【正文】 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(dòng)軸套等 等 。 滾針軸承、滑動(dòng)軸承套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方 。 變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑較小、寬度較大因而容量大、可承受高負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，但也有需要調(diào)整預(yù)緊、裝配麻煩、磨 損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點(diǎn) 由于本設(shè)計(jì) 的變速器為兩軸變速器，具有較大的軸向力，所以設(shè)計(jì)中變速器輸入軸 輸出軸均采用深溝球軸承 。 變速 器操縱機(jī)構(gòu)布置方案 概述 根據(jù)汽車(chē)使用條件的需要，駕駛員利用操縱機(jī)構(gòu)完成選檔和實(shí)現(xiàn)換檔或退到空檔。變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足如下主要要求：換檔時(shí)只能掛入一個(gè)檔位，換檔后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，防止自動(dòng)脫檔或自動(dòng)掛檔，防止誤掛倒檔，換檔輕便。 變速器操縱機(jī)構(gòu)通常裝在頂蓋或側(cè)蓋內(nèi)，也有少數(shù)是分開(kāi)的。變速器操縱機(jī)構(gòu)操縱第二軸上的滑動(dòng)齒輪、嚙合套或同步器得到所需不同檔位。 用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒檔裝置等主要零件組成，并依靠駕駛員手力完成選檔、換檔或推到空檔工作 ，稱(chēng)為手動(dòng)換檔變速器。 直接操縱式手動(dòng)換檔變速器 當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近時(shí)，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過(guò)變速桿直接完成換檔功能的手動(dòng)換檔變速器，稱(chēng)為直接操縱變速器。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，已得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái) ，單軌式操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多，其優(yōu)點(diǎn)是減少了變速叉軸，各檔同用一組自鎖裝置，因而使操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，但它要求各檔換檔行程相等。 遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換檔變速器 平頭式汽車(chē)或發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的變速器，受總體布置限制，變速器距駕駛員座位較遠(yuǎn)，這時(shí)需要在變速桿與撥叉之間布置若 干傳動(dòng)件，換 10 檔手力經(jīng)過(guò)這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換檔功能。這種手動(dòng)換檔變速器，稱(chēng)為遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換檔變速器。 電動(dòng)自動(dòng)換檔變速器 20 世紀(jì) 80 年代以后，在固定軸式機(jī)械變速器基礎(chǔ)上，通過(guò)應(yīng)用計(jì)算機(jī)和電子控制技術(shù)，使之實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔，并取消了變速桿和離合器踏板。駕駛員只需控制油門(mén)踏板，汽車(chē)在行駛過(guò)程中就能自動(dòng)完成換檔，這種變速器成為電動(dòng)自動(dòng)換檔變速器 [7]。 由于所設(shè)計(jì)的變速器為兩軸變速器，采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)，變速器離駕駛員座椅較近，所以采用直接操縱式手動(dòng)換檔變速器。 典型的操縱機(jī)構(gòu)及其鎖定裝置 定位裝置的作用 是將被嚙合件保持在一定位置上，并防止自動(dòng)嚙合和分離，一般采用彈簧和鋼球式機(jī)構(gòu)。 圖 為典型的操縱機(jī)構(gòu)圖 換檔機(jī)構(gòu) 變速器換檔機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換檔三種形式。 采用軸向滑動(dòng)直齒齒輪換檔，會(huì)在輪 齒端面產(chǎn)生沖擊，齒輪端部磨損加劇并過(guò)早損壞，并伴隨著噪聲。 但考慮到可以縮短軸向空間，本設(shè)計(jì) 倒檔外采用直齒滑動(dòng)換擋 。 常嚙合齒輪可用移動(dòng)嚙合套換檔。因承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，嚙合套不會(huì)過(guò)早被損壞，但不能消除換檔沖擊。目前這種換檔方法只在某些要求不高的檔位及重型貨車(chē)變速器上應(yīng)用。 11 使用同 步器能保證換檔迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲，而與操作技術(shù)的熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車(chē)的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換檔方法比較，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。利用同步器或嚙合套換檔，其換檔行程要比滑動(dòng)齒輪換檔行程小。 通過(guò)比較，考慮汽車(chē)的操縱性能，本設(shè)計(jì)全部檔位均選用同步器換檔。 防脫檔設(shè)計(jì) 互鎖裝置是保證移動(dòng)某一變速叉軸時(shí)，其它變速叉軸互被鎖住，該機(jī)構(gòu)的作用是防止同時(shí)掛入兩檔，而使掛檔出現(xiàn)重大故障。常見(jiàn)的互鎖機(jī)構(gòu)有： （ 1）互鎖銷(xiāo)式 圖 是汽車(chē)上用 得最廣泛的一種機(jī)構(gòu)，互鎖銷(xiāo)和頂銷(xiāo)裝在變速叉軸之間，用銷(xiāo)子的長(zhǎng)度和凹槽來(lái)保證互鎖。 圖 ， a 為空檔位置，此時(shí)任一叉軸可自由移動(dòng)。圖 ， b、 c、 d 為某一叉軸在工作位置，而其它叉軸被鎖住。 a b c d 圖 互鎖銷(xiāo)式互鎖機(jī)構(gòu) （ 2）擺動(dòng)鎖塊式 圖 為擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu)工作示意圖，鎖塊用同心軸螺釘安裝在殼體上，并可繞螺釘軸線(xiàn)自由轉(zhuǎn)動(dòng)，操縱桿的撥頭置于鎖塊槽內(nèi)，此時(shí)，鎖塊的一個(gè)或兩個(gè)突起部分 A 檔住其 它兩個(gè)變速叉軸槽，保證換檔時(shí)不能同時(shí)掛入兩檔。 （ 3）轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式 圖 為與上述鎖塊機(jī)構(gòu)原理相似的轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖裝置。操縱桿撥頭置于鉗口中，鉗形板可繞 A 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。選檔時(shí)操縱桿轉(zhuǎn)動(dòng)鉗形板選入某一變速叉軸槽內(nèi)，此時(shí)鉗形板的一個(gè)或兩個(gè)鉗爪抓住其它兩個(gè)變速叉，保證互鎖作用。 12 圖 擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu) 圖 轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖機(jī)構(gòu) 操縱機(jī)構(gòu)還應(yīng)設(shè)有保證不能誤掛倒檔的機(jī)構(gòu)。通常是在倒檔叉或叉頭上裝有彈簧機(jī)構(gòu)，使司機(jī)在換檔時(shí)因有彈簧力作用，產(chǎn)生明顯的手感。 鎖止機(jī)構(gòu)還包括自鎖、倒檔鎖兩個(gè) 機(jī)構(gòu)。自鎖機(jī)構(gòu)的作用是將滑桿鎖定在一定位置，保證齒輪全齒長(zhǎng)參加嚙合，并防止自動(dòng)脫檔和掛檔。自鎖機(jī)構(gòu)有球形鎖定機(jī)構(gòu)與桿形鎖定機(jī)構(gòu)兩種類(lèi)型。 倒檔鎖的作用是使駕駛員必須對(duì)變速桿施加更大的力，方能掛入倒檔，起到提醒注意的作用，以防誤掛倒檔，造成安全事故。 本次設(shè)計(jì)屬于前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)，操縱機(jī)構(gòu)采用直接操縱方式，鎖定機(jī)構(gòu)全部采用，即設(shè)置自鎖、互鎖、倒檔鎖裝置。采用自鎖鋼球來(lái)實(shí)現(xiàn)自鎖，通過(guò)互鎖銷(xiāo)實(shí)現(xiàn)互鎖。倒檔鎖采用限位彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)，使駕駛員有感覺(jué)，防止誤掛倒檔。 本章小結(jié) 本章主要介紹 了 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)的類(lèi)型 ， 分析了各類(lèi)型機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)所設(shè)計(jì)的變速器的類(lèi)型、特點(diǎn) 及功用，對(duì)變速器的傳動(dòng)方式、操縱機(jī)構(gòu)的布置方式、及主要零件的形式，做出了初步的選擇，為后期的設(shè)計(jì)工作打下基礎(chǔ)。 13 第 3章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 變速器主要參數(shù)的選擇 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在給定主要整車(chē)參數(shù)的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)， 捷達(dá) 整車(chē)主要技術(shù)參數(shù)如表 所示 表 捷達(dá) GTX 整車(chē)主要技術(shù)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 74kw 車(chē)輪型號(hào) 185/60R14S 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 155N m 最大 功率 時(shí)轉(zhuǎn)速 5200 r/min 最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)速 3800r/min 最高車(chē) 速 165km/h 總質(zhì)量 2150kg 前 軸載荷 1300kg 檔數(shù) 的選擇 近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車(chē)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(chē)變速器多用 5 個(gè)檔。商用車(chē)變速器采用 4～ 5 個(gè)檔或多檔。載質(zhì)量在 ～ 的貨車(chē)采用五檔變速器，載質(zhì)量在 ～ 的貨車(chē)采用六檔變速器。多檔變速器多用于總質(zhì)量大些的貨車(chē)和越野汽車(chē)上。 檔數(shù)選擇的要求： 相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值在 以下。 高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的比值小。 因此， 本次 設(shè)計(jì)的轎車(chē) 變速器為 5 檔變速器。 傳動(dòng)比范圍 變速器傳動(dòng)比范圍是指變速器最高檔與最低檔傳動(dòng)比的比值。最高檔通常是直接檔，傳動(dòng)比為 ；有的變速器最高檔是超速檔，傳動(dòng)比為 ～ 。 14 影響最低檔傳動(dòng)比選取的因素有：發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速所要求的汽車(chē)最大爬坡能力、驅(qū)動(dòng)輪與路面間的附著力、主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑以及所要求達(dá)到的最低穩(wěn)定行駛車(chē)速等。目前乘用車(chē)的傳動(dòng)比范圍在～ 之間，總質(zhì)量輕些的商用車(chē)在 ～ 之間，其它商用車(chē)則更大。 本設(shè)計(jì)最高檔傳動(dòng)比為 。 變速 器各檔傳動(dòng)比的確定 主減速器傳動(dòng)比的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車(chē)行駛速度之間的關(guān)系式為 [12]： iirnuga ? （ ） 式中： au —— 汽車(chē)行駛速度（ km/h）； n —— 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（ r/min）； r —— 車(chē)輪滾動(dòng)半徑（ m）； gi —— 變速器傳 動(dòng)比； 0i —— 主減速器傳動(dòng)比。 已知：最高車(chē)速 maxau = maxav =190 km/h；最高檔為超速檔，傳動(dòng)比 gi =；車(chē)輪滾動(dòng)半徑由所選用的輪胎規(guī)格 185/60R14S 得到 r =29(mm)；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速n = pn =5800（ r/min）；由公式（ ）得到主減速器傳動(dòng)比計(jì)算公式： ??????ag uinri 最 低 檔傳動(dòng)比計(jì)算 按最大爬坡度設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足最大通過(guò)能力條件，即用一檔通過(guò)要求的最大坡道角max?坡道時(shí)，驅(qū)動(dòng)力應(yīng)大于或等于此時(shí)的滾動(dòng)阻力和上坡阻力（加速阻力為零，空氣阻力忽略不計(jì)）。用公式表示如下： 15 m a xm a x0m a x s inco s ??? GGfr iiT tge ?? （ ） 式中： G —— 車(chē)輛總重量 (N)； f —— 坡道面滾動(dòng)阻力系數(shù) (對(duì)瀝青路面 μ=~)； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 (Nm)； 0i —— 主減速器傳動(dòng)比； gi —— 變速器傳動(dòng)比； t? —— 為傳動(dòng)效率（ ~）； R —— 車(chē)輪滾動(dòng)半徑； max? —— 最大爬坡度（ 一般轎車(chē)要求能爬上 30%的坡，大約 ? ） 由公式（ ）得： teg iTrGGi ? ???0m a xm a xm a x1 )s inc o s( ?? （ ） 已知： m=1480kg； ?f ； ? ?? ； r=； 170max ?eT Nm； ?i ； g=； ?t? ，把以上數(shù)據(jù)代入（ ）式： 5 5 2 8 ) i 1 5 s0 1 1 5 0(1 ??? ???????? ??gi 滿(mǎn)足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。即用一檔發(fā)出最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公式表示如下： ?? ntge Fr iiT ?10m a x 16 teng iT rFi ??0max1? （ ） 式中： nF —— 驅(qū)動(dòng)輪的地面 法向反力， gmFn 1? ； ? —— 驅(qū)動(dòng)輪與地面間的附著系數(shù)；對(duì)混凝土或?yàn)r青路面 ? 可取 ~之間。 已知： 13001 ?m kg； ? 取 ，把數(shù)據(jù)代入（ ）式得： 5 5 2 8 1 5 01 ??? ????gi 所以，一檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的選擇范圍是： 1 ?? gi 初選一檔傳動(dòng)比 為 。 變速器各檔速比的配置 按等比級(jí)數(shù)階分配的各檔速比的計(jì)算 汽車(chē)多在高檔區(qū)工作，換檔頻率，高檔區(qū)也多于低檔區(qū)，為了節(jié)約燃料和操縱輕便起見(jiàn)，應(yīng)盡量使高檔區(qū)兩檔位之間的速度差值小些，所以高檔區(qū)的速比階 K 要比低檔區(qū)的速比階 K 要小 。 根據(jù)汽車(chē)的工作要求 (長(zhǎng)途運(yùn)輸、城市公交車(chē)、礦山運(yùn)輸?shù)?)和發(fā)動(dòng)機(jī)特性的不同，速比階 K 的偏離情況也不同 .例如城市公交車(chē)和山區(qū)工作的汽車(chē)速比階 K 的偏離值要小一些，而轎車(chē)的直接檔的速比階 K 要更小一些 。 即： ? ? 51 1 ?? ? iinK 2 檔： ??? Kii 3 檔： ??? Kii 4 檔： ??? Kii 17 中心距的選擇 初選中心距可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 31m a x geA iTKA ?? （ ） 式中： A —— 變速器中心距（ mm）； AK —— 中心距系數(shù)，乘用車(chē) AK =~； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)距為 155（ Nm）； 1i —— 變速器一檔傳動(dòng)比為 ； g? —— 變速器傳動(dòng)效率，取 96%。 ?A （ ~） 3 ??? =（ ） ? 8=~ 轎車(chē)變速器的中心距在 60～ 80mm 范圍內(nèi)變化。初取 A=74mm。 變速器的外形尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可以根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確定。影響變速器殼體軸向尺寸的因素有檔數(shù)、換檔機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式。 乘用車(chē)變速器殼體的軸向尺寸可參考下列 公式 選用： 29 6~ 174)~()~( ???? AL mm 初選長(zhǎng)度為 260mm。 齒輪參數(shù)的選擇 模數(shù) 選取齒輪模數(shù)時(shí)一般要遵守的原則是