黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘要 第 1 章 緒論 1 車 變 速 器 概述 1 題研究現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)的目的和意義 1 究現(xiàn)狀 . 1 計(jì)目的意義 . 2 車變速器現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 2 速器的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容 . 4 第 2 章 變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 5 速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 5 級與無級變速器 . 5 軸式與三軸式變速器 . 5 承方案分析 6 速器零、部件的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 . 7 輪型式 . 7 的結(jié)構(gòu)與分析 . 7 承型式 . 8 擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式與分析有級與無級變速器 9 速器的操縱機(jī)構(gòu) . 9 速 器 倒 檔 布 置 方 案 的 選 擇 與 分黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 析 . 11 章 小結(jié) . 12 第 3 章 變 速 器 主 要 參 數(shù) 的 計(jì) 算 與 校核 13 計(jì)的初始數(shù)據(jù) . 13 速器傳動(dòng)比的確定 . 13 心距 . . 15 選中心距 . . 15 速器的軸向尺寸 . 15 輪參數(shù)及齒輪材料的選擇 . 15 輪模數(shù) . 15 形、壓力角及螺旋角 . . 16 寬 . . . . . 16 頂高系數(shù) . . 16 輪材料的選擇原則 . . . 16 檔齒輪參數(shù)的計(jì)算、齒輪校核、受力計(jì)算 17 檔齒輪參數(shù)的計(jì)算 . 18 檔齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 . 20 檔齒輪受力計(jì)算 . . 22 嚙合檔齒輪參數(shù)的計(jì)算、齒輪校核、受力計(jì)算 23 嚙合檔齒輪參數(shù)的計(jì)算 . 23 嚙合 檔齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 . 24 嚙合 檔齒輪受力計(jì)算 . . . 24 檔齒輪參數(shù)的計(jì)算、齒輪校核、受力計(jì)算 24 檔齒輪參數(shù)的 計(jì)算 . . 24 檔齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 . 25 檔齒輪受力計(jì)算 . . . 26 檔齒輪參數(shù)的計(jì)算、齒輪校核、受力計(jì)算 26 檔齒輪參數(shù)的計(jì)算 . 26 檔齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 . 27 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 檔齒 輪受力計(jì)算 . . 27 檔齒輪參數(shù)的計(jì)算、齒輪校核、受力計(jì)算 27 檔齒輪參數(shù)的計(jì)算 . 27 檔齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 . 29 檔齒輪受力計(jì)算 . . 29 檔齒輪參數(shù)的計(jì)算、齒輪校核、受力計(jì)算 29 檔齒輪參數(shù)的計(jì)算 . 29 檔齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 . 31 檔齒輪受力計(jì)算 . 32 章小結(jié) 32 第 4 章 軸 及 軸 上 支 承 的 計(jì) 算 及 其 校核 34 承的選擇及壽命驗(yàn)算 . 34 針軸承的選擇及壽命驗(yàn) 算 . 34 錐滾子軸承的選擇及壽命驗(yàn)算 . 40 的工藝要求 . 44 的校核計(jì)算 . . 44 選軸的直徑 . 44 的剛度校核 . 45 的強(qiáng)度校核 . 51 章小結(jié) . 54 第 5 章 同 步 器 和 操 縱 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì) 及 選用 55 步器的設(shè)計(jì) 55 銷式同步器 . 55 環(huán)式同步器 . 56 步器主要尺寸的確定 . . 57 步器主要參數(shù)的確定 . . 60 速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 62 速器操縱機(jī)構(gòu)的要求及分類 . 62 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 速器操縱機(jī)構(gòu)分析 . 63 速器箱體的設(shè)計(jì) . 64 章小結(jié) . 65 結(jié)論 66 參考文獻(xiàn) 67 致謝 69 摘 要 變速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，它的性能直接影響到汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，因此變速器的設(shè)計(jì)是關(guān)系到汽車整體使用性能的重要總成設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)主要研究了中間軸式五擋手動(dòng)變速器，主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇 分析；變速器主要參數(shù)的 計(jì)算； 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ；變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的 計(jì)算及其校核 ；變速器軸承的選擇計(jì)算及校核； 同步器的設(shè)計(jì) 計(jì)算及 選用 ； 變速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 最后，經(jīng)過整體的計(jì)算、分析與校核，設(shè)計(jì)出結(jié)構(gòu)性能合理、符合技術(shù)要求的變速器。 關(guān)鍵詞： 變速器；傳動(dòng)比；參數(shù)；設(shè)計(jì)計(jì)算；校核 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 is an of of so of is to of of of of of of of he of of is of 文檔送全套 紙，扣扣 414951605 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 第1 章 緒 論 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 車變速器概述 變速器用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩和轉(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，滿足驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速不同要求的需要。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，今后要求汽車車型的多樣化、個(gè)性化、智能化已成為汽車的發(fā)展趨勢。但 變速器設(shè)計(jì)一直是汽車設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。因此它的性能影響到汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。變速器能使汽車以非常低的穩(wěn)定車速行駛，而這種低的車速只靠內(nèi)燃機(jī)的最低穩(wěn)定車速是難以達(dá)到的。變速器的倒擋使汽車能倒退行駛；其空擋使汽車在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、停車和滑行時(shí)能長時(shí)間將發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系分離。 變速器的結(jié)構(gòu)除了對汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有影響同時(shí)對汽車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。變速器與主減速器及發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)做優(yōu)化匹配， 可得到良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖及互鎖裝置，倒擋安全裝置，其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不產(chǎn)生跳擋、亂擋、自動(dòng)脫擋和誤掛倒擋；采用同步器可使換擋輕便，無沖擊及噪聲；采用斜齒輪、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低，不同的傳動(dòng)比還可以使在其不同路面提高汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，使汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)有良好的匹配性。 題研究現(xiàn)狀、設(shè)計(jì)的目的和意義 究現(xiàn)狀 汽車變速器作為汽車傳動(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，隨著汽車技術(shù)日新月異的發(fā)展，汽車變速器技術(shù)的發(fā)展也發(fā)生了很大的變化 。它通過改變轉(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)對汽車的動(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性能的重要因素之一，因此變速器的質(zhì)量一直也是汽車行業(yè)競爭的焦點(diǎn)，對變速器的研究開發(fā)也越來越顯得舉足輕重。 隨著生活水平的提高，現(xiàn)在很多農(nóng)戶和小企業(yè)會(huì)根據(jù)自身需要和經(jīng)濟(jì)狀況選擇購買一輛經(jīng)濟(jì)適用的輕型貨車作為運(yùn)輸車，機(jī)械式變速器以其自身的性價(jià)比配套于經(jīng)濟(jì)性貨車廠家，而且經(jīng)濟(jì)實(shí)用型輕型貨車的銷量在貨車市場一直都不錯(cuò)，輕 型貨車基本上都是 5 檔機(jī)械式變速器。由此可見對輕型貨車的變速器的研究還是很有必要的。 眾所周知，傳統(tǒng)機(jī)械式變速器有很多缺點(diǎn)，比如換擋沖擊大，體積大，振動(dòng)噪聲大和操縱復(fù)雜沉重等。但是它也有很多優(yōu)點(diǎn)，例如傳動(dòng)效率高，工作可靠，使用壽命長，制造工藝成熟和成本低廉等。就目前市場希求和適用角度來看，作為在中國適用黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 性最為廣泛的汽車變速器，依然會(huì)較長一段時(shí)間內(nèi)發(fā)揮其不可替代的作用，因此有必要對其作進(jìn)一步的研究。 計(jì)目的意義 汽車變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，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)是發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。手動(dòng)變速器在我國應(yīng)用十分廣泛，通過對手動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)，讓我充分了解變速器的構(gòu)造和設(shè)計(jì)過程，鍛煉本人的動(dòng)手能力、獨(dú)立思考能力和繪圖能力，使其變速器的學(xué)習(xí)具有一定的實(shí)際意義。 在汽車開發(fā)過程中變速器參數(shù)的選擇十分重要，因?yàn)樗鼈冴P(guān)系到車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。如不同車速時(shí)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間的關(guān)系，當(dāng)車速低于最高車速時(shí)，驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力，這樣汽車就可以利用剩余的驅(qū)動(dòng)力加速或爬坡，這些都與變速器的參數(shù)有關(guān)。通過對手動(dòng)變 速器的設(shè)計(jì)讓我更加的了解變速器參數(shù)的選擇過程和優(yōu)化過程。汽車變速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。其設(shè)計(jì)的關(guān)鍵是綜合考慮車輛的平順性、動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性等多方面的設(shè)計(jì)要求，這就對變速器設(shè)計(jì)人員提出較高的要求。采用 制二維平面圖，對變速器參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，能夠大大提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。 車變速器現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 現(xiàn)代汽車工業(yè)的飛速發(fā)展以及人們對汽車的要求不斷的變化，機(jī)械式變速器不能滿足人們的需要。而自動(dòng)變速器技術(shù)得到了迅速發(fā)展。目前，國內(nèi)變速器廠商都向著無級變速器和自動(dòng)變速器方向發(fā)展，國內(nèi) 現(xiàn)已有好幾款轎車已經(jīng)應(yīng)用上無級變速器，而輕型多擋位汽車則采用多中間軸的形式，將低速檔和高速檔區(qū)分開。 無級變速器又稱為連續(xù)變速式無級變速器 (稱 。這種變速器與一般齒輪式自動(dòng)變速器的最大區(qū)別，是它省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動(dòng)，而只用了兩組帶輪進(jìn)行變速傳動(dòng)。無級變速器結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡單，體積更小，它既沒有手動(dòng)變速器的眾多齒輪副，也沒有自動(dòng)變速器復(fù)雜的行星齒輪組，主要靠主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶來實(shí)現(xiàn)速比的無級變化。 幾乎所有 的自主整車企業(yè)都在對自動(dòng)變速器進(jìn)行研發(fā)，也有企業(yè)推出了產(chǎn)品，但結(jié)構(gòu)都比較簡單，技術(shù)很落后，換檔平順性和經(jīng)濟(jì)性都讓人難以滿意。以 力自動(dòng)變速器 )為例，國內(nèi)汽車企業(yè)研究時(shí)間較長的是 4 擋 為布置方案等技術(shù)困難，以及 生產(chǎn)設(shè)備和工藝控制的要求也是難以具備的，至今尚做不出成熟產(chǎn)品。這些因素同樣體現(xiàn)在構(gòu)造特殊的 械無級自動(dòng)變速器 )上面。而對于 控機(jī)械自動(dòng)變速器 )、 離合變速器 )，最大的技術(shù)難點(diǎn)是在于軟體發(fā)展和控制。在制黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 造方面，部分可以延續(xù)手動(dòng)變速器的齒軸生產(chǎn)設(shè)備，但加工精度仍需要 大幅提高。目前國內(nèi)，自動(dòng)變速箱基本依靠國際廠商提供產(chǎn)品或者技術(shù)，市場競爭還處在手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器之間，中國的變速箱發(fā)展同國際水平差距很大，尚處在初級階段。國內(nèi)手動(dòng)變速器的技術(shù)在國際上也較為落后，雖然目前大部分廠商都擁有生產(chǎn)手動(dòng)變速器的設(shè)備和能力，但普遍以 5 檔手動(dòng)變速箱為主，對于 5 檔以上的產(chǎn)品，還得借助一些國外技術(shù)進(jìn)行研究，并且生產(chǎn)出來的產(chǎn)品或多或少還存在齒輪敲擊嘯叫噪音、換檔性能低下等問題。 從國際變速器市場看，不同區(qū)域的變速器裝配情況也不一樣。幾年前出現(xiàn)的雙離合變速器（ 結(jié)合了手動(dòng)變速器的燃 油經(jīng)濟(jì)性、運(yùn)動(dòng)性和自動(dòng)變速器的方便舒適性。世界范圍內(nèi)在對其進(jìn)行大規(guī)模研究和制造，北美已經(jīng)開始在注重舒適性的同時(shí)，尋求可以降低油耗的方案， 是很好解決方案之一，而且 4 擋 經(jīng)成為落后技術(shù)，其將被 6 擋 者是更多檔位的 者是 替。 由于 約大約 10%油耗，今后其會(huì)逐漸占據(jù)一部分原有的手動(dòng)變速器和 市場?？梢?出現(xiàn)在一定程度上改變了目前的市場格局。未來短期，全球的變速箱市場競爭主要會(huì)在各種自動(dòng)變速器（ 展開。 目前全球汽車產(chǎn)量平均以每年 速 度遞增，預(yù)計(jì)至 2015 年全球輕型汽車產(chǎn)量將至少達(dá)到 8900萬輛。隨著輕型汽車的產(chǎn)量增加，手動(dòng)變速器和行星齒輪自動(dòng)變速器的產(chǎn)量預(yù)計(jì)也將隨之增加，但都將會(huì)被 動(dòng)變速器 ) 和 極變速器 ) 侵占一部分市場份額。 從商用車的特性上來說，機(jī)械式變速器的功用是其他變速器所不能替代的。其載貨量大，需要大功率的發(fā)動(dòng)機(jī)和大轉(zhuǎn)矩變速器，采用一檔或二檔起步，在起步時(shí)才會(huì)有足夠的牽引力量將車帶動(dòng)。特別是在滿載爬坡時(shí)，機(jī)械式變速器的特點(diǎn)就非常明顯。 速器的特點(diǎn)和設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容 在本次設(shè)計(jì)中，由于是對傳統(tǒng)的變 速器進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計(jì) ,在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率等條件下，主要完成變速器機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并繪制出變速器裝配圖及主要零件的零件圖。 對于變速器的要求： （ 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)置倒檔，使汽車能到推行駛； （ 4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出； （ 5）換擋迅速、省力、方便 、 工作可靠； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 （ 6）汽車行駛過程中，變速器不得有跳檔、亂 檔以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； （ 7）變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率； （ 8）變速器的工作噪聲要低。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) 。 變速器設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容： 1、變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的選擇； 2、 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 3、各檔齒輪參數(shù)計(jì)算及其強(qiáng)度校核。參數(shù)計(jì)算包括變速器傳動(dòng)比計(jì)算、中心距計(jì)算、各檔齒輪齒數(shù)的分配、齒輪參數(shù)等，強(qiáng)度校核包括齒輪的彎曲應(yīng)力的校核、接觸應(yīng)力的校核以及計(jì)算齒輪所受的圓周力、徑向力、軸向力； 4、變速器軸及軸上支撐的計(jì)算 及其校核。包括格擋齒輪滾針軸承的選擇及其壽命驗(yàn)算、第二軸和中間軸上圓錐滾子的選擇及其壽命驗(yàn)算、軸的加工工藝分析、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、各軸直徑及長度計(jì)算、軸的強(qiáng)度和剛度計(jì)算； 5、同步器的設(shè)計(jì)選用和參數(shù)選擇； 6、變速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 第 2 章 變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 級與無級變速器 有級變速器與無級的相比，其結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉，具有高的傳動(dòng)效率) ，因此在各種類型的汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。 通常，有級變 速器具有 3 個(gè)、 4 個(gè)、 5 個(gè)前進(jìn)擋；重型載貨汽車和重型越野車則采用多黨變速器，其前進(jìn)檔位數(shù)多達(dá) 6甚至 20 個(gè)。 有級變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力的齒輪副數(shù)目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。 軸式與三軸式變速器 三軸式變速器如圖 示。 12345圖 載貨汽車的三軸式五檔變速器 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)，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)擋需依次經(jīng)過兩對齒輪黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 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。 兩軸式變速器如圖 示。 123,4圖 轎車具有縱置發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)的兩軸式變 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。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（見圖 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。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（ 受到較大限制，但這這一缺點(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。 承方案分析 有些貨車變速器采用多支承方案（見圖 a）以提高第二軸與中間軸的剛度，這時(shí)可采用以該兩軸所決定的平面作為殼體的分界面，以解決軸和齒輪等零部件的拆裝問題。傳統(tǒng)的三軸式變速器的第二軸長且支承剛度差，而各換擋部件多裝在第二軸上，低檔同步條件較差，近年來有些貨車變速器采用短的第二軸方案。如圖 b）所示，其常嚙合傳動(dòng)齒輪加大，故除了后置嚙合傳動(dòng)齒輪較大外，各檔齒輪均可設(shè)計(jì)得緊湊輕巧；另外，低檔同步器安裝在中間軸上，同步慣量減小，這樣既可縮短同步時(shí)間又可減輕換 擋力；中間軸的支承剛度較大，低檔同步器裝于其上既可減少換擋零黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 部件的磨損，又可減少自動(dòng)脫檔的可能性。 （ a）變速器的多支承方案；（ b）變速器的短第二軸方案 圖 變速器的多支承方案與短第二軸方案 速器零、部件的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 輪型式 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)動(dòng)平衡、噪聲低、壽命長的突出優(yōu)點(diǎn)而受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。 的結(jié)構(gòu)與分析 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。第一軸的花鍵尺寸與離合器從動(dòng)盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮，目前一般都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，鍵齒之間為動(dòng)配合。 第二軸制成階梯式的以便于安裝，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得應(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)彈性擋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。 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)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 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轉(zhuǎn)向 定位。剛度主要由支承于其他的連體齒輪（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)軸承和支承蓋時(shí)。 承型式 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。 第一軸前軸承（安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪內(nèi)腔中）采用向心球軸承；后軸承為外圈帶止動(dòng)槽的向心球軸承，因?yàn)樗粌H受徑向負(fù)荷而且承受向外的軸向負(fù)荷。 第二軸前端多采用滾針軸承或短圓柱滾子軸承；后端采用帶止動(dòng)槽的單列向心球軸承，因?yàn)樗惨惺芟蛲獾妮S 向力。 旋轉(zhuǎn)式中間軸前端多采用向心短圓柱滾子軸承，此軸承不承受軸向力，因?yàn)樵谠撎幉贾幂S承困難；后軸承為帶止動(dòng)槽的向心球軸承。中間軸的軸向力應(yīng)力求相互抵銷，未抵銷部分由后軸承承受。 為適應(yīng)汽車變速器向著增大其單位質(zhì)量的傳遞功率、增強(qiáng)其承載能力、具有更高的可靠性。更長的壽命和更好的性能等方向發(fā)展，變速器采用圓錐滾子軸承日益增多。因?yàn)榕c其他軸承此昂比，圓錐滾子軸承的直徑小、寬度大、接觸線長，因而容量大，可以承受高負(fù)荷；在承受同樣載荷的情況下其徑向尺寸可以減小，從而縮小中心距，減小變速器的尺寸和質(zhì)量 ；圓錐滾子軸承可通過預(yù)緊消除軸向間隙和軸向竄動(dòng)。由于上述優(yōu)點(diǎn)，圓錐滾子軸承已在國外一些轎車、客車和載貨汽車及重型汽車的變速器上得到應(yīng)用。 擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式與分析 換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式有同步器、嚙合套和直齒滑動(dòng)齒輪等三種。 同步器雖然結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、制造成本高、精度要求嚴(yán)、軸向尺寸大以及存在同步環(huán)的使用壽命有待提高等問題，但由于它能保證輕便、迅速、無沖擊、無噪聲換擋，且對操作技術(shù)無要求，從而有利于提高汽車的加速性、燃料經(jīng)濟(jì)性與行駛安全性，也可延長齒輪壽命，故在現(xiàn)代轎車上得到了最普遍的應(yīng) 用，在現(xiàn)代其他種類的汽車上采用的也日益增多。 嚙合套換擋用于常嚙合斜齒輪，其結(jié)構(gòu)簡單、制造容易，維修方便，換擋時(shí)行程較短且由于同時(shí)承受沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，故沖擊及磨損較輕，噪聲低，而齒輪又不參與換擋，因而它們都不會(huì)過早損壞。目前它僅用于某些要求不高的檔位和重型汽車變速器上。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 速器的操縱機(jī)構(gòu) 變速器操縱機(jī)構(gòu)由變速桿、撥叉軸、撥叉、自鎖與互鎖裝置、倒檔安全裝置等組合于變速器蓋上（圖 應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，操縱輕便，檔位清晰，變變速桿的換擋位置（見圖 理，掛檔準(zhǔn)確、迅速、安全可靠（每 次只能掛入一個(gè)檔，不誤掛倒檔，不自動(dòng)脫檔）。 （ a）變速桿由蓋得上方裝入 （ b）變速桿由蓋的下方裝入 12,5346圖 組合于變速器蓋上的操縱機(jī)構(gòu) 圖 換擋位置圖 自鎖裝置為檔位定位裝置，通過彈簧、鋼球及撥叉軸上的凹槽定位（見圖 以防止自動(dòng)脫檔并保證接合齒的全長嚙合。 互鎖裝置防止兩檔同掛，保證當(dāng)移動(dòng)某一撥叉軸時(shí)，其他撥叉軸互被鎖住。銷、球式（見圖 單可靠，另有擺動(dòng)鎖塊式（ 圖 中擺動(dòng)的鎖塊裝在變速器蓋上）、轉(zhuǎn)動(dòng)鎖塊式互鎖裝置（圖 三向鎖銷式（圖 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 圖 擺動(dòng)鎖塊式互鎖裝置 圖 轉(zhuǎn)動(dòng)鎖塊式互鎖裝置 圖 三向鎖銷式互鎖裝置 圖 倒檔安全裝置 倒檔安全裝置又稱倒檔鎖或選檔阻力裝置（圖 當(dāng)變速器桿頭接觸到倒檔鎖銷開始掛倒檔時(shí)，要克服鋼球和彈簧的較大阻力，從而產(chǎn)生明顯手感而引起注意。 速器倒檔 布置方案的選擇與分析 倒擋布置應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： （ 1）倒擋齒輪在非工作位置時(shí)，不得與第二軸的齒輪有嚙合現(xiàn)象； （ 2）換入倒擋時(shí)不得與其他齒輪發(fā)生干涉； （ 3）倒擋軸在變速器殼體上的支承不得與中間軸的齒輪相碰。 圖 常見的倒擋布置方案。 圖 案主要用于小客車上。 圖 案用于四擋直齒滑動(dòng)齒輪的變速器上。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 (a) (b) (c) (d) (e) (f) (g) (a) 小客車常用； (b) 直齒滑動(dòng)嚙合四擋； (c) 多數(shù)五擋采用； (d) c 方案的改進(jìn) ； (e) 前進(jìn)擋常嚙合； (f) 前進(jìn)擋常嚙合； (g) 一、倒擋各用一跟撥叉軸 圖 布置方案 圖 d）方案是對（ c）的修改；圖 e）用于所有前進(jìn)檔都是常嚙合的變速器上；圖 f）也是用于所有前進(jìn)檔都是常嚙合的變速器上。 為了充分利用空間，縮短變速器的軸向長度，有的貨車倒擋傳動(dòng)采用圖 g）方案；缺點(diǎn)是一、倒擋須各用一根變速器撥叉軸 ，致使變速器蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。 倒檔結(jié)構(gòu)方案的選擇，應(yīng)根據(jù)其它檔布置情況。力求位置合理并縮短變速器的軸向長度。綜合以上幾種變速器倒擋布置方案，選擇圖 f）為變速器的倒擋布置方案 7。 章小結(jié) 本章首先對比了兩軸式和中間軸式的優(yōu)、缺點(diǎn)，由于中間軸式變速器的結(jié)構(gòu)工藝性、變速器徑向尺寸、變速器齒輪的壽命、變速器傳動(dòng)效率好于兩軸式 ,因此設(shè)計(jì)的變速器選擇中間軸式；接著本章確定了倒擋布置方案；然后對零部件的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了分析，即對齒輪及換擋機(jī)構(gòu)的形式進(jìn)行了分析；最后對倒擋的布置方案以及防止自動(dòng)脫 擋進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 第 3 章 變速器主要參數(shù)的計(jì)算及校核 計(jì)的初始數(shù)據(jù) 表 知基本數(shù)據(jù) 車輪： 205/55 30 2 5 1(2/0 2 5 速器傳動(dòng)比的確定 確定 檔傳動(dòng)比： 汽車爬坡時(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 in c o m a x g = （ 式中： G ； m g 7 0 5 2 ； 動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 174 0i主減速器傳動(dòng)比， i； T 傳動(dòng)系效率， % ； r 車輪半徑， ； f 滾動(dòng)阻力系數(shù)，對于貨車取 02.0f ； 最高車速 Km/h） 發(fā)動(dòng)機(jī)率 額定轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 r/ 主減速器傳動(dòng)比0r （ 90 455 3200 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 爬坡度， 30%換算為 。 則由最大 爬 坡度要求的變速器 I 檔傳動(dòng)比為： 0= 0 3 9 3 5 5 （ 驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著條件： 012G （ 2G 取 1a 綜上可知： 按等比級數(shù)分配原則： 54433221 （ 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： 41 ， 32 ， 23 ， 4 1n 1 高檔使用率比較高，低檔使用率比較低，所以可使高檔傳動(dòng)比較小，所以取其他各擋傳動(dòng)比分別為： 2q ； qi g； 心距 A 選中心距 可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式 3 1 （ 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 式中： A 變速器中心距（ 中心距系數(shù)，商用車： 動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（ 1i 變 速器一擋傳動(dòng)比， i ； g變速器傳動(dòng)效率，取 96% ； 動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 則， 313 %( 初選中心距 04 。 速器的軸向尺寸 貨車變速器殼體的軸向尺寸 : 3 1 01 0 4) A 輪參數(shù)及齒輪材料的選擇 輪模數(shù) 同步器與嚙合套的接合齒多采用漸開線齒形。出于工藝性考慮，同一變速器的接合齒采用同一模數(shù)。輕中型貨車為 取較小的模數(shù)并增多齒數(shù)有利于換擋。 變速器一檔及倒檔模數(shù)為 他檔位為 形、壓力角 及螺旋角 根據(jù)劉維信的汽車設(shè)計(jì)表 6車變速器齒輪的齒形，壓力角及螺旋角分別為： 表 形 壓力角 螺旋角 8 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 020 00 3020 選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使中間軸上的軸向力相互抵消。為此，中間軸上的全部齒輪一律取右旋，而第一，第二軸上的斜齒輪一律取左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 殼體承受。 寬 b 通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來確定齒寬 b 直齒 為 8 斜齒 一 檔 及 倒 檔 齒 輪 齒 寬 b 其 他 檔 位 齒 輪 齒 b 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪的壽命。 采用嚙合套或同步器換擋時(shí)，其接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為 2 44 頂高系數(shù) 0f 一般規(guī)定齒頂高系數(shù)取為 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，對齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對齒輪材料亦有不同的要求。但是對于一般動(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 如對硬度 350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)采用不同鋼號材料。 3、考慮加工工藝及熱處理 工藝 變速器齒輪滲碳層深度推薦采用下列值： m 時(shí)滲碳層深度 m 時(shí)滲碳層深度 法m 時(shí)滲碳層深度 面硬度 63；心部硬度 48 對于氰化齒輪，氰化層深度不應(yīng)小于 面硬度 5312。 對于大模數(shù)的重型汽車變速器齒輪，可采用 252012黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 鋼材，這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火 處理，以提高表面硬度，細(xì)化材料晶面粒 13。 檔齒輪參數(shù)的計(jì)算、齒輪校核、受力計(jì)算 圖 間軸式五檔變速器簡圖 擋齒輪參數(shù)的計(jì)算 中間軸一擋齒輪齒數(shù)，貨車可在 1217 之間選用，最小為 12 1310 Z，一擋齒