【正文】 ............................................35 鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定 ....................................................36 主要參數(shù)的確定 .........................................................................................37 摩擦因數(shù) f .......................................................................................37 同步環(huán)主要尺寸的確定 .................................................................37 鎖止角 ? ........................................................................................39 同步時間 ..........................................................................................39 轉(zhuǎn)動慣量的計算 .............................................................................39 第 7 章 變速器操縱機構(gòu)的選擇和箱體設(shè)計原則 .......................40 變速器操縱機構(gòu)的選擇 ............................................................................40 變速器箱體設(shè)計原則 .................................................................................40 結(jié)論 ..............................................................42 致謝 ..............................................................43 參考資料 ..........................................................44 1 第 1 章 緒論 變速器是用來改變改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋，可在啟動發(fā)動機，汽車滑行或停車時使發(fā)動機的動力停止向驅(qū)動輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽車獲得倒退行駛能力。需要時，變速器還有動力輸出功能。 對變速器提出如下要求： 保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。 設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機動力向驅(qū)動輪的傳輸。 設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛。 設(shè)置動力輸出裝置，需要是能進行功率輸出。 換檔迅速、省力、方便。 工作可靠。汽車行使過程中，變速器不得跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 變速器應(yīng)有高的工作效率。 變速器的工作燥聲低。 除此之外，變速器還應(yīng)當輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。 滿足汽車必要的動力性和經(jīng)濟性指標，這與變速器的擋數(shù)、傳動比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜、比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。 變速器由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成。變速傳動機構(gòu)可按前進擋數(shù)或軸的形式分類。 在原有變速傳動 機構(gòu)基礎(chǔ)上，再附加一個副箱體，這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上，達到增加變速器擋數(shù)的目的。近年來，變速器操縱機構(gòu)有向自動操作方向發(fā)展的趨勢。 2 第 2 章 變速器傳動機構(gòu)布置 機械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點，故在不同形式的汽車上得到廣泛的應(yīng)用。 傳動機構(gòu)布置方案分析 固定軸式變速器 1． 兩軸式變速器 固定軸式變速器中的兩軸式和中間軸式變速器得到廣泛應(yīng)用。其中，兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動汽車上。 與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少， 結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點，此外，各中間擋位因只經(jīng)一對齒輪傳遞動力，故傳動效率高同時燥聲也低。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高檔工作時齒輪和軸承均承載，不僅工作燥聲增大，容易損壞，還有，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器與一擋速比不可能設(shè)計的很大。對于前進擋，兩軸式變速器輸入軸的轉(zhuǎn)動方向與輸出軸的轉(zhuǎn)動方向相反 。而中間軸式變速器的第一軸與輸出軸的轉(zhuǎn)動方向相同。 圖 2－ 1 示出用在發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的乘用車上的兩軸式變速器傳動方案。其特點是：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，發(fā)動機縱置時，主減速器采用 弧錐齒輪或準雙曲面齒輪，發(fā)動機橫置時則采用斜齒圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒擋傳動常用滑動齒輪，其它擋位均采用常嚙合齒輪傳動。 3 圖 兩軸式變速器傳動方案 2. 中間軸式變速器 中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動汽車和發(fā)動機后置后輪驅(qū)動的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支撐在發(fā)動機飛輪上 ,第一軸上的花鍵用來裝設(shè)離合器的從動盤 ,而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬向節(jié)連接。 圖 22 分別示出了幾種中間軸式變速器的傳動方案。各種傳動方案的共同特點是 :變速器的第一軸后端與常嚙合主動齒輪做成一體。絕大多數(shù)方 案的第二軸前端經(jīng)軸支撐在第一軸的后端的孔內(nèi) ,并且保持兩軸軸線在同一直線上 ,經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接擋。使用直接擋 ,變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載 ,發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出 ,此時變速器的傳動效率高 ,可達到 90%以上 ,噪聲低 ,齒輪和軸承的磨損減少。因為直接擋的利用率要高于其它擋位 ,因而提高了變速器的使用壽命 。在其它前進擋位工作時 ,變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸 ,中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞 ,因此在變速器中間軸 與第二軸之間的距離不大的條件下 ,一擋仍然有較大的傳動比 。檔位高的齒輪 采用常嚙合齒輪傳動 ,擋位低的齒輪的齒輪可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動 ,多數(shù)傳動方案中除一擋以外的其它擋位的換檔機構(gòu) ,均采用同步器或嚙合套換擋 ,少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換擋 ,還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。 4 在除直接擋以外的其它擋位工作時 ,中間軸式變速器的 傳動效率略有降低 ,這是它的缺點。 在擋數(shù)相同的情況下 ,中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù) ,軸的支撐方式 ,換擋方式和倒擋傳動方案以及擋位布置順序上有差別。 圖 中間軸式五檔變速器 傳動方案 如圖 2－ 2中間軸式五檔變速器傳動方案中 ,圖 a所示方案中 ,除倒擋用直齒滑動齒輪換擋外 ,其余各擋為常嚙合齒輪傳動。圖 b、 c所示的方案的各前進擋均采用常嚙合齒輪傳動。圖 a 所示方案中的一擋 ,倒擋和圖 b 所示方案中的倒擋用直齒滑動齒輪換擋 ,其余各擋均為常嚙合齒輪。 以上各方案中 ,凡采用嚙合齒輪傳動的擋位 ,其換擋方式可以用同步器或嚙合套來實現(xiàn)。同一變速器中 ,有的擋位用用同步器換擋 ,有的擋位用嚙合套換擋 ,那么一定是擋位高的用同步器換擋 ,擋位低的用嚙合套換擋。 發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的承用車采用中間軸式變速器 ,為縮短 傳動軸長度 ,將第二軸加長置于附加殼體內(nèi) ,如果在附加殼體內(nèi)布置倒擋傳動齒輪和換擋機構(gòu) ,還能減少變速器主體部分的外形尺寸及提高中間軸和輸出軸的剛度。 變速器用圖 2－ 2c 所示的多支撐結(jié)構(gòu)方案 ,能提高軸的剛度。這時如用在軸的平面上可分開的殼體 ,就能很好的解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。圖 2－ 2 c 所示方案的高檔從動齒輪處于懸臂狀態(tài) ,同時一擋和倒擋齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里 ,而中間擋的同步器布置在中間軸上是這個方 案的特點。 本次設(shè)計我設(shè)計的是發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的輕型貨車變速器，通過對上述方案的分析，決定采用 中間軸式變速器。 5 倒擋布置方案 與前進擋相比，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案均采用直齒滑動齒輪方式換擋。為了實現(xiàn)倒擋傳動，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動路線中 加入一個中間傳動齒輪的方案。 圖 倒擋布置方案 圖 2－ 3為常見的倒擋布置方案。圖 2－ 3b所示方案的優(yōu)點是倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間周的長度；但倒擋時要求有兩隊齒輪同時進入嚙合，使倒擋困難，圖 2－ 3c 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 2－ 3d 所示方案 針對前者的缺點作了修改，因而取代了圖 2－ 3c 所示方案。圖 2－ 3e所示方案是將中間軸上的一倒擋齒輪做成一體，將齒寬加長 。圖 2－ 3f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器的軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖 2－ 3g 所示方案；其缺點是一，倒擋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(fù)雜一些。 變速器的一擋或倒擋因傳動比大，工作時在齒輪上作用的力也大，并導(dǎo)致變速器軸產(chǎn)生較大的撓度和轉(zhuǎn)角，使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞，最終表現(xiàn)出齒輪磨損加快和工作噪聲增加。為此，無 論使兩軸式變速器還是中間軸式變 6 速器的一擋與倒擋，都應(yīng)當布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良狀況， 然后按照從低擋到高擋的三順序布置各擋齒輪，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靠近軸的支撐處。 倒擋設(shè)置在變速器的左側(cè)或右側(cè)，在結(jié)構(gòu)上均能實現(xiàn)，不同之處是掛倒擋時駕駛員移動變速 桿的方向改變了。為防止以外掛如倒擋，一般在掛倒擋時設(shè)有一個掛倒擋時需要克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 齒輪形式 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)，工作噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復(fù)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齒數(shù)增加，導(dǎo)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。本次設(shè)計全部采用斜齒圓柱齒輪。 換擋機構(gòu)形式 變速器換擋機構(gòu)有直齒滑動齒輪，嚙合套，和同步器換擋三種形式。 汽車行駛時，因變速器內(nèi)各轉(zhuǎn)動齒輪有不同的角速度，所以用軸向滑動直齒齒輪方式換擋，會在齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨噪聲。這不僅是齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使承坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)才能使換擋時齒輪無沖擊，并克服上述缺點；但換擋瞬間駕駛員注意力被分散，又影響行駛安全。除此之外，采用直齒滑動齒輪換擋時，換擋行程長也是它的缺點。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡單，制造，拆裝與維 修工作容易，并能減少變速器旋轉(zhuǎn)部分的慣性力矩，但除一擋，倒擋外已很少使用。 當變速器第二軸上的齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)時，可以用移動嚙合套換擋。這時，不僅換擋行程短，同時因承受換擋沖擊載荷的接合齒齒 7 數(shù)多，而齒輪又不參與換擋，所以它們都不會過早損壞；但因不能消除換擋沖擊，仍然要求駕駛員又熟練的操作技術(shù)。因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應(yīng)用。這是因為重型貨車擋位間的公比較小，則換擋機構(gòu)連接件之間的角速度差也小，因此采用嚙合套換擋，并且與同步器換擋比較還有結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，能 降低制造成本及減少變速器長度等有點。 使用同步器能保證迅速，無沖擊，無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性，燃油經(jīng)濟性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它油結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向 尺寸大等缺點，但仍然得到廣泛的應(yīng)用。 利用同步器或嚙合套換擋，其擋位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，要求換入不同擋位的變速桿行程應(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。 我采用的換擋機構(gòu)形式是除了一擋和倒擋采用嚙合套 換擋之外，其余各擋均采用同步器換擋。 變速器軸承 作旋轉(zhuǎn)運動的變速器軸支撐在殼體或其它部位的地方以及齒輪與軸不做固定連接處應(yīng)安置軸承。變速器軸承常采用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，滑動軸套等。至于何處應(yīng)當采用何種類型的軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點不同而不同。 汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小的特點，采用尺寸大寫的軸承受結(jié)構(gòu)限制，常在布置上油困難。如變速器的第二軸前端支撐在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時