I 輕型貨車(chē)變速器設(shè)計(jì) 摘要 汽車(chē)變速器是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的主要組成部分，主要作用是將發(fā)動(dòng)機(jī)的矩經(jīng)過(guò)改變后傳遞給主減速器。改變傳動(dòng)比擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速范圍，來(lái)適應(yīng)不同的行駛條件。設(shè)置空檔用來(lái)中斷動(dòng)力傳遞，設(shè)置倒檔，使汽車(chē)能夠倒退行駛。 文中闡述輕型貨車(chē) 變速器設(shè)計(jì)，是依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車(chē)型的變速器作為設(shè)原型，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車(chē)速、最大爬坡度等條件下，自己獨(dú)立設(shè)計(jì)出符合要求的中間軸式五檔變速器。其中本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是根據(jù)已知參數(shù)進(jìn)行各檔位傳動(dòng)比的選擇確定、齒輪參數(shù)的選擇、二軸及中間軸的選擇計(jì)算、軸承的選擇等。 文中對(duì)變速器的主要參數(shù)進(jìn)行了驗(yàn)證，包括齒輪強(qiáng)度的校核、變速器軸度和剛度的校核、軸承壽命的驗(yàn)算等。計(jì)算結(jié)果表明整體性能滿足要求。 關(guān)鍵詞 : 變速器；中間軸；設(shè)計(jì)；傳動(dòng)比；齒輪 GV is of its is to to in is is to to by We up to up so on as a It an to of in of In is of of of of on of of ey 全套 資料 ， 扣扣 414951605 目 錄 摘要 . I . 1 章 緒論 . 1 概述 . 1 國(guó)內(nèi)外研究狀況和發(fā)展方向 . 1 第 2 章 傳動(dòng)方案及零部件結(jié)構(gòu)分析 . 4 變速器的基本設(shè)計(jì)要求 . 4 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 . 4 檔布置方案 . 4 部件結(jié)構(gòu)方案分析 . 5 本章小結(jié) . 8 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇與計(jì)算 . 9 擋數(shù)的選擇 . 9 傳動(dòng)比的確定 . 9 中心距 A 的確定 . 11 外形尺寸的初選 . 11 齒輪參數(shù)選擇 . 12 數(shù) . 12 力角 . 12 旋角 . 13 寬 b . 14 各擋齒輪齒數(shù)分配 . 14 變速器齒輪的變位 . 19 本章小結(jié) . 20 第 4 章 齒輪與軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 21 齒輪設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 21 輪材料的選擇原則 . 21 軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 . 21 輪強(qiáng)度計(jì)算 . 22 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算 . 27 軸的工藝要求 . 28 初選軸的直徑 . 28 最小直徑的確定 . 29 的強(qiáng)度計(jì)算 . 30 軸承的選擇與校核 . 33 軸軸承的選擇與校核 . 33 間軸軸承的選擇與校核 . 35 本章小結(jié) . 36 第 5 章 變速器同步器及操縱機(jī)構(gòu)的選擇 . 37 同步器 . 37 步器工作原理 . 37 性同步器 . 37 操縱機(jī)構(gòu)的選擇 . 39 述 . 39 型操縱換檔機(jī)構(gòu) . 40 變速器殼體的設(shè)計(jì) . 41 本章小結(jié) . 42 結(jié) 論 . 43 致 謝 . 44 參考文獻(xiàn) . 45 1 第 1 章 緒論 概述 輕型貨車(chē)主要從事城市市區(qū)或農(nóng)村間中短途距離運(yùn)輸?shù)慕煌üぞ?，具有機(jī)動(dòng)靈活、快捷方便的優(yōu)勢(shì)，特別是在運(yùn)輸噸位不大且距離又比較近時(shí)，輕型貨車(chē)便發(fā)揮出巨大優(yōu)勢(shì)。近幾年來(lái)隨著我國(guó)城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市市區(qū)間越來(lái)越需要輕型貨車(chē)。變速器是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中重要的組成部分，它直接影響汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，是汽車(chē)的重要部件之一。 本設(shè)計(jì)是依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車(chē)型的變速器作為設(shè)計(jì)原型，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車(chē)速、最大爬坡度等條件下，自己獨(dú)立設(shè)計(jì)出符合要求的中間軸式五檔變速器。其中本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分 是檔位傳動(dòng)比的選擇及計(jì)算依據(jù)、齒輪參數(shù)的選擇計(jì)算及校核、二軸及中間軸的強(qiáng)度校核等。 通過(guò)查閱圖書(shū)館電子資源和館藏圖書(shū)，了解變速器研究領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)向；閱讀關(guān)于變速器設(shè)計(jì)方面的書(shū)籍，學(xué)習(xí)變速器設(shè)計(jì)的過(guò)程、步驟、方法和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，解決設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的自己不能解決的問(wèn)題；去實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手拆裝此類(lèi)型的變速器，了解變速器的結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行變速器的設(shè)計(jì)和計(jì)算。 此次輕型貨車(chē)的變速器設(shè)計(jì)將基本滿足輕型貨車(chē)的使用要求，通過(guò)對(duì)變速器的分析、方案選擇、設(shè)計(jì)計(jì)算和整理，能達(dá)到了預(yù)期的效果，完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì) 是對(duì)自己大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)進(jìn)行系統(tǒng)的綜合運(yùn)用，通過(guò)此次設(shè)計(jì)，了解了變速器設(shè)計(jì)的基本過(guò)程和在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)該注意的問(wèn)題，學(xué)會(huì)了設(shè)計(jì)的過(guò)程和方法。 國(guó)內(nèi)外研究狀況和發(fā)展方向 變速器作為汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的總要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽車(chē)技術(shù)水平的一項(xiàng)總要依據(jù)。 21 世紀(jì)能源與環(huán)境、先進(jìn)的制造技術(shù)、新型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域 1 ，這些領(lǐng)域的科技進(jìn)步推動(dòng)了變速器技術(shù)的發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外的變速器主要向 著自動(dòng)變速器方向 2 發(fā)展，自動(dòng)變速器在實(shí)際中所占的比例越來(lái)越大，目前有一半以上的轎車(chē)和部分重型載貨汽車(chē)上使用的是自動(dòng)變速器。變速器作為汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的總要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽車(chē)技術(shù)水平的一項(xiàng)總要依據(jù)。 21 世紀(jì)能源與環(huán)境、先進(jìn)的制造技術(shù)、新型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的科技進(jìn)步推動(dòng)了變速器技術(shù)的發(fā)展。 根據(jù)前進(jìn)檔數(shù)分為：三檔變速器，四檔變速器，五檔變速器，多檔變速器。 根據(jù)軸的形式分為：固定軸式，旋轉(zhuǎn)軸式。其中固定軸式又分為：兩軸式變速器，中間軸式變速器 ，雙中間軸式變速器，多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，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)的汽車(chē)上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。目前自動(dòng)變速器得到廣泛的應(yīng)用。 變速器技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向如下： （ 1）節(jié)能與環(huán)境保護(hù)。變速器的節(jié)能與環(huán)境保護(hù)既包括傳動(dòng)系本身的節(jié)能與環(huán)境保護(hù)，也包括發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能與保護(hù)。因此研究高效率的傳動(dòng)副來(lái)節(jié)約能源，采用零污染的工作介質(zhì)或潤(rùn)滑油來(lái)避免環(huán)境污染，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性和行駛工況來(lái)設(shè)計(jì)變速器，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)，以 保證汽車(chē)在最高傳動(dòng)效率和最低污染物排放區(qū)運(yùn)行； （ 2）應(yīng)用新型材料。材料科學(xué)與技術(shù)是 21 世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。各種新型材料在變速器中的應(yīng)用已經(jīng)推動(dòng)了汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展和性能的提高。 （ 3）高性能、低成本、微型化。高性能、高效、精密、低噪聲、長(zhǎng)壽命、重量輕、體積小、低成本一直以來(lái)是變速器的發(fā)展方向； （ 4）智能化、集成化。變速器智能化、集成化是信息、電子集成技術(shù)和控制技術(shù)與變速器技術(shù)的結(jié)合。其特點(diǎn)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性和汽車(chē)的行駛工況，通過(guò)計(jì)算機(jī)智能控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器傳動(dòng)比的實(shí)時(shí)控制，使 發(fā)動(dòng)機(jī)工作 3 在最佳狀態(tài)。將變速器智能化，并且普及到大眾化的汽車(chē)上 2 。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，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。變速器的發(fā)展使汽車(chē)好像有了人的智慧它根據(jù)外界路面的變化，經(jīng)過(guò)計(jì)算，代替人作出準(zhǔn)確聰明的決斷。 隨著科技的發(fā)展和汽車(chē)工業(yè)的不斷向前進(jìn)步，汽車(chē)自動(dòng)變速器會(huì)越來(lái)越多的得到使用。 4 第 2 章 傳動(dòng)方案及零部件結(jié)構(gòu)分析 變速器用來(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，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種工況下，使汽車(chē)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)有倒檔，使汽車(chē)獲得倒退行駛能力。變速器設(shè)有空檔，可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、汽車(chē)滑行或停車(chē)時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪工作。 變速器的基本設(shè)計(jì)要求 變速器在汽車(chē)底盤(pán)中具有很重要的作用，它的好壞直接決定汽車(chē)的使用壽命和經(jīng)濟(jì)性，因此變速器的設(shè)計(jì)必須滿足以下要求： （ 1）保證汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性； （ 2）設(shè)置空檔，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸 ； （ 3）設(shè)置倒檔，使汽車(chē)能倒退行駛； （ 4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置； （ 5）換檔迅速、省力、方便； （ 6）工作可靠。變速器不得有跳檔、亂檔及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； （ 7）變速器應(yīng)有高的工作效率； （ 8）變速器的工作噪聲低。 除此之外，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。 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 檔布置方案 圖 常見(jiàn)的倒檔布置方案。圖 案的優(yōu)點(diǎn)是倒檔利用了一檔齒輪，縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換檔時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換檔困難。圖 案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理。圖 案對(duì) 缺點(diǎn)做了修改。圖 示方案是將一、倒檔齒輪做成一體，將其 5 齒寬加長(zhǎng)。圖 示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，檔換更為輕便。為了縮短變速器軸向長(zhǎng)度，倒檔傳動(dòng)采用圖 示方案。缺點(diǎn)是一、倒檔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。 本設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)際車(chē)型，在給定的任務(wù)書(shū)中已經(jīng)確定是中間軸式變速器，全部齒輪為常嚙合齒輪，所以綜合考慮，本身設(shè)計(jì)選擇圖 b）形式進(jìn)行設(shè)計(jì) 。 圖 檔布置方案 部件結(jié)構(gòu)方案分析 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 3 。直齒圓柱齒輪僅用于一檔和倒檔。與直齒圓柱齒輪相比，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)，所以本設(shè)計(jì)倒擋選用直齒輪，其他擋選用斜齒輪。 2、換擋機(jī)構(gòu) 變速器換檔機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換檔三種形式。 采用軸向滑動(dòng)直齒齒輪換檔，會(huì)在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，齒輪端部磨損加劇并過(guò)早 損壞，并伴隨著噪聲。因此，除一檔、倒檔外已很少使用。 常嚙合齒輪可用移動(dòng)嚙合套換檔。因承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，嚙合套不會(huì)過(guò)早被損壞，但不能消除換檔沖擊。目前這種換檔方法只在某些 6 要求不高的擋位及重型貨車(chē)變速器上應(yīng)用。 使用同步器能保證換擋迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲，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。利用同步器或嚙合套換擋，其換檔行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程小。 通過(guò)比較本設(shè)計(jì)所有擋選用同步器換檔。 3、典型的操縱機(jī)構(gòu)及其互鎖裝置 圖 典型的操縱機(jī)構(gòu)圖 定位裝置的作用是將被嚙合件保持在一定位置上，并防止自動(dòng)嚙合和分離，一般采用彈簧和鋼球式機(jī)構(gòu)。 互鎖裝置是保證移動(dòng)某一變速叉軸時(shí)，其他變速叉軸互被鎖住，下面介紹幾種常見(jiàn)的機(jī)構(gòu)： （ 1）互鎖銷(xiāo)式 圖 汽車(chē)上用得最廣泛的一種機(jī)構(gòu)，互鎖銷(xiāo)和頂銷(xiāo)裝在變速叉軸之間，用銷(xiāo)子的長(zhǎng)度和凹槽來(lái)保證互鎖。 圖 a 為空檔位置，此時(shí)任一叉軸可自由移動(dòng)。圖 b,c,d 為某一 叉軸在工作位置，而其他叉軸被鎖住。 7 圖 鎖銷(xiāo)式工作原理 （ 2）擺動(dòng)鎖塊式 圖 擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu)工作示意圖，鎖塊用同心軸螺釘安裝在殼體上，并可繞螺釘軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，操縱桿的撥頭置于鎖塊槽內(nèi)，此時(shí)，鎖塊的一個(gè)或兩個(gè)突起部分 A 檔住其他兩個(gè)變速叉軸槽，保證換檔時(shí)不能同時(shí)掛入兩檔。 （ 3）轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式 圖 與上述鎖塊機(jī)構(gòu)原理相似的轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖裝置。操縱桿撥頭置于鉗口中，鉗形板可繞 A 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。選檔時(shí)操縱桿轉(zhuǎn)動(dòng)鉗形板選入某一變速叉軸槽內(nèi)，此時(shí)鉗形板的一個(gè)或兩個(gè)鉗爪抓住其它兩個(gè)變速叉，保證 互鎖作用。上海 載重汽車(chē)的變速器互鎖機(jī)構(gòu)就采用這種型式。 圖 動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu) 圖 動(dòng)鉗口式互鎖機(jī)構(gòu) 上述操縱機(jī)構(gòu)用于長(zhǎng)頭駕駛室時(shí)期車(chē)上，為操縱桿由駕駛一室底板伸出的直接操縱機(jī)構(gòu)。 對(duì)于平頭駕駛室汽車(chē)，輕型載重汽車(chē)或小客車(chē)所采用的遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)（操縱桿在方向盤(pán)下），要加上一套聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛性，并保證各連接件在靈活轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，其間隙不能過(guò)大，否則會(huì)使換檔手感不明顯。 8 為改善操縱輕便性，在小客車(chē)或重型載重汽車(chē)上的采用電磁、電力和液力控制，因其結(jié)構(gòu)復(fù)雜并需要?dú)庠椿蛞簤涸?，在載重汽車(chē)上一般很少采用。 本次設(shè)計(jì)采用互鎖銷(xiāo)式互鎖裝置。 4、變速器軸承的選擇 變速器軸承常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承等。 第一軸常嚙合齒輪的內(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 4 。 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。 滾針軸承、滑動(dòng)軸承 套主要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。 變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑較小、寬度較寬因而容量大、可承受高負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，但也有需要調(diào)整預(yù)緊、裝配麻煩、磨損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)中間軸選用圓錐滾子軸承，二軸左端采用滾針軸承，二軸右側(cè)用圓錐滾子軸承，一軸用球軸承。 本章小結(jié) 本章主要是對(duì)變速器傳動(dòng)方案進(jìn)行選取和分析，選擇中間軸式變速器為設(shè)計(jì)對(duì)象并且對(duì)零部件的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析和選取，選擇合適的齒輪形式、換檔機(jī)構(gòu)和軸承進(jìn)行變速器的設(shè)計(jì)。本章主要是 從總體上進(jìn)行變速器傳動(dòng)方案及零部件結(jié)構(gòu)分析確定。 9 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇與計(jì)算 本次設(shè)計(jì)是在已知主要整車(chē)參數(shù)的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)，已知的車(chē)主要技術(shù)參數(shù)如表 示。 表 車(chē)主要技術(shù)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 88輪型號(hào) 動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 減速器傳動(dòng)比 大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)速 2100r/高車(chē)速 90km/h 總質(zhì)量 5000軸載荷 3255擋數(shù)的選擇 增 加變速器的檔數(shù)能夠改善汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。檔數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，而且在使用時(shí)換檔頻率也增高。 在最低檔傳動(dòng)比不變的條件下，增加變速器的檔數(shù)會(huì)使變速器相鄰的低檔與高檔之間的傳動(dòng)比比值減小，使換檔工作容易進(jìn)行。 檔數(shù)選擇的要求： （ 1）相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值在 下； （ 2）高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的比值小。 目前，轎車(chē)一般用 4 5 個(gè)檔位變速器，貨車(chē)變速器采用 4 5 個(gè)檔或多檔，多檔變速器多用于重型貨車(chē)和越野 汽車(chē) 5 。 傳動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽車(chē)的最高車(chē)速和使用條件等因素有關(guān)。目前轎車(chē)的傳動(dòng)比范圍在 3 4 之間，輕型貨車(chē)在 5 6 之間，其它貨車(chē)則更大。 文中設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)際，變速器選用 5 檔變速器，最高檔傳動(dòng)比為 1。 傳動(dòng)比的確定 速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高檔傳動(dòng)傳動(dòng)比的比值。 10 1、最低檔傳動(dòng)比計(jì)算 一檔傳動(dòng)比應(yīng)該滿足最大驅(qū)動(dòng)力能夠克服汽車(chē)輪胎與路面的滾動(dòng)阻力及最大爬坡 阻力， m a a x （ iT 0（ 式中： 最大轉(zhuǎn)矩 ， 10300 3m a x 車(chē)輪半徑 ,由已知輪胎規(guī)格 8 級(jí)）可知道為 主減速器傳動(dòng)比， i 傳動(dòng)系傳動(dòng)效率 8%96%95 t 汽車(chē)重力， 455 代入公式（ 到 ： 55 3 據(jù)車(chē)輪與路面的附著條件則 ： 201 （ i 0（ 在 0,5間取 2G =31899N 代入式（ 到 ： 89 9 31 以 5 2 檔初選傳動(dòng)比取 2、 其他各擋傳動(dòng)比初選 各檔傳動(dòng)比為等比分配 6 ， 則： 54433221 11 中心距 A 的確定 由于變速器為中間軸式變速器，初選中心距可根據(jù)以下的經(jīng)驗(yàn)公 式（ 算 7 。 3 1（ 式中 ： A 變速器中心距（ 中心距系數(shù)， 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)距 =300（ ； 1i 變速器一檔傳動(dòng)比為 g 變速器傳動(dòng)效率，取 96%。 將各參數(shù)代入式（ 到 ： A （ 3 =（ 車(chē)的變速器中心距在 92 圍內(nèi)變化，初取 A=96 外形尺寸的初選 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒 輪直徑以及倒檔中間（過(guò)渡）齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確定。 影響變速器的殼體軸向尺寸的因素有檔數(shù)、換檔機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式。 變速器殼體的軸向尺寸可參考表 據(jù)選用： 12 表 速器殼體的軸向尺寸 四檔 （ A 五檔 （ A 六檔 （ A 為了減小變速器的尺寸，取外形尺寸初選為 齒輪參數(shù)選擇 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，各檔齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)； （ 4）從強(qiáng)度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對(duì)于轎車(chē)，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(chē)，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。 變速器齒輪模數(shù)范圍大致表 表 速器齒輪 的法向 模數(shù) 微型、普通級(jí)轎車(chē) 中級(jí)轎車(chē) 中型貨車(chē) 重型貨車(chē) 用時(shí)，優(yōu)先選用第一系列，括號(hào)內(nèi)的盡量不要用，表 國(guó)標(biāo)1357 1987，可參考表 行變速器模數(shù)的選擇。 表 速器常用的齒輪模數(shù) 第一系列 1 第二系列 （ 中數(shù)據(jù)摘自（ 1357 1987） 綜合考慮文中設(shè)計(jì)由于是輕型車(chē)，變速器倒檔模數(shù)取 力角 13 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)，為了降低噪聲，應(yīng)選用 15、 16、 小些的壓力角。對(duì)貨車(chē)，為提高齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選用 25等大些的壓力角。 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20，所以普遍采用的壓力角為 20。嚙合套或同步器的壓力角有 20、 25、 30等， 普遍采用 30壓力角。 本變速器是采取了重要輕型汽車(chē)變速器的新技術(shù)主要內(nèi)容是，在保證齒輪的強(qiáng)度要求之下，盡量將模數(shù)減小。這樣就明顯提高了齒輪的重合度，從而減小了沖擊載荷和噪聲。 旋角 齒輪的螺旋角對(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。選用大些的旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低 8 。 試驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度相應(yīng)提高，但當(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。因此，從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過(guò)大的螺旋角；而從提高高檔位齒輪的接觸強(qiáng)度來(lái)著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角值。 斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生軸向力平衡。如圖 示： 圖 間軸軸向力的平衡 14 欲使中間軸上兩個(gè)斜齒輪的軸向力平衡，須滿足下述條件： 111 F （ 222 a （ 為使兩軸向力平衡，必須滿足： 2121（ 式中 ： 21 F 作用在中間軸承齒輪 1、 2 上的軸向力； 21 F 作用在中間軸上齒輪 1、 2 上的圓周力； 21 齒輪 1、 2 的節(jié)圓半徑； T 中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。 貨車(chē)變速器的螺旋角為： 18 26，一檔齒輪的螺旋角取下限 寬 b 齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)受力的均勻程度等均有影響。 選用較小的齒寬可以縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量。但齒寬減少使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，齒輪的工作應(yīng)力增加。 選用較大的齒寬，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。 通常根據(jù)齒輪模數(shù) m（大小來(lái)選定齒寬 b,nc 式中： 齒寬系數(shù)，斜齒為 各擋齒輪齒數(shù)分配 在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。變速器的傳動(dòng)及各部件如圖 示： 15 圖 速器傳動(dòng)示意 圖 1 一軸常嚙合齒輪 2 中間軸常嚙合齒輪 3 第二軸四擋齒輪 4 中間軸四擋齒輪 5 第二軸三擋齒輪 6 中間軸三擋齒輪 7 第二軸二擋齒輪 8 中間軸二擋齒輪 9 第二軸一擋齒輪 10 中間軸一擋齒輪 11 第二軸倒擋齒輪 12 中間軸倒擋齒輪 13 惰輪 1、最低檔傳動(dòng)比計(jì)算 一檔傳動(dòng)比為： zz 常嚙合齒輪的傳動(dòng)比可求出，為了求一檔的齒數(shù)，要先求其齒輪和 一檔齒數(shù)和，直齒 斜齒 nh （ 中間軸上小齒輪的最少齒數(shù)，還受中間軸軸向尺寸的限制，即受剛度的限制。在選定時(shí)，對(duì)軸上的尺寸及齒輪齒數(shù)要統(tǒng)一考慮。貨車(chē)102 17 16 之間選取，本設(shè)計(jì)取10z=16，初選 2312 ， 0.3 代入公式（ 到： o 取整得 58，則 4216589 z。 2、對(duì)中心距 A 進(jìn)行修正 因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和后，經(jīng)過(guò)取整使中心距有了變化，所以要根據(jù)取定的齒數(shù)和和齒輪變位系數(shù)重新計(jì)算中心距 A，再以修正后的中心距作為各檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù) 9 。 （ 將各已知條件代入式（ 到： 83 A 取整為 96 3、常嚙合齒輪傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)確定 101921 zz （ 而常嚙合齒輪的中心距與一檔相等，即 ： 2121(n （ 已知各參數(shù)如下 ： 96,16,42,23,3 109109 n 代入式 （ 得到 ： z 取整 ： 37,23 21 檔齒數(shù)的確定 已知 ： 6,32 gn 7 由式子 ： 18272 （ 21287 g（ 8787( n （ 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： )1(ta z （ 聯(lián)解上述（ （ （ 個(gè)方程式，可采用比較方便的試湊法。解得結(jié)果如下： 21,39, 檔齒數(shù)的確定 已知： 6,3 3 gn 由式子 21365 g（ 8765( n （ )1(t a nt a n 6562 212 z （ 聯(lián)解上式（ （ （ 個(gè)方程式，可采用比較方便的試湊法，解得： 26,34, 四檔齒 數(shù)的確定 已知： 18 6,3 4 gn 由式子 21443 g（ 4343( n （ )1(ta n 4342 212 z （ 聯(lián)解上述（ （ （ 個(gè)式子，可采用比較方便的試湊法，解得： 倒檔齒數(shù)的確定 5.3m 初選 2213z（ 22間， 12z 小于 10z 取為 14， i 中間軸與倒檔軸之間的距離的確定 ： 63)2214(21 1312 n 取整 63 為保證倒擋齒輪在嚙合不發(fā)生干涉，齒輪 11 上的間隙。則齒輪 11 的齒頂圓直徑 ： 1 11=取整為 5 二軸與倒檔軸之間的距離確定 ： 235(21 1311 n 整 100 19 變速器齒輪的變位 采用變位齒輪的原因： （ 1）配湊中心距； （ 2）提高齒輪的強(qiáng)度和使用壽命； （ 3）降低齒輪的嚙合噪聲。 變位齒輪主要有兩類(lèi)：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)度接近的程度。角度變位系數(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 10 。 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。本設(shè)計(jì)采用角度變位來(lái)調(diào)整中心距。 1、一檔齒輪的變位 已知條件： 96 a ， 642( ， 代入得到： 20 1、 其余齒輪的變位，計(jì)算過(guò)程同上，計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表 速器各齒輪的變位系數(shù) 常嚙合齒輪 二檔齒輪 三檔齒輪 四檔齒輪 倒檔齒輪 變位系數(shù) 1Z 2Z 7Z 8Z 5Z 6Z 3Z 4Z 11Z 12Z 13Z 本章小結(jié) 本章主要是對(duì) 變速器齒輪各參數(shù)進(jìn)行選取，包括模數(shù)、壓力角、螺旋角、齒寬等。在選定合適的參數(shù)條件下進(jìn)行變速器齒輪齒數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算出常嚙合齒輪的齒數(shù)、中心距、各前進(jìn)檔的齒輪齒數(shù)及倒檔齒數(shù)等，使其達(dá)到本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)要求。對(duì)變速器齒輪進(jìn)行變位計(jì)算以便為下一步的變速器齒輪強(qiáng)度校核提供數(shù)據(jù)。 21 第 4 章 齒輪與軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪設(shè)計(jì)與計(jì)算 變速器齒輪的損壞形式主要有輪齒折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、移動(dòng)換檔齒輪端部破壞及齒面膠合等。為防止齒輪損壞需要對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核。 輪材料的選擇原則 1、滿足工作 條件的要求 不同的工作條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對(duì)齒輪材料亦有不同的要求。但是對(duì)于一般動(dòng)力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。 2、合理選擇材料配對(duì) 如對(duì)硬度 350軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在 30 50右。為提高抗膠合性能，大、小輪應(yīng)采用不同鋼號(hào)材料 。 3、考慮加工、工藝及熱處理工藝 常嚙合齒輪因其傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，并且一直參與傳動(dòng)，所以磨損較大，應(yīng)選用硬齒面齒輪組合，小齒輪用 20料滲碳后淬火，硬度為 586212 。大齒輪用 40質(zhì)后表面淬火，硬度為 48 55檔傳動(dòng)比大，齒輪所受沖擊載荷作用也大，所以抗彎強(qiáng)度要求比較高。一檔小齒輪用20碳后淬火，硬度為 56 62齒輪 40質(zhì)后表面淬火，硬度為 46 55余各檔小齒輪均采用 40質(zhì)后表面淬火，硬度為 4855齒輪用 45 鋼調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度為 40 50 軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 一軸轉(zhuǎn)距 a 承離合 中間軸轉(zhuǎn)矩 輪軸承中 22 二軸各檔轉(zhuǎn)距： 一檔齒輪 T Nm； 二檔齒輪 T Nm； 三檔齒輪 TNm； 四檔齒輪 T Nm； 倒檔軸： 312齒輪軸承中倒 二軸倒檔齒輪： 211齒輪軸承倒倒擋二軸 輪強(qiáng)度計(jì)算 1、 斜齒齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 式中： 圓周力（ N），； 計(jì)算載荷（ N 節(jié)圓直徑（ n； 法向模 數(shù)（ ; 為斜齒輪螺旋角 )( ； K 應(yīng)力集中系數(shù)， K； b 齒面寬（ t 法向齒距，； y 齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)3n 在齒形系數(shù)圖（圖 查得； K 重合 度影響系數(shù)， K 23 將上述有關(guān)參數(shù)代入 （ ，整理得到 ： （ 圖 型系數(shù)圖 當(dāng)計(jì)算載荷檔直齒輪許用彎曲應(yīng)力在 400 850車(chē)可取