輕型貨車(chē)變速器設(shè)計(jì)(4+1檔)【19張CAD圖紙和說(shuō)明書(shū)所見(jiàn)所得】【QX系列】

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在汽車(chē)傳動(dòng)系中，采用了可以改變轉(zhuǎn)速比和傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩比的裝置，即變速器。變速器不但可以擴(kuò)大發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)汽車(chē)在各種條件下行駛的需要，而且能在保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變的情況下，實(shí)現(xiàn)倒車(chē)，還能利用空擋暫時(shí)地切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。（1）改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作。（2）在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車(chē)能倒退行駛。（3）利用空擋，中斷動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于變速器換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。因此變速器通常還設(shè)有倒檔，在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下汽車(chē)能倒退行駛；設(shè)有空擋，在滑行或停車(chē)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能保持分離。變速器還應(yīng)能進(jìn)行動(dòng)力輸出。兩軸式變速器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)，主減速器可用螺旋圓錐齒輪或雙曲面齒輪，而發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)用圓柱齒輪，因而簡(jiǎn)化了制造工藝。兩軸式變速器，雖然可以有等于1的傳動(dòng)比，但是仍要有一對(duì)齒輪傳動(dòng)，因而有功率損失。而三軸式變速器，可以將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔，因而傳動(dòng)效率高，磨損小，噪聲也較小。 目前，汽車(chē)上的機(jī)械式變速器的換檔結(jié)構(gòu)形式有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換檔三種。本次設(shè)計(jì)方案一、二檔和三、四檔采用同步器換檔，倒檔使用倒檔軸上滑動(dòng)直齒輪換檔。倒檔的形式及布置方案本次設(shè)計(jì)采用輸出軸上直齒滑動(dòng)換入倒檔換檔方式。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直齒輪加工要求不太高，無(wú)軸向力，成本低。但換檔時(shí)容易發(fā)生沖擊，產(chǎn)生噪聲大壽命短。變速器操縱機(jī)構(gòu)方案分析變速器操縱機(jī)構(gòu)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)掛入兩個(gè)檔位。變速器傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)各齒輪副的相對(duì)安排位置，對(duì)于整個(gè)變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。各檔位置的安排，應(yīng)考慮以下四個(gè)方面的要求： 1、 整車(chē)總布置根據(jù)整車(chē)的總布置，對(duì)變速器輸入軸與輸出軸的相對(duì)位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機(jī)構(gòu)提出要求。比如說(shuō)是該車(chē)是采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)動(dòng)還是發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)動(dòng)等等，這些問(wèn)題都牽連著變速器的設(shè)計(jì)方案。 2、 駕駛員的使用習(xí)慣人們習(xí)慣于按檔的高低順序，由左到右或由右到左排列來(lái)?yè)Q檔，如下圖b和c。值得注意的是倒檔，雖然它是平常換檔序列之外的一個(gè)特殊檔位，然而卻是決定序列組合方案的重要環(huán)節(jié)。例如在四檔變速器中采用的基本序列組合方案有三種，見(jiàn)圖2.2。其中b和c是倒檔與序列不結(jié)合的方案，即掛檔時(shí)，需先換位再掛倒檔。倒檔與序列結(jié)合與不結(jié)合兩者比較，前者在結(jié)構(gòu)上可省去一個(gè)撥叉和一根變速滑桿，后者如布置適當(dāng)，則可使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短。按習(xí)慣，倒檔最好與序列不結(jié)合。否則，從安全考慮，將倒檔與一檔放在一起較好。 圖 2.2根據(jù)以上的要求，本次設(shè)計(jì)的檔位布置方案如圖2.3所示： 圖 2.33、 提高平均傳動(dòng)效率為提高平均傳動(dòng)效率，在三軸式變速器中，普遍采用具有直接檔的傳動(dòng)方案，并盡可能地將使用時(shí)間最多的檔位實(shí)際成直接檔。4、 改善齒輪受載狀況各檔齒輪在變速器中的位置安排，應(yīng)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，以減小軸的變形，使齒輪的重疊系數(shù)不致下降過(guò)多。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過(guò)高而造成表面點(diǎn)蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支承較遠(yuǎn)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。 本次設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案如圖2.3所示傳動(dòng)路線：檔：一軸12中間軸87二軸5、7齒輪間的同步器輸出檔：一軸12中間軸655、7齒輪間的同步器二軸輸出檔：一軸12中間軸431、3齒輪間同步器二軸輸出檔：一軸11、3齒輪間同步器二軸輸出R檔：一軸12中間軸10119二軸輸出 圖2.4 齒輪精度的選擇根據(jù)推薦，提高高檔位齒輪的性能，取Z1Z4為6級(jí)，Z5Z11為7級(jí)。材料選擇現(xiàn)代汽車(chē)變速器的齒輪材料大部分采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與心部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。本次設(shè)計(jì)的齒輪的材料選用40Cr。齒輪的損壞形式變速器齒輪的損壞有以下幾種形式：（1）輪齒折斷（2）齒面點(diǎn)蝕 （3）齒面膠合 2、圓柱齒輪強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算方法（1）接觸強(qiáng)度計(jì)算 用下列公式計(jì)算接觸應(yīng)力 （N/mm2） (3.21)式中：法面內(nèi)基圓周切向力，=；端面內(nèi)分度圓切向力，=；計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nmm；節(jié)圓直徑；節(jié)圓壓力角；螺旋角；輪齒材料的彈性模量；齒輪接觸的實(shí)際寬度；、主、被動(dòng)齒輪節(jié)圓處齒廓曲率半徑；=，=；、主、被動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑；計(jì)算轉(zhuǎn)矩=時(shí)的許用應(yīng)力為： 常嚙合齒輪：13001400 MPa 一檔及倒檔齒輪：19002000 MPa這里是發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。（2）彎曲強(qiáng)度計(jì)算直齒輪用下式計(jì)算彎曲應(yīng)力： = （MPa） (3.22)斜齒輪用下列公式計(jì)算： = （MPa） (3.23)式中：圓周力，=，N； 應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪取1.65，斜齒輪取1.5； 摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，被動(dòng)齒輪取0.9； b 齒面寬 端面周節(jié)，=； 法面周節(jié)，=； 齒形系數(shù)； 重合度影響系數(shù)，=2.0。許用應(yīng)力為400-850 MPa（直齒輪），倒檔齒承受雙向交變載荷作用，取下限；100-250 MPa 參考文獻(xiàn)1陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造（下冊(cè)）第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005年1月2王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì) 第4版. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004年8月3龔微寒.汽車(chē)現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造.北京：人民交通出版社，2002年5月4高維山 主編.汽車(chē)設(shè)計(jì)叢書(shū)變速器.北京：人民交通出版社.2001年1月5 濮良貴、 紀(jì)名剛主編 .機(jī)械設(shè)計(jì) 第八版. 北京：高等教育出版社，2006年5月6實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫(xiě)組編.實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) （上冊(cè)）第2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,1994年1月5文獻(xiàn)綜述 題 目：汽車(chē)機(jī)械式變速器的設(shè)計(jì) 前言 現(xiàn)在，每當(dāng)人們觀看F1大賽，總會(huì)被那種極速的感覺(jué)所折服。此刻，大家似乎談?wù)摰米疃嗟木褪前l(fā)動(dòng)機(jī)的性能以及車(chē)手的駕駛技術(shù)。而且，不忘在自己駕車(chē)的時(shí)候體會(huì)一下極速感覺(jué)或是在買(mǎi)車(chē)的時(shí)候關(guān)注一下發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，這似乎成為了衡量汽車(chē)品質(zhì)優(yōu)劣的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。的確，擁有一顆“健康的心”是非常重要的，因?yàn)樗莿?dòng)力的締造者。但是，掌控速度快慢的，卻是它身后的變速器。 汽車(chē)的實(shí)際使用情況非常復(fù)雜，如起步、怠速停車(chē)、低速或高速行駛、加速、減速、爬坡和倒車(chē)等，這就要求汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力和車(chē)速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，而目前廣泛采用的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小。為了適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下(功率較高、油耗較低)工作，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置了變速器。 變速器的發(fā)展史 距1894年，一個(gè)法國(guó)工程師給一輛汽車(chē)裝上世界上第一個(gè)變速器至今，汽車(chē)變速器已經(jīng)經(jīng)過(guò)了一百多年的發(fā)展。變速器為汽車(chē)重要的組成部分，是承擔(dān)放大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，配合引擎功扭特性，實(shí)現(xiàn)理想動(dòng)力傳遞，從而適應(yīng)各種路況實(shí)現(xiàn)汽車(chē)行駛的主要裝置。 使用最早的是手動(dòng)變速器，國(guó)內(nèi)最早的東風(fēng)解放全是是手動(dòng)變速器，但手動(dòng)變速器也并非一成不變，早期有這樣一種說(shuō)法，中國(guó)的駕駛員是世界上技術(shù)最好的（當(dāng)然21世紀(jì)中國(guó)的駕駛員又都變成了馬路殺手），技術(shù)最好一部分是由于中國(guó)早期的路況實(shí)在是太爛，另一部分就是依賴(lài)于早期的變速器，那時(shí)國(guó)內(nèi)還在實(shí)用不帶同步器的變速器，換擋要依據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和汽車(chē)速度是否同步才能進(jìn)行，并且升檔和降檔要求的油離配合還不一樣。這樣的駕駛員技術(shù)當(dāng)然世界最牛了。 后來(lái)為了方便駕駛，在領(lǐng)個(gè)相鄰齒輪間裝上了同步器，依靠同步器的作用，我們換擋就不需要去判斷車(chē)速了。目前手動(dòng)變速器依然在汽車(chē)界應(yīng)用非常廣泛，自動(dòng)變速器是個(gè)趨勢(shì)，但手動(dòng)變速器確是駕駛樂(lè)趣的極大體現(xiàn)者。 傳統(tǒng)的變速器利用不同的齒輪搭配實(shí)現(xiàn)了換擋変扭的目的，而齒輪搭配的變換就只有靠腳踩離合手拉擋桿來(lái)實(shí)現(xiàn)，這就是所謂的手動(dòng)變速器。為實(shí)現(xiàn)輕松換擋，取消離合腳踏和手動(dòng)掛擋的AT(AutomaticTransmission)變速器出現(xiàn)了，它主要利用液力變扭器配合傳統(tǒng)機(jī)械齒輪箱實(shí)現(xiàn)換擋功能。其實(shí)早在1948年的通用的奧茲莫比爾汽車(chē)上就已經(jīng)出現(xiàn)了如今自動(dòng)變速器的雛形，不過(guò)那時(shí)的自動(dòng)變速器僅僅是加了液力耦合器的手動(dòng)變速器而已。 因?yàn)锳T使用得較早，所以英文定名就叫“自動(dòng)變速器”。然而，AT并不等同于自動(dòng)變速器。只要能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋變速的便可叫自動(dòng)變速器，要達(dá)到此目的其實(shí)途徑很多：除AT外，還包括了無(wú)級(jí)變速器等其它形式。但以前的命名也無(wú)法推翻，所以我們姑且這樣認(rèn)為：自動(dòng)變速器（AT）包括：液力變速（AT）,電控變速（ECT）,無(wú)極變速（CVT）。 隨著城市車(chē)輛密度的加大，自動(dòng)變速器已逐漸成為汽車(chē)的必備裝備，而不僅僅是豪華的標(biāo)志。因?yàn)橛辛俗詣?dòng)變速器，改變車(chē)速變得輕松自如，且不必頻繁地踩踏板。如今，幾乎所有的現(xiàn)代汽車(chē)廠家都生產(chǎn)配備自動(dòng)變速器的汽車(chē)，原因之一是自動(dòng)變速器可以幫助發(fā)動(dòng)機(jī)降低對(duì)環(huán)境的污染。自動(dòng)變速器可實(shí)現(xiàn)最佳轉(zhuǎn)速比，即使發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，也能保障車(chē)輛隨駕駛者的意愿正常行駛，油耗降低了，污染也就受到控制。 1908年，福特T型車(chē)最早采用一種兩個(gè)速比的自動(dòng)變速器。其構(gòu)造是采用多組齒輪，并且分成中央齒輪和周邊齒輪，最外邊則是一個(gè)轉(zhuǎn)輪，隨著中央齒輪從發(fā)動(dòng)機(jī)引入的扭矩不同，齒輪組相機(jī)行事，從而得到高低不一的轉(zhuǎn)速，包括倒車(chē)檔的反向旋轉(zhuǎn)。 從那以后，自動(dòng)變速器的構(gòu)造原理并無(wú)大的改變，但材料技術(shù)的進(jìn)步與潤(rùn)滑油性能的提高，使這種變速器的速比更為豐富。ZF公司于1999年推出了首臺(tái)6個(gè)速比的變速器，與此同時(shí)，液壓控制技術(shù)的發(fā)展，還可使駕車(chē)者通過(guò)制動(dòng)踏板直接改變車(chē)速。 美國(guó)在第二次世界大戰(zhàn)之前就生產(chǎn)過(guò)一種3個(gè)速比的自動(dòng)變速器，只要把變速桿推至D的位置上，便可由油門(mén)踏板隨意地改變車(chē)速。傳統(tǒng)的離合器由一個(gè)渦輪轉(zhuǎn)換器所取代。每當(dāng)制動(dòng)踏板被踩下或抬起時(shí)，由一個(gè)液壓泵干預(yù)速度的變化。這套簡(jiǎn)單的系統(tǒng)后來(lái)回增加了“Kickdown”，使性能更加完善。后來(lái)，又有人發(fā)明了渦流轉(zhuǎn)換器的鎖止機(jī)構(gòu)，消除了加速時(shí)打滑的感覺(jué)，從而大大地降低了油耗。轉(zhuǎn)輪式自動(dòng)變速器存在一個(gè)缺點(diǎn)，即起步加速時(shí)令人有一種車(chē)輪打滑的感覺(jué)，于是駕車(chē)人會(huì)猛加油門(mén)，但車(chē)速又并不隨即增高。目前已有一些廠家，如日產(chǎn)和菲亞特，求助于電子裝置來(lái)設(shè)法消除這一缺點(diǎn)，日產(chǎn)Primera的6速變速器與菲亞特Punto的7速變速器便是這番努力的結(jié)果。駕車(chē)者根本無(wú)需扳動(dòng)手柄，便可以輕松自如地改變車(chē)速。雖然自動(dòng)變速器不斷地演變進(jìn)步，但始終有缺點(diǎn)，即車(chē)速的反應(yīng)與踏板的動(dòng)作之間總有一定的差距，駕駛中缺乏直覺(jué)的印象。1969年出現(xiàn)的電子控制系統(tǒng)及1982年出現(xiàn)的數(shù)字技術(shù)對(duì)此作了改進(jìn)。 隨著發(fā)動(dòng)機(jī)燃油噴射與點(diǎn)火裝置的不斷完善，自動(dòng)變速器也有新的花樣，如設(shè)置了“運(yùn)動(dòng)式或“雪地行駛”等不同的操控方式，有的在儀表盤(pán)上設(shè)有一個(gè)印有S字母的按鈕，可以在加速時(shí)變得格外迅捷；或者印有雪花圖案代表雪地行駛的按鈕，可避免在起步時(shí)打滑。更有甚者，新一代“隨機(jī)應(yīng)變式”變速器還可以順應(yīng)駕車(chē)者不同的習(xí)慣、相應(yīng)的反應(yīng)、使駕駛變得更加得心應(yīng)手。 近年，保時(shí)捷公司又發(fā)明了一種“手控自動(dòng)變速器”，憑靠一組復(fù)雜的電子裝置，可以使駕車(chē)者在自動(dòng)與手動(dòng)變速之間任意選擇。例如，在市內(nèi)行駛時(shí)，由于需要頻繁地變換速度，使用自動(dòng)變速器便顯得非常方便；而一旦來(lái)到高速公路或其它開(kāi)闊的地方，則又可將自動(dòng)變速的功能關(guān)掉，轉(zhuǎn)為由手控制，以此來(lái)領(lǐng)略駕車(chē)中的多種樂(lè)趣。這一點(diǎn)已逐漸成為高檔車(chē)的特性。將自動(dòng)變速器智能化，并且普及到大眾化的汽車(chē)上，這是法國(guó)人的功勞。1997年標(biāo)致206與雷諾Clio率先采用了最先進(jìn)的電腦控制技術(shù)及被稱(chēng)為“fuzzylogie”的原理，即“模糊邏輯”。這樣的汽車(chē)可以依據(jù)駕車(chē)者的性情、路面的狀況、車(chē)身的負(fù)荷乃至周邊環(huán)境等多種因素，在9種程式中挑選最適合的功能，實(shí)現(xiàn)智能化駕駛，以充分發(fā)揮車(chē)輛的性能，降低油耗，確保安全。 機(jī)械式變速器的現(xiàn)狀手動(dòng)變速器（Manual Transmission）采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個(gè)定值(也就是所謂的“級(jí)” )。比如，一檔變速比是3.85,二檔是2.55,再到五檔的0.75,這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動(dòng)比，總共只有5個(gè)值(即有5級(jí))，所以說(shuō)它是有級(jí)變速器。 曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點(diǎn)，阻礙了汽車(chē)高速發(fā)展的步伐，手動(dòng)變速器會(huì)在不久“下課”，從事物發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，這話確實(shí)有道理。但是從目前市場(chǎng)的需求和適用角度來(lái)看，筆者認(rèn)為手動(dòng)變速器不會(huì)過(guò)早的離開(kāi)。 首先，從商用車(chē)的特性上來(lái)說(shuō)，手動(dòng)變速器的功用是其他變速器所不能替代的。以卡車(chē)為例，卡車(chē)用來(lái)運(yùn)輸，通常要裝載數(shù)噸的貨品，面對(duì)如此高的“壓力”，除了發(fā)動(dòng)機(jī)需要強(qiáng)勁的動(dòng)力之外，還需要變速器的全力協(xié)助。我們都知道一檔有“勁”，這樣在起步的時(shí)候有足夠的牽引力量將車(chē)帶動(dòng)。特別是面對(duì)爬坡路段，它的特點(diǎn)顯露的非常明顯。而對(duì)于其他新型的變速器，雖然具有操作簡(jiǎn)便等特性，但這些特點(diǎn)尚不具備。 其次，對(duì)于老司機(jī)和大部分男士司機(jī)來(lái)說(shuō)，他們的最?lèi)?ài)還是手動(dòng)變速器。從我國(guó)的具體情況來(lái)看，手動(dòng)變速器幾乎貫穿了整個(gè)中國(guó)的汽車(chē)發(fā)展歷史，資歷較深的司機(jī)都是“手動(dòng)”駕車(chē)的，他們對(duì)手動(dòng)變速器的認(rèn)識(shí)程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實(shí)的。雖然自動(dòng)變速器以及無(wú)級(jí)變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機(jī)還是崇尚手動(dòng)，尤其是喜歡超車(chē)時(shí)手動(dòng)變速帶來(lái)的那種快感，所以一些中高檔的汽車(chē)（尤其是轎車(chē)）也不敢輕易放棄手動(dòng)變速器。另外，現(xiàn)在在我國(guó)的汽車(chē)駕駛學(xué)校中，教練車(chē)都是手動(dòng)變速器的，除了經(jīng)濟(jì)適用之外，關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實(shí)的基本功以及鍛煉?cǎi){駛協(xié)調(diào)性。第三，隨著生活水平的不斷提高現(xiàn)在轎車(chē)已經(jīng)進(jìn)入了家庭，對(duì)于普通工薪階級(jí)的老百姓來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)最為合適，手動(dòng)變速器以其自身的性?xún)r(jià)比配套于經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)廠家，而且經(jīng)濟(jì)適用型轎車(chē)的銷(xiāo)量一直在車(chē)市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等國(guó)內(nèi)廠家的經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)都是手動(dòng)變速的車(chē)，它們的各款車(chē)型基本上都是5檔手動(dòng)變速。設(shè)計(jì)思路 汽車(chē)變速器是汽車(chē)上的重要部件,為保證汽車(chē)必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),必須合理選擇和配置變速器檔位及各檔速比。通過(guò)對(duì)變速器等比級(jí)數(shù)速比配置、偏置等比級(jí)數(shù)速比配置的理論分析,從經(jīng)濟(jì)性和加速性?xún)煞矫娣治鰧?duì)比兩種速比配置,在總檔位數(shù)和一檔速比確定后,合理的分配變速器各檔速比。1總檔數(shù)及壹檔傳動(dòng)比的選擇，就動(dòng)力性而言,檔位數(shù)多,增加了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最大功率附近高功率的機(jī)會(huì),提高了汽車(chē)的加速和爬坡能力。就燃油經(jīng)濟(jì)性而言,檔位數(shù)多,增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低燃油消耗率區(qū)工作的能力,降低了油耗。2變速器各檔速比的配置，1種方法是按等公比原則分配傳動(dòng)比，2種方法將介紹英國(guó)馬丁博士提出的汽車(chē)變速器偏置等比級(jí)數(shù)分配方法。 變速箱的設(shè)計(jì)需要哪些參數(shù)：齒輪參數(shù)、軸參數(shù)、同步器參數(shù)的確定，并進(jìn)行防脫檔技術(shù)等設(shè)計(jì)。齒輪，1 檔數(shù)及傳動(dòng)比的選擇，2 齒形參數(shù)的確定，2.1 中心距A的選擇，2.2 模數(shù)M的確定，.3壓力角2.4 螺旋角：5 齒寬b .6 變位系數(shù).7 傳動(dòng)的質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算.8 齒厚及側(cè)隙。軸，.1 軸的設(shè)計(jì)2 軸的受力分析3 軸的撓度和偏轉(zhuǎn)角計(jì)算4 軸的校核。同步器1 錐面半錐角和摩擦系數(shù).2 錐面平均直徑和錐面工作長(zhǎng)度.3 鎖止角4 同步時(shí)間5 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 防脫檔和降噪1 防脫檔設(shè)計(jì).2 降噪。 參考文獻(xiàn)汽車(chē)構(gòu)造 （第五版） 陳家瑞，人民交通出版社 汽車(chē)技術(shù)實(shí)訓(xùn) 歐陽(yáng)愛(ài)國(guó)，北京理工大學(xué)出版社 汽車(chē)底盤(pán)構(gòu)造 成大先，化學(xué)工業(yè)出版社 汽車(chē)設(shè)計(jì) 王豐元 馬明星 中國(guó)電力出版社林紹義，一種汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)，機(jī)電技術(shù)，2004年第1期蔡炳炎,徐勇,林寧，機(jī)械式汽車(chē)變速器的速比配置分析，機(jī)械研究與應(yīng)用，2005年4月第18卷第2期。 商要變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(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條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪牽引力及車(chē)速的不同要求的需要。變速器在汽車(chē)中起著重要的作用，它能使汽車(chē)以非常低且穩(wěn)定的車(chē)速行駛，而這種低的車(chē)速只靠?jī)?nèi)燃機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是難以達(dá)到的。隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷壯大，以及汽車(chē)行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設(shè)計(jì)出更經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，工作可靠，性能優(yōu)良，且符合中國(guó)國(guó)情的汽車(chē)已經(jīng)是當(dāng)前汽車(chē)設(shè)計(jì)者的緊迫問(wèn)題，也是我們作為汽車(chē)工程本科畢業(yè)生，必須肩負(fù)的重任。在面臨著前所未有的機(jī)遇的同時(shí)，我們要努力為我們的汽車(chē)工業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。經(jīng)過(guò)四年的刻苦學(xué)習(xí)，我掌握了四十多門(mén)基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，閱讀了大量的專(zhuān)業(yè)書(shū)籍，為從事汽車(chē)行業(yè)的工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在大學(xué)畢業(yè)，即將走向工作崗位之際，按國(guó)家教委的要求，進(jìn)行了這次設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)知識(shí)的一次檢閱，充分體現(xiàn)了一個(gè)設(shè)計(jì)者的知識(shí)掌握程度和創(chuàng)新思想。畢業(yè)設(shè)計(jì)總體質(zhì)量的好壞也直接體現(xiàn)了畢業(yè)生的獨(dú)立創(chuàng)造設(shè)計(jì)能力。由于畢業(yè)設(shè)計(jì)具有特殊的重要意義，在兩個(gè)多月的畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)間里我們到單位實(shí)習(xí)，并閱讀了大量的汽車(chē)資料，虛心向老師請(qǐng)教，且在老師的指導(dǎo)下，將老師傳授的設(shè)計(jì)方法運(yùn)用到自己的設(shè)計(jì)中，使本次畢業(yè)設(shè)計(jì)得以順利完成。 目錄商要 .1第一章 變速器的功用和要求.3 1.1.1 變速器的功用.3 1.1.2 設(shè)計(jì)變速器必須滿(mǎn)足的基本要求.3第二章 變速器的方案論證.4 2.1.1 結(jié)構(gòu)工藝性.4 2.1.2 變速器的經(jīng)向尺寸.4 2.1.3 變速器齒輪的壽命.4 2.1.4 變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)效率.4 2.2.1 變速器轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析.4 2.2.2 換擋結(jié)構(gòu)形式的選擇 .4 (1） 滑動(dòng)齒輪換擋.4 （2） 齒合套換擋.4 （3） 同步器換擋.4 2.2.3 倒檔的形式及布置方案.5 2.2.3 變速器操縱機(jī)構(gòu)方案分析.7 （1） 變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用.7 （2） 設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)基本要求.7 （3） 換擋位置.7 2.2.4 變速器傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì).7（1） 整車(chē)總布置.7（2） 駕駛員的使用習(xí)慣.7（3） 提高平均傳動(dòng)效率.8（4） 變速器的傳動(dòng)效率.8第三章 變速器設(shè)計(jì)計(jì)算.10 3.3.1 變速器主要參數(shù)的選擇.10 3.3.2 抽的直徑.10 3.3.3 傳動(dòng)比的選擇.10 3.3.4 中心距A.11 3.3.5 齒輪參數(shù)選擇.11 （1）模數(shù)的選擇.11 （2）壓力角的選擇.12 （3）螺旋角.12 （4）齒寬.12 3.3.6 各檔數(shù).13 （1）一檔齒輪齒數(shù).13 （2）確定二檔齒輪齒數(shù).13 （3) 確定三檔齒輪齒數(shù).14 (4) 確定倒檔傳動(dòng)比.15 3.3.7 齒輪精度的選擇.15 3.3.8 螺旋方向.16 3 3 9 齒輪變位系數(shù)的選擇及計(jì)算.16 3.3.10 材料選擇.18 （1） 輪齒拆斷.19 （2） 齒面點(diǎn)濁.19 （3） 齒面膠夸.19 3.4.1 變速器軸的設(shè)計(jì)計(jì)算.21 3.4.2 軸的功用及設(shè)計(jì)要求.21 3.4.3 軸尺寸初選.22 3.4.4 軸的受力分析.23 （1）齒輪的受力分析.23 （2）方向.23 （3）各力的作用點(diǎn).24 3.4.5 軸的強(qiáng)度計(jì)算及校核.24 3.4.6 軸的剛度計(jì)算和校核.28 3.4.7 軸上花建的設(shè)計(jì)計(jì)算.29 3.5.1 變速器軸承的選擇.30 3.5.2 幾種 軸承的特點(diǎn).30 (1) 圓柱滾子軸承.30 （2）深溝球軸承. .30 （3）交接觸軸承.30 （4）滾針軸承.30 3.5.3 類(lèi)型的選擇.30 (1) 軸承的載荷.30 （2 )軸承的轉(zhuǎn)速.30 （3）軸承的周心性能.31 （4）軸承的安裝和拆卸.31 3.5.4 軸承的計(jì)算.31 （1）計(jì)算軸承在各檔位時(shí)的反力.32 （2）中間軸受力分析.33 （3）一軸受力分析.34 （4）計(jì)算掛入X檔.35 3.5.5 計(jì)算各齒輪所受切向力軸向力 經(jīng)向力.36 3.5.6 計(jì)算各軸承的總當(dāng)量動(dòng)載荷.36 （1) 計(jì)算各軸承在各檔位時(shí)的徑向載荷.36 （2）計(jì)算軸承在各檔位總動(dòng)量載荷.36 (3) 計(jì)算軸承的總當(dāng)量動(dòng)載荷.36 （4）計(jì)算二軸后軸軸承的總當(dāng)量動(dòng)載荷.36 3.5.7 校核軸承壽命.36 (1) 計(jì)算各軸承1到3檔時(shí)壽命.36 (2) 計(jì)算各軸承在1.2.3檔時(shí)所需要的壽命.36 3.6.1 同步器的設(shè)計(jì).38 3.6.2 慣性式同步器.38 3.6.3 同步器工作原理.38 (1) 摩擦因數(shù).38 (2) 同步器主要尺寸的確定.38 第四章 變速器總成的拆裝順序.42 4.4.1 變速器的裝配順序.42 (1) 領(lǐng)料.42 （2） 零件清洗.42 （3） 部件總成裝.42. 4.4.2 變速器的拆卸.42 4.4.3 變速器總成裝配應(yīng)注意的問(wèn)題.43致謝.44參考文.451、 第一章 變速器的功用和要求 現(xiàn)代汽車(chē)采用的活塞式內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩變化范圍較小，不能適應(yīng)汽車(chē)在各種條件下阻力變化的要求，因此在汽車(chē)傳動(dòng)系中，采用了可以改變轉(zhuǎn)速比和傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩比的裝置，即變速器。變速器不但可以擴(kuò)大發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)車(chē)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)汽車(chē)在各種條件下行駛的需要，而且能在保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向不變的情況下，實(shí)現(xiàn)倒車(chē)，還能利用空擋暫時(shí)地切斷發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力傳遞，使發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。1.1.1 變速器的功用：（1）改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作。（2）在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車(chē)能倒退行駛。（3）利用空擋，中斷動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于變速器換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。因此變速器通常還設(shè)有倒檔，在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下汽車(chē)能倒退行駛；設(shè)有空擋，在滑行或停車(chē)時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能保持分離。變速器還應(yīng)能進(jìn)行動(dòng)力輸出。1.1.2 為保證變速器具有良好的工作性能，設(shè)計(jì)變速器必須滿(mǎn)足以下的使用條件和基本要求：（1）應(yīng)該合理地選擇變速器的檔數(shù)和傳動(dòng)比，使汽車(chē)具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。（2）工作可靠，在使用過(guò)程中不應(yīng)該有自動(dòng)跳檔、脫檔和換檔沖擊現(xiàn)象發(fā)生；此外，還不允許出現(xiàn)誤掛倒檔的現(xiàn)象。（3）操縱輕便，以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。（4）傳動(dòng)效力高、噪音小。為了減少齒輪的嚙合損失，應(yīng)設(shè)有直接檔。此外合理地齒輪形式以及結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高其制造和安裝精度，都是提高效率和減小噪聲的有效措施。 （5）結(jié)構(gòu)緊湊，盡量做到質(zhì)量輕、體積小、制造成本底。（6）制造容易、成本低廉、維修方便、使用壽命長(zhǎng)。（7）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。 (8）需要時(shí)應(yīng)設(shè)置動(dòng)力輸出裝置。 第二章 變速器的方案論證2.1.1 變速器類(lèi)型選擇及傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)變速器的種類(lèi)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（行星齒輪）式和綜合式的。其中，固定式變速器應(yīng)用較廣泛，又可分為兩軸式，三軸式和多軸式變速器?，F(xiàn)代汽車(chē)大多都采用三軸式變速器。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)，如變速器傳動(dòng)比小，則常采用兩軸式變速器。以下是兩軸式和三軸式變速器的傳動(dòng)方案。要采用哪一種方案，除了汽車(chē)總布置的要求外，主要考慮以下四個(gè)方面：2.1.2 結(jié)構(gòu)工藝性?xún)奢S式變速器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)，主減速器可用螺旋圓錐齒輪或雙曲面齒輪，而發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)用圓柱齒輪，因而簡(jiǎn)化了制造工藝。2.1.3 變速器的徑向尺寸兩軸式變速器的前進(jìn)檔均為一對(duì)齒輪副，而三軸式變速器則有兩對(duì)齒輪副。因此，對(duì)于相同的傳動(dòng)比要求，三軸式變速器的徑向尺寸可以比兩軸式變速器小得多。2.1.4 變速器齒輪的壽命兩軸式變速器的低檔齒輪副大小相差懸殊，小齒輪工作循環(huán)次數(shù)比大齒輪要高得多，因此，小齒輪工作壽命比大齒輪要短。三軸式變速器的各前進(jìn)檔均為常嚙合齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，因此壽命比較接近。在直接檔時(shí)，齒輪只是空轉(zhuǎn)，不影響齒輪壽命。2.1.5 變速器的傳動(dòng)效率兩軸式變速器，雖然可以有等于1的傳動(dòng)比，但是仍要有一對(duì)齒輪傳動(dòng)，因而有功率損失。而三軸式變速器，可以將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔，因而傳動(dòng)效率高，磨損小，噪聲也較小。 轎車(chē)，尤其是微型汽車(chē)，采用兩軸式變速器比較多，這樣可將變速器和主傳動(dòng)器組成一個(gè)整體，使傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)緊湊，汽車(chē)得到較大的有效空間，便于汽車(chē)的總體布置。因此，近年來(lái)在歐洲的轎車(chē)中采用得比較多。而中、重型載貨汽車(chē)則多采用三軸式變速器。這次設(shè)計(jì)的變速器是輕型貨車(chē)使用，所以采用三軸式變速器。2.2.1 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析根據(jù)第一節(jié)所述，采用中間軸式變速器，在各檔數(shù)相同的條件下，各變速器的差別主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù)，換檔方案和倒檔傳動(dòng)方案。2.2.2 換檔結(jié)構(gòu)形式的選擇目前，汽車(chē)上的機(jī)械式變速器的換檔結(jié)構(gòu)形式有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換檔三種。1、滑動(dòng)齒輪換檔通常是采用滑動(dòng)直齒輪換檔，但也有采用滑動(dòng)斜齒輪換檔的。滑動(dòng)直齒輪換檔的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、容易制造。缺點(diǎn)是換檔時(shí)齒端面承受很大的沖擊會(huì)導(dǎo)致齒輪過(guò)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一檔和倒檔上。2、嚙合套換檔用嚙合套換檔，可以將結(jié)構(gòu)為某傳動(dòng)比的一對(duì)齒輪，制造成常嚙合的斜齒輪。用嚙合套換檔，因同時(shí)承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換檔，因此它們都不會(huì)過(guò)早損壞，但是不能消除換檔沖擊，所以仍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，使變速器的軸向尺寸和旋轉(zhuǎn)部分的總慣量增大。因此，這種換檔方法目前只在某些要求不高的檔位及重型貨車(chē)變速器上使用。這是因?yàn)橹匦拓涇?chē)檔位間的公比較小，要求換檔手感強(qiáng)，而且在這種車(chē)型上又不宜使用同步器（壽命太短，維修不便）。3、同步器換檔現(xiàn)在大多數(shù)汽車(chē)的變速器都采用同步器換檔。使用同步器能保證迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲換檔，與操作技術(shù)熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車(chē)的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換檔方法相比，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大、同步環(huán)使用壽命短等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，由于同步器廣泛使用，壽命問(wèn)題已得到基本解決。上述三種換檔方案，可同時(shí)用在同一變速器中的不同檔位上，一般倒檔和一檔采用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的滑動(dòng)直齒輪或嚙合套的形式，對(duì)于常用的高檔位則采用同步器或嚙合套.本次設(shè)計(jì)方案一、二檔和三、四檔采用同步器換檔，倒檔使用倒檔軸上滑動(dòng)直齒輪換檔。2.2.3 倒檔的形式及布置方案倒檔使用率不高，常采用直齒滑動(dòng)齒輪方案換入倒檔。為實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)有些利用在前進(jìn)檔的傳動(dòng)路線中，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案，也有利用兩個(gè)聯(lián)體齒輪的方案。圖2.1常見(jiàn)的倒檔結(jié)構(gòu)方案有以下幾種：方案1.（如圖2.1a）所示）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(chēng)變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。此方案廣泛用于轎車(chē)和輕型貨車(chē)的四檔全同步器式變速器中。方案2.（如圖2.1b）所示）此方案的優(yōu)點(diǎn)是可以利用中間軸上一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度，但換檔時(shí)兩對(duì)齒輪必須同時(shí)嚙合，致使換檔困難。某些輕型貨車(chē)四檔變速器采用此方案。方案3.（如圖2.1c）所示）此方案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，突出的缺點(diǎn)是換檔程序不合理。方案4.（如圖2.1d）所示）此方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)作了修改，因而經(jīng)常在貨車(chē)變速器中使用。方案5.（如圖2.1e）所示）此方案中，將中間軸上一檔和倒檔齒輪做成一體其齒體、寬加大，因而縮短了一些長(zhǎng)度。方案6.（如圖2.1f）所示）此方案中，采用了全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔方便。方案7.（如圖2.1g）所示）為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有些貨車(chē)采用此方案，其缺點(diǎn)是一檔和倒檔得各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些，一般3、4、5、6、7五種方案用于五檔變速器。綜合考慮，本次設(shè)計(jì)采用輸出軸上直齒滑動(dòng)換入倒檔換檔方式。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，直齒輪加工要求不太高，無(wú)軸向力，成本低。但換檔時(shí)容易發(fā)生沖擊，產(chǎn)生噪聲大壽命短。2.2.4 變速器操縱機(jī)構(gòu)方案分析 1、變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用變速器操縱機(jī)構(gòu)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)掛入兩個(gè)檔位。 2、設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該滿(mǎn)足的基本要求 （1）要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖。 (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。 3、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)： (1）按換檔次序來(lái)排列 。 (2）將常用檔放在中間位置，其它檔放在兩邊。 (3）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)于1檔組成一排。2.2.5 變速器傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)各齒輪副的相對(duì)安排位置，對(duì)于整個(gè)變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。各檔位置的安排，應(yīng)考慮以下四個(gè)方面的要求： 1、 整車(chē)總布置根據(jù)整車(chē)的總布置，對(duì)變速器輸入軸與輸出軸的相對(duì)位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機(jī)構(gòu)提出要求。比如說(shuō)是該車(chē)是采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)動(dòng)還是發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)動(dòng)等等，這些問(wèn)題都牽連著變速器的設(shè)計(jì)方案。 2、 駕駛員的使用習(xí)慣人們習(xí)慣于按檔的高低順序，由左到右或由右到左排列來(lái)?yè)Q檔，如下圖b和c。值得注意的是倒檔，雖然它是平常換檔序列之外的一個(gè)特殊檔位，然而卻是決定序列組合方案的重要環(huán)節(jié)。例如在四檔變速器中采用的基本序列組合方案有三種，見(jiàn)圖2.2。其中b和c是倒檔與序列不結(jié)合的方案，即掛檔時(shí)，需先換位再掛倒檔。倒檔與序列結(jié)合與不結(jié)合兩者比較，前者在結(jié)構(gòu)上可省去一個(gè)撥叉和一根變速滑桿，后者如布置適當(dāng)，則可使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短。按習(xí)慣，倒檔最好與序列不結(jié)合。否則，從安全考慮，將倒檔與一檔放在一起較好。 圖 2.2根據(jù)以上的要求，本次設(shè)計(jì)的檔位布置方案如圖2.3所示： 圖 2.33、 提高平均傳動(dòng)效率為提高平均傳動(dòng)效率，在三軸式變速器中，普遍采用具有直接檔的傳動(dòng)方案，并盡可能地將使用時(shí)間最多的檔位實(shí)際成直接檔。4、 改善齒輪受載狀況各檔齒輪在變速器中的位置安排，應(yīng)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，以減小軸的變形，使齒輪的重疊系數(shù)不致下降過(guò)多。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過(guò)高而造成表面點(diǎn)蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支承較遠(yuǎn)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。 本次設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案如圖2.3所示傳動(dòng)路線：檔：一軸12中間軸87二軸5、7齒輪間的同步器輸出檔：一軸12中間軸655、7齒輪間的同步器二軸輸出檔：一軸12中間軸431、3齒輪間同步器二軸輸出檔：一軸11、3齒輪間同步器二軸輸出R檔：一軸12中間軸10119二軸輸出 圖2.4 第三章 變速器設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1 變速器主要參數(shù)的選擇3.3.2軸的直徑第一軸花鍵部分直徑d(mm)初選 d=式中： 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，4.04.6，取4.3；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）；d=23.34mm ，取d32mm。3.3.3傳動(dòng)比的選擇汽車(chē)在最大爬坡路面上行使時(shí)，最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)能克服輪胎與路面間滾動(dòng)阻力及上坡阻力。由于汽車(chē)上坡行使時(shí)，車(chē)速不高，故可以忽略空氣阻力，這時(shí)： （3.1） 式中：最大驅(qū)動(dòng)力；即 = / Error! No bookmark name given.滾動(dòng)阻力；即 =cos 最大上坡阻力。即 =sin 把以上參數(shù)代入（3-1）得： (3.2) 以上是根據(jù)最大爬坡度確定一檔傳動(dòng)比，式中：發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，=160 Nm；變速器一檔傳動(dòng)比；主傳動(dòng)器傳動(dòng)比，=4.5；汽車(chē)總質(zhì)量，2200kg；道路滾動(dòng)阻力系數(shù)取0.020；傳動(dòng)系機(jī)械效率，取0.84；重力加速度；取=9.8；驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑，取0.42 m；汽車(chē)最大爬坡度為30，即=4.3 取=4.8 由 式中，為常數(shù)，也就是各檔之間的公比，一般認(rèn)為不宜大于1.71.8。 由中等比性質(zhì)；得：檔位數(shù)，取=2,3,4,檔數(shù)，n=4 ；=4.82/3=2.846=4.81/3=1.687=1.0(直接檔)=1.687=1.687=1.687符合q的要求。=4.8, =2.864, =1.687, =1.00。3.3 4中心矩A對(duì)于中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸之間的距離稱(chēng)為變速器中心距A初選中心矩A時(shí)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算= (3.3) 中心距系數(shù)：=9.511.0,取9.8； 變速器一檔傳動(dòng)比； 變速器傳動(dòng)效率：取96； 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩，單位為（Nm）；A=9.8(1604.80.96)1/3取=89mm3.3.5齒輪參數(shù)選擇1、模數(shù)的選擇影響齒輪模數(shù)選取的因素很多，如齒輪強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。選取齒輪模數(shù)時(shí)一般遵循的原則是：合理減少模數(shù)，增加齒寬會(huì)使噪聲降低；為了減輕變速器的質(zhì)量，應(yīng)增加模數(shù)，同時(shí)減小齒寬；從工藝方面考慮，各檔齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從齒輪強(qiáng)度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)該有不同的模數(shù)。對(duì)貨車(chē)，減輕質(zhì)量比減小噪聲更重要，故齒輪應(yīng)選用大些的模數(shù)。 初選模數(shù)時(shí)，可參考同類(lèi)型汽車(chē)的齒輪模數(shù)確定；也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定，即： = =2.52 高檔齒輪K=1 = =2.935 一檔齒輪式中： 為斜齒輪法向模數(shù)； 為直齒輪模數(shù)； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩；=160 Nm 變速器一檔傳動(dòng)比； 變速器傳動(dòng)效率：取96；該設(shè)計(jì)選用同一模數(shù)進(jìn)行，故斜齒輪法向模數(shù)取=3；直齒輪模數(shù)取=32、壓力角的選擇壓力角較小時(shí)，重合度較大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對(duì)于轎車(chē)，為提高重合度以降低噪聲，應(yīng)采用14.5,15，16，16.5等小些的壓力角；對(duì)貨車(chē)，為提高齒輪的承載能力，應(yīng)選用22.5或25等大些的壓力。實(shí)際上，因國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為20。3、螺旋角選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)注意到它對(duì)齒輪工作噪聲，輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。在齒輪選取大的螺旋角時(shí)，齒輪嚙合重合度增加，工作平穩(wěn)，噪聲降低。隨著增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高，不過(guò)，當(dāng)螺旋角大于30時(shí)，抗彎強(qiáng)度急劇下降，會(huì)使軸向力及軸承載荷過(guò)大。貨車(chē)變速器斜齒螺旋角的選擇范圍：1826。初選1,2=25，4、齒寬b齒寬的選擇，應(yīng)注意到齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)行、齒強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)受力的均勻程度。通常根據(jù)模數(shù)（）來(lái)選擇齒寬：直齒：=,為齒寬系數(shù)，取4.58.0斜齒：=，取為6.08.5； 小齒輪的齒寬在計(jì)算上認(rèn)為加寬約510，所以有5、直齒 =(4.58.0)3=13.524(mm)=20mm, =22mm, =20mm6、斜齒 =(6.08.0)3=19.525.5(mm) 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中間軸上預(yù)定用寶塔齒輪，所以取:=22mm, =20mm, =22mm, =20mm=18mm, =20mm, =18mm, =20mm3.3.6 各檔齒數(shù)Z齒數(shù)確定原則：各檔齒輪齒數(shù)比應(yīng)盡可能不是整數(shù), 且各檔齒數(shù)無(wú)公約數(shù)。1、一檔齒輪齒數(shù) 斜齒=2 (3.4)選取20，=289cos20/3=55.76 取=56由進(jìn)行大小齒輪齒數(shù)分配，為使的傳動(dòng)比更大些，取=38,=18；=(+)/(2cos) (3.5)=2.5(3818)/(2 cos20)=89.39mm取90mm；/ (3.6)=4.818/38=2.274； 由= (+)/(2cos) (3.7)+290cos25/3=54.38取=17，=37（圓整）； 修正=/() (3.8)=3738/（1728）=4.59%=|4.59-4.8|/4.8=4.3%5% (合格)； 修正由(+)/（2cos） (3.9)得arccos(+)/（2A）= 25.842同理arccos(+)/（2A）= 21.0392、確定二檔齒輪齒數(shù)（取20）/=/ (3.10)=2.84617/37=1.3076+=2cos/ (3.11) =290cos20/3 = 56.38取=24, =32(圓整)；修正/（） (3.12)3732/（1724）2.90|2.90-2.846|/2.846100%1.966%5% (合格)；修正5.6arccos(+)/（2A）=21.039 (3.13) 從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，齒數(shù)還必須滿(mǎn)足下列關(guān)系式：tg /tg=/(+)(1+/)tg /tg=1.2571/(+)(1+/)=1.5988|1.5988 -1.2571|=0.34170.5 兩者相差不大，近似認(rèn)為軸向力平衡。3、確定三檔齒輪齒數(shù)（3.420） / (3.14) 1.6817/37 0.775 由(+)/2cos (3.15)取20,得2cos/ =290cos20/3=56.38取24，32（圓整）； 修正=/（） (3.16)=3724/（1732）=1.632i3%=|1.632-1.687|/1.687100%=3.26%5%(合格) 修正arccos(+)/（2A） (3.17)=21.039;從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，齒數(shù)還必須滿(mǎn)足下列關(guān)系式：tg/tg=/(+)(1+/)tg/tg=1.257/(+)(1+/)=1.102|1.257-1.102|=0.123=90mm齒輪9和齒輪10的齒頂圓之間的間隙 =90-3(38+17)/2.0-213 =1.50.5 所以齒輪能正常嚙合且不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉。修正后各檔的傳動(dòng)比為：i1 =4.590, i2 =2.902,i3 =1.632,i4 =1.000, ir =4.8653.3.7 齒輪精度的選擇根據(jù)推薦，提高高檔位齒輪的性能，取Z1Z4為6級(jí)，Z5Z11為7級(jí)。3.3.8螺旋方向由于斜齒輪傳遞扭矩時(shí)要產(chǎn)生軸向力，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)要求中間軸上的軸向力平衡。關(guān)于螺旋角的方向，第一、二軸齒輪采用左旋，這樣可使第一、二軸所受的軸向力直接經(jīng)過(guò)軸承蓋作用在變速器殼體上，而不必經(jīng)過(guò)軸承的彈性檔圈傳遞。中間軸齒輪全部采用右旋，因此同時(shí)嚙合的兩對(duì)齒輪軸向力方向相反，軸向力可互相抵消一部分。3.3.9齒輪變位系數(shù)的選擇及計(jì)算采用變位系數(shù)，除了避免齒輪產(chǎn)生干涉、根切和配湊中心距以外，還因?yàn)樽兯倨鞑煌瑱n位的齒輪在彎曲強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度、使用平穩(wěn)性、耐磨性及抗膠合能力等方面有不同的要求，采用齒輪變位就能分別予以兼故。齒輪變位是提高齒輪壽命的有效方法。對(duì)實(shí)際中心距等于已知中心距時(shí)，采用高度變位，反之采用角度變位。由于角度變位可獲得良好的齒合性能及傳動(dòng)質(zhì)量,故較多被采用.變速器齒輪是斷續(xù)工作的,各檔使用條件不同,齒輪經(jīng)常承受循環(huán)負(fù)荷,有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。使用表明,變速器齒輪大多是因?yàn)辇X面剝落和疲勞斷裂而損壞的,因此,變位系數(shù)只要應(yīng)按提高接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。對(duì)于常用的高檔齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，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)。為提高接觸強(qiáng)度,應(yīng)使所選用的變位系數(shù)盡可能取大些,這樣兩齒輪的齒廓漸開(kāi)線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對(duì)于低擋齒輪，由于齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞的載荷較大，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)小齒輪的彎曲強(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)，此時(shí)小齒輪的變位系數(shù)大于零。為提高耐磨性及抗膠合能力，應(yīng)使所選用的變位系數(shù)能降低兩齒合齒輪的相對(duì)滑動(dòng)系數(shù)，并使兩齒輪齒根外的滑動(dòng)系數(shù)趨于平齊。利用變位系數(shù)封閉圖分配變位系數(shù)是目前較好的一種方法，它比較全面地綜合了各種限制條件和各種傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)。使用該圖分配變位系數(shù)可不必校核是否干涉，根切，齒頂變尖以及重合系數(shù)過(guò)低等情況。變位系數(shù)的計(jì)算： 已知實(shí)際中心距A，mn，Z 標(biāo)準(zhǔn)中心距A=mn(Z1+Z2)/(2*cos) 端面壓力角t: tgt=tgn/cos 端面齒合角t : invt=invt+2*(Xt1 +Xt2)*tgt /(Z1 +Z2) (invt =tgt t) A =A*cost /cost t =arccos(A*cost /A ) 代入式并整理得： X=Xt1+Xt2 =(invt invt )*(Z1 +Z2 )/2*tgt 根據(jù)以上各式計(jì)算得： X(1,2) = 0.198 X(3,4) =-0.3001 X(5,6) =0.120 X(7,8) =0.120 X(9,11) =0 X(10,11) =0 表 3.1ZiZ1Z2Z3Z4Z5Z6Z7XI0.25-0.250.125-0.125-0.1250.125-0.25Z8Z9Z10Z110.25000表2為計(jì)算所得齒數(shù)： 表 3.2 Z1737243232243818381722b222022201820182020222025.84221.03921.03921.03903.333.213.213.2133333320202020203.752.253.3752.252.633.3752.253.7533334.53.3754.54.133.3754.5303.753.753.75d56.67123.3377.14102.85102.8577.14122.1457.86114516664.17127.8383.89108.11108.1183.89126.6465.36120577250.67114.3370.3994.6194.6170.39113.1451.86106.543.558.5 y0.1450.1300.1420.1350.1350.1510.1320.1480.1480.1190.132（1）直齒圓柱齒輪： (2) 斜齒圓柱齒輪：分度圓直徑：d=Zm 端面模數(shù)=cos齒頂高h(yuǎn)a=m（+） 分度圓直徑：d=Zmt齒根高h(yuǎn)f=(ha*c*-Xt)m 齒頂高：ha=ha*mt+Xtmt齒頂圓直徑：da=d+2ha 齒全高：h=(2ha*+C*)mt齒高h(yuǎn)=ha+hf 齒頂圓直徑da=d+2ha齒頂高系數(shù)ha*=1.0齒根高系數(shù)c*=0.253.3.10 材料選擇現(xiàn)代汽車(chē)變速器的齒輪材料大部分采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與心部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。本次設(shè)計(jì)的齒輪的材料選用40Cr。 齒輪的強(qiáng)度校核1、齒輪的損壞形式變速器齒輪的損壞有以下幾種形式：（1）輪齒折斷齒輪在嚙合過(guò)程中，齒輪表面承受有集中載荷的作用。可以把齒輪看作是懸臂梁，輪齒根部彎曲應(yīng)力很大，過(guò)渡圓角處又有應(yīng)力集中，故輪齒根部很容易發(fā)生斷裂。輪齒折斷有兩種情況，一種是輪齒受到足夠大的突然載荷的沖擊作用，導(dǎo)致輪齒斷裂。另一種是受到多次重復(fù)載荷的作用，齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，裂縫逐漸擴(kuò)展到一定深度以后，齒輪突然折斷。 為避免齒輪輪齒折斷，需降低輪齒的彎曲應(yīng)力，提高齒輪的彎曲強(qiáng)度。采用下列措施，可提高輪齒的彎曲強(qiáng)度：增大輪齒根部齒厚；加大輪齒根部過(guò)渡圓角半徑；采用長(zhǎng)齒齒輪傳動(dòng)；提高重合度；使同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)增多；使齒面及齒根部過(guò)渡圓角處盡量光滑；提高材料的許用應(yīng)力，如采用優(yōu)質(zhì)鋼材等。（2）齒面點(diǎn)蝕 齒面點(diǎn)蝕是閉式齒輪傳動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪在潤(rùn)滑油中工作，齒面長(zhǎng)期受到脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。而裂縫中油壓增高，使裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，最后導(dǎo)致齒面表層一塊塊剝落，齒面出現(xiàn)大量的扇形小麻點(diǎn)，這就是齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象。 提高接觸強(qiáng)度的措施：一方面是合理選擇齒輪參數(shù)，使接觸應(yīng)力降低；另一方面是提高齒面硬度，如采用許用應(yīng)力大的鋼材等。（3）齒面膠合 高速重載齒輪傳動(dòng)、軸線不平行的螺旋齒輪傳動(dòng)及雙曲面齒輪傳動(dòng)，由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度大，接觸應(yīng)力大，使齒面間潤(rùn)滑油膜破壞，兩齒面之間金屬材料直接接觸，局部溫度過(guò)高，互相熔焊粘連，齒面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡，這種損壞形式叫膠合。 防止膠合的措施有：一方面采用較大或加有耐壓添加劑的潤(rùn)滑油，提高油膜強(qiáng)度，使油膜不破壞，就可以不產(chǎn)生局部溫升；另一方面可提高齒面硬度，或嚙合齒輪采用不同材料等。2、圓柱齒輪強(qiáng)