【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的設計 ............................................................... 22 同步器的設計 ................................................................................................ 22 同步器的結構 ...................................................................................... 22 同步環(huán)主要參數的確定 ...................................................................... 23 變速器的操縱機構 ....................................................................................... 25 變速器操縱機構的功用 ...................................................................... 25 設計變速器操縱機構時，應滿足的條件 .......................................... 25 參考文獻 ...................................................................................................................... 27 結論 .............................................................................................................................. 28 致 謝 ............................................................................................................................ 29 1 第 1 章 變速器的概述 現代汽車上廣泛采用活塞式內燃機作為動力源，其轉矩和轉速變化范圍較小，而復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變化，為了解決這一矛盾，在傳動系統(tǒng)中設置了變速器 變速器功用及設計要求 汽車變速器的功用 1 變速器的功用是根據汽車在不同 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。 變速器的設計要求 1. 保證汽車具有較高的動力性和經濟性指標。在汽車整體設計時，根據汽車在重量、發(fā)動機參數及汽車使用要求，選擇合理的變速器檔數及傳動比，來滿足這一要求。 2. 設置空擋，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，變速器內應有自動跳檔、亂檔、換擋沖擊等現象的發(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選氣動換擋或自動、半自動換擋來實現。 4. 重量輕，體積小。影響這一指標的主要參數是變速器的中心距。選用優(yōu)質鋼材，采用合理的熱處理，設計合適的齒形，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，應有直接擋。提高零件的制造精度和安裝質量 ，采用適當的潤滑油都可以提高傳動效率。 2 6. 噪音小。采用斜齒輪傳動及選擇合理的變位系數，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計要求，遵守有關設計法規(guī)。 8. 需要時應設計動力輸出裝置。 除此之外，變速器應滿足制造成本低，維修方便等要求。 設計任務及主要數據 題目名稱：某貨車 五檔手動變速器傳動機構的設計 設計參數： 發(fā)動機最大轉 矩： 發(fā)動機最大功率： 最高車速： 最大轉矩時轉速： 2100r/min 最大功率時轉速： 3000r/min 車輪 滾動半徑： 335mm 總質量： 4063kg 最高檔傳動比： 1 第 2 章 變速器的選擇及主要零件設計 變速器的選擇 目前，汽車上采用的變速器結構形式是多種多樣的，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。根據軸的形式不同，又分為：固定軸式、旋轉軸式和綜合式三類。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?。? 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)動機前置前輪驅動的汽車上，后者多用于發(fā)動機后置后輪驅動的汽車上。 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，其結構簡單、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構簡單。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，從結構外形看，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)動機轉矩經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。因為直接當的利用率高于其他檔位，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；多數傳動方案中除一檔外的其他檔位的換擋機構，均采用同步器或者嚙合套換擋。少數及其機構的一檔也采用同步 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，本設計是設計一臺適合轎車的變速器，采用前置后輪驅動，基于三軸式變速器各種優(yōu)點，因此本設計采用三軸式變速器。 5 倒檔傳遞方案 常見的倒檔結構方案有以下幾種： 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，使結構簡單，但齒輪處于正負交替對稱變化的彎曲應力狀態(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復雜一些。 綜合考慮，本次設計采用圖 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。在確定變速器結構方案時，也要考慮齒輪型式、換檔結構型式、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 們結構簡單，制造容易但是在換擋時會在齒輪斷面產生沖擊，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，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增加，并導致變速器的轉動慣量增大。 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。 換擋結構形式 換檔結構分為直齒滑動齒輪、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合齒輪的齒數多，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，因增設了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉部分的轉動慣量增大。 3 同步器換擋 現在大多數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、經濟性和行駛安全性。此外，該種型式還有利于實現操縱自動化。其缺點是結構復雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質同步環(huán)的使用壽命較短。但是他仍然被廣泛使用。 在本設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同步的。但它可以從結構上保證結合套與待嚙合的花鍵齒 圈