微型載貨汽車(chē)變速器總成設(shè)計(jì)

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1、 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 某微型載貨汽車(chē)變速器總成設(shè)計(jì) 學(xué) 生：敬sir 學(xué) 號(hào)：1000000000 專(zhuān) 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)：車(chē)輛2010級(jí)3班 指導(dǎo)教師：湯愛(ài)華 四川理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院 二O一四年六月 四 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)（論文）題目： 某微型載貨汽車(chē)變速器總成設(shè)計(jì) 學(xué)院： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班級(jí)： 車(chē)輛2010

2、級(jí)3班 學(xué)號(hào)： 100000000 學(xué)生： 敬sir 指導(dǎo)教師： 湯愛(ài)華 接受任務(wù)時(shí)間 2014年3月3日 系主任 （簽名）　　院長(zhǎng) （簽名） 1、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 （1）基本設(shè)計(jì)參數(shù) 額定裝載質(zhì)量（Kg） 最大總質(zhì)量（kg） 最大車(chē)速(Kmh-1) 比功率 (KWt-1) 比轉(zhuǎn)矩(Nmt-1) 490 1710 85 17 38 （2）主要內(nèi)容及基本要求 分別為給定基本設(shè)計(jì)參數(shù)的汽車(chē)進(jìn)行總體設(shè)計(jì)，計(jì)算并匹配合適功率的發(fā)

3、動(dòng)機(jī)，軸荷分配和軸數(shù)，選擇并匹配各總成部件的結(jié)構(gòu)形式，計(jì)算確定各總成部件的主要參數(shù)；確定變速器具體形式并詳細(xì)計(jì)算指定變速器總成的設(shè)計(jì)參數(shù)，繪出指定總成的裝配圖和部分零件圖。具體要求如下： 1．總成總裝配圖1張（A0圖） 2．零件圖2張（A3圖） 3．設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)1份 2、指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說(shuō)明 [1]臧杰,閻巖.汽車(chē)構(gòu)造[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2005,8. [2]王望予主編.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2004,8. [3] 劉澤九.軸承應(yīng)用手冊(cè)[S]. 北京.機(jī)械工業(yè)出版社1996.3 [4]《汽車(chē)工程手冊(cè)編輯》委員會(huì).汽車(chē)工程手冊(cè)[S]. 北京.人民交通出版

4、社.2001.5 [5]劉濤主編.汽車(chē)設(shè)計(jì)[M].北京大學(xué)出版社,2008,1. [6]余志生 《汽車(chē)?yán)碚摗窓C(jī)械工業(yè)出版社 [7]成大先 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（第三版） 60 / 71文檔可自由編輯打印 3、進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱(chēng) 起 止 日 期 1 收集、學(xué)習(xí)本課題有關(guān)資料 3月3日—3月14日 2 完成主要設(shè)計(jì)計(jì)算，確定主要結(jié)構(gòu)形式 3月15日—4月4日 3 進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì) 4月5日—5月9日 4 完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)的編寫(xiě) 5月10日—5月23日 5 設(shè)計(jì)圖紙與說(shuō)明書(shū)的校對(duì) 5月24日—5月30日 摘 要

5、 汽車(chē)變速器是汽車(chē)總成部件中的重要組成部分，是主要的傳動(dòng)系統(tǒng)。變速器的結(jié)構(gòu)對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。 本設(shè)計(jì)是依據(jù)時(shí)代牌貨車(chē)BJ1020V0J31的相關(guān)參數(shù)，通過(guò)各部分參數(shù)的選擇和計(jì)算，設(shè)計(jì)出一個(gè)令自己滿意的手動(dòng)變速器。其設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容是有：變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案，變速器主要參數(shù)的選擇，變速器各擋傳動(dòng)比確定以及分配，變速器各擋齒輪齒數(shù)分配，變速器齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算，變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算，操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及手繪制裝配圖和零件圖等八項(xiàng)內(nèi)容。在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要需解決的問(wèn)題有：變速器各參數(shù)的確定，變速器齒輪的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核，變速器軸的設(shè)計(jì)、計(jì)算

6、及校核和軸承的校核計(jì)算，操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)以及繪制裝配圖及零件圖五大主要問(wèn)題。 隨著我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的需求也越來(lái)越高。通過(guò)對(duì)轎車(chē)變速器的設(shè)計(jì)，我了解到變速器在汽車(chē)結(jié)構(gòu)中具有著重要的作用，因此變速器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)對(duì)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步具有深遠(yuǎn)的意義。 關(guān)鍵詞：變速器；傳動(dòng)比；參數(shù)；設(shè)計(jì)計(jì)算；校核 ABSTRACT Automobile transmission is an important part of automobile assembly components of the transmission system is the main. Have a direc

7、t effect on the structure of transmission of the automobiles power, economy, reliability and portability, the manipulation of the transmission stability and efficiency etc. The design is based on the relevant parameters of Era BJ1020V0J31, through the selection and calculation of the parameters, de

8、sign a satisfied manual transmission. The basic content of the design are: transmission mechanism arrangement scheme, the main parameters of transmission choices, gear ratio transmission and distribution, transmission of the gear tooth number distribution, design and calculation of transmission gear

9、, design and calculation of transmission shaft and bearing design, operation mechanism, and hand-painted for the assembly and parts drawing and other eight items. In the design process of the main problems to be solved are: to determine parameters of the transmission, transmission gear design, calcu

10、lation and checking calculation, design, calculation and check of transmission shaft and bearing, steering mechanism design and assembly drawing and parts drawing five major problems. With the rapid development of automobile industry, the demand for the automobile is more and more high. Through the

11、 design of the car transmission, I understand that the transmission has an important role in vehicle structures, so the development and progress of the improved transmission structure of auto industry has far-reaching significance. Key words: Transmission；Transmission Ratio；Parameters；Design and Ca

12、lculation；Checking 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 目 錄 III 第1章 緒 論 1 1.1 汽車(chē)變速器概述 ……………………………………………………………………………………1 1.2 汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)的目的和意義 1 1.3 汽車(chē)變速器分類(lèi) 2 1.4 手動(dòng)變速器的特點(diǎn)和基本要求及內(nèi)容 3 1.4.1 手動(dòng)變速器的特點(diǎn) 3 1.4.2 手動(dòng)變速器的基本要求 3 1.4.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 4 第2章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案確定 5 2.1 設(shè)計(jì)所依據(jù)的主要技術(shù)參數(shù) 5 2.2 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和形式選擇 6 2.

13、2.1 兩軸式變速器的特點(diǎn)分析 6 2.2.2 中間軸式變速器特點(diǎn)分析 6 2.2.3 倒擋布置方案分析 9 2.2.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置的其他問(wèn)題 10 2.3 零、部件結(jié)構(gòu)方案分析 10 2.3.1 齒輪形式 10 2.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式 11 2.3.3 防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu) 11 2.3.4 變速器軸承 12 2.4 本設(shè)計(jì)所采用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 13 2.5 本章小結(jié) 14 第3章 變速器主要參數(shù)的選擇和齒數(shù)分配 15 3.1 變速器各擋傳動(dòng)比的確定 15 3.1.1 確定最小傳動(dòng)比 itmin 15 3.1.2 確定最大傳動(dòng)比 16 3.1.3各檔傳動(dòng)比

14、如確定 17 3.2 中心距 A 17 3.3 外形尺寸 18 3.4 齒輪參數(shù) 18 3.4.1 模數(shù)選取 18 3.4.2 壓力角 α 18 3.4.3 螺旋角 β 18 3.4.4 齒寬 b 18 3.4.5 齒輪變位系數(shù)的選擇 19 3.4.6 齒頂高系數(shù) 19 3.4.7 各擋齒輪齒數(shù)的分配 19 3.5 本章小結(jié) 22 第4章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25 4.1變速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 25 4.2 計(jì)算變速器各軸的扭矩和轉(zhuǎn)速 26 4.3 齒輪的材料選擇和強(qiáng)度計(jì)算 26 4.3.1 齒輪損壞的原因和形式 26 4.3.2 齒輪的材料選擇 27

15、 4.3.3 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 28 4.4 本章小結(jié) 38 第5章 變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 39 5.1 初選變速器軸的軸徑和軸長(zhǎng) 39 5.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 40 5.3 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算 40 5.3.1齒輪和軸上的受力計(jì)算 40 5.3.2 軸的強(qiáng)度計(jì)算 41 5.3.3 軸的剛度計(jì)算 46 5.4變速器軸承的選擇和校核 49 5.4.1 第一軸軸承的選擇和校核 49 5.4.2 第二軸軸承的選擇和校核 50 5.4.3 中間軸軸承的選擇和校核 51 5.5 本章小結(jié) 51 第6章 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用………………………………………………………………

16、……52 6.1 變速器操縱機(jī)構(gòu)類(lèi)型 52 6.1.1 直接操縱機(jī)構(gòu) 52 6.1.2 遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu) 52 6.2 操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu) 52 6.2.1 變速桿 53 6.2.2 變速撥叉和撥叉軸 53 6.3 鎖止原理 53 6.4 彈簧鎖銷(xiāo)式倒檔鎖 58 6.5 變速器箱體的設(shè)計(jì) 59 6.6 本章小結(jié) 59 結(jié) 論 60 參考文獻(xiàn) 61 致 謝 62 第1章 緒 論 1.1 汽車(chē)變速器概述 汽車(chē)變速器，是一套用于來(lái)協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車(chē)輪的實(shí)際行駛速度的變速裝置，用于發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能。變速器可以在汽車(chē)行駛過(guò)程中，在發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輪之間產(chǎn)生不同的變速比

17、，通過(guò)換擋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在其最佳的動(dòng)力性能狀態(tài)下。變速器的發(fā)展趨勢(shì)是越來(lái)越復(fù)雜，自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，自動(dòng)變速器將是未來(lái)的主流。 變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車(chē)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(chē)輪牽引力及車(chē)速不同要求的需要。用變速器轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的必要性在于內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速變化特性的特點(diǎn)是具有相對(duì)小的對(duì)外部載荷改變的適應(yīng)性。變速器能使汽車(chē)以非常低的穩(wěn)定車(chē)速行駛，而這種低的車(chē)速只靠?jī)?nèi)燃機(jī)的最低穩(wěn)定車(chē)速是難以達(dá)到的。變速器的倒擋使汽車(chē)能倒退行駛；其空擋使汽車(chē)在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、停車(chē)和滑行時(shí)能長(zhǎng)時(shí)間將發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系分離。 變速器的結(jié)構(gòu)對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力

18、性、經(jīng)濟(jì)性、操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)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(dòng)機(jī)的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖及互鎖裝置，倒擋安全裝置，對(duì)接合齒采取倒錐齒側(cè)措施以及其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不跳擋、亂擋、自動(dòng)脫擋和誤掛倒擋；采用同步器可使換擋輕便，無(wú)沖擊及噪聲；采用高齒、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低，降低噪聲水平已成為提高變速器質(zhì)量和設(shè)計(jì)、工藝水平的關(guān)鍵。隨著汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展，增力式同步器，雙、中間軸變速器，后置常嚙合傳動(dòng)齒輪、短第二軸的變速器，各種自動(dòng)、半自動(dòng)以及電子控制的自動(dòng)換擋機(jī)構(gòu)等新結(jié)構(gòu)也相繼問(wèn)世。 變速器多采用飛濺潤(rùn)滑，重型汽車(chē)有

19、時(shí)強(qiáng)制潤(rùn)滑第一、二軸軸承等。 變速器都裝有單向的通氣閥以防殼內(nèi)空氣熱脹而漏油及潤(rùn)滑油氧化。殼底放油塞多放置磁鐵以吸附油內(nèi)鐵屑。 1.2 汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)的目的和意義 通過(guò)專(zhuān)業(yè)綜合訓(xùn)練，綜合運(yùn)用汽車(chē)設(shè)計(jì)課程和其他相關(guān)課程的理論與實(shí)際知識(shí)，掌握汽車(chē)設(shè)計(jì)的一般規(guī)律，樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，培養(yǎng)分析和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；使我們學(xué)會(huì)從工程一線的角度山發(fā)，合理選擇各總成的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，制定設(shè)計(jì)方案， 正確地分析、計(jì)算、校核，并考慮制造工藝、經(jīng)濟(jì)、使用、維修等問(wèn)題，培養(yǎng)汽車(chē)設(shè)計(jì)能力。通過(guò)汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)綜合訓(xùn)練，使我掌握運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)和查閱相關(guān)技術(shù)資料等，培養(yǎng)汽車(chē)設(shè)計(jì)技能，為我在以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。隨著汽車(chē)

20、工業(yè)的迅猛發(fā)展，車(chē)型的多樣化、個(gè)性化已經(jīng)成為汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)。而變速器設(shè)計(jì)是重要的環(huán)節(jié)之一。它是用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，因此它的性能影響到汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，其設(shè)計(jì)意義明顯。在對(duì)汽車(chē)性能要求越來(lái)越高的今天，車(chē)輛的舒適性也是評(píng)價(jià)汽車(chē)的一個(gè)重要指標(biāo)，而變速器的設(shè)計(jì)如果不合理，將會(huì)使汽車(chē)的舒適性下降，使汽車(chē)的運(yùn)行噪聲增大。 通過(guò)查閱汽車(chē)相關(guān)資料可知，中國(guó)汽車(chē)變速器市場(chǎng)正處于高速發(fā)展期，如果企業(yè)或者生產(chǎn)部門(mén)能夠制造出性能良好的變速器，我相信在當(dāng)今的社會(huì)一定能夠得到很好的發(fā)展。如今隨著時(shí)間的推移，手動(dòng)變速器的市場(chǎng)占有率會(huì)逐漸降低，自動(dòng)變速器將不斷增加。為了使手動(dòng)變速器能夠得到更大的

21、發(fā)展空間，我們應(yīng)從它的優(yōu)勢(shì)（如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、功率大、燃料消耗低、成本低等優(yōu)勢(shì)）進(jìn)行考慮，這樣我堅(jiān)信在如今正處于發(fā)展中的中國(guó)手動(dòng)變速器一定還會(huì)繼續(xù)獲得廣泛的應(yīng)用。為了能使其得到廣泛的應(yīng)用，那么我們就需要不斷的改進(jìn)它的性能（如圍繞安全、節(jié)能、操縱輕便化等方面），這樣就會(huì)使其能在市場(chǎng)上占有屬于自己的位置。所以設(shè)計(jì)一臺(tái)匹配性好的變速器，就成為了汽車(chē)設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要工作。 1.3 汽車(chē)變速器分類(lèi) 早期的汽車(chē)傳動(dòng)系，從發(fā)動(dòng)機(jī)到車(chē)輪之間的動(dòng)力傳動(dòng)形式是很簡(jiǎn)單的。1892年法國(guó)制造出第一輛帶有變速器的汽車(chē)。1921年英國(guó)人赫伯特福魯特采用耐用的摩擦材料進(jìn)一步完善了變速器的性能?，F(xiàn)代汽車(chē)變速器是1894年

22、由法國(guó)人路易斯雷納本哈特和艾米爾拉瓦索爾推廣使用的。目前為止，變速器可分為以下幾類(lèi)，主要為： 1、手動(dòng)變速器 手動(dòng)變速器主要采用齒輪傳動(dòng)的降速原理。變速器內(nèi)有多組傳動(dòng)比不同的齒輪副，而汽車(chē)行駛時(shí)的換擋工作，也就是通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)使變速器內(nèi)的不同的齒輪副工作。手動(dòng)變速器又稱(chēng)手動(dòng)齒輪式變速器，含有可以在軸向滑動(dòng)的齒輪，通過(guò)不同齒輪的嚙合達(dá)到變速變矩的目的[3]。手動(dòng)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(jiǎn)單、故障率相對(duì)較低、價(jià)廉物美。 2、自動(dòng)變速器 自動(dòng)變速器是根據(jù)車(chē)速和負(fù)荷（油門(mén)踏板的行程）來(lái)進(jìn)行雙參數(shù)控制，擋位根據(jù)上面的兩個(gè)參數(shù)來(lái)自動(dòng)升降。自動(dòng)變速器與手動(dòng)變速器的共同點(diǎn)，就是二

23、者都屬于有級(jí)式變速器，只不過(guò)自動(dòng)變速器可以根據(jù)車(chē)速的快慢來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋，可以消除手動(dòng)變速器“頓挫”的換擋感覺(jué)。 自動(dòng)變速器是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)液力傳遞和齒輪組合的方式來(lái)達(dá)到變速變矩的目的。 3、無(wú)級(jí)變速器 無(wú)級(jí)變速器又稱(chēng)為連續(xù)變速式無(wú)級(jí)變速器。這種變速器與一般齒輪式自動(dòng)變速器的最大區(qū)別，是它省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動(dòng)，而只用了兩組帶輪進(jìn)行變速傳動(dòng)。無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡(jiǎn)單，體積更小，它既沒(méi)有手動(dòng)變速器的眾多齒輪副，也沒(méi)有自動(dòng)變速器復(fù)雜的行星齒輪組，主要靠主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶來(lái)實(shí)現(xiàn)速比的無(wú)級(jí)變化。 4、無(wú)限變速式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器（IVT） 無(wú)

24、限變速式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器與其它自動(dòng)變速器的差別之一是不使用變矩器。變矩器的作用是通過(guò)油液介質(zhì)將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳遞給變速器，它的傳遞效率通常只有80%。IVT由于不使用變矩器，與其它變矩器比較，IVT具有效率高、不易打滑、油耗低、不需要工藝復(fù)雜造價(jià)高昂的金屬傳送帶、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，加上傳遞扭矩大，長(zhǎng)時(shí)間使用也不會(huì)過(guò)度發(fā)熱，不但使用于轎車(chē)，也使用于越野車(chē)，是一種新型變速器。 1.4 手動(dòng)變速器的特點(diǎn)和基本要求及內(nèi)容 1.4.1 手動(dòng)變速器的特點(diǎn) 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修維護(hù)方便，造價(jià)低廉，窗洞效率高，工作可靠性強(qiáng)。機(jī)械式變速器分為兩軸式和中間軸式。兩軸式多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置的前驅(qū)的乘用

25、車(chē)上，中間軸式為發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)和后置后驅(qū)的中型貨車(chē)上。中間軸式機(jī)械效率低，噪聲大。為兩軸式軸和軸承數(shù)少，所以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小和容易布置等有點(diǎn)。 1.4.2 手動(dòng)變速器的基本要求 1、保證汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性； 2、設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸； 3、設(shè)置倒擋，使汽車(chē)能倒退行駛； 4、設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出； 5、換擋迅速、省力、方便； 6、工作可靠，汽車(chē)行駛過(guò)程中，變速器不得跳檔、亂檔以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； 7、變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率； 8、變速器的工作噪聲低； 9、體積小、質(zhì)量輕、承載能力強(qiáng)，； 10、制造容易、成本低廉、維修

26、方便、使用壽命長(zhǎng)； 11、貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化及總成系列化等設(shè)計(jì)要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。 1.4.3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要是依據(jù)時(shí)代牌貨車(chē)BJ1020V0J31的相關(guān)參數(shù)，通過(guò)變速器各部分參數(shù)的選擇和計(jì)算，設(shè)計(jì)出一種基本符合要求的手動(dòng)變速器。本文主要完成下面一些主要工作： 1、參數(shù)計(jì)算。包括變速器傳動(dòng)比計(jì)算、中心距計(jì)算、齒輪參數(shù)計(jì)算、各擋齒輪齒數(shù)的分配； 2、變速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算。變速器齒輪幾何尺寸計(jì)算；變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算及材料選擇；計(jì)算各軸的扭矩和轉(zhuǎn)速；齒輪強(qiáng)度計(jì)算及檢驗(yàn)； 3、變速器軸設(shè)計(jì)計(jì)算。包括各軸直徑及長(zhǎng)度計(jì)算、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸的強(qiáng)度計(jì)算、軸的加工工藝分析；

27、 4、變速器軸承的選擇及校核； 5、變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用。 第2章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案確定 2.1 設(shè)計(jì)所依據(jù)的主要技術(shù)參數(shù) 本設(shè)計(jì)主要是根據(jù)時(shí)代牌BJ1020V0J31貨車(chē)的技術(shù)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)一種微型貨汽車(chē)變速器，其具體參數(shù)如表2.1。 表2.1 時(shí)代BJ1020V0J31的主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) BJ1020V0J31 比功率((KWt-1)) 17 外廓尺寸(mm) (長(zhǎng)寬高) 404615081896 比轉(zhuǎn)矩(Nmt-1) 38 輪距(前)(mm) 1260 滿載軸荷 前(kg) 684 輪距(后)(mm) 1260 后(kg)

28、 1026 軸距(mm) 2236 主減速器減速比 6 最高車(chē)速(km/h) 85 載質(zhì)量(kg) 580 最大爬坡度(%) 30 整車(chē)整備質(zhì)量(kg) 1085 輪胎規(guī)格 5.50-13/175R13 滿載總重(kg) 1710 （1）、發(fā)動(dòng)機(jī)功率的選擇： 設(shè)計(jì)中常先從保證汽車(chē)預(yù)期的最高車(chē)速來(lái)初步選擇發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)有的功率。 Pe=1ηTGf3600uamax+CDA76140uamax3 (2-1) 式中： cD：空氣阻力系數(shù)（取0.6~1.0）； A ：迎風(fēng)面積（取3~7m2）； u

29、amax ：最高車(chē)速為85km/h。 Pe=1ηTGf3600uamax+CDA76140uamax3 =10.917109.80.023600+0.73.576140853 = 30.75KW （2）、軸荷分配： 滿載時(shí)后軸載荷為： m2=ma *60% =1710*60%=1026kg 滿載時(shí)前軸載荷為： m1= ma - m2 =1710 – 1026=684kg 2.2 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析和形式選擇 機(jī)械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，故在不同形式的汽車(chē)上得到廣泛的應(yīng)用。 2.2.1 兩軸式變速器的特點(diǎn)分析 與中間軸式

30、變速器相比較，兩軸式變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除最高擋外其他各擋的傳動(dòng)效率高、噪聲低。轎車(chē)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(chē)的動(dòng)力-傳動(dòng)系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車(chē)質(zhì)量減少6%～10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且使傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。兩軸式變速器沒(méi)有直接擋，因此在高擋工作時(shí)，齒輪和軸承均承載，因而噪聲較大，也增加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。 如圖2.1a～c所示為發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)轎車(chē)的兩軸式變速器傳動(dòng)方案。其特點(diǎn)是：變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體；多數(shù)方案的倒擋傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其它擋位均用常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖2.1c中的倒擋齒輪為常嚙合齒輪，并用同步器換擋；圖2-1a所示方

31、案的變速器有輔助支承，用來(lái)提高軸的剛度。 圖2.1 兩軸式變速器傳動(dòng)方案 2.2.2 中間軸式變速器特點(diǎn)分析 中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車(chē)上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支承在發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪上，第一軸上的花鍵用來(lái)裝設(shè)離合器的從動(dòng)盤(pán)，而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬(wàn)向節(jié)連接。 圖2-2、圖2-3、圖2-4分別示出了幾種中間軸式變速器的傳動(dòng)方案。各種傳動(dòng)方案的共同特點(diǎn)是:變速器的第一軸后端與常嚙合主動(dòng)齒輪做成一體。絕大多數(shù)方案的第二軸前端經(jīng)軸支撐在第一軸的后端的孔內(nèi),并且保持兩軸軸線在同一直線上,經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接擋。使用直接擋,變速器的齒輪和軸承

32、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)到90%以上,噪聲低,齒輪和軸承的磨損減少。因?yàn)橹苯訐醯睦寐室哂谄渌鼡跷?因而提高了變速器的使用壽命;在其它前進(jìn)擋位工作時(shí),變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過(guò)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,一擋仍然有較大的傳動(dòng)比;檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng),擋位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng),多數(shù)傳動(dòng)方案中除一擋以外的其它擋位的換檔機(jī)構(gòu),均采用同步器或嚙合套換擋,少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換擋,還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝

33、在第二軸上。 在除直接擋以外的其它擋位工作時(shí),中間軸式變速器的 傳動(dòng)效率略有降低,這是它的缺點(diǎn)。 在擋數(shù)相同的情況下,中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù),軸的支撐方式,換擋方式和倒擋傳動(dòng)方案以及擋位布置順序上有差別。 如圖2-2中的中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案示例的區(qū)別為：圖2-2a、b所示方案有四對(duì)常嚙合齒輪，倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔。第二軸為三點(diǎn)支承，前端支承在第一軸的末端孔內(nèi)，軸的中部和后端分別支承在變速器殼體和附加殼體上。圖2-2a所示的傳動(dòng)方案又能達(dá)到提高中間軸和第二軸剛度的目的；圖2-3c所示傳動(dòng)方案的二，三，四檔用常嚙合齒輪傳動(dòng)，而一檔和倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔，第二軸為支承點(diǎn)。

34、 圖2-2 中間軸式四檔變速器 如圖2－3中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案中,圖2-3a所示方案中,除一、倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋外,其余各擋為常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖2-3b、c、d所示的方案的各前進(jìn)擋均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖2-3d所示方案中的倒擋和超速擋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噪聲外還可以在不需要超速擋的條件下,很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)擋的變速器。圖2-4a所示方案中的一擋,倒擋和圖2-4b所示方案中的倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋,其余各擋均為常嚙合齒輪。 圖2-3 中間軸四檔變速器傳動(dòng)方案 圖2-4 中間軸六擋變速器傳動(dòng)方案

35、 以上各方案中,凡采用嚙合齒輪傳動(dòng)的擋位,其換擋方式可以用同步器或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。同一變速器中,有的擋位用用同步器換擋,有的擋位用嚙合套換擋,那么一定是擋位高的用同步器換擋,擋位低的用嚙合套換擋。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的承用車(chē)采用中間軸式變速器,為縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度,將第二軸加長(zhǎng)置于附加殼體內(nèi),如果在附加殼體內(nèi)布置倒擋傳動(dòng)齒輪和換擋機(jī)構(gòu),還能減少變速器主體部分的外形尺寸及提高中間軸和輸出軸的剛度。 變速器用圖2－3c所示的多支撐結(jié)構(gòu)方案,能提高軸的剛度。這時(shí)如用在軸的平面上可分開(kāi)的殼體,就能很好的解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問(wèn)題。圖2－3 c所示方案的高檔從動(dòng)齒輪處于懸臂狀態(tài),同時(shí)一擋和倒擋齒輪

36、布置在變速器殼體的中間跨距里,而中間擋的同步器布置在中間軸上是這個(gè)方案的特點(diǎn)。 2.2.3 倒擋布置方案分析 與前進(jìn)擋相比，倒擋使用率不高，而且都是在停車(chē)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案均采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換擋。為了實(shí)現(xiàn)倒擋傳動(dòng)，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動(dòng)路線中 加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案。 圖2－3為常見(jiàn)的倒擋布置方案。圖2－3b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間周的長(zhǎng)度；但倒擋時(shí)要求有兩隊(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使倒擋困難，圖2－3c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2－3d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)作了修改，因而取代了圖2－3c

37、 所示方案。圖2－3e所示方案是將中間軸上的一倒擋齒輪做成一體，將齒寬加長(zhǎng) 。圖2－3f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器的軸向長(zhǎng)度，有的貨車(chē)倒擋傳動(dòng)采用圖2－3g所示方案；其缺點(diǎn)是一，倒擋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。 圖2-5 倒檔布置方案 變速器的一擋或倒擋因傳動(dòng)比大，工作時(shí)在齒輪上作用的力也增大，并導(dǎo)致變速器軸產(chǎn)生較大的撓度和轉(zhuǎn)角，使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞，最終表現(xiàn)出輪齒磨損加快和工作噪聲增加。為此，無(wú)論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的一擋與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良情況，

38、然后按照從低擋到高擋的順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸具有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動(dòng)比雖然與一擋的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r(shí)間非常短，從這點(diǎn)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。 為防止意外掛入倒擋，一般在掛倒擋時(shí)設(shè)有一個(gè)掛倒擋時(shí)需克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來(lái)提醒駕駛員注意。 2.2.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置的其他問(wèn)題 常用擋位的齒輪因接觸應(yīng)力過(guò)高而易造成表面點(diǎn)蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的兩端支承中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)域因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)角較小，齒輪可保持較好的嚙合狀態(tài)，以減少偏載并提高齒輪壽命。 某些汽車(chē)的變速器有僅在好路或空車(chē)行駛時(shí)才使用的超速擋

39、。使用傳動(dòng)比小于1的超速擋，能夠更充分的利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，使汽車(chē)行駛1Km所需發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的總轉(zhuǎn)數(shù)減少，因而有助于減少發(fā)動(dòng)機(jī)磨損和降低燃料消耗。但是與直接擋比較，使用超速擋會(huì)使傳動(dòng)效率降低、工作噪聲增加。 機(jī)械式變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力時(shí)處于工作狀態(tài)的齒輪對(duì)數(shù)、每分鐘轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、齒輪和殼體等零件的制造精度等。 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。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍有復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力，這對(duì)軸承不利。變

40、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)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。 2.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式 變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換擋三種形式。 汽車(chē)行駛時(shí)，因變速器內(nèi)各轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪有不同的角度，所以用軸向滑動(dòng)直齒齒輪方式換擋，會(huì)在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨噪聲。這不僅使齒輪端部磨損加劇并過(guò)早損壞，同時(shí)使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)（如兩腳離合器）才能使換擋時(shí)齒輪無(wú)沖擊，并克服上述缺點(diǎn)；但換擋瞬間駕駛員注意力被分散，又影響行駛安全。除此之外，采用直齒換擋時(shí)，換擋行程長(zhǎng)也是

41、它的缺點(diǎn)。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造、拆裝與維修工作皆容易，并能減小變速器旋轉(zhuǎn)部分的慣性力矩，但除一擋、倒擋已很少使用。 當(dāng)變速器第二軸上的齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)時(shí)，可以用移動(dòng)嚙合套換擋。這時(shí)，不僅換擋行程短，同時(shí)因承受換擋沖擊載荷的接合齒數(shù)多，而輪齒又不參與換擋，所以它們都不會(huì)過(guò)早損壞；但因不能消除換擋沖擊，仍然要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性力矩增大。因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車(chē)變速器上應(yīng)用。這是因?yàn)橹匦拓涇?chē)擋位間的公比較小，則換擋機(jī)構(gòu)連接件之間的角速度差也小，因此采用嚙合套換擋，并且與同步

42、器比較還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、能夠減低制造成本及減小變速器長(zhǎng)度等優(yōu)點(diǎn)。 使用同步器能保證迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車(chē)的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。 利用同步器換擋，其換擋行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程短。在滑動(dòng)齒輪特別寬的情況下，這種差別就更為明顯。為了操縱方便發(fā)，要求換入不同擋位的變速桿行程應(yīng)盡可能一樣，如利用同步器或嚙合套換擋，就很容易實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。 2.3.3 防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu) 自動(dòng)脫擋是變速器的主要故障之一。由于嚙合齒磨損、變速器剛度不足以及振動(dòng)

43、等原因，都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)脫擋。為解決這個(gè)問(wèn)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、將兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開(kāi)，如圖2-6a所示。這樣在嚙合時(shí)，使嚙合齒端部超過(guò)被接合齒的1～3mm。使用中兩齒接觸部分受到擠壓同時(shí)磨損，并在嚙合齒端部形成凸肩，可用來(lái)阻止嚙合齒自動(dòng)脫擋。 2、將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切薄（切下0.3～0.6mm），這樣，換擋后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動(dòng)脫擋，如圖2-6b所示。 3、將接合齒的工作面設(shè)計(jì)并加工成斜面，形成倒錐角（一般傾斜2?！?。），使接合齒面產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫擋的軸向力，如圖2-6c所示。這種方案比較有效

44、，應(yīng)用較多。將接合齒的齒側(cè)設(shè)計(jì)并加工成臺(tái)階形狀，也具有相同的阻止自動(dòng)脫擋的效果。 圖2-6 防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)措施 2.3.4 變速器軸承 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的變速器軸支承在殼體或其他部位的地方以及齒輪與軸不做固定連接處應(yīng)安置軸承。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)軸承等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用什么軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并所受的載荷的點(diǎn)不同而不同。 汽車(chē)變速器有結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小的特點(diǎn)，采用尺寸大些的軸承受限制，常在布置上有困難。如變速器的第二軸前端支承在第一軸長(zhǎng)嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時(shí)可布置圓柱滾子軸承，如空間不足則采用滾針軸承。第二軸后端常采用球軸承，用來(lái)承

45、受軸向力和徑向力。變速器第一軸前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間，常采用一端有密封的球軸承來(lái)承受徑向力。作用在第一軸的長(zhǎng)嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)第一軸后部的軸承傳遞給變速器殼體，此處常用委員有擋圈的球軸承。由于變速器向輕量化發(fā)展的需要，要求減少變速器中心距，這樣就影響到軸承外徑尺寸。為保證軸承有足夠的壽命，可選用能承受一定軸向里的無(wú)保持架的圓柱滾子軸承。中間軸上的齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承承受都可以，但當(dāng)在殼體前端布面布置軸承蓋有困難，必須由后軸承承受軸向力，前端采用圓柱滾子軸承來(lái)承受徑向力，而后端采用外圓有擋圈的球軸承或圓柱滾子軸承。 圓錐滾子軸承因具有直徑較小、寬度較

46、寬，因而容量大，可承受高負(fù)荷和通過(guò)對(duì)軸承的預(yù)緊能消除軸向間隙和軸向傳竄動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，固在一些變速器上得到應(yīng)用。圓錐滾子軸承軸承也有裝配后需要調(diào)整預(yù)緊，是裝配變的麻煩且磨損后易歪斜，導(dǎo)致齒輪不能正常嚙合而損壞。因此，錐軸承不適合用在線膨脹系數(shù)較大的鋁合金殼體上。 變速器第一軸、第二軸的后端軸承，以及中間軸承、后軸承，按直徑系列一般選用種系列球軸承或圓柱滾子軸承。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。 滾針軸承、滑動(dòng)軸套主要用在齒輪和周不是固定連接，并要求兩者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方。滾針軸承有滾動(dòng)摩擦損失小、傳動(dòng)效率高、徑向配合間隙小、定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、有

47、利于齒輪嚙合的優(yōu)點(diǎn)?；瑒?dòng)軸套的徑向配合間隙大、易磨損、間隙大后影響齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增大?；瑒?dòng)軸套的優(yōu)點(diǎn)是易制造、成本低。 2.4 本設(shè)計(jì)所采用的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 在本次設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的是微型后驅(qū)貨車(chē)變速器，所以選擇傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案為中間軸式變速器?？傎|(zhì)量只有1.71噸，所以采用4+1擋中間軸式變速器。采用如下圖所示的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，直齒圓柱齒輪僅用于一擋和倒擋。變速器一擋、倒擋采用軸向滑動(dòng)直齒齒輪換擋，常嚙合齒輪可用移動(dòng)嚙合套換擋。 圖2-7 中間軸式四檔變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 2.5 本章小結(jié) 本章主要依據(jù)變速器幾種常見(jiàn)的

48、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案，對(duì)兩軸式和中間軸式的變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)作了簡(jiǎn)要說(shuō)明，分析了各種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，同時(shí)介紹了幾種常見(jiàn)的倒擋機(jī)構(gòu)布置方案，并比較了各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)。在零部件的選擇部分，對(duì)變速器齒輪、換擋機(jī)構(gòu)的形式和變速器防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析和說(shuō)明。最后結(jié)合本次設(shè)計(jì)所依據(jù)車(chē)輛的主要技術(shù)參數(shù)，選擇了4+1擋中間軸式變速器布置方案和零、部件的結(jié)構(gòu)形式，為接下來(lái)各章節(jié)的設(shè)計(jì)做良好的鋪墊。 第3章 變速器主要參數(shù)的選擇和齒數(shù)分配 3.1 變速器各擋傳動(dòng)比的確定 本次微型貨車(chē)設(shè)計(jì)是選用4+1擋中間軸式變速器。汽車(chē)大多數(shù)時(shí)間是以最高擋行駛的，即用最小傳動(dòng)比的擋位行駛。 3.1.1 確定最小傳動(dòng)比

49、 itmin 傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比可由變速器最小傳動(dòng)比 ig和主減速器傳動(dòng)比 i0的乘積來(lái)表示itmin= igi0。 (1)、通常變速器最小傳動(dòng)比 ig取決于傳動(dòng)系最小總傳動(dòng)比 itmin和主減速器傳動(dòng)比 i0，而汽車(chē)最高車(chē)速時(shí)變速器傳動(dòng)比最小，則根據(jù)公式： ua=0.377rnigi0 (3-1) 式中: ua為汽車(chē)行駛車(chē)速，km/h; n 為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，r / min; r 為車(chē)輪半徑，m; ig為特指最高擋傳動(dòng)比。 可得： itmin=0.377rnu

50、amax (3-2) 一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)發(fā)揮最大車(chē)速與對(duì)應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有如下關(guān)系式中: ζn=neu0 (3-3) ζn為發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速與直接擋車(chē)速之比，一般微型貨車(chē)為 40 ～50; ne為發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速; u0為直接擋最大車(chē)速。 根據(jù)條件給出的最大的車(chē)速85 km/h，ζn取值 40，代入(3-3)得： ne=ζn u0=40*85=3400 r/min 代入式 (3-2) 可得： itmin=0.377rnuamax =0.

51、3770.294340085 =4.43 在選擇最低擋傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車(chē)最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪和地面的附著力、汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮、確定。 3.1.2 確定最大傳動(dòng)比 確定傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比，要考慮三方面的問(wèn)題: 最大爬坡度或一擋最大動(dòng)力因數(shù) D1max、附著力和汽車(chē)最低穩(wěn)定車(chē)速。傳動(dòng)系的最大傳動(dòng)比 itmax通常是變速器一擋傳動(dòng)比 ig1與主減速器傳動(dòng)比 i0的乘積。當(dāng)i0已知時(shí)，確定傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比 itmax也就在于是確定變速器一擋傳動(dòng)比，即： itmax= ig1i0

52、 (3-4) 當(dāng)汽車(chē)爬坡時(shí)車(chē)速很低，可以忽略空氣阻力，汽車(chē)的最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)為 Ftmax= Ff+ Fimax (3-5) 展開(kāi)各表達(dá)式 TtqmaxitmaxηTr=Gfcosαmax+Gsinαmax （3-6） ig1≥G(fcosα+sinαmax?)rTtqmaxI0ηT (3-7) 一般貨車(chē)最大爬坡度為 30%，即α≈1

53、6. 7。其他參數(shù)如表 2 所示。 表 2 貨車(chē)其他參數(shù) ηT f i0 r / m ma/ kg Ttqmax/ ( Nm) 0.9 0.02 6.0 0.294 1710 65 代入式 (8) 計(jì)算可得: ig1≥G(fcosα+sinαmax?)rTtqmaxI0ηT=1710*9.8*0.02*cos16.7+sin16.7*0.29465*6.0*0.9 =4.3 同時(shí)，一擋傳動(dòng)比還應(yīng)滿足附著條件 Ftmax=Ttqmaxig1i0ηTr≤Fφ (3-8

54、) 對(duì)于后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，最大附著力有如下公式: Fφ=FZ2φ=G2φ=m2gφ (3-9) 式中: m2為后軸質(zhì)量； 將式 (3-8) 代入式 (3-9) 求得： ig1≤m2gφrTtqmaxi0ηT =1026*9.8*0.75*0.29465*6*0.9 =6.32 得ig1≤6.32，取ig1=6。因此，變速器傳動(dòng)比范圍是1～6，傳動(dòng)系最大傳動(dòng)比 itmax=36。 3.1.3各檔傳動(dòng)比如確定 汽車(chē)傳動(dòng)系各擋

55、傳動(dòng)比大體上是按照等比級(jí)數(shù)分配的。因此，各擋傳動(dòng)比大致關(guān)系為： ig1ig2=ig2ig3=?=q 式中: q 為各擋之間的公比。 (1) 一般擋數(shù)選擇換擋難度，相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值在1. 8以下。 (2) 高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的比值要小。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)要求，確定擋位數(shù)為4，各檔傳動(dòng)比如下： ig1= 6； ig2= q2=3.30； ig3= q =1.82； ig4= q0= 1。 3.2 中心距 A 初選中心距 A 時(shí)，可根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 A=KA3Temaxi

56、g1ηg (3-10) 式中: KA為中心距系數(shù)，貨車(chē)為 KA= 8. 6 ～ 9. 6; Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，Nm; ig1為變速器一擋傳動(dòng)比; ηg為變速器傳動(dòng)效率，取 96%。 貨車(chē)的變速器中心距在80～170mm 范圍內(nèi)變化。 對(duì)于微型貨車(chē)，可取 KA= 8. 8 mm，其余取值按照已有參數(shù)計(jì)算式 (3-2) 可得: A=KA3Temaxig1ηg =8.8364696% =63.4mm 3.3 外形尺寸 貨車(chē)變速器殼體的軸向尺寸與

57、擋數(shù)有關(guān)，4 擋為 (2. 2 ～2. 7) A，5 擋為 (7 ～ 3. 0) A。對(duì)于微型貨車(chē)，4 擋變速器殼體的軸向尺寸取 2.7A，取整的 L =172mm。 3.4 齒輪參數(shù) 3.4.1 模數(shù)選取 所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) GB/T1357-1987 《漸開(kāi)線圓柱齒輪模數(shù)》的規(guī)定。本次變速器設(shè)計(jì)一擋和倒檔的直齒齒輪選用模數(shù) m =3.0mm，其余擋位斜齒齒輪選mn= 3.0 mm。嚙合套采用漸開(kāi)線齒形，同一變速器中的嚙合齒模數(shù)相同，在此取 2.0mm。 3.4.2 壓力角 α 遵照國(guó)家規(guī)定齒輪壓力角為 20，嚙合套的壓力角為 30。 3.4.3 螺旋角 β 貨車(chē)變速器選

58、用 18～26斜齒輪螺旋角。 3.4.4 齒寬 b 通常根據(jù)齒輪模數(shù) m(mn)的大小來(lái)選定齒寬 b: 直齒為b = Kcm，Kc為齒寬系數(shù)，取 4.5～8.0; 斜齒為 b=Kcmn，Kc取為6.0～8.5。 嚙合套接合齒的工作寬度初選時(shí)可取2～4 mm。第1軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù) Kc可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加、接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。因此，在第1軸嚙合齒輪寬度取 b1=7.03 =21，第 2 軸常嚙合直齒齒輪寬度和與第一軸嚙合的斜齒輪取 b2=6.03=18，其余擋位斜齒齒輪寬度取 bn=7.03.0=21。 3.4.5 齒輪變位系數(shù)的選擇 為了降低噪

59、聲，對(duì)于變速器中除去一、二擋以外的其他各擋齒輪的總變位系數(shù)要選擇小一些的數(shù)值。一般情況下，隨著擋位的降低，總變位系數(shù)應(yīng)該逐漸增大。一、二擋和倒擋齒輪應(yīng)選用較大的值。 3.4.6 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)取值為 1.0。 3.4.7 各擋齒輪齒數(shù)的分配 在初選中心距 A、齒輪模數(shù) mn和螺旋角β 以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各擋齒輪的齒數(shù)。本次設(shè)計(jì)的是4+1擋中間軸式變速器，接下來(lái)說(shuō)明齒數(shù)分配的方法。 圖3-1 四擋變速器傳動(dòng)方案 （1）確定一擋齒輪的齒數(shù)由上圖可知，一擋傳動(dòng)比為: ig1=z2z7z1z8

60、 (3-11) 如果 z7和 z8齒數(shù)確定了，則 z1與 z2傳動(dòng)比可求出。為了求 z7和 z8的齒數(shù)，先求齒數(shù)和 zΣ: 直齒:zΣ=2A/m (3-12) 斜齒:zΣ=2Acosβ/mn (3-13) 本次設(shè)計(jì)中，一擋采用滑動(dòng)直齒齒輪傳動(dòng)，模數(shù)m為3.0，中心距 A =63.4mm，代入式 (3-12) 直齒計(jì)算后得: zΣ=2A/m=2*63.4/3.0=42.3 取 z∑為整數(shù)43，然后進(jìn)行大、小齒輪齒數(shù)的分配。中間軸上的1擋齒輪z8的盡量小些。選定時(shí)，對(duì)軸的尺

61、寸及齒輪的齒數(shù)要綜合考慮。 中間軸式變速器一擋傳動(dòng)比 ig1= 3.5～3.8時(shí)，中間軸上1 擋齒輪齒數(shù)可在 12～ 17 之間選取。由于ig1=6，因此 z8取13，一擋大齒輪齒數(shù)為z7= zΣ－z8=30。 (2) 對(duì)中心距 A 進(jìn)行修正 因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和zΣ后，經(jīng)過(guò)取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的 zΣ和齒輪變位系數(shù)重新計(jì)算中心距 A，再以修正后的中心距 A 作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。本次設(shè)計(jì)根據(jù)新的齒數(shù)計(jì)算中心距為: A=mzΣ/2=3.0*43/2=64.5mm （3）確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 由式 (3-11) 求出常嚙合傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比 z2z1=ig1z

62、8z7 (3-14) 常嚙合傳動(dòng)齒輪 z1、z2中心距和 1 擋齒輪的中心距相等，即： A=mn(z1+z2)2cosβ2 (3-15) 其中，常嚙合齒輪 z1、z2采用斜齒圓柱齒輪，模數(shù) mn=3. 0，初選螺旋角β=26，代入解式 (3-14) 和式 (3-15) 求得: z1=10.7，取整為11，則 z2取整為28。 核算傳動(dòng)比，如相差較大，只要調(diào)整一下齒數(shù)即可。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)ig1=z2z7/z1z8 =5.87≈6.0 則齒數(shù)分配合適。根據(jù)確定的齒數(shù)，按式 (

63、3-15) 算成精確的螺旋角 β2值為24.9。 中心距：mm (4) 確定其他各擋齒輪的齒數(shù) 二擋齒輪齒數(shù): 若2擋齒輪是斜齒輪，模數(shù)與常嚙合齒輪（z1、z2）的相同時(shí)，則得： ig2=z2z5z1z6 (3-16) A=m(z5+z6)2 (3-17) 解式 (16)、(17) 求出 z5、z6。用取整數(shù)后的 z5、z6計(jì)算中心距，若與中心距 A 有偏差，通過(guò)齒輪變位來(lái)調(diào)整。 若2擋齒輪是斜齒輪，螺旋角與常嚙合齒輪的不同時(shí)，由式 (16) 得：

64、 z5z6=ig2z1z2 (3-18) A =mn(z5+ z6)/2cosβ6 (3-19) 此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式 tanβ2tanβ6=z2z1+z21+z5z6=z1ig2+z2z1+z2 (3-20) 聯(lián)立式 (3-18)、(3-19)、(3-20)，可求出 z5、z6和 β6 三個(gè)參數(shù)。也可采用比較方便的試湊法。先選定螺旋角 β6，計(jì)算式(3-20) 等號(hào)左端與右端的值，檢查是否滿足或近似滿足軸向力平

65、衡的關(guān)系。如果相差較大，則要調(diào)整螺旋角重新試湊。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)，其中 ig2= q2=3.30，先選定螺旋角β6= 22，計(jì)算式 (3-20) 左右端得: z1ig2+z2z1+z2=11*3.3+2811+28=1.65 tanβ2tanβ6=tan24.9tan22=1.15 通過(guò)計(jì)算相差較大，應(yīng)盡量縮小差距，取β6= 16，代入計(jì)算，得： tanβ2tanβ6=tan24.916=1.62<1.65 相差不大，基本滿足要求。將β6值代入式 (3-18)、(3-19) 求得 z5=23.36，z6=17.97，分別取整為z5=24，z6=18。根據(jù)所確定的齒數(shù)，核算傳動(dòng)比ig2

66、=3.39≈3.30，滿足設(shè)計(jì)要求。 按式 (3-15) 算出精確的螺旋角 β6值為12.4。 中心距為： mm 三擋齒輪齒數(shù): 三擋常嚙合齒輪計(jì)算過(guò)程與二擋相似。 對(duì)于本例，有公式： z3z4=ig3z1z2 (3-21) A=m(z3+z4)/2cosβ4 (3-22) 此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式 tanβ2tanβ4=ig3z1+z2z1+z2 (3-23) 對(duì)于本次設(shè)計(jì)，先選定螺旋角β4= 21，ig3= q =1.82，計(jì)算式(23) 左右端得： ig3z1+z2z1+z2=1.82*11+2811+28=1.23 tanβ2tanβ4=tan24.9tan21=1.21 相差不大，基本滿足要求。 將 β4代入式 (3-21)、(3-