哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） I 摘要 變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，作用是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋和倒擋。需要時(shí)變速器還有動(dòng)力輸出功能。 因?yàn)樽兯傧湓诘蜋n工作時(shí)有較大的力，所以一般變速箱的低檔都布置靠近軸的后支承處，然后按照從低檔到高檔順序布置各檔位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證裝配容易。變速箱整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。一般通過控制軸的長(zhǎng)度即控制檔數(shù)，來保證變速箱有足夠的剛性。 本文設(shè)計(jì)研究 了三軸式五擋手動(dòng)變速器，對(duì)變速器的工作原理做了闡述，變速器的各擋齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型。變速器的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)。 簡(jiǎn)單講述了變速器中各部件材料的選擇。 關(guān)鍵字 ： 變速器；擋數(shù)；傳動(dòng)比；齒數(shù)；軸 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 套 資料 ， 扣扣 414951605 to on is at in of in of at a In to to of of a of to of of of do a of a A of of of 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 錄 摘要 . I 第 1 章 緒論 . 1 第 2 章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置 . 2 動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 . 2 定軸式變速器 . 2 擋布置方案 . 5 部件結(jié)構(gòu)方案分析 . 6 輪形式 . 6 擋機(jī)構(gòu)形式 . 6 速器軸承 . 7 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇 . 9 心距 A . 9 輪參數(shù)的選取 . 11 數(shù) . 11 力角 . 11 旋角 的選取 . 12 寬 b . 12 輪變位系數(shù)的選擇原則 . 13 擋齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算 . 13 定一檔齒輪的齒數(shù) . 14 定常嚙合齒輪副的齒數(shù) . 15 定其他檔位的齒數(shù) . 16 定倒檔齒輪的齒數(shù) . 16 各擋齒輪的變位系數(shù)并進(jìn)行修正 . 17 第 4 章 齒輪校核 . 22 算各軸的轉(zhuǎn)矩 . 22 齒強(qiáng)度計(jì)算 . 22 齒輪彎曲應(yīng)力 w . 23 齒輪彎曲應(yīng)力 w . 24 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 計(jì) 算一 擋齒輪 9， 10 的彎曲應(yīng)力 . 25 算二檔齒輪 7， 8 的彎曲應(yīng)力 . 26 輪接觸應(yīng)力 j . 26 算一檔齒輪 9， 10 的接觸應(yīng)力 . 27 算二檔齒輪 7， 8 的接觸應(yīng)力 . 28 算倒檔齒輪 11 與齒輪 9 接觸應(yīng)力 . 28 第 5 章 軸的設(shè)計(jì)及校核 . 30 的工藝要求 . 30 的強(qiáng)度計(jì)算 . 30 選 軸的直徑 . 30 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) . 31 擋齒輪的各個(gè)分力 . 31 的強(qiáng)度校核 . 32 的剛度校核 . 32 第 6 章 同步器的選擇 . 34 性式同步器 . 34 環(huán)式同步器的結(jié)構(gòu) . 34 環(huán)式同步器的工作原理 . 35 環(huán)式同步器主要尺寸的確定 . 36 要參數(shù)的確定 . 37 擦因數(shù) f . 37 步環(huán)主要尺寸的確定 . 37 止角 . 39 步時(shí)間 . 39 動(dòng)慣量的計(jì)算 . 39 第 7 章 變速器操縱機(jī)構(gòu)的選擇和箱體設(shè) 計(jì)原則 . 40 速器操縱機(jī)構(gòu)的選擇 . 40 速器箱體設(shè)計(jì)原則 . 40 結(jié)論 . 42 致謝 . 43 參考資料 . 44 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 1 第 1 章 緒論 變速器是用來改變改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋，可在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī) ，汽車滑行或停車時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽車獲得倒退行駛能力。需要時(shí)，變速器還有動(dòng)力輸出功能。 對(duì)變速器提出如下要求： 1、保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 2、設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸。 3、設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛。 4、設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要是能進(jìn)行功率輸出。 5、換檔迅速、省力、方便。 6、工作可靠。汽車行使過程中，變速器不得跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 7、變速器應(yīng)有高的工作效率。 8、變速器的工作燥聲低。 除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)輪廓尺 寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。 滿足汽車必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、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。 變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可按前進(jìn)擋數(shù)或軸的形式分類。 在原有變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，再附加一個(gè)副箱體，這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上，達(dá)到增加變速器擋數(shù)的目的。近年來，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操作方向發(fā)展的趨勢(shì)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 2 第 2 章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置 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上得到廣泛的應(yīng)用。 動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 定軸式變速器 1 兩軸式變速器 固定軸式變速器中的兩軸式和中間軸式變速器得到廣泛應(yīng)用。其中，兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)汽車上。 與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點(diǎn)，此外，各中間擋位因只經(jīng)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高同時(shí)燥聲也低。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高檔工作時(shí)齒輪和軸承均承載，不僅工作燥聲增大，容易損壞，還有，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器與一擋 速比不可能設(shè)計(jì)的很大。對(duì)于前進(jìn)擋，兩軸式變速器輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反 ;而中間軸式變速器的第一軸與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。 圖 2 1 示出用在發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的乘用車上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，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器采用弧錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用斜齒圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒擋傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其它擋位均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 3 圖 軸式變速器傳動(dòng)方案 2. 中間軸式變速器 中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng) 汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上 ,第一軸上的花鍵用來裝設(shè)離合器的從動(dòng)盤 ,而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬向節(jié)連接。 圖 2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) ,擋位低的齒輪的齒輪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)情況下裝在第二軸上。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 4 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。 圖 間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案 如圖 2 2中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案中 ,圖 除倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋外 ,其余各擋為常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖 b、 c 所示的方案的各前進(jìn)擋均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖 a 所示方案中的一擋 ,倒擋和圖 b 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。 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 2c 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的殼 體 ,就能很好的解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。圖 2 2 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)。 本次設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的是發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的輕型貨車變速器，通過對(duì)上述方案的分析，決定采用中間軸式變速器。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 5 擋布置方案 與前進(jìn)擋相比，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(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 擋布置方案 圖 2 3 為常見的倒擋布置方案。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 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。 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)出齒輪磨損加快和工作噪聲增加。為此，無論使兩軸式變速器還是中間軸式變 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 6 速器的一擋與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良狀況， 然后按照從低擋到高擋的三順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動(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靠近軸的支撐處。 倒擋設(shè)置在變速器的左側(cè)或右側(cè)，在結(jié)構(gòu)上均能實(shí)現(xiàn)，不同之處是掛倒擋時(shí)駕駛員移動(dòng)變速桿的方向改變了。為防止以外掛如倒擋，一般在掛倒擋時(shí)設(shè)有一個(gè)掛倒擋時(shí)需要克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。 部件結(jié)構(gòu)方案分析 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)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力，這對(duì)軸承不利。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)使常嚙合齒輪齒數(shù)增加，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。本次設(shè)計(jì)全部采用斜齒圓柱齒輪。 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。 汽車行駛時(shí)，因變速器內(nèi)各轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪有不同的角速度，所以用軸向滑動(dòng)直齒齒輪方式換擋，會(huì)在齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨噪聲。這不僅是齒輪端部磨損加劇并過早 損壞，同時(shí)使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使承坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)才能使換擋時(shí)齒輪無沖擊，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，采用直齒滑動(dòng)齒輪換擋時(shí)，換擋行程長(zhǎng)也是它的缺點(diǎn)。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造，拆裝與維修工作容易，并能減少變速器旋轉(zhuǎn)部分的慣性力矩，但除一擋，倒擋外已很少使用。 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齒 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 7 數(shù)多，而齒輪又不參與換擋，所 以它們都不會(huì)過早損壞；但因不能消除換擋沖擊，仍然要求駕駛員又熟練的操作技術(shù)。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變速器上應(yīng)用。這是因?yàn)橹匦拓涇嚀跷婚g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，并且與同步器換擋比較還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，能降低制造成本及減少變速器長(zhǎng)度等有點(diǎn)。 使用同步器能保證迅速，無沖擊，無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性，燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它油結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向 尺寸大等缺點(diǎn) ，但仍然得到廣泛的應(yīng)用。 利用同步器或嚙合套換擋，其擋位行程要比滑動(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，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)。 我采用的換擋機(jī)構(gòu)形式是除了一擋和倒擋采用嚙合套換擋之外，其余各擋均采用同步器換擋。 速器軸承 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的變速器軸支撐在殼體或其它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)軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng) 采用何種類型的軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同。 汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小的特點(diǎn)，采用尺寸大寫的軸承受結(jié)構(gòu)限制，常在布置上油困難。如變速器的第二軸前端支撐在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時(shí)可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承。第二軸后端常采用球軸承，用來承受軸向力和徑向力。變速器第一軸前端支撐在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間，常采用一端有密封圈的球軸承來承受徑向力。作用在第一軸常嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)第一軸后不軸承傳給變速器殼體，此處常采用軸承外圈有擋圈的球軸承。由于變速器 向輕量化方向發(fā)展的需要，要求減少變速器中心距，這就影響倒軸承外徑的尺寸。為了保證軸承有足夠的壽命，可選用能承受一定軸向力的無保持架的圓柱滾子軸承。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 8 中間軸上齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承來承受都可以，但當(dāng)在殼體前端面布置軸承蓋由困難時(shí)，必須由后端軸承承受軸向力。前端采用圓柱滾子軸承來承受徑向力，而 后端采用外圈由擋圈的球軸承或圓柱滾子軸承。圓錐滾子軸承因有直徑較小、寬度較寬，因而容量大，可承受高負(fù)荷和通過對(duì)軸承預(yù)緊能消除軸向竄動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，故在一些變速器上得到應(yīng)用。圓錐滾子軸承也有裝配后需要調(diào)整預(yù)緊， 使裝配麻煩且磨損后軸易歪斜，從而影響齒輪正確嚙合等一些缺點(diǎn)。當(dāng)采用錐軸承時(shí)，要注意軸承的預(yù)緊，以免殼體受熱膨脹后軸承出現(xiàn)間隙而使中間軸歪斜。導(dǎo)致齒輪不能正確嚙合而損壞。因此。錐軸承不適合用在線性系數(shù)比較大的鋁合金殼體上。 變速器第一軸、第二軸的后部軸承，以及中間軸前、后軸承，按直徑系列一般選用中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，并保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于 6 滾針軸承、滑動(dòng)軸套主要用在用在齒輪與軸不是固定連接，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、經(jīng)向配合間隙小、定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、有利于齒輪嚙合等優(yōu)點(diǎn)?；瑒?dòng)軸套的經(jīng)向間隙大、易磨損、間隙增大后影響齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加?；瑒?dòng)軸套的優(yōu)點(diǎn)是制造容易、成本低。第二軸的兩端采用深溝球軸承，第二軸中和齒輪配合的軸承采用滾針軸承，中間軸兩端采用深溝球軸承。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 9 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇 心距 A 對(duì)中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距 A。對(duì)兩軸式變速器，將變速器輸入軸與輸出軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距 A。它是一個(gè)基本參數(shù)，其 大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸、體積大小由影響，而且對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度由影響。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力越大，齒輪的壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證齒輪必要的接觸強(qiáng)度來確定。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能與反便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過小而影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。此外，受一擋小齒輪齒數(shù)不能過少的限制，要求中心距也要大些。還有，變速器中心距取的過小，會(huì)使變速器長(zhǎng)度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。 對(duì)于中間軸式初選中心距 A 時(shí)，可根據(jù)下述公式 計(jì)算 A=ge (式中， A 為中心距（ 中心距系數(shù)，貨車取 9.6； 1 i 為變速器一擋傳動(dòng)比；g為變速器傳動(dòng)效率，取 96。 分析該車發(fā)動(dòng)機(jī)及相關(guān)參數(shù)：該車為輕型載貨汽車，參考相關(guān)車型，選擇輪胎型號(hào)為：。 按下試計(jì)算輪胎半徑： 0 . 0 2 5 4 (1 ) 2s (其中 = 取 =入數(shù)據(jù)得 其中 200N m ，14 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 10 檔位數(shù)和傳動(dòng)比： 根據(jù)公式： m a x m a x 00 . 3 7 7 ra （ 求得主減速比0i=根據(jù)式 m a x m a a x 0c o s s i （ 確定一檔傳動(dòng)比。 其中： G =23765N =0.2 16.7 r=00N M 0t= 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 據(jù)車輪與路面附著條件確定一檔傳動(dòng)比： a e i (2考同類車型2G=23765N, 為道路附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 =此取 代入數(shù)據(jù)得1選一檔傳動(dòng)比為1 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 11 其他各檔傳動(dòng)比按等比數(shù)列來分配：則2 3 4一檔傳動(dòng)比代入中心距公式計(jì)算變速器中心距： A= 圓整后取 A=83 輪參數(shù)的選取 數(shù) 齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。 在變速器中心距相同的的條件下，選取較小的模數(shù)，就可以增加齒輪的齒數(shù)，同時(shí)增加齒寬可使齒輪嚙合的重合度增加，并減少齒輪噪聲、所以為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)；減少乘用車齒輪工作噪聲又較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選的小些。 表 車變速器 齒輪的法向模數(shù)微型、輕型轎車 中級(jí)轎車 中型貨車 重型汽車 于設(shè)計(jì)車型為輕型貨車，所以取 力角 齒輪壓力角較小時(shí)。重合度較大并降低了齒輪的剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和推出嚙合時(shí)的動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時(shí)，可提高齒輪的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。試驗(yàn)證明：對(duì)于直齒輪，壓力角為 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 12 28時(shí)強(qiáng)度最高，超過 28時(shí)強(qiáng)度增加不多；對(duì)于斜齒輪，壓力角為 25時(shí)強(qiáng)度最高。因此理論上對(duì)于乘用車，為 加大重合度以降低噪聲應(yīng)取用 15， 16， 小些的壓力角；對(duì)商用車，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用 25等大些的壓力角。 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壓力角為 20。在這次設(shè)計(jì)中我選用壓力角 20。 旋角 的選取 選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意它對(duì)齒輪工作噪聲的、齒輪的強(qiáng)度和軸向力的影響。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲低。試驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大， 齒的強(qiáng)度也相應(yīng)的提高。不過當(dāng)螺旋角大于 30時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。斜齒輪的螺旋角一般在 20到 30之間。 寬 b 在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度均有影響。 考慮到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的有點(diǎn)被削弱，此時(shí)雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時(shí)軸承承受的軸向力增大，使其壽命降低。齒寬窄又會(huì)使齒寬方向受力不均勻造成便載，導(dǎo)致 承載能力降低，并載齒寬 方向磨損不均勻。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬： 斜齒 b=nm cK,齒 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)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。對(duì)于模數(shù)相同的各擋，擋位低的 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 13 齒輪的齒寬系數(shù)取得稍大。 輪變位系數(shù)的選擇原則 齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨損、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。 齒輪變位主要 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)之和等于零。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)度相接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)使不能同時(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。角度變位即具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又避免了其缺點(diǎn)。 由幾對(duì)齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各擋傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合的齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪由相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，可以通過選擇合適的螺旋角來達(dá)到中心距 相同的要求。我在齒輪設(shè)計(jì)中齒輪沒有達(dá)到根切，采用改變螺旋角大小的方法來保證中心距，所以沒有采用齒輪變位。 擋齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算 在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比不應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻 。 一檔和倒檔采用直齒輪，其余采用斜齒，同取 m=3 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如下： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 14 圖 變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 定一 檔齒輪的齒數(shù) 一檔傳動(dòng)比 9112 10Z（ 了確定 齒數(shù) ， 先求其齒數(shù)和 Z （ 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 15 ( 21 n 其中 A =83m =3；故 有 Z錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =整，得 55。 根據(jù)輕型貨車三軸式變速器可知，10Z=1418 此處取10Z=14，則可得出9Z=41。 上面根據(jù)初選的 A 及 m 計(jì)算出的 Z 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（ 出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從 Z 及齒輪變位 系數(shù)反過來計(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 Z 修正為 51，則根據(jù)式（ 推出 A=83 定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 由式（ 3出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 101 129 ( 由 已 經(jīng) 得 出 的 數(shù) 據(jù) 可 確 定 錯(cuò)誤 ! 未 找 到 引 用 源 。 而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 （ 由此可得： （ 而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出：1248 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 16 與 聯(lián) 立可得： 1Z =20、 2Z =28。 定其他檔位的齒數(shù) 二檔傳動(dòng)比 71228Z（ 2 ，故有： （ 對(duì)于斜齒輪， 故有：7852 聯(lián)立 得：783 4 1 8、。 按同樣的方法可分 別計(jì)算出：三檔齒輪 562 9 2 3、；四檔齒輪 342 8 2 4、。 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 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 17 。倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù) 和 一檔主動(dòng)齒輪 10 相近 ，取 14。 各擋齒輪的變位系數(shù)并進(jìn)行修正 各擋齒輪的變位系數(shù)根據(jù)變位系數(shù)線圖來選取： 圖 位系數(shù)線圖 一擋 ： 0A= A=83 0A A 進(jìn)行角度變位： A o 則計(jì)算得 =m 則計(jì)算得 n 通過選擇變位系數(shù)線圖查得： 由 u=91041 2 14 則在線圖的左側(cè)可以查得： 1 ，則 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文） 18 則 則：91()f m （ 13） 3=1()f c m （ 5） 3= nd m Z 123 9 9 92d h 9 92d h 0 2()f m （ 3= 0 2()f c m （ 3=0 nd m Z 42 1 0 1 0 1 02 4 6 . 9 0 2d h 1 0 1 0 1 02d h 擋 ： 取 20 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 0A=87() 832 c o s m A=83 A 無需進(jìn)行角度變位： =0 則：8 ()f m 3=3 8 ()f c m （ 3= 1 0 8 .