轎車變速箱設(shè)計(jì)

1、轎車變速箱設(shè)計(jì)轎車變速箱設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺用于轎車上的 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?。欢窃邶X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)轎車的外形、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轎車的發(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)合某些轎車的基本參數(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。它功用是：改變

2、傳動比，擴(kuò)大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時(shí)使發(fā)動機(jī)在有利的工況下工作；在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；利用空檔，中斷動力傳遞，以使發(fā)動機(jī)能夠起動、怠速，并便于發(fā)動機(jī)換檔或進(jìn)行動力輸出。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，鎖環(huán)式同步器，傳動比，中間軸，第二軸，齒輪第一章第一章 機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定. 61.1 變速器的功用和要求. 61.2 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定. 61.3 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析. 12第二章第二

3、章 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì). 152.1 變速器主要參數(shù)的選擇. 152.2 各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定. 192.3 齒輪變位系數(shù)的選擇. 21第三章第三章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇. 223.1 齒輪的損壞原因及形式. 223.2 齒輪強(qiáng)度計(jì)算與校核. 22第四章第四章 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核. 254.1 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸. 254.2 軸的校核. 27第五章第五章 變速器同步器的設(shè)計(jì)變速器同步器的設(shè)計(jì). 30第六章第六章 變速器的操縱機(jī)構(gòu)變速器的操縱機(jī)構(gòu). 33 結(jié)

4、論結(jié)論.34參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).35致謝致謝.36林紹義許曉勤（福建交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院汽車系，福州350007）摘要摘要 介紹了一種輕型汽車變速器齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)，包括齒形參數(shù)、模數(shù)、變位系數(shù)、齒厚及側(cè)隙的確定，防脫檔技術(shù)和降噪技術(shù)等內(nèi)容。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 輕型汽車 變速器 齒輪參數(shù) 設(shè)計(jì) 1 引言引言齒輪是變速器的重要零件之一，齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)是輕型汽車變速器設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，也是難點(diǎn)之一。本文就筆者主持的一種輕型汽車變速器齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)進(jìn)行一些探討。2 齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容齒輪參數(shù)設(shè)計(jì)內(nèi)容2.1 齒形參數(shù)的確定原則齒形參數(shù)的確定原則在齒數(shù)、傳動比、輸入轉(zhuǎn)矩已知的情況下，就要開始對其進(jìn)行齒形設(shè)計(jì)，齒形設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)

5、的難點(diǎn)，也是重點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者對齒輪的研究試驗(yàn)結(jié)果表明：（1）變位齒輪能提高齒根強(qiáng)度；（2）變位系數(shù) X 值增加，重合度下降，承載能力仍有提高；（3）在同樣的載荷下，齒輪的壽命并不取決于計(jì)算能力而是實(shí)踐中的影響因素；（4）齒數(shù)多，正變位對齒根強(qiáng)度沒有好處；（5）齒面膠合的原因，齒面接角壓力過大，局部溫升過高的緣故，其表現(xiàn)為：齒頂接觸點(diǎn)壓力 P 過大；齒頂接觸點(diǎn)滑動速度 V 過大，齒頂與嚙合點(diǎn)的節(jié)點(diǎn)距離 L 過大，使 P、V、L 乘積過大而引起局部溫升過高。2.2 模數(shù)模數(shù)Mn的確定的確定模數(shù)是決定齒輪大小和幾何參數(shù)的重要參數(shù)，直接影響齒輪的抗彎曲疲勞強(qiáng)度，由于高檔和低檔載荷不同，因此，高檔與低檔

6、的模數(shù)不宜相同。經(jīng)驗(yàn)公式為：高檔齒輪：Mn=（0.350.45）Tm1/3低檔齒輪：Mn=（0.240.30）(Tmi1 ) 1/3在理論上常希望低一檔的 Mn是高一檔的 Mn (1。101。15)倍，這樣計(jì)算出的模數(shù)不標(biāo)準(zhǔn)，也不實(shí)際，就按國家標(biāo)準(zhǔn)和根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)工藝來確定。模數(shù)取 2.25、2.5、2.75 ，倒檔齒輪模數(shù)取 3.00 。齒數(shù) Z、法面模數(shù) Mn確定之后，驗(yàn)證理論中心距 A。是否等于實(shí)際中心距 A，判斷是否角變位。2.3 壓力角壓力角壓力角取 n=20。2.4 螺旋角螺旋角一對斜齒輪嚙合時(shí)，必須模數(shù)相同，壓力角相等，此外兩齒輪分度圓上的 值也相等，方向相反，初定范圍為 =172

7、5，初選為 18和 25兩種。2.5 齒寬齒寬 b根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式法和本課題組的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)取值。2.6 變位系數(shù)變位系數(shù)本次時(shí)吸收了一些國內(nèi)外汽車經(jīng)濟(jì)型變速器的優(yōu)點(diǎn)，如齒輪變位，齒厚及側(cè)隙等。對其變位原理介紹如下： （1）分析端面齒形角 t。t=arctan(tann /cos) 得出 cost和 invt的值。（2）分析嚙合圓端面齒形角 t。t=arccos (A。cost /A) 得出 sint和 invt的值。（3）分析端面總變位系數(shù) Xcs。Xcs=(Z1+Z2)( invt- invt)/2tant 法面總位系數(shù) Xcn= Xcs/ cos（4）分析對總變位系數(shù)的分配。 采用了多種方法，分

8、析變位系數(shù)分配原理對本輕型汽車變速器影響效果。如高速檔齒輪的最大接觸強(qiáng)度及抗膠合、耐磨性情況，低速檔的提高齒輪齒根彎曲強(qiáng)度情況等。在理論分析變位系數(shù)的分配參數(shù)后，參考實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)值，對總變位系數(shù)分配進(jìn)行設(shè)計(jì)，達(dá)到實(shí)用性經(jīng)濟(jì)性。2.7 傳動的質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算傳動的質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算傳動的質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算包括重合度 計(jì)算、滑動系數(shù) 計(jì)算、比壓系數(shù)計(jì)算（參照齒輪手冊公式） 。本變速器的齒輪精度定為 8 級，預(yù)值為： 1.15 3 1.41.7相關(guān)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算參照齒輪手冊 。2.8 齒厚及側(cè)隙齒厚及側(cè)隙齒輪傳動設(shè)計(jì)，是按無側(cè)隙嚙合計(jì)算的，而實(shí)際齒輪傳動時(shí)，考慮到潤滑油膜及傳動體溫度變化，又要求輪齒側(cè)而有一定的間隙，理論

9、設(shè)計(jì)參照齒輪手冊公式計(jì)算。實(shí)際取值時(shí)，合理減小各檔齒輪副的側(cè)隙，降低了變速器異常噪聲。2.9 校核計(jì)算校核計(jì)算校核計(jì)算方法參照國標(biāo) GB/T3480-1997 漸開線圓柱齒輪承載能力計(jì)算方法。3輕型汽車變速器防脫檔和降噪輕型汽車變速器防脫檔和降噪3.1 輕型汽車變速器防脫檔設(shè)計(jì)輕型汽車變速器防脫檔設(shè)計(jì)由于本變速器的應(yīng)用在輕型載貨汽車上，可能在路面坑洼不平的路段上行駛，有可能出現(xiàn)脫檔、跳檔的現(xiàn)象。為此，對此進(jìn)行重點(diǎn)攻關(guān)。在參考多位工程師意見和文獻(xiàn)基礎(chǔ)上，經(jīng)過努力，決定采用鉤齒花鍵和一組相關(guān)技術(shù)。我們分析了實(shí)際應(yīng)用本變速器的車型極可能遇到道路崎嶇、惡劣、沙石路和坑洼地等情況，加上車子可能存在超載等

10、不良狀況，齒輪結(jié)合和齒套內(nèi)花鍵的倒錐角度，定為 430030 。試制時(shí)在插床上，利用漸開線成型插齒刀頭，先插出內(nèi)倒錐漸開線花鍵的一齒槽，然后通過萬能分度，依次插出工件的全部齒槽?；ㄦI修形計(jì)算：花鍵倒角量 e計(jì)算：e=re(s/2r+inv-invarccos(rcos/ re)+-arcsin(rk / re sin(+s/2r+ inv- invarccos(rcos/ rk)倒角起始點(diǎn)的漸開線展開角：z=(rk2-r2cos)1/2/(rcos)式中，re 花鍵齒頂圓半徑； rk 花鍵齒頂?shù)菇瞧鹗键c(diǎn)半徑； 花鍵齒頂?shù)菇墙嵌龋?s 花鍵齒頂圓弧齒厚； r 花鍵分度圓半徑； 花鍵分度圓壓力角。

11、有關(guān)參數(shù)按經(jīng)驗(yàn)值選取。實(shí)踐表明，應(yīng)用本技術(shù)在成本增加不多的基礎(chǔ)上，可有效預(yù)防脫檔、跳檔，并方便掛檔。3.2 輕型汽車變速器降噪輕型汽車變速器降噪為降低高速檔齒輪噪聲，采用了國際上流行的細(xì)長齒設(shè)計(jì)，使齒輪的重合度大大提高。低速檔采用了胖齒設(shè)計(jì)，提高了承載能力。通過設(shè)計(jì)合理減小各檔齒輪副的側(cè)隙，降低了變速器異常噪聲。在本次細(xì)長齒設(shè)計(jì)中，ha=mn(ha*+x) h=mn(2ha*+c*) da=d+2mn(ha*+x)式中，ha 齒頂高； mn 法向模數(shù)； ha* 齒頂高系數(shù)； x 變位系數(shù)； c* 頂隙系數(shù)； h 齒高； da 齒頂圓直徑；d 分度圓直徑。式中，即采用非標(biāo)準(zhǔn)頂隙設(shè)計(jì)方法，齒頂高較

12、傳統(tǒng)設(shè)計(jì)增大了，相應(yīng)地嚙合頂隙較原來標(biāo)準(zhǔn)頂隙減少。但要注意驗(yàn)證是否會引起了過渡曲線的干涉和“頂死” （即嚙合頂隙0 ） 。在本次設(shè)計(jì)中通過合理選擇變位系數(shù)來避免這種情況出現(xiàn)。過渡曲線的干涉驗(yàn)證參照齒輪手冊上的公式進(jìn)行，通過調(diào)整變位系數(shù)，避免過渡曲線干涉出現(xiàn)。避免“頂死” （即嚙合頂隙0）計(jì)算時(shí)，在選擇變位系數(shù)時(shí)，除要考慮標(biāo)準(zhǔn)頂隙設(shè)計(jì)所考慮的各方面限制條件外， 再增加了(X-k)c*（式中 X為配對齒輪變位系數(shù)和，k 為中心距變動系數(shù)，c*為頂隙系數(shù)）這樣一個(gè)限制條件即可，這樣，不但不會“頂死” ，而且具有所希望的嚙合頂隙。減少頂隙能明顯提高重合度（計(jì)算公式參照齒輪手冊 ） ，眾所周知，重合度是影響齒輪工作噪聲的關(guān)鍵因素之一，重合度增大，工作噪聲就減小，同時(shí)提高了齒輪的承載能力。同樣低速檔通過非標(biāo)準(zhǔn)側(cè)隙設(shè)計(jì)方法，使嚙合側(cè)隙較原來的標(biāo)準(zhǔn)