車輛工程專業(yè)課程設(shè)計(jì)-變速箱設(shè)計(jì)說(shuō)明書

PAGEPAGE26目錄任務(wù)書………1第一章汽車變速器的概述………2§1.1汽車變速器的功用………2§1.2汽車變速器的一般結(jié)構(gòu)………2§1.3汽車變速器的分類………3§1.4變速器的自鎖互鎖和倒擋鎖…………………4第二章變速器的方案設(shè)計(jì)………6§2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析………6§2.2零、部件結(jié)構(gòu)方案分析………8第三章變速器主要參數(shù)的選擇………11§3.1傳動(dòng)比的選擇………11§3.2變速器主要參數(shù)的選………13§3.3各檔齒輪齒數(shù)的分配………14§3.4齒輪強(qiáng)度校核………16第四章軸的校核………18§4.1中間軸的強(qiáng)度計(jì)算………19§4.2軸的剛度驗(yàn)算………21第五章變速器的使用方法和注意事項(xiàng)…………………22參考文獻(xiàn)………25設(shè)計(jì)總結(jié)………26第一章汽車變速器的概述§1.1汽車變速器的功用1.在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動(dòng)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(dòng)扭矩能在很大范圍內(nèi)變化。例如在高速路上車速應(yīng)能達(dá)到100km/h，而在市區(qū)內(nèi)，車速常50km/h左右。空車在平直的公路上行駛時(shí)，行駛阻力很小，則當(dāng)滿載上坡時(shí)，行駛阻力便很大。而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)際路況需要。2.實(shí)現(xiàn)倒車行駛汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸一般都是只能向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的，而汽車有時(shí)需要能倒退行駛，因此，往往利用變速箱中設(shè)置的倒擋來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車倒車行駛。3.實(shí)現(xiàn)空擋當(dāng)離合器接合時(shí)，變速箱可以不輸出動(dòng)力。例如可以保證駕駛員在發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火時(shí)松開(kāi)離合器踏板離開(kāi)駕駛員座位。為保證變速器具有良好的工作性能，對(duì)變速器有如下要求：（1）應(yīng)正確選擇變速器的擋數(shù)和傳動(dòng)比，保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)；（2）設(shè)置空擋和倒擋，保證發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪能長(zhǎng)期分離，使汽車能進(jìn)行倒退行駛；（3）換擋迅速、省力，以便縮短加速時(shí)間并提高汽車動(dòng)力性能，目前有發(fā)展自動(dòng)、半自動(dòng)和電子操縱機(jī)構(gòu)的趨勢(shì)；（4）工作可靠。汽車行駛過(guò)程中，變速器不得有跳擋、亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生；（5）應(yīng)設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，以便必要時(shí)能進(jìn)行功率輸出。此外，變速器還應(yīng)滿足效率高、噪聲低、體小質(zhì)輕、制造容易、成本低等要求?！?.2汽車變速器的一般結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單式變速器的基本結(jié)構(gòu)：由殼體、傳動(dòng)部分和操縱部分組成(1)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(rùn)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(yīng)有足夠的剛度，內(nèi)壁有加強(qiáng)，形狀復(fù)雜，多為鑄件(材料為灰鑄鐵，常用HT200)。為便于安裝，傳動(dòng)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(yīng)考慮散熱。(2)傳動(dòng)部分：是指齒輪、軸、軸承等傳動(dòng)件。軸的幾何尺寸通過(guò)強(qiáng)度、剛度計(jì)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(常用45鋼)。只有齒輪與軸制成一體或軸載荷嚴(yán)重才用合金鋼。軸與齒輪多為花鍵聯(lián)接(對(duì)中性好，能可靠傳遞動(dòng)力，擠壓應(yīng)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(dòng)軸承支承，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，效率高、徑向間隙小，軸向定位應(yīng)可靠。潤(rùn)滑方式多用飛濺(υ>25m／s，只要粘度適宜可甩到壁上)。(3)操縱部分：主要零件位于變速器蓋內(nèi)?！?.3汽車變速器的分類變速器是由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成，需要時(shí)，還可以加裝動(dòng)力輸出器。在分類上有兩種方式：按傳動(dòng)比變化方式和按操縱方式的不同來(lái)分。一、按傳動(dòng)比變化方式來(lái)分：有級(jí)式變速器是目前使用最廣的一種。它采用齒輪傳動(dòng)，具有若干個(gè)定值傳動(dòng)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(dòng)比通常有3-5個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)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(jìn)擋位數(shù)。無(wú)級(jí)式變速器其的傳動(dòng)比在一定的數(shù)值范圍內(nèi)可按無(wú)限多級(jí)變化，常見(jiàn)的有電力式和液力式(動(dòng)液式)兩種。電力式無(wú)級(jí)變速器的變速傳動(dòng)部件為直流串激電動(dòng)機(jī)，除在無(wú)軌電車上應(yīng)用外，在超重型自卸車傳動(dòng)系中也有廣泛采用的趨勢(shì)。動(dòng)液式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)部件為液力變矩器。綜合式變速器是指由液力變矩器和齒輪式有級(jí)變速器組成的液力機(jī)械式變速器，其傳動(dòng)比可在最大指與最小值之間的幾個(gè)間斷的范圍內(nèi)作無(wú)級(jí)變化，目前應(yīng)用較多。二、按操縱方式來(lái)分：強(qiáng)制操縱式變速器是靠駕駛員直接操縱變速桿換擋。自動(dòng)操縱式變速器其傳動(dòng)比選擇和換擋是自動(dòng)進(jìn)行的，所謂“自動(dòng)”，是指機(jī)械變速器每個(gè)擋位的變換是借助反映發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和車速的信號(hào)系統(tǒng)來(lái)控制換擋系統(tǒng)的執(zhí)行元件而實(shí)現(xiàn)的。駕駛員只需操縱加速踏板以控制車速。半自動(dòng)操縱式變速器有兩種型式：一種是常用的幾個(gè)擋位自動(dòng)操縱，其余擋位則由駕駛員操縱；另一種是預(yù)選式，即駕駛員預(yù)先用按鈕選定擋位，在踩下離合器踏板或松開(kāi)加速踏板時(shí)，接通一個(gè)電磁裝置或液壓裝置來(lái)進(jìn)行換擋。變速器的操縱機(jī)構(gòu)用來(lái)保證駕駛員能隨時(shí)撥動(dòng)齒輪進(jìn)行換擋，或使之從工作擋退到空擋。其主要部分位于變速器蓋內(nèi)，包括換擋機(jī)構(gòu)，鎖定機(jī)構(gòu)，互鎖機(jī)構(gòu)。圖1-1就是我本次設(shè)計(jì)的參考。百度圖庫(kù)/...圖1-1變速器操縱機(jī)構(gòu)§1.4變速器的自鎖互鎖和倒擋鎖§1.4.1自鎖裝置掛擋后應(yīng)保證結(jié)合套于與結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動(dòng)齒輪換擋時(shí)，全齒長(zhǎng)都進(jìn)入嚙合）。在振動(dòng)等條件影響下，操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器不自行掛擋或自行脫擋。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。如圖所示，換擋撥叉軸上方有三凹坑，上面有被彈簧壓緊的鋼珠。當(dāng)撥叉軸位置處于空某一擋位置時(shí)，鋼珠壓在凹坑內(nèi)。起到了自鎖的作用如圖1-2所示。百度圖庫(kù)/...圖1-2自鎖裝置§1.4.2互鎖機(jī)構(gòu)當(dāng)中間換擋撥叉軸移動(dòng)掛擋時(shí)，另外兩個(gè)撥叉軸被鋼球瑣住。防止同時(shí)掛上兩個(gè)擋而使變速器卡死或損壞，起到了互鎖作用如圖1-3所示。百度圖庫(kù)/...圖1-3互鎖裝置§1.4.3倒檔鎖機(jī)構(gòu)當(dāng)換擋桿下端向倒擋撥叉軸移動(dòng)時(shí)，必須壓縮彈簧才能進(jìn)入倒擋撥叉軸上的撥塊槽中。防止了在汽車前進(jìn)時(shí)誤掛倒擋，而導(dǎo)致零件損壞，起到了倒擋鎖的作用。當(dāng)?shù)箵鯎懿孑S移動(dòng)掛擋時(shí)，另外兩個(gè)撥叉軸被鋼球瑣住。如圖1-4所示。百度圖庫(kù)/...圖1-4倒擋鎖裝置第二章變速器的方案設(shè)計(jì)§2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析§2.1.1固定軸式變速器根據(jù)軸的型式不同，變速器分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式（常嚙合行星齒輪傳動(dòng)）兩大類。固定軸式變速器又分為兩軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式變速器。兩軸式的特點(diǎn)是：變速器輸出軸與主減速主動(dòng)齒輪做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器采用弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用斜齒圓柱齒輪，簡(jiǎn)化制造工藝；除倒擋傳動(dòng)采用滑動(dòng)齒輪外，其他擋位均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)；各擋的同步器多數(shù)裝在輸出軸上，這是因?yàn)橐粨踔鲃?dòng)齒輪尺寸小，同步器裝在輸入軸上有困難，而高擋同步器可以裝在輸入軸后端。來(lái)源：汽車設(shè)計(jì)下冊(cè) 圖2-1中間軸式五擋變速器傳動(dòng)方案我此次設(shè)計(jì)所選擇方案是中間軸式的6+1檔。變速器的第一軸后端與常嚙合齒輪做成一體。第二軸前端經(jīng)軸承支承在第一軸后端的孔內(nèi)，且保持在一條直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不受載荷，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高，可達(dá)到90%以上，噪聲低、齒輪和軸承的磨損小。因?yàn)橹苯訖n的利用率高于其他檔位，所以變速器壽命長(zhǎng)。根據(jù)實(shí)際需求，我選了這個(gè)方案。如圖2-1的中間軸式變速器。§2.1.2倒擋布置方案與前進(jìn)擋位相比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案均采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換倒擋。下圖為幾種倒檔方案。來(lái)源:汽車設(shè)計(jì)下冊(cè)圖2-2倒擋布置方案我此次設(shè)計(jì)所選的倒擋方案為圖2-1f）所示方案適用于全部齒輪副為常嚙合的齒輪，換擋更為輕便?！?.2零、部件結(jié)構(gòu)方案分析§2.2.1齒輪型式變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。與直齒齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪音低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造是稍復(fù)雜，工作有軸向力，這對(duì)軸承不利。變速器中倒擋用直齒圓柱齒輪。其他齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大?！?.2.2換擋機(jī)構(gòu)型式變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換擋三種形式。使用同步器能保證迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)和行使安全性。因此，本設(shè)計(jì)在所以擋位中均采用同步起換擋。又因?yàn)槭侵匦蛙?，所以抵擋用鎖銷式同步器。裝有鎖銷式同步器不僅使齒輪的結(jié)構(gòu)形式合理，而且還可在摩擦錐面產(chǎn)生較大的的摩擦力矩，縮短了同步時(shí)間。在多級(jí)變速箱換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，采用拔叉拔動(dòng)滑移齒輪，直接進(jìn)行“硬”嚙合，實(shí)踐中，嚙合齒之間有一定的沖擊，產(chǎn)生嚙合噪聲，而且強(qiáng)大的沖擊力必然降低嚙合齒輪的強(qiáng)度，尤其在傳遞功率和扭矩較大時(shí)，常常使嚙合齒折斷，極大的損耗了變速箱的使用壽命。在研究重型汽車變速箱機(jī)構(gòu)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)，由于采用了同步器，不僅換擋靈活，換擋時(shí)不必“停車”，而且，在換擋過(guò)程中，換擋機(jī)構(gòu)基本無(wú)沖擊，噪聲小，操縱靈活，傳動(dòng)可靠，成功的解決了換擋機(jī)構(gòu)的嚙合噪聲和沖擊問(wèn)題。受其啟發(fā)，在設(shè)計(jì)變速箱的換擋機(jī)構(gòu)時(shí)，引入同步器后，除了降低換擋噪聲外，還獲得了極佳的操縱感。同步器有常壓式，慣性式和自行增力式等種類。那么，同步器是如何實(shí)現(xiàn)無(wú)沖擊換擋的呢？我們首先要弄清其工作原理。一、同步器原理在箱體換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，我們考慮最多的是這幾個(gè)問(wèn)題。1、如何實(shí)現(xiàn)運(yùn)行中的動(dòng)嚙合？2、如何減小換擋時(shí)的沖擊？3、該設(shè)計(jì)對(duì)換擋齒輪的壽命影響盡量??？同步器就是為解決這些問(wèn)題而誕生的。同步器主要分為五部份：1、同步滑套；2、同步齒座；3、鎖塊；4、同步環(huán)；5、同步錐轂。同步齒座固定在軸上，同步滑套與同步齒座通過(guò)內(nèi)齒嚙合，當(dāng)撥動(dòng)同步滑套時(shí)，同步滑套通過(guò)鎖塊推動(dòng)同步環(huán)移動(dòng)，使其錐面與同步錐轂的錐面先行摩擦，依靠摩擦力帶動(dòng)同步器的旋轉(zhuǎn)，在同步滑套與同步錐轂相對(duì)速度約為零的情況下，同步滑套內(nèi)齒與同步錐轂的外齒相嚙合，從而通過(guò)同步滑套帶動(dòng)同步齒座旋轉(zhuǎn)，使動(dòng)力傳遞到中間軸，達(dá)到換擋的目的。二、同步器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)同步器的原理分析，可以得到同步器的大致結(jié)構(gòu)。下圖是我這次設(shè)計(jì)變速器時(shí)用的鎖銷式同步器。由于是重型自卸車，所以選用鎖銷式同步器。裝有鎖銷式同步器不僅使齒輪的結(jié)構(gòu)形式合理，而且還可在摩擦錐面產(chǎn)生較大的的摩擦力矩，縮短了同步時(shí)間。百度圖庫(kù)/圖2-3鎖銷式同步器三、直接齒輪嚙合換擋換擋機(jī)構(gòu)的比較在換擋機(jī)構(gòu)中采用同步器后，與直接齒輪嚙合換擋換擋機(jī)構(gòu)相比較，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1、隨時(shí)換擋，不用停車；2、減小了換擋沖擊噪聲；3、提高了傳動(dòng)平穩(wěn)性；4、增強(qiáng)了換擋可靠性；5、降低了事故率；6、延長(zhǎng)了變速箱使用壽命。實(shí)踐證明，采用同步器換擋機(jī)構(gòu)后，換擋時(shí)感覺(jué)極佳，是機(jī)械式變速箱換擋機(jī)構(gòu)的最佳選擇。§2.2.3變速器軸承以往，變速器軸的支承廣泛采用滾珠軸承、滾柱軸承和滾針軸承。近年來(lái)，變速器的設(shè)計(jì)趨勢(shì)是增大其傳動(dòng)功率與質(zhì)量之比，并要求它有更大的容量和更好的性能，而上述軸承型式已漸漸不能滿足對(duì)變速器可靠性和壽命提出的要求故使用圓錐滾子軸承的增多。因此，我在次設(shè)計(jì)中對(duì)于中間軸支承使用了圓錐滾子軸承。其主要優(yōu)點(diǎn)有：它的直徑較小，寬度較大，因而容量大可承受高負(fù)荷；錐體、外圈和滾子間基本的幾何關(guān)系使?jié)L子能正確對(duì)中，確保軸承的可靠性，使用壽命長(zhǎng)，滾錐軸承的接觸線長(zhǎng)，如果錐角和配合選擇合適，可提高軸承和齒輪的剛度，降低齒輪噪聲，減少自動(dòng)脫擋的可能并大幅度提高其壽命。第一軸及第二軸用深溝球軸承，因?yàn)樗饕惺軓较蜉d荷，也可同時(shí)承受小的軸向載荷。高速時(shí)能承受純軸向載荷，大量生產(chǎn)，價(jià)格最低，經(jīng)濟(jì)性很好。在第二軸與齒輪連接時(shí)用滾針軸承，因?yàn)樗c其他軸承比較時(shí)，外徑最小，工作時(shí)允許軸向錯(cuò)動(dòng)，符合軸與齒輪的配合。依據(jù)潤(rùn)滑劑供給軸承時(shí)的外現(xiàn)狀將潤(rùn)滑方式分為脂，油兩大類潤(rùn)滑方式，并進(jìn)一步將潤(rùn)滑潤(rùn)滑分為油浴潤(rùn)滑，連續(xù)油流潤(rùn)滑，斷續(xù)油流潤(rùn)滑，滴油潤(rùn)滑，彌散微滴與油霧潤(rùn)油五種類型。對(duì)各種潤(rùn)滑方式的性能特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對(duì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指示進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，從而給出了滾動(dòng)軸承清還骨方式的選擇原則進(jìn)口軸承的潤(rùn)滑方法大致分為脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑兩種。為了充分發(fā)揮進(jìn)口軸承的功能，重要的是根據(jù)使用調(diào)減和使用目的，采用合適與正確的潤(rùn)滑方法。油潤(rùn)滑在高速、高溫的條件下，脂潤(rùn)滑已不適應(yīng)時(shí)可采用油潤(rùn)滑。通過(guò)潤(rùn)滑油的循環(huán)，可以帶走大量熱量。粘度是潤(rùn)滑油的重要特性，粘度的大小直接影響潤(rùn)滑油的流動(dòng)性及摩擦面間形成的油膜厚度，軸承工作溫度下潤(rùn)滑油的粘度一般是12-15cst。轉(zhuǎn)速愈高應(yīng)選較低的粘度，負(fù)荷愈重應(yīng)選較高的粘度。常用的潤(rùn)滑油有機(jī)械油、高速機(jī)械油、汽輪機(jī)油、壓縮機(jī)油、變壓器油、氣缸油等。第三章變速器主要參數(shù)的選擇§3.1傳動(dòng)比的選擇§3.1.1確定主減速器傳動(dòng)比（3-1）式中：--汽車最高行駛速度，=110；n--發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，n=2200；r--車輪半徑，r=0.61mm（14×2﹢20）×25.4÷2＝0.61；--變速器器傳動(dòng)比，因?yàn)閷?duì)于有超速檔的汽車，直接檔的車速最高，此時(shí)的變速器傳動(dòng)比等于0.8；為主減速器傳動(dòng)比。將各值代入上式可得：=6.13?！?.1.2傳動(dòng)比的范圍變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最抵擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值.傳動(dòng)比范圍的確定于選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽車的最高車速和使用條件（如要求的汽車的爬破能力）等因素有關(guān)。一、根據(jù)最大爬破度確定一擋傳動(dòng)比汽車在最大上坡路面行駛時(shí)，最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)能克服輪胎與路面間滾動(dòng)阻力及上坡阻力。由于汽車上坡行駛時(shí)，車速不高，故忽略空氣阻力，這時(shí)Fkmax>Ff+Fimax（3-2）式中：Fkmax——最大驅(qū)動(dòng)力；Ff——滾動(dòng)阻力；Fimax——最大上坡阻力。 （3-3）當(dāng)a不大時(shí)，cosa≈1，sina≈i。代入上式式中；Ttqmax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，Ttqmax=1125；ig1——變速器一擋傳動(dòng)比；io——主傳動(dòng)器傳動(dòng)比=6.13；η——汽車傳動(dòng)系數(shù)總效率=95%；m——汽車總質(zhì)量15.5t；g——重力加速度9.8；——道路最大阻力系數(shù)0.4；r——驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑0.61m；f——滾動(dòng)阻力系數(shù)0.02-0.05；——道路最大上坡角30%.將各值代入上式可得：g1≥4.81二、根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪與地面附著系數(shù)Ttqmaxigi0ηT≤G2r（3-4）G2—滿載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的質(zhì)量為15500×0.75—路面附著系數(shù)將各值代入上式可得：≤5.83可以根據(jù)等比關(guān)系求出各檔的傳動(dòng)比。但是實(shí)際傳動(dòng)比與理論值略有出入。原因主要是1）傳動(dòng)系只能夠齒輪必須是整數(shù)，配齒后計(jì)算值與理論值有誤。2）換擋過(guò)程中車速有所降低，換擋車速越高，換擋過(guò)程車速下降得越低。汽車主要是用高擋行駛的，例如中型貨車5擋變速器的1、2、3三個(gè)擋位的總利用率只有10%～15%,所以較高擋位相鄰兩擋間的傳動(dòng)比的間隔應(yīng)小些，特別是最高擋與次高擋之間應(yīng)更小，這對(duì)改善汽車的動(dòng)力性有利。因此，實(shí)際上各擋傳動(dòng)比常按下面的關(guān)系分布：≥≥≥≥≥重新分配傳動(dòng)比后各擋傳動(dòng)比為：i1=5.08i2=2.95i3=1.94i4=1.35i5=1i5=0.8i倒=4.85§3.2變速器主要參數(shù)的選擇§3.2.1中心距的確定（3-5）=9.0；--發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩=1125；i1=5.08；。將各值代入上式可得：A=159mm§3.2.2齒輪參數(shù)1.齒輪模數(shù)選取齒輪模數(shù)，要保證齒輪有足夠的強(qiáng)度，同時(shí)兼顧它對(duì)噪聲和質(zhì)量的影響。減少模數(shù)，增加齒寬會(huì)使噪聲降低，反之則能減輕變速器質(zhì)量。本設(shè)計(jì)變速箱用于重型載貨汽車，總質(zhì)量大于14t，模數(shù)m應(yīng)該在4.5-6.0之間，取m=5.0。2.壓力角因國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為。3.斜齒輪螺旋角螺旋角是表征斜齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)。確定時(shí)，主要從它對(duì)嚙合性能、齒輪強(qiáng)度的影響以及軸向力平衡等方面綜合考慮。增大，齒輪嚙合的重合系數(shù)增大運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲下降。但過(guò)大時(shí)，不僅使軸向力過(guò)大，導(dǎo)致傳動(dòng)效率低，且使軸承工作條件惡化。實(shí)驗(yàn)證明：隨著的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高，但是與相應(yīng)的直齒輪比較，當(dāng)螺旋角大于時(shí)，其彎曲強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升，因此從提高低擋齒輪的彎曲強(qiáng)度出發(fā)，不希望過(guò)大，而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，可選取較大的。由于螺旋角的存在，傳遞扭矩時(shí)，在齒輪上產(chǎn)生一定的軸向力。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上的軸向力趨向平衡。為此，將中間軸上斜齒輪的螺旋方向一律取右旋，而讓第一、第二軸上斜齒輪成為左旋。后者的軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。欲使中間軸上兩斜齒輪的軸向力完全平衡，需滿足一定的條件。。初選23°4.齒寬直齒b=kcm，kc為齒寬系數(shù)，取為4.5-8.0斜齒b=kcm，kc取為6.0-8.5小齒輪b=40mm大齒輪b=35mm§3.3各檔齒輪齒數(shù)的分配在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪齒數(shù)?！?.3.1確定一檔齒輪的齒數(shù)一檔傳動(dòng)比（3-6）（3-7）式中：A=159；=23°；=5。將各值代入上式可得：選?。骸?.3.2對(duì)中心距進(jìn)行修正（3-8）取整：A=160（3-9）（3-10）（3-11）所以，§3.3.3確定其他各檔齒數(shù)（3-12）所以：（3-13）=58.9將各值代入上式可得：修正螺旋角：=23.8°用類似的辦法可以得到其他檔位的各個(gè)齒輪的參數(shù)，總結(jié)如下。表3-1各擋齒輪參數(shù)z βz11922.8z24022.8z31722.8z44222.8z52322.8z63622.8z72922.8z83022.8z93522.8z102422.8z114222.8z121722.8z13400z14170z15190§3.3.4確定齒根高和齒頂高假設(shè)每對(duì)齒輪的齒根高和齒頂高都各自相等。（3-14）=5mm （3-15）=6.25mm§3.4齒輪強(qiáng)度校核軸的失效形式主要有：1.斷齒：是在齒輪傳動(dòng)中由于各種以外原因，一個(gè)或多個(gè)輪齒折斷使齒輪失效；2.膠合：當(dāng)齒輪在高速、大載荷或潤(rùn)滑失效的情況下，兩齒面直接接觸形成局部高溫，接觸區(qū)出現(xiàn)較大面積粘連現(xiàn)象，為膠合。3.磨損：齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，齒面上的相對(duì)滑動(dòng)會(huì)引起磨損；4.點(diǎn)蝕：齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，齒輪接觸面上各點(diǎn)的接觸應(yīng)力呈脈動(dòng)循環(huán)變化，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，會(huì)由于接觸面上金屬的疲勞而形成細(xì)小的疲勞裂紋，裂紋的擴(kuò)展造成金屬剝落，形成點(diǎn)蝕；現(xiàn)校核第一軸常嚙合齒輪，因?yàn)槭亲兯倨鼾X輪，所以選用以下公式對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核。§3.4.1輪齒接觸應(yīng)力（3-16）式中：--齒面法向力，；--圓周力，；--計(jì)算載荷(作用在第一軸上的一半)；D--節(jié)圓半徑--節(jié)點(diǎn)出壓力角；--螺旋角；E--齒輪材料的彈性模量，取202000；B--齒輪接觸的實(shí)際寬度；、--主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，；、--主、從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑。代入各值后得： =927Nmm-2所以，滲碳齒輪的許用接觸應(yīng)力為，，故齒輪滿足要求?！?.4.2斜齒輪彎曲應(yīng)力，（3-17）--應(yīng)力集中系數(shù)，=1.50；--法向齒距，=；--齒形系數(shù)，（查《汽車設(shè)計(jì)》圖3-19可得y=0.13；--重合度影響系數(shù)，=2；。校核第一軸常嚙合齒輪（3-18）=200.7Nmm-2同理與它嚙合的中間軸常嚙合齒輪的彎曲應(yīng)力為（3-19）=229.4Nmm-2而貨車的許用應(yīng)力，，故該齒輪滿足要求。第四章軸的校核根據(jù)軸線形狀的不同，軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據(jù)軸的承載情況，又可分為：1.轉(zhuǎn)軸：工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩，是機(jī)械中最常見(jiàn)的軸，如各種減速器中的軸等。2.心軸:用來(lái)支承轉(zhuǎn)動(dòng)零件只承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉(zhuǎn)動(dòng)，如鐵路車輛的軸等，有些心軸則不轉(zhuǎn)動(dòng)，如支承滑輪的軸等。3.傳動(dòng)軸:主要用來(lái)傳遞扭矩而不承受彎矩，如起重機(jī)移動(dòng)機(jī)構(gòu)中的長(zhǎng)光軸、汽車的驅(qū)動(dòng)軸等。軸的材料主要采用碳素鋼或合金鋼，也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。軸的工作能力一般取決于強(qiáng)度和剛度，轉(zhuǎn)速高時(shí)還取決于振動(dòng)穩(wěn)定性。軸的設(shè)計(jì)應(yīng)滿足如下準(zhǔn)則：1.根據(jù)軸的受力情況、軸上零件的安裝位置、配合尺寸及定位方式、軸的加工方法等具體要求，確定軸的合理結(jié)構(gòu)形狀及尺寸，即進(jìn)行軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。2.根據(jù)軸的工作條件、生產(chǎn)批量和經(jīng)濟(jì)性原則，選取適合的材料、毛坯形式及熱處理方法。3.軸的強(qiáng)度計(jì)算或校核。對(duì)受力大的細(xì)長(zhǎng)軸（如蝸桿軸）和對(duì)剛度要求高的軸，還要進(jìn)行剛度計(jì)算。在對(duì)高速工作下的軸，因有共振危險(xiǎn)，故應(yīng)進(jìn)行振動(dòng)穩(wěn)定性計(jì)算。變速器工作時(shí)，由于齒輪上有圓周力、徑向力、和軸向力作用，其軸要承受彎矩和扭矩。變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度?！?.1中間軸的強(qiáng)度計(jì)算軸的直徑與軸傳遞轉(zhuǎn)矩有關(guān)，因而軸的直徑與變速器中心距有一定的關(guān)系，根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》的有關(guān)內(nèi)容初選軸的直徑。中間軸式變速器的第二軸和中間軸中部直徑：d≈0.45A（4-1）所以，d≈0.45A=0.45×160=72計(jì)算齒輪受力倒檔齒輪受力齒輪直徑：d2=108.5mmd12=46.1mm齒輪2受力：轉(zhuǎn)矩：T2=2368N.m圓周力：Ft2=2Ti倒/d=21830N（4-2）徑向力：Fr2=Fttanαn/cosβ（4-3）=21830×tan20o/cos22.8o=8610N軸向力：Fa2=Fttanβ（4-4）=21830×tan22.8o=9176N齒輪12受力：轉(zhuǎn)矩：T12=2368N.m圓周力：Ft12=2Ti倒/d=51364N（4-2）徑向力：Fr12=Fttanαn/cosβ（4-3）=51364×tan20o/cos22.8o=20256N軸向力：Fa12=Fttanβ（4-4）=20256×tan22.8o=21591N軸上所受的力：FA=10767NFD=18100NFA`=11470NFD`=41004N由圖可知，危險(xiǎn)截面在C處Mc1=3690N.mMc2=1629N.mM=(Mc12+Mc22)（4-10）=4033.6N.m對(duì)于不受扭矩的倒檔軸來(lái)說(shuō)：σca＝M／W（4-11） =4033.6／0.1×923≈51.8Mpa查≤機(jī)械設(shè)計(jì)≥書表15-1得[σ-1]=60Mpa因?yàn)棣襝a＜[σ-1]所以該軸合格?！?.2軸的剛度驗(yàn)算對(duì)齒輪工作影響最大的是軸在垂直平面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。前者是齒輪中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正確嚙合。后者是齒輪相互傾斜，致使沿齒長(zhǎng)方向的壓力分布不均勻。初步確定軸的尺寸以后，可對(duì)軸進(jìn)行剛度校核和強(qiáng)度驗(yàn)算。欲求中間軸式變速器第一軸的支點(diǎn)反作用力，必須先求第二軸的支點(diǎn)反力。擋位不同不僅齒輪上的圓周里，徑向力，軸向力不同，而且力到支點(diǎn)的距離也有變化，所以應(yīng)對(duì)每個(gè)擋位都進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算時(shí)，將軸看作鉸接支撐的梁。作用在第一軸上的轉(zhuǎn)距應(yīng)取Temax.軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》的有關(guān)公式計(jì)算。計(jì)算時(shí)，僅計(jì)算齒輪所在處軸的撓度和轉(zhuǎn)角。第一軸常嚙合齒輪副，因距離支撐點(diǎn)近，符合又小，通常撓度不大，故可以不必計(jì)算。若軸在水平面內(nèi)的撓度為fs和轉(zhuǎn)角,在垂直面內(nèi)的撓度為fc，可分別用下式計(jì)算（4-12）（4-13）（4-14）式中，齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）；齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）E彈性模量（MPa）,;I慣性轉(zhuǎn)距（）,對(duì)于實(shí)心軸，對(duì)于實(shí)心軸，；d軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計(jì)算；a，b齒輪上的作用力距支座的距離（mm）；L為支座間的距離。軸的全撓度為現(xiàn)驗(yàn)算一檔中間軸，其他各檔方法類似。表4—1中間軸剛度驗(yàn)算檔位一擋Ft51364Fr20256Fa21591fc0.00023a35b90I3514768fs0.00055f0.0006ξ0.0007軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為[]=0.05～0.10mm,[]=0.10～0.15mm.齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.002mm.由上表可得，該檔位的軸滿足要求。其它各檔方法類似。第五章變速器的使用方法和注意事項(xiàng)變速器大多為四擋或五擋有級(jí)式齒輪傳動(dòng)變速器，并且通常帶同步器，換擋方便，噪音小。手動(dòng)變速器在日常使用過(guò)程中駕駛者應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1.換擋前應(yīng)將離合器踩到底，操縱變速桿時(shí)動(dòng)作要輕快、準(zhǔn)確、柔和，不可用力過(guò)猛，也不要硬拉硬推，使齒輪發(fā)響；以免變速器操縱機(jī)構(gòu)受損。行駛中，不要長(zhǎng)時(shí)間將手放在變速桿上，否則會(huì)造成變速器換擋拔叉過(guò)早磨損。掛倒擋時(shí)要在汽車停止?fàn)顟B(tài)下進(jìn)行，有些車還需要壓縮倒擋彈簧或提起倒擋提紐；同樣在倒車后，要使車輛前進(jìn)，也應(yīng)先將車停穩(wěn)。2.運(yùn)行中換擋必須選好換擋時(shí)機(jī)。增擋前，應(yīng)首先進(jìn)行汽車加速，當(dāng)車速升高到一定值時(shí)，及時(shí)掛入高速擋；降擋時(shí)，當(dāng)車速降到一定值時(shí)，方可掛入低速擋。在確保發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力能夠滿足的情況下，應(yīng)盡量使用高速擋，以減輕機(jī)件的磨損和降低油耗。3.嚴(yán)禁在空擋熄火狀態(tài)下強(qiáng)行掛擋起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，或在車速太低時(shí)掛入高速擋以及車速過(guò)高時(shí)換到低速擋，以免損壞變速器內(nèi)運(yùn)動(dòng)組件和發(fā)動(dòng)機(jī)。汽車使用自動(dòng)變速器后，駕駛員的操作更加簡(jiǎn)便、駕駛更加平順，因此自動(dòng)檔汽車尤其受到了人們的青睞。不過(guò)，很多駕駛者初開(kāi)自動(dòng)擋車時(shí)，由于對(duì)自動(dòng)變速器的結(jié)構(gòu)和原理不是很了解，行車時(shí)經(jīng)常是一個(gè)D擋走完全程，其間只會(huì)在停車時(shí)用N擋和R、P擋，至于其余的擋位則形同虛設(shè)，這對(duì)汽車的動(dòng)力性和安全性的發(fā)揮都是不利的。自動(dòng)變速器在日常使用過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn)：1.一般的自動(dòng)變速器有6～7個(gè)擋位，它們從前到后依次排列。分別為：P(停車擋)、R(倒擋)、N(空擋)、D(前進(jìn)擋)，而有的前進(jìn)擋中包括D、3、2、1擋。有的車型前進(jìn)擋只有三個(gè)擋位(D、2、1)，若裝備四擋變速器，另可能還有一個(gè)超速選擇開(kāi)關(guān)(O/D)接通超速擋。2.自動(dòng)擋汽車正確的駕駛方法是將變速桿放在P擋后起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，而且一定要踩下制動(dòng)踏板，方可由P擋轉(zhuǎn)入其它擋位。P擋和N擋的作用都是使愛(ài)mysvw,愛(ài)生活傳動(dòng)系統(tǒng)脫離運(yùn)轉(zhuǎn)，所不同的是在發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，掛N擋可以隨意推動(dòng)車輛，掛P擋時(shí)，利用機(jī)械鎖銷把傳動(dòng)軸鎖固在變速器殼上，因此，若在P擋狀態(tài)下行強(qiáng)拖動(dòng)車輛，必然造成自動(dòng)變速器外殼的損壞，導(dǎo)致重大損失。同時(shí)，在停