黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) I 目 錄 摘要 第 1 章 緒論 1 述 1 題的目的及意義 1 內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 速器的功用 與分類 2 計(jì)的主要內(nèi)容 3 第 2 章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 4 速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置 4 速器傳動(dòng)方案分析與選擇 4 擋傳動(dòng)方案 7 件結(jié)構(gòu)方案分析 8 輪形式 8 速器軸承的選擇 8 速器操縱機(jī)構(gòu)的布置方案 8 擋機(jī)構(gòu) 8 計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)滿足以下要求 9 章小結(jié) 10 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇及齒數(shù)的分配 11 述及傳動(dòng)比確定 11 數(shù) 11 速器各擋傳動(dòng)比的確定 11 14 14 輪參數(shù)的選擇 14 14 14 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 螺旋角 15 b 15 15 擋齒數(shù)的分配 16 16 進(jìn)行修正 16 16 17 17 17 18 速器齒輪的變位及齒輪螺旋角的調(diào)整 18 位 18 19 19 20 20 21 擋齒輪主要參數(shù)的確定 22 22 23 23 24 25 25 輪的校核 27 27 27 31 章小結(jié) 35 第 4 章 變速器軸和軸承的設(shè)計(jì) 與選擇 36 述 36 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 速器軸的軸徑和軸長(zhǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 36 的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 37 速器軸的強(qiáng)度計(jì)算 37 37 41 45 承選擇與壽命計(jì)算 48 核 49 50 章小結(jié) 51 第 5 章 變速器同步器及操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 52 步器的設(shè)計(jì) 52 52 53 縱機(jī)構(gòu)及殼體的設(shè)計(jì) 55 55 56 章小結(jié) 56 結(jié)論 57 參考文獻(xiàn) 58 致謝 60 附錄 A 61 附錄 B 64 摘 要 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、加速等各種行駛工況下，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。 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) 總成黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 一 。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)研究了二軸五擋手動(dòng)變速器，其目的是熟練運(yùn)用和掌握機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、 知識(shí)，并 利用 件繪制裝配圖和零件圖等 幾 項(xiàng)內(nèi)容。 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)并 講述了變速器中各部件材料的選擇。 本文將概述變速器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，介紹變速器領(lǐng)域的最新發(fā)展?fàn)顩r。對(duì)工作原理做了闡述，對(duì)不同的變速器傳動(dòng)方案進(jìn)行比較，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)變速器的各擋齒輪和軸以及軸承做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行 了強(qiáng)度和剛度校核計(jì)算 ,并為這些元件選擇合適的工程材料及熱處理方法。對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型以及變速器的傳動(dòng)方案的比較與選擇。最后，本文將對(duì)變速器換檔過(guò)程中的重要部件 同步器以及操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行闡述，講述同步器的類型、工作原理、設(shè)計(jì)方法以及重要參數(shù)。 關(guān)鍵詞： 變速器；齒輪；同步器；設(shè)計(jì)； 參數(shù) to to on is in of at at is 龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) V is of of of of to to is so on of of to do a of of of of is of of of of of a of of of - is 龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 買(mǎi)文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 1 章 緒 論 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 述 發(fā)動(dòng)機(jī)是汽 車(chē)的心臟，發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的動(dòng)力經(jīng)過(guò)傳動(dòng)系統(tǒng)才能驅(qū)動(dòng)車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)的心臟是變速器。由于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化范圍小，而汽車(chē)行駛速度的變化范圍廣，所以一開(kāi)始傳動(dòng)系統(tǒng)就設(shè)置了變速器。 汽車(chē)變速器作為汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中的主要變速機(jī)構(gòu)，它的發(fā)展經(jīng)歷了 100多年，隨著汽車(chē)技術(shù)日新月異的發(fā)展，汽車(chē)變速器技術(shù)的發(fā)展也發(fā)生了很大的變化。它通過(guò)改變轉(zhuǎn)速比，從而改變傳動(dòng)扭矩比，與發(fā)動(dòng)機(jī)配合工作。鑒于變速器重要的變速功能，其結(jié)構(gòu)對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、換擋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的影響，所以它也是影響整 車(chē)性能的重要因素之一。因此變速器的質(zhì)量一直也是汽車(chē)行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)，對(duì)變速器的研究開(kāi)發(fā)也越來(lái)越顯得舉足輕重 11。 從現(xiàn)在市場(chǎng)上不同車(chē)型所配置的變速器來(lái)看，主要分為 3：手動(dòng)變速器（ 自動(dòng)變速器（ 手動(dòng) /自動(dòng)變速器（ 無(wú)級(jí)變速器（ 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、加速等各種行駛工況下，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)有空檔，可在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、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)輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽車(chē)獲得倒退行駛能力。需要時(shí)，變速器還有動(dòng)力輸出功能。 變速器輸入軸從變速器的前端伸出它的外花鍵與離合器從動(dòng)盤(pán)的內(nèi)花鍵相連，主要的主動(dòng)齒輪與軸做成一體，輸出軸上的齒輪空套在輸出軸上，與主動(dòng)齒輪常嚙合，它們的旋轉(zhuǎn)與輸出軸無(wú)關(guān)。輸出軸齒輪的一邊都有帶花鍵的外齒圈，分別與有內(nèi)花鍵的接合套相連，接合套可以軸向滑動(dòng)，與相應(yīng)的齒輪外齒圈結(jié)合，通過(guò)接合套將齒輪鎖在主軸上，在他們嚙合之前，接合套和齒輪中間的同步器使他們同步，常嚙合齒輪的輪齒與齒輪的軸線成一定的角度，在任何時(shí)候都有 幾個(gè)齒接觸，這可以較小齒輪的噪聲，平穩(wěn)的傳遞扭矩，倒擋惰輪的輪齒通常是直尺，它將動(dòng)力從一根軸傳遞到另一根軸 2。 轎 車(chē) 手動(dòng)變速器 大多為四擋或五擋有級(jí)式齒輪傳動(dòng)變速器，并且通常帶 同步器 ，換擋方便，噪音小。手動(dòng)變速在操縱時(shí)必須踩下離合，方可撥得動(dòng)變速桿 ，本次設(shè)計(jì)題目為 江淮賓悅汽車(chē)變速器，本車(chē)變速器采用了二軸五檔的結(jié)構(gòu)方式，其傳動(dòng)效率高、換擋迅速省力、方便，工作可靠，噪聲低。設(shè)計(jì)過(guò)程中要注重設(shè)計(jì)的合理性，變速器黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 的實(shí)用性，保證汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 1886年，世界上誕生的第一輛汽車(chē)并未安裝變速器，直到 1902年才由法國(guó)人造出了第一部裝有變速器的汽車(chē)，目前，絕大多 數(shù)汽車(chē)仍采用機(jī)械式變速器、分動(dòng)器、主減速器、構(gòu)成整車(chē)的傳動(dòng)系，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操縱方便、造價(jià)低廉仍不失為汽車(chē)傳動(dòng)系中需要的主要總成。由于汽車(chē)上廣泛應(yīng)采用活塞式內(nèi)燃機(jī)，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車(chē)的牽引力和車(chē)速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為此在傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器。機(jī)械式手動(dòng)汽車(chē)變速器應(yīng)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)，在不同形式的汽車(chē)上得到廣泛的應(yīng)用。機(jī)械式手動(dòng)變速器在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里依然會(huì)在我國(guó)輕中型貨車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。 與外國(guó)相比我國(guó)變速器設(shè)計(jì)手段相對(duì)落后，在一 些發(fā)達(dá)國(guó)家他們利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)，將現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，如有限元分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)、 國(guó)現(xiàn)也采用 目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有很多學(xué)者專家對(duì)汽車(chē)變速器作了結(jié)構(gòu)方面的分析研究。從 90年代開(kāi)始，歐美國(guó)家就通過(guò)有限元法對(duì)汽車(chē)變速器進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，并與傳統(tǒng)數(shù)值方法作比較，通常都取得比較一致的結(jié)果。 隨著 多國(guó)家和部門(mén)都對(duì)其進(jìn)行了大量的研究和試驗(yàn)，隨之開(kāi)發(fā)并形成了一些成套硬件和軟件系統(tǒng)。在美國(guó)、日本及其歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家中，利用算。形成了以圖形系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以數(shù)據(jù)庫(kù)為核心、以工具系統(tǒng)為支撐和以分析計(jì)算機(jī)為應(yīng)用的集成化系統(tǒng) 12。 汽車(chē)上廣泛使用的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，其輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍很小，而汽車(chē)在行駛時(shí)所遇到的復(fù)雜的道路條件和使用條件要求汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力和車(chē)速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為此，在汽車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置了變速器。 1、變速器的主要功用是 3： （ 1）變速器傳動(dòng)比在較大的范圍內(nèi)告便汽車(chē)的行駛速度和汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪上轉(zhuǎn)矩的數(shù)值，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作。 （ 2）在汽車(chē)發(fā) 動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，利用倒檔實(shí)現(xiàn)汽車(chē)倒向行駛。 （ 3）在發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火的情況下，利用空擋中斷動(dòng)力傳遞，可以使駕駛員松開(kāi)離合器踏板離開(kāi)駕駛位置，且便于汽車(chē)起動(dòng)、怠速、換擋和動(dòng)力輸出。 2、變速器的分類 3： （ 1）按傳動(dòng)比變化 變速器可分為有級(jí)式、無(wú)級(jí)式和綜合式三種。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 （ 2）按操縱方式 變速器可分為強(qiáng)制操縱式變速器、自動(dòng)操縱式變速器和半自動(dòng)操縱式變速器三種。 計(jì)的主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要是依據(jù) 給定的江淮賓悅汽車(chē) 有關(guān)參數(shù)，通過(guò) 對(duì) 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) 5檔 變速器 。本文主要完成下面一些主要工作 ： 1、掌握汽車(chē)變速器結(jié)構(gòu)及工作原理，繪出結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖。 2、確定主要零部件（齒輪、軸等）主要設(shè)計(jì)參數(shù)，并對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行校核。 3、確定零部件結(jié)構(gòu)尺寸。 4、 使用 成工程圖紙。 5、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 第 2 章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置 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)，故在不同的汽車(chē)上得到廣泛應(yīng)用 1。 速器傳動(dòng)方案分析與選擇 機(jī)械式變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案主 要有兩種 1：兩軸式變速器和中間軸式變速器。 1、兩軸式變速器 兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小，布置方便，中間擋位傳動(dòng)效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。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，不僅工作噪聲增大，且易損壞。此外，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大。 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 兩軸式變速器傳動(dòng)方案 圖 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)，主減速器采用弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒檔傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其他擋位均用常嚙合齒輪傳動(dòng)。同步器多數(shù)裝在輸出軸上，這是因?yàn)橐粨踔鲃?dòng)齒輪尺寸小，同步器裝在輸入軸上有困難，而高檔同步器可以裝在輸入軸的后端，如圖 用同步器換擋；圖 8 所示方案的變速器有輔助支撐，用來(lái)提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲。圖 示方案為五擋全同步器式變速器，以此為 基礎(chǔ)，只要將五擋齒輪用尺寸相當(dāng)?shù)母籼滋娲?，即可改變?yōu)樗膿踝兯倨?，從而形成一個(gè)系列產(chǎn)品。 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(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)軸承支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)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)相連。 圖 中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案 圖 中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 中間軸式六檔變速器傳動(dòng)方案 其共同特點(diǎn)是 1：變速器 第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接擋。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)效率可達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少。直接擋的利用率高于其它擋位，提高了變速器的使用壽命；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；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，一擋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，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。在除直接擋 以外的其他擋位工作時(shí)，傳動(dòng)效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。 3、分析并選定方案 固定軸式變速器中的兩軸式和中間軸式變速器應(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)汽車(chē)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， 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動(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 縱性好且可使汽車(chē)質(zhì)量降低 6%10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiǎn)化了制造工藝，降低了成本。 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)噪聲也低。 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)軸承支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)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)，而第二軸末端經(jīng)花鍵與萬(wàn)向節(jié)鏈接。 本次設(shè)計(jì)題目為江淮賓悅汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)，經(jīng)查找資料可知江淮賓悅汽車(chē)為轎車(chē)類型，發(fā)動(dòng)機(jī)前置前 驅(qū)，并結(jié)合兩軸式變速器與中間軸式變速器的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)的比較，最終選定為二軸五擋變速器，傳動(dòng)方案如圖 擋傳動(dòng)方案 因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r(shí)有較大的力，所以無(wú)論是兩軸式變速器還是中間黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 軸式變速器的低檔與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低檔到高擋順序布置各擋齒輪。 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。此時(shí)在倒擋工作時(shí)，齒輪磨損與噪聲在短時(shí)間內(nèi)略有 增加，與此同時(shí)在一擋工作時(shí)齒輪的磨損與噪聲有所減少。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。 圖 常見(jiàn)的倒擋布置方案。圖 示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖 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。而取代了圖 擋齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。圖 示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有的貨車(chē)倒擋傳動(dòng)采用圖 示方案。其缺點(diǎn)是一，倒擋須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。 由于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。本設(shè)計(jì)采用圖 圖 變速器倒檔傳動(dòng)方案 速器各主要零、部件結(jié)構(gòu)方案分析 輪形式 齒輪形式有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 有級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可 采用斜齒輪。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)，工作時(shí)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。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)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。 在本設(shè)計(jì)中由于倒檔采用的是常嚙合方案，因此倒檔也采用斜齒輪傳動(dòng)方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。 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，滑動(dòng)軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不 同。 由于本設(shè)計(jì)的變速器為兩軸式變速器，具有較大的軸向力，所以設(shè)計(jì)中變速器輸入軸、輸出軸的前、后軸承按直徑系列均選用圓錐滾子軸承。 速器操縱機(jī)構(gòu)的布置方案 （ 1）直接操縱手動(dòng)換擋變速器 當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過(guò)變速桿直接完成換擋功能的手動(dòng)換擋變速器，稱為直接操縱變速器。 （ 2）遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器 平頭式汽車(chē)或發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的變速器，受總體布置限制變速器距駕駛員座位較遠(yuǎn)，這時(shí)需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動(dòng)件，換擋手力經(jīng) 過(guò)這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換擋功能。這種手動(dòng)換擋變速器稱為遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器。 （ 3）電控自動(dòng)換擋變速器 80年代以后，在固定軸式機(jī)械變速器基礎(chǔ)上，通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)和電子控制技術(shù)，使之實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，并取消了變速桿和離合器踏板。駕駛員只需控制油門(mén)踏板，汽車(chē)在行駛過(guò)程中就能自動(dòng)完成換擋時(shí)刻的判斷，接著自動(dòng)實(shí)現(xiàn)收油門(mén)、離合器分離、選 擋、換擋、離合器接合和回油門(mén)等一系列動(dòng)作，使汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有所提高，簡(jiǎn)化操縱并減輕了駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。 由于變速器離駕駛員座椅較近，所以采用直接操縱式手動(dòng)換擋變速器。 擋機(jī)構(gòu) 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。 現(xiàn)在大多數(shù)汽車(chē)的變速器都采用同步器換檔。 采用同步器換檔可保證齒輪在換檔時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短了換檔時(shí)間，從而提高了汽車(chē)的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。 表 2直齒滑動(dòng)齒輪 (僅在 1檔、倒檔使用） 嚙合套（要求不高的檔位和重型車(chē)上使 用） 同步器（廣泛使用） 優(yōu)點(diǎn) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊。 主要是配合斜齒輪傳動(dòng)使用。由于常嚙合，減少了噪音動(dòng)載荷強(qiáng)度和壽命都得到提高。 保證換擋時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短換擋時(shí)間。 缺點(diǎn) 換擋不方便、換擋時(shí)沖擊大，導(dǎo)致齒輪早期損壞，易脫檔，噪音大，采用較少。 仍有沖擊，但較前者小些。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所 增加。 同步器分為鎖銷(xiāo)式同步器和鎖環(huán)式同步器，考慮結(jié)構(gòu)布置的合理性、緊湊性及錐面間摩擦力矩大小等因素，鎖環(huán)式慣性同步器多用在小型汽車(chē)上，有的中型汽車(chē)變速器中 、高速擋也采用這種同步器，故本次設(shè)計(jì)選擇鎖環(huán)式同步器換擋方式。 計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)時(shí)應(yīng)滿足以下要求 1、要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖。 （ 1）互鎖裝置是保證移動(dòng)某一變速叉軸時(shí)，其他變速桿叉軸互被鎖止，互鎖裝置的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：互鎖銷(xiāo)式、擺動(dòng)鎖塊式、轉(zhuǎn)動(dòng)鎖止式 、 三向鎖銷(xiāo)式，此次設(shè)計(jì)中互鎖裝置選擇第一種，其結(jié)構(gòu)型式如圖 2 （ 2）自鎖裝置的作用是定位，防止因汽車(chē)振動(dòng)或有小的軸向力作用而致脫檔，保證嚙合齒輪以全齒長(zhǎng)進(jìn)行嚙合，并使駕駛員有換檔的感覺(jué)。定位作用是通過(guò)自鎖裝置中的彈簧將鋼球 （或鎖銷(xiāo)）推入叉軸的凹臼中實(shí)現(xiàn)的。變速叉軸的凹臼間距是由掛檔齒輪移動(dòng)的距離來(lái)決定的，其結(jié)構(gòu)型式如圖 2 （ 3）在汽車(chē)行駛過(guò)程中，為了防止誤掛倒檔，以致造成安全事故和損壞傳動(dòng)系，在操縱機(jī)構(gòu)中都設(shè)有倒檔鎖或倒檔安全裝置。倒檔鎖能在駕駛員掛倒檔時(shí)給駕駛員明顯手感，以起到提醒作用，防止誤掛倒檔，其結(jié)構(gòu)見(jiàn)總裝配圖。 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。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 圖 2速器自鎖與互鎖結(jié)構(gòu) 12356章小結(jié) 本章主要介紹了變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)的類型及方案，對(duì)兩軸式變速器和三軸式變速器的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，最終本次設(shè)計(jì)選擇了二軸五擋變速器，然后對(duì)倒擋機(jī)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，確定了倒擋的布置方案，最后對(duì)零件的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了分析，本章對(duì)變速器的結(jié)構(gòu)及主要零件的形式做出了初步的分析和選擇，為后期設(shè)計(jì)工作打下了基礎(chǔ)。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 第三章 變速器主要參數(shù)的選擇及齒數(shù)的分配 述及傳動(dòng)比確定 滿足汽車(chē)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)比范圍和各擋傳動(dòng)比 有關(guān)。 表 2009 款江淮賓悅轎車(chē)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 95高車(chē)速 185Km/h 最大功率轉(zhuǎn)速 6000r/質(zhì)量 1470動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 172N m 車(chē)輪 205/55 大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 4200r/ 數(shù) 增加變速器的擋數(shù)能改善汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大。同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率也增高。 近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車(chē)一般用 4 5個(gè)擋位的變速器 ，發(fā)動(dòng)機(jī)排量大的乘用車(chē)變速器多用 5個(gè)擋。商用車(chē)變速器采用 4 5個(gè)擋或更多的擋位。載重質(zhì)量在 重質(zhì)量在 擋變速器多用于總質(zhì)量大些的貨車(chē)和越野汽車(chē)上。 故本次設(shè)計(jì)選用五擋手動(dòng)變速器。 速器各擋傳動(dòng)比的確定 1. 確定最小傳動(dòng)比 m a x 0 . 3 7 7 式中 最高車(chē)速 ， 185km/h r 車(chē)輪半徑， r= n 功率轉(zhuǎn)速 ， n=6000r/i 主減速器傳動(dòng)比 最高擋傳動(dòng)比 本次設(shè)計(jì)為二軸變速器，二軸變速器無(wú)直接擋，最小傳動(dòng)比為最高擋傳動(dòng)比即五擋傳動(dòng)比。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 0i =以 0i 取 2. 最大傳動(dòng)比 汽車(chē)的最大驅(qū)動(dòng)力按行駛方程為 20e m a 車(chē)爬坡時(shí)車(chē)速很低，可忽略空氣阻力 m a xm a a x s o s （ 式中 G 車(chē)輛總重量（ N）； f 滾動(dòng)阻力系數(shù) ， 對(duì) 良好 路面 = 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 （ Nm ）； 0i 主減速器傳動(dòng)比； 變速器傳動(dòng)比； t 為傳動(dòng)效率； （ R 車(chē)輪滾動(dòng)半徑； 最大爬坡度 本設(shè)計(jì)為能爬 30%的坡，大約 由公式 （ 3得： 0m a o s （ 已知： m=1430 ； ； r=72Nm ；0 ；g=，把以上數(shù)據(jù)代入 （ 3式： 1( 1 4 3 0 9 . 8 0 . 0 1 8 c o s 1 6 . 7 1 4 3 0 9 . 8 s i n 1 6 . 7 ) 0 . 3 1 6 1 . 7 5 51 7 2 4 . 8 3 0 . 9 5 滿足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。即用一檔發(fā)出最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公式表示如下： 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 r 10iT 0 （ 式中 驅(qū)動(dòng)輪的地面法向反力， ； 驅(qū)動(dòng)輪與地面間的附著系數(shù)；對(duì) 干燥良好的 路面 可取 取 數(shù)據(jù)代入（ 3得： 1 1 4 7 0 9 . 8 0 . 6 0 . 3 1 6 0 . 8 2 . 6 7 61 0 8 4 . 5 1 3 0 . 9 5 所以，一檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的選擇范圍是： 11 . 7 5 5 2 . 6 7 6則1. 其他各擋傳動(dòng)比確定 按等比級(jí)數(shù)原則， 式中： q 常數(shù)，也就是各擋之間的公比；因此，各擋的傳動(dòng)比為： m a x 111m i n （其中 （ 544332211 4452 . 4 1 . 3 1 60 . 8 45 1 . 0 5 3i q 34 1 . 3 8 6i q 23 1 . 8 2 3i q 12 2 i q 定中心距 初選中心距時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 3 m a x 1 T e i （ 式中： 中心距系數(shù)，乘用車(chē)： 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 172Nm ； 1i 變速器一擋傳動(dòng)比， g 變速器傳動(dòng)效率，取 96%。 由公式（ ： A= 乘用車(chē)變速器的中心距在 60 80整后得變速器中心距 A=68 形尺寸 變速器的軸向尺寸與擋位數(shù)、齒輪型式、換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距 乘用車(chē)變速器殼體的軸向尺寸為（ A，取 （ 204 輪參數(shù)的選擇 數(shù)的確定 在變速器中心距相同的條件下，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，所以為減少噪聲應(yīng)減小模數(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)減小齒寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用同一種模數(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(chē)齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選小些。 表 汽車(chē)變速器齒輪的法向模數(shù) 型 乘用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)排量 V/L 貨車(chē)的最大總質(zhì)量 t V V 模數(shù)nm/設(shè)計(jì)為賓悅 一擋 二擋 三擋擋 五擋 倒擋 壓力角 理論上對(duì)于乘用車(chē)，為加大重合度降低噪聲應(yīng)取用 15、 16、 小些的壓力角；對(duì)商用車(chē)，為提高齒輪承載能力應(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，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20。 旋角 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) 、噪聲降黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 低。實(shí)驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。不過(guò)當(dāng)螺旋角大于 時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。 乘用車(chē)變速器： 兩軸式變速器為 20 25 中間軸式變速器為 22 34 本次設(shè)計(jì)為兩軸式變速器即在 20 25中??； =25 寬 b 齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度等均有影響。 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)的優(yōu)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。齒寬較小又會(huì)使齒輪的工作應(yīng)力增加。選用較大的齒寬，工作中會(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造成偏載，導(dǎo)致承載能力降低，并在齒寬方向磨損不均勻。 直齒 為 斜齒 一檔齒寬為 b= 1 二檔齒寬為 b= 1檔齒寬為 b= 四檔齒寬為 b= 檔齒寬為 b= 倒檔齒寬為 b= 1 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪 齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減小，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此，從前因齒輪加工精度不高，并認(rèn)為輪齒上受到的載荷集中齒頂上，所以曾采用過(guò)齒頂高系數(shù)為 短齒制齒輪。我國(guó)規(guī)定，齒頂高系數(shù)取為 擋齒數(shù)的分配 在初選了變速器的擋位數(shù)、傳動(dòng)比、中心距、軸向尺寸及齒輪模數(shù)和螺旋角并繪出變速器的結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖后，即可對(duì)各擋齒輪的齒數(shù)進(jìn)行分配。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 斜齒齒數(shù)和： 2 co sh m （ 直齒齒數(shù)和： 2h m （ 擋齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 12 c o s 2 6 8 c o s 2 5 4 1 . 0 8 5 93h 取 41 轎車(chē) 2 17 中取， 2，則 19 21129 2 . 4 1 6 612zi z 中心距 A 進(jìn)行修正 120 2 c o = 4 1 3 6 7 . 8 5 7 72 c o s 2 5 （ 則修正后的標(biāo)準(zhǔn)中心距取 0A =68 二擋齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 423zi z 430n 其中 ：0A=682i =.， 25 ；將數(shù)據(jù)代入上兩式，齒數(shù)取整得：3 15z ，4 26z 42326 1 . 7 3 315zi z 擋齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 563 650n 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 已知：0A=68i=25 ；將數(shù)據(jù)代入上兩式，齒數(shù)取整得：5 19z ，6 26z 63526 1 . 3 6 819zi z 擋齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 784 870n 已知：0A=684i =25 ；將數(shù)據(jù)代入上兩式，齒數(shù)取整得：7 22z ，8 23z 8472