缓解上述问题1。本文利用了液压系统的特点，提出了设计液压系统应遵循的原则和方法，并设计了简单、有效的液压操纵系统。关键词：手动变速器；操纵力；液压系统Design of Manual Transmission Hydraulic Control SystemXIAO YanEngineering Technology College of Southwest University, Chongqing 400716, ChinaAbstract：Manual transmission has many advantages what automatic transmission is irreplaceable. However, with the tonnage of heavy vehicles increased., the power of manipulation they need also will be increased，that bring a lot of inconvenience to the driver, and have a serious impact at the shift. So in order to alleviate manipulation and the work intensity of the driver, improve the performance of motor vehicles, on the basis of gear power transmission, use a hydraulic power control system to ease those problems. In this paper, with the characteristics of a hydraulic power, it has presents the principles and methods how hydraulic system design, and designs a simple 、effective hydraulic power system.Keyword: manual transmission; the power of manipulation; hydraulic system文献综述 汽车变速器的发展历史及未来趋势发动机是汽车的心脏，发动机产生的动力必须经过传动系统才能驱动车轮转动，传动系统的心脏是变速器。由于发动机的转速和转矩的变化范围小，而汽车行驶速度的变化范围广，所以一开始传动系统就设置了变速器。100多年中，变速器经历了用变速杆改变链条的传动比手动变速器有级自动变速器 无级自动变速器的发展历程2。 早期汽车的传动系统早期的汽车传动系统，从发动机到车轮之间的动力形式很简单，发动机驱动一组锥齿减速齿轮，再传动到一根轴和皮带轮。皮带轮和驱动桥上的内齿轮啮合，使汽车行驶，大齿轮用来加速，能使汽车达到的速度。图1-1所示为早期通用的侧链传动汽车。图1-1 早期通用的侧链传动汽车Fig.1-1 Early general side-chain transmission vehicle 手动变速器手动变速器（MT）主要采用齿轮传动的降速原理，变速器内有多组传动比不同的齿轮副，汽车行驶时的换挡就是通过操纵机构使变速器内不同的齿轮副工作。 自动变速器自动变速器的种类很多，主要有液力自动变速器（AT）、电控机械式自动变速器（AMT）无级自动变速器（CVT）11。1）液力机械变速器（AT）AT的结构相当复杂，不同型号变速器的局部结构各不相同，使得自动变速器的结构多样化。但不论是哪一种，基本都是由液力变矩器、行星齿轮变速器或定轴式齿轮变速器、液压操纵机构及控制系统组成（如图1-3所示）13。图1-2 手动变速器组成和工作原理4Fig.1-2 the construction and working principle of manually transmission 图1-3 上海SH3600A型汽车液力机械变速器传动部分示意图12 Fig.1-3 shanghai SH3600A hydraulic actuator common design pressure2）电控机械式自动变速器（AMT）AMT在传统轴式变速器和干式离合器基础上进行改造，即在总体传动结构不变的情况下通过加装电控系统、传感器和相应执行机构，将选换挡、离合器及发动机油门的操纵控制自动化。其原理如图1-4所示。图1-4 电控机械式自动变速器10Fig.1-4 Electronically controlled mechanical automatic transmission3）无级自动变速器（CVT）CVT是理想的传动方式之一，在汽车上已实用化的CVT分为传动带型与牵引驱动型两种，它们都是应用摩擦力传递动力。目前实际应用的有金属带（推块）式、复合带式、摆销链式及锥盘滚轮式CVT。其中，金属带式CVT开发最早。应用最广。如图1-5所示，CVT系统主要包括主动轮组、从动轮组、传动带和液压泵等基本部件。图1-5 带式无级变速器基本结构与工作原理Fig.1-5 the basic construction and operation principle of V-belt continuously variable transmission 手动变速器操纵机构的基本形式变速器布置在驾驶员座位附近，变速杆从驾驶室底版伸出，由驾驶员直接操纵。它一般由变速杆、拨块、拨叉、拨叉轴以及安全装置等组成，多集装于变速器上盖或侧盖内，结构简单，操纵方便。它分为选挡换挡装置和操纵机构的安全装置（即自锁，互锁装置）5。（如图1-6） 图1-6 六挡变速器操纵机构示意图5Fig.1-6 6-block transmission operation sketch map 液压传动系统概论 传动类型及液压传动的定义一部完备的机器都是由原动机、传动装置和工作机三部分组成。原动机（电动机或内燃机）是机器的动力源；工作机是机器直接对外作功的部分；而传动装置则是设置在原动机和工作机之间的部分，用于实现动力（或能量）的传递、转换与控制，以满足工作机对力（或转矩）、工作速度（或转速）及位置的要求。按照传动件（或工作介质）的不同，有机械传动、电气传动、流体传动（液体传动和气压传动）及复合传动等类型。液体传动又包括液力传动和液压传动。液力传动是以动能进行工作的液体传动。液压传动则是以受压液体作为工作介质进行动力传动（或能量）的转换、传递、控制与分配的液体传动。由于其独特的技术优势，已成为现代机械设备与装置实现传动及控制的重要技术手段之一3。液压传动的原理和特征总结为： 与外负载力相对应的液体参数是液压压力，与运动速度相对应的液体参数是液体流量。因此，压力和流量是液压传动中两个最基本的参数。 如果不计各种损失，液压传动传递的力与速度彼此无关，所以液压传动既可实现与负载无关的任何运动规律，也可借助各种控制机构实现与负载有关的各种运动规律。 液压功率等于压力与流量的乘积，这一点和电气系统中电功率等于电压与电流的乘积相对应。在液压系统的分析、设计及系统性能的计算机仿真中经常会利用液电这种对应关系，以简化难度、缩短设计开发周期并降低制造成本。 液压系统的组成部分与图形符号液压传动与控制的机械设备或装置中，其液压系统大部分使用具有连续流动性的液压油等工作介质，通过液压泵将驱动泵的原动机的机械能转换成液体的压力能，通过压力、流量、方向等各种阀，送至执行器（液压缸、液压马达或摆动液压马达）中，转换为机械能去驱动负载。这样液压系统一般都是由动力源、执行器、控制阀、液压辅件及液压工作介质等几部分所组成。动力源由原动机（电动机或内燃机）和液压泵组成，其功能是将原动机产生的机械能转变为液体的压力能，输出具有一定压力的油液；执行器有液压缸、液压马达和摆动液压马达，其作用是将液体的压力能转变为机械能，用以驱动工作机构的负载作功，实现往复直线运动、连续回转运动或摆动；控制阀有压力、流量、方向控制阀及其他控制元件，其作用是控制调节液压系统中从泵到执行器的油液压力、流量和方向，从而控制执行器输出的力（转矩）、速度（转速）和方向。以保证执行器驱动的主机工作机构完成预定的运动规律；液压辅件有油箱、管件、过滤器、热交换器、蓄能器及指示仪表等，其作用是用来存放、提供和回收液压介质，实现液压元件之间的连续及传输载能液压介质，滤除液压介质中的杂志，保持系统正常工作所需的介质清洁度，系统加热或散热，储存、释放液压能及吸收液体脉动和冲击，显示系统压力、油温等；液压工作介质是各类液压油，有传递能量和润滑冷却作用。一般而言，能够实现某种特定功能的液压元件的组合，称为液压回路。为了实现对某一机器或装置的工作要求，将若干特定的基本功能回路连接或复合而成的总体称为液压系统。对于液压系统中的各种元件，我国国家标准GB/T 786.11993对其图形符号做出了规定。采用图形符号，既可简化液压元件及液压系统原理图的绘制，有可简单明了地反映和分析液压系统的组成、油路联系和工作原理。在液压系统设计中，应当执行这一标准。必须指出，用图形符号绘制的液压系统图并不表示各元件的具体结构及其实际安装位置和管道布置。 液压技术的特点及应用与其他传动方式相比较，液压传动与控制技术的特点如下。1） 优点单位功率的重量轻。统计资料表明，液压泵和液压马达单位功率的重量只有发电机和电动机的1/10，液压泵和液压马达可小至0.0025N/W，而同等功率的发电机和电动机则约为0.03N/W。至于尺寸，前者约为后者的1213。就输出力而言，用泵很容易得到极高压力的液压油液，将此油液传送至液压缸后即可产生很大的作用力。所以液压技术具有重量轻、体积小和出力大的突出特点，有利于机械设备及其控制系统的微型化、小型化，并进行大功率作业。布局灵活方便。液压元件的布置不受严格的空间位置限制，容易按照机器的需要通过管道实现系统中各部分的连接，布局安装具有很大的柔性，能够成用其他方法难以组成的复杂系统。调速范围大。通过控制阀，液压传动可以在运行过程中实现液压执行器大范围的无级调速，调速范围可达2000。工作平稳、快速性好。油液具有弹性，可吸收冲击，故液压传动传递运动均匀平稳；易于实现快速启动、制动和频繁换向。往复回转运动的换向频率可达500次/分，往复直线运动的换向频率高达1000次/分。易于操纵控制并实现过载保护。液压系统操纵控制方便，易于实现自动控制、远距离遥控和过载保护；运转时可自行润滑，有利于散热和延长使用寿命。易于自动化和机电液一体化。易于实现直线运动，用液压传动实现直线运动比机械传动简便。液压系统设计、制造和使用维护方便。液压元件属于机械工业基础件，已实现了标准化、系列化和通用化，因此，便于液压系统的设计、制造和使用维护，有利于缩短机器设备的设计制造周期并降低制造成本6。2）缺点不能保证定比传动。由于液压的压缩性和泄漏等因素的影响，液压技术不能严格保证定比传动。传动效率偏低。传动过程中需经两次转换，常有较多的能量损失，因此传动效率偏低。工作稳定性易受温度影响。液压系统的性能对温度较为敏感。不宜在过高或过低温度下工作，采用石油基液压油作传动介质时还需注意防火问题。造价较高。液压元件制造精度要求较高以防止和减少泄露，所以造价较高。故障诊断困难。液压元件与系统容易因液压油液污染等原因造成系统故障，且发生故障不易诊断16。液压技术与现代社会中人们的日常生活、工农业生产、科学研究活动产生着日益密切的关系，已成为现代机械设备和装置中的基本技术构成、现代控制工程的基本技术要素和工业及国防自动化的重要手段，并在国民经济各行业以及几乎所有技术领域中日益广泛使用，应用液压技术的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志。 液压传动技术的发展概况从公元前200多年前到17世纪初，包括希腊人发明的螺旋提水工具和中国出现的水轮等，可以说是液压技术最古老的应用。自17世纪至19世纪，欧洲人对液体力学、液体传动、机构学及控制理论与机械制造作出了主要贡献，其中包括：1648年法国的B帕斯卡提出的液体中压力传递的基本定律；1681年D帕潘发明的带安全阀的压力釜；1850年英国工程师威廉姆乔治阿姆斯特朗关于液压蓄能器的发明；19世纪中叶英国工程师佛来明詹金所发明的世界上第一台差压补偿流量控制阀；1795年英国人约瑟夫布瑞玛登记的第一台液压机的英国专利；这些贡献与成就为20世纪液压传动与控制技术的发展奠定了科学与工艺基础。19世纪工业上所使用的液压传动装置是以水作为工作介质，因其密封问题一直未能很好解决以及电气传动技术的发展和竞争，曾一度导致液压技术停滞不前。此种情况直至1905年美国人詹涅首先竟矿物油代替水作为液压介质后才开始改观。20世纪50年代，随着世界各国经济的恢复和发展，生产过程自动化的不断增长，使液压技术很快转入民用工业，在机械制造、起重运输机械及各类施工机械、船舶、航空等领域得到了广泛发展和应用。20世纪60年代以来，随着原子能、航空航天技术、微电子技术的发展，液压技术在更深、更广阔的领域得到了发展，液压技术的应用领域也不断拓展，几乎囊括了国民经济的各个部门：从机械加工及装配线到材料压延和塑料成形设备；从材料及构件试验机到电液仿真试验平台；从建筑及工程机械到农业及环境保护设备；从电力、煤炭等能源机械到石油天然气探采及各类化设备；从矿山开采机械到钢铁冶金设备；从橡胶、皮革、造纸等轻工机械到家用电器、电子信息产品自动生产线及印刷、办公自动化设备；从食品机械及医疗器械到娱乐休闲及体育训练器械；从航空航天控制到船舶、铁路和公路运输车辆液压传动与控制已成为现代机械工程的基础要素和工程控制的关键技术之一15。1 引言1.1课题的背景和意义手动变速器先于自动变速器被应用在汽车上，技术相对来说更加成熟。它采用齿轮组结构，每当齿数固定，齿轮比也是固定值。输入轴与输出轴在同一直线上，与中间轴平行，输出轴上有不同大小的齿轮对应不同的挡位，中间有可以滑动的套筒，换挡时拨叉将套筒拨向齿轮使二者结合，从而实现动力传输：分离后齿轮空转，不传输动力。齿轮比从一挡至五挡逐渐减小，差值越小，动力传输越平顺。在一般的手动变速器中，齿轮起着传递动力的主要作用，这是由齿轮的装配间隙、重量决定的，从传动能力、成本、效率噪音等几个方面来看，还没有任何东西能替代齿轮。传动效率和速比对燃料消耗、经济性能都有影响，而手动变速器的效率比自动变速器要好得多。中间轴式变速器由直接挡，传动效率高、磨损小、噪声低，且在中心距较小的条件下，一挡仍有较大的传动比。所以，对于手动变速器，与其说进行大的革新倒不如对所有的零件进行细致的改进，进一步提高产品质量9。定轴式手动变速器换挡的变速箱，目前在重型卡车和某些履带式工程车辆上采用的仍然很多。随着车辆吨位的增加，其所需要的操纵力也随之加大，给驾驶员的操作带来诸多不便，有时还可能导致一些不良后果。因此为减轻操纵力和驾驶员的工作强度，提高车辆的机动性，采用助力操作是行之有效的措施1。本文通过多几种液压操纵系统设计方案的比较，找出一种最佳变速器液压助力操纵系统的设计。1.2本课题的研究方法液压系统的设计，除了满足主机在动作和性能方面规定的要求外，还必须符合体积小、重量轻、成本低、效率高、结构简单、工作可靠、使用和维修方便等一些公认的普通设计原则。液压系统设计的步骤大致为：明确系统设计要求，分析系统工况，确定主要参数，拟定液压系统图，选择液压元件，绘制工作图，编制技术文件。这些步骤相互关联，彼此影响，因此常需交叉进行8。1.3本课题预期结果本文通过对手动变速器及其操纵系统的分析，设想了几种液压系统的改装方案。比较之后选择实际可行的改装方案并进行液压系统设计。以便减轻操纵力，缓和换档过程中的冲击。2液压系统设计2.1设计方案以汽车三挡变速器为例，设想四种设计方案，换档顺序如下图所示。图3-1 三挡变速器换挡顺序Fig.3-1 3 block transmission shift order2.1.1方案一变速杆和拨叉轴之间改装成液压系统，原理图如下图所示。图3-2 液压原理图Fig.3-2 hydraulic schematics2.1.2方案二将拨叉轴与液压杆制成一体，用液压杆完成拨叉轴的工作。原理图如上图所示。2.1.3方案三将变速杆和同步器之间的操作系统改成液压系统，用液压缸推动同步器换挡。图3-3 液压原理图Fig.3-3 hydraulic schematics2.1.4方案四原理图如上图所示。仿照液力机械变速器将同步器换为离合器，用液压系统推动离合器换挡。其结构类似于液力机械变速器的结构。2.2设计方案的选择双杆活塞缸占用的空间大，工作时易产生应力集中，且前两种方案不能解决换挡冲击问题。将同步器改为离合器，缓解了换挡冲击，但是结构复杂，也需要对变速器进行大的结构改变。采用液压操纵机构推动同步器换挡的改装方式结构简单，相对原来手动机械换挡操纵机构改变较少，体现了液压系统的优势，既减少了操纵力又缓和和换挡冲击，所以，选择液压系统推动同步器换挡方案。2.3主机结构功能及技术要求变速器的功用是改变汽车的传动比，扩大驱动车轮转矩和转速的范围，使车辆适应各种变化的行驶工况，同时使发动机在理想的工况下工作；在发动机转矩方向不便的前提下，实现汽车的倒退行驶；实现空挡，中断发动机传递给车轮的动力，使发动机能够起动、怠速。手动变速器采用齿轮组传动，换挡时拨叉将套筒拨向齿轮使二者结合，从而实现动力传输；齿轮的传动能力高，成本低，传动效率高，噪声小7。欲以三挡变速器为例，用液压操纵齿轮换挡减小换挡操纵力和减小换挡冲击。从同步器开始摩擦，经过摩擦后达到同步所需时间为同步时间，同步器两锥面之间的间隙很小，通常12毫米，挂挡的同步前阶段时间近似等于同步时间，。根据实验测定：同步时间一般为0.52秒，由于增加同步时间可以减小操纵力，所以取=2秒1。采用LJ491QE1型发动机，额定功率为75 。2.4确定主要参数2.4.1 执行器设计压力的选取变速器属于动作较简单的机械，可以省略动力分析（负载循环图）和运动分析（运动循环图）。参考表3-1，初选液压缸的设计压力。表3-1 各类主机液压执行器常用的设计压力8 Tab.3-1 All kinds of main engine hydraulic actuator common design pressure主机类型设计压力/精加工机床0.82半精加工机床35龙门刨床28拉床810农业机械、小型工程机械、工程机械辅助机构1016液压机、大中型挖掘机、中型机械、起重运输机械2032航空机、地质机械、冶金机械、铁道车辆维护机械、各类液压机具等约25参考表32，液压执行器的背压力。表3-2 液压执行器的背压力 Tab.3-2 Back pressure of hydraulic actuator系统类型背压力/简单系统和一般轻载节流调速系统0.20.5回油带背压阀调整压力一般为0.51.5回油路设流量调节阀的进给系统满载工作时0.5设补油泵的闭式系统0.81.5高压系统初算时可忽略不计2.4.2液压执行器主要结构参数的计算先由最大负载和选取的设计压力及估取的机械效率算出有效面积，然后再检验是否满足系统最小稳定流量下的最低运行速度要求。计算和检验公式见表33。表3-3 计算和检验液压执行器主要结构参数的公式Tab.3-3 the formula of computing and test hydraulic actuator main structural parameters单活塞杆液压缸计算公式（无杆腔为工作腔）（有杆腔为工作腔）检验公式（为或）符号意义：、液压缸工作腔、回油腔压力，；回油腔压力（背压力）按表32选取；液压缸无杆腔的有效面积，；液压缸有杆腔的有效面积，；、液压缸缸筒内径、活塞杆直径，；、液压缸的最大负载力，；机械效率（一般取0.90.97），最小速度，；系统最小稳定流量，节流调速系统取决于流量控制阀的最小稳定流量，容积调速系统取决于变量泵的最小稳定流量液压缸的最大负载力=500；机械效率=0.9。根据表34，取=1.1。表3-4 根据往返速度比计算活塞杆直径的公式 Tab.3-4 the formula of calculate of cylinder rod diameter according to round trip speed ratio往返速度比1.11.21.331.461.612活塞杆直径0.30.40.50.550.620.7说明一般较合适；液压缸差动连接并要求往返速度相同时，应取，即无杆腔的工作腔： 取标准值=20，=0.3=0.320=6。得 =314表3-5 缸内径 Tab.3-5 Cylinder diameter810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250320400100123160200250320400注：值上限可扩展，可按优先数系列选用。 括号内不推荐使用。表3-6 活塞杆直径 Tab.3-6 Rod diameter456810121416182022252832364045505663708090100110120140160180200220250280320360400 注：值上限可扩展，可按优先系列选用2.4.3活塞行程国家标准规定了活塞行程的基本系列，与标准对照。如表3-7所示，其中系列与液压气动系统及元件活塞行程基本系列完全一致。表3-7 液压气动系统及元件活塞行程系列Tab.3-7 Hydraulic and pneumatic system components Pistons itinerary series系列（与相一致） 2550801001251602002503204005006308041090125016002000250032004000根据实际情况选用液压缸行程为25。2.4.4计算液压缸执行器的最大流量=3145=1.57式中 液压缸有效面积，（或）； 液压缸的最大速度，；2.5液压系统图的拟定液压系统原理图，如图3-3所示。2.6液压泵的确定2.6.1液压泵的最大工作压力液压泵的最大工作压力式中 最高工作压力，； 系统图进油路上的总压力损失，若系统在执行器停止运动时才出现最高压力，则=0；否则需对其进行计算。初算时可凭经验进行估取：简单系统取=0.20.5；复杂系统取=0.51.5. =22.6.2液压泵的最大流量多个执行器同时动作的系统，液压泵的最大流量应大于同时动作的执行器所需是总流量，并应考虑泄露。 （） =1.3（15704） =8.164式中 系统的泄露系数，一般取1.11.3（大流量取小值，小流量取大值）；同时动作的液压执行器的最大流量，对于工作过程始终用流量阀节流调速的系统，尚需加上溢流阀的最小溢流量，一般取23。2.6.3液压泵的驱动功率因工作循环中液压泵的压力和流量比较恒定，液压泵驱动功率可由下式计算： 根据以上叙述，采用变量泵提高了汽车的燃油经济性，所以选择变量叶片泵。计算的泵的驱动功率远远小于发动机的额定功率，说明液压缸的结构参数有效。2.6.4液压泵的选择液压的几种类型及其特征如下表。表3-8 液压泵类型及特性Tab.3-8 Type and characteristics of hydraulic pump特性齿轮泵叶片泵螺杆泵柱塞泵轴向式径向式额定压力/ 低压泵2.5高压泵达25低压6.3；中压16；高压322.510约40约40排量/ 0.5650135025150041006500最高转速/ 300700050040001000230050001800最大功率/ 1203203902660260总效率75907590708585958092适用黏度2050020200194920200自吸能力非常好好最好差变量能力否单作用叶片泵能变量否好功率质量比中大小大输出压力脉动大小小小污染敏感度小大小大历时变化齿轮磨损后效率下降叶片磨损后效率下降较小螺杆磨损后效率下降配流盘、滑靴或分配阀效率下降较大黏度对效率的影响很大稍小很小噪声小大小中最小中大价格最低中高高适用场合机床、工程机械、农牧机械、搬运机械、车辆机床、液压机、注塑机、工程机械、飞机及要求噪声黑较低的场合精密机床和机械、轻纺化工机械、石油机械工程机械、矿山冶金机械、锻压机械、建筑机械、船舶、飞机等为了减少油泵在高速运转时由于泵油量过多而引起的动力损失，采用变量式叶片泵。这种泵的定子不是固定在泵壳上，而是可以绕一个销轴作一定的摆动，以改变定子与转子的偏心矩（图3-4），从而改变油泵的排量。在油泵运转时，定子的位置由定子侧面控制腔内来自油压调节阀的反馈油压来控制。当油泵转速较低时，泵油量较小，油压调节阀将反馈油路关小，使反馈压力下降，定子在回位弹簧的作用下绕销轴向顺时针方向摆动一个角度，加大了定子与转子的偏心矩，油泵的排量随之增大；当油泵转速增高时，泵油量增大，出油压力随之上升，推动油压调节阀将反馈油路开大，使控制腔内的反馈油压来控制。当油泵转速较低时，泵油量较小，油压调节阀将反馈油路关小，使反馈压力下降，定子在回位弹簧的作用下绕销轴轴向顺时针方向摆动一个角度，加大了定子与转子的偏心距，油泵的排量随之增大；当油泵转速增高时，泵油量增大，出油压力随之上升，推动油压调节阀将反馈油路开大，使控制腔内的反馈油压上升，定子在反馈油压的推动下绕销轴朝逆时针方向摆动，定子与转子的偏心距减小，油泵的排量也随之减小，从而降低了油泵的泵油量4。1-泵壳； 2-定子； 3-转子； 4-叶片； 5-进油口； 6-滤网；7-回位弹簧； 8-销轴； 9-反馈油道； 10-出油口； 11-泄压口图3-4 变量叶片泵Fig.3-4 Variable blade pump 1定量泵排油量曲线；2变量叶片泵排油量曲线图3-5 泵油量曲线图Fig.3-5 pumping amount graph图3-5为定量泵和变量泵的泵油曲线图。由图中可知，定量泵的泵油量和发动机转速成正比，并随发动机转速的增加而不断增加；变量泵的泵油量在发动机超过某一数值后就不再增加，保持在一个能满足油路压力的水平上，从而减少了油泵在高转速时的运转阻力，提高了汽车的燃油经济性。2.7执行器的确定由于在前述的系统功能设计中，已经确定了执行器的种类、数量和动作及主要参数，下面要确定具体的结构形式、规格及安装方式。2.7.1液压缸结构形式的选择根据设计需要，采用单杆活塞缸。图3-6 汽车用单杆活塞缸结构Fig3-6 vehicle Single-piston cylinders2.7.2液压缸的规格缸盖与缸底用45号缸，缸盖内孔一般尺寸公差采用H7、H8的精度等级，表面粗糙度取为1.63.2，缸盖内孔与凸缘止口外径的圆度，圆柱度误差不大于直径尺寸公差的一半。内孔和凸缘止口的同轴度允差不大于0.03，相关端面对内孔轴线的圆跳动，在直径100上不在于0.04。缸盖对活塞杆采用毛毡圈密封。活塞杆本身具有良好的滑动性能，工作时不能损伤缸筒表面，硬度不能太大，但为了承受油液的高压力及缸盖的冲击压力，又必须具有一定的强度。采用灰口铸铁，组合式结构。活塞的外径基本偏差采用f级；与活塞杆配合的活塞内孔公差等级取为H7；活塞外圆的表面粗糙度要优于；内孔的表面粗糙度要由于。活塞外径、内孔的圆度，圆柱度误差不大于尺寸公差的。活塞外径对内孔及密封沟槽的同轴度允差不大于。端面对轴线的垂直度允差不大于。活塞与活塞杆轴肩的接合端面，表面粗糙度在左右14。2.7.3安装方式油缸由缸筒组件、活塞组件、排气装置等基本部分组成。缸筒和缸盖采用外螺纹连接，拆装方便，但需要专用工具。螺纹对缸筒厚尺寸要求不大，重量轻、外径小。为了防止螺纹因冲击震动而松动，增加锁紧螺母，如下图3-7所示。液压缸的油口采用螺纹连接方式。 图3-7 螺纹连接Fig.3-7 Steel Sitka Central Link活塞与活塞杆之间采用螺纹连接，活塞用锁紧螺母固紧在活塞杆的连接部位。连接稳固、可靠，活塞与活塞杆之间无轴向公差要求，但缺点是螺纹加工和装配较麻烦。如图3-8。图3-8 螺纹连接Fig.3-8 Steel Sitka Central Link油缸通过中部铰轴与工作机构连接，如图3-9所示。图3-9 中部铰轴Fig.3-9 Central hinge axis2.7.4油口型式与尺寸液压缸的油口采用普通细牙螺纹连接，油口设在缸筒上，连接螺纹尺寸为。2.8液压控制阀的确定液压控制阀的功用是通过控制调节液压系统中油液的流向、压力和流量，使执行器及其驱动的工作机构获得所需的运动方向、推力（转矩）及运动速度（转速）等3。2.8.1换向阀的选用本次设计方案采用了滑阀式换向阀，有手动换向阀、机动换向阀、液控换向阀。如图3-10所示。图3-10 手动换向阀Fig.3-10 Manual valve2.8.2 压力控制阀的选用本液压操纵系统采用溢流阀限制系统中最高压力。当压力超过调定值时开启，部分压力油通过溢流阀返回油箱，防止系统压力进一步升高，保护各液压元件，免受超负荷，这时溢流阀起安全保护作用，在这种使用情况下的溢流阀通常叫安全阀。图3-11 安全阀的作用Fig.3-11 the role of safety valve选择常用阀芯是滑阀的直动式溢流阀，可以消除脉动现象，稳定性好，避免滑阀冲击。 图3-12 直动式溢流阀Fig.3-12 Straight-relief valve2.9辅助装置液压系统辅助装置包括油管及管接头、滤油器、密封装置、油箱、冷却器及蓄能器等。这些装量对保证液压系统正常工作起着非常重要的作用。如果选择或使用不当，不但会直接影响系统的工作性能，甚至会使系统无法工作。2.9.1油管的种类和选择由于紫铜管加工性能好，容易弯曲成所需的形状，安装方便，且管壁光滑，摩擦阻力小，适合这种压力较小的系统。所以选择紫铜管作为油管。2.9.2管接头选择适用于铜管连接的扩口式管接头。图3-13 扩口式管接头Fig.3-13 Expanding pipe joints2.10密封装置O型密封圈的主要优点是结构简单，制造容易，使用方便，密封可靠，运动摩擦阻力小，高低压都可用，所以选择O型密封圈。图3-14 O型密封圈Fig.3-14 O-ring2.11滤油器的选择选择网式滤油器保护油泵，将其安装在泵的吸油管路上。因为其结构简单，通油能力大，压力损失小，清洗方便。图3-13 网式滤油器Fig.3-13 Net- filter2.12连接方式变速杆与手动换向阀的手柄固定连接，推动按换向顺序排列的机动换向阀的挡铁，使它与相应的液动换向阀的液控换向口接通。液动换向阀换向，推动相应的液压缸动作，液压缸推动同步器移动，完成换挡。3.结论手动变速器具有自动变速器无法替代的优点，但是重型车辆的手动变速器的操纵力过大，且换挡过程中产生冲击，严重影响驾驶员的操作舒适性。采用液压换挡操纵系统保持了齿轮换挡的优点，又减小了操纵力和换挡冲击。本文以三挡变速器为例，设计了一个液压系统，使用液压缸推动同步器换挡，选择了一系列溢流阀和方向控制阀，结构较复杂，并且需要比机械换挡系统更多的成本。但是本系统基本上缓解了换挡冲击问题，并有效地减少了操纵力，达到了预期的目的。 参考文献1班显诚. 变速箱液压助力操纵系统无冲击设计的探讨J. 传动技术，1998，2632.2向立明. 汽车变速器的发展历史及未来J. 公路与汽运，2007（1）：1215.3 吴克棋. 汽车液压与液力传动装置结构与维修M. 沈阳：辽宁科学技术出版社，1999. 1959.4 过学讯. 汽车自动变速器结构原理