【正文】 點。其缺點是：除直接檔外其他各檔的傳動效率有所下降。 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)簡單、緊湊且除 倒 檔外其他各檔的傳動效率高、噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的布置，因為這種布置使汽車的動力 傳動系統(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 使傳動系 結(jié)構(gòu)簡 單。如圖所示，兩軸式變速器的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動齒輪做成一體，當發(fā)動機縱置時，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當發(fā)動機橫置時則可用圓柱齒輪，從而簡化了制造工藝，降低了成本。除倒檔常用滑動齒輪外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動； 低 檔的同步器多裝在第二軸上，這是因為一檔的主動 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，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。另外，低檔傳動比取值的上限 也受到較大限制 ,但這一缺點可通過減小各檔傳動比同時增大主減速比來取消。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 有級變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢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的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍復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)計中， 倒檔齒 輪采用直 齒輪。 由于 本次 所設(shè)計的汽車是發(fā)動機前置， 前 輪驅(qū)動，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。另外，低檔傳動比取值的上限也受到較大限制，但這缺點可通過減小各檔傳動比同時增大主減速比來消除。 ( a ) ( b ) ( c ) （ d ） 圖 兩軸式變速器的傳動方案 圖 中的 (a)、 (b)、 (c)、 (d)分別示出來了幾種兩軸式變速器的傳動方案，它們的共同的特點是： 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。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 倒檔傳動方案 圖 倒檔傳動方案 圖 為常見的倒擋布置方案。圖 （ b） 所示方案的優(yōu)點是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換擋困難。圖 （ c） 所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖 （ d） 所示方案針對前者的缺點做了修改，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。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，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖 (g)所示方案。其缺點是一，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構(gòu)復雜一些。 本設(shè)計采用圖 (f)所示的傳動方案。因為變速器在一擋和倒擋工作時有較大的力，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。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發(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)計方案必需滿足使用性能、制造條件、維護方便及三化等要求。在確黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 定變速器結(jié)構(gòu)方案時，也要考慮齒輪型式、換檔結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤滑和密封等因素。 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、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復雜，工作時有軸向力，這對軸承不利。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。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方案，即除倒檔外，均采用斜齒輪傳動。 換檔結(jié)構(gòu)型式 換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。 直齒滑動齒輪換檔的特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時齒端面受到很大沖擊、導致齒輪早期損壞、滑動花鍵磨 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使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動載荷，提高了齒輪的強度和壽命。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不受沖擊，使齒輪強度得以充分發(fā)揮，同時保證迅速、無噪音、 操縱輕便，縮短了換檔時間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟性和行駛安全性，此外， 該種型式還有利于實現(xiàn)操縱自動化。其缺點是結(jié)構(gòu)復雜，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齒輪換擋行程短。在滑動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，就很容易實現(xiàn)這一點。 因此經(jīng)過比較得出，倒檔用直齒滑動齒輪換擋，其余檔位選用鎖環(huán)式同步器換擋。 .防止自動脫檔的措施 自動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 及振動等原因，都會導致自動脫檔。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)將嚙合套做得長一些 如 圖 中 (a）或者兩接合齒的嚙合位置錯開 如圖 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 中 （ b），這樣在嚙合時使接合齒端部超過被接合齒約 1～ 3mm。使用中因接觸部 分擠壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以阻止自動脫檔。 (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 ： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 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) 通過對變速器傳動方案的分析，確定了變速器軸的布置方案， 選擇 齒輪 的形式 ，倒檔的傳動方案， 討論了防止自動脫檔的方法，換擋機構(gòu) 與同步器 的 工作原理的 分析與 選擇，為下一步做好準備 。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 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 與校核 根據(jù)本設(shè)計的要求，以桑塔納 LX 為參考依據(jù)，該車的發(fā)動機最大功率P=66kw,T=138N? m, n=3300r/min,主減速器傳動比 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。目前，乘用車一般用 4～ 5個檔位的變速器。發(fā) 動機排量大的乘用車變速器多用 5 個檔，發(fā)動機排量小的可選用4 個檔。 本設(shè)計采用 4 個檔 。 傳動比范圍的確定 選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定 。目前乘用車的傳動比范圍在 ~ 之間，總質(zhì)量輕些的商用車在 ~ 之間，其他商用車更大。 變速器各檔傳動比的確定 變速器最高傳動比的確定 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻 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)動輪的滾動半徑； Temax—— 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； i0—— 主減速比； η—— 汽車傳動系的傳動效率。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 max 2e gI TrTi Gr ? ??2max 0rgIeTGri Ti???max1mingngiqi??根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件 （ ） 求得的變速器 I 檔傳動比為： （ ） 式中 ： G2—— 汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給路面的載荷； Φ—— 路面的附著系數(shù)，計算時取 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 器各檔傳動比的確定 發(fā)動機轉(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)動機轉(zhuǎn)速， n=5200r