買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 編號 摘 要 四驅(qū)越野汽車變速器的傳動(dòng)方案及傳動(dòng)過程是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，越野汽車變速與我們之前所做的三級減速器設(shè)計(jì)不同，我們之前所做的三級減速中，齒輪與軸是靠鍵連接在一起的，而本次的設(shè)計(jì)中齒輪與軸不僅有鍵連接，而且有空套的，減速中同步器起重要作用。 同步器的類型比較多，在諸多同步器中，適合四驅(qū)越野汽車變速器的是鎖銷式同步器。鎖銷式同步器的工作原理是難點(diǎn)之一，四驅(qū)越野汽車操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的第三個(gè)難點(diǎn)，他在操縱過程中涉及到掛檔自鎖、掛檔互鎖及倒檔鎖，這是操作系統(tǒng)的重要部分。 變速器是車上的一個(gè)重要 部件，變速器是汽車動(dòng)力系統(tǒng)中重要性僅次于發(fā)動(dòng)機(jī)的部件 ,直接涉及操控樂趣和駕乘舒適性，它對燃油消耗、尾氣排放、行駛動(dòng)力性和舒適性都會(huì)產(chǎn)生重大影響。 關(guān)鍵詞： 變速器；同步器；齒輪 II ABSTRACT Four-wheel drive off-road car transmission scheme and the transmission process is one of the focuses of this design, off-road vehicle speed and we made three before the reducer designs, we made three before the deceleration, the gear and shaft is linked by key, and this gear and shaft design not only key to connect, and free sets, slow play an important role of synchronization. The type of synchronizer more, in many synchronizer for four-wheel drive off-road vehicle transmission is locking pins synchronizer. Lock pin type synchronizer works by one of the difficulties, four-wheel drive off-road vehicle control system design is the design of this third difficulty, he was involved in manipulating the process of self-locking hanging file, hanging file interlock and reverse lock, this is an important part of the operating system Gearbox is one of the important parts of the vehicle, transmission is the a utomobile power system importance only to the components of an engine, directly relates to the control pleasure and ride comfort, its fuel consumption, exhaust emissions, driving dynamics and comfort will have a significant impact. Keywords: Transmission； synchronizer； gear 全套 資料 ， 扣扣 414951605 III 目 錄 摘 要 . I ABSTRACT .II 目 錄 . III 1 緒論 . 1 2 變速器總體設(shè)計(jì) . 3 2.1 全 時(shí)四驅(qū)與分時(shí)四驅(qū) . 3 2.2 變速器選型 . 4 2.3 變速器幾軸式選用 . 7 2.3.1 三軸五當(dāng)變速器傳動(dòng)簡圖 . 8 2.3.2 兩軸五當(dāng)變速器傳動(dòng)簡圖 . 8 2.4 變速器零部件的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 . 10 2.4.1 齒輪式 . 10 2.4.2 軸的機(jī)構(gòu) 分析 . 11 2.4.2 軸承形式 . 111 3 基本參數(shù)的確定 . 12 3.1 變速器的檔位數(shù)和傳動(dòng)比 . 122 3.1.1 確定變速器 的檔數(shù) . 12 3.1.2 定一檔傳動(dòng)比1gi的取值 . 122 3.2 中心距 . 14 3.3 齒輪參數(shù) . 154 3.3.1 齒輪模數(shù) . 15 3.3.2 齒形、壓力角與螺旋角 . 155 3.3.3 齒寬 . 15 3.3.4 齒頂高系數(shù) . 155 3.3.5 齒輪變位 . 15 3.4 各檔齒數(shù)的分配 . 166 3.4.1 確定一檔齒輪的齒數(shù) . 17 3.4.2 修正中心距 . 17 3.4.3 確定各檔齒輪的齒數(shù) . 177 4 齒輪強(qiáng)度的校核 . 20 4.1 齒輪的損壞形式 . 20 4.2 齒輪的強(qiáng)度校核 . 20 4.2.1 接觸強(qiáng)度校核 . 20 4.2.2 彎曲強(qiáng)度校核 . 22 5 同步器的選擇 . 25 5.1 同步器的構(gòu)造及工作原理 . 25 5.2 同步器的結(jié)構(gòu)類型 . 25 IV 5.2.1 鎖環(huán)式同步器 .25 5.2.2 鎖銷式同步器 .26 5.2.3 多錐式同步器與多片式同步器 .26 5.2.4 慣性增力式同步器 .26 5.3 鎖銷式同步器的選擇 .27 5.4 鎖銷式同步器同步環(huán)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .28 5.4.1 同步環(huán)錐面角的確定 .28 5.4.2 同步環(huán)錐面螺紋和油槽的設(shè)計(jì) .28 5.4.3 同步環(huán)錐面直徑和寬度的確定 .28 5.4.4 同步環(huán)的材 料 .28 5.5 鎖銷式同步器鎖銷的設(shè)計(jì)計(jì)算 .28 5.5.1 同步器鎖止角的確定 .28 5.5.2 同步器鎖銷差的確定 .28 5.6 鎖銷式同步器齒套的設(shè)計(jì)計(jì)算 .28 5.6.1 齒套鎖銷孔和定位銷孔的設(shè)計(jì) .28 5.6.2 齒套接合齒的設(shè)計(jì) .28 5.7 同步器零件之間間隙的確定 .28 6 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .30 7 結(jié)論與展望 .34 7.1 結(jié)論 .34 7.2 不足之處及未來展望 .34 致 謝 .35 參考文獻(xiàn) .36 附錄 .37 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 隨著生活水平的提高，人們對交通工具的要求越來越高。這兩年我國汽車行業(yè)得到了長足的進(jìn)步。汽車已不再作為富貴的奢侈品，被更多的中層階級接受。 越野車（圖 1.1）作為一種能在無路地面上行使的高通過性汽車。無論是在東部沿海地區(qū)還是在中西部地區(qū)得到了廣大中青年消費(fèi)者的青睞。此外，汽車行業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了絕大數(shù)國民經(jīng)濟(jì)部門的發(fā)展，越來越多的國家把汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。 改革開放以來 ,中國汽車工業(yè)的發(fā)展駛?cè)肓丝燔嚨溃嚠a(chǎn)量不斷飆升 ,1971 年、 1988年、 1992 年和 2000 年分別突破 10 萬輛、 50 萬輛 、 100 萬輛和 500 萬輛，己成功躋身世界汽車四強(qiáng)之列。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，高速公路、高等級公路的不斷建設(shè)，汽車正逐漸進(jìn)入家庭，成為人們生活的一部分 .1980 2001 年，我國汽車消費(fèi)量年均增長高達(dá) 18，特別是進(jìn)入九十年代以后，國內(nèi)汽車產(chǎn)量以 l 2 年遞增 10 萬輛的速度高速增長，目前在汽車市場的比重己超過 30，成為我國汽車需求增長的重要拉動(dòng)力量。大力發(fā)展公共交通， “鼓勵(lì)汽車進(jìn)入家庭 ”己經(jīng)被黨中央寫入 “十五計(jì)劃 ”。國家經(jīng)貿(mào)委提出， “十五 ”期末我國汽車產(chǎn)量要達(dá) 320 萬輛左右，力爭到 2010 年使之成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。規(guī)劃預(yù)計(jì)到 2005 年，轎車產(chǎn)量為 110 萬輛左右；汽車工業(yè)增加值為 1300億元，占國內(nèi)生產(chǎn)總值 1左右，汽車產(chǎn)品基本滿足國內(nèi)市場需求。 隨著我國加入世界貿(mào)易組織，通用、福特、日產(chǎn) 一批世界一流汽車生產(chǎn)企業(yè)紛紛進(jìn)入中國，市場競爭日趨激烈 .入世后，技術(shù)競爭將是我國汽車工業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)。 圖 1.1 越野車 隨著國民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，汽車己成為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾慕煌ㄟ\(yùn)輸工具。人民生活水平的不斷提高，則更對車輛的舒適性能提出高要求 , 不僅如此 ,隨著世界石油 的越來越緊張 ,全球資源的減少，汽車變速性能還直接影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)輸生產(chǎn)效率、變速過程的全面研究以提高汽車的動(dòng)力性，具有積極的社會(huì)效益和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 現(xiàn)代汽車上廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源設(shè)置了變速器 . 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 我國正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)，有針對性地進(jìn)行汽車零部件的設(shè)計(jì)，是進(jìn)行汽車設(shè)計(jì)的有效切入點(diǎn)。變速器作為重要的部件，我國正在積極進(jìn)行相關(guān)研究。 由此可見，四驅(qū)越野車的變速器的設(shè)計(jì)具有很重要的意義 本課題來源：結(jié)合科研進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。進(jìn)行設(shè)計(jì)的基本條件是如下的一些重 要的技術(shù)數(shù)據(jù)。 外行尺寸 (長 寬 高 )： 360015501500(mm)； 額定功率： 76kW(3800r/min) ； 最大扭矩： 225Nm(2000r/min) 前軸距： 2230mm； 輪距： 1300mm ；后輪距： 1300mm ； 總質(zhì)量： 1.5t； 載重量： 2.1t ；Vmin:5km/h ； Vmax:140km/h； 最大爬坡度： 60%； 技術(shù)要求是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，符合標(biāo)準(zhǔn)和其他有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定。 在 過 老師的指導(dǎo)下，首先進(jìn)行了方案論證。經(jīng)過討論與研究，確定了課題所要解決的主要問題以及設(shè)計(jì)思路。主要由以下幾點(diǎn)： （ 1）變速器系 統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)。 （ 2）操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析與計(jì)算。 （ 3）零部件的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核。 本次設(shè)計(jì)的四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，維修及調(diào)整方便，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；體小、質(zhì)輕、承載能力強(qiáng)，工作可靠。此外，在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)型汽車變速器市場上，最大扭矩在 225 Nm左右有著很大的潛力，不光運(yùn)用在越野汽車，還可以運(yùn)用到輕型運(yùn)輸車，小貨車上。從理論上來講本次設(shè)計(jì)也是對大學(xué)所學(xué)知識的一次綜合運(yùn)用。在設(shè)計(jì)過程中，由于資料不夠齊全，加上沒有任何設(shè)計(jì) 經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)中一定存在著許多問題，懇請各位老師指正。 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 2 變速器總體設(shè)計(jì) 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驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速的不同要求的需要。 為保證變速器具有良好的工作性能，對變速器應(yīng)提出如下設(shè)計(jì)要求： （ 1） 變速器的檔位數(shù)和傳動(dòng)比，使之與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證汽車具有良好 的 動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性； （ 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)系長時(shí)間分離；設(shè)置倒檔使汽車可以倒退行駛； （ 3） 操縱簡 單、方便、迅速、省力； （ 4） 傳動(dòng)效率高，工作平穩(wěn)、無噪聲； （ 5） 體小、質(zhì)輕、承載能力強(qiáng)，工作可靠； （ 6） 制造容易、成本低廉、維修方便、使用壽命長； （ 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。 除此以外，變速器還應(yīng)當(dāng)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(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的檔數(shù)，傳動(dòng)比范圍和各擋傳動(dòng)比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜，比功率越小，變速器的傳動(dòng)比范圍越大。 2.1 全 時(shí)四驅(qū)與分時(shí)四驅(qū) 車輛是否是全時(shí)四驅(qū)完全取決于分動(dòng)器的構(gòu)造 (如圖 2.1)。作為掌管車輛不同驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的核心部分，可以說分動(dòng)器在一定程度上決定了整車的性能。 分時(shí)四驅(qū)（ PART-TIME 4WD）是最常見的四驅(qū)系統(tǒng)。分時(shí)四驅(qū)是不能在附著力良好的路面上使用。由于沒有中央差速器，在轉(zhuǎn)向時(shí)前后傳動(dòng)軸之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速差就只能由某一個(gè)輪胎打滑來抵消掉。而當(dāng)路面附著力良好時(shí)，輪胎就很難打滑。因此，如果在附著力良好的路面上是不能使用分時(shí)四驅(qū)的。 全時(shí)四驅(qū)就是在分時(shí)四驅(qū)的基礎(chǔ)上增加了中央差速器，使得前后傳動(dòng)軸之間的轉(zhuǎn)速差得以順利化解。因此， 它可以用于任何路面。全時(shí)四驅(qū)也由此得名。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 圖 2.1 分動(dòng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 在全時(shí)四驅(qū)的基礎(chǔ)上還演化出了恒時(shí)四驅(qū)（分動(dòng)器不帶 2 驅(qū)模式）。恒時(shí)四驅(qū)采用的是智能型分動(dòng)器，這種分動(dòng)器可以根據(jù)需要輸出不同的驅(qū)動(dòng)力至前橋。好的智能型分動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn) 0 100的動(dòng)力輸出變化。 2.2 變速器選型 汽車變速器是汽車傳動(dòng)系中最主要的一個(gè)部件。它通過改變傳動(dòng)齒輪比，來改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的扭矩，以便適應(yīng)各種不同的行駛條件下對車輪的牽引力及改變不同的車速需要。簡單籠統(tǒng)的說汽車變速器可以分為手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器。為了讓大家對這兩種變速器有個(gè)直觀的了解我為對這兩種變速器做一個(gè)簡單的分析。 在自動(dòng)變速器出現(xiàn)之前所有的汽車都是采用手動(dòng)變速器。手動(dòng)變速 器是一種機(jī)械式的變速器，它必須用手撥動(dòng)變速桿 ，如 圖 2.2 所示， 才能改變變速器內(nèi)的齒輪咬合位置從而改變傳動(dòng)比，從而達(dá)到變速的目的。 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 圖 2.2 手動(dòng)擋變速桿 圖 2.3 手動(dòng)變速箱內(nèi)部 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 在操縱手動(dòng)變速器時(shí)必須踩下離合，使咬合齒輪分離，方可撥得動(dòng)變速桿 換擋。相對自動(dòng)變速器而言的，手動(dòng)變速器直接利用大小不同的齒輪配合達(dá)到變速的目的，所以手動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率要比自動(dòng)變速器的高。駕駛技術(shù)好的司機(jī)，駕馭手動(dòng)變速的汽車在加速、超車時(shí)會(huì)比自動(dòng)變速器的車快，也更省油。 自動(dòng)變速器的工作原理是利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動(dòng)地進(jìn)行變速。有操作容易、駕駛舒適、能減少駕駛者疲勞的優(yōu)點(diǎn) ,駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。當(dāng)前自動(dòng)變速器具已成為現(xiàn)代轎車配置的一種發(fā)展方向。 圖 2.4 自動(dòng)擋變速桿 目前我們常見的汽車自動(dòng)變速器有三種型式：分別是液力自動(dòng)變速器（ AT）、機(jī)械無級自動(dòng)變速器（ CVT）、電控機(jī)械自動(dòng)變速器（ AMT）。我們將在下面的文章中對其著重介紹。 DSG 變速器 是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的、最具革命性的變速器。由于 DSG 變速器沒有變矩器， DSG 變速器在傳動(dòng)過程中的能耗損失非常有限，大大提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。三軸式的錢進(jìn)檔的傳統(tǒng)齒輪變速器，增加了動(dòng)力的分配。此外 DSG 變速器具有手動(dòng)和自動(dòng) 2種控制模式。當(dāng)進(jìn)入邏輯控制模式下變速器顆根據(jù)司機(jī)的意愿進(jìn)行換檔控制。 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 圖 2.5 最新的 7 速 DSG 變速器 圖 2.6 DSG 變速器工作原理 圖 2.6 中 DSG 變速器中離合器 1 負(fù)責(zé) 1 檔、 3 檔、 5 檔和倒檔，汽車行駛中一旦用到上述檔位中任何一檔，離合器 1 就會(huì)接合；離合器 2 負(fù)責(zé) 2 檔、 4 檔和 6 檔，當(dāng)使用 2、 4、6 檔中的任一檔時(shí)，離合器 2 就會(huì)接合，從而形成變速體系。新一代 DSG 變速器采用了雙離合器和 7 個(gè)前進(jìn)檔的傳統(tǒng)齒輪變速器。 動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率要比自動(dòng)變速器的高。駕駛技術(shù)好的司機(jī)，駕馭手動(dòng)變速的汽車在加速、超車時(shí)會(huì)比自動(dòng)變速器的車快，也更省油。我們這次 設(shè)計(jì)選用的是手動(dòng)變速器。 2.3 變速器幾軸式選用 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 有級變速器與無級的相比，其結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉，因此在各種類型的汽車上均得到了廣泛的應(yīng)用。其中兩軸式和三軸式變速器得到了最廣泛的應(yīng)用。 2.3.1 三軸五當(dāng) 變速器 傳動(dòng)簡圖 如圖 2.7 所示： 圖 2.7 三軸五當(dāng) 變速器 傳動(dòng)簡圖 1- 輸入軸 2-軸承 3-接合齒圈 4-同步環(huán) 5-輸出軸 6-中間軸 7-接合套 8-中間軸常嚙合齒輪 此變速器有五個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔，由殼體、第一軸（輸入軸）、中間軸、第二軸（輸出軸）、倒檔軸、各軸上齒輪、操縱機(jī)構(gòu)等幾部分組成。 2.3.2 兩軸五當(dāng) 變速器 傳動(dòng)簡圖 如圖 2.8 所示： 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 圖 2.8 兩軸五當(dāng) 變速器 傳動(dòng)簡圖 1-輸入軸 2-接合套 3-里程表齒輪 4-同步環(huán) 5-半軸 6-主減速器被動(dòng)齒輪 7-差速器殼 8-半軸齒輪 9-行星齒輪 10、 11-輸出軸 12-主減速器主動(dòng)齒輪 13-花鍵轂 我選用的是三軸式的，這是我的二維圖樣 ，如圖 2.9 所示： 圖 2.9 三軸式二維圖 三軸式變速器的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、二軸同心。將第一、二軸直接連接起來傳遞轉(zhuǎn)矩則稱為直接檔。此時(shí)，無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、二軸也僅傳遞轉(zhuǎn)矩因此，直接檔的傳動(dòng)效率高，磨損及噪聲也最小，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：除直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率有所降低。 兩軸式變速器與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最高檔外其他 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)量減少 6 l0。兩軸式變速器則方便于這種布置且使轉(zhuǎn)動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡單。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曲面齒輪；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，其他檔位均采用常嚙合齒輪 (斜齒圓柱齒輪 )傳動(dòng)；各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。 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 (ig1 4.04.5)也受到較大限制，但這一缺點(diǎn)可通過減小各高檔傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來消除。 現(xiàn)代汽車大多數(shù)都采用三軸式變速箱，而發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，若變速箱傳動(dòng)比小，則常采用兩軸式變速箱。在設(shè)計(jì)時(shí)，究竟采用哪一種方案，除了汽車總布置的要求外，主要考慮以下四個(gè)方面： （ 1） 結(jié)構(gòu)工藝性：兩軸式變速箱輸出軸與主減速器主動(dòng) 齒輪做成一體且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋圓錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，而發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)用圓柱齒輪，因而簡化了制造工藝。 （ 2） 變速箱的徑向尺寸：兩軸式變速箱的前進(jìn)檔均為一對齒輪副，而三軸式變速箱則有兩對齒輪副。因此，對于相同的傳動(dòng)比要求，三軸式變速箱的徑向尺寸可以比兩軸式變速箱小得多。 （ 3） 變速箱齒輪的壽命：兩軸式變速箱的低檔齒輪副，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，因此小齒輪壽命比大齒輪短。三軸式變速箱的各前進(jìn)檔，均為常嚙合斜齒輪傳動(dòng)，大小齒輪徑向尺寸相差較小，因此壽命較接近。在直接檔時(shí)， 齒輪只是空轉(zhuǎn)，不影響齒輪的壽命。 （ 4） 變速箱的傳動(dòng)效率：兩軸式變速箱，雖然可以有等于 1 的傳動(dòng)比，但仍要有一對齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，因而有功率損失。而三軸式變速箱，可將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔，因而傳動(dòng)效率較高，磨損小，噪聲也較小。 微型汽車采用兩軸式變速箱比較多，而中、重型載貨汽車則多采用三軸式變速箱。 綜上所述：選用三軸式變速器。 2.4 變速器零部件的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 2.4.1 齒輪式 斜齒圓柱齒輪雖然工作時(shí)有軸向力且加工稍復(fù)雜些，但仍以其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低、壽命長的突出優(yōu)點(diǎn)而得到變速器的普遍 采用。直齒圓柱齒輪僅用于一些變速器的一檔和倒檔。 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 11 2.4.2 軸的機(jī)構(gòu)分析 變速器軸在工作時(shí)承受轉(zhuǎn)矩及彎矩，軸的明顯變形將影響齒輪正常嚙合，產(chǎn)生較大的噪聲，降低使用壽命。軸的結(jié)構(gòu)形狀除應(yīng)保證其強(qiáng)度與剛度外，還應(yīng)考慮齒輪、同步器及軸承等的安裝、固定，它與加工工藝也有密切關(guān)系。 第一軸通常與齒輪做成一體，其長度決定于離合器總成的軸向尺寸。第一軸的花健尺寸與離合器從動(dòng)盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮，目前一般都采用齒側(cè)定心的矩形花健，鍵齒之間為動(dòng)配合。 第二軸制成階梯式的以便于齒輪安裝，從受力及合理利用材料來看，也是需要 的。各截面尺寸不應(yīng)相差懸殊，軸上供磨削用的砂輪越程槽處的應(yīng)力集中會(huì)引起軸斷裂。用彈性擋圈定位各檔齒輪雖簡單，但拆裝不方便，且與旋轉(zhuǎn)件端面有滑摩，同時(shí)彈性檔圈也不能承受大的軸向力，故這種結(jié)構(gòu)僅用于輕型及以下的汽車變速器上。第二軸安裝同步器齒座的花鍵采用漸開線花鍵且以大徑定心更宜。漸開線花鍵固定連接的精度要求比矩形花鍵低，但定位性能好，承載能力大，且鍵齒高較小使小徑相應(yīng)增大，可增強(qiáng)軸的剛度。當(dāng)一檔、倒檔采用滑動(dòng)齒輪掛檔時(shí)，第二軸的相應(yīng)花鍵則采用矩形花鍵及動(dòng)配合，這時(shí)不僅要求磨削定心的外徑，一般也要磨削鍵齒側(cè)，而 矩形花鍵的齒側(cè)磨削要比漸開線花鍵容易。 變速器中間軸分為旋轉(zhuǎn)式及固定式兩種。 旋轉(zhuǎn)式中間軸支承在前后兩個(gè)滾動(dòng)軸承上。其上的一檔齒輪常與軸做成一體，而高檔齒輪則用鍵或過盈配合與軸連接以便于更換。如結(jié)構(gòu)尺寸允許，應(yīng)盡量采用旋轉(zhuǎn)式中間軸。 固定式中間軸為僅起支承作用的光軸，與殼體呈輕壓配合并用鎖片等作軸向定位。剛度主要由支承于其上的連體齒輪 (寶塔齒輪 )的結(jié)構(gòu)保證。僅用于當(dāng)殼體上無足夠位置設(shè)置滾動(dòng)軸承和軸承蓋時(shí)。 2.4.2 軸承形式 變速器多采用滾動(dòng)軸承，即向心球軸承、向心短圓柱滾子軸承、滾針軸承以及圓錐滾子 軸承。通常是根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)選定，再驗(yàn)算其壽命。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 12 3 基本參數(shù)的確定 3.1 變速器的檔位數(shù)和傳動(dòng)比 3.1.1 確定變速器的檔數(shù) 不同類型汽車的變速器，其檔位數(shù)也不盡相同。轎車變速器傳動(dòng)比變化范圍較?。s為 3 4），過去常用 3 個(gè)或 4 個(gè)前進(jìn)檔，但近年來為了提高其動(dòng)力性尤其是燃料經(jīng)濟(jì)性，多已采用 5 個(gè)前進(jìn)檔。輕型貨車變速器的傳動(dòng)比變化范圍約為 5 6，其他貨車為 7 以上，其中總質(zhì)量在 3.5t 以下者多用四檔變速器，為了降低油耗亦趨向于增加 1 個(gè)超速檔；總質(zhì)量為 3.5l0t 多用五檔變速器；大 于 l0t 的多用 6 個(gè)前進(jìn)檔或更多的檔位。 本次設(shè)計(jì)的越野汽車選用五檔變速器。 3.1.2 定一檔傳動(dòng)比1gi的取值 選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等來綜合考慮、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： )s inc o s( m a xm a x01m a x fmgr iiTrtge( 3.1 ) 則由最大爬坡度要求的變速器 1 檔傳動(dòng)比為 terg iTfm g ri 0m a xm a xm a x1 )s inco s( ( 3.2 ) 式中 m 汽車總質(zhì)量； g 重力加速度； f 道路阻力系數(shù)； max 最大爬坡要求； r 驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑； maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 0i 主減速比； t 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確定 201m a x Gr iiTrtge ( 3.3 ) 求得的變速器 1 檔傳動(dòng)比為： terg iT rGi 0max21 ( 3.4 ) 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 13 式中2G汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷； 1Fi道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 =0.50.6。 對于越野汽車， 1gi 也應(yīng)滿足汽車最低穩(wěn)定車速 minv 要求。有公式： 10m inm in1 037.0Frg iiv nri ( 3.5 ) 式中： minn 發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定車速； 1Fi 分動(dòng)器低檔傳動(dòng)比。 1Fi 根據(jù)設(shè)計(jì)要求一些主要參數(shù)的選取如下：maxeT取 225N.m；減速比取0i=2.6； f 滾動(dòng)阻力系數(shù)為 0.05；最大爬坡要求max=31；汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率t=95%； 汽車的總重量取 1.5t；驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑 rr 取 0.35m。 由公式 terg iTfm g ri0m a xm a xm a x1 )s inco s( 可以得到： ( 3.6 ) 27.5%956.225.2 35.0)31s i n31c os05.0(10150 0 01 gi 由公式 te rg iTrGi0max21 可以到： ( 3.7 ) %956.2225 35.05.0210001 gi=6.61 其中汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷 2G 取 21000kg。 由公式10m inm in1 037.0Frg iiv nri 可得： ( 3.8 ) 75.16.24 80 003 5.003 7.01 gi =5.8 其中發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定車速 minn 取 4km/h ； 分動(dòng)器低檔傳動(dòng)比 1Fi 取 1.75；最低穩(wěn)定 轉(zhuǎn)速minen取 800n/s。 綜上所述：第一檔傳動(dòng)比1gi取 5.8。 3.1.3 各檔傳動(dòng)比的確定 變速器的 1 檔傳動(dòng)比應(yīng)根據(jù)上述條件確定。變速器的最高檔一般為直接檔，有時(shí)用超速檔。中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為1 1 ngngiiq （其中 n 為檔位數(shù)）的幾何級數(shù)排列，無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 14 實(shí)上與理論值略有出入，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。 傳動(dòng)比的范圍指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值。汽車行使的道路狀況愈多樣，汽車發(fā)動(dòng)機(jī) 的比功率愈小，其變速器的傳動(dòng)比范圍就愈大。目前轎車的傳動(dòng)比范圍為 3.0 4.5；一般用途的貨車和輕型以上的客車為 5.0 8.0。 本次設(shè)計(jì)的車型屬于輕型車，因此總傳動(dòng)比取 7.0。 根據(jù)公式1 1 ngngiiq 可的 q=1.63 各檔傳動(dòng)比應(yīng)大致符合此比例。 ( 3.9 ) 1gi=5.8 可得 829.00.7 8.55 gi由于第四檔設(shè)為直接擋因此4gi=1 3gi=1.63；2gi=3.07 綜上所述：1gi= 5.8 2gi=3.07 3gi=1.63 4gi=1.00 5gi=0.83 3.2 中心距 中心距對變速器的尺寸及質(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（ mm）可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初選： 3 max1TKA A ( 3.10) 式中 AK 中心距系數(shù)。對轎車取 8.99.3；對貨車取 8.69.6；對多檔主變速器，取9.511； max1T 變速器處于 1 檔時(shí)的輸出轉(zhuǎn) 矩， gge iTT 1m a xm a x1 ； ( 3.11 ) maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， Nm； 1gi 變速器的 1