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论文所属行业:汽车
变速器换挡拨叉可靠性分析及优化
柯有恩1,2，李凤琴1,2，马小英1,2
（1.重庆长安汽车股份有限公司动力研究院，重庆401120
2.汽车噪声振动和安全技术国家重点实验室，重庆，401120）
摘要：应用Abaqus软件对某变速器五、七档换挡拨叉进行强度及平衡率分析，计算出最大
应力不满足疲劳强度要求。在不影响装配的基础上，优化变速器换挡拨叉的结构，降低了拨
叉的最大应力，缩短了产品开发时间。
关键词：换挡拨叉；强度；平衡率；疲劳寿命
ReliabilityAnalysisandOptimizationofGearboxShiftingFork
KeYou’en,LIFengqin,MaXiaoying
(1.ChongqingChanganAutomobileCo.,Ltd,PowertrainRDInstitute,Chongqing401120China;
2.StateKeyLaboratoryofVehicleNVHandSafetyTechnology;)
Abstract:Thestrengthandbalancerateof5/7gearshiftforkofthetransmissionwereanalyzedby
usingthesoftwareAbaqus，andtheresultsshowedthatthemaximumstressdoesnotmeetthe
requirementsoffatiguestrength.Withoutaffectingassembly,optimizingthestructureofthegear
shiftforkofthetransmission,themaximumstressoftheforkwasdeclinedandthetimeof
developmentwasshortened.
Keywords:gearshiftfork;strength;balancerate;fatiguelife
0引言
生卡滞现象。本文对某变速器五、七档换挡拨叉
进行可靠性分析，校核换挡拨叉强度及换挡拨叉
换挡拨叉的作用是拨动同步器齿环，以实左右叉脚变形平衡率是否满足要求。
现各前进档齿轮的结合与分离，达到切换档位的
目的。它是变速器中重要的零件，其可靠性直接
1有限元模型描述
关系变速器能否正常工作。根据其受力特点，换
1.1仿真模型和材料参数
挡拨叉应具有较高的强度及弯曲刚度，避免分离
时拨叉弯曲变形过大甚至断裂，使变速器工作异
常。换挡拨叉受载后要求拨叉两个叉脚变形量保
持一致，以免因刚度不同导致的变形不协调，产
变速器换挡拨叉主要由驱动活塞、拨叉以及
拨叉轴三部分组成。拨叉材料为铝合金，拨叉轴
和驱动活塞材料为45#钢，材料属性见表1.
收稿日期：2014-10-11
作者简介：柯有恩（1987—），男，湖北黄冈人，硕士研究生，研究方向为动力总成NVH，(E-mail)kyehello@163.com;
将模型处理后提交至Abaqus软件进行计算，
并查看换挡拨叉应力大小及位移分布。拨叉应力
驱动活塞
云图见图3、4所示，拨叉的位移云图和叉脚平衡
率结果见图5、6及表2所示。
拨叉轴
拨叉
图1换挡拨叉几何模型
表1零件材料参数
Max:181.1MPa
材料
牌号
弹性
模量
[MPa]
密度
[kg/m3]
泊
松
比
疲劳
强度
[MPa]
抗拉强
度
[MPa]
图3五档工况下拨叉应力云图
45#钢21078500.28265600
YL1177027000.3190317
1.2边界条件和载荷
该仿真模型采用二阶四面体单元C3D10M，
节点总数为497895，有限元模型见图2所示。驱
动活塞与拨叉间、拨叉与拨叉轴之间的接触在
Hypermesh里面建立两组接触对，其中驱动活塞
和拨叉轴作为主动件，拨叉作为从动件。五档和
Max:221.6MPa
七档时，驱动活塞与拨叉间的接触对应分别建立。
考虑到拨叉轴可以在轴向活动，故约束轴向
的平动及转动，驱动活塞两端均约束6个自由度。
拨叉在极限工况时，均布载荷1200N作用在两个
叉脚端面上。
图4七档工况下拨叉应力云图
全约束
接触设置：活塞与拨叉
约束1,3,4,6自由度
图5五档工况下拨叉位移云图
接触设置：拨叉与拨叉轴
图2换挡拨叉有限元模型
2计算结果及分析
图6七档工况下
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