浅析汽车变速箱换挡拨叉的特点与综合检具的设计改进

彭海强，孙鑫，罗阳



浅析汽车变速箱换挡拨叉的特点与综合检具的设计改进

彭海强，孙鑫，罗阳

（陕西法士特汽车传动集团有限责任公司，陕西 宝鸡 722409）

换挡拨叉是汽车变速箱实现换挡过程中的重要零件，它的体积不大，但形状复杂，各项尺寸精度要求较高。通过对换挡拨叉设计尺寸及使用要求的分析，同时也为保证批量产品的快速检测，设计综合检具能较好地满足检测要求，但其结构设计是否合理，检测是否准确，直接影响到后续变速箱总成的质量及使用。

拨叉；快速检测；综合检具

前言

随着我国汽车行业的迅猛发展，各大商用车主机厂对质量的要求不断提高，作为汽车三大件之一的变速箱的质量好坏将直接影响到整车质量以及行驶安全。而换挡拨叉是变速箱实现换挡功能的重要零部件，其质量将直接影响到变速箱的整体质量。

1 换挡拨叉的分类

在汽车变速箱中拨叉按使用部位主要分三类：

（1）主箱换挡拨叉：实现主箱各档位齿轮间的换挡；

（2）副箱换挡拨叉：实现副箱高低档间的换挡；

（3）其余换挡拨叉；实现如离合器、取力器、缓速器等外围件与变速箱连接时的换挡，其功能与副箱换挡拨叉类似。

2 换挡拨叉的特点

这三类换挡拨叉根据使用地方的不同，又有相应的特点：

2.1 主箱换挡拨叉的特点

近年来，各种类型的载重汽车都在向着轻量化方向改进，尤其是GB1589-2016的发布后，各大主机厂对变速器轻量化的要求越来越高，这就使得变速箱壳体在材质不变的情况下，在外型上体积不断变小。也使得变速箱内部空间也变的越来越小，这就给换挡拨叉的设计提出了更高的要求，体积不能变大，形状还要依据变速箱内部空间来设计，复杂多变的同时各项尺寸精度要求更高，这样才能更好的实现换挡功能，见图1。

图1

2.2 副箱换挡拨叉的特点

副箱拨叉主要实现的就是汽车变速箱高低档位之间的转换，因副箱内齿轮少，空间充足，所以副箱换挡拨叉的特点就是功能简单，但必须能够承受较大的换挡力，形状设计应以简单为主不宜设计复杂结构，以利于提高拨叉的整体刚性，见图2。

图2

2.3其余换挡拨叉只是使用部位与副箱换挡拨叉不同

其特点与副箱换挡拨叉类似，功能单一，只是在体积上有所不同，都是需要保证拨叉的整体刚性，见图3。

图3

3 主箱换挡拨叉的分析和综合检具的设计

主箱换挡拨叉是实现汽车变速箱换挡功能的重要部件，常与与同步器一起作用，我公司现有拨叉类产品上百种，各类拨叉设计大同小异，现一种结构最为常见的主箱换挡拨叉（图4）为例，进行分析研究（出于保密需要，公差已剔除）。

图4

3.1 换挡拨叉的运行如下图所示

图5

3.2 产品的设计尺寸较多

根据换挡拨叉在变速箱内部的装配位置和其在换挡过程中与其他零部件的配合以及运行情况如图5所示，经分析可以得出其影响使用性能的关键尺寸如下（出于保密需要，公差已剔除）：

①尺寸89：保证装配位置，与同步器配合；

②尺寸31：保证装配位置，与同步器配合；

③尺寸10：保证与同步器配合；

④脚面垂直度：保证与同步器配合；

⑤尺寸φ6：保证与拨叉轴装配；

⑥孔位置度：保证与拨叉轴安装配合；

⑦孔对称度：保证装配位置；

⑧直径尺寸φ16：保证与拨叉轴安装配合；

⑨尺寸2-R60（120）：保证与同步器配合；

⑩毛坯尺寸R66.5：防止与同步器滑套外圆干涉。

以上10个尺寸都是在拨叉在运行时实现换挡功能时必需保证的尺寸，其余尺寸均为外形尺寸，可在新产品试制阶段由毛坯的锻、铸造模具以及后续机加工工艺和加工设备保证，并且在尺寸超差的情况下，只要保证拨叉强度，对换挡拨叉的使用功能无影响。

3.3 综合检具的设计

对各个使用尺寸进行分析：

3.3.1尺寸①、②是定位尺寸，保证换挡拨叉的理论位置，设计检具时可直接在检具本体给出。

3.3.2尺寸③、④是配合尺寸，需要保证与同步器的配合，设计检具时需参考GB/T 8069-1998功能量规。

3.3.3尺寸⑤、⑥、⑧是配合尺寸，都是保证与拨叉轴的配合，设计检具时要参考GB/T 8069-1998功能量规。

3.3.4尺寸⑦是定位尺寸，保证换挡拨叉的理论位置，设计检具时要结合尺寸③转换基准后，给出合理被检尺寸范围。

3.3.5尺寸⑨是配合尺寸，保证与同步器配合，设计检具时参考最大实体和同步器相关尺寸。

3.3.6尺寸⑩是毛坯尺寸，防止和同步器干涉，设计检具时只需考虑最小尺寸。

由以上分析结果可以定出综合检具的主体结构设计，一般设计为立式结构，结构如图所示：

图6

其设计要点和工作部位尺寸计算要点可参考《法士特科技》2007年第一期《拨叉类零件综合检具的设计》。

4 综合检具的改进

4.1 以上是拨叉类零件综合检具的常用形式

现场使用后，发现主体结构为铸铁材料时，因平时取用，以及送检时的搬运，稍不注意，容易造成后期失效变形，因此综合检具使用时间周期上较短。针对这种情况对综合检具做了一个小改进，将主体结构分割为主体+底座，如图所示：

图7

相比之前，因本体材料切换为20Cr，受外力影响较小，底座变形不影响使用，所以在使用周期上较之前延长，但综合检具重量增加了不少。

4.2 通过综合检具不断地使用和对综合检具检验拨叉类零件的验证与总结

同时兼顾降低检验成本的需求，设计和改进了综合检具的结构——卧式结构，如图8所示：

和立式结构的综合检具相比，设计要点和工作部位尺寸计算要点不变，但需要注意的是测量插销的尺寸不能直接按GB/T 8069-1998功能量规计算得出，还要依据经验根据产品实际使用情况适当调整尺寸公差，以及和检验心轴配合使用时要选取适当等级的配合。

图8

卧式结构的综合检具有以下特点：

（1）主体材质切换为40Cr，变形小；

（2）无底座，体积变小，重量减轻，拿取方便；

（3）检具本体制作容易，加工简便；

（4）检测更准，如下图所示：

图9

综合检具由钳工装配好之后，检测转盘靠自重将测量间隙留在下方，可直接用三坐标测量，而立式则要靠钳工将位置调整到最紧位置才能由三坐标进行测量。

（5）尺寸相近结构相似的拨叉可在检具本体上直接改制，极大的降低了制造成本。

5 小结

我们设计改进的卧式结构综合检具在进货检验站现场中已投入使用，进货检验站放置综合检具空间有限，因其体积小可以放置的更多，因其重量轻，降低了检验人员的拿取使用难度。同时根据现场验证和后期使用的统计结果显示，效果很好，现已开始全面推广。

[1] 中国机械工具标准汇编“量具量仪卷”GB8069—87.“位置量规”,中国标准出版社.1987.343-405.

[2] 长春第一汽车制造厂工艺装备设计室,量规设计手册,吉林人民出版社,2000.153-174.

[3] 刘连民.法士特科技.2007年第一期.

[4] 光滑极限量规,GB/T1957-2006.

The characteristics of shifting fork and the design improvement of the comprehensive inspection equipment

Peng Haiqiang, Sun Xin, Luo Yang

（Shaanxi Fast Auto Drive Group Co., Ltd, Shaanxi Baoji 722409）

Shifting fork is an important part in the transmission process of automobile gearbox. Its volume is not large, but its shape is complex, and its dimensional accuracy is higher. Through the analysis of the design size and the use require -ments of the shift fork, and in order to ensure the rapid detection of the batch products, the design of comprehensive inspection equipment can meet the testing requirements well, but the structure design is reasonable and the detection is accurate, it directly affects the quality and the use of the follow-up gearbox assembly.

shift fork; rapid detection; comprehensive inspection tool

B

1671-7988(2018)16-218-03

U463.3

B

1671-7988(2018)16-218-03

CLC NO.: U463.3

彭海强，就职于陕西法士特汽车传动集团有限责任公司质量管理总部。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.078