組合式變速器整體結(jié)構(gòu)方案的確定分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u28491組合式變速器整體結(jié)構(gòu)方案的確定分析案例 1256711.1組合式變速器的設(shè)計(jì)要求 1108701.2變速器傳動(dòng)形式的選擇 160681.3齒輪形式的選擇 2171621.4換擋結(jié)構(gòu)方式的選擇 242261.5倒擋布置方案的確定 3326731.6變速器軸的設(shè)計(jì) 366271.7變速器軸承的選擇 424801.8變速器縱機(jī)構(gòu)的確定 41.1組合式變速器的設(shè)計(jì)要求本次組合式變速器的設(shè)計(jì)要求如下：保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性設(shè)置空擋，用以切斷動(dòng)力設(shè)置倒擋，使貨車能倒退行駛換擋迅速、省力、方便工作可靠、無跳擋、亂擋、換擋沖擊現(xiàn)象傳動(dòng)效率要高工作噪聲要低輪廓尺寸和質(zhì)量小，成本低，維修方便1.2變速器傳動(dòng)形式的選擇機(jī)械式組合式變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案大多采用以下兩種方式：兩軸式變速器和中間軸式變速器。兩軸式變速器的主要特點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)采用的機(jī)構(gòu)元件較少，結(jié)構(gòu)尺寸較小，占用的空間較小，且其前進(jìn)擋只經(jīng)一對齒輪傳遞動(dòng)力，工作效率相對較高。但也有不足之處，如無法設(shè)計(jì)直接擋，且在運(yùn)行過程中，齒輪和軸承承受單向循環(huán)載荷，致使齒輪和軸承容易發(fā)生失效，無法再正常使用。中間軸式變速器的主要特點(diǎn)在于：中間軸式變速器的齒輪總是嚙合的，但輸出軸的齒輪與軸不是固定連接，輸入軸與輸出軸設(shè)計(jì)在同一條直線上，輸入軸與輸出軸通過嚙合套裝配在一起，就可以獲取直接擋。采用直接擋時(shí)，各主要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)元件不承受載荷，因而磨損較小，傳動(dòng)噪聲較低，主要傳動(dòng)元件的使用壽命長，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，尺寸較大，制造成本較高。中間軸式變速器多用于中型或重型汽車，通過結(jié)合套來實(shí)現(xiàn)換擋。本設(shè)計(jì)以中型貨車為對象，貨車的發(fā)動(dòng)機(jī)采用前置后驅(qū)形式，因此采用8擋中間軸式變速器，前進(jìn)擋有8個(gè)，倒擋有1個(gè)。1.3齒輪形式的選擇由于斜齒圓柱齒輪的傳動(dòng)性能較好，使用壽命較高，除了倒擋以外其他擋齒輪都采用斜齒圓柱齒輪；倒擋通過直齒滑動(dòng)機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，所以倒擋齒輪選擇直齒圓柱齒輪進(jìn)行組合式變速器設(shè)計(jì)。1.4換擋結(jié)構(gòu)方式的選擇市面上的換擋機(jī)構(gòu)有以下三種：滑動(dòng)齒輪換擋機(jī)構(gòu)采用滑動(dòng)直齒輪進(jìn)行換擋，能很好的控制速度，結(jié)構(gòu)較為簡單，易于加工設(shè)計(jì)。但這種機(jī)構(gòu)有一個(gè)很大的缺點(diǎn)，即從一個(gè)齒輪滑動(dòng)到與另一個(gè)齒輪進(jìn)行嚙合非常困難，且換擋時(shí)容易產(chǎn)生很嚴(yán)重的表面碰撞，使得齒輪容易發(fā)生失效，因而多用于倒擋上。嚙合套換擋機(jī)構(gòu)采用結(jié)合套和常嚙合斜齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行換擋，常嚙合斜齒輪沒有固定在軸上，斜齒輪靠近結(jié)合套的一側(cè)制成直的結(jié)合齒，而后結(jié)合套與其嚙合即可實(shí)現(xiàn)換擋。這種機(jī)構(gòu)具備了斜齒輪傳動(dòng)的優(yōu)勢，但在進(jìn)行換擋時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)齒面沖擊現(xiàn)象，但是沖擊力由嚙合套和結(jié)合齒一起承擔(dān)，而不是滑動(dòng)齒輪換擋機(jī)構(gòu)那樣集中于1-2個(gè)輪齒上，所以對齒輪的沖擊損傷和磨損相對較小。同步器換擋機(jī)構(gòu)采用同步環(huán)和嚙合套，主軸齒輪上安裝同步器錐形齒作為結(jié)合齒圈，花鍵輪轂固定在軸上，一個(gè)可以在花鍵轂之間自由滑動(dòng)的結(jié)合套也被用于這個(gè)機(jī)構(gòu)，結(jié)合套與結(jié)合齒圈相連接時(shí)即可實(shí)現(xiàn)換擋功能，但是變速箱工作期間，軸和齒輪將以不同的速度旋轉(zhuǎn)，所以這樣的鎖定動(dòng)作并不容易。同步環(huán)（也成鎖環(huán)）有助于將齒輪的速度與軸的速度相匹配，移動(dòng)結(jié)合套之前，通過離合器使得傳動(dòng)齒輪的功率被切斷，此時(shí)移動(dòng)結(jié)合套，它將把同步環(huán)移動(dòng)到結(jié)合齒圈上。由于同步環(huán)和結(jié)合齒圈之間的高摩擦力，齒輪與軸的速度可達(dá)到同步，于是該齒輪即可高效和平順地被鎖定在軸上。本次設(shè)計(jì)的組合式變速器，倒擋采用滑動(dòng)齒輪換擋機(jī)構(gòu)，其他都擋位之間的變換采用同步器換擋裝置來實(shí)現(xiàn)。1.5倒擋布置方案的確定倒擋布置方案如圖1.1所示。圖1.1倒擋布置方案圖2-1中b)方案借助中間軸上的一擋齒輪來換倒擋，由于換擋時(shí)兩對齒輪同時(shí)嚙合，換擋難度較大。c)方案的倒擋傳動(dòng)比較大，但換成流程較為復(fù)雜。d)方案在c)方案的基礎(chǔ)上做了改進(jìn)。e)方案將變速器中間軸上的一擋和倒擋共用一個(gè)齒寬較大的齒輪。f)方案倒擋齒輪副為常嚙合齒輪，換擋簡單便捷。g)方案變速器的軸向尺寸較小，節(jié)省了空間，但操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜。綜合考慮，本次組合式變速器設(shè)計(jì)采用圖1.1中的第6種倒擋布置方案。1.6變速器軸的設(shè)計(jì)組合式變速器中各軸都是轉(zhuǎn)軸，在工作過程中既有轉(zhuǎn)矩，又有彎矩。當(dāng)軸的剛度達(dá)不到要求時(shí)，軸會(huì)發(fā)生彎曲變形，導(dǎo)致齒輪無法進(jìn)行正常運(yùn)行，使得齒輪發(fā)生失效，極大的降低了齒輪的使用壽命。因此，進(jìn)行變速器設(shè)計(jì)時(shí)，這一點(diǎn)至關(guān)重要。軸的結(jié)構(gòu)形狀、尺寸、剛度和強(qiáng)度校核等都是組合式變速器進(jìn)行軸設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。軸的設(shè)計(jì)需要綜合考慮加工工藝和裝配工藝來確定。1.7變速器軸承的選擇圓錐滾子軸承內(nèi)徑較小，但寬度較大，承載能力較強(qiáng)，但此類軸承裝配繁瑣，長期磨損后會(huì)使軸發(fā)生偏斜，導(dǎo)致軸上齒輪無法正常的嚙合傳動(dòng)。本次設(shè)計(jì)的組合式變速器是中間軸式變速器，主變速箱的第二軸前端支承在第一軸常嚙合齒圈內(nèi)。若齒圈空間較大，可裝配圓柱滾子軸承；齒圈空間較小，可采用滾針軸承。變速器的第二軸后端常選擇深溝球軸承加以支承。由于貨車的重量較大，變速器在運(yùn)行的過程中軸承會(huì)承受很大的扭轉(zhuǎn)力矩和負(fù)荷，中間軸大多采用圓柱滾子軸承或者圓錐滾子軸承來支承。本次設(shè)計(jì)的組合式變速器主變速器的中間軸選擇圓錐滾子軸承做支承；輸出軸的前端選擇滾針軸承做支承、后端選擇深溝球軸承做支承；輸入軸選擇深溝球軸承來做支承。副變速器與主變速器采用一樣的支承方案。1.8變速器縱機(jī)構(gòu)的確定根據(jù)行駛工況需求，駕駛員需要借助操縱機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)擋位變換以滿足行駛要求。變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足如下主要要求：（1）換擋時(shí)只能掛入一個(gè)擋位（2）換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長上嚙合（3）防止自動(dòng)脫擋或自動(dòng)掛擋（4）防止誤掛倒擋（5）換擋輕便變速器的操縱機(jī)構(gòu)主要分為以下三個(gè)類型：直接操縱式：此類操縱機(jī)構(gòu)采用的叉軸較少，結(jié)構(gòu)較為簡單，且各擋共用同一自鎖裝置，換擋行程相等。遠(yuǎn)距離操縱式：此類操縱機(jī)構(gòu)需要的剛性較大，且機(jī)構(gòu)元件間的距離盡量小些，其變速桿支座應(yīng)設(shè)計(jì)在承載載荷較低的位置，以順滑而穩(wěn)定的進(jìn)行換擋工作。電控操縱式：此類操縱結(jié)