第4章變速器設(shè)計(jì)

1、1第四章第四章 變速器設(shè)計(jì)變速器設(shè)計(jì)本章主要學(xué)習(xí)本章主要學(xué)習(xí)（1）變速器的基本設(shè)計(jì)要求）變速器的基本設(shè)計(jì)要求（2）各種形式變速器的特點(diǎn)）各種形式變速器的特點(diǎn)（3）變速器主要參數(shù)的選擇）變速器主要參數(shù)的選擇 （4）同步器的設(shè)計(jì)）同步器的設(shè)計(jì) （5）各擋齒輪齒數(shù)的分配）各擋齒輪齒數(shù)的分配 （6）變速器操縱機(jī)構(gòu)）變速器操縱機(jī)構(gòu) 2第一節(jié) 概述第一節(jié) 概述一、功用一、功用變速變矩變速變矩變速器變速器實(shí)現(xiàn)和中實(shí)現(xiàn)和中斷動(dòng)力傳斷動(dòng)力傳遞遞實(shí)現(xiàn)倒退實(shí)現(xiàn)倒退3第一節(jié) 概述第一節(jié) 概述二、組成二、組成v傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)v操縱機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)4三、類型三、類型變速器傳動(dòng)比傳動(dòng)比三擋三擋四擋四擋有級(jí)有級(jí)無(wú)級(jí)無(wú)級(jí)五擋五擋

2、多擋多擋兩軸式兩軸式中間軸式中間軸式雙中間軸雙中間軸多中間軸多中間軸軸軸操縱方式操縱方式固定軸式固定軸式旋轉(zhuǎn)軸式旋轉(zhuǎn)軸式自動(dòng)式自動(dòng)式半自動(dòng)式半自動(dòng)式機(jī)械式機(jī)械式5 合理選擇擋數(shù)和傳動(dòng)比，與發(fā)動(dòng)機(jī)參合理選擇擋數(shù)和傳動(dòng)比，與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)進(jìn)行配合數(shù)進(jìn)行配合 中斷動(dòng)力傳遞和倒車行駛中斷動(dòng)力傳遞和倒車行駛 操縱簡(jiǎn)單、方便、省力，換擋可靠操縱簡(jiǎn)單、方便、省力，換擋可靠 體積小，重量輕，承載能力強(qiáng)體積小，重量輕，承載能力強(qiáng) 易制造，成本低，維修方便，壽命長(zhǎng)易制造，成本低，維修方便，壽命長(zhǎng) 工作效率高，噪聲低工作效率高，噪聲低 需設(shè)置動(dòng)力輸出裝置需設(shè)置動(dòng)力輸出裝置動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性設(shè)置空擋和倒擋設(shè)置空

3、擋和倒擋操縱簡(jiǎn)便，可靠操縱簡(jiǎn)便，可靠體積和質(zhì)量體積和質(zhì)量制造制造效率和噪聲效率和噪聲功率輸出功率輸出四、設(shè)計(jì)要求四、設(shè)計(jì)要求6第二節(jié) 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1 1、兩軸式變速器兩軸式變速器 多用于多用于FFFF、RRRR型普通級(jí)和中級(jí)轎車型普通級(jí)和中級(jí)轎車 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1 1）只有兩根軸）只有兩根軸（2 2）輸出軸一般與主減速器主動(dòng)齒輪成一體）輸出軸一般與主減速器主動(dòng)齒輪成一體（3 3）除倒檔外，其他檔均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)）除倒檔外，其他檔均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)（4 4）同步器多裝在輸出軸上）同步器多裝在輸出軸上（5 5）各中間檔位均經(jīng)過(guò)一

4、對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力）各中間檔位均經(jīng)過(guò)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案7第二節(jié) 變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1 1、兩軸式變速器、兩軸式變速器 與中間軸式變速器相比較：與中間軸式變速器相比較：v輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反。v軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小，容易布置；軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小，容易布置；v中間擋位傳動(dòng)效率高，噪聲低；中間擋位傳動(dòng)效率高，噪聲低；v不能設(shè)置直接擋，高擋工作噪聲大，易損壞；不能設(shè)置直接擋，高擋工作噪聲大，易損壞；v受結(jié)構(gòu)限制，一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大；受結(jié)

5、構(gòu)限制，一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大；第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案8兩軸式變速器傳動(dòng)方案兩軸式變速器傳動(dòng)方案v輔助支承可提高軸的剛度，減少齒輪磨損和噪聲。輔助支承可提高軸的剛度，減少齒輪磨損和噪聲。v倒擋傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，倒擋傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，f f圖為常嚙合齒輪；圖為常嚙合齒輪；v因?yàn)橐粨踔鲃?dòng)齒輪尺寸小，同步器多裝在輸出軸上，高擋的同步器可以因?yàn)橐粨踔鲃?dòng)齒輪尺寸小，同步器多裝在輸出軸上，高擋的同步器可以裝在輸入軸后端（圖裝在輸入軸后端（圖d d、e e）第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案92、中間軸式變速器中間軸式變速器第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案多用于多用于FR、RR型客車型客車v第一軸后端與

6、常嚙合主動(dòng)齒輪做成一體第一軸后端與常嚙合主動(dòng)齒輪做成一體v一般將第二軸前端經(jīng)軸承支承在第一軸后端孔內(nèi)，兩軸軸線一般將第二軸前端經(jīng)軸承支承在第一軸后端孔內(nèi)，兩軸軸線在同一直線上在同一直線上v使用使用直接擋直接擋時(shí)，齒輪、軸承及中間軸均不承載，傳動(dòng)效率高，時(shí)，齒輪、軸承及中間軸均不承載，傳動(dòng)效率高，噪聲低，磨損少，壽命提高噪聲低，磨損少，壽命提高v中間擋中間擋位可以獲得較大的傳動(dòng)比位可以獲得較大的傳動(dòng)比v高擋齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，低擋齒輪可以不采用常嚙合高擋齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，低擋齒輪可以不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)v除一擋以外的其它擋位，換擋機(jī)構(gòu)多采用同步器或嚙合套換除一擋以外的其它擋位，

7、換擋機(jī)構(gòu)多采用同步器或嚙合套換擋（有的一擋也采用同步器或嚙合套換擋）擋（有的一擋也采用同步器或嚙合套換擋）v各擋同步器或嚙合套多設(shè)置在第二軸上各擋同步器或嚙合套多設(shè)置在第二軸上v除直接擋外，其他擋位傳動(dòng)效率較低除直接擋外，其他擋位傳動(dòng)效率較低特點(diǎn)：特點(diǎn)：10中間軸式四擋變速器傳動(dòng)方案中間軸式四擋變速器傳動(dòng)方案va a、c c方案：方案：z第二軸為三點(diǎn)支承第二軸為三點(diǎn)支承z有四對(duì)常嚙合齒輪有四對(duì)常嚙合齒輪z倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋z a a方案能提高中間軸和第二軸方案能提高中間軸和第二軸剛度剛度vb b方案：方案：z第二軸為兩點(diǎn)支承第二軸為兩點(diǎn)支承z高擋用常嚙合齒輪傳動(dòng)高擋用

8、常嚙合齒輪傳動(dòng)z一、倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋一、倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案11中間軸式五擋變速器傳動(dòng)方案中間軸式五擋變速器傳動(dòng)方案第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案12中間軸式六擋變速器傳動(dòng)方案中間軸式六擋變速器傳動(dòng)方案?jìng)鲃?dòng)方案總結(jié)：傳動(dòng)方案總結(jié)：v軸的支承形式不一樣軸的支承形式不一樣v常嚙合齒輪對(duì)數(shù)不一樣，換檔方式不一樣常嚙合齒輪對(duì)數(shù)不一樣，換檔方式不一樣v倒檔傳動(dòng)方案不一樣倒檔傳動(dòng)方案不一樣v檔位布置位置順序不一樣檔位布置位置順序不一樣第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案13兩軸式與中間軸式的比較兩軸式與中間軸式的比較第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 形式形式兩軸式兩軸式中間軸

9、式中間軸式結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度簡(jiǎn)單簡(jiǎn)單復(fù)雜復(fù)雜 工作噪聲工作噪聲低低高高傳動(dòng)效率傳動(dòng)效率 高高低低 傳動(dòng)比范圍傳動(dòng)比范圍 小小大大有無(wú)直接檔有無(wú)直接檔 沒有沒有 有有143、倒擋布置方案、倒擋布置方案v倒擋齒輪同時(shí)與兩個(gè)齒輪進(jìn)入嚙合倒擋齒輪同時(shí)與兩個(gè)齒輪進(jìn)入嚙合z齒輪應(yīng)力狀態(tài)差齒輪應(yīng)力狀態(tài)差v倒擋雙聯(lián)齒輪同時(shí)與兩個(gè)齒輪進(jìn)入嚙合倒擋雙聯(lián)齒輪同時(shí)與兩個(gè)齒輪進(jìn)入嚙合z齒輪應(yīng)力狀態(tài)得到改善齒輪應(yīng)力狀態(tài)得到改善z能夠獲得較大的倒擋傳動(dòng)比能夠獲得較大的倒擋傳動(dòng)比 z但兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難但兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案153、倒擋布置方案、倒擋布置方案v中間

10、軸上一、倒擋齒輪做成一體，齒寬加長(zhǎng)中間軸上一、倒擋齒輪做成一體，齒寬加長(zhǎng) v全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更輕便全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更輕便第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案164、擋位的布置方案、擋位的布置方案v一、倒擋齒輪應(yīng)布置在靠近軸的支承處一、倒擋齒輪應(yīng)布置在靠近軸的支承處z齒輪作用力大，軸的變形大，齒輪嚙合狀態(tài)變差，磨損加快齒輪作用力大，軸的變形大，齒輪嚙合狀態(tài)變差，磨損加快且工作噪聲增加且工作噪聲增加z按順序布置各擋齒輪，既能保證軸的剛度，又便于裝配按順序布置各擋齒輪，既能保證軸的剛度，又便于裝配z倒擋、一擋使用少，常將其布置在最靠近軸的支承處倒擋、一擋使用少，常將其布置在最靠

11、近軸的支承處z將倒檔布置在附加殼體內(nèi)，將一擋布置在變速器殼體支承處將倒檔布置在附加殼體內(nèi)，將一擋布置在變速器殼體支承處v高擋齒輪布置在支承中部區(qū)域較為合理高擋齒輪布置在支承中部區(qū)域較為合理z軸變形的偏轉(zhuǎn)角小，齒輪嚙合狀態(tài)較好，可以減少偏載。軸變形的偏轉(zhuǎn)角小，齒輪嚙合狀態(tài)較好，可以減少偏載。v超速擋的傳動(dòng)比小于超速擋的傳動(dòng)比小于1，僅在好路或空載時(shí)使用，僅在好路或空載時(shí)使用z能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，磨損小，燃料消能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，減少發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，磨損小，燃料消耗低耗低z與直接擋比較，傳動(dòng)效率低、工作噪聲大與直接擋比較，傳動(dòng)效率低、工作噪聲大 第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案17二

12、、零部件結(jié)構(gòu)方案分析二、零部件結(jié)構(gòu)方案分析1 1、齒輪形式、齒輪形式第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案182 2、換檔機(jī)構(gòu)形式、換檔機(jī)構(gòu)形式第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案19由于接合齒磨損、變速器軸剛度不足、振動(dòng)等原因都會(huì)導(dǎo)致自由于接合齒磨損、變速器軸剛度不足、振動(dòng)等原因都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)脫擋，這是變速器主要故障之一。動(dòng)脫擋，這是變速器主要故障之一。v使兩接合齒嚙合位置錯(cuò)開約使兩接合齒嚙合位置錯(cuò)開約13mm，擠壓磨損形成凸肩；，擠壓磨損形成凸肩；v將嚙合套齒座齒厚切薄，齒后端面被齒座前端面頂?。粚Ш咸X座齒厚切薄，齒后端面被齒座前端面頂??；v將接合齒工作面加工成斜面，形成倒錐角；將接合齒工作面加工成斜

13、面，形成倒錐角；v將接合齒的齒側(cè)加工成臺(tái)階形狀，也可以防止自動(dòng)脫擋。將接合齒的齒側(cè)加工成臺(tái)階形狀，也可以防止自動(dòng)脫擋。第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案3、防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)措施、防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)措施2021第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案4 4、變速器軸承、變速器軸承22v圓錐滾子軸承圓錐滾子軸承z直徑小、寬度大，負(fù)荷高，容量大；直徑小、寬度大，負(fù)荷高，容量大；z需要調(diào)整預(yù)緊度，裝配麻煩，且磨損后軸易歪斜；需要調(diào)整預(yù)緊度，裝配麻煩，且磨損后軸易歪斜；z不適合用在線膨脹系數(shù)較大的鋁合金殼體上。不適合用在線膨脹系數(shù)較大的鋁合金殼體上。v滾針軸承滾針軸承z摩擦損失小、傳動(dòng)效率高；摩擦損失小、傳動(dòng)效率高

14、；z徑向配合間隙小、定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合徑向配合間隙小、定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合z用于齒輪與軸有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方；用于齒輪與軸有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方；v滑動(dòng)軸套滑動(dòng)軸套z徑向配合間隙大、易磨損；徑向配合間隙大、易磨損；z間隙增大，齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度下降，工作噪聲增加間隙增大，齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度下降，工作噪聲增加z制造容易、成本低。制造容易、成本低。 第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案4 4、變速器軸承、變速器軸承23變速器對(duì)軸承的要求：變速器對(duì)軸承的要求：v結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，否則布置困難；結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小，否則布置困難；v載荷變化大，工作時(shí)間長(zhǎng)，要能承受高負(fù)荷，而且容量足夠大；載荷

15、變化大，工作時(shí)間長(zhǎng)，要能承受高負(fù)荷，而且容量足夠大；v有些軸承還要能承受軸向力。有些軸承還要能承受軸向力。安裝位置安裝位置軸承軸承備注備注第一軸前端第一軸前端有密封圈的球軸承有密封圈的球軸承徑向力徑向力第一軸后端第一軸后端軸承外圈有擋圈的球軸承軸承外圈有擋圈的球軸承無(wú)保持架的圓柱滾子軸承無(wú)保持架的圓柱滾子軸承軸向力軸向力第二軸前端第二軸前端圓柱滾子軸承（內(nèi)腔尺寸足夠）圓柱滾子軸承（內(nèi)腔尺寸足夠）滾針軸承（空間不足）滾針軸承（空間不足）第二軸后端第二軸后端軸承外圈有擋圈的球軸承軸承外圈有擋圈的球軸承軸、徑向力軸、徑向力中間軸前端中間軸前端圓柱滾子軸承，承受徑向力圓柱滾子軸承，承受徑向力中間軸后端

16、中間軸后端外圈有擋圈的球軸承外圈有擋圈的球軸承圓柱滾子軸承圓柱滾子軸承軸向力軸向力第二節(jié) 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案4 4、變速器軸承、變速器軸承24 第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇一、擋數(shù)一、擋數(shù)增加擋數(shù)，可以增加擋數(shù)，可以改善汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和平均車速改善汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和平均車速；在傳動(dòng)比范圍不變的條件下，擋數(shù)增加會(huì)使相鄰擋位之間的傳在傳動(dòng)比范圍不變的條件下，擋數(shù)增加會(huì)使相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值減小，使動(dòng)比比值減小，使換擋容易換擋容易；要求相鄰擋位傳動(dòng)比比值在要求相鄰擋位傳動(dòng)比比值在1.81.8以下，越小換擋越容易；以下，越小換擋越容易；高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值，要比低擋

17、區(qū)的小。高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值，要比低擋區(qū)的小。 但擋數(shù)增多，將但擋數(shù)增多，將使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輪廓尺寸和質(zhì)量加大使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輪廓尺寸和質(zhì)量加大，換擋頻率，換擋頻率增高將增高將增加換擋難度增加換擋難度。乘用車乘用車45個(gè)擋位，排量大用個(gè)擋位，排量大用5擋；擋；貨車裝載量貨車裝載量2.03.5t（5擋），擋），4.08.0t（6擋）；擋）；多擋變速器用于總質(zhì)量大些的貨車和越野汽車上多擋變速器用于總質(zhì)量大些的貨車和越野汽車上。 第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇25二、傳動(dòng)比范圍二、傳動(dòng)比范圍指變速器最低擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值。指變速器最低擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值。最高擋傳動(dòng)比是最高擋傳動(dòng)比

18、是1.0（直接擋）或直接擋）或0.70.8（超速擋）；（超速擋）；最低擋傳動(dòng)比選取的影響因素有最低擋傳動(dòng)比選取的影響因素有: :汽車最大爬坡能力；汽車最大爬坡能力；驅(qū)動(dòng)輪與路面間的附著力；驅(qū)動(dòng)輪與路面間的附著力；主減速比；主減速比；驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑；驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑；發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩；發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩；汽車的最低穩(wěn)定行駛車速汽車的最低穩(wěn)定行駛車速傳動(dòng)比范圍：傳動(dòng)比范圍：乘用車：乘用車：3.04.5；輕型商用車：輕型商用車：5.08.0；第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇26三、中心距三、中心距A A指中間軸與第二軸或（輸入軸與輸出軸）軸線之間指中間軸與第二軸或（輸入軸與輸出軸）軸線之間的距離。的距離

19、。中心距會(huì)影響：中心距會(huì)影響：變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量；變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量；輪齒的接觸應(yīng)力，齒輪壽命；輪齒的接觸應(yīng)力，齒輪壽命；布置軸承的方便性，殼體的強(qiáng)度；布置軸承的方便性，殼體的強(qiáng)度；一擋小齒輪齒數(shù)（不能過(guò)少）；一擋小齒輪齒數(shù)（不能過(guò)少）；變速器長(zhǎng)度，影響軸的剛度和齒輪的嚙合狀態(tài)。變速器長(zhǎng)度，影響軸的剛度和齒輪的嚙合狀態(tài)。選取原則：在保證輪齒接觸強(qiáng)度等設(shè)計(jì)要求的前提選取原則：在保證輪齒接觸強(qiáng)度等設(shè)計(jì)要求的前提下，盡量取小。下，盡量取小。第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇27三、中心距三、中心距A A中間軸式變速器中心距的確定中間軸式變速器中心距的確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選中心距：根據(jù)經(jīng)驗(yàn)

20、公式初選中心距：KA為中心距系數(shù)（乘用車為中心距系數(shù)（乘用車8.99.3；商用車；商用車8.69.6；多擋；多擋變速器變速器=9.511.0）；）；Temax（Nm）；變速器傳動(dòng)效率）；變速器傳動(dòng)效率g取取96%。乘用車變速器中心距的確定乘用車變速器中心距的確定可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量和可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量和A的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初選的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行初選 。排量越大，中心距越大。排量越大，中心距越大。中心距的范圍（中心距的范圍（為了檢測(cè)方便，中心距為了檢測(cè)方便，中心距A最好取為整數(shù)）最好取為整數(shù)） 乘用車：乘用車：6080mm商用車：商用車：80170mm；總質(zhì)量小，則中心距也小。；總質(zhì)量小，則中心距也小。3

21、max 1AegAKTi （mm）第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇28四、變速器外形尺寸四、變速器外形尺寸確定橫向尺寸的依據(jù)：確定橫向尺寸的依據(jù)：齒輪直徑齒輪直徑殼體壁厚及其與齒輪之間的間隙殼體壁厚及其與齒輪之間的間隙倒檔齒輪的布置倒檔齒輪的布置換檔機(jī)構(gòu)形式和尺寸換檔機(jī)構(gòu)形式和尺寸軸向尺寸的影響因素：軸向尺寸的影響因素：擋數(shù)：乘用車四擋（擋數(shù)：乘用車四擋（3.03.4）A；商用車四擋（商用車四擋（2.22.7）A； 五擋（五擋（2.73.0）A； 六擋（六擋（3.23.5）A。換擋機(jī)構(gòu)型式：換擋機(jī)構(gòu)型式：同步器多時(shí)，取上限同步器多時(shí)，取上限齒輪形式齒輪形式第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇29五、五、齒

22、輪參數(shù)齒輪參數(shù) 1. 1. 模數(shù)模數(shù)v 齒輪模數(shù)選取的原則：齒輪模數(shù)選取的原則：第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇v齒輪模數(shù)選取的一般原則齒輪模數(shù)選取的一般原則對(duì)于轎車，減少噪聲有較大意義，因此應(yīng)選用小模數(shù)；對(duì)于轎車，減少噪聲有較大意義，因此應(yīng)選用小模數(shù)；對(duì)于貨車，減少質(zhì)量有較大意義，因此應(yīng)選用大模數(shù)；對(duì)于貨車，減少質(zhì)量有較大意義，因此應(yīng)選用大模數(shù)；低檔齒輪用大模數(shù)，而高檔選用小模數(shù)；低檔齒輪用大模數(shù)，而高檔選用小模數(shù)；應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T13571987）的規(guī)定。）的規(guī)定。30v嚙合套或同步器接合齒模數(shù)選取的原則嚙合套或同步器接合齒模數(shù)選取的原則從工藝方面考慮，同一變速器的接合

23、齒從工藝方面考慮，同一變速器的接合齒模數(shù)相同模數(shù)相同。從換擋方面考慮，選取從換擋方面考慮，選取較小的模數(shù)較小的模數(shù)可使齒數(shù)增多，有利可使齒數(shù)增多，有利于換擋。于換擋。 第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇v模數(shù)的選用范圍（單位：模數(shù)的選用范圍（單位：mm)mm)312. 2. 壓力角壓力角是指齒輪在嚙合點(diǎn)所受正壓力方向與該點(diǎn)速度方向所形是指齒輪在嚙合點(diǎn)所受正壓力方向與該點(diǎn)速度方向所形成的銳角。成的銳角。壓力角影響的因素：壓力角影響的因素：第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇32v選取選取的一般原則：的一般原則：z轎車要加大重合度以降低噪聲，因此應(yīng)選用小壓力角轎車要加大重合度以降低噪聲，因此應(yīng)選用小壓力角常選取

24、常選取14.514.5、1515、1616、16.516.5等等z貨車要增大齒輪承載能力，因此應(yīng)選用大壓力角貨車要增大齒輪承載能力，因此應(yīng)選用大壓力角直齒輪直齒輪2828時(shí)強(qiáng)度最佳；斜齒輪時(shí)強(qiáng)度最佳；斜齒輪2525時(shí)強(qiáng)度最高時(shí)強(qiáng)度最高 z符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求齒輪齒輪=20=200 0 ；嚙合套或同步器接合齒；嚙合套或同步器接合齒=30=300 0 z有些乘用車變速器齒輪采用兩種壓力角：有些乘用車變速器齒輪采用兩種壓力角： 高擋齒輪采用小壓力角以減少噪聲高擋齒輪采用小壓力角以減少噪聲 低擋和倒擋齒輪采用較大壓力角以增加強(qiáng)度低擋和倒擋齒輪采用較大壓力角以增加強(qiáng)度第三節(jié) 變速器主要參

25、數(shù)的選擇333. 3. 螺旋角螺旋角v螺旋角選取的影響因素：螺旋角選取的影響因素：v螺旋角螺旋角選取選取的一般原則：的一般原則：轎車變速器齒輪的螺旋角應(yīng)大于貨車的；轎車變速器齒輪的螺旋角應(yīng)大于貨車的；大于大于30300 0時(shí)，輪齒抗彎強(qiáng)度下降，因此低檔齒輪時(shí)，輪齒抗彎強(qiáng)度下降，因此低檔齒輪應(yīng)小些，應(yīng)小些，以以1515-25-25為宜；為宜；增大，接觸強(qiáng)度和重合度提高，故高檔齒輪增大，接觸強(qiáng)度和重合度提高，故高檔齒輪應(yīng)大些；應(yīng)大些；中間軸上的軸向力應(yīng)盡量抵消，以減輕軸承負(fù)荷。中間軸上的軸向力應(yīng)盡量抵消，以減輕軸承負(fù)荷。第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇34v中間軸上軸向力的平衡中間軸上軸向力的平衡z為

26、了抵消中間軸上兩對(duì)齒輪產(chǎn)生的軸向力，以減少軸承負(fù)為了抵消中間軸上兩對(duì)齒輪產(chǎn)生的軸向力，以減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命，荷，提高軸承壽命，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的；不一樣的；z為使工藝簡(jiǎn)便，為使工藝簡(jiǎn)便，在中間軸軸向力不大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)在中間軸軸向力不大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的成一樣的, ,或只取兩種螺旋角；或只取兩種螺旋角；z中間軸中間軸上全部齒輪一律上全部齒輪一律取為右旋取為右旋，第一、第二軸第一、第二軸上的斜齒上的斜齒輪應(yīng)輪應(yīng)取為左旋取為左旋；z一、倒擋設(shè)計(jì)為直齒時(shí)，中間軸上的軸向力不能抵消（一一、倒擋設(shè)計(jì)為直齒時(shí)，中間軸上的軸向力不

27、能抵消（一擋、倒擋使用很少，允許）。擋、倒擋使用很少，允許）。 第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇35軸向力：軸向力：根據(jù)根據(jù)得到中間軸上兩斜齒輪軸向力平衡的條件得到中間軸上兩斜齒輪軸向力平衡的條件：111tgFFna222tgFFna22n11nrFrFT2121rrtgtg第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇v中間軸上軸向力的平衡中間軸上軸向力的平衡36v螺旋角螺旋角的選用范圍的選用范圍當(dāng)各對(duì)齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因造成中心距不等當(dāng)各對(duì)齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因造成中心距不等時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整螺旋角消除。時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整螺旋角消除。 第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇374.4.齒寬齒寬b b第三節(jié) 變速

28、器主要參數(shù)的選擇v選用范圍（通常根據(jù)模數(shù)來(lái)選定齒寬）選用范圍（通常根據(jù)模數(shù)來(lái)選定齒寬）38z第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，使接觸線長(zhǎng)第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命；度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命；z對(duì)于模數(shù)相同的各擋齒輪，低擋齒寬系數(shù)取的稍大一些。對(duì)于模數(shù)相同的各擋齒輪，低擋齒寬系數(shù)取的稍大一些。第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇附加說(shuō)明：附加說(shuō)明：395 5、齒輪變位系數(shù)的選取原則、齒輪變位系數(shù)的選取原則（1）齒輪變位的目的）齒輪變位的目的 消除齒輪根切現(xiàn)象，提高抗彎強(qiáng)度；消除齒輪根切現(xiàn)象，提高抗彎強(qiáng)度；

29、配湊中心距配湊中心距A；改善齒輪接觸強(qiáng)度，使傳動(dòng)平穩(wěn)、耐磨損，并降低嚙合噪聲。改善齒輪接觸強(qiáng)度，使傳動(dòng)平穩(wěn)、耐磨損，并降低嚙合噪聲。第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇40高度變位高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零。齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零。可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使其達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度相接可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使其達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度相接近的程度。近的程度。但不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。但不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又避免了其缺點(diǎn)角度變位

30、既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又避免了其缺點(diǎn)。（2 2）齒輪變位的分類）齒輪變位的分類第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇對(duì)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，對(duì)對(duì)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，對(duì)齒數(shù)和少的齒輪副應(yīng)該采用正角度變位齒數(shù)和少的齒輪副應(yīng)該采用正角度變位41高擋位的高擋位的 c c均選用較小值，以獲得低噪聲傳動(dòng)。均選用較小值，以獲得低噪聲傳動(dòng)。隨著擋位降低，隨著擋位降低， c c應(yīng)該逐漸加大，以獲得高強(qiáng)度應(yīng)該逐漸加大，以獲得高強(qiáng)度。第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇（3）選取變位系數(shù)的原則）選取變位系數(shù)的原則總變位系數(shù)總變位系數(shù) c（ c= 1 + 2）影響的因素）影響的因素 c

31、齒根變薄齒根變薄抗彎強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度但易于吸收振動(dòng)但易于吸收振動(dòng) 噪聲噪聲 c接觸應(yīng)力接觸應(yīng)力齒輪壽命齒輪壽命42六、各檔齒輪齒數(shù)的分配六、各檔齒輪齒數(shù)的分配初選初選A A、m m和和 以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各擋齒輪的齒數(shù)。來(lái)分配各擋齒輪的齒數(shù)。為使齒面磨損均勻，各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)。為使齒面磨損均勻，各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)。 第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇1 1、確定一檔齒輪的齒數(shù)、確定一檔齒輪的齒數(shù)（已知（已知i ig g、A A、m(mm(mn n) )、） i1=首先計(jì)首先計(jì)算算Zh=Z7+Z8 ，

32、 再取整；再取整； 其次分配其次分配Z7、Z8；8172ZZZZ斜齒直齒nhhmAZmAZcos2243v 原則：盡可能使原則：盡可能使Z8取少，則取少，則Z7/Z8比值較大比值較大在在i1已定的條件下，已定的條件下，Z2/Z1可取得小些，于是可取得小些，于是Z1可多取可多取些齒，便于在些齒，便于在Z1內(nèi)裝第二軸的前支承，并使齒輪輪輻內(nèi)裝第二軸的前支承，并使齒輪輪輻有足夠的厚度。有足夠的厚度。v Z8的范圍：的范圍： Z8 =1517（乘用車）（乘用車） Z8 = 1217（商用車）（商用車）v 計(jì)算計(jì)算Z7=Zh-Z8第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇442、修正中心距、修正中心距A修正修正A的原

33、因：的原因： Zh被圓整過(guò)被圓整過(guò)根據(jù)根據(jù)Zh 、變位系數(shù)重新計(jì)算、變位系數(shù)重新計(jì)算A（精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位）（精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位）3、確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)、確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)Z1、Z2 根據(jù)上式求得根據(jù)上式求得Z1、Z2，進(jìn)行圓整。，進(jìn)行圓整。再重新核算傳動(dòng)比（調(diào)整齒數(shù)即可）再重新核算傳動(dòng)比（調(diào)整齒數(shù)即可）算出精確螺旋角算出精確螺旋角 78112zziZZ122()2cosnmZZA第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇454、確定其它各檔的齒數(shù)、確定其它各檔的齒數(shù)v設(shè)二檔齒輪為直齒，設(shè)二檔齒輪為直齒，m與一檔齒輪相同，則與一檔齒輪相同，則 根據(jù)上式可求得根據(jù)上式可求得Z5、Z6 齒數(shù)取整

34、，計(jì)算中心距，齒數(shù)取整，計(jì)算中心距， 若有偏差，通過(guò)變位調(diào)整。若有偏差，通過(guò)變位調(diào)整。25216Z ZiZ Z56()2m ZZA第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇46v設(shè)二檔為斜齒輪，且螺旋角為設(shè)二檔為斜齒輪，且螺旋角為6（未知），有：（未知），有：可求得可求得Z5、Z6、6 （試湊法）；（試湊法）； 齒數(shù)取整，核算傳動(dòng)比和中心距，齒數(shù)取整，核算傳動(dòng)比和中心距， 通過(guò)變位調(diào)整或調(diào)整螺旋角通過(guò)變位調(diào)整或調(diào)整螺旋角6 。v其它各擋齒輪的齒數(shù)用同一方法確定其它各擋齒輪的齒數(shù)用同一方法確定 52261261ZtgZtgZZZ566()2cosnm ZZA51262ZZiZZ第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇47

35、5、確定倒檔齒輪齒數(shù)、確定倒檔齒輪齒數(shù) （與上述相似，但（與上述相似，但要檢查運(yùn)動(dòng)干涉問題要檢查運(yùn)動(dòng)干涉問題）初選倒檔齒輪齒數(shù)，初選倒檔齒輪齒數(shù)，Z10 = 2123 。計(jì)算倒檔軸與中間軸的中心距：計(jì)算倒檔軸與中間軸的中心距：A1 = m （ Z8 + Z10 ）/2為防止干涉，齒輪為防止干涉，齒輪8和和9的齒頂間隙不小的齒頂間隙不小于于0.5mm，齒輪，齒輪9的齒頂圓直徑最大為：的齒頂圓直徑最大為：De9 = 2 A1 De8 1根據(jù)根據(jù)De9選擇合適的選擇合適的Z9 、采取變位；采取變位；最后計(jì)算倒檔軸與第二軸的中心距：最后計(jì)算倒檔軸與第二軸的中心距：A2 = m （ Z7 + Z9 ）/

36、2。第三節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇48變速器設(shè)計(jì)實(shí)例變速器設(shè)計(jì)實(shí)例車車 型：型：東方之子?xùn)|方之子1.8L手動(dòng)豪華車手動(dòng)豪華車 主要參數(shù)：主要參數(shù)：主減速比：主減速比：4.782 最高時(shí)速：最高時(shí)速：190km/h 最大扭矩：最大扭矩：170Nm(4500r/min) 最大功率：最大功率：95kw(5750r/min) 最高轉(zhuǎn)速：最高轉(zhuǎn)速：6000r/min 車輪滾動(dòng)半徑：車輪滾動(dòng)半徑：337.25mm 整車整備質(zhì)量整車整備質(zhì)量:1543kg491 1、擋數(shù)、擋數(shù) 乘用車一般采用乘用車一般采用4-54-5個(gè)擋位的變速器，本設(shè)計(jì)也采用個(gè)擋位的變速器，本設(shè)計(jì)也采用5 5個(gè)檔個(gè)檔位位 2 2、傳動(dòng)比、傳

37、動(dòng)比(1)(1)一擋傳動(dòng)比一擋傳動(dòng)比max0maxmaxmax(cossin)egITrTi img fmgrmaxmax 0rgemgriTimax2egITrTiGr2max 0rgIeTGriTi代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得代入數(shù)據(jù)，計(jì)算得igigI I =3.85 =3.85 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件50max1mingngiqi2.551.691.12(1)gIIgIIIgIViii修正為（2）其他擋傳動(dòng)比）其他擋傳動(dòng)比超速擋傳動(dòng)比一般為超速擋傳動(dòng)比一般為0.7-0.80.7-0.8，取，取igig=0.75=0.75 中間擋的傳動(dòng)比理論上按公比中間擋的傳動(dòng)比理論

38、上按公比為：為：常用擋位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)常用擋位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配的合理匹配, ,根據(jù)上式可得出：根據(jù)上式可得出：q=1.51=1.51。 3 3、中心距、中心距初選中心距初選中心距A A，由經(jīng)驗(yàn)公式，由經(jīng)驗(yàn)公式 確定確定31maxiTKAeA多擋變速器：多擋變速器：K KA A=9.5-11=9.5-11，取，取1010，于是得出初始中心距于是得出初始中心距A=A=77.08mm77.08mm514 4、軸向尺寸、軸向尺寸轎車四擋變速器殼體的軸向尺寸（轎車四擋變速器殼體的軸向尺寸（3.0-3.43.0-3.4）A A，貨車變速貨車變速器

39、殼體的軸向尺寸與擋數(shù)有關(guān)：器殼體的軸向尺寸與擋數(shù)有關(guān)：四檔四檔(2.2-2.7)(2.2-2.7)A A五檔五檔(2.7-3.0)(2.7-3.0)A A六檔六檔(3.2-3.5)(3.2-3.5)A A本次設(shè)計(jì)采用本次設(shè)計(jì)采用5 5擋手動(dòng)擋變速器，其殼體的軸向尺寸是擋手動(dòng)擋變速器，其殼體的軸向尺寸是3.53.577.08mm=269.5mm 77.08mm=269.5mm 5 5、齒輪參數(shù)、齒輪參數(shù)（1 1）齒輪模數(shù)）齒輪模數(shù)第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù)在第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù)在2.752.75m mn n3.03.0之間，取之間，取2.752.7552一擋直齒輪的模數(shù)可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式一

40、擋直齒輪的模數(shù)可通過(guò)經(jīng)驗(yàn)公式 大致確定，通大致確定，通過(guò)計(jì)算，過(guò)計(jì)算，m=m=3 3 轎車變速器螺旋角轎車變速器螺旋角大多介于大多介于2525-45-45，又由于，又由于3030時(shí)其時(shí)其抗彎強(qiáng)度急劇下降，故取抗彎強(qiáng)度急劇下降，故取=30=30 31max0.33mT（2 2）壓力角）壓力角、螺旋角、螺旋角壓力角壓力角小有利于降低噪聲；壓力角大可提高抗彎強(qiáng)度與表面接小有利于降低噪聲；壓力角大可提高抗彎強(qiáng)度與表面接觸強(qiáng)度；國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為觸強(qiáng)度；國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為2020，故取，故取=20=20 6 6、各擋傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定、各擋傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定 （1 1）確定一擋齒輪齒

41、數(shù)）確定一擋齒輪齒數(shù) 一擋傳動(dòng)比一擋傳動(dòng)比 109121ZZZZigZ Z9 9和和Z Z1010的齒數(shù)和的齒數(shù)和Z Zh h=2A/m=51.4=2A/m=51.4取整得取整得Z Zh h=51=5153當(dāng)轎車變速器當(dāng)轎車變速器 時(shí)，則時(shí)，則 ，此處取此處取Z Z1010=16=16，則可得出，則可得出Z Z9 9=35=35。9 . 35 . 3gIi范圍內(nèi)選擇可在171510Z將齒數(shù)和取整后中心距有了變化，則需修正將齒數(shù)和取整后中心距有了變化，則需修正mmmZAh5 .762（2 2）常嚙合齒輪副的齒數(shù)）常嚙合齒輪副的齒數(shù) 76. 191012ZZiZZgI又因常嚙合齒輪的中心距與一擋齒

42、輪的中心距相等，則又因常嚙合齒輪的中心距與一擋齒輪的中心距相等，則5 .76cos2)(21ZZmAn聯(lián)立可得聯(lián)立可得Z Z1 1=19,Z=19,Z2 2=34=34核算傳動(dòng)比：核算傳動(dòng)比：91. 391012ZZZZigI與原傳動(dòng)比與原傳動(dòng)比3.853.85相差不多相差不多算出精確的螺旋角算出精確的螺旋角，得出，得出=28=2854（3 3）確定其他擋位的齒數(shù)）確定其他擋位的齒數(shù) 55. 28712ZZZZig二擋傳動(dòng)比二擋傳動(dòng)比 為工藝簡(jiǎn)單，中間軸上不同擋位齒輪螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，為工藝簡(jiǎn)單，中間軸上不同擋位齒輪螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，則則 5 .76cos2)(87ZZmAn聯(lián)立，解得聯(lián)立

43、，解得Z Z7 7=31=31，Z Z8 8=22 =22 按同樣的方法可分別計(jì)算出：按同樣的方法可分別計(jì)算出：三擋齒輪三擋齒輪 五擋齒輪五擋齒輪 272665ZZ、371643ZZ、55mmZZmA54)(211312（4 4）確定倒擋齒輪的齒數(shù)）確定倒擋齒輪的齒數(shù) 一般情況下，倒擋傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，則倒擋傳動(dòng)比一般情況下，倒擋傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，則倒擋傳動(dòng)比取取3.73.7。中間軸上倒擋傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一擋主動(dòng)齒輪。中間軸上倒擋傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一擋主動(dòng)齒輪1010略小，略小，取取 1312Z倒擋軸齒輪倒擋軸齒輪Z Z1313取取21-2321-23，此處取，此處取Z Z1

44、313=23=23。7 . 31212131311ZZZZZZigr則則2711Z可算出可算出故可得出中間軸與倒擋軸的中心距故可得出中間軸與倒擋軸的中心距倒擋軸與第二軸的中心距倒擋軸與第二軸的中心距mmZZmA5 .72)(211311 最后進(jìn)行校核最后進(jìn)行校核56第四節(jié)第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、齒輪的損壞形式一、齒輪的損壞形式1、輪齒折斷（沖擊過(guò)載折斷和疲勞折斷）、輪齒折斷（沖擊過(guò)載折斷和疲勞折斷）原因：大載荷沖擊、反復(fù)承載導(dǎo)致疲勞破壞原因：大載荷沖擊、反復(fù)承載導(dǎo)致疲勞破壞2、齒面疲勞剝落（點(diǎn)蝕）、齒面疲勞剝落（點(diǎn)蝕）原因：齒面相互擠壓使齒面細(xì)小裂縫中的潤(rùn)滑油壓力原因：

45、齒面相互擠壓使齒面細(xì)小裂縫中的潤(rùn)滑油壓力升高升高裂縫擴(kuò)大裂縫擴(kuò)大齒面表層出現(xiàn)塊狀剝落而形成麻點(diǎn)齒面表層出現(xiàn)塊狀剝落而形成麻點(diǎn)使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷輪齒折斷輪齒折斷3、移動(dòng)換擋齒輪端部破壞、移動(dòng)換擋齒輪端部破壞原因：換擋時(shí)存在角速度差，端部承受沖擊原因：換擋時(shí)存在角速度差，端部承受沖擊4、齒面膠合、齒面膠合 （較少出現(xiàn)）（較少出現(xiàn)）第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算57二、二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算輪齒強(qiáng)度計(jì)算（由于使用條件、材料工藝相似，常用簡(jiǎn)化公式計(jì)算（由于使用條件、材料工藝相似，常用簡(jiǎn)化公式計(jì)算）1、輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算、輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （1）直齒輪彎曲應(yīng)力）直齒輪彎曲應(yīng)力 F1

46、圓周力，圓周力，F(xiàn)1=2Tg/d（Tg 計(jì)算載荷，計(jì)算載荷，d 節(jié)圓直徑）節(jié)圓直徑） K應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取K=1.65； Kf摩擦力影響系數(shù)，摩擦力影響系數(shù)，Kf=1.1（主動(dòng)）或（主動(dòng)）或 =0.9（從動(dòng)）；（從動(dòng)）； b齒寬；齒寬； t端面齒距，端面齒距，t=m， m為模數(shù)；為模數(shù)； y齒形系數(shù)齒形系數(shù)第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算btyKKFfW1 w ：400-850 MPa400-850 MPa58二、二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算輪齒強(qiáng)度計(jì)算（由于使用條件、材料工藝相似，常用簡(jiǎn)化公式計(jì)算（由于使用條件、材料工藝相似，常用簡(jiǎn)化公式計(jì)算）1、輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算、輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算

47、（2）斜齒輪彎曲應(yīng)力）斜齒輪彎曲應(yīng)力 K重合度影響系數(shù)，取重合度影響系數(shù)，取K=2.0； 第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算btyKKFW1 乘用車：乘用車：180350 MPa 貨貨 車：車：100250 MPaw w ：59二、二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算輪齒強(qiáng)度計(jì)算（由于使用條件、材料工藝相似，常用簡(jiǎn)化公式計(jì)算（由于使用條件、材料工藝相似，常用簡(jiǎn)化公式計(jì)算）2、輪齒接觸應(yīng)力、輪齒接觸應(yīng)力j F法向力，法向力，F(xiàn)= F1 /(cos cos )， F1圓周力，圓周力， F1 =2 Tg /d， Tg計(jì)算載荷，計(jì)算載荷，d節(jié)圓直徑節(jié)圓直徑 E彈性模量，彈性模量， b齒輪接觸實(shí)際寬度（斜齒輪用齒輪接觸實(shí)際寬度（斜

48、齒輪用b/cos），）， z、b主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處曲率半徑。主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處曲率半徑。第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算)11(418. 0bzjbFE60第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算三、軸的強(qiáng)度和剛度計(jì)算三、軸的強(qiáng)度和剛度計(jì)算軸的剛度不足影響的因素：軸的剛度不足影響的因素：會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的正會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，影響齒輪的強(qiáng)度、耐磨性和工作噪聲確嚙合，影響齒輪的強(qiáng)度、耐磨性和工作噪聲軸的剛度大小的選取原則：軸的剛度大小的選取原則：以保證齒輪有正確的嚙合為前提以保證齒輪有正確的嚙合為前提步驟：步驟：先初選軸的直徑，然后對(duì)剛度和強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算先初選軸的直徑，然后對(duì)剛度和強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算

49、1 1、初選軸的直徑、初選軸的直徑u第二軸和中間軸中部（最大）直徑第二軸和中間軸中部（最大）直徑d0.45Ad0.45A；中間軸：中間軸：d/L=0.16-0.18 d/L=0.16-0.18 ；第二軸：第二軸：d/L=0.18-0.21d/L=0.18-0.21。 （ L L是支承間距離是支承間距離 ）u第一軸花鍵部分直徑第一軸花鍵部分直徑d d（mmmm）可按經(jīng)驗(yàn)公式初選：）可按經(jīng)驗(yàn)公式初選：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)K=4.0-4.6K=4.0-4.63maxeTKd 61第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算2 2、軸的剛度驗(yàn)算、軸的剛度驗(yàn)算 軸在垂直面內(nèi)的撓度和水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角對(duì)齒輪工作影響最大。軸在垂直面

50、內(nèi)的撓度和水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角對(duì)齒輪工作影響最大。u垂直面內(nèi)的撓度使齒輪中心距變化，破壞了齒輪的正確嚙合；垂直面內(nèi)的撓度使齒輪中心距變化，破壞了齒輪的正確嚙合；u水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角使齒輪相互歪斜，致使沿齒長(zhǎng)方向的壓力分水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角使齒輪相互歪斜，致使沿齒長(zhǎng)方向的壓力分 布不均勻，布不均勻， 磨損磨損增大增大，壽命，壽命降低降低。 EILbaFfc3221EILbaFfs3222EILababF31F軸在垂直面內(nèi)、水平面內(nèi)的撓度，轉(zhuǎn)角為軸在垂直面內(nèi)、水平面內(nèi)的撓度，轉(zhuǎn)角為62u軸在垂直面內(nèi)撓度的允許值軸在垂直面內(nèi)撓度的允許值ffc c=0.05-0.10mm=0.05-0.10mm；u軸在水平面撓度的允

51、許值為軸在水平面撓度的允許值為ffs s=0.10-0.15mm=0.10-0.15mm；u齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.0020.002弧度；弧度；u軸的全撓度軸的全撓度 0.2mm0.2mm22scfff3 3、強(qiáng)度驗(yàn)算、強(qiáng)度驗(yàn)算 垂直面支反力垂直面支反力 Fc 彎矩彎矩Mc水平面內(nèi)的支反力水平面內(nèi)的支反力 Fs 彎矩彎矩Ms 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩Tn第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算222nSCTMMM 332dMWMu在低擋工作時(shí)，在低擋工作時(shí)， 400MPa400MPa 63第五節(jié)第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì)同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器一、慣性式同步器（一）鎖銷式同步器（一）鎖銷式同步器1

52、、組成和結(jié)構(gòu)：、組成和結(jié)構(gòu)：摩擦元件摩擦元件使轉(zhuǎn)速不同使轉(zhuǎn)速不同的兩個(gè)元件，通過(guò)摩擦作的兩個(gè)元件，通過(guò)摩擦作用迅速達(dá)到并保持同步；用迅速達(dá)到并保持同步；鎖止元件鎖止元件防止同步前防止同步前換入檔位；換入檔位；彈性元件彈性元件空擋時(shí)，使空擋時(shí)，使接合套保持在正確位置。接合套保持在正確位置。第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì)外錐式鎖銷式同步器外錐式鎖銷式同步器64第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì)2 2、工作原理：、工作原理：摩擦面接觸，鎖銷摩擦面接觸，鎖銷相對(duì)接合套轉(zhuǎn)動(dòng)一相對(duì)接合套轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度，占據(jù)鎖止個(gè)角度，占據(jù)鎖止位置。位置。接合套和齒輪的轉(zhuǎn)接合套和齒輪的轉(zhuǎn)速逐漸接近直到同速逐漸接近直到同步。步。 摩擦力矩消失，接摩擦力矩

53、消失，接合套將鎖銷向后撥合套將鎖銷向后撥動(dòng)一個(gè)角度，進(jìn)入動(dòng)一個(gè)角度，進(jìn)入換檔位置。換檔位置。65結(jié)合套有無(wú)結(jié)合套有無(wú)軸向移動(dòng)軸向移動(dòng)摩擦力矩摩擦力矩摩擦元件角摩擦元件角速度差速度差鎖止元件作鎖止元件作用用第一階第一階段段有有從從0增加增加w 0沒有作用到?jīng)]有作用到開始工作開始工作第二階第二階段段無(wú)無(wú)有有經(jīng)經(jīng)t=0到到w=0,不不鎖止鎖止第三階第三階段段有，完成換有，完成換擋擋消失消失w =0不起作用不起作用第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì)鎖銷式同步器：鎖銷式同步器：J零件數(shù)量少，轉(zhuǎn)矩容量大零件數(shù)量少，轉(zhuǎn)矩容量大L軸向尺寸長(zhǎng)軸向尺寸長(zhǎng)多用于總質(zhì)量大于多用于總質(zhì)量大于6t的貨車變速器的貨車變速器66（二）鎖環(huán)式

54、同步器（二）鎖環(huán)式同步器第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì)67二、同步器主要參數(shù)的確定二、同步器主要參數(shù)的確定1 1、摩擦因數(shù)、摩擦因數(shù)f f 對(duì)同步環(huán)的要求：對(duì)同步環(huán)的要求：使用壽命長(zhǎng)、材料的摩擦因數(shù)大而且使用壽命長(zhǎng)、材料的摩擦因數(shù)大而且性能穩(wěn)定性能穩(wěn)定 影響摩擦因數(shù)的因素：影響摩擦因數(shù)的因素：材料、工作面表面粗糙度、潤(rùn)滑材料、工作面表面粗糙度、潤(rùn)滑油種類、溫度等油種類、溫度等 材料：材料：黃銅合金，在油中工作的摩擦因數(shù)取為黃銅合金，在油中工作的摩擦因數(shù)取為0.10.1 表面粗糙度：表面粗糙度：保證在使用過(guò)程中摩擦因數(shù)變化小；該值保證在使用過(guò)程中摩擦因數(shù)變化?。辉撝荡?，則在使用初期會(huì)損壞同步環(huán)錐面大，則在使

55、用初期會(huì)損壞同步環(huán)錐面第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì) 摩擦因數(shù)大，則換擋省力或同步時(shí)間縮短摩擦因數(shù)大，則換擋省力或同步時(shí)間縮短682 2、鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定、鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定接近尺寸接近尺寸b b：滑塊側(cè)面與鎖環(huán)接觸、但接合套還沒有相對(duì)滑滑塊側(cè)面與鎖環(huán)接觸、但接合套還沒有相對(duì)滑 塊軸向移動(dòng)時(shí)，接合套與鎖環(huán)接合齒倒角間的軸塊軸向移動(dòng)時(shí)，接合套與鎖環(huán)接合齒倒角間的軸 向距離向距離分度尺寸分度尺寸a a：滑塊與鎖環(huán)缺口側(cè)邊接觸時(shí)，接合套接合齒與鎖滑塊與鎖環(huán)缺口側(cè)邊接觸時(shí)，接合套接合齒與鎖 環(huán)接合齒中心線間的距離環(huán)接合齒中心線間的距離a a和和b b是保證同步器處于正確鎖止位置的重要尺寸。是保證

56、同步器處于正確鎖止位置的重要尺寸。 尺寸尺寸b b應(yīng)大于零，取應(yīng)大于零，取b=0.2-0.3mmb=0.2-0.3mm 尺寸尺寸a a應(yīng)等于應(yīng)等于1/41/4接合齒齒距接合齒齒距第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì)69滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離c ：滑塊在鎖環(huán)缺口內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的距離，它影響分滑塊在鎖環(huán)缺口內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的距離，它影響分 度尺寸度尺寸a； 它與滑塊寬度它與滑塊寬度d、缺口寬度尺寸、缺口寬度尺寸E有如下關(guān)系：有如下關(guān)系：E=d+2c； c與接合齒齒距與接合齒齒距t的關(guān)系：的關(guān)系：R1鎖環(huán)缺口外半徑鎖環(huán)缺口外半徑R2鎖環(huán)接合齒分度圓半徑鎖環(huán)接合齒分度圓半徑214RtRc 第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì)70滑塊端隙滑塊端隙1：空擋

57、位置時(shí)，滑塊端面與鎖環(huán)缺口端面之間的間空擋位置時(shí)，滑塊端面與鎖環(huán)缺口端面之間的間 隙；接合套端面與鎖環(huán)端面的間隙為隙；接合套端面與鎖環(huán)端面的間隙為2。要求要求21 （即（即b0），否則同步器失去鎖止作用），否則同步器失去鎖止作用通常取通常取1=0.5mm左右左右后備行程后備行程3 ：鎖環(huán)端面與齒輪接合齒端面之間的間隙鎖環(huán)端面與齒輪接合齒端面之間的間隙3 3為零，摩擦錐面間將會(huì)失去摩擦力矩為零，摩擦錐面間將會(huì)失去摩擦力矩一般應(yīng)取一般應(yīng)取3 3=1.2-2.0mm=1.2-2.0mm空擋位置處，鎖環(huán)錐面的軸向空擋位置處，鎖環(huán)錐面的軸向間隙應(yīng)保持在間隙應(yīng)保持在0.2-0.5mm0.2-0.5mm第五

58、節(jié) 同步器設(shè)計(jì)713 3、同步環(huán)主要尺寸的確定、同步環(huán)主要尺寸的確定（1 1）同步環(huán)錐面螺紋槽的尺寸）同步環(huán)錐面螺紋槽的尺寸螺紋槽頂部窄一些，則刮油效果好；但過(guò)窄會(huì)使磨損加快螺紋槽頂部窄一些，則刮油效果好；但過(guò)窄會(huì)使磨損加快不宜過(guò)大，齒頂磨損后摩擦因數(shù)降低較多，換擋費(fèi)力；不宜過(guò)大，齒頂磨損后摩擦因數(shù)降低較多，換擋費(fèi)力；螺紋槽大一些，便于儲(chǔ)存刮下來(lái)的油，但螺距增大又會(huì)使螺紋槽大一些，便于儲(chǔ)存刮下來(lái)的油，但螺距增大又會(huì)使接觸面減少，增加磨損速度。接觸面減少，增加磨損速度。軸向泄油槽通常為軸向泄油槽通常為612個(gè)，槽寬個(gè)，槽寬34mm。 輕、中型汽車輕、中型汽車總質(zhì)量大些的貨車總質(zhì)量大些的貨車第五節(jié)

59、 同步器設(shè)計(jì)72（2 2）錐面半錐角）錐面半錐角越小，摩擦力矩越大；但越小，摩擦力矩越大；但過(guò)小摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖過(guò)小摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖避免自鎖的條件是避免自鎖的條件是tgf 。一般取。一般取=68（3 3）摩擦錐面平均半徑）摩擦錐面平均半徑R RR R越大，則摩擦力矩越大；越大，則摩擦力矩越大；原則上是在可能的條件下，盡可能將原則上是在可能的條件下，盡可能將R R取大些；取大些；R R會(huì)受到中心距會(huì)受到中心距A A和相關(guān)零件尺寸（如：同步環(huán)徑向厚度）和相關(guān)零件尺寸（如：同步環(huán)徑向厚度）和布置的限制；和布置的限制；sinFfRMm第五節(jié) 同步器設(shè)計(jì)F73（4 4）錐面工作長(zhǎng)度）錐面工作長(zhǎng)度b bb b小，可縮短變速器軸向長(zhǎng)度，小，可縮短變速器軸向長(zhǎng)度，但減少了錐面的工作面積，但減少了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。增加了單位壓力并使磨損加速。 p摩擦面的許用壓力；摩擦面的許用壓力； P1.01.5MPa第五節(jié)