【正文】 的強度與剛度校核 .................................................................. 18 第二軸的校核計算 .............................................................................. 19 第 5 章 變速器同步器與操縱機構(gòu)的設(shè)計 ............................................................... 22 同步器的設(shè)計 ................................................................................................ 22 同步器的結(jié)構(gòu) ...................................................................................... 22 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 ...................................................................... 23 變速器的操縱機構(gòu) ....................................................................................... 25 變速器操縱機構(gòu)的功用 ...................................................................... 25 設(shè)計變速器操縱機構(gòu)時，應(yīng)滿足的條件 .......................................... 25 參考文獻 ...................................................................................................................... 27 結(jié)論 .............................................................................................................................. 28 致 謝 ............................................................................................................................ 29 1 第 1 章 變速器的概述 現(xiàn)代汽車上廣泛采用活塞式內(nèi)燃機作為動力源，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當大的范圍內(nèi)變化，為了解決這一矛盾，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了變速器 變速器功用及設(shè)計要求 汽車變速器的功用 1 變速器的功用是根據(jù)汽車在不同 的行駛條件下提出的要求，改變發(fā)動機的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車具有適合的牽引力和速度，并同時保持發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。 2 為保證汽車倒車以及使發(fā)動機和傳動系能夠分離，變速器具有倒檔和空檔。 3 利用空擋，中斷動力的傳遞，以使發(fā)動機能夠發(fā)動，怠速，以便于變速器進行換擋和動力輸出。 變速器的設(shè)計要求 1. 保證汽車具有較高的動力性和經(jīng)濟性指標。在汽車整體設(shè)計時，根據(jù)汽車在重量、發(fā)動機參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動比，來滿足這一要求。 2. 設(shè)置空擋，以保證汽車在必要時能將發(fā)動機與傳 動系統(tǒng)長時間分離；設(shè)置倒檔，使汽車可以倒退行駛。 3. 工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過程中，變速器內(nèi)應(yīng)有自動跳檔、亂檔、換擋沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可以通過采用同步器和預(yù)選氣動換擋或自動、半自動換擋來實現(xiàn)。 4. 重量輕，體積小。影響這一指標的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。 5. 傳動率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接擋。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量 ，采用適當?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有省? 2 6. 噪音小。采用斜齒輪傳動及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛性可以減小齒輪的噪音。 7. 貫徹零件標準化、部件通用化和變速器總成系列化等設(shè)計要求，遵守有關(guān)設(shè)計法規(guī)。 8. 需要時應(yīng)設(shè)計動力輸出裝置。 除此之外，變速器應(yīng)滿足制造成本低，維修方便等要求。 設(shè)計任務(wù)及主要數(shù)據(jù) 題目名稱：某貨車 五檔手動變速器傳動機構(gòu)的設(shè)計 設(shè)計參數(shù)： 發(fā)動機最大轉(zhuǎn) 矩： 發(fā)動機最大功率： 最高車速： 最大轉(zhuǎn)矩時轉(zhuǎn)速： 2100r/min 最大功率時轉(zhuǎn)速： 3000r/min 車輪 滾動半徑： 335mm 總質(zhì)量： 4063kg 最高檔傳動比： 1 第 2 章 變速器的選擇及主要零件設(shè)計 變速器的選擇 目前，汽車上采用的變速器結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，這是由于各國汽車的使用、制造及修理等條件不同，也是由各種類型汽車的使用條件不同所決定的。變速器按千金當屬不同，有三、四、五和多檔變速器。根據(jù)軸的形式不同，又分為：固定軸式、旋轉(zhuǎn)軸式和綜合式三類。究竟采用何種方式，除了汽車總布置要求外，主要考慮一下三方面 ： 1. 變速器的徑向尺寸（兩軸式尺寸大，三軸式尺寸小） 3 2. 變速器的使用壽命（兩軸式齒輪壽命短，三軸式壽命長） 3. 變速器的效率 其中固定軸式應(yīng)用廣泛，有兩軸式和三軸式（中間軸式）之分，前者多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，后者多用于發(fā)動機后置后輪驅(qū)動的汽車上。 兩軸式變速器與三軸式變速器 1. 兩軸式變速器的特點如下 兩軸式變速器如圖 21 所示。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最到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傳動系的結(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（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動；個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以裝在第一軸的后端，如圖示。 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（ igⅠ=~）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。 圖 21 兩軸式變速器 ； ； 4 2. 三軸式變速器 三軸式變速器如圖 22 所示，從結(jié)構(gòu)外形看，三軸式變速器（中間軸式變速器）具有三根軸。變速器的第一軸和第二軸在一條直線上，經(jīng)嚙合套或者同步器將它們連接得到直接檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承受載荷 ，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)第一軸和第二軸直接輸出。此時變速器的傳動效率高，可達90%以上，噪音低，齒輪和軸承磨損減少。因為直接當?shù)睦寐矢哂谄渌麢n位，因此提高了變速器的使用壽命：在其他檔位工作時，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過第一軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此，在變速器的中間軸和第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一檔仍有較大的傳動比：檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或者不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一檔外的其他檔位的換擋機構(gòu)，均采用同步器或者嚙合套換擋。少數(shù)及其機構(gòu)的一檔也采用同步 換擋。中間軸式變速器廣泛用于前置后輪驅(qū)動的各類汽車上。 圖 22 轎車三軸式四檔變速器 ； ； 綜上所述，本設(shè)計是設(shè)計一臺適合轎車的變速器，采用前置后輪驅(qū)動，基于三軸式變速器各種優(yōu)點，因此本設(shè)計采用三軸式變速器。 5 倒檔傳遞方案 常見的倒檔結(jié)構(gòu)方案有以下幾種： 圖 23a 為常見的倒擋布置方案。在前進檔的傳動路線中，加入一個傳動，使結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪處于正負交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。此方案廣泛用于轎車和輕型貨車的四檔全同步器式變速器中。 圖 23b 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。某些輕型貨車四檔變速器采用此方案。 圖 23c 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 23d 所示方案針對前者的缺點做了修改，因而經(jīng)常在貨車變速器中使用。 圖 23e 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 23f 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 24g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(fù)雜一些。 綜合考慮，本次設(shè)計采用圖 23f 所示方案的倒檔換檔方式。 圖 23 幾種倒檔傳動方案 變速器主要零件的分析 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 6 和密封等因素。 齒輪型式 變速器中的齒輪一般無外乎兩種：直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。直齒圓柱齒輪多用于滑動式，故使用在一檔和倒檔的較多。他 們結(jié)構(gòu)簡單，制造容易但是在換擋時會在齒輪斷面產(chǎn)生沖擊，并且伴隨有噪音。這使齒輪端部磨損加劇并且過早損壞，同時使駕駛員的精神緊張，而換擋時產(chǎn)生的噪音又使乘坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)，使齒輪換擋時無沖擊，才能克服上述缺點。但是該瞬間駕駛員的注意力被分散，會影響行駛安全性。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力。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。 通過比較上述兩種形式的齒輪 的優(yōu)缺點，得知直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。但是，在本設(shè)計中由于倒檔采用的是常嚙合方案，因此倒檔也采用斜齒輪傳動方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動。 換擋結(jié)構(gòu)形式 換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。 1 直齒滑動齒輪換擋 該方式機構(gòu)簡單，制造容易。但是缺點過多。換擋時由于沖擊存在，所以端部磨損快，壽命低，噪音大。從而造成汽車的行駛安全性合舒適性降低，影響汽車行駛。 2 嚙合套換擋 采用嚙合套換擋時，同時承受換擋沖擊載荷的結(jié)合齒輪的齒數(shù)多，而齒輪又不參與換擋，它們都不會過早損壞，但卻 不能消除換擋沖擊。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量增大。 3 同步器換擋 現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器大都采用同步器換檔。這種換擋形式能消除沖擊，噪音低，而且換擋迅速，操作輕便，對駕駛員要求不高，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(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。但是他仍然被廣泛使用。 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