轎車51變速器的研究與設(shè)計(jì)論文說明

1、.前言現(xiàn)在，每當(dāng)人們觀看F1比賽時(shí)，總是被極速的感覺所折服。此刻，大家似乎談?wù)摰米疃嗟木褪前l(fā)動(dòng)機(jī)的性能和車手的駕駛技術(shù)了。而且，在自己開車的時(shí)候不要忘記體驗(yàn)極速的感覺，或者在買車的時(shí)候要注意發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，這似乎已經(jīng)成為衡量一輛車好壞的標(biāo)準(zhǔn)。的確，擁有一顆“健康的心”非常重要，因?yàn)樗莿?dòng)力的創(chuàng)造者。然而，控制速度的是它背后的傳動(dòng)裝置。從市場(chǎng)上針對(duì)不同車型配置的變速器來看，主要分為：手動(dòng)變速器（MT）、自動(dòng)變速器（AT）、手動(dòng)/自動(dòng)變速器（AMT）、無級(jí)變速器（CVT）。1.手動(dòng)變速箱（MT）手動(dòng)變速器使用齒輪組，每個(gè)齒輪組的齒數(shù)是固定的，因此每個(gè)齒輪的速比是一個(gè)固定值（即所謂的“步”）。比如一檔

2、3.85，二檔2.55，五檔0.75。這些數(shù)字乘以主減速比以獲得總傳動(dòng)比。一共只有5個(gè)值（也就是5級(jí)），所以說是階梯式傳輸。有人曾斷言，駕駛操作繁瑣等缺點(diǎn)阻礙了汽車快速發(fā)展的步伐，手動(dòng)擋將在不久的將來“淘汰”。從事物的發(fā)展來看，這種說法確實(shí)有道理。不過，從目前的市場(chǎng)需求和應(yīng)用來看，筆者認(rèn)為手動(dòng)擋不會(huì)過早離開。首先，就商用車的特性而言，手動(dòng)變速器的功能是其他變速器無法替代的。以卡車為例，卡車用于運(yùn)輸，通常裝載數(shù)噸貨物。面對(duì)如此高的“壓力”，除了發(fā)動(dòng)機(jī)的強(qiáng)勁動(dòng)力外，還需要變速器的全力助力。我們都知道，一檔是有“動(dòng)力”的，這樣在起步的時(shí)候就有足夠的牽引力讓車子動(dòng)起來。尤其是面對(duì)爬坡路段，其特點(diǎn)非常明

3、顯。對(duì)于其他新型變速器，雖然具有操作簡(jiǎn)便等特點(diǎn)，但這些特點(diǎn)尚不具備。其次，對(duì)于老年司機(jī)和大多數(shù)男性司機(jī)來說，他們最喜歡的是手動(dòng)擋。從我國的具體情況來看，手動(dòng)變速器幾乎貫穿了我國汽車發(fā)展的整個(gè)歷史。最有經(jīng)驗(yàn)的司機(jī)都是“手動(dòng)”司機(jī)。他們對(duì)手動(dòng)變速器的理解非常深刻。如果內(nèi)容他們改變他們的套路做法，這是不現(xiàn)實(shí)的。雖然自動(dòng)變速器和無級(jí)變速器很常見，但大部分年輕司機(jī)還是崇尚手動(dòng)，尤其是超車時(shí)手動(dòng)變速器帶來的快感，所以一些中高檔轎車（尤其是轎車）不敢放棄手動(dòng)輕松傳輸。另外，在我國的駕校，教練車都是手動(dòng)擋的。除了經(jīng)濟(jì)實(shí)用外，關(guān)鍵是要讓學(xué)生打下扎實(shí)的基本功，以便練習(xí)駕駛協(xié)調(diào)性。第三，隨著生活水平的不斷提高，現(xiàn)在

4、汽車已經(jīng)走進(jìn)了家庭。對(duì)于普通工薪階層來說，經(jīng)濟(jì)型車是最合適的。手動(dòng)擋適合經(jīng)濟(jì)型車廠家，有自己的性價(jià)比。汽車銷量一直是汽車市場(chǎng)中名列前茅的。比如夏利、奇瑞、吉利等國的經(jīng)濟(jì)型車，都是手動(dòng)擋車，車型基本都是5擋手動(dòng)擋。2.自動(dòng)變速箱（AT）自動(dòng)變速器采用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行換檔，可根據(jù)油門踏板的程度和車速自動(dòng)換檔。駕駛員只需操作油門踏板即可控制車輛的速度。自動(dòng)擋汽車雖然沒有離合器，但是自動(dòng)擋中的離合器還是很多的。這些離合器可以隨著車速的變化而自動(dòng)分離或閉合，從而達(dá)到自動(dòng)變速的目的。在中檔車市場(chǎng)，自動(dòng)變速器有自己的一片天。使用此類車輛的用戶希望盡可能享受高速駕駛的樂趣，以方便操作，減少駕駛疲勞，駕駛汽車。

5、在高速公路上，這是一場(chǎng)完美的表演。而且，就城市而言，目前的交通狀況并不好，堵車現(xiàn)象屢見不鮮。有時(shí)需要不停地啟動(dòng)和停止幾次。如果司機(jī)使用手動(dòng)擋，他會(huì)反復(fù)換檔和卸檔，非常繁瑣。尤其是新手，更是慘不忍睹。有了自動(dòng)變速箱，就不會(huì)那么麻煩了。在市場(chǎng)上，這類車的銷量還是不錯(cuò)的，尤其是對(duì)于女性朋友來說，平時(shí)開車都比較方便。我國要想普及這種車型，關(guān)鍵要解決的是路況問題。目前路況參差不齊，很難充分發(fā)揮自動(dòng)擋汽車的優(yōu)勢(shì)。3.手動(dòng)/自動(dòng)變速箱（AMT）事實(shí)上，通過一些車友的了解，他們并不想放棄傳統(tǒng)的手動(dòng)擋，在某些時(shí)候也需要一種自動(dòng)的感覺。于是手動(dòng)/自動(dòng)變速器誕生了。這款變速箱最早在德國的保時(shí)捷 911 上推出，名為

6、 Tiptronic，它將高性能跑車從傳統(tǒng)自動(dòng)變速箱的束縛中解放出來，讓駕駛者也能享受手動(dòng)換檔的樂趣。這類車的檔位上有“+”和“-”選擇檔位。在 D 檔中，降檔 (-) 或升檔 (+) 可以自由切換，就像手動(dòng)變速器一樣。手自一體變速箱系統(tǒng)為人們提供了兩種駕駛模式手動(dòng)變速箱用于駕駛樂趣，自動(dòng)變速箱用于交通擁堵時(shí)。這種傳輸方式非常適合我國目前的情況。上面筆者提到，手動(dòng)擋的用戶群體很大，而自動(dòng)擋也能適應(yīng)女性群體，解決堵車帶來的煩惱，所以對(duì)于一些夫妻都可以開車的家庭，可以說成為一個(gè)平衡點(diǎn)。雙方，體現(xiàn)“夫妻”。這種二合一配置雖然技術(shù)含量很高，但這樣的車在價(jià)格上也不是高不可攀，比如本田飛度1.3LCVT掀

7、背車、菲亞特2004 Palio 1.3 HL Speedgear、菲亞特Sienna Speedgear EL這些“二合一”車型都是10萬元左右的價(jià)格，在這個(gè)價(jià)位還是比較低的。因此，手動(dòng)/自動(dòng)車輛在普及方面仍然具有相當(dāng)大的優(yōu)勢(shì)。汽車制造商和配套變速器制造商應(yīng)以此為契機(jī)，根據(jù)市場(chǎng)需求精心打造此類變速器。因?yàn)檫@種類型的變速器有比較廣闊的市場(chǎng)。4.無級(jí)變速器當(dāng)今汽車工業(yè)的發(fā)展非常迅速，用戶對(duì)汽車的性能要求也越來越高。汽車變速器的發(fā)展不僅限于此，無級(jí)變速器是人們追求的“最高境界”。無級(jí)變速器最早是由荷蘭人 Van Doornes 發(fā)明的。無級(jí)變速器系統(tǒng)不像手動(dòng)變速器或自動(dòng)變速器那樣使用齒輪來換檔，而

8、是使用兩個(gè)皮帶輪和鋼帶來改變速度。傳動(dòng)比可以隨意改變，不會(huì)有突然的換檔感覺。它可以克服普通自動(dòng)變速器“突然換擋”、油門響應(yīng)慢、油耗高的缺點(diǎn)。通常有些朋友把自動(dòng)變速器稱為無級(jí)變速器，這是錯(cuò)誤的。雖然它們有共同點(diǎn)，但自動(dòng)變速器只有自動(dòng)換檔，但它的傳動(dòng)比是有級(jí)的，也就是我們常說的檔位。一般來說，自動(dòng)變速器有2到7個(gè)檔位。無級(jí)變速器可以實(shí)現(xiàn)速比在一定圓周上的無級(jí)變化，選擇幾個(gè)常用的速比作為常用的“檔位”。配備該技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)在任何速度下都會(huì)自動(dòng)獲得最合適的傳動(dòng)比。從市場(chǎng)趨勢(shì)來看，無級(jí)變速器雖然是技術(shù)分量比較高的零部件，但也進(jìn)入了普通汽車的“車身”。廣本兩廂飛度每排量都有一個(gè)CVT。傳動(dòng)方便省油，售價(jià)僅為

9、9.68萬元至11.68萬元。而奇瑞汽車銷售公司則表示，無級(jí)變速器車型將在年底上市?？磥?，無級(jí)變速器在中檔車上的使用會(huì)越來越廣泛。本設(shè)計(jì)基于宗子1.8L手動(dòng)豪華車型，設(shè)計(jì)中使用的相關(guān)參數(shù)均來源于此車型：主減速比：4.782最高速度：190km/h輪胎型號(hào)：205/65R15發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：SQR481FC最大扭矩：170Nm/4500最大功率：95kw/5750最高轉(zhuǎn)速：6000r/min奇瑞之子1.8L豪華版中文摘要和關(guān)鍵詞摘要：本文在對(duì)現(xiàn)有變速器進(jìn)行仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上，提出了一種5+1變速器的設(shè)計(jì)方案，它是最適合普通工薪階層經(jīng)濟(jì)型轎車的變速器。該方案的工作原理是：設(shè)置變速器從三檔換到四檔，當(dāng)嚙合

10、套退出三檔進(jìn)入空檔時(shí)，嚙合套和同步環(huán)同速轉(zhuǎn)動(dòng)。在慣性的作用下。此時(shí)，四檔主動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)速大于聯(lián)軸套和同步環(huán)的轉(zhuǎn)速。換檔過程可簡(jiǎn)單摘要為：推桿（滑塊）推動(dòng)摩擦工作面接觸產(chǎn)生摩擦力矩同步器轉(zhuǎn)一個(gè)角度鎖緊件（同步環(huán)）的鎖緊面起到鎖緊作用，防止嚙合 套筒向前運(yùn)動(dòng)（即防止同步提前嚙合），摩擦力矩不斷增大并迅速同步轉(zhuǎn)動(dòng)慣量消失同步環(huán)與輸入端零件轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度鎖定作用消失嚙合套筒與被嚙合元件嚙合，從而完成同步換檔關(guān)鍵詞：5+1傳輸；鎖定元件；同步器；接合套筒摘要和關(guān)鍵詞摘要：本文在對(duì)現(xiàn)有變速器進(jìn)行仔細(xì)分析的基礎(chǔ)上，針對(duì)普通工人階級(jí)的經(jīng)濟(jì)型轎車進(jìn)行最合適的變速器，5+1變速器的設(shè)計(jì)。程序的工作原理是：由三擋設(shè)置傳

11、動(dòng)進(jìn)入四檔，當(dāng)聯(lián)軸套退出三擋進(jìn)入空檔時(shí)，嚙合環(huán)設(shè)置在同轉(zhuǎn)慣性的同時(shí)作用速度。此時(shí)，四檔齒輪的速度大于嚙合環(huán)組的速度和同步速度。換檔過程可簡(jiǎn)單摘要為：推動(dòng)片（滑塊）推動(dòng)摩擦片面接觸同步器摩擦力矩鎖緊轉(zhuǎn)角片（同步環(huán)）起鎖緊作用，鎖緊面防止粘結(jié)套向前（即防止同時(shí)提前人類交配），摩擦力矩繼續(xù)增大迅速消失，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量同步同步環(huán)連同輸入的零件轉(zhuǎn)開一個(gè)點(diǎn)接頭套筒鎖緊功能被結(jié)合組件進(jìn)入關(guān)節(jié)，從而完成同步移位關(guān)鍵詞： 5+1傳輸；鎖片；同步器；接頭套第二章機(jī)械傳動(dòng)概述及方案確定1.1 傳輸功能及要求變速器的作用是根據(jù)汽車在不同行駛條件下的要求，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車有合適的牽引力和速度，同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)工作

12、在最有利的狀態(tài)。工作環(huán)境。為確保汽車倒車以使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系統(tǒng)能夠分離，變速箱具有倒檔和空檔。當(dāng)需要?jiǎng)恿敵鰰r(shí)，也應(yīng)該有動(dòng)力輸出裝置。傳輸?shù)闹饕螅簯?yīng)確保汽車具有較高的動(dòng)力和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。在汽車的整體設(shè)計(jì)中，根據(jù)汽車的承載能力、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)和汽車的要求，選擇合理的傳動(dòng)齒輪數(shù)量和傳動(dòng)比來滿足這一要求。工作可靠，操作簡(jiǎn)單。汽車在行駛過程中，變速器不應(yīng)出現(xiàn)自動(dòng)跳車、亂換擋、換擋震動(dòng)等現(xiàn)象。為了降低駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行車安全性，對(duì)輕便操控的要求越來越重要，這可以通過使用同步器和預(yù)選氣動(dòng)換檔或自動(dòng)和半自動(dòng)換檔來實(shí)現(xiàn)。重量輕，體積小。影響該指標(biāo)的主要參數(shù)是傳輸?shù)闹行木嚯x。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計(jì)

13、合適的齒形，提高齒輪精度，配合圓錐滾子軸承減小中心距。傳輸效率高。為了減少齒輪的嚙合損失，應(yīng)該有一個(gè)直接齒輪。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，使用合適的潤(rùn)滑油提高傳動(dòng)效率。低噪聲。采用斜齒輪傳動(dòng)，選擇合理的位移系數(shù)，提高制造精度和安裝剛度，可降低齒輪的噪音。1.2 傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案確定1.2.1傳動(dòng)裝置由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)組成。傳動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與選型與無級(jí)變速器相比，有級(jí)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造成本低，傳動(dòng)效率高（ =0.960.98），因此廣泛應(yīng)用于各類汽車。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先根據(jù)車輛的使用條件和要求確定傳動(dòng)比、檔位數(shù)和各檔位的傳動(dòng)比，因?yàn)樗鼈儗?duì)車輛的動(dòng)力和燃油經(jīng)濟(jì)性有著重要而直接的影響。 .傳動(dòng)比

14、是變速器的低速比與高速比的比值。汽車行駛的路況越多，發(fā)動(dòng)機(jī)功率與汽車質(zhì)量的比值越小，變速器的傳動(dòng)比就應(yīng)該越大。目前汽車變速器的傳動(dòng)比為3.04.5；通用卡車和輕型客車為5.08.0；越野車和拖拉機(jī)是10.020.0。通常，有級(jí)變速器有 3、4 和 5 個(gè)前進(jìn)檔；重型卡車和重型越野車使用多檔變速器，前進(jìn)檔數(shù)多達(dá) 6 到 16 甚至 20 個(gè)。傳動(dòng)齒輪數(shù)量的增加可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力利用效率、車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性和平均車速，從而提高車輛的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。但是，使用手動(dòng)機(jī)械操作機(jī)構(gòu)時(shí)，前進(jìn)檔超過 5 檔的變速器很難實(shí)現(xiàn)快速、靜音的換檔。因此，直動(dòng)式變速器檔位數(shù)的上限為5個(gè)。超過5個(gè)前進(jìn)檔位會(huì)使控制

15、機(jī)構(gòu)復(fù)雜化或需要增加具有獨(dú)立控制機(jī)構(gòu)的副變速器，僅用于某些行駛條件。一些汽車和卡車的變速器使用僅在良好道路和空載行駛時(shí)使用的超速檔。使用傳動(dòng)比小于1（0.70.8）的超速檔可以更充分地利用發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力，降低發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸每公里總轉(zhuǎn)數(shù)，從而降低發(fā)動(dòng)機(jī)磨損和油耗。但是，與傳動(dòng)比為1的直接齒輪相比，使用超速檔會(huì)降低傳動(dòng)效率。有級(jí)變速器的傳動(dòng)效率與所選擇的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力的齒輪副的數(shù)量、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、齒輪、軸的制造精度和剛度、外殼和其他零件。應(yīng)用最廣泛的三軸和二軸變速器。如圖1所示，三軸傳動(dòng)的第一軸和第二軸的各齒輪分別與中間軸對(duì)應(yīng)的齒輪嚙合，第一軸和第二軸同心。直接連接第一軸

16、和第二軸來傳遞扭矩的稱為直接齒輪。此時(shí)，齒輪、軸承和中間軸都沒有負(fù)載，第一和第二軸也傳遞扭矩。因此，直接齒輪傳動(dòng)效率高，磨損和噪音小，是三軸傳動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)。其他前進(jìn)檔需要依次通過兩對(duì)齒輪傳遞扭矩。所以。較小的齒輪中心距（影響變速器尺寸的重要參數(shù)）仍然可以獲得較大的一檔傳動(dòng)比，這是三軸變速器的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是直接齒輪以外的其他齒輪的傳動(dòng)效率降低。圖 1. 汽車中間軸四檔變速器第一軸； 2第二軸； 3中間軸二軸傳動(dòng)如圖2所示。與三軸傳動(dòng)相比，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，除最極端的齒輪外，所有齒輪傳動(dòng)效率高，噪音低。大多數(shù)汽車采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的布置，因?yàn)檫@種布置使汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)緊湊，機(jī)動(dòng)性好，可以將

17、汽車質(zhì)量減少6%到10%。兩軸傳動(dòng)有利于這種布置，并且傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖所示，雙軸變速器的第二軸（即輸出軸）與末級(jí)減速器的主動(dòng)齒輪為一體。發(fā)動(dòng)機(jī)垂直放置時(shí)，末級(jí)減速器可采用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水平放置時(shí)，可以使用圓柱齒輪，簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了成本。除倒檔常用的滑動(dòng)齒輪（正齒輪）外，其他齒輪均采用常嚙合斜齒輪傳動(dòng)；一檔同步器多安裝在二軸上，因?yàn)橐粰n主動(dòng)齒輪尺寸小，安裝同步。高檔同步器也可以安裝在第一軸后端，如圖。二軸傳動(dòng)沒有直接齒輪，所以在高速檔工作時(shí)，齒輪和軸承都承受負(fù)荷，所以噪音比較大，磨損也增加，這是它的缺點(diǎn)。此外，低速比的上限（i gI = 4.04.5）也受到很大限制，

18、但可以通過降低各檔速比，提高最終減速比來消除這一缺點(diǎn)。圖2 二軸傳動(dòng)第一軸； 2第二軸； 3同步器階梯式傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是增加常嚙合齒輪副的數(shù)量，從而可以使用斜齒輪。后者比直齒輪具有更長(zhǎng)的壽命和更低的噪音，盡管它們的制造稍微復(fù)雜一些并且在操作中具有軸向力。因此，在變速器中，除低檔和倒檔外，正齒輪已被螺旋正齒輪取代。但是，在這種設(shè)計(jì)中，由于倒檔齒輪是常嚙合型，因此也使用了斜齒輪。由于設(shè)計(jì)的汽車是前置發(fā)動(dòng)機(jī)，后輪驅(qū)動(dòng)，因此使用了副軸變速器。圖3、圖4、圖5分別給出了中間軸式四、五、六檔變速器的幾種傳動(dòng)方案。它們的共同特點(diǎn)是變速器的第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，并通過嚙合套筒相連接，得到直齒輪

19、。采用直接齒輪，變速器和中間軸的齒輪和軸承沒有負(fù)載，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩直接通過變速器的一、二軸輸出。由于直接齒輪的利用率高于其他齒輪，因此減少了軸承的磨損，從而提高了變速器的使用壽命；其他前進(jìn)檔工作時(shí)，變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過第一軸、中間軸和第二軸。因此，在變速器中間軸與二軸的距離（中心距）不大的情況下，一檔仍有較大的傳動(dòng)比；高檔齒輪由常嚙合齒輪傳動(dòng)，低檔齒輪（一檔）可采用常嚙合齒輪傳動(dòng)或不傳動(dòng)；在大多數(shù)傳動(dòng)方案中，除一檔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)上的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，而同步器或嚙合套大多數(shù)情況下，每個(gè)齒輪都安裝在第二個(gè)軸上。在直接齒輪以外的其他檔位工作時(shí)，中

20、間軸傳動(dòng)的傳動(dòng)效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。在檔數(shù)相同的情況下，各種副軸變速器的主要區(qū)別在于常嚙合齒輪的對(duì)數(shù)、換檔方式以及對(duì)齒輪的傳動(dòng)方案。圖3 中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案圖3中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案示例的區(qū)別：圖3a和b所示方案有四對(duì)常嚙合齒輪，倒檔通過直齒滑動(dòng)齒輪換檔;1.3c如圖所示二、三檔傳動(dòng)方案，四檔采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，一、倒檔采用直齒滑動(dòng)齒輪換檔。圖4a中，除一個(gè)倒檔齒輪由直齒滑動(dòng)齒輪換檔外，其余齒輪均由常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖 4b、c、d 所示方案中的前進(jìn)齒輪均由常嚙合齒輪驅(qū)動(dòng)；圖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內(nèi)，這樣布置可以提高軸速。除了減少齒輪磨損和降低運(yùn)

21、行噪音外，還可以輕松組成只有四個(gè)前進(jìn)檔的變速器，無需超速檔。圖4 中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案圖5a和圖b所示方案中的倒檔齒輪由直齒滑動(dòng)齒輪換檔，其他齒輪均采用常嚙合齒輪。圖5 中間軸式六檔變速器傳動(dòng)方案在上述各種方案中，在采用常嚙合齒輪傳動(dòng)的情況下，換檔方式可以通過同步器或嚙合套來實(shí)現(xiàn)。在同一個(gè)變速器中，有的檔位用同步器換檔，有的檔位用嚙合套換檔，那么就必須用同步器換高檔，用低檔嚙合。前置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的汽車采用中間軸傳動(dòng)。為了縮短傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度，可以加長(zhǎng)傳動(dòng)裝置的后端，3a如圖b所示。細(xì)長(zhǎng)的第二軸有時(shí)安裝在三個(gè)支架上，其中最后一個(gè)位于細(xì)長(zhǎng)的附加外殼上。如果將倒檔齒輪和換檔機(jī)構(gòu)設(shè)置在附加殼體內(nèi)，

22、還可以減小變速器主體的外形尺寸。傳動(dòng)采用4c如圖所示的多支撐結(jié)構(gòu)方案，可提高軸的剛性。這時(shí)，如果采用可以在軸平面上分離的外殼，就可以更好地解決軸、齒輪等零件裝配困難的問題。圖中所示方案的高檔從動(dòng)齒輪處于4c懸臂狀態(tài)，而一檔和倒檔設(shè)置在變速器殼體的中間跨度，中間齒輪的同步器設(shè)置在中間軸上，這是該方案的特點(diǎn)。2.倒檔傳動(dòng)方案圖 6 顯示了一種常見的倒檔裝置。圖6b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是在換擋時(shí)利用了中間軸上的一檔，從而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。然而，換檔時(shí)，兩對(duì)齒輪同時(shí)嚙合，換檔困難。圖中所示的方案6c可以獲得較大的倒檔比，但缺點(diǎn)是換檔過程不合理。圖 6d 所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)進(jìn)行了修改，從而替代了6c圖中

23、所示方案。圖6e所示方案是將中間軸上的一個(gè)和倒檔齒輪制成一體，并加長(zhǎng)其齒寬。圖示方案6f適用于所有齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更方便。為充分利用空間，縮短傳動(dòng)軸向長(zhǎng)度，部分貨車采用如圖所示的倒檔傳動(dòng)方案6g。缺點(diǎn)是必須使用其中一根變速器撥叉軸作倒檔，使變速器上蓋內(nèi)的操作機(jī)構(gòu)較復(fù)雜。本設(shè)計(jì)采用圖6所示的傳輸方案。圖6 變速箱倒檔傳動(dòng)方案由于變速器在一檔和倒檔工作時(shí)受力較大，因此無論是雙軸傳動(dòng)還是中間軸傳動(dòng)的低檔和倒檔都應(yīng)布置在靠近軸的支撐處，以減少軸的變形。 ，確保齒輪的重合度不會(huì)減少太多，然后將齒輪按從低檔到高檔的順序排列，這樣不僅可以使軸具有足夠的剛度，而且還可以確保組裝方便。雖然倒檔的傳動(dòng)比

24、接近一檔，但由于使用倒檔的時(shí)間很短，一些方案會(huì)從這個(gè)角度將一檔布置在靠近軸支撐的位置。1.3 變速器主要部件結(jié)構(gòu)方案分析變速器的設(shè)計(jì)方案必須滿足性能、制造條件、維修方便和三化現(xiàn)代化的要求。在確定傳動(dòng)結(jié)構(gòu)方案時(shí)，還應(yīng)考慮齒輪類型、變速結(jié)構(gòu)類型、軸承類型、潤(rùn)滑和密封等因素。1.3.1齒輪類型與直齒輪相比，斜齒輪具有使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)行時(shí)噪音低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造稍復(fù)雜，運(yùn)行時(shí)有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均為斜齒輪正齒輪，盡管這增加了常嚙合齒輪的數(shù)量并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增加。正齒輪僅用于低檔和倒檔。但在本設(shè)計(jì)中，由于倒檔采用恒嚙合方案，倒檔也采用斜齒輪傳動(dòng)方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。1.3.2

25、移位結(jié)構(gòu)類型換檔結(jié)構(gòu)分為直齒輪滑動(dòng)齒輪、嚙合套筒和同步器三種。直齒滑動(dòng)換檔的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊。但由于換擋不方便，換擋時(shí)齒端面受到較大沖擊，導(dǎo)致齒輪過早損壞，滑動(dòng)花鍵容易磨損，造成脫檔、噪音大等原因。 ，一檔，倒檔很少使用。嚙合套筒的換檔式一般與斜齒輪傳動(dòng)配合使用。由于齒輪不斷嚙合，降低了噪音和動(dòng)載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。嚙合套筒分為齒嚙合套筒和外齒嚙合套筒，根據(jù)結(jié)構(gòu)布置選擇。在齒輪副的空間內(nèi)容的情況下，采用帶齒的方式減小軸向尺寸。組合套筒換檔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不能完全消除換檔沖擊，常用于要求不高的檔位。使用同步器換檔可以保證換檔時(shí)檔位不受沖擊，充分發(fā)揮檔位的力量，同時(shí)操作輕便，換檔時(shí)間縮短，從

26、而提高了加速性能，汽車的經(jīng)濟(jì)性和駕駛安全性。此外，這種類型也有利于自動(dòng)化操作。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度高，軸向尺寸增加，銅同步環(huán)使用壽命短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各種變速器中。自動(dòng)脫位是傳輸?shù)闹饕系K之一。為了解決這個(gè)問題，除了過程中采取的措施外，在結(jié)構(gòu)上，比較有效的解決方案如下：1）使嚙合套筒更長(zhǎng)（如圖所示7a）或者兩個(gè)嚙合齒的嚙合位置錯(cuò)開（圖7），使嚙合齒的端部在嚙合時(shí)超過嚙合齒約1 3mm。由于在使用過程中接觸部分的擠壓和磨損，在嚙合齒的末端形成了一個(gè)肩部，以防止自動(dòng)錯(cuò)位。2）在嚙合套齒座上將前齒圈的齒厚切?。?.3 0.6mm），使嚙合套后端面由后齒圈前端面支撐后移位，從而減少自動(dòng)錯(cuò)位

27、（圖7）。 ）。3）嚙合齒工作面加工成斜齒面，形成倒錐角（一般傾斜2 0 3 0 ），使嚙合齒面產(chǎn)生防止自動(dòng)脫離的軸向力（圖 9）。這種結(jié)構(gòu)更有效。使用更多。薄的切片一個(gè)_圖 7 防止自動(dòng)錯(cuò)位的結(jié)構(gòu)措施 I 圖 8 防止自動(dòng)錯(cuò)位的結(jié)構(gòu)措施 II斜圖 9 防止自動(dòng)脫離的結(jié)構(gòu)性措施 III本設(shè)計(jì)中使用的是鎖環(huán)同步器，它通過摩擦實(shí)現(xiàn)同步。但在結(jié)構(gòu)上可以保證聯(lián)軸套和待嚙合的花鍵齒圈在同步之前不能接觸，從而避免齒間沖擊和噪音。同步器的結(jié)構(gòu)如圖10所示：圖 10 鎖環(huán)同步器l、4-同步環(huán)； 2-同步器齒輪鼓； 3關(guān)節(jié)套筒； 5彈簧; 6-滑塊；7-停球； 8-卡環(huán)； 9-輸出軸； 10、11-檔第二章傳動(dòng)

28、主要參數(shù)的選擇與主要零部件的設(shè)計(jì)2.1 傳輸主要參數(shù)的選擇2.1.1齒輪數(shù)和傳動(dòng)比近年來，為了降低油耗，變速器的齒輪數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前乘用車一般采用4-5檔變速器。這個(gè)設(shè)計(jì)也使用了5個(gè)齒輪。選擇最低傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車的最高等級(jí)、驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定速度、主減速比和滾動(dòng)半徑綜合考慮確定的驅(qū)動(dòng)輪。汽車在陡坡爬坡時(shí)，車速不高，空氣阻力可以忽略不計(jì)，所以用最大的驅(qū)動(dòng)力來克服輪胎與路面之間的滾動(dòng)阻力和爬坡阻力。因此有那么最大檔位要求的變速器一檔的傳動(dòng)比為：(1)其中m 是車輛的總質(zhì)量；g重力加速度； max道路最大阻力系數(shù)；r r驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑；T emax發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩；i 0

29、 主減速比；汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率。根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著情況得到的變速器檔傳動(dòng)比為：(2)式中， G 2 車輛滿載靜止在水平路面上時(shí)驅(qū)動(dòng)橋?qū)β访娴妮d荷； 路面附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 =0.50.6。按已知條件：滿載質(zhì)量 1800 kg ；r = 337.25mm; _T e max =170Nm；我0 =4.782;n = 0.95。根據(jù)式(2)可得： i gI =3.85。超速檔的傳動(dòng)比一般為0.70.8。在本設(shè)計(jì)中，五檔傳動(dòng)比為ig =0.75。中間齒輪的傳動(dòng)比理論上如下：(3)其實(shí)與理論略有出入，因?yàn)辇X數(shù)是整數(shù)，普通齒輪之間的公比應(yīng)該更小，還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可得： =

30、1.51。因此：2.1.2中心距中心距直接影響變速器的尺寸和質(zhì)量，所選擇的中心距應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。三軸傳動(dòng)的中心局A（mm）可根據(jù)現(xiàn)有傳動(dòng)的統(tǒng)計(jì)所得經(jīng)驗(yàn)公式初步確定：(4)式中K A 中心距系數(shù)。對(duì)于汽車， K A =8.99.3；對(duì)于卡車， K A =8.69.6；對(duì)于多速主傳動(dòng)， K A =9.511；T I max 變速器一檔時(shí)的輸出扭矩：T I max = T e max i g I =628.3N米可以得到初始中心距A= 77.08mm。2.1.3軸向尺寸變速器的橫向外形尺寸可根據(jù)齒輪直徑及倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置情況初步確定。該車四檔變速箱軸向尺寸為3.0 3.4A四檔（ 2

31、.2 2.7 ） A五檔（ 2.7 3.0 ） A六檔（ 3.2 3.5 ） A當(dāng)變速器選用多對(duì)常嚙合齒輪和同步器時(shí)，中心距系數(shù)K A應(yīng)取給定系數(shù)的上限。為方便檢測(cè)，將A四舍五入。本設(shè)計(jì)采用5+1手動(dòng)變速箱，其外殼軸向尺寸為3 77.08mm=231.24mm，變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)根據(jù)變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。2.1.4齒輪參數(shù)(1) 齒輪模塊建議按以下公式選擇齒輪模數(shù)，所選模數(shù)應(yīng)符合111-60規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù)mn(5)其中=170Nm，可以得出m n =2.5。m一檔正齒輪毫米(6)通過計(jì)算m = 3。同步器與嚙合套的嚙合多采用漸開線齒形。由于制造工藝的原

32、因，同一個(gè)變速器的組合模塊是一樣的，轎車和輕卡取23.5。這個(gè)設(shè)計(jì)需要2.5。(2) 齒形、壓力角 、螺旋角和齒寬b汽車傳動(dòng)齒輪的齒形、壓力角和螺旋角按表1選擇。表1 汽車傳動(dòng)齒輪的齒形、壓力角和螺旋角項(xiàng)目汽車模型齒形壓力角螺旋角車高齒形和改良齒形14.5、15、16、16.52545普通卡車GB1356-78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形202030重型車輛同上低檔和倒檔 22.5、25小螺旋角壓力角小，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低；當(dāng)壓力角大時(shí)，可以提高輪齒的彎曲強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對(duì)于汽車，為了增加重合度，降低噪音，取較小的值；對(duì)于卡車，為了提高齒輪承載能力，取較大值。本設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)齒輪壓力角取20 ，嚙

33、合套或同步器取30 ；斜齒輪螺旋角取30。需要注意的是，在選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)，中間軸上的軸向力應(yīng)相互抵消。為此，中間軸上的所有齒輪都向右轉(zhuǎn)動(dòng)，而第一軸和第二軸上的斜齒輪向左轉(zhuǎn)動(dòng)，軸向力通過軸承蓋由外殼承擔(dān)。齒輪寬度b的大小直接影響齒輪的承載能力。 b越大，齒的承載能力越高。但試驗(yàn)表明，當(dāng)齒寬增加到一定值時(shí)，由于載荷分布不均勻，齒輪的承載能力降低。因此，在保證齒輪強(qiáng)度的情況下，齒寬應(yīng)選擇盡可能小，有利于減輕傳動(dòng)裝置的重量，縮短其軸向尺寸。通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選擇齒寬：直齒b=(4.58.0)m，mm斜齒b=(6.08.5)m，mm第一軸恒嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)值可以較大，從而增加接觸線的長(zhǎng)度

34、，減少接觸應(yīng)力，從而提高傳動(dòng)的穩(wěn)定性和壽命的齒輪。2.2 各齒輪傳動(dòng)比及輪齒數(shù)的確定在初步選定中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)定的傳動(dòng)齒輪數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案分配各齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)對(duì)各齒輪齒數(shù)的分配方法進(jìn)行說明。2.2.1確定第一齒輪的齒數(shù)第一傳動(dòng)比(7)9和 Z 10的齒數(shù)，先求齒數(shù)之和：(8)其中A = 77.08mm， m = 3；所以是的。圖11 五檔變速器示意圖當(dāng)汽車為三軸傳動(dòng)時(shí)，若此處取=16 ，則可得=35?；谥鰽和m的計(jì)算可能不是整數(shù)。將其調(diào)整為整數(shù)后，由式（8）可以看出，中心距發(fā)生了變化。此時(shí)，中心距A應(yīng)與齒輪位移系數(shù)成反比計(jì)算，然后將此校正后的中心距作為以后

35、計(jì)算的依據(jù)。此處修正為51，則根據(jù)公式(8)推導(dǎo)出76.5mmA = 。2.2.2確定恒嚙合齒輪副的齒數(shù)由式（7）計(jì)算常嚙合齒輪的傳動(dòng)比(9)可以根據(jù)已經(jīng)得到的數(shù)據(jù)來判斷常嚙合齒輪的中心距等于第一齒輪的中心距。(10)所以：(11)并根據(jù)得到的數(shù)據(jù)可以計(jì)算出： 。 結(jié)合，我們得到： = 19 , = 34 。然后根據(jù)公式（7），可以計(jì)算出一檔的實(shí)際傳動(dòng)比為： 。2.2.3確定其他齒輪的齒數(shù)2檔傳動(dòng)比(12)但是，有：對(duì)于斜齒輪， (13)因此： 連理得到： 。按照同樣的方法，可以單獨(dú)計(jì)算：三檔；四檔.2.2.4確定倒檔齒輪的齒數(shù)一般來說，倒檔齒輪比接近一檔齒輪比，在本設(shè)計(jì)中，倒檔齒輪比為3.7

36、。中間軸上的倒檔齒輪的齒數(shù)略小于一檔主動(dòng)齒輪10的齒數(shù)，以較小者為準(zhǔn)。一般情況下，倒檔軸檔位取2123，這里取=23。取決于(14)可以計(jì)算出來。因此，可以得到中間軸和倒檔軸的中心距A = (15)=50mm以及倒檔軸與二軸的中心：(16)= 72.5mm。2.3 齒輪位移系數(shù)的選擇齒輪位移是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。它除了避免齒輪的咬邊和匹配中心距外，還會(huì)影響齒輪的強(qiáng)度、使用的穩(wěn)定性、耐磨性、抗膠合能力和齒輪的嚙合噪音。位移齒輪主要有兩種類型：高度位移和角位移。高位移齒輪對(duì)的一對(duì)嚙合齒輪的位移系數(shù)之和為零。大排量可以增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使其接近大齒輪的強(qiáng)度。大排量齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)

37、增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，而且難以降低噪音。角位移齒輪副的位移系數(shù)之和不等于0。角位移具有位移大的優(yōu)點(diǎn)，避免了它的缺點(diǎn)。在中間軸和第二軸上安裝多對(duì)齒輪組成組合的傳動(dòng)，由于需要保證各齒輪的傳動(dòng)比，會(huì)使各嚙合齒輪對(duì)的齒數(shù)不同。為保證每對(duì)齒輪的中心距相同，此時(shí)應(yīng)換檔。齒數(shù)多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或大位移時(shí)，齒數(shù)少、齒數(shù)少的齒輪副應(yīng)采用正角位移。由于角位移能獲得良好的嚙合性能和傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，所以使用較多。對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，通過選擇合適的螺旋角也可以達(dá)到相同的中心距。傳動(dòng)齒輪承受循環(huán)載荷，有時(shí)還承受沖擊載荷。對(duì)于高檔齒輪，主要的損壞情況是齒面的疲勞剝落，因此應(yīng)根據(jù)保證最大接觸強(qiáng)度和抗粘著磨損的原則來選擇位移系

38、數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，總位移系數(shù)應(yīng)盡可能大，使兩齒輪的漸開線遠(yuǎn)離基圓，從而增大齒廓的曲率半徑和減少接觸應(yīng)力。對(duì)于低速齒輪，由于小齒輪齒根強(qiáng)度低，傳遞載荷大，小齒輪可能會(huì)出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象?？偽灰葡禂?shù)越小，一對(duì)輪齒的總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。但由于輪齒剛度小，容易吸收沖擊和振動(dòng)，因此噪音較小。根據(jù)以上原因，為了降低噪聲，變速器中除一、二、倒檔以外的其他齒輪的總位移系數(shù)應(yīng)選擇較小的值，以獲得低噪聲變速器。其中，一檔主動(dòng)齒輪10的齒數(shù)Z 10 17，因此需要換檔一檔。修正系數(shù)(17)其中Z是要移動(dòng)的輪齒數(shù)。第三章傳動(dòng)齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料選擇3.1 齒輪損壞原因及形式齒輪損壞分為三種類型：

39、斷齒、齒面疲勞剝落和變速齒輪端部損壞。輪齒斷裂有兩種：輪齒受到足夠大的沖擊載荷，導(dǎo)致輪齒彎曲斷裂；在輪齒的反復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸增大，進(jìn)而彎曲斷裂。前者很少出現(xiàn)在傳輸中，而后者出現(xiàn)的頻率更高。齒輪工作時(shí)，一對(duì)齒輪相互嚙合，齒面相互擠壓。這是因?yàn)辇X面小裂紋中潤(rùn)滑油的油壓升高，導(dǎo)致裂紋擴(kuò)大，進(jìn)而使齒面出現(xiàn)塊狀脫落，在齒面形成點(diǎn)蝕。 .他增加了齒形誤差，產(chǎn)生動(dòng)態(tài)載荷，并導(dǎo)致齒輪齒斷裂。通過移動(dòng)齒輪完成換檔的抵抗和倒檔。由于換檔時(shí)兩個(gè)嚙合齒輪的角速度，在換檔瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，造成損壞。3.2 齒輪強(qiáng)度計(jì)算與校核與其他機(jī)械設(shè)備中使用的變速器相比，不同用途車輛的變速器

40、齒輪的使用條件還是相似的。此外，汽車傳動(dòng)齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級(jí)、支撐方式等基本相同。如汽車傳動(dòng)齒輪采用低碳合金鋼，剃齒或齒輪精加工，齒輪表面經(jīng)滲碳淬火熱處理，齒輪精度不低于7級(jí)。因此，使用比一般齒輪強(qiáng)度計(jì)算公式更簡(jiǎn)化的計(jì)算公式計(jì)算汽車齒輪可以獲得更準(zhǔn)確的結(jié)果。這里選擇的齒輪材料是40Cr。3.2.1齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算直齒輪彎曲應(yīng)力(18)式中， 彎曲應(yīng)力（MPa）；的圓周力（N） ，；其中是計(jì)算的載荷 (N mm)， d是節(jié)圓的直徑。應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取為1.65；摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，從動(dòng)齒輪取0.9；b 齒寬（mm），取20t端面齒距（mm）；y齒形系數(shù)

41、，如圖12所示。圖 12 齒形系數(shù)圖在一檔時(shí)，中間軸上的計(jì)算扭矩為：(19)=170 1000 2.18 1.78=659668Nm因此，可以從當(dāng)計(jì)算載荷取最大扭矩作用于變速器第一軸時(shí)，一檔正齒輪的彎曲應(yīng)力在400850MPa之間。斜齒輪的彎曲應(yīng)力(20)式中為重合度影響系數(shù)，取2.0；其他參數(shù)同式(18), ,選擇齒形系數(shù)y ，根據(jù)等效模量 計(jì)算如圖（12）所示。二檔圓周力：(21)根據(jù)斜齒輪參數(shù)計(jì)算公式可得： =6798.8N齒輪8的等效齒數(shù)=47.7，由表2可得： .所以同樣可以得到： .根據(jù)第二個(gè)齒輪的計(jì)算方法，可以得到其他齒輪的彎曲應(yīng)力。計(jì)算結(jié)果如下：三檔：四檔：五檔：當(dāng)計(jì)算載荷取作

42、用于第一軸的最大扭矩時(shí)，恒嚙合齒輪和高檔齒輪的許用應(yīng)力在180-350MPa左右。因此，上述計(jì)算結(jié)果滿足抗彎強(qiáng)度要求。3.2.2齒輪接觸應(yīng)力（二十二）式中， 齒輪的接觸應(yīng)力（MPa）；F齒面法向力（N） ，；（N）中的圓周力， ；節(jié)點(diǎn)處的壓力角（）；齒輪螺旋角（）；E齒輪材料的彈性模量（MPa），宜核對(duì)數(shù)據(jù)；b 實(shí)際齒輪接觸寬度， 20mm；主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)的曲率半徑（mm）；正齒輪：(23)（24）斜齒輪：(25)(26)其中，主、從動(dòng)齒輪的節(jié)圓半徑（mm）分別為。以作用于變速器第一軸的載荷為計(jì)算載荷時(shí)，傳動(dòng)齒輪的許用接觸應(yīng)力如下表所示：表2 傳動(dòng)齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪/MPa滲碳齒輪液體碳

43、氮共滲齒輪一檔和倒檔1900 2000950 1000恒嚙合齒輪和高等級(jí)1300 1400650 700通過計(jì)算可以得出各齒輪的接觸應(yīng)力如下：1檔：二檔：三檔：四檔：五檔：倒檔：從上表可以看出，設(shè)計(jì)的傳動(dòng)齒輪的接觸應(yīng)力基本滿足要求。第四章傳動(dòng)軸強(qiáng)度計(jì)算與校核4.1 傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)及尺寸4.1.1軸的結(jié)構(gòu)第一軸通常與齒輪成一體，前端多支撐在飛輪腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承直徑確定。軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由帶止動(dòng)環(huán)和軸承蓋的后軸承實(shí)現(xiàn)。第一軸的長(zhǎng)度由離合器的軸向尺寸決定，花鍵尺寸應(yīng)與離合器盤轂相同。樣條被統(tǒng)一考慮。第一個(gè)軸如圖 12 所示：圖 12 變速器第一軸中間軸分為轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。

44、本設(shè)計(jì)采用轉(zhuǎn)軸傳動(dòng)方案。由于一、倒檔齒輪較小，通常與中間軸為一體，高檔齒輪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：一檔倒檔圖 13 變速器中間軸4.1.2確定軸的尺寸傳動(dòng)軸的確定和尺寸主要根據(jù)結(jié)構(gòu)布置的要求，并考慮加工工藝和裝配工藝的要求來確定。在草圖設(shè)計(jì)中，軸的長(zhǎng)度可以通過齒輪和變速零件的工作位置和尺寸來初步確定。軸徑可參照同類汽車傳動(dòng)軸尺寸選擇，也可按以下經(jīng)驗(yàn)公式初步選擇：第一和中間軸：(27)第二軸：(28)式中發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩，Nm為了保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度和剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，軸徑d與軸長(zhǎng)L的關(guān)系可以選擇如下：第一軸和中間軸： d/L =0.16 0.

45、18；第二軸： d/L =0.18 0.21。4.2 軸檢查一般來說，考慮加工和裝配的變速器的結(jié)構(gòu)布置所確定的軸的強(qiáng)度是足夠的，只可以檢查危險(xiǎn)部分。對(duì)于這種設(shè)計(jì)的變速器，在設(shè)計(jì)過程中，軸的強(qiáng)度和剛度都有一定的余量，所以在校核時(shí)只需要校核一檔；因?yàn)檐囕v在行駛過程中，一檔傳遞的扭矩最大，即軸上的扭矩也最大。由于第二軸結(jié)構(gòu)復(fù)雜，是重點(diǎn)檢查對(duì)象。下面檢查第一和第二軸。4.2.1第一軸的強(qiáng)度和剛度檢查由于第一軸在運(yùn)行過程中的彎矩很小，可以忽略不計(jì)，可以認(rèn)為它只受扭矩。在這種情況下，軸的扭矩強(qiáng)度條件公式為(29)式中： 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力，MPa；T軸上的扭矩，Nmm；軸的扭轉(zhuǎn)截面系數(shù)， ；P軸傳遞的功率，kw；

46、d軸在計(jì)算截面處的直徑，mm； 許用扭剪應(yīng)力，MPa。其中P =95kw， n =5750r/min， d =24mm；代入上式可得：從表中可以看出， =55MPa，所以 滿足強(qiáng)度要求。軸的扭轉(zhuǎn)變形表示為每米長(zhǎng)度的扭轉(zhuǎn)角。其計(jì)算公式為：(30)式中， T軸上的扭矩，Nmm；G軸材料的剪切彈性模量，MPa，對(duì)于鋼， G =8.1 MPa； 軸截面的極慣性矩, , ;將已知數(shù)據(jù)代入上式可得： .適用于一般傳動(dòng)軸；因此，它也滿足剛性要求。4.2.2第二軸校準(zhǔn)計(jì)算1) 軸強(qiáng)度校核用于計(jì)算的齒輪嚙合的徑向力和軸向力可以得到如下：(31)(32)(33)式中對(duì)計(jì)算出的檔位的傳動(dòng)比，這里是三檔的傳動(dòng)比3.8

47、5；d計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑，mm，為105mm；節(jié)點(diǎn)處的壓力角，16； 螺旋角，30；發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩為170000Nmm。代入上式可得： ,.危險(xiǎn)段受力圖為：圖 14 危險(xiǎn)段受力分析平面： （160+75）= 75 =1317.4N；水平面上的力矩：垂直平面：(34)=6879.9N垂直平面上的力矩： 。軸上的扭矩為： 。因此，危險(xiǎn)段的組合彎矩為：(35)那么彎矩和扭矩共同作用下的軸向應(yīng)力（MPa）：(36)代入上式得： , =400 MPa 低檔工作時(shí)，有： ;符合要求。2）檢查軸的剛度第二軸在垂直面的撓度和在水平面的撓度可以計(jì)算如下：(37)(38)式中， 輪齒寬（N）中間平面上的徑向力，

48、等于；輪齒寬中間平面上的圓周力（N），這里等于；E 彈性模量（MPa）， （MPa）， E = MPa；I 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量( ), , d為軸的直徑( )；a、b為齒輪作用力與支座A 、 B之間的距離（ ）；L支撐之間的距離（ ）。將值代入方程（4-11）和（4-12）得到：因此，軸的全撓度為，滿足剛度要求。第5章傳輸同步器設(shè)計(jì)5.1 同步器的結(jié)構(gòu)如前所述，本設(shè)計(jì)中使用的同步器類型為鎖環(huán)同步器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：圖 15 鎖環(huán)同步器1、9傳動(dòng)齒輪2滾針軸承3、8組合齒圈4、7鎖緊環(huán)（同步環(huán)）5-彈簧 6-定位銷 10-花鍵輪轂 11-組合套筒如圖（15）所示，該型同步器的工作原理是：換檔時(shí)，軸向作用

49、在嚙合套上的換檔力推動(dòng)嚙合套，帶動(dòng)定位銷和鎖緊環(huán)運(yùn)動(dòng)，直到鎖環(huán)的錐面與嚙合齒輪的錐面接觸，直到與嚙合齒輪上的錐面接觸。之后，由于作用在錐面上的法向力與兩個(gè)錐面的角速度不同，在錐面上作用了一個(gè)摩擦力矩，使鎖緊環(huán)相對(duì)于嚙合套和滑塊旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度。 , 滑塊移動(dòng)。被定位。接著，嚙合套筒的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖緊面接觸（圖16b），使嚙合套筒的運(yùn)動(dòng)受阻，同步器處于鎖定狀態(tài)，第一階段換檔結(jié)束。換檔力繼續(xù)將鎖緊環(huán)壓在錐面上，使摩擦力矩增大，同時(shí)反方向的撥環(huán)力矩作用在鎖緊面上。齒輪和鎖環(huán)的角速度逐漸接近，在角速度相等的瞬間，同步過程結(jié)束，完成第二階段的換檔過程。之后，摩擦力矩消失，撥環(huán)力矩返回鎖緊環(huán)，兩個(gè)鎖緊面分

50、離，同步器解除鎖緊狀態(tài)，嚙合套上的嚙合齒通過鎖緊環(huán)到達(dá)齒輪在換擋力的作用下。上部嚙合齒嚙合（圖 16d），完成同步換檔。圖16 鎖環(huán)同步器工作原理5.2 同步回路主要參數(shù)的確定(1)同步環(huán)錐面上的螺紋槽如果螺紋槽螺旋的頂部設(shè)計(jì)得較窄，則刮去摩擦錐面之間存在的油膜效果好。但是，如果頂部的寬度太窄，則會(huì)影響接觸面的壓力并加速磨損。試驗(yàn)還證明，螺紋的齒尖寬度對(duì)摩擦因數(shù)影響很大，摩擦因數(shù)隨著齒尖磨損而降低，換檔費(fèi)力，因此齒尖寬度不易被太大了。螺紋槽設(shè)計(jì)得更大，使刮出的油可以儲(chǔ)存在螺紋之間的間隙中，但螺距的增大會(huì)減小接觸面，增加磨損率。圖14a中給出的尺寸適用于輕型和中型車輛；圖 14b適用于重型車輛。

51、通常軸向排油槽有6 12個(gè)，槽寬為3 12 4mm。圖14 同步器螺紋槽形式(2)錐面半錐角摩擦錐的半錐角，摩擦力矩越大。但如果太小，摩擦錐會(huì)產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件為棕褐色。一般=6 8 。 = 6 時(shí)，摩擦力矩大，但錐面表面粗糙度沒有嚴(yán)格控制時(shí)，有粘咬傾向； = 7 時(shí)，幾乎沒有咬合現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)中使用的錐角均取為7 。摩擦錐的平均半徑RR設(shè)計(jì)得越大，摩擦力矩越大。 R往往受到結(jié)構(gòu)的限制，包括傳動(dòng)中心距的限制以及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制。如果大于R ，也會(huì)影響同步環(huán)徑向厚度要小的約束，不能大。原則上，在可能的條件下， R 應(yīng)盡可能大。本設(shè)計(jì)中使用的 R 為 50 60mm。( 4)錐體

52、工作長(zhǎng)度b縮短錐面工作長(zhǎng)度縮短了傳動(dòng)的軸向長(zhǎng)度，但同時(shí)減小了錐面工作面積，增加了單位壓力，加速了磨損。設(shè)計(jì)可根據(jù)以下公式確定(39)考慮到設(shè)計(jì)中降低成本，同樣的b取為5mm。(6)同步環(huán)徑向厚度與摩擦錐的平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度也受到機(jī)構(gòu)布置的限制，包括變速器及相關(guān)零件的中心距，尤其是錐體的平均半徑和布局。徑向厚度必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。汽車同步環(huán)的厚度比載重汽車的要小，應(yīng)采用鍛件或精密鍛件制造，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命?？ㄜ囃江h(huán)可以通過壓鑄加工。制作分段時(shí)使用錳黃銅等材料。有的變速器采用高強(qiáng)度、高耐磨的鋼來匹配摩擦副，即在鋼或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴一層鉬（約0.3 0厚）

53、，使.5mm摩擦系數(shù)與鋼相同。配合銅合金摩擦副，耐磨性和強(qiáng)度顯著提高。也有在銅環(huán)座的空心面上噴涂0.07 0.12mm厚的鉬制成的同步環(huán)。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的2 3倍。以鋼為基礎(chǔ)的同步環(huán)不僅可以節(jié)省銅，而且可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度。在本設(shè)計(jì)中，同步器的徑向?qū)挾葹?10.5mm。(6) 鎖定角度鎖角可以保證只有當(dāng)換檔的兩部分之間的角速度差達(dá)到零時(shí)才能進(jìn)行換檔。影響鎖定角選擇的因素主要有摩擦系數(shù)、摩擦錐的平均半徑R 、鎖定面的平均半徑和錐體的半錐角。現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的鎖定角度從 26 到 46 不等。本設(shè)計(jì)的鎖定角度采用。(7) 同步時(shí)間t同步器工作時(shí)，兩部分連接達(dá)到同步所需的時(shí)間越短越好 EQ 。除了同步器

54、的結(jié)構(gòu)尺寸外，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)同步時(shí)間有影響，變速器輸入軸和輸出軸的角速度差以及作用在同步器摩擦面上的軸向力都有影響關(guān)于同步時(shí)間。軸向力大，同步時(shí)間減少。軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關(guān)，不同的車型對(duì)作用在手柄上的力有不同的要求。為此，同步時(shí)間與車型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可在子圈內(nèi)選擇：轎車高檔0.15-0.30s ，低速0.50-0.80s ； 1.50 秒。第六章傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)在設(shè)計(jì)傳動(dòng)操作機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：換檔時(shí)只內(nèi)容一個(gè)檔位。這通常由聯(lián)鎖裝置來保證，其結(jié)構(gòu)如右圖所示：圖 15 傳動(dòng)自鎖聯(lián)鎖結(jié)構(gòu)1-自鎖鋼球 2-自鎖彈簧 3-傳動(dòng)蓋4-聯(lián)鎖鋼球 5-聯(lián)鎖銷 6-叉軸2、在換檔過程中，如果操作換檔桿

55、前后撥叉的距離不足，齒輪將無法在全齒寬上嚙合，影響齒輪的使用壽命.即使實(shí)現(xiàn)全齒寬嚙合，由于車輛振動(dòng)等原因，齒輪也可能發(fā)生軸向移動(dòng)，減少齒輪的嚙合長(zhǎng)度，甚至完全脫開。為了防止這種情況發(fā)生，應(yīng)設(shè)置自鎖裝置（如圖15所示）。3、如果汽車誤掛倒檔，傳動(dòng)齒輪之間會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊，導(dǎo)致零件損壞。如果汽車在倒檔時(shí)誤啟動(dòng)，很容易發(fā)生安全事故。為此，應(yīng)提供倒檔鎖。倒檔鎖的結(jié)構(gòu)如圖 67、68 和 69 所示。第7章結(jié)論這種設(shè)計(jì)是奇瑞之子1.8豪華車型的傳動(dòng)部分。變速器是車輛不可缺少的部件。機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)發(fā)展到今天，技術(shù)已經(jīng)成熟，但對(duì)于我們這些還沒有走出校門的同學(xué)來說，設(shè)計(jì)理念還是值得我們討論和研究的。 .本次設(shè)計(jì)

56、的變速箱，其特點(diǎn)是：扭矩變化大，可以滿足不同工況的要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)、使用、維修方便，價(jià)格低廉。齒輪平穩(wěn)，噪音降低，輪齒不易損壞。設(shè)計(jì)中采用5+1速手動(dòng)變速箱。通過大的傳動(dòng)比變化范圍，可以滿足汽車在不同工況下的要求，從而滿足其經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的要求；變速器掛檔時(shí)，使用組合式套筒雖然增加了成本，但增加了汽車變速器的操作舒適性，使齒輪傳動(dòng)更加平穩(wěn)。本著實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的原則，各部件的設(shè)計(jì)要求都采用了相對(duì)開放的標(biāo)準(zhǔn)，因此安全系數(shù)不高，不適合本次設(shè)計(jì)。但是，在以后的工作和學(xué)習(xí)中，我會(huì)繼續(xù)研究和研究傳動(dòng)技術(shù)，以使其設(shè)計(jì)更加合理和經(jīng)濟(jì)。忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束。這個(gè)設(shè)計(jì)是我四年大學(xué)學(xué)習(xí)中最全面的一次測(cè)試，也是

57、一個(gè)全面的學(xué)習(xí)過程。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅讓我學(xué)習(xí)和鞏固了專業(yè)課程的知識(shí)，還學(xué)到了很多相關(guān)的專業(yè)知識(shí)，個(gè)人能力得到了很大的提升。同時(shí)，我也鍛煉了與人合作的精神，為我以后踏入社會(huì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。參考1 魏鑫.汽車設(shè)計(jì)：清華大學(xué)，2001： 158-2002 洪鑫.汽車設(shè)計(jì)：機(jī)械工業(yè)，1981：1061263 賈銳.汽車結(jié)構(gòu)。第二版：機(jī)械工業(yè)，2005：40-614 文春汽車?yán)碚摚簷C(jī)械工業(yè)，2005：70-835 文勝，志明，黃華良機(jī)械設(shè)計(jì)。：高等教育，2002： 96-1386 董寶成.汽車底盤：機(jī)械工業(yè)，2004：32-817 江煥，徐雙英運(yùn)輸專業(yè)英語：機(jī)械工業(yè)，2002：20-308 洪文.簡(jiǎn)明

58、材料力學(xué)。：高等教育，1997：254-2599 周明，毛恩榮車輛工效學(xué)：科技大學(xué)，1999：15417410（美國）J. Erjavik。汽車手動(dòng)變速器和驅(qū)動(dòng)橋：機(jī)械工業(yè)，1998：496511 典云，舒芬，閔賢工程力學(xué)：大學(xué)出版社，2003：18219612 志奇簡(jiǎn)明機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)：冶金工業(yè)，1985：14-16、113-11513 濮良貴，季明剛機(jī)械設(shè)計(jì)。第七版：高等教育，2005：184-22314 王坤，何小白，王新元課程設(shè)計(jì)手冊(cè)：高等教育，1995：474915侯鴻生，王秀英機(jī)械工程制圖：科學(xué)，2001：225333至隨著社會(huì)的發(fā)展，傳動(dòng)已成為我國現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展中越來越重要的分支。

59、傳播滲透到整個(gè)社會(huì)。無論哪個(gè)行業(yè)，都有傳輸。在日常生活中，輕工業(yè)和重工業(yè)都離不開傳動(dòng)生產(chǎn)。通過幾年的學(xué)習(xí)，我對(duì)變速器的設(shè)計(jì)和制造有了很深的了解。在本次設(shè)計(jì)中，我采用了5+1速手動(dòng)變速箱，通過較大的傳動(dòng)比變化范圍，可以滿足汽車在不同工況下的要求，從而滿足其經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的要求；換檔時(shí)使用組合套筒，雖然增加了成本，但增加了汽車變速器的操作舒適性，齒輪傳動(dòng)更平穩(wěn)。本著實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的原則，各部件的設(shè)計(jì)要求都采用了相對(duì)開放的標(biāo)準(zhǔn)，因此安全系數(shù)不高，不適合本次設(shè)計(jì)。但是，在以后的工作和學(xué)習(xí)中，我會(huì)繼續(xù)研究和研究傳動(dòng)技術(shù)，以使其設(shè)計(jì)更加合理和經(jīng)濟(jì)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，我得到了老師們的大力支持和熱心幫助

60、，尤其是在我的設(shè)計(jì)上，給了我很多寶貴的意見；我們的各種有利條件；感謝同學(xué)們的幫助；我在設(shè)計(jì)上提升了自己，鍛煉了自己動(dòng)手的能力。我想在這里表達(dá)我的衷心祝愿。由于本人水平有限，有錯(cuò)誤和不準(zhǔn)確之處在所難免，請(qǐng)大家批評(píng)指正。希望各位老師多多指教。通過這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)，我在理論和實(shí)踐上都進(jìn)一步加深了。傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的好壞直接影響產(chǎn)品質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)性。最后，我要感謝多年來教過我的老師們，讓我受益終生！目錄TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc261955419 前言 PAGEREF _Toc261955419 h - 1 - HYPERLINK l _Toc261955420 中文摘要和關(guān)