十二檔變速器設計【三軸式十二擋手動變速器】

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Automotive Transmission's mission is to transfer power, and in the process of dynamic change in the transmission gear ratio in order to adjust or change the characteristics of the engine, at the same time through the transmission to adapt to different driving requirements. This shows that the transmission lines in the automotive transmission plays a crucial role. With the rapid development of science and technology, people's car is getting higher and higher performance requirements, vehicle performance, life, energy consumption, such as vibration and noise transmission depends largely on the performance, it is necessary to attach importance to the study of transmission. Transmission gearbox's pattern the automobile automatic transmission common to have three patterns: Respectively is hydraulic automatic transmission gearbox (AT), machinery stepless automatic transmission (CVT), electrically controlled machinery automatic transmission (AMT). At present what applies is most widespread is, AT becomes automatic transmission's pronoun nearly. AT is by the fluid strength torque converter, the planet gear and the hydraulic control system is composed, combines the way through the fluid strength transmission and the gear to realize the speed change bending moment. And the fluid strength torque converter is the most important part, it by components and so on pump pulley, turbine wheel and guide pulley is composed, has at the same time the transmission torque and the meeting and parting function. And AT compare, CVT has omitted complex and the unwieldy gear combination variable transmission, but is two groups of band pulleys carries on the variable transmission. Through changes the driving gear and the driven wheel transmission belt's contact radius carries on the speed change. Because has cancelled the gear drive, therefore its velocity ratio may change at will, the speed change is smoother, has not shifted gears kicks the feeling. AMT and the hydraulic automatic transmission gearbox (AT) is the having steps automatic transmission equally. It in the ordinary manual transmission gearbox's foundation, through installs the electrically operated installment which the microcomputer controls, the substitution originally coupling's separation which, the joint and the transmission gearbox completes by the manual control elects to keep off, to shift gears the movement, realizes fluid drive. Manual transmission gear mainly uses the principle of deceleration. Transmission within the group have different transmission ratio gear pair, and the car at the time of shift work, that is, through the manipulation of institutions so that the different transmission gear pair work. Manual transmission, also known as manual gear transmission, with axial sliding in the gears, the meshing gears through different speed to achieve the purpose of torque variation. Manual shift transmission can operate in full compliance with the will of the driver, and the simple structure, the failure rate is relatively low, value for money. Automatic transmission is based on speed and load (throttle pedal travel) for two-parameter control gear in accordance with the above two parameters to automatically take-off and landing. Automatic transmission and manual transmission in common, that is, there are two-stage transmission, automatic transmission can only speed the pace to automatically shift, manual transmission can be eliminated, "setback" of the shift feel. ?? Automatic transmission is a torque converter, planetary gears and hydraulic manipulation of bodies, through the hydraulic transmission and gear combination to achieve the purpose of variable-speed torque variation. Also known as CVT-type continuously variable CVT. This transmission and automatic transmission gear generally the biggest difference is that it eliminates the need of complex and cumbersome combination of variable-speed gear transmission, and only two groups to carry out variable-speed drive pulley. CVT transmission than the traditional structure of simple, smaller and it is not the number of manual gear transmission, no automatic transmission planetary gear complex group, mainly rely on the driving wheel, the driven wheel and the transmission ratio brought about by the realization of non-class change. Widely used in automotive internal combustion engine as a power source, the torque and speed range is very small, and complex conditions require the use of motor vehicles and the speed of the driving force in the considerable changes in the scope. To resolve this contradiction, in the transmission system to set up the transmission to change transmission ratio, the expansion of the driving wheel torque and speed range in order to adapt to constantly changing traffic conditions, such as start, acceleration, climbing and so on, while the engine in the most favorable conditions to work under the scope; in the same direction of rotation of the engine under the premise of the automobile can be driven back; the use of neutral, interruption of power transmission, in order to be able to start the engine, idle speed, and ease of transmission or power shift . Transmission is designed to meet the above requirements, so that the conditions in a particular vehicle stability. In addition to transmission can be used to meet certain requirements, but also to ensure that it and the car can have a good match, and can improve the car's power and economy to ensure that the engine in a favorable condition to increase the scope of the work of the use of motor vehicles life, reduce energy consumption, reduce noise, such as the use of motor vehicles. Today the world's major car companies CVT are very active in the study. The near future, with electronic control technology to further improve, electronically controlled Continuously Variable Transmission-type is expected to be a wide range of development and application. 附錄B 文獻翻譯 變速器概述 發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的轉(zhuǎn)速區(qū)出現(xiàn)。為了發(fā)揮發(fā)動機的最佳性能，就必須有一套變速裝置，來協(xié)調(diào)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和車輪的實際行駛速度。變速器可以在汽車行駛過程中，在發(fā)動機和車輪之間產(chǎn)生不同的變速比，通過換擋可以使發(fā)動機工作在其最佳的動力性能狀態(tài)下。變速器的發(fā)展趨勢是越來越復雜，自動化程度也越來越高，自動變速器將是未來的主流。 汽車變速器的任務是傳遞動力,并在動力的傳遞過程中改變傳動比，以調(diào)節(jié)或變換發(fā)動機的特性，同時通過變速來適應不同的駕駛要求。由此可見，變速器在汽車傳動系中扮演著至關(guān)重要的角色。隨著科技的高速發(fā)展，人們對汽車性能的要求越來越高，汽車的性能、使用壽命、能源消耗、振動噪聲等在很大程度上取決于變速器的性能，因此必須重視對變速器的研究。 變速器的型式 汽車自動變速器常見的有三種型式：分別是液力自動變速器(AT)、機械無級自動變速器(CVT)、電控機械自動變速器(AMT)。目前應用最廣泛的是AT，AT幾乎成為自動變速器的代名詞。 AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來實現(xiàn)變速變矩。其中液力變扭器是最重要的部件，它由泵輪、渦輪和導輪等構(gòu)件組成，兼有傳遞扭矩和離合的作用。 與AT相比，CVT省去了復雜而又笨重的齒輪組合變速傳動，而是兩組帶輪進行變速傳動。通過改變驅(qū)動輪與從動輪傳動帶的接觸半徑進行變速。由于取消了齒輪傳動，因此其傳動比可以隨意變化，變速更加平順，沒有換擋的突跳感。 AMT和液力自動變速器（AT）一樣是有級自動變速器。它在普通手動變速器的基礎上，通過加裝微電腦控制的電動裝置，取代原來由人工操作完成的離合器的分離、接合及變速器的選擋、換擋動作，實現(xiàn)自動換擋。 手動變速器主要采用齒輪傳動的降速原理。變速器內(nèi)有多組傳動比不同的齒輪副，而汽車行駛時的換擋工作，也就是通過操縱機構(gòu)使變速器內(nèi)的不同的齒輪副工作。手動變速器又稱手動齒輪式變速器，含有可以在軸向滑動的齒輪，通過不同齒輪的嚙合達到變速變矩的目的。手動變速器的換擋操作可以完全遵從駕駛者的意志，且結(jié)構(gòu)簡單、故障率相對較低、價廉物美。 自動變速器是根據(jù)車速和負荷（油門踏板的行程）來進行雙參數(shù)控制，擋位根據(jù)上面的兩個參數(shù)來自動升降。自動變速器與手動變速器的共同點，就是二者都屬于有級式變速器，只不過自動變速器可以根據(jù)車速的快慢來自動實現(xiàn)換擋，可以消除手動變速器“頓挫”的換擋感覺。 自動變速器是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱機構(gòu)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩的目的。 無級變速器又稱為連續(xù)變速式無級變速器。這種變速器與一般齒輪式自動變速器的最大區(qū)別，是它省去了復雜而又笨重的齒輪組合變速傳動，而只用了兩組帶輪進行變速傳動。無級變速器結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡單，體積更小，它既沒有手動變速器的眾多齒輪副，也沒有自動變速器復雜的行星齒輪組，主要靠主動輪、從動輪和傳動帶來實現(xiàn)速比的無級變化。 汽車上廣泛采用內(nèi)燃機作為動力源，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍很小，而復雜的使用條件要求汽車的驅(qū)動力和車速能在相當大的范圍內(nèi)變化。為解決這一矛盾，在傳動系統(tǒng)中設置了變速器，用來改變傳動比，擴大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍下工作；在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；利用空擋，中斷動力傳遞，以使發(fā)動機能夠起動、怠速，并便于變速器換擋或進行動力輸出。變速器設計的目的就是為了滿足上述的要求，使汽車在特定的工況下穩(wěn)定的工作。 變速器除了要能滿足一定的使用要求外，還要保證使其和汽車能有很好的匹配性，可以提高汽車的動力性和經(jīng)濟性，保證發(fā)動機在有利的工況范圍內(nèi)工作提高汽車的使用壽命、降低能源消耗、減少汽車的使用噪聲等。 當今世界各大汽車公司對無級變速器的研究都十分活躍。不久的將來，隨著電子控制技術(shù)的進一步完善，電子控制式的無級變速器可望得到廣泛的發(fā)展和應用。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 I 摘 要 變 速 器 用 來 改 變 發(fā) 動 機 傳 到 驅(qū) 動 輪 上 的 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 速 ， 是 汽 車 總 成 部 件 中 的 重 要 組 成 部 分 ， 是 主 要 的 傳 動 系 統(tǒng) 。 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 要 求 對 汽 車 的 動 力 性 、 燃 料 經(jīng) 濟 性 、 換 檔 操 縱 的 可 靠 性 與 輕 便 性 、 傳 動 平 穩(wěn) 性 與 效 率 等 都 有 直 接 的 影 響 。 本 文 設 計 研 究 了 三 軸 式 十 二 擋 手 動 變 速 器 ， 其 目 的 是 基 于 機 械 原 理 、 機 械 設 計 、 AutoCAD 等 知 識 的 熟 練 運 用 和 掌 握 ， 并 利 用 Auto CAD 軟 件 繪 制 裝 配 圖 和 零 件 圖 等 五 項 內(nèi) 容 。 同 時 運 用 汽 車 構(gòu) 造 、 汽 車 設 計 、 材 料 力 學 、 互 換 性 測 量 等 學 科 知 識 對 三 軸 式 十 二 檔 變 速 器 進 行 設 計 。 首 先 ， 本 文 將 概 述 變 速 器 的 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢 ， 介 紹 變 速 器 領(lǐng) 域 的 最 新 發(fā) 展 狀 況 。 其 次 ， 工 作 原 理 做 了 闡 述 ， 對 不 同 的 變 速 器 傳 動 方 案 進 行 比 較 ， 選 擇 合 理 的 結(jié) 構(gòu) 方 案 進 行 設 計 。 再 次 ， 對 變 速 器 的 各 擋 齒 輪 和 軸 以 及 軸 承 做 了 詳 細 的 設 計 計 算 ， 并 進 行 了 受 力 分 析 、 強 度 和 剛 度 校 核 計 算 ,并 為 為 這 些 元 件 選 擇 合 適 的 工 程 材 料 及 熱 處 理 方 法 。 對 一 些 標 準 件 進 行 了 選 型 以 及 變 速 器 的 傳 動 方 案 設 計 。 簡 單 講 述 了 變 速 器 中 各 部 件 材 料 的 選 擇 。 最 后 ， 本 文 將 對 變 速 器 換 檔 過 程 中 的 重 要 部 件 同 步 器 以 及 操 縱 機 構(gòu) 進 行 闡 述 ， 講 述 同 步 器 的 類 型 、 工 作 原 理 、 設 計 方 法 以 及 重 要 參 數(shù) 。 關(guān) 鍵 詞 ： 變 速 器 ； 傳 動 比 ； 參 數(shù) ； 設 計 計 算 ； 校 核 ； 齒 輪 ； 軸 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 II ABSTRACT Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a direct impact on efficiency. This design study of the three-axis 12-speed manual transmission, the purpose is based on mechanical principles, mechanical design, AutoCAD and other knowledge and mastery of the use of skilled and using Auto CAD software, drawing assembly drawings and parts diagrams of five elements. At the same time the use of vehicle construction, automotive design, material mechanics, interchangeability of measurement knowledge of the subjects on the three-axis gearbox design file 12. At first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission. The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a better structure scheme. Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment. At last, I will introduce the operation mechanism and the synchronizer, which plays an important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer. At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design. Key words: Transmission； Transmission Ratio； Parameters； Design and Calculation； Checking； Shaft； Gear 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 1 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT.II 第 1 章 緒 論 .1 1.1 汽車變速器概述 .1 1.2 國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展方向 .1 第 2 章 傳動方案及零部件結(jié)構(gòu)分析 .3 2.1 變速器的基本設計要求 .3 2.2 變速器傳動機構(gòu)分析和方案的設計 .3 2.2.1 雙 中 間 軸 特 點 分 析 .4 2.2.2 倒 擋 布 置 方 案 分 析 .4 2.2.3 傳 動 機 構(gòu) 布 置 其 他 問 題 的 分 析 .6 2.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 .6 2.3.1 齒 輪 形 式 .6 2.3.2 變 速 器 軸 .6 2.3.3 變 速 器 軸 承 的 選 擇 .7 2.3.4 換 檔 機 構(gòu) .7 2.3.5 防 止 自 動 脫 擋 的 結(jié) 構(gòu) 設 計 .8 2.4 本章小結(jié) .10 第 3 章 變速器齒輪參數(shù)選擇及齒數(shù)分配 .11 3.1 汽車主要技術(shù)參數(shù) .11 3.2 變速器擋數(shù)和傳動比的確定 .11 3.2.1 主 減 速 比 的 確 定 .11 3.2.2 變 速 器 最 低 擋 傳 動 比 的 確 定 .12 3.2.3 變 速 器 擋 數(shù) 和 傳 動 比 范 圍 的 確 定 .13 3.2.4 變 速 器 其 他 各 擋 傳 動 比 的 確 定 .13 3.3 中心距 A 的確定 .14 3.4 變速器齒輪參數(shù)的選擇 .15 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 2 3.4.1 模 數(shù) 和 齒 寬 選 擇 .15 3.4.2 齒 形 、 壓 力 角 a .15 3.4.3 齒 寬 b .15 3.4.4 齒 頂 高 系 數(shù) .16 3.4.5 齒 輪 的 修 正 .16 3.5 變速器各擋齒輪齒數(shù)的分配 .17 3.5.1 確 定 一 擋 齒 輪 的 齒 數(shù) .17 3.5.2 確 定 二 擋 齒 輪 的 齒 數(shù) .18 第 4 章 齒輪與軸的設計計算 .21 4.1 齒輪設計與計算 .21 4.1.1 齒 輪 材 料 的 選 擇 原 則 .21 4.1.2 輪 齒 強 度 校 核 .21 4.2 變速器軸的軸徑和軸長設計計算 .23 4.2.1 各 軸 的 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 速 計 算 .24 4.2.2 變 速 器 軸 的 強 度 校 核 .24 4.2.3 軸 的 撓 度 校 核 .26 4.3 軸承的選擇與校核 .28 4.3.1 一 軸 軸 承 的 選 擇 與 校 核 .28 4.3.2 二 軸 軸 承 的 選 擇 與 校 核 .29 4.3.3 中 間 軸 軸 承 的 選 擇 與 校 核 .30 第 5 章 同步器和操縱機構(gòu)的設計及格選用 .32 5.1 同步器的設計 .32 5.1.1 鎖 銷 式 同 步 器 .32 5.1.2 鎖 環(huán) 式 同 步 器 .33 5.1.3 同 步 器 主 要 尺 寸 的 確 定 .34 5.1.4 同 步 器 主 要 參 數(shù) 的 確 定 .37 5.2 變速器操縱機構(gòu)的設計 .39 5.2.1 變 速 器 操 縱 機 構(gòu) 的 要 求 及 分 類 .40 5.2.2 變 速 器 操 縱 機 構(gòu) 分 析 .41 5.3 變速器箱體的設計 .42 5.4 本章小結(jié) .43 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 3 結(jié) 論 .44 致 謝 .45 參考文獻 .46 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 1 第 1 章 緒 論 1.1 汽車變速器概述 變 速 器 用 于 改 變 發(fā) 動 機 曲 軸 的 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 速 ， 以 適 應 汽 車 在 起 步 、 加 速 、 行 駛 以 及 克 服 各 種 道 路 障 礙 等 不 同 行 駛 條 件 下 ， 滿 足 驅(qū) 動 車 輪 牽 引 力 及 車 速 不 同 要 求 的 需 要 。 隨 著 汽 車 工 業(yè) 的 不 斷 發(fā) 展 ， 今 后 要 求 汽 車 車 型 的 多 樣 化 、 個 性 化 、 智 能 化 已 成 為 汽 車 的 發(fā) 展 趨 勢 。 但 變 速 器 設 計 一 直 是 汽 車 設 計 中 最 重 要 的 環(huán) 節(jié) 之 一 ， 它 是 用 來 改 變 發(fā) 動 機 傳 到 驅(qū) 動 輪 上 的 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 速 ， 同 時 使 發(fā) 動 機 在 最 有 利 的 工 況 范 圍 內(nèi) 工 作 。 因 此 它 的 性 能 影 響 到 汽 車 的 動 力 性 和 經(jīng) 濟 性 指 標 。 變 速 器 能 使 汽 車 以 非 常 低 的 穩(wěn) 定 車 速 行 駛 ， 而 這 種 低 的 車 速 只 靠 內(nèi) 燃 機 的 最 低 穩(wěn) 定 車 速 是 難 以 達 到 的 。 變 速 器 的 倒 擋 使 汽 車 能 倒 退 行 駛 ； 其 空 擋 使 汽 車 在 啟 動 發(fā) 動 機 、 停 車 和 滑 行 時 能 長 時 間 將 發(fā) 動 機 和 傳 動 系 分 離 。 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 除 了 對 汽 車 的 動 力 性 、 經(jīng) 濟 性 有 影 響 同 時 對 汽 車 操 縱 的 可 靠 性 與 輕 便 性 、 傳 動 的 平 穩(wěn) 性 與 效 率 等 都 有 直 接 影 響 。 變 速 器 與 主 減 速 器 及 發(fā) 動 機 的 參 數(shù) 做 優(yōu) 化 匹 配 ， 可 得 到 良 好 的 動 力 性 與 經(jīng) 濟 性 ； 采 用 自 鎖 及 互 鎖 裝 置 ， 倒 擋 安 全 裝 置 ， 其 他 結(jié) 構(gòu) 措 施 ， 可 使 操 縱 可 靠 ， 不 產(chǎn) 生 跳 擋 、 亂 擋 、 自 動 脫 擋 和 誤 掛 倒 擋 ； 采 用 同 步 器 可 使 換 擋 輕 便 ， 無 沖 擊 及 噪 聲 ； 采 用 斜 齒 輪 、 修 形 及 參 數(shù) 優(yōu) 化 等 措 施 可 使 齒 輪 傳 動 平 穩(wěn) 、 噪 聲 低 ， 不 同 的 傳 動 比 還 可 以 使 在 其 不 同 路 面 提 高 汽 車 的 動 力 性 和 經(jīng) 濟 性 ， 使 汽 車 和 發(fā) 動 機 有 良 好 的 匹 配 性 。 1.2 國內(nèi)外研究狀況和發(fā)展方向 變速器作為汽車傳動系統(tǒng)的總要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽 車技術(shù)水平的一項重要依據(jù)。2l 世紀能源與環(huán)境、先進的制造技術(shù)、新 型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的 科技進步推動了變速器技術(shù)的發(fā)展。目前國內(nèi)外的變速器主要向著多檔位 方向發(fā)展，多檔位變速器在實際中所占的比例越來越大，目前有一部分重 型載貨汽車上使用的是多檔變速器。變速器作為汽車傳動系統(tǒng)的總要組成 部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽車技術(shù)水平的一項重要依據(jù)。21 世紀能 源與環(huán)境、先進的制造技術(shù)、新型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學技 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 2 術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的科技進步推動了變速器技術(shù)的發(fā)展。 根據(jù)前進檔數(shù)分為：三檔變速器，四檔變速器，五檔變速器，多檔變 速器。 根據(jù)軸的形式分為：同定軸式，旋轉(zhuǎn)軸式。其中固定軸式又分為：兩 軸式變速器，中間軸式變速器，雙中間軸式變速器，多中間軸式變速器。 固定軸式應用廣泛，其中兩軸式變速器多剛于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車 上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要 用于液力機械式變速器。目前自動變速器得到了廣泛的應用。 變速器技術(shù)的發(fā)展動向如下： (1)節(jié)能與環(huán)境保護。變速器的節(jié)能與環(huán)境保護既包括傳動系本身的 節(jié)能與環(huán)境保護，也包括發(fā)動機的節(jié)能與保護。因此研究高效率的傳動副 來節(jié)約能源，采用零污染的工作介質(zhì)或潤滑油來避免環(huán)境污染，根據(jù)發(fā)動 機的特性和行駛工況來設計變速器，使發(fā)動機工作在最佳狀態(tài)，以保證汽 車在最高傳動效率和最低污染物排放區(qū)運行： (2)應用新型材料。材料科學域技術(shù)是 21 世紀重點發(fā)展的科學技術(shù)領(lǐng) 域。各種新型材料在變速器種的應用已經(jīng)推動了汽車技術(shù)的發(fā)展和性能的 提高。陶瓷材料、高分子聚合物、納米材料、梯度材料、表面渡膜技術(shù)等 獨特的性能特點，將對變速器的性能產(chǎn)生重要的影晌： (3)高性能、低成本、微型化。高性能、高效、精密、低噪聲、長壽 命、重量輕、體積小、低成本一直以來是變速器的發(fā)展方向； (4)智能化、集成化。變速器智能化、集成化是信息、電子集成技術(shù) 和控制技術(shù)與變速器技術(shù)的結(jié)合。其特點是根據(jù)發(fā)動機的特性和汽車的 行駛工況，通過計算機智能控制，實現(xiàn)對變速器傳動比的實時控制，使發(fā) 動機工作在最佳狀態(tài)。將變速器智能化，并且普及到大眾化的汽車上。這 樣的汽車可以依據(jù)駕車者的性情、路面的狀況、車身的負荷乃至周邊環(huán)境 等多種因素，挑選最適合的功能，實現(xiàn)智能化駕駛，以充分發(fā)揮車輛的性 能，降低油耗，確保安全。變速器的發(fā)展使汽車好像有了人的智慧，甚至 比人更善于思索，它根據(jù)外界路面的變化，經(jīng)過計算，代替人作出準確聰 明的決斷。 隨著科技的發(fā)展和汽車工業(yè)的不斷向前進步，汽車多檔變速器會越來 越多的得到使用。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 3 第 2 章 傳動方案及零部件結(jié)構(gòu)分析 變速器用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起 步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度， 同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設有倒檔，使汽車獲得 倒退行駛能力。變速器設有空檔，可在發(fā)動機起動、汽車滑行或停車時使 發(fā)動機的動力停止向驅(qū)動輪工作。 2.1 變速器的基本設計要求 在 本 次 設 計 中 ， 由 于 是 對 傳 統(tǒng) 的 變 速 器 進 行 改 進 性 設 計 ， ， 在 給 定 的 發(fā) 動 機 最 大 轉(zhuǎn) 矩 、 轉(zhuǎn) 速 及 最 高 車 速 、 發(fā) 動 機 標 定 功 率 等 條 件 下 ， 主 要 完 成 變 速 器 機 構(gòu) 的 設 計 ， 并 繪 制 出 變 速 器 裝 配 圖 及 主 要 零 件 的 零 件 圖 。 在 本 設 計 中 主 要 設 計 是 帶 有 主 副 變 速 箱 的 三 軸 式 十 二 檔 變 速 器 。 ， 主 箱 是 三 軸 式 六 檔 的 變 速 器 ， 齒 輪 全 部 為 斜 齒 輪 ， 采 用 慣 性 鎖 環(huán) 式 同 步 器 ， 最 高 檔 位 為 直 接 檔 1。 副 箱 采 用 一 對 直 接 檔 齒 輪 傳 動 和 一 對 減 速 檔 齒 輪 傳 動 并 采 用 鎖 銷 式 同 步 器 來 改 變 傳 動 比 。 從 而 使 掛 入 副 箱 減 速 檔 時 或 得 通 過 減 速 齒 輪 后 的 六 個 減 速 檔 位 。 對 于 變 速 器 的 要 求 ： (l)保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性； (2)設置空檔，用來切斷發(fā)動機的動力傳輸； (3)設置倒梢，使汽車能倒退行駛； (4)設置動力輸出裝置； (5)換檔迅速、省力、方便； (6)工作可靠。變速器不得有跳檔、亂檔及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； (7)變速器應有高的工作效率； (8)變速器的工作噪聲低。 除 此 以 外 ， 變 速 器 還 應 當 滿 足 輪 廓 尺 寸 和 質(zhì) 量 小 ， 制 造 成 本 低 ， 維 修 方 便 等 要 求 ， 滿 足 汽 車 有 必 要 的 動 力 性 和 經(jīng) 濟 性 指 標 。 2.2 變速器傳動機構(gòu)分析和方案的設計 目 前 ， 汽 車 上 采 用 的 變 速 器 結(jié) 構(gòu) 形 式 是 多 種 多 樣 的 ， 這 是 由 于 各 國 汽 車 的 使 用 、 制 造 、 修 理 等 條 件 不 同 ， 也 是 由 于 各 種 類 型 汽 車 的 使 用 要 求 不 同 所 決 定 的 。 盡 管 如 此 ， 一 般 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 仍 具 有 很 多 共 同 點 。 各 種 機 構(gòu) 形 式 都 有 其 各 自 的 優(yōu) 缺 點 ， 這 些 優(yōu) 缺 點 隨 主 觀 和 客 觀 條 件 的 變 化 而 變 化 。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 4 機 械 式 變 速 器 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 傳 動 效 率 高 、 制 造 成 本 低 和 工 作 可 靠 等 優(yōu) 點 ， 故 在 不 同 形 式 的 汽 車 上 得 到 廣 泛 應 用 。 機 械 式 變 速 器 ， 具 有 高 的 傳 動 效 率 （ =0.96 0.98） ， 因 此 在 各 類 車 上 得 到 廣 泛 的 應 用 。 通 常 ， 有 級 變 速 器 具 有 三 個 、 四 個 、 五 個 前 進 擋 ； 重 型 載 貨 汽 車 和 重 型 越 野 車 則 采 用 多 擋 變 速 器 ， 其 前 進 擋 位 數(shù) 多 大 6 16 個 甚 至 20 個 。 變 速 器 擋 位 的 增 多 可 提 高 發(fā) 動 機 的 功 率 利 用 率 、 汽 車 的 燃 料 經(jīng) 濟 性 和 平 均 車 速 ， 從 而 可 提 高 汽 車 的 運 輸 效 率 ， 降 低 運 輸 成 本 。 但 擋 位 數(shù) 的 增 多 也 使 變 速 器 的 尺 寸 及 質(zhì) 量 增 大 ， 結(jié) 構(gòu) 復 雜 ， 制 造 成 本 提 高 ， 操 縱 也 復 雜 。 某 些 轎 車 和 貨 車 的 變 速 器 ， 采 用 僅 在 良 好 的 路 面 和 空 載 行 駛 時 才 使 用 的 超 速 擋 。 采 用 傳 動 比 小 于 1（ 約 為 0.7 0.8） 的 超 速 擋 ， 可 充 分 地 利 用 發(fā) 動 機 功 率 ， 降 低 單 位 行 駛 里 程 的 發(fā) 動 機 曲 軸 總 轉(zhuǎn) 數(shù) ， 因 而 會 減 少 發(fā) 動 機 的 磨 損 ， 降 低 燃 料 消 耗 。 機 械 式 變 速 器 的 傳 動 效 率 與 所 選 用 的 傳 動 方 案 有 關(guān) ， 包 括 齒 輪 副 的 數(shù) 目 、 齒 輪 的 轉(zhuǎn) 速 、 傳 遞 的 功 率 、 潤 滑 系 統(tǒng) 的 有 效 性 、 齒 輪 及 軸 以 及 殼 體 等 零 件 的 制 造 精 度 、 剛 度 等 。 綜 上 所 述 ， 由 于 本 次 設 計 的 為 重 型 貨 車 變 速 器 ， 布 置 形 式 采 用 發(fā) 動 機 前 置 后 輪 驅(qū) 動 ， 變 速 器 布 置 的 空 間 較 大 ， 對 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 要 求 較 高 ， 要 求 運 行 時 噪 聲 要 小 ， 故 選 用 雙 中 間 軸 十 二 檔 變 速 檔 ， 并 且 五 檔 為 直 接 檔 1 ， 六 檔 為 超 速 檔 。 2.2.1 雙中間軸特點分析 1.由 于 雙 中 間 軸 ， 使 中 間 軸 上 多 個 齒 輪 傳 遞 輸 出 的 力 大 小 相 等 ， 方 向 相 反 ， 從 而 使 輸 出 軸 只 受 扭 矩 而 不 受 彎 矩 ， 可 在 設 計 時 減 小 軸 頸 和 齒 輪 直 徑 ， 從 而 減 小 中 心 距 。 體 積 小 ， 質(zhì) 量 輕 ， 降 低 噪 音 ， 提 高 壽 命 。 2.主 軸 及 齒 輪 浮 動 安 裝 ， 主 軸 齒 輪 與 二 軸 之 間 可 以 沒 有 滾 針 軸 承 ， 減 小 發(fā) 熱 故 障 ， 提 高 工 作 可 靠 性 和 性 價 比 。 3.雙 中 間 軸 一 般 檔 數(shù) 較 多 ， 有 利 于 提 高 加 速 性 。 2.2.2 倒擋布置方案分析 倒 檔 齒 輪 的 結(jié) 構(gòu) 及 其 軸 的 位 置 ， 應 與 變 速 器 的 整 體 結(jié) 構(gòu) 方 案 同 時 考 慮 。 在 結(jié) 構(gòu) 布 置 上 ， 要 注 意 在 不 掛 入 倒 檔 時 ， 不 能 與 第 二 軸 齒 輪 有 嚙 合 情 況 。 換 倒 檔 時 能 順 利 換 入 倒 檔 ， 而 不 和 其 它 齒 輪 發(fā) 生 干 涉 。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 5 與 前 進 擋 位 比 較 ， 倒 擋 使 用 率 不 高 ， 而 且 都 是 在 停 車 狀 態(tài) 下 實 現(xiàn) 換 倒 擋 ， 故 多 數(shù) 方 案 采 用 直 齒 滑 動 齒 輪 方 式 換 倒 擋 。 為 實 現(xiàn) 倒 擋 傳 動 ， 有 些 方 案 利 用 在 中 間 軸 和 第 二 軸 上 的 齒 輪 傳 動 路 線 中 ， 加 入 一 個 中 間 傳 動 齒 輪 的 方 案 。 前 者 雖 然 結(jié) 構(gòu) 簡 單 ， 但 是 中 間 傳 動 齒 輪 的 輪 齒 ， 是 在 最 不 利 的 正 ， 負 交 替 對 稱 變 化 的 彎 曲 應 力 狀 態(tài) 下 工 作 ， 而 后 者 是 在 較 為 有 利 的 單 向 循 環(huán) 彎 曲 應 力 狀 態(tài) 下 工 作 ， 并 使 倒 擋 傳 動 比 略 有 增 加 。 圖2-1 倒擋布置方案 圖 2-2 為 常 見 的 倒 擋 布 置 方 案 。 圖 2-2b 所 示 方 案 的 優(yōu) 點 是 換 倒 擋 時 利 用 了 中 間 軸 上 的 一 擋 齒 輪 ， 因 而 縮 短 了 中 間 軸 的 長 度 。 但 換 擋 時 有 兩 對 齒 輪 同 時 進 入 嚙 合 ， 使 換 擋 困 難 。 圖 2-2c 所 示 方 案 能 獲 得 較 大 的 倒 擋 傳 動 比 ， 缺 點 是 換 擋 程 序 不 合 理 。 圖 2-2d 所 示 方 案 針 對 前 者 的 缺 點 做 了 修 改 ， 因 而 取 代 了 圖 2-2c 所 示 方 案 。 圖 2-2e 所 示 方 案 是 將 中 間 軸 上 的 一 ， 倒 擋 齒 輪 做 成 一 體 ， 將 其 齒 寬 加 長 。 圖 2-2f 所 示 方 案 適 用 于 全 部 齒 輪 副 均 為 常 嚙 合 齒 輪 ， 換 擋 更 為 輕 便 。 為 了 充 分 利 用 空 間 ， 縮 短 變 速 器 軸 向 長 度 ， 有 的 貨 車 倒 擋 傳 動 采 用 圖 2-2g 所 示 方 案 。 其 缺 點 是 一 ， 倒 擋 須 各 用 一 根 變 速 器 撥 叉 軸 ， 致 使 變 速 器 上 蓋 中 的 操 縱 機 構(gòu) 復 雜 一 些 。 綜 上 所 述 本 次 設 計 選 擇 第 6 種 倒 擋 布 置 方 案 。 因 為 變 速 器 在 一 擋 和 倒 擋 工 作 時 有 較 大 的 力 ， 所 以 無 論 是 兩 軸 式 變 速 器 還 是 中 間 軸 式 變 速 器 的 低 檔 與 倒 擋 ， 都 應 當 布 置 在 靠 近 軸 的 支 承 處 ， 以 減 少 軸 的 變 形 ， 保 證 齒 輪 重 合 度 下 降 不 多 ， 然 后 按 照 從 低 擋 到 高 擋 順 序 布 置 各 擋 齒 輪 ， 這 樣 做 既 能 使 軸 有 足 夠 大 的 剛 性 ， 又 能 保 證 容 易 裝 配 。 倒 擋 的 傳 動 比 雖 然 與 一 擋 的 傳 動 比 接 近 ， 但 因 為 使 用 倒 擋 的 時 間 非 常 短 ， 從 這 點 出 發(fā) 有 些 方 案 將 一 擋 布 置 在 靠 近 軸 的 支 承 處 ， 然 后 再 布 置 倒 擋 。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 6 此 時 在 倒 擋 工 作 時 ， 齒 輪 磨 損 與 噪 聲 在 短 時 間 內(nèi) 略 有 增 加 ， 與 此 同 時 在 一 擋 工 作 時 齒 輪 的 磨 損 與 噪 聲 有 所 減 少 。 除 此 以 外 ， 倒 擋 的 中 間 齒 輪 位 于 變 速 器 的 左 側(cè) 或 右 側(cè) 對 倒 擋 軸 的 受 力 狀 況 有 影 響 ， 與 此 同 時 為 防 止 意 外 掛 入 倒 擋 ， 一 般 在 掛 倒 擋 時 設 有 一 個 掛 倒 擋 時 需 克 服 彈 簧 所 產(chǎn) 生 的 力 ， 用 來 提 醒 駕 駛 員 注 意 2.2.3 傳動機構(gòu)布置其他問題的分析 各 檔 齒 輪 在 變 速 器 中 的 位 置 安 排 ， 應 考 慮 齒 輪 的 受 載 狀 況 。 承 受 載 荷 大 的 低 檔 齒 輪 ， 一 般 安 置 在 離 軸 承 較 近 的 地 方 ， 以 較 小 軸 的 變 形 ， 使 齒 輪 的 重 疊 系 數(shù) 不 致 下 降 過 多 。 變 速 器 齒 輪 主 要 是 因 接 觸 應 力 過 高 而 造 成 表 面 點 蝕 損 壞 ， 因 此 將 高 檔 齒 輪 安 排 在 離 兩 支 撐 較 遠 處 較 好 。 該 處 因 軸 的 變 形 而 引 起 齒 輪 的 偏 轉(zhuǎn) 角 較 小 ， 故 齒 輪 的 偏 載 也 小 。 在 三 軸 式 變 速 器 中 ， 普 遍 采 用 具 有 直 接 檔 的 傳 動 方 案 ， 并 盡 可 能 地 將 使 用 時 間 最 多 的 檔 位 設 計 成 直 接 檔 。 能 夠 更 充 分 的 利 用 發(fā) 動 機 的 功 率 ， 使 汽 車 行 駛 時 所 需 發(fā) 動 機 曲 軸 的 總 轉(zhuǎn) 數(shù) 減 少 ， 因 而 有 助 于 減 少 發(fā) 動 機 磨 損 和 降 低 燃 料 消 耗 。 2.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 2.3.1 齒輪形式 變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。與直齒圓柱齒輪 相比，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點，但是 考慮到設計過程的復雜性，以及現(xiàn)在通用的多檔變速器多為直齒輪，如圖 2-2。所以本設計各檔均選用直齒輪。 2.3.2 變速器軸 變 速 器 在 工 作 是 承 受 力 扭 矩 、 彎 矩 ， 因 此 應 具 備 足 夠 的 強 度 和 剛 度 。 軸 的 鋼 的 不 足 ， 在 負 荷 作 用 下 ， 軸 會 產(chǎn) 生 過 大 的 變 形 ， 影 響 齒 輪 的 正 常 嚙 合 ， 產(chǎn) 生 過 大 的 噪 聲 ， 并 會 降 低 齒 輪 的 使 用 壽 命 。 這 一 點 很 重 要 ， 與 其 它 零 件 的 設 計 不 同 。 設 計 變 速 器 軸 時 主 要 考 慮 以 下 幾 個 問 題 ： 軸 的 結(jié) 構(gòu) 形 狀 ， 軸 直 徑 、 長 度 、 軸 的 強 的 和 剛 度 ， 軸 上 花 鍵 型 式 和 尺 寸 。 軸 的 結(jié) 構(gòu) 主 要 依 據(jù) 變 速 器 結(jié) 構(gòu) 布 置 的 要 求 ， 并 考 慮 加 工 工 藝 ， 裝 配 工 藝 而 最 后 確 定 。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 7 圖 2-2 常見的十二檔變速器 2.3.3 變速器軸承的選擇 變 速 器 軸 承 常 采 用 深 溝 球 軸 承 、 圓 柱 滾 子 軸 承 圓 錐 滾 子 軸 承 、 滾 針 軸 承 、 滑 動 軸 套 等 等 。 滾 針 軸 承 、 滑 動 軸 承 套 主 要 用 在 齒 輪 與 軸 不 是 固 定 連 接 ， 并 要 求 兩 者 有 相 對 運 動 的 地 方 。 變 速 器 中 采 用 圓 錐 滾 子 軸 承 雖 然 有 直 徑 較 小 、 寬 度 較 大 因 而 容 量 大 、 可 承 受 高 負 荷 等 優(yōu) 點 ， 但 也 有 需 要 調(diào) 整 預 緊 、 裝 配 麻 煩 、 磨 損 后 軸 易 歪 斜 而 影 響 齒 輪 正 確 嚙 合 的 缺 點 。 由 于 本 設 計 的 變 速 器 為 三 軸 式 變 速 器 ， 變 速 器 的 第 二 軸 前 端 支 承 在 第 一 軸 常 嚙 合 齒 輪 的 內(nèi) 腔 中 ， 內(nèi) 腔 尺 寸 足 夠 時 可 布 置 圓 柱 滾 子 軸 承 ， 若 空 間 不 足 則 采 用 滾 針 軸 承 。 第 二 軸 后 端 常 采 用 深 溝 球 軸 承 ， 用 來 承 受 軸 向 力 和 徑 向 力 。 根 據(jù) 載 貨 汽 車 的 軸 承 承 受 高 扭 矩 和 高 負 荷 且 有 一 定 軸 向 力 故 中 間 軸 前 、 后 軸 承 ， 按 直 徑 系 列 一 般 選 用 圓 柱 滾 子 軸 承 或 圓 錐 滾 子 軸 承 。 軸 承 的 直 徑 根 據(jù) 變 速 器 中 心 距 確 定 ， 并 要 保 證 殼 體 后 壁 兩 軸 承 孔 之 間 的 距 離 不 小 于 6 20mm。 2.3.4 換檔機構(gòu) 目 前 汽 車 上 的 機 械 式 變 速 器 采 用 的 換 檔 結(jié) 構(gòu) 形 式 有 三 種 ： 1. 滑 動 齒 輪 換 檔 ： 通 常 是 采 用 滑 動 直 齒 輪 進 行 換 檔 ， 但 也 有 采 用 滑 動 斜 齒 輪 換 檔 的 。 滑 動 直 齒 輪 換 檔 的 優(yōu) 點 是 結(jié) 構(gòu) 簡 單 、 緊 湊 、 容 易 制 造 。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 8 缺 點 是 換 檔 使 齒 面 承 受 很 大 的 沖 擊 ， 會 導 致 齒 輪 過 早 損 壞 ， 并 且 直 齒 輪 工 作 噪 聲 大 ， 所 以 這 種 換 檔 方 式 一 般 僅 用 在 倒 檔 上 。 2. 嚙 合 套 換 檔 ： 用 接 合 套 換 檔 ， 可 將 構(gòu) 成 某 傳 動 比 的 一 對 齒 輪 ， 制 成 常 嚙 合 斜 齒 輪 。 而 斜 齒 輪 上 另 外 有 一 部 分 做 成 直 的 結(jié) 合 齒 ， 用 來 與 嚙 合 套 向 嚙 合 。 這 種 結(jié) 構(gòu) 具 有 斜 齒 輪 的 傳 動 優(yōu) 點 ， 同 時 克 服 了 滑 動 齒 輪 換 檔 時 沖 擊 力 集 中 在 1-2 個 輪 齒 上 的 缺 陷 。 因 為 在 換 檔 時 ， 有 嚙 合 套 以 及 相 嚙 合 的 結(jié) 合 齒 上 所 有 的 輪 齒 共 同 承 擔 所 受 到 的 沖 擊 ， 所 以 嚙 合 套 和 結(jié) 合 齒 的 輪 齒 所 受 的 沖 擊 損 傷 和 磨 損 較 小 。 它 的 缺 點 是 增 大 了 變 速 器 的 軸 向 尺 寸 ， 未 能 徹 底 消 除 齒 輪 端 面 所 受 到 的 沖 擊 。 3. 同 步 器 換 檔 ： 現(xiàn) 在 大 多 數(shù) 汽 車 的 變 速 器 都 采 用 同 步 器 。 使 用 同 步 器 可 減 輕 結(jié) 合 齒 在 換 檔 時 引 起 的 沖 擊 及 零 件 的 損 壞 。 并 且 具 有 操 縱 輕 便 ， 經(jīng) 濟 性 和 縮 短 換 檔 時 間 等 優(yōu) 點 ， 從 而 改 善 了 汽 車 的 加 速 性 ， 經(jīng) 濟 性 和 山 區(qū) 行 使 的 安 全 性 。 其 缺 點 是 零 件 增 多 ， 結(jié) 構(gòu) 復 雜 ， 軸 向 尺 寸 增 加 ， 制 造 要 求 高 ， 同 步 環(huán) 磨 損 大 ， 壽 命 低 。 但 是 近 年 來 由 于 同 步 器 的 廣 泛 使 用 ， 受 命 問 題 已 解 決 。 上 述 三 種 換 檔 方 案 ， 可 同 時 用 在 同 一 變 速 器 中 的 不 同 檔 位 上 。 一 般 考 慮 原 則 是 不 常 用 的 倒 檔 和 一 檔 采 用 結(jié) 構(gòu) 較 簡 單 的 滑 動 直 齒 輪 或 嚙 合 套 的 形 式 。 對 于 常 用 的 檔 位 則 采 用 同 步 器 或 嚙 合 套 。 2.3.5 防止自動脫擋的結(jié)構(gòu)設計 自 動 脫 擋 是 變 速 器 的 主 要 故 障 之 一 。 由 于 接 合 齒 磨 損 、 變 速 器 剛 度 不 足 以 及 振 動 等 原 因 ， 都 會 導 致 自 動 脫 擋 。 為 解 決 這 個 問 題 ， 除 工 藝 上 采 取 措 施 以 外 ， 目 前 在 結(jié) 構(gòu) 上 采 取 措 施 且 行 之 有 效 的 方 案 有 以 下 幾 種 ： 1、互鎖銷式 圖 2-3 是汽車上用得最廣泛的一種機構(gòu)，互鎖銷和頂銷裝在變速叉軸 之間，用銷子的長度和凹槽來保證互鎖。 圖 2-3，a 為空檔位置，此時任一叉軸可自由移動。圖 2-3，b，c，d 為某一叉軸在工作位置，而其他叉軸被鎖住。 圖 2-3 互鎖銷式工作原理 2、擺動鎖塊式 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 9 圖 2-4 為擺動鎖塊式互鎖機構(gòu)工作示意圖，鎖塊用同心軸螺釘安裝在 殼體上，并可繞螺釘軸線自由轉(zhuǎn)動，操縱桿的撥頭置于鎖塊槽內(nèi)，此時， 鎖塊的一個或兩個突起部分 A 檔住其他兩個變速叉軸槽，保證換檔時不能 同時掛入兩檔。 3、轉(zhuǎn)動鉗口式 圖 2-5 為與上述鎖塊機構(gòu)原理相似的轉(zhuǎn)動鉗口式互鎖裝置。操縱桿撥 頭置于鉗口中，鉗形板可繞 A 軸轉(zhuǎn)動。選檔時操縱桿轉(zhuǎn)動鉗形板選入某一 變速叉軸槽內(nèi)，此時鉗形板的一個或兩個鉗爪抓住其它兩個變速叉，保證 互鎖作用。上海 SH-130 型載重汽車的變速器互鎖機構(gòu)就采用這種型式。 圖 2-4 擺動鎖塊式互鎖機構(gòu) 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 10 圖 2-5 轉(zhuǎn)動鉗口式互鎖機構(gòu) 2.4 本章小結(jié) 本 章 首 先 先 確 定 了 設 計 變 速 器 所 需 的 汽 車 主 要 參 數(shù) 以 及 傳 動 機 構(gòu) 形 式 的 選 擇 并 依 據(jù) 變 速 器 幾 種 常 見 的 傳 動 機 構(gòu) 布 置 方 案 ， 對 兩 軸 式 和 中 間 軸 式 的 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 特 點 作 了 簡 要 說 明 ， 分 析 了 各 種 方 案 的 優(yōu) 缺 點 ， 同 時 介 紹 了 幾 種 常 見 的 倒 擋 機 構(gòu) 布 置 方 案 ， 闡 述 了 各 種 方 案 的 優(yōu) 缺 點 并 對 倒 檔 布 置 形 式 做 出 了 選 擇 。 在 變 速 器 零 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 選 擇 部 分 中 ， 對 變 速 器 齒 輪 、 軸 、 換 擋 機 構(gòu) 的 形 式 和 變 速 器 防 止 自 動 脫 擋 的 結(jié) 構(gòu) 進 行 了 分 析 和 說 明 。 最 后 結(jié) 合 本 次 設 計 所 依 據(jù) 車 輛 的 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) ， 選 擇 了 本 設 計 的 傳 動 機 構(gòu) 布 置 方 案 和 零 、 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 作 為 以 后 變 速 器 設 計 的 基 礎 。 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 11 第 3 章 變速器齒輪參數(shù)選擇及齒數(shù)分配 3.1 汽車主要技術(shù)參數(shù) 型號 陜西陜汽 發(fā)動機額定功率(kw) 193 外廓尺寸(mm)(長 寬高) 1191625003162 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩(N.m) (30003500r/min) 646 輪距(前)(mm) 1939 前(kg) 13000 輪距(后)(mm) 1800 滿載軸荷 后(kg) 16000 軸距(mm) 前-中（4000） 中-后（1350） 主減速器減速比 8.6 最高車速(km/h) 90 載質(zhì)量(kg) 14000 最大爬坡度(%) 16.7 整車整備質(zhì)量(kg) 15000 輪胎規(guī)格 11.00-20 滿載總重(kg) 29000 3.2 變速器擋數(shù)和傳動比的確定 3.2.1 主減速比的確定 (3.1)037.irnuga 式 中 ： 汽 車 行 駛 速 度 （km/h） ；au 發(fā) 動 機 轉(zhuǎn) 速 （r/min） ；n 車 輪 滾 動 半 徑 （m） ；r 變 速 器 傳 動 比 ；gi 主 減 速 器 傳 動 比 。0i 已 知 ： 最 高 車 速 = =90 km/h； 最 高 檔 為 超 速 檔 ， 傳 動 比maxuv 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 12 =0.78；車 輪 滾 動 半 徑 由 所 選 用 的 輪 胎 規(guī) 格 得 到 =533(mm)；gi 1.02Rr 發(fā) 動 機 轉(zhuǎn) 速 = =3000（r/min） ；由公式（3.1）得 到 主 減 速 器 傳 動 比 計np 算 公 式 08.6i 3.2.2 變速器最低擋傳動比的確定 在 選 擇 最 低 擋 傳 動 比 時 ， 應 根 據(jù) 汽 車 最 大 爬 坡 度 、 驅(qū) 動 車 輪 和 地 面 的 附 著 力 、 汽 車 的 最 低 穩(wěn) 定 車 速 以 及 主 減 速 比 和 驅(qū) 動 車 輪 的 滾 動 半 徑 等 來 綜 合 考 慮 來 確 定 。 汽 車 爬 坡 時 車 速 不 高 ， 空 氣 阻 力 可 忽 略 ， 則 最 大 驅(qū) 動 力 用 于 克 服 輪 胎 與 路 面 間 的 滾 動 阻 力 及 爬 坡 阻 力 10。 故 有 (3.2)maxaxmax01max sincogfgriTTge 則 由 最 大 爬 坡 度 要 求 的 變 速 器 1 擋 傳 動 比 為 ： (3.3) Tergifi0maxax1 )( 式 中 ： 汽 車 總 質(zhì) 量 ，m=29000 Kg；m 重 力 加 速 度 ， m/s2；8.9 道 路 附 著 系 數(shù) ， ；f f 驅(qū) 動 車 輪 的 滾 動 半 徑 ， =533mm；r 發(fā) 動 機 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ， =646NmmaxeT 主 減 速 比 ， =8.6；0i 汽 車 傳 動 系 的 傳 動 效 率 ， 。T96.0T 將 各 數(shù) 據(jù) 代 入 式 (3.3)中 得 ： 18.49gi 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 13 根 據(jù) 驅(qū) 動 車 輪 與 路 面 的 附 著 條 件 ： 201maxGriTTge 可 求 得 變 速 器 一 擋 傳 動 比 為 ： 式 中 ： 汽 車 滿 載 靜 止 與 水 平 路 面 時 驅(qū) 動 橋 給 地 面 的 載 荷 ，2G Kg；150 道 路 的 附 著 系 數(shù) ， 計 算 時 取 ；5.06 =12.18TergiGi0max21 所以取一檔傳動比為 12.1 3.2.3 變速器擋數(shù)和傳動比范圍的確定 變 速 器 的 檔 位 數(shù) 根 據(jù) 不 同 種 類 車 的 用 途 以 及 為 了 降 低 油 耗 ， 變 速 器 的 檔 數(shù) 有 增 加 的 趨 勢 。 目 前 ， 乘 用 車 一 般 用 4 5 個 檔 位 的 變 速 器 。 發(fā) 動 機 排 量 大 的 乘 用 車 變 速 器 多 用 5 個 檔 。 商 用 車 變 速 器 采 用 4 5 個 檔 或 多 檔 。 載 質(zhì) 量 在 2.0 3.5t 的 貨 車 采 用 五 檔 變 速 器 ， 載 質(zhì) 量 在 4.0 8.0t 的 貨 車 采 用 六 檔 變 速 器 。 多 檔 變 速 器 多 用 于 總 質(zhì) 量 大 些 的 貨 車 和 越 野 汽 車 上 。 檔 數(shù) 選 擇 的 要 求 ： 1、 相 鄰 檔 位 之 間 的 傳 動 比 比 值 在 1.8 以 下 。 2、 高 檔 區(qū) 相 鄰 檔 位 之 間 的 傳 動 比 比 值 要 比 低 檔 區(qū) 相 鄰 檔 位 之 間 的 比 值 小 。 因 此 ， 本 次 設 計 的 重 型 貨 車 變 速 器 為 12 檔 變 速 器 。 3.2.4 變速器其他各擋傳動比的確定 變 速 器 的 擋 為 直 接 擋 ， 其 傳 動 比 為 1.0， 中 間 擋 的 傳 動 比 理 論 上 按 公 比 (其 中 n 為 擋 位 數(shù) )的 幾 何 級 數(shù) 排 列 ， 實 際 上 與 理11minaxgngiq 論 值 略 有 出 入 。 將 各 數(shù) 代 入 式 中 得 ： q=1.28 則 變 速 器 其 他 各 擋 的 傳 動 比 為 12.gi94 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 14 37.1gi45.6gi3872.1gi89.64gi102 gi12.78 主副箱傳動比為 61127.4.6ggii 3.3 中心距 A 的確定 對 中 間 軸 式 變 速 器 ， 是 將 中 間 軸 與 第 二 軸 之 間 的 距 離 稱 為 變 速 器 中 心 距 ； 它 是 一 個 基 本 參 數(shù) ， 其 大 小 不 僅 對 變 速 器 的 外 形 尺 寸 、 體 積 和 質(zhì) 量 大 小 有 影 響 ， 而 且 對 輪 齒 的 接 觸 強 度 有 影 響 。 中 心 距 越 小 ， 輪 齒 的 接 觸 應 力 越 大 ， 齒 輪 壽 命 越 短 。 因 此 ， 最 小 允 許 中 心 距 應 當 由 保 證 輪 齒 有 必 要 的 接 觸 強 度 來 確 定 。 變 速 器 軸 經(jīng) 軸 承 安 裝 在 殼 體 上 ， 從 布 置 變 速 器 的 可 能 與 方 便 和 不 因 同 一 垂 直 面 上 的 兩 軸 承 孔 之 間 的 距 離 過 小 而 影 響 殼 體 的 強 度 考 慮 ， 要 求 中 心 距 取 大 些 。 還 有 ， 變 速 器 中 心 距 取 得 過 小 ， 會 使 變 速 器 長 度 增 加 ， 并 因 此 使 軸 的 剛 度 被 削 弱 和 使 齒 輪 的 嚙 合 狀 態(tài) 變 壞 11。 由于變速器為中間軸式變速器，初選中心距可根據(jù)以下經(jīng)驗公式 （3.1）計算。 3Aemax1g=KTi （3.1） 式中： A 變速器中心距（mm） ； 中心距系數(shù)， （多檔 9.511.0）K 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 15 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩=646（N.m） ；maxeT 變速器一檔傳動比為 12.1；1i 變速器傳動效率，取 96%。g 將各參數(shù)代入式（3.4）得到：A=164.3-191.4 初取 A=170mm 3.4 變速器齒輪參數(shù)的選擇 3.4.1 模數(shù)和齒寬選擇 選 取 齒 輪 模 數(shù) 時 一 般 要 遵 守 的 原 則 是 ： 為 了 減 少 噪 聲 應 合 理 減 小 模 數(shù) ， 同 時 增 加 齒 寬 ； 為 使 質(zhì) 量 小 些 ， 應 該 增 加 模 數(shù) ， 同 時 減 少 齒 寬 ； 從 工 藝 方 面 考 慮 ， 各 檔 齒 輪 應 該 選 用 一 種 模 數(shù) ； 從 強 度 方 面 考 慮 ， 各 檔 齒 輪 應 有 不 同 的 模 數(shù) 。 對 于 轎 車 ， 減 少 工 作 噪 聲 較 為 重 要 ， 因 此 模 數(shù) 應 選 得 小 些 ； 對 于 貨 車 ， 減 小 質(zhì) 量 比 減 小 噪 聲 更 重 要 ， 因 此 模 數(shù) 應 選 得 大 些 。 變 速 器 齒 輪 法 向 模 數(shù) 由 下 表 給 出 轎車 貨車 車 型 微型轎車 中級轎車 中型貨車 重型貨車 模數(shù) /mmnm2.252.75 2.753.00 3.504.50 4.506.00 本 次 設 計 的 為 重 型 貨 車 故 選 取 模 數(shù) 為 m=5、 m=6 3.4.2 齒形、壓力角 a 壓力角較小時，重合度較大，傳動平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時， 可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。 對于轎車，為了降低噪聲，應選用小些的壓力角。對貨車，為提高齒 輪強度，應選用 或 等大些的壓力角。2.5o 國家規(guī)定的標準壓力角為 所以普遍采用的壓力角為 。嚙合20o 20o 套或同步器的壓力角有 、 、 等，普遍采用 壓力角。33o 本變速器全部選用標準壓力角 。o 3.4.3 齒寬 b 哈爾濱工業(yè)大學華德應用技術(shù)學院畢業(yè)設計 16 齒寬對變速器的軸向尺寸齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強度和齒輪工作時受力的 均勻程度等均有影響。 選用較小的齒寬可以縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量。 選用較大的齒寬，工作時會因軸的變形導致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬 方向受力不均勻并存齒寬方向磨損不均勻。 通常根據(jù)齒輪模數(shù) m 的大小來選定齒寬 b，b= mcK 式中： 齒寬系數(shù)，為 4.58.0。cK 3.4.4 齒頂高系數(shù) 齒 頂 高 系 數(shù) 對 重 合 度 、 輪 齒 強 度 、 工 作 噪 聲 、 輪 齒 相 對 滑 動 速 度 、 輪 齒 根 切 和 齒 頂 厚 度 等 有 影 響 。 若 齒 頂 高 系 數(shù) 小 ， 則 齒 輪 重 合 度 小 ， 工 作 噪 聲 大 ； 但 因 輪 齒 受 到 的 彎 矩 減 小 ， 輪 齒 的 彎 曲 應 力 也 減 少 。 本 次 設 計 齒 頂 高 系 數(shù) 取 1.25。 3.4.5 齒輪的修正 為 了 改 善 齒 輪 傳 動 的 某 些 性 能 ， 常 對 齒 輪 進 行 修 正 。 修 正 的 方 法 有 三 種 ： 1.加 工 時 改 變 刀 具 與 齒 輪 毛 坯 的 相 對 位 置 ， 又 稱 變 位 ； 2.改 變 刀 具 的 原 始 齒 廓 參 數(shù) ； 3 改 變 齒 輪 齒 廓 的 局 部 漸 開 線 ， 又 稱 修 形 。 齒 輪 的 變 位 是 齒 輪 設 計 中 一 個 非 常 重 要 的 環(huán) 節(jié) 。 采 用 變 位 齒 輪 ， 除 為 了 避 免 齒 輪 產(chǎn) 生 根 切 和 配 湊 中 心 距 以 外 ， 它 還 影 響 齒 輪 的 強 度 ， 使 用 平 穩(wěn) 性 ， 耐 磨 性 、 抗 膠 合 能 力 及 齒 輪 的 嚙 合 噪 聲 。 變 位 齒 輪 主 要 有 兩 類 ： 高 度 變 位 和 角 度 變 位 。 高 度 變 位 齒 輪 副 的 一 對 嚙 合 齒 輪 的 變 位 系 數(shù) 的 和 為 零 。 高 度 變 位 可 增 加 小 齒 輪 的 齒 根 強 度 ， 使 它 達 到 和 大 齒 輪 強 度 想 接 近 的 程 度 。 高 度 變 位 齒 輪 副 的 缺 點 是 不 能 同 時 增 加 一 對 齒 輪 的 強 度 ， 也 很 難 降 低 噪 聲 。 角 度 變 位 齒 輪 副 的 變 位 系 數(shù) 之 和 不 等 于 零 。 角 度 變 位 既 具 有 高 度 變 位 的 優(yōu) 點 ， 有 避 免 了 其 缺 點 。 有 幾 對 齒 輪 安 裝 在 中 間 軸 和 第 二 軸 上 組 合 并 構(gòu) 成 的 變 速 器 ， 會 因 保 證 各 檔 傳 動 比 的 需 要 ， 使 各 相 互 嚙 合