個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè) 計(jì)論文題目：三軸五檔手動機(jī)械式變速器學(xué) 生：劉廣文指導(dǎo)教師：李宏剛副教授專 業(yè)：交通工程班 級：汽車設(shè)計(jì)與制造 08-2班2018年5月個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書題目名稱:三軸五檔手動機(jī)械式變速器立題意義:改革開放30年來,我國汽車變速器行業(yè)隨著整車行業(yè)的快速發(fā)展而為斷發(fā)展壯大 ,形成了一批頗具規(guī)模的變速器企業(yè) .大多數(shù)本土變速器企業(yè)在引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)方面取得了突出成績 ,并不斷堅(jiān)持自主創(chuàng)新 ,在手動變速器領(lǐng)域 ,尤其在重型車用和微型車用手動變速器上 ,涌現(xiàn)了大量的自主創(chuàng)新的產(chǎn)品技術(shù)條件與要求:1.在變速箱中要加入齒輪油,油面高度超過中間軸一檔齒輪三分之一2.一軸和二軸在裝配時(shí)要保證同軸度的要求3.變速器軸承采用變速器齒輪飛濺潤滑4.在裝配時(shí)要考慮變速器的通氣 ,放置在工作時(shí)變速箱內(nèi)溫度升高氣體體積彭脹,導(dǎo)致箱體破裂5.軸承端蓋中的骨架式油圈在裝配前要先浸機(jī)油6.在行駛10000公里后要及時(shí)更換齒輪油.檢測密封防止漏油任務(wù)內(nèi)容<包括內(nèi)容、計(jì)劃、時(shí)間安排、完成工作量與水平具體要求）一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)目的、內(nèi)容及意義二、 三軸五檔汽車變速器的概述及其方案的確定三、 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)四、 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇五、 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核1、變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸2、軸的校核變速器同步器的設(shè)計(jì)2018年12月20日選題2018年1月10日~3月6日接受指導(dǎo)教師的指導(dǎo)2018年3月7日~3月20日擬定論文大綱2018年3月21日~4月5日搜集，查閱，整理相關(guān)資料2018年4月6日~4月20日初稿形成2018年4月6日~4月20日初稿審定2018年4月21日~4月30日第一次修改2018年5月1日~5月10日第一次審定2018年5月11日~5月19日第二次修改2018年5月20日~5月24日定稿2018年5月25日~5月30日論文評閱小組審定論文 <設(shè)計(jì)）2018年5月26日~5月27日畢業(yè)論文<設(shè)計(jì)）答辯專業(yè)負(fù)責(zé)人意見簽名：年月日哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)審閱評語個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用一、指導(dǎo)教師評語是否同意答辯： 同意答辯□ 不同意答辯□指導(dǎo)教師<簽名） 職 稱 年 月 日二、評閱人評語是否同意答辯： 同意答辯□ 不同意答辯□評閱教師<簽名） 職 稱 年 月 日哈爾濱劍橋?qū)W院畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯評語及成績個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用三、答辯委員會評語四、畢業(yè)設(shè)計(jì)成績簽字<蓋章）：五、答辯委員會主任單位：答辯委員會主任職稱：答辯委員會主任簽字： 年 月 日個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用三軸式變速箱的設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺用于越野車上的FR式的手動變速器。本設(shè)計(jì)采用中間軸式變速器，該變速器具有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是其直接檔的傳動效率高，磨損及噪聲也最??；二是在齒輪中心距較小的情況下仍然可以獲得較大的一檔傳動比。根據(jù)越野車的外形、輪距、軸距、最小離地間隙、最小轉(zhuǎn)彎半徑、車輛重量、滿載重量以及最高車速等參數(shù)結(jié)合自己選擇的適合于該越野車的發(fā)動機(jī)型號可以得出發(fā)動機(jī)的最大功率、最大扭矩、排量等重要的參數(shù)。再結(jié)合某些越野車的基本參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比。根據(jù)上述參數(shù)，再結(jié)合汽車設(shè)計(jì)、汽車?yán)碚?、機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)知識，計(jì)算出相關(guān)的變速器參數(shù)并論證設(shè)計(jì)的合理性。這臺變速器具有五個(gè)前進(jìn)檔<包括一個(gè)超速檔五檔）和一個(gè)倒檔，并通過鎖環(huán)式同步器來實(shí)現(xiàn)換檔。關(guān)鍵詞：變速器；傳動比；中間軸；齒輪ThreeshafttypegearboxdesignAbstractThisdesigntaskistodesignasportutilityvehicleforthemanualtransmissionFRtype.ThisdesignUSEStheintermediatebearingtypetransmission,thetransmissionhas個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用twooutstandingadvantages:oneisthedirecttransmissionofhightransmissionefficiency,wearandtearofnoiseandtheminimum。Second,inthecenterdistancegearsmallerstillcanacquirelargeratransmission.Accordingtotheshapeofthesuv,wheelbase,minimum,betweenfromgroundclearance,turningradius,vehicleminimumweight,carryingweightandtopspeedwithparameterssuchastheirchoiceofsuitablefortherover'senginetypeofthemosthighpowercanbeconcludedthattheengine,maximumtorque,suchasdisplacementimportantparameters.Combinedwithsomebasicparametersofthesuv,thechoiceofappropriateLordthanslow.Accordingtotheaboveparameters,combinedwithcardesign,automobiletheory,themechanicaldesignandrelatedknowledge,calculatingcorrelationtransmissionparametersanddemonstratestherationalityofthedesign.Themachinehasfiveforwardgearstransmission<includingaoverdrivefivefile）andareversegear,andthroughthelockringtypesynchronizertorealizetheshift.Keywords：Transmission；Transmissionratio；Intermediatebearing；Gear目錄摘要IABSTRACTII1緒論11.1變數(shù)箱的組成1個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用1.2設(shè)計(jì)車型參數(shù)31.3變速器的功用和要求 32變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)42.1變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 42.1.1變速器傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 42.1.2倒檔傳動方案82.2變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 82.2.1齒輪型式82.2.2換檔結(jié)構(gòu)型式92.2.3變速器軸承102.2.4中心距122.2.5軸向尺寸122.2.6齒輪參數(shù)132.3各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定 142.3.1確定一檔齒輪的齒數(shù)152.3.2確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 162.3.3確定其他檔位的齒數(shù)162.3.4確定倒檔齒輪的齒數(shù)173變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 183.1齒輪的損壞原因及形式 183.2齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 183.2.1齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算183.2.2齒輪接觸應(yīng)力204變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核234.1變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸234.1.1變速器軸的結(jié)構(gòu)234.1.2變速器軸的尺寸244.2軸的校核245變速器同步器的設(shè)計(jì) 285.1變速器的結(jié)構(gòu)原理 285.2同步環(huán)主要參數(shù)的確定 295.2.1同步環(huán)錐面上的螺紋槽29個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用5.2.2錐面半錐角摩擦錐面平均半徑 R錐面工作長度b的選擇295.2.3同步環(huán)徑向厚度305.2.4鎖止角同步時(shí)間t30結(jié)論31致謝32參考文獻(xiàn) 33個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用三軸式變速箱的設(shè)計(jì)1緒論1.1變數(shù)箱的組成從現(xiàn)在市場上不同車型所配置的變速器來看，主要分為：手動變速器 <MT）、自動變速器<AT）、手動/自動變速器<AMT）、無級變速器<CVT）。(1>手動變速器<MT）手動變速器<ManualTransmission）采用齒輪組[1]，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個(gè)定值<也就是所謂的“級”）。比如，一檔變速比是3.85,二檔是2.55,再到五檔的0.75,這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動比，總共只有5個(gè)值<即有5級），所以說它是有級變速器。曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點(diǎn)，阻礙了汽車高速發(fā)展的步伐，手動變速器會在不久“下課”，從事物發(fā)展的角度來說，這話確實(shí)有道理。但是從目前市場的需求和適用角度來看，本人認(rèn)為手動變速器不會過早的離開。(2>自動變速器<AT）自動變速器<AutomaticTransmission ），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，自動地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。雖說自動變速汽車沒有離合器，但自動變速器中有很多離合器，這些離合器能隨車速變化而自動分離或合閉，從而達(dá)到自動變速的目的。在中檔車的市場上，自動變速器有著一片自己的天空。使用此類車型的用戶希望在駕駛汽車的時(shí)候?yàn)榱撕啽悴僮?、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時(shí)快樂的感覺。在高速公路上，這是個(gè)體現(xiàn)地非常完美。而且，以北京市來說，現(xiàn)在的交通狀況不好，堵車是經(jīng)常的事情，有時(shí)要不停地起步停步數(shù)次，司機(jī)如果使用手動檔，則會反復(fù)地掛檔摘檔，操作十分煩瑣，尤其對于新手來說更是苦不堪言。使用自動檔，就不會這樣麻煩了。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用在市場上，此類汽車銷售狀況還是不錯的，尤其是對于女性朋友比較適合，通常女性朋友駕車時(shí)力求便捷。而我國要普及這種車型，關(guān)鍵要解決的是路況問題，現(xiàn)在的路況狀況不均勻，難以發(fā)揮自動檔汽車的優(yōu)勢。(3>手動/自動變速器<AMT）其實(shí)通過對一些車友的了解，他們并不希望摒棄傳統(tǒng)的手動變速器，而且在某些時(shí)候也需要自動的感覺。這樣手動/自動變速器便由此誕生。這種變速器在德國保時(shí)捷車廠911車型上首先推出，稱為Tiptronic，它可使高性能跑車不必受限于傳統(tǒng)的自動檔束縛，讓駕駛者也能享受手動換檔的樂趣。此型車在其檔位上設(shè)有“+”、“-”選擇檔位。在D檔時(shí)，可自由變換降檔<-）或加檔<+），如同手動檔一樣。自動—手動變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式—為了駕駛樂趣使用手動檔，而在交通擁擠時(shí)使用自動檔，這樣的變速方式對于我國的現(xiàn)狀還是非常適合的。筆者曾在上面提到，手動變速器有著很大的使用群體,而自動變速器也能適應(yīng)女士群體以及解決交通堵塞帶來的麻煩，這樣對于一些夫妻雙方均會駕車的家庭來說，可謂是兼顧了雙方，體現(xiàn)了“夫妻檔”。雖然這種二合一的配置擁有較高的技術(shù)含量，但這類的汽車并不會在價(jià)格上都高不可攀，比如廣州本田飛度1.3LCVT兩廂、南京菲亞特2004派力奧1.3HLSpeedgear、南京菲亞特 西耶那SpeedgearEL這些“二合一”的車型價(jià)格均在 10萬元左右，這個(gè)價(jià)格層面還比較低的。所以，手動 /自動車在普及上還是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。而汽車廠商和配套的變速器廠家應(yīng)該以此為契機(jī)，根據(jù)市場要求精心打造此類變速器。因?yàn)檫@類變速器是有比較廣闊的市場的。(4>無級變速器當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶對于汽車性能的要求是越來越高的。汽車變速器的發(fā)展也并不僅限于此，無級變速器便是人們追求的“最高境界”。無級變速器最早由荷蘭人范·多尼斯 <VanDoorne’s）發(fā)明。無級變速系統(tǒng)不像手動變速器或自動變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個(gè)滑輪和一個(gè)鋼帶來變速，其傳動比可以隨意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動變速器“突然換檔”、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點(diǎn)。通常有些朋友將自動變速器稱為無級變速器，這是錯誤的。雖然它們有著共同點(diǎn)，但是自動變速器只有換檔是自動的，但它的傳動比是有級的，也就是我們常說的檔，一般自動變速器有 2～7個(gè)檔。而無級變速器能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)速比的無級變化，并選定幾個(gè)常用的速比作為常用的“檔”。裝配該技術(shù)的發(fā)動機(jī)可在任何轉(zhuǎn)速下自動獲得最合適的傳動比。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用從市場走向來看，雖然無級變速器是一個(gè)技術(shù)分量比較高的部件，但是也已經(jīng)走進(jìn)了普通轎車的“身體”之中，廣本兩廂飛度每個(gè)排量都有一款配置了CVT無級變速器，既方便又省油，且售價(jià)也僅在9.68～11.68萬元。而且奇瑞汽車銷售公司表示QQ無級變速器型年底上市?？磥頍o級變速器在中檔車中的運(yùn)用將越為廣泛。1.2設(shè)計(jì)車型參數(shù)本設(shè)計(jì)是以長豐獵豹 2.5L的某些參數(shù)為依據(jù)而開展的，設(shè)計(jì)中所采用的相關(guān)參數(shù)如表1-1長豐獵豹車型基本參數(shù)主減速比4.625全長含備胎4950mm最高車速≥140km/h全高空載1980mm最小離地間隙200mm最大扭矩184Nm/4000接近角40.5°最大功率106kw/6000最高轉(zhuǎn)速4600r/min縱向通過角23.5°整車整備質(zhì)量1418kg最高車速≥140km/h輪胎型號225/65R17離去角26.5°最大總質(zhì)量1793kg最小轉(zhuǎn)彎直徑13m直接檔最低穩(wěn)定車速≤25km/h大爬坡度16.5%滿載駐坡度≥20%1.3變速器的功用和要求變速器的功用是根據(jù)汽車在不同的行駛條件下提出的要求，改變發(fā)動機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車具有適合的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。為保證汽車倒車以及使發(fā)動機(jī)和傳動系能夠分離，變速器具有倒檔和空檔。在有動力輸出需要時(shí)，還應(yīng)有功率輸出裝置。對變速器的主要要求是：1）應(yīng)保證汽車具有高的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在汽車整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車載重量、發(fā)動機(jī)參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動比，來滿足這一要求。2）工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過采用同步器和預(yù)選氣動換檔或自動、半自動換檔來實(shí)現(xiàn)。3）重量輕、體積小。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計(jì)合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。4）傳動效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接檔。提高零件的制造精度和安個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有省?）噪聲小。采用斜齒輪傳動及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛性可減小齒輪的噪聲。2變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)2.1變速器結(jié)構(gòu)方案的確定2.1.1變速器傳動機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇有級變速器與無級變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、制造低廉，具有高的傳動效率 <η=0.93），因此在各類汽車上均得到廣泛的應(yīng)用。設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車的使用條件及要求確定變速器的傳動比范圍、檔位數(shù)及各檔的傳動比，因?yàn)樗鼈儗ζ嚨膭恿π耘c燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影響。傳動比范圍是變速器低檔傳動比與高檔傳動比的比值。汽車行駛的道路狀況愈多樣，發(fā)動機(jī)的功率與汽車質(zhì)量之比愈小，則變速器的傳動比范圍應(yīng)愈大。目前，轎車變速器的傳動比范圍為 3.0～4.5；一般用途的貨車和輕型以上的客車為 5.0～8.0；越野車與牽引車傳動比 10.0～20.0。通常，有級變速器具有 3、4、5個(gè)前進(jìn)檔；重型載貨汽車和重型越野汽車則采用多檔變速器，其前進(jìn)檔位數(shù)多達(dá) 6～16個(gè)甚至20個(gè)。變速器檔位數(shù)的增多可提高發(fā)動機(jī)的功率利用效率、汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性及平均車速，從而可提高汽車的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。但采用手動的機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)迅速、無聲換檔，對于多于5個(gè)前進(jìn)檔的變速器來說是困難的。因此，直接操縱式變速器檔位數(shù)的上限為5檔。多于5個(gè)前進(jìn)檔將使操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，或者需要加裝具有個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用獨(dú)立操縱機(jī)構(gòu)的副變速器，后者僅用于一定行駛工況。某些轎車和貨車的變速器，采用僅在好路和空載行駛時(shí)才使用的超速檔。可以更充分地利用發(fā)動機(jī)功率，降低單位行駛里程的發(fā)動機(jī)曲軸總轉(zhuǎn)數(shù)，因而會減少發(fā)動機(jī)的磨損，降低燃料消耗。但與傳動比為1的直接檔比較，采用超速檔會降低傳動效率。有級變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關(guān)，包括傳遞動力的齒輪副數(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。三軸式和兩軸式變速器得到的最廣泛的應(yīng)用。三軸式變速器如圖1-1所示，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、第二軸同心。將第一、第二軸直接連接起來傳遞扭矩則稱為直接檔。此時(shí)，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉(zhuǎn)矩。因此，直接檔的傳遞效率高，磨損及噪音也最小，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比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：處直接檔外其他各檔的傳動效率有所下降。圖1-1 轎車中間軸式變速器1第一軸；2第二軸；3中間軸兩軸式變速器如圖 1-2所示。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動效率高、噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動的布置，因?yàn)檫@種布置使汽車的動力-傳動系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質(zhì)量降低 6%~10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動系的結(jié)構(gòu)簡單。如圖所示，兩軸式變速器的第二軸 <即輸出軸）與主減速器主動齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動機(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)動機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪，從而簡化了降低了成本。除倒檔常用滑動齒輪<直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動；個(gè)檔的同步器多裝在第二軸個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用上，這是因?yàn)橐粰n的主動齒輪尺寸小，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，如圖示。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，因而噪聲比較大，也增加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。另外，低檔傳動比取值的<ig=4.0~4.5）也受到較大限制,但這一缺點(diǎn)可通過減小各檔傳動比同時(shí)增大主減速比來取消。圖1-2兩軸式變速器1--第一軸；2—第二軸；3—同步器由于所設(shè)計(jì)的汽車是發(fā)動機(jī)前置，后輪驅(qū)動，因此采用中間軸式變速器。圖1-3、圖1-4、圖1-5分別示出了幾種中間軸式四，五，六檔變速器傳動方案。它們的共同特點(diǎn)是：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檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動效率高，可達(dá)90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訖n的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)檔位工作時(shí)，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此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，一檔仍然有較大的傳動比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，檔位低的齒輪<一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接檔以外的其他檔位工作時(shí)，中間個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。在檔數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換檔方式和到檔傳動方案上有差別。圖1-3中間軸式四檔變速器傳動方案如圖1-3中的中間軸式四檔變速器傳動方案示例的區(qū)別：圖 1-3a、b所示方案有四對常嚙合齒輪，倒檔用直齒滑動齒輪換檔；圖 1-3c所示傳動方案的一，二，三，四檔用常嚙合齒輪傳動，而倒檔用直齒滑動齒輪換檔。圖1-4a所示方案，除一，倒檔用直齒滑動齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動。圖1-4b、c、d所示方案的各前進(jìn)檔，均用常嚙合齒輪傳動；圖 1-4d所示方案中的倒檔和超速檔安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)，這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)檔的變速器。圖1-4中間軸式五檔變速器傳動方案圖1-5a所示方案中的一檔、倒檔和圖b所示方案中的倒檔用直齒滑動齒輪換檔，其余各檔均用常嚙合齒輪。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖1-5中間軸式六檔變速器傳動方案以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的檔位，其換檔方式可以用同步器或嚙合套來實(shí)現(xiàn)。同一變速器中，有的檔位用同步器換檔，有的檔位用嚙合套換檔，那么一定是檔位高的用同步器換檔，檔位低的用嚙合套換檔。發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的轎車采用中間軸式變速器，為縮短傳動軸長度，可將變速器后端加長，如圖 1-3a、b所示。伸長后的第二軸有時(shí)裝在三個(gè)支承上，其最后一個(gè)支承位于加長的附加殼體上。如果在附加殼體內(nèi)，布置倒檔傳動齒輪和換檔機(jī)構(gòu)，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。變速器用圖 1-4c所示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。這時(shí)，如用在軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。圖 1-4c所示方案的高檔從動齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時(shí)一檔和倒檔齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而中間檔的同步器布置在中間軸上是這個(gè)方案的特點(diǎn)。2.1.2倒檔傳動方案圖1-6為常見的倒擋布置方案。圖1-6b所示方案的優(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度。但換擋時(shí)有兩對齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖

1-6c

所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖

1-6d

所示方案針對前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖

1-6c

所示方案。圖

1-6e

所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖 1-6f 所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，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖 1-6g所示方案。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。本設(shè)計(jì)采用圖1-6f所示的傳動方案。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖1-6變速器倒檔傳動方案因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r(shí)有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間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，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，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。2.2變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析變速器的設(shè)計(jì)方案必需滿足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，也要考慮齒輪型式、換檔結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤滑和密封等因素。2.2.1 齒輪型式與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，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，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。2.2.2換檔結(jié)構(gòu)型式換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。直齒滑動齒輪換檔的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時(shí)齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動花鍵磨損后易造成脫檔、噪聲大等原因，初一檔、倒檔外很少采用。嚙合套換檔型式一般是配合斜齒輪傳動使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。嚙合套有分為內(nèi)齒嚙合套和外齒嚙合套，視結(jié)構(gòu)布置而選定，若齒輪副內(nèi)空間允許，采用內(nèi)齒結(jié)合式，以減小軸向尺寸。結(jié)合套換檔結(jié)構(gòu)簡單，但還不能完全消除換檔沖擊，目前在要求不高的檔位上常被使用。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用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)操縱自動化。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。自動脫檔是變速器的主要障礙之一。為解決這個(gè)問題，除工藝上采取措施外，在結(jié)構(gòu)上，目前比較有效的方案有以下幾種：1）將嚙合套做得長一些或者兩接合齒的嚙合位置錯開，這樣在嚙合時(shí)使接合齒端部超過被接合齒約 1～3mm。使用中因接觸部分?jǐn)D壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以阻止自動脫檔。2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切薄 <0.3～0.6mm），這樣，換檔后嚙合套的后端面便被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動脫檔。3）將接合齒的工作面加工成斜齒面，形成倒錐角<一般傾斜00），使接合齒面2～3產(chǎn)生阻止自動脫檔的軸向力。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效，采用較多圖1-7防止自動脫檔的結(jié)構(gòu)措施在本設(shè)計(jì)中所采用的是鎖環(huán)式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。但它可以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。同步器的結(jié)構(gòu)如圖 1-8所示：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖1-8鎖環(huán)式同步器l、4-同步環(huán)。2-同步器齒鼓。3-接合套。5-彈簧。6—滑塊。7-止動球。8-卡環(huán)。9—輸出軸。10、11-齒輪2.2.3變速器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、滑動軸套等。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。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有困難的時(shí)候，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。滾針軸承、滑動軸套用于齒輪與軸不固定連接，有相對轉(zhuǎn)動的地方，比如高檔區(qū)域同步器換檔的第二軸齒輪與第二軸的連接，由于滾針軸承滾動摩擦損失小，傳動效率高，徑向配合間隙小，定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合，在不影響齒輪結(jié)構(gòu)的情況下，應(yīng)盡量使用滾針軸承檔數(shù)和傳動比近年來，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢。目前，乘用車一般用4～5個(gè)檔位的變速器。本設(shè)計(jì)也采用 5個(gè)檔位。選擇最低檔傳動比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑等來綜合考慮、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)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。故有則由最大爬坡度要求的變速器Ⅰ檔傳動比為<2-1）式中m---- 汽車總質(zhì)量；個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用g----

重力加速度；ψmax----

道路最大阻力系數(shù)；rr----

驅(qū)動輪的滾動半徑；Temax----

發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；i0----

主減速比；汽車傳動系的傳動效率。根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件求得的變速器I檔傳動比為<2-2）式中G2----汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動橋給路面的載荷；φ----路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取φ=0.5。由已知條件：滿載質(zhì)量1793kg，則）<Nrr=362.2mm；Temax=184Nm；i0=4.5；=0.93。根據(jù)公式<2-2）可得：igI=4.92。超速檔的的傳動比一般為0.7~0.8，本設(shè)計(jì)五檔傳動比igⅤ=1中間檔的傳動比理論上按公比為：<2-3）按等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，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)動機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可的出：=1.6。故有：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用2.2.4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局 A可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初定：<2-4）式中KA中心距系數(shù)。對轎車，KA=8.9～9.3；對貨車，KA=8.6～9.6；----對多檔主變速器，KA=9.5～；11TImax----變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩：TTiη=885.37N·m=轎車變速器的中心距在 65～80mm范圍內(nèi)變化，而貨車的變速器中心距在 80～170mm范圍內(nèi)變化。對于越野車，本設(shè)計(jì)中取 KA=9.0，按照已有參數(shù)計(jì)算式<2-4）可得A=86.42mm。2.2.5軸向尺寸變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確定。轎車四檔變速器殼體的軸向尺寸 3.0～3.4A。貨車變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)：四檔<2.2～2.7）A五檔<2.7～3.0）A六檔<3.2～3.5）A當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對數(shù)和同步器多時(shí)，中心距系數(shù) KA應(yīng)取給出系數(shù)的上限。為檢測方便，A取整。本次設(shè)計(jì)的5檔變速器殼體的軸向尺寸取 3.0A，則殼體的軸向尺寸為 243mm。變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用2.2.6齒輪參數(shù)<1）齒輪模數(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)。5）對于轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些；6）對于貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些。7）低檔齒輪選用大一些的模數(shù)，其它檔位選用另一種模數(shù)變速器用齒輪模數(shù)范圍大致如下：微型和輕型轎車為 2.25～2.75；中級轎車為2.75～3.0；重型貨車為4.25～6.0。所選取的模數(shù)大小應(yīng)符合 JB111-60規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。建議用下列各式選取齒輪模數(shù)。第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mnmm<2-5）其中 =190Nm，可得出mn=2.67。據(jù)JB111-60第一系列的標(biāo)準(zhǔn)值選取 mn=3一檔直齒輪的模數(shù) mmm<2-6）通過計(jì)算m=3。同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。由于制造工藝上的原因，同一變速器中的結(jié)合套模數(shù)都去相同，轎車和輕型貨車取 2～3.5。本設(shè)計(jì)取3。<2）齒形、壓力角α、螺旋角β和齒寬b汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 2-1選取。工程齒形壓力角α螺旋角β車型轎車高齒并修形的齒形14.5°、15°、16°、16.5°25～45°一般貨車GB1356-78規(guī)定的齒形20°20～30°重型車同上低檔、倒檔齒輪22.5°、25°小螺旋角表2-1汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角α取20°,嚙合套或同步器取30°；斜齒輪螺旋角β取30°。應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使中間軸上是軸向力相互抵消。為此，中間軸上的全部齒輪一律去右旋，而第一軸和第二軸上的的斜齒輪去左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。齒輪寬度b的大小直接影響著齒輪的承載能力，b加大，齒的承載能力增高。但實(shí)驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒輪的強(qiáng)度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬：直齒b=<4.5～8.0）m，mm斜齒b=<6.0～8.5）m，mm嚙合套或同步器接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為 2～4mm。第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。2.3各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動比和結(jié)構(gòu)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來說明分配各檔齒數(shù)的方法。2.3.1確定一檔齒輪的齒數(shù)一檔齒輪9和10選用直齒圓柱齒輪一檔傳動比<2-7）為了確定Z9和Z10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 :個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用<2-8）其中A=86.42mm、m=3；故有 ，圓整為58。圖2-1五檔變速器示意圖轎車中間軸式變速器一擋齒輪齒數(shù)可在15～17之間選??；貨車可在12～17之間選取。一擋大齒輪齒數(shù)用Z=-計(jì)算求得。取=17，則可得出=43。上面根據(jù)初選的A及m計(jì)算出的可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式<2-8）看出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從及齒輪變位系數(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)。這里修正為，則根據(jù)式<2-8）反推出A。58=87mm2.3.2確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)由式<2-7）求出常嚙合齒輪的傳動比<2-9）由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定①個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等<2-10）由此可得：<2-11）而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出：<圓整為60）。②則根據(jù)式<2-7）可計(jì)算出一檔實(shí)際傳動比為：2.3.3確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動比：<2-12）而故有：=1.653③對于斜齒輪，<2-13）故有：圓整為56④聯(lián)立③與④得：則根據(jù)式<2-12）可計(jì)算出二檔實(shí)際傳動比為:按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪齒數(shù)，實(shí)際傳動比為；四檔齒輪實(shí)際傳動比為。五檔齒輪齒數(shù)，實(shí)際傳動比為 。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用2.3.4確定倒檔齒輪的齒數(shù)一般情況下，倒檔傳動比與一檔傳動比較為接近，在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動比4.5。中間軸上倒檔傳動齒輪的齒數(shù)比一檔主動齒輪 10略小，取 。而通常情況下，倒檔軸齒輪 取21～23，此處取 =23。由

取<2-14）可計(jì)算出 ，取整為32故可得出中間軸與倒檔軸的中心距A′=<2-15）A′=54mm而倒檔軸與第二軸的中心 :<2-16）=82.5mm。3變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用3.1齒輪的損壞原因及形式齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷、齒面疲勞剝落和移動換檔齒輪端部破壞。輪齒折斷分兩種：輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒再重復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的很少，后者出現(xiàn)的多。齒輪工作時(shí)，一對相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細(xì)小裂縫中的潤滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點(diǎn)蝕。他使齒形誤差加大，產(chǎn)生動載荷，導(dǎo)致輪齒折斷。用移動齒輪的方法完成換檔的抵擋和倒擋齒輪，由于換檔時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度茶，換檔瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。3.2齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核3.2.1齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算（1）直齒輪彎曲應(yīng)力<3-1）式中， ---- 彎曲應(yīng)力<MPa）；--a檔齒輪b的圓周力），其中為計(jì)算載荷<N·mm），d為節(jié)圓直徑。<N應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取1.65；--摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取

1.1，從動齒輪取

0.9；b--

齒寬<mm）；t--

端面齒距<mm），t=πm；

m為模數(shù)<mm）y--

齒形系數(shù)，如圖

3-1

所示。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖3-1齒形系數(shù)圖當(dāng)計(jì)算載荷 Tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 Tema時(shí)，一檔、倒檔直齒輪許用彎曲應(yīng)力在 400～850MPa，貨車可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒檔齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。對于本例，Tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 Temax根據(jù)傳動比換算到一檔的值，已知Temax=1900000Nmm，代入下式：<3-2）得：Tg=352857Nmm一檔直齒圓柱齒輪齒寬 b= ，代入式<3-1）解得：MPa彎曲應(yīng)力在400～850MPa之間，可以滿足要求。倒檔軸上的倒檔直齒齒輪與一檔齒輪基本相同，且不承受交變載荷，同樣適用。<2）斜齒輪彎曲應(yīng)力<3-3 ）個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用式中， Tg為計(jì)算載荷<N?mm）；mn為法面模數(shù)<mm）；z為齒數(shù)；β為斜齒輪螺旋角<°）；Kσ為應(yīng)力集中系數(shù)，

Kσ=1.5；y

為齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)

在圖3-1

中查得；

Kε為重合度影響系數(shù)，

Kε=2。當(dāng)計(jì)算載荷Tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩Tema時(shí)，對轎車常嚙合齒輪和高檔齒輪的許用應(yīng)力在180～350MPa范圍，對貨車為100～250MPa。對于本例，常嚙合齒輪計(jì)算載荷 Tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 Temax，已知Temax=190000N?mm，齒寬為b=KcMn=20，代入式<4-31）解得：，滿足彎曲應(yīng)力要求。3.2.2齒輪接觸應(yīng)力<3-4

）式中:

--齒輪的接觸應(yīng)力

<MPa）；F--

齒面上的法向力

<N），

；-圓周力在<N）， ；

為計(jì)算載荷

<N?mm）；d為節(jié)圓直徑

<mm）；節(jié)點(diǎn)處的壓力角<°）；齒輪螺旋角<°）；E齒輪材料的彈性模量），；；----<MPaMPab齒輪接觸的實(shí)際寬度；--------主、從動齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑<mm）；直齒輪：<3-5）斜齒輪：<3-6）<3-7）<3-8）其中， 分別為主從動齒輪節(jié)圓半徑 <mm）。將作用在變速器第一軸上的載荷 作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用見下表：表3-1變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪/MPa滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一檔和倒檔1900~2000950~1000常嚙合齒輪和高檔1300~1400650~7001）對于本例，計(jì)算第一軸常嚙合齒輪接觸應(yīng)力Nb=Km=2mmc nmmmmMPa代入式<3-4）得： MP 采用液體碳氮共滲齒輪滿足設(shè)計(jì)要求。2）計(jì)算高檔——五檔常嚙合齒輪接觸應(yīng)力：NmmmmMPa代入式<3-4）得： MP 采用液體碳氮共滲齒輪滿足設(shè)計(jì)要求。3）計(jì)算一檔和倒檔直齒齒輪接觸應(yīng)力Nmm個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用mm代入式<3-4）得： 采用滲碳處理齒輪滿足設(shè)計(jì)要求。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用4變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核4.1變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸4.1.1變速器軸的結(jié)構(gòu)第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)。第一軸長度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應(yīng)與離合器從動盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。第一軸如圖 4-1所示：圖4-1變速器第一軸中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。本設(shè)計(jì)采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動方案。由于一檔和倒檔齒輪較小，通常和中間軸做成一體，而高檔齒輪則分別用鍵固定在軸上，以便齒輪磨損后更換。其結(jié)構(gòu)如下圖所示：個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖4-2變速器中間軸4.1.2變速器軸的尺寸變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。在草圖設(shè)計(jì)時(shí)，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長度。而軸的直徑可參考同類汽車變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定：第二軸和中間軸的中部直徑：mm<圓整為39mm） <4-1 ）第一軸花鍵部分的直徑為：=23～26.4mm；取d=25mm<4-2）式中----發(fā)動機(jī)的最大扭矩，N·m為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度與剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，軸的直徑 d與軸的長度L的關(guān)系可按下式選取：第一軸和中間軸：d/L=0.160.18；第二軸：d/L=0.180.21。對于本設(shè)計(jì)，前面算過，5檔變速器殼體的軸向尺寸取2.8A，則L，中間軸=243mm支承間的距離略小于變速器殼體的軸向尺寸L，可近似取235mm參與計(jì)算。dL≈0.17滿足設(shè)計(jì)要求中間軸：/=39/235第二軸支承間的距離通常由經(jīng)驗(yàn)公式確定： L支=L殼－2b1L支=235－2×21=193<mm）第二軸：d/L=39/193≈0.20滿足設(shè)計(jì)要求個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用4.2 軸的校核<1）軸的剛度驗(yàn)算對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。前者使齒輪中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜，如下圖所示，致使沿齒長方向的壓力分布不均勻。初步確定軸的尺寸以后，可對軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算。欲求中間軸式變速器第一軸的支點(diǎn)反作用力，必須先求第二軸的支點(diǎn)反力。擋位不同，不僅圓周力、徑向力和軸向力不同，而且力到支點(diǎn)的距離也有變化，所以應(yīng)當(dāng)對每個(gè)擋位都進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算時(shí)將軸看做鉸接支承的梁。作用在第一軸上的轉(zhuǎn)矩應(yīng)取Tgmax軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》有關(guān)公式計(jì)算。計(jì)算時(shí)僅計(jì)算齒輪所在位置處軸的撓度和轉(zhuǎn)角。第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點(diǎn)近、負(fù)荷又小，通常撓度不大，故可以不必計(jì)算。變速器齒輪在軸上的位置如上圖所示時(shí)，若軸在垂直面內(nèi)撓度為 fc，在水平面內(nèi)撓度為 fs和轉(zhuǎn)角為 ，則可分別用下式計(jì)算<4-3）<4-4）<4-5）個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用圖4-x 變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角式中, ---- 齒輪齒寬中間平面上的圓周力 <N）；齒輪齒寬中間平面上的徑向力<N）；E----彈性模量<MPa），E=MPa；I----慣性矩4），對實(shí)心軸，d為軸的直徑），花鍵處按平均直徑計(jì)<mm<mm算；a、b----為齒輪坐上的作用力距支座A、B的距離）；<mmL支座之間的距離）。----<mm對于本例，由于中間軸上常嚙合齒輪上的圓周力最大，因此只需要驗(yàn)算中間軸上常嚙合齒輪處的強(qiáng)度和剛度即可。變速器軸向尺寸 L＝243mm，取a=29mm，則b=L-a=214mm。NN帶入到式<4-3）<4-4）及<4-5）得：mmmmrad故軸的全撓度為,安裝齒輪軸的許用轉(zhuǎn)角為<0.001～mm≤0.2mm0.002）rad>0.0001rad,符合剛度要求2）軸的強(qiáng)度驗(yàn)算個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力 、徑向力 及軸向力 可按下式求出：<4-6）<4-7）<4-8）式中 --至計(jì)算齒輪的傳動比，此處為 ；d--計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑，mm，為97.5mm；節(jié)點(diǎn)處的壓力角，為20°；螺旋角，為30°；發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為190000N·mm。代入上式可得：水平面：<a+b）=水平面內(nèi)所受力矩：

b

=2679N；N·m垂直面：N<4-8）垂直面所受力矩：

N·m。該軸所受扭矩為：

N·m故危險(xiǎn)截面所受的合成彎矩為：N·mm<4-9）則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力 <MPa）:< 為軸的直徑為

39mm）

<4-10

）個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用將 代入上式可得：

=62MPa，在低檔工作時(shí)

[

]=400MPa，因此有：[

]；符合要求。個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用變速器同步器的設(shè)計(jì)5.1變速器的結(jié)構(gòu)原理在前面已經(jīng)說明，本設(shè)計(jì)所采用的同步器類型為鎖環(huán)式同步器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖5-1鎖環(huán)式同步器1、9-變速器齒輪 2-滾針軸承3、8-結(jié)合齒圈4、7-鎖環(huán)<同步環(huán)）5-彈簧6-定位銷10-花鍵轂11-結(jié)合套如圖<5-1），此類同步器的工作原理是：換檔時(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動定位銷和鎖環(huán)移動，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。之后，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在角速度差 ，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，并滑塊予以定位。接下來，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸 <圖5-2b），使嚙合套的移動受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段結(jié)束。換檔力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時(shí)在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸靠近，在角速度相等的瞬間，同步過程結(jié)束，完成換檔過程的第二階段工作。之個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用后，摩擦力矩隨之消失，而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合<圖5-2d），完成同步換檔。圖5-2鎖環(huán)同步器工作原理5.2同步環(huán)主要參數(shù)的確定5.2.1同步環(huán)錐面上的螺紋槽如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計(jì)得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過窄會影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。實(shí)驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對摩擦因數(shù)的影響很大，摩擦因數(shù)隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過大。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會使接觸面減少，增加磨損速度。圖 5-3a中給出的尺寸適用于輕、中型汽車；圖 5-3b則適用于重型汽車。通常軸向泄油槽為 6～12個(gè)，槽寬3～4mm。圖5-3同步器螺紋槽形式個(gè)人資料整理 僅限學(xué)習(xí)使用5.2.2錐面半錐角 摩擦錐面平均半徑R錐面工作長度b的選擇摩擦錐面半錐角 越小，摩擦力矩越大。但 過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是tan 。一般 =6°～8°。 =6°時(shí)，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在 =7°時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)