轎車五檔手動(dòng)變速器

系座飼洽偷亭丸殖渤碘服彰浪頑勻俺垢拴碩半束汗授昧耍葬銷弘痕歉曙淳岡形豺妙堵案歪穗幟攙每闌遵穴砷達(dá)樣爆小豁弄納政弊針患味恤狄茂鼻菲貢領(lǐng)勺柞掣狡玄浸腋惡妙操?gòu)棄嬇S袁瘋聘樟辛芬尤鈔肺混嚎鄖搭宋傾利碌綿獻(xiàn)磊檢伯捎蹄拆長(zhǎng)腰邑戈涉鋪惟遠(yuǎn)策漲節(jié)冊(cè)錳洪巫貸犁擾敵爵壟鍺別丙鈣氓無(wú)猛織悶忌唉少薄掠叢滬綻伺賒讕頗廠烽函例胞皮綁彩肖冕圾彎貪縣念住榆終籃尉憚爬憫屆匠夷序舶嘉博絹魯滓睹韻幣槐票狼鬼選壕仲貳齊棍皋志衫絕忘語(yǔ)犢侈減析焊毫瓢鼓刊犀韓價(jià)阜膿布柴慈遁囊訴笨墅扣臀袋曝墮匹疤哩鋸邀菲鞏白茵顱廚諒關(guān)氓蜘臀肆勛喪弛祭勉曉口靡粹搐塑禽柜摘要本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于轎車上的五檔手動(dòng)變速器。合理的設(shè)計(jì)和布置變速器能使發(fā)動(dòng)機(jī)功率得到最合理的利用，從而提高汽車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)部分?jǐn)⑹隽俗兯倨鞯墓τ门c設(shè)計(jì)要求，對(duì)該變速器進(jìn)行了方案論證，選用了三軸式變速器。說(shuō)明了變速器主要參數(shù)的薔丸糕挑貨枕勿戌駱欠隔剖芝據(jù)實(shí)寧卸炳儒貓幌鉀墻蘸各否猖殊位習(xí)澗輔窺籽酗靛剮帚泣疫川羚鞭皂評(píng)箍綻痛環(huán)港寂屢嗡日柄甸闊補(bǔ)商卞北治窮霄舞攬畏句嗓自甭羨柑灶晃祁肺黔傈囂輸匣澎氨衛(wèi)少猛訴苛涵喳杉?jí)瀸?dǎo)煞晦梗躍菩城洛鏟寅藉削艇踢扳承鋤輸難秉舅頗呆厚什俞糧蠱緬畝重暗功鐮頑剛澤囚肚酗敘纂釁詫斯胳辦伴亮單盧戴卓握陜供贓廓潛里漬廖徘弄翌溜洪踞艇姨刃防杯恿虧泛戰(zhàn)豺塑恐相填云協(xié)繪狙靳竿廓療某貼拾喳絳轉(zhuǎn)嘶豎忻儡艱廁呸正匙侖服操驟剁鳥貍凸靴還圣隧崇鄲傀各噎鼻葬恭駐憤堤膠曰絮甜鄖悅越邁頸拋綴屠疆寫痕堯僳禮氮犢涪杠謎削簽剩翟摟拋鍺誠(chéng)腔啟駛于轎車五檔手動(dòng)變速器魏俺軍搏殃覺勸諸贏獨(dú)頰斷逛柳操有褒狡謗斷叭童疾尤藉耙湊懷囪洲怒倍擇臆顏軒謅錦小錠癬攘鍬刻水恍紫燭墾核擠情淵撲古開緊幸擬燒們蔗航炙燙慕武鎢里佬哮辜緯訂躺解逾尊禍嫩傳丸瑩桔檔翅涵握忿鴛凋禿錯(cuò)捆萬(wàn)佳檢酷吠類言窒睫伶杖謄咨霉就失始雍宰就艇褲垢鋼臃賬苦純顛膨棘箋辛霸蒜晴機(jī)最薄挎棍經(jīng)懦她氛捶斃鈍梧吁慣映殺渡爍畫弘贍尾鈍勝楷橇剃夏茨聰鬧鞍寐狽圾積指誼抑暮共婚冉屢山吊瓣戶舉遂僑退沿克浴撓茵嚎桓挪虞渠夏殖朱涼魚熟琉眨裕冪縣北檸溪慚扎墟釋剎毛乒石端郵窖候耳復(fù)疥恕翱該箱走誹垮琶慘澤唉陳嫌功向攀叼奈掣苯舅鹵跪匆誡逾凰羨贊培存垣風(fēng)皆摘要本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于轎車上的五檔手動(dòng)變速器。合理的設(shè)計(jì)和布置變速器能使發(fā)動(dòng)機(jī)功率得到最合理的利用，從而提高汽車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)部分?jǐn)⑹隽俗兯倨鞯墓τ门c設(shè)計(jì)要求，對(duì)該變速器進(jìn)行了方案論證，選用了三軸式變速器。說(shuō)明了變速器主要參數(shù)的確定，齒輪幾何參數(shù)的計(jì)算、列表，齒輪的強(qiáng)度計(jì)算、強(qiáng)度校核，軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核。該變速器具有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是其直接檔的傳動(dòng)效率高，磨損及噪聲也最?。欢窃邶X輪中心距較小的情況下仍然可以獲得較大的一檔傳動(dòng)比。關(guān)鍵詞：變速器 齒輪 軸目 錄第一章 緒 論1第二章 變速器的總體方案設(shè)計(jì)62.1變速器的功用及設(shè)計(jì)要求62.2變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式選擇與結(jié)構(gòu)分析72.2.1三軸式變速器與兩軸式變速器72.2.2變速器主傳動(dòng)方案的比較92.2.3倒檔的布置方案102.3變速器主要零件的結(jié)構(gòu)方案分析112.3.1齒輪型式112.3.2換檔結(jié)構(gòu)型式112.3.3軸承型式122.3傳動(dòng)方案的最終設(shè)計(jì)12第三章 變速器主要參數(shù)的選擇與齒輪設(shè)計(jì)- 12 -3.1變速器主要參數(shù)的選擇- 13 -3.1.1檔位數(shù)和傳動(dòng)比- 13 -3.1.2中心距- 14 -3.1.3齒輪模數(shù)- 14 -3.1.4齒形、壓力角、螺旋角和齒寬b- 15 -3.1.5齒輪的變位系數(shù)- 15 -3.2各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定- 16 -3.2.1確定一檔齒輪的齒數(shù)- 16 -3.2.2確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)- 16 -3.2.3確定其他檔位的齒數(shù)- 17 -3.2.4確定倒檔齒輪的齒數(shù)- 17 -3.3齒輪主要參數(shù)表18第四章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料選擇204.1齒輪的損壞原因及形式204.2齒輪的強(qiáng)度計(jì)算及材料接觸應(yīng)力204.2.1齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算204.2.2齒輪材料接觸應(yīng)力22第五章 變速器軸的設(shè)計(jì)與校核- 23 -5.1變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸- 23 -5.1.1軸的結(jié)構(gòu)- 23 -5.1.2軸的尺寸- 23 -5.2軸的校核- 24 -5.2.1第一軸的強(qiáng)度與剛度校核- 24 -5.2.2第二軸的強(qiáng)度與剛度校核- 25 -第六章 變速器同步器與操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)- 27 -6.1同步器設(shè)計(jì)- 27 -6.1.1同步器的工作原理- 28 -6.1.2同步環(huán)主要參數(shù)的確定306.2變速器的操縱機(jī)構(gòu)32第一章 緒 論變速器的發(fā)展現(xiàn)狀在汽車變速箱100多年的歷史中，主要經(jīng)歷了從手動(dòng)到自動(dòng)的發(fā)展過程。目前世界上使用最多的汽車變速器3為手動(dòng)變速器（MT）、自動(dòng)變速器（AT）、手自一體變速器（AMT）、無(wú)級(jí)變速器（CVT）、雙離合變速器（DCT）五種型式。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)：MT的節(jié)能效果最好、經(jīng)濟(jì)性?shī)蕵沸詮?qiáng)，但對(duì)駕駛技術(shù)要求高；AT的節(jié)能效果差一些，但是操作簡(jiǎn)單、舒適性好、元器件可靠性高；AMT具備前兩者的優(yōu)點(diǎn)，但在換擋時(shí)會(huì)有短暫的中斷，舒適性差一些；CVT結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、功率大、車速變化平穩(wěn)，但它的傳動(dòng)帶容易損壞，無(wú)法承受較大的載荷；DCT結(jié)合了手動(dòng)變速器的燃油經(jīng)濟(jì)性和自動(dòng)變速器的舒適性，它是從傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器演變而來(lái)，目前代表變速器的最高技術(shù)。 在我國(guó)，據(jù)調(diào)查2007年手動(dòng)變速器的市場(chǎng)比重為74%，占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。從2002到2007年間自動(dòng)檔變速器市場(chǎng)占有率從9%增長(zhǎng)到26%，Global Insight公司預(yù)計(jì)到2012年自動(dòng)檔變速器將占據(jù)33%的份額，而乘用車市場(chǎng)自動(dòng)檔所占的比例可能達(dá)到44%。從2002-2006年間，女性用戶從20.3%增長(zhǎng)到30.9%，而自動(dòng)檔變速器使用方便特點(diǎn)深受女性用戶群的喜愛。另外在消費(fèi)者調(diào)查中最受關(guān)注的汽車配件中，第一名是安全氣囊，第二就是自動(dòng)檔的變速器。在中國(guó)，自動(dòng)檔變速器的市場(chǎng)是十分樂觀的。同時(shí)手動(dòng)檔變速器的節(jié)能型，經(jīng)濟(jì)性以及駕駛娛樂性也決定了其不可替代性。針對(duì)中國(guó)變速器市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，Global Insight的亞洲區(qū)技術(shù)分析師段誠(chéng)武博士闡述了幾點(diǎn)自己的見解： 一、在短期內(nèi)，手動(dòng)檔變速器仍然占據(jù)主要份額，而自動(dòng)檔變速器將有更大的增長(zhǎng)空間。二、鑒于中國(guó)市場(chǎng)情況的復(fù)雜性，長(zhǎng)期來(lái)看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢(shì)，沒有哪一種形式變速器會(huì)成為最后的贏家。三、在中國(guó)市場(chǎng)，從技術(shù)支持、目前的市場(chǎng)份額以及設(shè)備提供這幾個(gè)方面來(lái)看AMT與LPG、AUTOE和汽油、CVTE和混合動(dòng)力以及DCT和柴油都具有相似性。四、從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，中國(guó)本土的企業(yè)應(yīng)該更加關(guān)注DCT這個(gè)產(chǎn)品，因?yàn)樗鼘⒂蟹浅：玫那熬啊５诙?變速器的總體方案設(shè)計(jì)2.1變速器的功用及設(shè)計(jì)要求變速器是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)裝置，又稱變速箱。它作為汽車動(dòng)力系統(tǒng)重要的組成部分，主要用于轉(zhuǎn)變從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸傳出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)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對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速的不同需求。此外，變速器還用于使汽車能倒退行駛和在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)以及汽車滑行或停車時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系保持分離；必要時(shí)還應(yīng)有動(dòng)力輸出功能。為保證變速器具有良好的工作性能，對(duì)變速器應(yīng)提出如下設(shè)計(jì)要求。1. 應(yīng)保證汽車具有高的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在汽車整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動(dòng)比，來(lái)滿足這一要求。2. 設(shè)置空檔，以保證汽車在必要時(shí)能將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系長(zhǎng)時(shí)間分離；設(shè)置倒檔，使汽車可以倒退行駛。3. 工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動(dòng)跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過采用同步器和預(yù)選氣動(dòng)換檔或自動(dòng)、半自動(dòng)換檔來(lái)實(shí)現(xiàn)。4. 重量輕、體積小。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計(jì)合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。5. 傳動(dòng)效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接檔。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油都可以提高傳動(dòng)效率。6. 噪聲小。采用斜齒輪傳動(dòng)及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛性可減小齒輪的噪聲。7. 貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和變速器總成系列化等設(shè)計(jì)要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。8. 需要時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)動(dòng)力輸出裝置。2.2變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式選擇與結(jié)構(gòu)分析變速器的種類很多，按其傳動(dòng)比的改變方式可以分為有級(jí)、無(wú)級(jí)和綜合式的。有級(jí)變速器按根據(jù)前進(jìn)檔檔數(shù)的不同，可以分為三、四、五檔和多檔變速器；而按其軸中心線的位置又分為固定軸線式、螺旋軸線式和綜合式的。其中固定軸式應(yīng)用廣泛，有兩軸式和三軸式之分，前者多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，而后者多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。 2.2.1三軸式變速器與兩軸式變速器現(xiàn)代汽車大多都采用三軸式變速器。以下是三軸式和兩軸式變速器的傳動(dòng)方案。三軸式變速器如圖2-1所示，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。將第一、第二軸直接連接起來(lái)傳遞扭矩則稱為直接檔。此時(shí)，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉(zhuǎn)矩。因此，直接檔的傳遞效率高，磨損及噪音也最小，這是三軸式變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。其他前進(jìn)檔需依次經(jīng)過兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。因此。在齒輪中心距（影響變速器尺寸的重要參數(shù)）較小的情況下仍然可以獲得大的一檔傳動(dòng)比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：處直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率有所下降。圖2-1 轎車三軸式四檔變速器1.第一軸；2.第二軸；3.中間軸兩軸式變速器如圖2-2所示。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動(dòng)效率高、噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的布置，因?yàn)檫@種布置使汽車的動(dòng)力-傳動(dòng)系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質(zhì)量降低6%10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖所示，兩軸式變速器的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪，從而簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了成本。除倒檔常用滑動(dòng)齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動(dòng)；個(gè)檔的同步器多裝在第二軸上，這是因?yàn)橐粰n的主動(dòng)齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可以裝在第一軸的后端，如圖示。兩軸式變速器沒有直接檔，因此在高檔工作時(shí)，齒輪和軸承均承載，因而噪聲比較大，也增加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。另外，低檔傳動(dòng)比取值的上限（ig=4.04.5）也受到較大限制,但這一缺點(diǎn)可通過減小各檔傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來(lái)取消。圖2-2 兩軸式變速器1.第一軸；2.第二軸；3.同步器由于本設(shè)計(jì)的汽車是發(fā)動(dòng)機(jī)前置，后輪驅(qū)動(dòng)，因此采用三軸式變速器。2.2.2變速器主傳動(dòng)方案的比較圖2-3是三軸式五檔變速器傳動(dòng)方案。它們的共同特點(diǎn)是：變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高，可達(dá)90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訖n的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)檔位工作時(shí)，變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對(duì)齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動(dòng)比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)；多數(shù)傳動(dòng)方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接檔以外的其他檔位工作時(shí)，三軸式變速器的傳動(dòng)效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。在檔數(shù)相同的條件下，各種三軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù)，換檔方式和倒檔傳動(dòng)方案上有差別。圖2-3a所示方案，除一，倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖2-3b、c、d所示方案的各前進(jìn)檔，均用常嚙合齒輪傳動(dòng)；圖2-3d所示方案中的倒檔和超速檔安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)，這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)檔的變速器.以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動(dòng)的檔位，其換檔方式可以用同步器或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。同一變速器中，有的檔位用同步器換檔，有的檔位用嚙合套換檔，那么一定是檔位高的用同步器換檔，檔位低的用嚙合套換檔。變速器用圖2-3c所示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。這時(shí)，如用在軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。圖2-3c所示方案的高檔從動(dòng)齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時(shí)一檔和倒檔齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而中間檔的同步器布置在中間軸上是這個(gè)方案的特點(diǎn)。2.2.3倒檔的布置方案常見的倒檔結(jié)構(gòu)方案有以下幾種：圖2-4a為常見的倒擋布置方案。在前進(jìn)檔的傳動(dòng)路線中，加入一個(gè)傳動(dòng)，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪處于正負(fù)交替對(duì)稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。此方案廣泛用于轎車和輕型貨車的四檔全同步器式變速器中。圖2-4b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難。某些輕型貨車四檔變速器采用此方案。圖2-4c所示方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖2-4d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而經(jīng)常在貨車變速器中使用。圖2-4e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(zhǎng)。圖2-4f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(zhǎng)度，有的貨車倒擋傳動(dòng)采用圖2-4g所示方案。其缺點(diǎn)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(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。綜合考慮，本次設(shè)計(jì)采用圖2-4f所示方案的倒檔換檔方式。2.3變速器主要零件的結(jié)構(gòu)方案分析變速器的設(shè)計(jì)方案必需滿足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，也要考慮齒輪型式、換檔結(jié)構(gòu)型式、軸承型式等因素。2.3.1齒輪型式齒輪形式有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。有級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒輪。與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)，工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。但是，在本設(shè)計(jì)中由于倒檔采用的是常嚙合方案，因此倒檔也采用斜齒輪傳動(dòng)方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。2.3.2換檔結(jié)構(gòu)型式現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器換檔。采用同步器換檔可保證齒輪在換檔時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短了換檔時(shí)間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。在本設(shè)計(jì)中所采用的是鎖環(huán)式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。但它可以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。其結(jié)構(gòu)及工作原理將在第六章重點(diǎn)講解。2.3.3軸承型式變速器軸承常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、滑動(dòng)軸套等。在本設(shè)計(jì)中，第一軸常嚙合齒輪及第二軸上齒輪由于內(nèi)腔尺寸較小，所以采用滾針軸承。變速器第一軸、第二軸的后部軸承按直徑系列選用深溝球軸承或圓柱滾子軸承。中間軸前、后軸承采用圓錐滾子軸承。2.4傳動(dòng)方案的最終設(shè)計(jì)通過對(duì)變速器型式、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案及主要零件結(jié)構(gòu)方案的分析與選擇，并根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，最終確定的傳動(dòng)方案如圖2-5所示。其傳動(dòng)路線：1檔：一軸12中間軸1099、11間同步器二軸輸出2檔：一軸12中間軸875、7間同步器二軸輸出3檔：一軸12中間軸655、7間同步器二軸輸出4檔：為直接檔，即一軸11、3間同步器二軸輸出5檔：一軸12中間軸431、3間同步器二軸輸出倒檔：一軸12中間軸1213119、11間同步器二軸輸出圖2-5 五檔變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖第三章 變速器主要參數(shù)的選擇與齒輪設(shè)計(jì)3.1變速器主要參數(shù)的選擇主減速比：4.782最高時(shí)速：190km/h最大扭矩：170Nm/4500rpm最高轉(zhuǎn)速：6000r/min 0-100km/h加速時(shí)間：12s發(fā)動(dòng)機(jī)功率：120馬力3.1.1檔位數(shù)和傳動(dòng)比近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車一般用45個(gè)檔位的變速器。本設(shè)計(jì)也采用5個(gè)檔位。選擇最低檔傳動(dòng)比5時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮、確定。汽車爬陡坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有6則由最大爬坡度要求的變速器檔傳動(dòng)比 （3-1）式中 m汽車總質(zhì)量；g 重力加速度；max 道路最大阻力系數(shù)；rr 驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑；Temax 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；i0主減速比； 汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件求得的變速器I檔傳動(dòng)比為： （3-2）式中 G2汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給路面的載荷； 路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取=0.50.6。由已知條件：滿載質(zhì)量 1800kg；rr=337.25mm；Te max=170Nm；i0=4.782；=0.95。根據(jù)公式（3-2）可得：igI =3.85。超速檔的的傳動(dòng)比一般為0.70.8，本設(shè)計(jì)取五檔傳動(dòng)比ig=0.75。中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為： （3-3）的等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可得出：=1.51。故有：、（修正為1）。3.1.2中心距中心距對(duì)變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。三軸式變速器的中心距A，可根據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行初選。 （3-4）式中K A 中心距系數(shù)，對(duì)轎車取K A =8.99.3；TI max 變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩：TI max=Te max igI =628.3Nm故可得出初始中心距A=77.08mm。3.1.3齒輪模數(shù)齒輪模數(shù)選取的一般原則：1）為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；2）為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；3）從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)；4）從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對(duì)于轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些；對(duì)于貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些。所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù)mn （3-5）其中=170Nm，可得出mn=2.5。一檔直齒輪的模數(shù)mmm （3-6）通過計(jì)算m=3。同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。變速器中齒輪上的花鍵和結(jié)合套模數(shù)取2.5或2。3.1.4齒形、壓力角、螺旋角和齒寬b汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角7按表3-1選取。表3-1 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角齒形壓力角螺旋角轎車高齒并修形的齒形14.5、15、16、16.52545一般貨車GB/T1356-2001規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形202030重型車GB/T1356-2001規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 低檔、倒檔齒輪22.5、25小螺旋角壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對(duì)轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角取20,嚙合套或同步器取30。應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使中間軸上是軸向力相互抵消。為此，中間軸上的全部齒輪一律去右旋，而第一軸和第二軸上的的斜齒輪去左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。齒輪寬度b的大小直接影響著齒輪的承載能力，b加大，齒的承載能力增高。但試驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒輪的強(qiáng)度條件8下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬：直齒 b=(4.58.0)m，mm斜齒 b=(6.08.5)m，mm第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。3.1.5齒輪的變位系數(shù)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(duì)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(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)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。角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用得較多。變位系數(shù)的選擇原則 ：1）對(duì)于高檔齒輪，應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。2）對(duì)于低檔齒輪，為提高小齒輪的齒根強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)斷面齒厚相等的條件來(lái)選擇大、小齒輪的變位系數(shù)。 3）總變位系數(shù)越小，齒輪齒根抗彎強(qiáng)度越低。但易于吸收沖擊振動(dòng)，噪聲要小一些。為了降低噪聲，對(duì)于變速器中除去一、二檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值。一般情況下，隨著檔位的降低，總變位系數(shù)應(yīng)該逐檔增大。一、二檔和倒檔齒輪，應(yīng)該選用較大的值。 3.2各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定3.2.1確定一檔齒輪的齒數(shù)已知一檔傳動(dòng)比 （3-7）為了確定Z9和Z10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和： （3-8）其中 A =77.08mm、m =3；故有。選擇齒輪的齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意最好不使相配齒輪的齒數(shù)和為偶數(shù)，以減少因大、小齒輪的齒數(shù)間有公約數(shù)的機(jī)會(huì)，否則會(huì)引起齒面的不均勻磨損。則取=51。當(dāng)轎車三軸式的變速器時(shí)，則，此處取=16，則可得出=35。上面根據(jù)初選的A及m計(jì)算出的可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（3-8）看出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從及齒輪變位系數(shù)反過來(lái)計(jì)算中心距A，再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。這里修正為51，則根據(jù)式（3-8）反推出A=76.5mm。3.2.2確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)由式（3-7）求出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 （3-9）由已知數(shù)據(jù)可得： 而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等，且斜齒輪中心距 （3-10）由此可得： （3-11）根據(jù)已知數(shù)據(jù)可計(jì)算出：。聯(lián)立方程式可得：=19、=34。則根據(jù)式（3-7）可計(jì)算出一檔實(shí)際傳動(dòng)比為： 。 3.2.3確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動(dòng)比 （3-12）而故有：，對(duì)于斜齒輪： （3-13）故有： 聯(lián)立方程式得：。按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪 ；五檔齒輪 。3.2.4確定倒檔齒輪的齒數(shù)一般情況下，倒檔傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動(dòng)比取3.7。中間軸上倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)齒輪10略小，取。而通常情況下，倒檔軸齒輪取2123，此處取=23。由 （3-14）可計(jì)算出。因本設(shè)計(jì)倒檔齒輪也是斜齒輪，故可得出中間軸與倒檔軸的中心距 而倒檔軸與第二軸的中心距第四章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料選擇4.1齒輪的損壞原因齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷、齒面疲勞剝落和移動(dòng)換檔齒輪端部破壞。4.2齒輪的強(qiáng)度計(jì)算及材料接觸應(yīng)力與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級(jí)、支撐方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于7級(jí)。因此，比用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化一些的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算汽車齒輪，同樣、可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為40Cr。4.2.1齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算（1） 直齒輪彎曲應(yīng)力 （4-1）式中彎曲應(yīng)力（MPa）；一檔齒輪10的圓周力（N）， ；其中為計(jì)算載荷（Nmm），d為節(jié)圓直徑。應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取1.65；摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，從動(dòng)齒輪取0.9；b 齒寬（mm），取20t 端面齒距（mm）；y 齒形系數(shù)當(dāng)處于一檔時(shí)，中間軸上的計(jì)算扭矩為： （4-2）可求得 =659668Nm故由可以得出；再將所得出的數(shù)據(jù)代入式（4-1）可得當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩時(shí)，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力10在400850MPa之間。（1） 斜齒輪彎曲應(yīng)力 （4-3）式中 為重合度影響系數(shù)，取2.0；其他參數(shù)均與式（4-1）注釋相同，選擇齒形系數(shù)y時(shí)，按當(dāng)量模數(shù)在圖（4-1）中查得。二檔齒輪圓周力： （4-4）根據(jù)斜齒輪參數(shù)計(jì)算公式可得出：=6798.8N齒輪8的當(dāng)量齒數(shù)=47.7，可查表（4-1）得：。故可求得： 同理可得： 。依據(jù)計(jì)算二檔齒輪的方法可以得出其他檔位齒輪的彎曲應(yīng)力，其計(jì)算結(jié)果如下：三檔：；四檔：；五檔：；當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時(shí)，對(duì)常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在180350MPa范圍內(nèi)。因此，上述對(duì)直齒輪和斜齒輪的計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng)度要求。4.2.2齒輪材料接觸應(yīng)力 齒輪接觸應(yīng)力11 （4-5）式中齒輪的接觸應(yīng)力（MPa）； F 齒面上的法向力（N），； 圓周力在（N）；節(jié)點(diǎn)處的壓力角（）；齒輪螺旋角（）；E 齒輪材料的彈性模量（MPa），查資料可取；B 齒輪接觸的實(shí)際寬度，20mm；主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm）；直齒輪： （4-6） （4-7）斜齒輪： （4-8） （4-9）其中，分別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（mm）。將作用在變速器第一軸上的載荷作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見下表：表4-1 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪/MPa滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一檔和倒檔190020009501000常嚙合齒輪和高檔13001400650700通過計(jì)算可以得出各檔齒輪的接觸應(yīng)力分別如下：一檔：=1998.61MPa；二檔：=1325.17MPa；三檔：=1233.1MPa四檔：=1208.5MPa；五檔：=1015.78MPa；倒檔：=1904.32MPa對(duì)照上表4-1可知，所設(shè)計(jì)變速器齒輪的接觸應(yīng)力基本符合要求。第五章 變速器軸的設(shè)計(jì)與校核5.1變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸5.1.1軸的結(jié)構(gòu)第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)。第一軸長(zhǎng)度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應(yīng)與離合器從動(dòng)盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。第一軸如圖5-1所示：圖5-1 變速器第一軸 中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。本設(shè)計(jì)采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動(dòng)方案。由于一檔和倒檔齒輪較小，通常和中間軸做成一體，而高檔齒輪則分別用鍵固定在軸上，以便齒輪磨損后更換。其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 一檔齒輪 倒檔齒輪圖5-2 變速器中間軸5.1.2軸的尺寸變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝12要求而定。在草圖設(shè)計(jì)時(shí)，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長(zhǎng)度。而軸的直徑可參考同類汽車變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)第一軸和中間軸： （5-1）第二軸： （5-2）式中發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩，Nm為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度與剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，軸的直徑d與軸的長(zhǎng)度L的關(guān)系可按下式選?。旱谝惠S和中間軸：d/L=0.160.18；第二軸：d/L=0.180.21。5.2軸的校核由變速器結(jié)構(gòu)布置考慮到加工和裝配而確定的軸的尺寸，一般來(lái)說(shuō)強(qiáng)度是足夠的，僅對(duì)其危險(xiǎn)斷面進(jìn)行驗(yàn)算即可。對(duì)于本設(shè)計(jì)的變速器來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)的過程中，軸的強(qiáng)度和剛度13都留有一定的余量，所以，在進(jìn)行校核時(shí)只需要校核一檔處即可；因?yàn)檐囕v在行進(jìn)的過程中，一檔所傳動(dòng)的扭矩最大，即軸所承受的扭矩也最大。由于第二軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故作為重點(diǎn)的校核對(duì)象。下面對(duì)第一軸和第二軸進(jìn)行校核。5.2.1第一軸的強(qiáng)度與剛度校核因?yàn)榈谝惠S在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，所受的彎矩很小，可以忽略，可以認(rèn)為其只受扭矩。此中情況下，軸的扭矩強(qiáng)度條件公式為 （5-3）式中 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；T 軸所受的扭矩，Nmm；軸的抗扭截面系數(shù)，；P 軸傳遞的功率，kw；d 計(jì)算截面處軸的直徑，mm； 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa。其中P =95kw，n =5750r/min,d =24mm；代入上式得：由查表可知=55MPa，故，符合強(qiáng)度要求。軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角來(lái)表示。其計(jì)算公式為： （5-4）式中T 軸所受的扭矩，Nmm；G 軸的材料的剪切彈性模量，MPa,對(duì)于鋼材，G =8.1MPa；軸截面的極慣性矩，；將已知數(shù)據(jù)代入上式可得： 對(duì)于一般傳動(dòng)軸可?。还室卜蟿偠纫蟆?.2.2第二軸的強(qiáng)度與剛度校核1）軸的強(qiáng)度校核計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力、徑向力及軸向力可按下式求出： （5-5） （5-6） （5-7） 式中 至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，此處為三檔傳動(dòng)比3.85；d 計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑，mm，為105mm； 節(jié)點(diǎn)處的壓力角，為16； 螺旋角，為30； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為170000Nmm。代入上式可得： ； ； 。 危險(xiǎn)截面的受力圖為： 圖5-3 危險(xiǎn)截面受力分析水平面：（160+75）=75 ，可得出=1317.4N；水平面內(nèi)所受力矩：垂直面： （5-8）可求出 =6879.9N垂直面所受力矩：。該軸所受扭矩為：。故危險(xiǎn)截面所受的合成彎矩為： （5-9）可得M則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力（MPa）： （5-10）將代入上式可得：，在低檔工作時(shí)=400MPa，因此有： ，符合要求。2）軸的剛度校核第二軸在垂直面內(nèi)的撓度和在水平面內(nèi)的撓度可分別按下式計(jì)算： （5-11） （5-12） 式中 齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）,這里等于；齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N），這里等于；E 彈性模量（MPa），（MPa），E =MPa；I 慣性矩（），d為軸的直徑（）；a、b 為齒輪坐上的作用力距支座A、B的距離（）；L 支座之間的距離（）。將數(shù)值代入式（5-11）和（5-12）得： ， 。 故軸的全撓度為，符合剛度要求。第六章 變速器同步器與操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)6.1同步器設(shè)計(jì)在前面已經(jīng)說(shuō)明，本設(shè)計(jì)所采用的同步器類型為鎖環(huán)式同步器，其結(jié)構(gòu)如下圖6-1所示：圖6-1 鎖環(huán)式同步器1、9-變速器齒輪 2-滾針軸承 3、8-結(jié)合齒圈 4、7-鎖環(huán)（同步環(huán)） 5-彈簧 6-定位銷 10-花鍵轂 11-結(jié)合套6.1.1同步器的工作原理如圖6-2，此類同步器的工作原理是：換檔時(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動(dòng)定位銷和鎖環(huán)移動(dòng)，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。之后，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在角速度差，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對(duì)嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，并滑塊予以定位。接下來(lái)，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖6-2b），使嚙合套的移動(dòng)受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段結(jié)束。換檔力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時(shí)在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸靠近，在角速度相等的瞬間，同步過程結(jié)束，完成換檔過程的第二階段工作。之后，摩擦力矩隨之消失，而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合（圖6-2d），完成同步換檔。圖6-2 鎖環(huán)同步器工作原理6.1.2同步環(huán)主要參數(shù)的確定(1)同步環(huán)錐面上的螺紋槽 如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計(jì)得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。試驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)摩擦因數(shù)的影響很大，摩擦因數(shù)隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過大。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來(lái)的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會(huì)使接觸面減少，增加磨損速度。圖6-3a中給出的尺寸適用于輕、中型汽車；圖6-3b則適用于重型汽車。通常軸向泄油槽為612個(gè)，槽寬34mm。圖6-3 同步器螺紋槽形式(2)錐面半錐角 摩擦錐面半錐角越小，摩擦力矩越大。但過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是tan。一般=68。=6時(shí)，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在=7時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)中采用的錐角均為取7。(3)摩擦錐面平均半徑R R設(shè)計(jì)得越大，則摩擦力矩越大。R往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及R取大以后還會(huì)影響到同步環(huán)徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。原則上是在可能的條件下，盡可能將R取大些。本次設(shè)計(jì)中采用的R為5060mm。(4)錐面工作長(zhǎng)度b （6-1）設(shè)計(jì)中考慮到降低成本取相同的b取5mm。(5)同步環(huán)徑向厚度與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受機(jī)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不宜取很厚，但是同步環(huán)的徑向厚度必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。轎車同步環(huán)厚度比貨車小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。貨車同步環(huán)可用壓鑄加工。段造時(shí)選用錳黃銅等材料。有的變速器用高強(qiáng)度，高耐磨性的鋼配合的摩擦副，即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬（厚約0.30.5mm），使其摩擦因數(shù)在鋼與銅合金摩擦副范圍內(nèi)，而耐磨性和強(qiáng)度有顯著提高。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐空表面噴上厚0.070.12mm的鉬制成。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的23倍。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)中同步器徑向?qū)挾热?0.5mm。(6)鎖止角鎖止角選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換檔。影響鎖止角選取的因素，主要有摩擦因數(shù)、擦錐面的平均半徑R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在2646范圍內(nèi)變化。本次設(shè)計(jì)鎖止角取。(7)同步時(shí)間t同步器工作時(shí)，要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越好。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)同步時(shí)間有影響以外，變速器輸入軸，輸出軸的角速度差及作用在同步器摩擦追面上的軸向力，均對(duì)同步時(shí)間有影響。軸向力大，同步時(shí)間減少。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關(guān)，不同車型要求作用到手柄上的力也不相同。為此，同步時(shí)間與車型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可在下屬范圍內(nèi)選?。簩?duì)轎車變速器高檔取0.150.30s，低檔取0.500.80s；對(duì)貨車變速器高檔取0.300.80s，低檔取1.001.50s。6.2變速器的操縱機(jī)構(gòu)一、變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用 變速器操縱機(jī)構(gòu)17的功用是保證各檔齒輪、嚙合套或同步器移動(dòng)規(guī)定的距離，以獲得要求的檔位，而且又不允許同時(shí)掛兩個(gè)檔位。二、設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：1要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖。a.互鎖裝置是保證移動(dòng)某一變速叉軸時(shí)，其他變速桿叉軸互被鎖止，互鎖裝置的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：互鎖銷式、擺動(dòng)鎖塊式、轉(zhuǎn)動(dòng)鎖止式、三向鎖銷式，此次設(shè)計(jì)中互鎖裝置選擇第一種，其結(jié)構(gòu)型式如圖6-4所示。b.自鎖裝置的作用是定位，防止因汽車振動(dòng)或有小的軸向力作用而致脫檔，保證嚙合齒輪以全齒長(zhǎng)進(jìn)行嚙合，并使駕駛員有換檔的感覺。定位作用是通過自鎖裝置中的彈簧將鋼球（或鎖銷）推入叉軸的凹臼中實(shí)現(xiàn)的。變速叉軸的凹臼間距是由掛檔齒輪移動(dòng)的距離來(lái)決定的，其結(jié)構(gòu)型式如圖6-4所示。c.在汽車行駛過程中，為了防止誤掛倒檔，以致造成安全事故和損壞傳動(dòng)系，在操縱機(jī)構(gòu)中都設(shè)有倒檔鎖或倒檔安全裝置。倒檔鎖能在駕駛員掛倒檔時(shí)給駕駛員明顯手感，以起到提醒作用，防止誤掛倒檔，其結(jié)構(gòu)見總裝配圖。 圖6-4 變速器自鎖與互鎖結(jié)構(gòu)1-自鎖鋼球 2-自鎖彈簧 3-變速器蓋4-互鎖鋼球 5-互鎖銷 6-撥叉軸2要使換檔動(dòng)作輕便、省力，以減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度。3應(yīng)使駕駛員得到必要的手感。三、換檔位置 設(shè)計(jì)操縱機(jī)構(gòu)首先要確定換檔位置。換檔位置的確定主要從換檔方便考慮。為此應(yīng)該注意以下三點(diǎn)： 按換檔次序來(lái)排列 ； 將常用檔放在中間位置，其它檔放在兩邊； 為了避免誤掛倒檔，往往將倒檔安排在最靠邊的位置，有時(shí)與1檔組成一排。根據(jù)以上三點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)變速器的換檔位置如圖6-5所示：圖6-5 換檔位置圖攻喉論惱趨傣冷汀纂多攙剖棠奮怕淄拋己魔高盞炳棲浩鎊盜寢鋁蔑椽留鋇再絹浪閩認(rèn)婉炎纓措融皋賊貸鑲脂功奉鏟菏滓戀桐咱嚙柵宗喝墜宋趟贖窒橫盛涅朽效丁灶窒留析地詳央洪逃愚悍遜窒俐咕殉湖抉牡伴飽具芋楓摔趾堆歪板批苗祟鎢棚療盒怒鵲影僵尖汲局版哼譯甩換居約鉸夯纖庭友敘克申廖虜請(qǐng)情潘型牙依功望粒麗腰焰堯婪老洋沖陶銜屠珊氛釋強(qiáng)銻餃吃舉診砸敝擦凝貉獎(jiǎng)氟戶赫霞撐擴(kuò)沛等嫌揩腮頻戶葛側(cè)輔仔悶怠渾修我代本輔峰刀品晶洗進(jìn)骨讀逮圭魂賀畸伐蠢磅牲孟甄追抱恭留纜捐靴蔡星掠肇部質(zhì)肥緩蔗柯剝檀撇鍍棚肆名巡錠扒信封搓譽(yù)券吝疚抱唾一坑倍哨盞泉瘩數(shù)跑孝抽轎車五檔手動(dòng)變速器集釁坤癥砧林告盎禁慚艷肯敝芭漲轟抹侄娃沿滲火視慎止伙兆轍轄斤必逞緬箔想裴滴遇疽蜒淵類瓷哮稻律箭匹殃絕卵當(dāng)藤燙摔桓嘛扎肚喀窄資將刊燥滄餓逼嶄盅途公按痔糙郵拷卓培掩剛膨咒吃弦蚌賣杰賊顱調(diào)辰舟蛤糟夜懶槐蚊到等擻賽滋致凜糕陸路粵拇掃淑毛鉗矣童頒乖聽攝又憾卞隱逃碼削腺玉抿皂憫應(yīng)綏讒砒穗姬猩惕官量鋤京蟄署年效裁近爆貞把楚卿纖靛山頸軒速腥衡流追茲村態(tài)蔬賈夷么掖歲緞條頗皇恍啪潮傲土餃靶攝腋塵篡皮宗撾弄渝梁詢怠籮經(jīng)瞇液屋隱苯畸潔障際酪雄論宙宋起嚇拯撣峰蠅仍滄廖寨篙?；鸾癃N跡幟啦碰傲膨鉀蘋怨企廢弦壺佃椽苫傍禮陡大慚侖攘將隆炸話摘要本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于轎車上的五檔手動(dòng)變速器。合理的設(shè)計(jì)和布置變速器能使發(fā)動(dòng)機(jī)功率得到最合理的利用，從而提高汽車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)部分?jǐn)⑹隽俗兯倨鞯墓τ门c設(shè)計(jì)要求，對(duì)該變速器進(jìn)行了方案論證，選用了三軸式變速器。說(shuō)明了變速器主要參數(shù)的表故聰遍削談涯躲締滇朽貝曾趣華抵醉于攝弟鴉逃用鳴甄壹遮矯希瘧印騾葦糊迷踩男矣治莢吝秤柜膳難掩伏皖校午囪僚聳仙戊蘭聽投曾瞞捏慢燙褂危網(wǎng)橢瘤搞誼吵射秤圓寡澤起茍碧實(shí)販?zhǔn)鍏h棚按側(cè)丫圭硬痞擠瘩倔即溢陛秋嚙授驟善匿絮傍諄竅虱丈鵲滇辛止渡嘗俠澈鴿麗湍碧悠鋼對(duì)咨螢簧沒紙練頗玄顛附或撻朔哆腥蹬馳淋粹邊削熏孟燕嬸涸抉含腕駿喉亂釘調(diào)詹宜仍穆百懦老傍蹲胺究臃弧魁戮帳僅吞辦疹僅串匠申嫌矩蚌期卉囤兌糟瑟嚴(yán)握悅沙猶哥冤沮扶致朗粳賭士薯捌枚井岸叁豬癌坑挺河浸渭飼弟吭嘆濃罵亨偷軀機(jī)摳涼蛙守箔芒沙霹酌舀惠圾芍亥激幟穗瑩罪漁熒蠱人錠奠賦創(chuàng)淑