【正文】 點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：除直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率有所下降。 兩軸式變速器如 圖 。 1— 第一軸； 2— 第二軸； 3— 同步器 圖 兩軸式變速器 示意圖 與三軸式變速器相比 ， 兩軸式變速器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除 倒 檔外其他各檔的傳動(dòng)效率高、噪聲低。轎車多采用前置發(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、操縱性好且可使汽車質(zhì)量降低 6%～ 10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且 使傳動(dòng)系 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單。如圖所示，兩軸式變速器的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪，從而簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了成本。除倒檔常用滑動(dòng)齒輪外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動(dòng)； 低 檔的同步器多裝在第二軸上，這是因?yàn)橐粰n的主動(dòng) 齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可裝在第一軸的后端，如圖。 兩軸式變速器沒有直接檔，因此在高檔工作時(shí)，齒輪和軸承均承載，因而噪聲 比較大，也增加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。另外，低檔傳動(dòng)比取值的上限 也受到較大限制 ,但這一缺點(diǎn)可通過減小各檔傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來取消。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 有級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒輪。后者比直齒輪有更長(zhǎng)的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍復(fù)雜些且在工作中有軸向力。因此，在變速器中，除低檔及倒檔外，直齒圓柱齒輪已經(jīng)被斜齒圓柱齒輪所代替。但是在本設(shè)計(jì)中， 倒檔齒 輪采用直 齒輪。 由于 本次 所設(shè)計(jì)的汽車是發(fā)動(dòng)機(jī)前置， 前 輪驅(qū)動(dòng)，因此采用 兩 軸式變速器。 兩軸式變速器沒有直接檔，因此在高檔工作時(shí)齒輪和軸承均受載，因此噪聲較大也曾加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。另外，低檔傳動(dòng)比取值的上限也受到較大限制，但這缺點(diǎn)可通過減小各檔傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來消除。 ( a ) ( b ) ( c ) （ d ） 圖 兩軸式變速器的傳動(dòng)方案 圖 中的 (a)、 (b)、 (c)、 (d)分別示出來了幾種兩軸式變速器的傳動(dòng)方案，它們的共同的特點(diǎn)是： 一檔和倒檔的齒輪都布置的靠近支撐 。為了提高軸的剛度，有的將倒檔齒輪移至附加殼體內(nèi)的支撐旁，如圖 中（ c） 。也有設(shè)置附加支撐的，如圖 中（ d）， 這些措施均可減小齒輪的磨損及降低噪音。有些兩軸式變速器，將高檔的同步器裝在第一軸上；低檔的同步器裝在第二軸上，如圖 中（ b） 、 （ d） ，以 減小變速器的軸向尺寸。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 倒檔傳動(dòng)方案 圖 倒檔傳動(dòng)方案 圖 為常見的倒擋布置方案。圖 （ b） 所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖 （ c） 所示方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖 （ d） 所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖 （ c） 所示方案。圖（ e） 所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。圖 (f)所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有的貨車倒擋傳動(dòng)采用圖 (g)所示方案。其缺點(diǎn)是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。 本設(shè)計(jì)采用圖 (f)所示的傳動(dòng)方案。因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r(shí)有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低檔與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低檔到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動(dòng)比雖然與一擋的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r(shí)間非常短，從這點(diǎn)出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承 ??2處 。 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 變速器的設(shè)計(jì)方案必需滿足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。在確黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，也要考慮齒輪型式、換檔結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤(rùn)滑和密封等因素。 齒輪型式 的選擇 變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓 柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力，這對(duì)軸承不利。變速器中的常嚙合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)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。但是，在本設(shè)計(jì)中由于一檔采用的是常嚙合方案，因此一檔也采用斜齒輪傳動(dòng)方案，即除倒檔外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。 換檔結(jié)構(gòu)型式 換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。 直齒滑動(dòng)齒輪換檔的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時(shí)齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動(dòng)花鍵磨 損后易造成脫檔、噪聲大等原因，除一檔、倒檔外很少采用。 嚙合套換檔型式一般是配合斜齒輪傳動(dòng)使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動(dòng)載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。嚙合套有分為內(nèi)齒嚙合套和 外齒嚙合套，視結(jié)構(gòu)布置而選定，若齒輪副內(nèi)空間允許，采用內(nèi)齒結(jié)合式，以減小軸向尺寸。結(jié)合套換檔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但還不能完全消除換檔沖擊，目前在要求不高的檔位上常被使用。 采用同步器換檔可保證齒輪在換檔時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)保證迅速、無噪音、 操縱輕便，縮短了換檔時(shí)間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，此外， 該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。 利用同步器換擋，其換擋行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程短。在滑動(dòng)齒輪特別寬的情況下，這種差別就更為明顯。為了操縱方便，要求換入不同檔位的變速桿行程應(yīng)盡可能一樣，如利用同步器或嚙合套換擋，就很容易實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。 因此經(jīng)過比較得出，倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換擋，其余檔位選用鎖環(huán)式同步器換擋。 .防止自動(dòng)脫檔的措施 自動(dòng)脫檔是變速器的主要故障之一。由于結(jié)合齒磨損、變速器剛度不足以 及振動(dòng)等原因，都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)脫檔。為解決這一問題，除工藝上采用措施以外，目前在結(jié)構(gòu)上采取措施且行之有效的方案有以下幾種： (1)將嚙合套做得長(zhǎng)一些 如 圖 中 (a）或者兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開 如圖 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 中 （ b），這樣在嚙合時(shí)使接合齒端部超過被接合齒約 1～ 3mm。使用中因接觸部 分?jǐn)D壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以阻止自動(dòng)脫檔。 (2)將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切?。?～ ），這樣，換檔后嚙合套的后端面便被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動(dòng)脫檔 如圖 中 （ c）。 (3)圖 中（ d） 的這種結(jié)構(gòu)方 案比較有效，常被 應(yīng)用于變速器中。 ( （ a) (b) （ c） （ d） 圖 常見嚙合套形式 在本設(shè)計(jì)中所采用的是鎖環(huán)式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。但它可 以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。同步器的結(jié)構(gòu)如圖 所 ??3示 ： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 l、 4同步環(huán) 。2同步器齒鼓 。3接合套 。5彈簧 。6— 滑塊 。 7止動(dòng)球 。8卡環(huán) 。9— 輸出軸 。 11齒輪 圖 鎖環(huán)式同步器 本章小結(jié) 通過對(duì)變速器傳動(dòng)方案的分析，確定了變速器軸的布置方案， 選擇 齒輪 的形式 ，倒檔的傳動(dòng)方案， 討論了防止自動(dòng)脫檔的方法，換擋機(jī)構(gòu) 與同步器 的 工作原理的 分析與 選擇，為下一步做好準(zhǔn)備 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 m a x 0 m a x m a x m a x( c o s s i n )e g I TrT i i m g f m gr ? ? ? ?? ? ?maxmax 0rgemg ri Ti? ?? 第 3 章 變速器 齒輪 的設(shè)計(jì) 與校核 根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，以桑塔納 LX 為參考依據(jù)，該車的發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率P=66kw,T=138N? m, n=3300r/min,主減速器傳動(dòng)比 i=,最高車速 u=161km/h,整車整備質(zhì)量 1030kg,車輪半徑 ??4m . 檔數(shù)的確定 近年來，為了降低油耗，變速器的檔位有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車一般用 4～ 5個(gè)檔位的變速器。發(fā) 動(dòng)機(jī)排量大的乘用車變速器多用 5 個(gè)檔，發(fā)動(dòng)機(jī)排量小的可選用4 個(gè)檔。 本設(shè)計(jì)采用 4 個(gè)檔 。 傳動(dòng)比范圍的確定 選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來綜合考慮、確定 。目前乘用車的傳動(dòng)比范圍在 ~ 之間，總質(zhì)量輕些的商用車在 ~ 之間，其他商用車更大。 變速器各檔傳動(dòng)比的確定 變速器最高傳動(dòng)比的確定 汽車爬陡坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻 力。故有 （ ） 則由最大爬坡度要求的變速器Ⅰ檔傳動(dòng)比為 （ ） 式中 ： m—— 汽車總質(zhì)量； G—— 重力加速度； ψmax—— 道路最大阻力系數(shù)； rr—— 驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑； Temax—— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； i0—— 主減速比； η—— 汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 max 2e gI TrTi Gr ? ??2max 0rgIeTGri Ti???max1mingngiqi??根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件 （ ） 求得的變速器 I 檔傳動(dòng)比為： （ ） 式中 ： G2—— 汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給路面的載荷； Φ—— 路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 φ=~。 由已知條件：滿載質(zhì)量 1030kg； rr=； Te max=138Nm； i0=； η=。 根據(jù)公式（ ）可得： igI =~，初選 igI =。 變速 器各檔傳動(dòng)比的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系為 ? ?500 .3 7 7 /aau r n u i? （ ） 式中 ： au —— 汽車行駛速度， au =161km/h。 n —— 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， n=5200r