原创《选换挡拉索空行程与负载效率计算方法》
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摘 要：选换挡拉索为柔性体,目前主要依靠经验进行选型和布置,对于影响选换挡拉索性能的重要技术参数（空行 程及负载效率缺）乏计算评估能力.本文根据选换挡拉索的结构特点,对空行程及负载效率的计算方法进行 了研究,给出了相关计算公式,并可推广应用到其它汽车拉索上.
关键词：选换挡拉索；空行程；负载效率
1 引言
虽然目前电子换挡的配置率不断提升,但拉索式换挡仍广泛应用于手动变速箱及传统自动变速箱上,针对选换挡拉索的研究仍然有其必要性.
选换挡拉索为柔性体,且结构较为复杂,目前主要依靠经验标准进行拉索的选型与布置,缺乏客观计算评估手段.
本文主要针对选换挡拉索空行程及负载效率的影响因素、计算方法进行了研究,研究成果对于选换挡拉索的选型布置有一定参考价值.
2选换挡拉索基本介绍
2.1 选换挡拉索组成结构
选换挡拉索为汽车拉索的一种,用于将用户的选换挡操作传递给变速箱.与其它拉索相比,选换挡拉索既要承受拉力,也要承受推力,故技术难度较大.
对于手动挡车型,选换挡拉索可分为选挡拉索和换挡拉索两根；对于传统自动挡车型,则仅有一根换挡拉索.
选挡拉索与换挡拉索结构基本相同,主要组成部件包括：拉杆、阻尼器、挡泥板、护管及芯线、防尘罩、蜗杆及其它附件,具体参见下图1.
2.2护管与芯线
护管与芯线为选换挡拉索中最主要的结构,决定了拉索的空行程和负载效率等重要参数,护管与芯线的配合断面见下图2.
选换挡拉索护管由外皮、钢丝层和内衬三部分组成,内衬材料决定了与芯线的配合特性.另外,在护管与芯线中间有润滑脂加注.
2.3选换挡拉索整车布置状态
选换挡拉索用于连接变速器及用户操纵的换挡器,由于变速器与换挡器在三个方向均存在相对位置差异,故选换挡拉索在整车上的一般呈“S”型布置,带有两个明显的拐弯,见下图3.
图3中01和02为拉索S型的两个拐弯角度,成为布置角度,F和W分别为拉索输入及输出力.
3空行程影响因素及计算方法
选换挡拉索空行程主要由拉索的S型布置方式产生,空行程的大小与拉索布置角度及护管与芯线配合间隙的大小相关.
图4为选换挡拉索在拐弯一处的图示,其中图4 (a)和图4(b)分别代表拉索受力紧绷状态和自由状态.
由图示可知,自由状态时芯线长度减去受力紧绷状态时芯线长度即为选换挡拉索空行程,计算公式推导如下：
式中：Sl为拐弯一产生的空行程；R,为拐弯一处最小曲率半径；C为拉索护套与芯线之间的间隙；为拐弯一处布置角度.
考虑到选换挡拉索上有两处拐弯,故可得到总空行程计算公式为：
4负载效率影响因素及计算方法
4.1 负载效率影响因素
选换挡拉索在传递力时由于内部摩擦作用会产生损耗,导致输出力W小于输入力F,输出力与输入力的比值W/F被称为选换挡拉索的负载效率.
在选换挡拉索无弯曲时,由于芯线与护套之间存在间隙,故可认为没有摩擦损失,负载效率为1,参考下图5.
通常选换挡拉索为S型布置,在拐弯处会产生摩擦损失,摩擦力的大小与拉索弯曲程度及护管与芯线间的摩擦特性相关.因此,负载效率的影响因素即选换挡拉索布置角度和护管与芯线间的摩擦特性.
4.2负载效率计算
4.2.1输入力F等于输出力W
当拉索两端受力相等时,芯线的受力模型如下图6所示.由于芯线两端受力相等,故芯线没有运动趋势,即不会有摩擦力产生.
图6中将拉索拐弯处划分为若干个微元,单个微元在受力情况见图7所示：
由图7易知单个微元在Y向（参加图6坐标轴）受力大小为：
选换挡拉索在Y向宏观力平衡方程为：
4.2.2输入力F大于输出力W
当拉索输入力F大于输出力W时,芯线存在运动趋势,有摩擦力产生.
将拉索拐弯处划分为若干个微元后,每个微元两端受力不相等,即参见图8.
微元两端输入力、输出力差值等于微元段所受摩擦力民,即：
Fm-dF’
(5)
由于图8中dF´→0,故可近似认为拉索微元段输入力等于输出力,由式(4)可得：
f-F’/R (6)
微元段所受摩擦力为：
式中：仙为护管与芯线间摩擦系数,摩擦系数大小与护管内衬材料、芯线材料及润滑脂相关.
由式(5)、式(6)、式(7)可得：
由式(8)进—步推导：
式(9)即选换挡拉索负载效率计算公式.
5结语
选换挡拉索空行程及负载效率与拉索在整车上的布置状态、护管与芯线的间隙、护管与芯线间的摩擦特性相关,具体关系参见式(1)和式(9)结果.
对选换挡拉索空行程及负载效率进行客观计算,有助于设计开发前期选换挡拉索的选型布置.同时该方法也适用于汽车上的其它拉索.
参考文献：
[1]同济大学应用数学系高等数学（第五版） [M],高等教育出版社,2006
作者简介——
王少璋：（1988-）．男,安徽铜陵人.
计算方法论文参考资料：
本文结论，该文是一篇关于对不知道怎么写拉索和换挡和负载论文范文课题研究的大学硕士、计算方法本科毕业论文计算方法论文开题报告范文和文献综述及职称论文的作为参考文献资料。
