二軸式變速器畢業(yè)設(shè)計說明書.pdfVIP

蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 目目錄錄 第一章第一章緒論緒論 1 第二章第二章變速器的基本設(shè)計方案變速器的基本設(shè)計方案 6 2.1 概述 6 2.2 變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 6 2.3 轎車變速器機構(gòu)方案的選擇 9 2.4 變速器設(shè)計的基本要求 10 第三章第三章變速器齒輪的設(shè)計變速器齒輪的設(shè)計 11 3.1 檔位數(shù)的確定及傳動的初選 11 3.2 確定中心距 11 3.3 初選齒輪參數(shù) 11 第四章第四章齒輪校核齒輪校核 14 4.1 計算各軸的轉(zhuǎn)矩 14 4.2 輪齒強度計算 14 第五章第五章軸的設(shè)計及校核軸的設(shè)計及校核 18 5.1 軸的工藝要求 18 5.2 軸的強度計算 18 第六章第六章軸承校核軸承校核 21 6.1 輸入軸的軸承校核 21 6.1 輸出軸軸承校核 22 第七章第七章同步器的設(shè)計同步器的設(shè)計 24 7.1 同步器的結(jié)構(gòu) 24 7.2 同步器的主要參數(shù)確定 25 第八章第八章變速器的操縱機構(gòu)變速器的操縱機構(gòu) 27 8.1 變速器操縱機構(gòu)的功能 27 經(jīng)濟技術(shù)分析經(jīng)濟技術(shù)分析 28 結(jié)論結(jié)論 30 參參考文獻考文獻 31 致謝致謝 32 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 1 液控式四速自動變速器設(shè)計液控式四速自動變速器設(shè)計 第一章緒論 汽車是作為一種交通工具而產(chǎn)生的， 但發(fā)展到今天已經(jīng)不能把它理解為單純的行的 手段。因為“汽車化”改變了當代世界的面貌，它已經(jīng)成為當代物質(zhì)文明與進步的象征及 文明形態(tài)的一種代表。中國汽車工業(yè)的振興也必然會使中國的面貌煥然一新，在繁榮經(jīng) 濟，促進四個現(xiàn)代化的實現(xiàn)，提高中國人民的生活水平，推動社會與地球上近四分之一 的人類進步方面， 發(fā)揮重大作用.現(xiàn)在人類社會在不斷的進步與繁榮， 交通的變革與發(fā)展 在促進社會的發(fā)展中起了突出的作用， 汽車作為一種交通工具的產(chǎn)生對社會更具有重要 的意義。人類社會及人們生活的“汽車化”，大大地擴大了人們?nèi)粘；顒拥姆秶?，擴大并 加速了地區(qū)間、國際間的交往，成倍地提高了人們外出辦事的效率，極大地加速了人們 的活動節(jié)奏，促進了世界經(jīng)濟的大發(fā)展與人類的快速進步，開創(chuàng)了現(xiàn)代“汽車社會”這樣 一個嶄新的時代。 據(jù)統(tǒng)計：在以前蒸汽機輪船與蒸汽機車的問世曾推動了當時的產(chǎn)生革命。繼蒸汽機 輪船與火車出現(xiàn)之后， 1886 年德國工程師戴姆勒與奔茨二人以汽油內(nèi)燃機為動力， 分別 獨立地制成了最早的實用汽車。1903 年美國人亨利福特創(chuàng)建了福特汽車公司，1908 年 推出了“T”型車，并于 1913 年建成了流水作業(yè)裝配線進行汽車的大批量生產(chǎn)。這項大生 產(chǎn)技術(shù)的出現(xiàn)，為提高汽車質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本及以后的汽車工業(yè)大發(fā)展創(chuàng)造了條件。 1921 年“T”型汽車的產(chǎn)量已占世界汽車產(chǎn)量達 200 萬輛。1927 年夏?！癟”型車成為歷史， 共售出 1500 多萬輛。 汽車問世百余年來，特別是從汽車產(chǎn)品的大批生產(chǎn)以及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來，汽 車已經(jīng)為世界經(jīng)濟的大發(fā)展、為人類進入現(xiàn)代生活，產(chǎn)生了無法估量的巨大影響，為人 類社會的進步作出了不可磨滅的巨大貢獻，掀起了時代的革命。 汽車的作用對國際化的發(fā)展起著不可磨滅的作用，首先，以美國為例：美國汽車工 業(yè)早已經(jīng)發(fā)展成為與鋼鐵、建筑并列的三個最大的行業(yè)之一。如今美國的信息產(chǎn)業(yè)與高 薪技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，但汽車工業(yè)仍不失為美國產(chǎn)業(yè)最主要的支柱之一。在全球的汽車 保有量中，美國生產(chǎn)的汽車占 34.8%。日本汽車工業(yè)在 1941 年已經(jīng)有 5 萬輛的年產(chǎn)能 力，1955 年就能達到 15 萬輛。 下面具體介紹一下我國汽車工業(yè)的發(fā)展。 在舊中國沒有真正的制造汽車的工業(yè)，只有到中華人民共和國成立之初，毛澤東主 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 2 席、 周恩來總理等第一代國家領(lǐng)導人非常關(guān)注、 親自參與建立中國汽車工業(yè)的重大決策， 在前蘇聯(lián)援助中國建設(shè)一批重點工業(yè)項目中列入建設(shè)一座現(xiàn)代化的載貨汽車工廠， 并在 中央重工業(yè)部下屬機器工業(yè)局籌備組建期間，開始了籌建的前期工作。1953 年 7 月，毛 主席親筆題名的第一汽車制造廠在吉林省長春市動工興建，在中央動員、全國支援和參 與建設(shè)者的奮力拼搏下，實現(xiàn)了黨中央提出“力爭三年建成長春汽車廠和出汽車、出人 才、出經(jīng)驗”的目標，國產(chǎn)第一輛解放牌載貨汽車于 1956 年 7 月 13 日駛下總裝配生產(chǎn) 線， 從此結(jié)束了中國自己不能制造汽車的歷史， 圓了中國人自己生產(chǎn)國產(chǎn)汽車之夢。 1957 年 5 月，一汽開始仿照國外樣車自行設(shè)計轎車；1958 年先后試制成功 CA71 型東風牌小 轎車和 CA72 型紅旗牌高級轎車，毛主席等國家領(lǐng)導人親自試乘了東風牌小轎車，十分 高興地稱贊：“坐上自己制造的汽車了”；之后，紅旗牌高級轎車被列為國家禮賓用車， 并用作國家領(lǐng)導人乘坐的慶典檢閱車。 進入 60 年代，國民經(jīng)濟實行“調(diào)整、鞏固、充實、提高”方針，在國家和省市支持 下，形成了一批汽車制造廠、汽車制配廠和改裝車廠，其中，南京、上海、北京和濟南 共 4 個較有基礎(chǔ)的汽車制配廠，經(jīng)過技術(shù)改造成為繼一汽之后第一批地方汽車制造廠， 發(fā)展汽車品種， 相應建立了專業(yè)化生產(chǎn)模式的總成和零部件配套廠， 為今后發(fā)展大批量、 多品種生產(chǎn)協(xié)作配套體系形成了初步基礎(chǔ)。 在這個歷史階段，力求探索汽車工業(yè)管理的改革，國家決定試辦汽車工業(yè)托拉斯， 實施了促進汽車工業(yè)發(fā)展的多項舉措，60 年代中期工業(yè)托拉斯停辦。與此同時，汽車改 裝業(yè)和摩托車制造業(yè)起步，重點發(fā)展了一批軍用改裝車，民用消防車、救護車、自卸車 和牽引車相繼問世，并為社會經(jīng)濟發(fā)展提供了城市、長途和團體這三大類客車。北京最 早試制二輪摩托車提供軍用，之后南京、南昌和濟南等地相繼試制三輪摩托車和機器腳 踏車，當時主要用于軍事、郵電、體育和城市短途運輸，摩托車工業(yè)處于起步階段，與 汽車工業(yè)創(chuàng)建密切相關(guān)的汽車科研事業(yè)和專業(yè)教育體系初步形成。 1964 年， 國家確定在三線建設(shè)以生產(chǎn)越野汽車為主的第二汽車制造廠、 四川和陜西 汽車制造廠。二汽是國內(nèi)自行設(shè)計、國內(nèi)提供裝備的工廠，采取了“包建”（專業(yè)對口老 廠包建新廠、小廠包建大廠）和“聚寶”（國內(nèi)的先進成果移植到二汽）的方法，同時在 湖北省內(nèi)外安排新建、擴建 26 個重點協(xié)作配套廠。一個嶄新的大型汽車制造廠在湖北 省十堰市興建和投產(chǎn)，當時主要生產(chǎn)中型載貨汽車和越野汽車。與此同時，川汽、陜汽 和與陜汽生產(chǎn)配套的陜西汽車齒輪廠，分別在四川省重慶市大足縣和陜西省寶雞市（現(xiàn) 已遷西安）興建和投產(chǎn)，主要生產(chǎn)重型載貨汽車和越野汽車。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 3 60 年代中后期，國家提出“大打礦山之仗”的決策，礦用自卸車成為其重點裝備，上 海 32 噸試制成功投產(chǎn)之后，天津 15 噸、常州 15 噸、北京 20 噸、一汽 60 噸（后轉(zhuǎn)本 溪）和甘肅白銀 42 噸電動輪礦用自卸車也相繼試制成功投產(chǎn)，緩解了冶金行業(yè)采礦生 產(chǎn)裝備需要。 為適應國民經(jīng)濟發(fā)展對重型載貨汽車的需求， 濟南汽車制造廠擴建黃河牌 8 噸重型 載貨汽車的生產(chǎn)能力，安徽淝河、南陽、丹東、黑龍江和湖南等地方汽車也投入同類車 型生產(chǎn)。邢臺長征牌 12 噸重型載貨汽車（源于北京新都廠遷建） 、上海 15 噸重載載貨 汽車投產(chǎn)問世。 據(jù)不完全統(tǒng)計：在此期間，一汽、南汽、上汽、北汽和濟汽 5 個老廠分別承擔了包 建和支援三線汽車廠（二汽、川汽、陜汽和陜齒）的建設(shè)任務，其自身投入技術(shù)改造擴 大生產(chǎn)能力；地方發(fā)展汽車工業(yè)，幾乎全部仿制國產(chǎn)車型重復生產(chǎn)；據(jù)粗略統(tǒng)計，解放 牌車型 20 多家，北京 130 車型 20 多家，躍進車型近 20 家，北京越野車近 10 家；改裝 車生產(chǎn)向多品種、專業(yè)化發(fā)展，生產(chǎn)廠點近 200 家；1980 年大中輕型客車生產(chǎn) 13400 輛，其中：長途客車 6000 多輛；汽車零部件品種增多，廠家增加到 2100 家；摩托車工 業(yè)初步形成，1980 年 24 個廠家生產(chǎn) 4.9 萬輛。 汽車設(shè)計理論是指導汽車設(shè)計實踐的， 而汽車設(shè)計實踐經(jīng)驗的長期積累和汽車生產(chǎn) 技術(shù)的發(fā)展與進步，又使汽車設(shè)計理論得到不斷的發(fā)展與提高。汽車設(shè)計技術(shù)是汽車產(chǎn) 品設(shè)計的方法和手段，是汽車設(shè)計實踐的軟件和硬件。 汽車設(shè)計技術(shù)在近百年中也經(jīng)歷了由經(jīng)驗設(shè)計發(fā)展到以科學實驗和技術(shù)分析為基 礎(chǔ)的設(shè)計階段，進而自 60 年代中期在設(shè)計中引入電子計算機后又形成了計算機輔助設(shè) 計等新方法，并使設(shè)計逐步實現(xiàn)半自動化和自動化。 在 20 世紀 90 年代，國際汽車界興起一種逆向工程的汽車產(chǎn)品開發(fā)新方式。經(jīng)過幾 年的發(fā)展，積累了很多經(jīng)驗，取得巨大進步，可以說已成為現(xiàn)代汽車產(chǎn)品開發(fā)的主流形 式。 逆向工程主要是依靠高度集成化、可視化、開放型的計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)，構(gòu)筑 汽車產(chǎn)品，從概念構(gòu)思、產(chǎn)品設(shè)計、工程分析、工藝制造、應用工程、市場服務，全過 程實現(xiàn)無紙化、高精度、系統(tǒng)化的操作平臺。雖然，目前仍需制造樣品，進行實物試驗、 論證和評價，但這已經(jīng)不是一種重要的手段，最終將會取消這一過程。就這種思維的方 法而言，是思維先于實體、實體用于反證思維的逆向邏輯形式，國際汽車界稱之為逆向 工程。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 4 實施逆向工程的目的是為了更好地實現(xiàn)汽車產(chǎn)品設(shè)計的并行工程， 使產(chǎn)品設(shè)計及其 相關(guān)過程實行同步作業(yè)， 并使之優(yōu)化， 大大提高產(chǎn)品設(shè)計的一次成功率， 從而縮短周期， 降低成本，減少風險，提高質(zhì)量，增強企業(yè)競爭力。 我國汽車工業(yè)在實行逆向工程中已經(jīng)做了一些工作，并且具有廣泛的社會基礎(chǔ)，特 別是軍工和院校部門已經(jīng)先行一步，水平也不算低，如果我們能把集成和整合工作做得 好些，進步就會更快、更大。 汽車的設(shè)計開發(fā)工作是由根據(jù)市場調(diào)查及使用要求而制定的設(shè)計任務書開始的。 汽車設(shè)計的內(nèi)容包括整車總體設(shè)計、總成設(shè)計和零件設(shè)計。整車總體設(shè)計又稱為汽 車的總布置設(shè)計， 其任務是使所設(shè)計的產(chǎn)品達到設(shè)計任務書所規(guī)定的整車參數(shù)和性能指 標的要求，并將這些整車參數(shù)和性能指標分解為有關(guān)總成的參數(shù)和功能。在這項高層次 的設(shè)計工作中，既有汽車各總成間的聯(lián)系問題，又有人與汽車之間的聯(lián)系問題。解決人 車之間的聯(lián)系問題屬于人機工程設(shè)計，它在汽車設(shè)計工作中占有極重要的位置。 零件標準化、部件通用化、產(chǎn)品系列化 由于汽車的產(chǎn)量大、品種及型號多，設(shè)計中實行零件標準化、部件通用化和產(chǎn)品系 列化，可簡化生產(chǎn)，提高工效，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，減少配件品種，方便維 修。 所謂“系列化”是指制造廠為了能供應各種型號的產(chǎn)品（可為汽車，亦可為總成和部 件） ，又能進行大量生產(chǎn)，而將產(chǎn)品合理分擋，組成系列，并考慮各種變型。例如驅(qū)動 型式為 44 的越野汽車加上一根驅(qū)動橋則可變成 66 的越野汽車， 加上兩根則又可變成 88 的越野汽車，組成系列；發(fā)動機可按缸數(shù)分為 4 缸、6 缸或 V6 缸、V8 缸等組成系 列。這樣即可較少的基本型衍生出較多的系列產(chǎn)品，以滿足廣泛的需求。 所謂“通用化”是指在同一系列或總質(zhì)量相近的一些車型上，采用通用的總成或部 件，以簡化生產(chǎn)。 所謂“標準化”是指在設(shè)計中廣泛采用標準件，以利于組織生產(chǎn)、提高質(zhì)量、降低造 價和方便維修。 考慮使用條件的復雜多變 為了使所設(shè)計的汽車產(chǎn)品在全國和全世界這樣的廣闊市場上具有競爭力， 設(shè)計中就 要充分考慮提高其對復雜多變的使用條件的適應性。特別應注意熱帶、寒帶等不同的氣 候條件和高原、山區(qū)、丘陵、沼澤、沿海等不同的地理條件，以及燃料供應、維修能力 等不同的使用條件對汽車結(jié)構(gòu)、性能、材料、附件等的特殊要求。例如：在高原地區(qū)發(fā) 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 5 動機應增壓；在熱帶地區(qū)要考慮車廂的隔熱、空調(diào)或通風；在寒帶要考慮發(fā)動機的冷起 動；在山區(qū)則應提高汽車的爬坡能力并附加發(fā)動機排氣制動等。 重視汽車使用中的安全、可靠、經(jīng)濟與環(huán)保 良好的使用性能顯然是各種產(chǎn)品的設(shè)計者都要追求的目標，汽車設(shè)計者更是如此， 所不同的是汽車的使用性能是多方面的（例如：動力性、燃油經(jīng)濟性、制動性、操縱穩(wěn) 定性、平順性、舒適性、通過性以及可靠性、耐久性、維修性和對環(huán)境保護的影響性能 等） ，而且在默寫性能之間有時是相互矛盾的。因此，汽車設(shè)計的特點還在于：要在給 定的使用條件下，協(xié)調(diào)各種使用性能的要求、優(yōu)選各種使用性能指標，使汽車在該使用 條件下的綜合使用性能達到最優(yōu)。特別要重視使用中的安全、可靠、經(jīng)濟與環(huán)保。 車身設(shè)計既重視工程要求更注重外觀造型 汽車車身的外形、油漆及色彩是汽車給人們的第一個外觀印象，是人們評價汽車的 最直接方面，也是轎車的最重要市場競爭因素，是汽車設(shè)計非常重要的內(nèi)容。車身造型 既是工程設(shè)計，又是美工設(shè)計。從工程設(shè)計來看，它既是滿足結(jié)構(gòu)的強度要求、整車布 置的匹配要求和沖壓分快的工藝要求， 又要適應車身的空氣動力學的要求而具有最小的 風阻系數(shù)；從美工設(shè)計來看，它應當適應時代的特點和人們的愛好，要像對待工藝品那 樣進行美工設(shè)計，給人以高度美感，起到美化環(huán)境的作用。 在保證可靠性的前提下盡量減小汽車的自身質(zhì)量 和固定的機械設(shè)備不同，作為運輸用的汽車其自身質(zhì)量直接影響起燃油經(jīng)濟性。和 單間生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，作為大批量生產(chǎn)的汽車，減小其自身質(zhì)量可節(jié)約大 量的制造材料，降低生產(chǎn)成本。合理地減小汽車的自身質(zhì)量對汽車工業(yè)和汽車運輸業(yè)會 帶來巨大的經(jīng)濟效益。最優(yōu)化設(shè)計方法可滿足這方面的設(shè)計要求。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 6 第二章第二章變速器的基本設(shè)計方案變速器的基本設(shè)計方案 2.12.1概述概述 變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性、換擋操縱的可靠性與輕便性，傳動的 平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。采用優(yōu)化設(shè)計方法對變速器與主減速器，以及變速器 的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動力性與燃油經(jīng)濟性；采用自鎖及互鎖裝置、倒檔安 全裝置，對接合齒采取倒錐齒側(cè)（或越程接合、錯位接合、齒厚減薄、臺階齒側(cè)）等措 施，以及其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不跳檔、亂檔、自行脫檔和誤掛倒檔；采用同 步器可使換擋輕便、無沖擊及噪聲；采用高齒、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動平 穩(wěn)、噪聲低。降低噪聲水平已成為提高變速器質(zhì)量和設(shè)計、工藝水平的關(guān)鍵。 汽車傳動系統(tǒng)的基本功能是將發(fā)動機輸出的運動和動力傳給車輪，以驅(qū)動汽車行 使。 變速器是汽車傳動系統(tǒng)的重要組成部分。 變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速， 以適應汽車在起步，加速，行使以及克服各種道路障礙等不同行使條件下對驅(qū)動輪牽引 力及不同要求的需要。用變速器轉(zhuǎn)變發(fā)動機轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速的必要性在與內(nèi)燃機轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速 變化特性的特點是具有相對小的對外部載荷改變的適應性。 以下從變速器的作用分類來 介紹。 變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。它的作用是： 在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動輪上扭矩的大小。 由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度和驅(qū)動扭矩能在很大范圍內(nèi)變化。例 如在高速路上車速應能達到 100km/h，而在市區(qū)內(nèi)，車速常在 50km/h 左右?？哲囋谄?直的公路上行駛時，行駛阻力很小，則當滿載上坡時，行駛阻力便很大。而汽車發(fā)動機 的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而轉(zhuǎn)矩變化范圍更不能滿足實際路況需要。 實現(xiàn)倒車行駛 汽車發(fā)動機曲軸一般都是只能向一個方向轉(zhuǎn)動的，而汽車有時需要能倒退行駛，因 此，往往利用變速箱中設(shè)置的倒擋來實現(xiàn)汽車倒車行駛。 實現(xiàn)空擋 當離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。例如可以保證駕駛員在發(fā)動機不熄火時 松開離合器踏板離開駕駛員座位。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 7 變速箱由變速傳動機構(gòu)和變速操縱機構(gòu)兩部分組成。 變速傳動機構(gòu)的主要作用是改 變轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機構(gòu)的主要作用是控制傳動機構(gòu)，實現(xiàn)變速器傳動比 的變換，即實現(xiàn)換擋，以達到變速變矩。 機械式變速箱主要應用了齒輪傳動的降速原理。簡單的說，變速箱內(nèi)有多組傳動比 不同的齒輪副，而汽車行駛時的換擋行為，也就是通過操縱機構(gòu)使變速箱內(nèi)不同的齒輪 副工作。如在低速時，讓傳動比大的齒輪副工作，而在高速時，讓傳動比小的齒輪副工 作。 2.22.2變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 簡單式變速器的基本結(jié)構(gòu)：由殼體、傳動部分和操縱部分組成。 a殼體 殼體是基礎(chǔ)件，用以安裝支承變速器全部零件及存放潤滑油)：其上有安裝軸承的 精確鏜孔。變速器承受變載荷，所以殼體應有足夠的剛度，內(nèi)壁有加強，形狀復雜，多 為鑄件(材料為灰鑄鐵，常用 HT200)。 為便于安裝，傳動部分和操縱部分常做成剖分式，箱蓋與殼體用螺栓聯(lián)接并可靠定 位。殼體上有加油、放油口，油面檢查尺口，還應考慮散熱。 b傳動部分 是指齒輪、軸、軸承等傳動件。軸的幾何尺寸通過強度、剛度計算確定。因主要決 定于剛度，而碳鋼與合金鋼彈性模量近乎相等，所以一般用碳鋼。只有齒輪與軸制成一 體或軸載荷嚴重才用合金鋼。軸與齒輪多為花鍵聯(lián)接(對中性好，能可靠傳遞動力，擠 壓應力小等)。軸的花鍵部分和放軸承處經(jīng)表面淬火處理。軸多用滾動軸承支承，潤滑 簡單，效率高、徑向間隙小，軸向定位應可靠。潤滑方式多用飛濺潤滑 (25m/s，只 要粘度適宜可甩到壁上)。 c操縱部分 主要零件位于變速器蓋內(nèi)。 組成式變速器結(jié)構(gòu)特點 簡單式變速器有效率高、構(gòu)造簡單使用方便鈞優(yōu)點擋數(shù)少，i 變化范圍小(牽引力、 速度范圍小)， 只宜在擋數(shù)不多的某些車工采用。 若增加 i 的范圍， 則使變速器尺寸加大， 軸跨度增加，為了既增加擋數(shù)又不使軸跨度過大，可采用組成式變速器。 組成式變速器的優(yōu)點： 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 8 可以減少齒輪個數(shù)，而且擋數(shù)越多減少齒輪個數(shù)的優(yōu)點愈明顯。同簡單式變速器相 比，它可縮短軸的長度，減少整個變速器的外部尺寸和重量，并且能方便地得到不止一 個倒擋。 缺點： a擋組間傳動比有對應關(guān)系，不易使每擋的 2，(速度及牽引力)都很理想。 b換擋操縱麻煩，有時要操縱兩個變速部分，若為插花換擋還不便記憶。 為了減少操縱動作，最好能順序換擋。為此要求重視擋次編排十使第滅擋組傳動比 全部大于第 11 擋組，達到多數(shù)相領(lǐng)排擋的變換只需操縱主變速的目的，這樣才最為方 便。 變速器是由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成，需要時，還可以加裝動力輸出器。在分 類上有兩種方按傳動比變化方式和按操縱方式的不同來分。 按傳動比變化方式來分： a)有級式變速器 這是目前使用最廣的一種。它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。按所用輪系 型式不同，有軸線固定式變速器(普通變速器)和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器(行星齒輪變速器)兩 種。目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動比通常有 3-5 個前進擋和一個倒擋，在重 型貨車用的組合式變速器中，則有更多擋位。所謂變速器擋數(shù)即指其前進擋位數(shù)。 b)無級式變速器 傳動比在一定的數(shù)值范圍內(nèi)可按無限多級變化，常見的有電力式和液力式(動液式) 兩種。電力式無級變速器的變速傳動部件為直流串激電動機，除在無軌電車上應用外， 在超重型自卸車傳動系中也有廣泛采用的趨勢。 動液式無級變速器的傳動部件為液力變 矩器。 c)綜合式變速器 是指由液力變矩器和齒輪式有級變速器組成的液力機械式變速器， 其傳動比可在最 大指與最小值之間的幾個間斷的范圍內(nèi)作無級變化。 按操縱方式來分： a)強制操縱式變速器是靠駕駛員直接操縱變速桿換擋。 b)自動操縱式變速器其傳動比選擇和換擋是自動進行的，所謂“自動”，是指機械 變速器每個擋位的變換是借助反映發(fā)動機負荷和車速的信號系統(tǒng)來控制換擋系統(tǒng)的執(zhí) 行元件而實現(xiàn)的。駕駛員只需操縱加速踏板以控制車速。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 9 c)半自動操縱式變速器 有兩種型式：一種是常用的幾個擋位自動操縱，其余擋位則由駕駛員操縱；另一種 是預選式，即駕駛員預先用按鈕選定擋位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時，接通 一個電磁裝置或液壓裝置來進行換擋。 本設(shè)計采用的是二軸式四檔變速器。 2.32.3轎車變速器機構(gòu)方案的選擇轎車變速器機構(gòu)方案的選擇 汽車變速器的結(jié)構(gòu)方案必須滿足使用性能、制造條件、維修簡便及標準化、系列化 和通用化等要求，應從齒輪型式、換擋結(jié)構(gòu)、軸型布置、倒擋設(shè)置以及軸承型式、潤滑 和密封等方面綜合考慮及全面評價，以求得到合理的設(shè)計方案。 a)齒輪型式 汽車變速器普遍采用直齒或斜齒的圓柱齒輪。 前者嚙合性能較差、 重合小、 強度低、 噪音大，僅在低擋和倒擋中使用；后者應用廣泛。本設(shè)計使用直齒。 b)換擋結(jié)構(gòu) 汽車變速器的換擋方式常用有直齒滑移齒輪、嚙合套和同步器等三種方式。 直齒滑移齒輪的換擋結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；嚙合套換擋一般是配合斜齒圓柱齒輪副使用 的。這兩種型式在滑移齒輪或嚙合套的圓周速度與相嚙合的圓周速度不一致的情況下， 會產(chǎn)生換擋沖擊與燥聲，容易引起齒輪的破壞和磨損。 采用同步器換擋可保證齒輪不發(fā)生換擋沖擊，同時操作輕便，縮短了換擋的時間， 相應提高了汽車的加速性、經(jīng)濟性、行使安全性，而且有利于實現(xiàn)操縱自動化。但是這 種換擋方式的結(jié)構(gòu)復雜、制造精度要求高，軸向尺寸有所增加。而本變速器就是應用的 同步器換擋機構(gòu)。 c)同步器的選擇 同步器是在接合套換擋機構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，除有接合套、花鍵轂、對應齒輪上 的接合齒圈外，還增設(shè)了使接合套與對應接合齒圈的圓周速度達到并保持一致（同步） 的機構(gòu)，以及阻止二者在達到同步之前接合以防止沖擊的結(jié)構(gòu)。 同步器有常壓式、慣性式、自行增力式等種類，目前廣泛采用的是慣性式同步器。 類型:a：鎖環(huán)式慣性同步器，鎖銷式慣性同步器，滑塊式同步器。 本次設(shè)計采用鎖銷式慣性同步器。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 10 2.42.4變速器設(shè)計的基本要求變速器設(shè)計的基本要求 1）保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。 2）設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機的動力傳輸。 3）設(shè)置倒擋，使汽車能變速倒退行駛。 4）設(shè)置動力輸出裝置。 5）換擋迅速、省力、方便。 6）工作可靠。變速器不得有跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 7）變速器應有高的工作效率。 8）變速器的工作噪聲低。 除此之外，變速器還應當滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、維修方便等要求。 固定軸式應用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間 軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機械式變速 器。兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小、布置方便、中間擋位傳動效率高和噪聲低 等優(yōu)點。兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，一擋速比不可能設(shè)計得很大。 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 11 第三章第三章變速器齒輪的設(shè)計變速器齒輪的設(shè)計 3.13.1 檔位數(shù)的確定及傳動比初選檔位數(shù)的確定及傳動比初選 選擇五個前進擋及一個倒檔 初選傳動比為： i1=2.8 i2=1.5 i3=1 i4=0.7 iR=2.6 3.23.2 確定中心距確定中心距 初選中心距 A 時可根據(jù)下面的經(jīng)驗公式計算： A= KA3 1maxge iT 式中A變速器中心距（mm） ； KA中心距系數(shù)，轎車：K=8.99.3取 9.3； Temax發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（Nm） ； I1變速器一擋傳動比 2.8 g變速器傳動效率，取 96%； 所以 A= KA3 1maxge iT=9.3 3 96. 08 . 2152=69mm 符合轎車變速器的中心距變化范圍 6580mm。 初選：A=69mm. 3.33.3 初選齒輪參數(shù)初選齒輪參數(shù) 1、模數(shù): 對貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，故齒輪應該選用大些的模數(shù)；從工藝方面考 慮，各擋齒輪應該選用一種模數(shù)。 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線。由于工藝上的原因，同一變速器中的接 合齒模數(shù)相同。其取值范圍是：乘用車和總質(zhì)量 a m 在 1.814.0t 的貨車為 2.03.5mm； 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 12 總質(zhì)量 a m 大于 14.0t 的貨車為 3.55.0mm。 選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多， 有利于換 擋。 根據(jù)原始條件 故取齒輪的模數(shù)為：2.5 2、壓力角 理論上對于乘用車，為加大重合度降低噪聲應取用 14.5、15、16、16.5等 小些的壓力角；對商用車，為提高齒輪承載能力應選用 22.5或 25等大些的壓力角。 國家規(guī)定的標準壓力角為 20，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20。嚙合 套或同步器的接合齒壓力角有 20、25、30等，但普遍采用 30壓力角。 3、螺旋角 隨著螺旋角的增大，齒的強度也相應提高。在齒輪選用大些的螺旋角時，使齒輪嚙 合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，要產(chǎn)生軸向力并作用 到軸承上。設(shè)計時，應力求使中間軸上同時工作的兩對齒輪產(chǎn)生的軸向力平衡，以減小 軸承負荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應該是不一樣的。為 使工藝簡便，在中間軸軸向力不大時，可將螺旋角設(shè)計成一樣的，或者僅取為兩種螺旋 角。 兩軸式變速器為 2025取24 4、齒頂高系數(shù)：在齒輪加工精度提高以后，在我國齒頂高系數(shù)為 1.00。 3.43.4 各擋齒數(shù)分配各擋齒數(shù)分配 1)一擋： 1g i=8 . 2 7 8 z z h z= n m Acos2 h z=47.8 取 h z=50，則 7 z=10.898 取 7 z=14 則 8 z=35 2)二擋： 2g i=5 . 1 5 6 z z h z= n m Acos2 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 13 h z=47.8 取 h z=50，取 5 z=20，則 6 z= 30 3)三擋： 3g i= 3 4 z z =1， h z= n m Acos2 h z=47.8 取 h z=50 則 3 z=25 則 4 z=25 4)四擋： 2g i=7 . 0 1 2 z z h z= n m Acos2 h z=47.8 取 h z=50 則 1 z=30 則 2 z=20 5)倒擋齒輪： （直齒） 倒擋選用的模數(shù)往往與一擋相近，故選用為mn=2.5 iR=2.6 初選倒擋齒輪 10 z后齒數(shù)一般在 2123 之間取 10 z=21 取 12 z=37 取 11 z=14 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 14 第四章第四章 齒輪校核齒輪校核 齒輪損壞形式主要有：輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動換擋齒輪端部被破壞及齒面 膠合。 齒輪常出現(xiàn)輪齒彎曲折斷，需校核輪齒強度與齒面接觸應力。 4.14.1 計算各軸的轉(zhuǎn)矩計算各軸的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機最大扭矩為 164N.m，最高轉(zhuǎn)速 5101r/min，齒輪傳動效率 99%，離合器傳動 效率 99%，軸承傳動效率 96%。 輸入軸 1 T = maxe T =152N.m 輸出軸 2 T = 齒承 1 T =1520.960.99=144.46N.m 倒擋軸 iTT 齒承倒 2 =1520.960.992.31=375.59N.m 4.24.2 輪齒強度計算輪齒強度計算 輪齒彎曲強度計算 (a)直齒輪彎曲應力 w 圖 4-1 齒形系數(shù)圖 yzKm KKT c fg w 3 2 式中： w 彎曲應力（MPa） ； 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 15 g T 計算載荷（N.mm） ； K 應力集中系數(shù)，可近似取 K =1.65； f K 摩擦力影響系數(shù)，主、從動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應力 的影響也不同；主動齒輪 f K =1.1，從動齒輪 f K =0.9； b齒寬（mm） ； m模數(shù)； y 齒形系數(shù)，如圖 4.1。 當計算載荷 g T 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 maxe T 時，一、倒擋直齒輪許用 彎曲應力在 400850MPa，貨車可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒擋齒輪的許用應 力應取下限。 計算倒擋齒輪 10，11，12 的彎曲應力 10w ， 11w ， 12w 10 z =21， 11 z =16， 12 z =42， 10 y =0.160, 11 y =0.155， 12 y =0.168， 1111 3 max 11 2 yKzm KKT c fe w = 3 3 10 155. 00 . 6165 . 2 9 . 065. 11522 =478.05MPa25m/s，只要粘度適宜可甩到壁上)。 操縱部分：主要零件位于變速器上蓋。 3、潤滑油性能分析 潤滑采用 N150 工業(yè)齒輪油，很容易變質(zhì)，原因主要有：一是風機長期處于塔內(nèi)高溫、 潮濕的工作環(huán)境中，減速箱內(nèi)油溫一般在 40-55，油質(zhì)受溫度影響較大。而濕熱氣體 會從各密封處滲入減速箱內(nèi)部，冷凝成水，使油中含水量升高，易乳化變質(zhì)；二是受齒 輪加工精度及質(zhì)量、運行年限等的限制，齒輪表面會發(fā)生點蝕、剝落等異常情況，齒輪 蘭州工業(yè)學院畢業(yè)設(shè)計 29 雜質(zhì)進入油中，使油中雜質(zhì)含量提高，并隨潤滑油飛濺進入齒輪嚙合面間，破壞齒輪表 面。因此應注意一下幾點： (1)專人維護，每天檢查風機運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，有無不正常響聲及異常；定期記錄電流、 振動值及其它參數(shù)。 (2)每半年換油一次，一個月以上不開車時，將減速箱內(nèi)注滿潤滑油。更換新齒輪后， 累計運轉(zhuǎn) 10-15 天， 要進行沖洗、 換油。 電機每運轉(zhuǎn) 2250h 或 3 個月， 補加一次潤滑脂。 (3)使用中減速箱內(nèi)油溫不得超過 85，否則要停車檢查。 (4)控制加油量，油位過高或過低，均可導致減速箱內(nèi)油溫異常升高。 4、成本分析 (1)Q235 鋼 40kgX10 元/kg=400