【正文】 材料選擇 ..........................................................................23 計算各軸的轉(zhuǎn)矩 .............................................................................................24 齒輪的強度計算 .............................................................................................24 輪齒的彎曲應(yīng)力 公式 ..........................................................................25 輪齒接觸應(yīng)力 公式 ..............................................................................26 各檔齒輪的強度計算 及 校核 ..............................................................28 各檔齒輪的受力 計算 .....................................................................................35 本章小結(jié) .........................................................................................................38 第 4章 變速器軸和軸承的設(shè)計及校 核 ............................................................39 軸的設(shè)計 ..........................................................................................................39 軸的 作用 及其設(shè)計要求 ......................................................................39 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ......................................................................................39 軸的尺寸 計算 ......................................................................................40 軸的強度 計 算 及校核 .....................................................................................41 軸的剛度計 算 及校核 ..........................................................................41 軸的強度計算 及校核 ..........................................................................46 軸承的選擇 及校核 ..............................................................................50 本章小結(jié) .........................................................................................................52 第 5章 同步器的確定 ............................................................................................53 鎖銷式同步器 介紹 .........................................................................................53 鎖環(huán)式同步器 介紹 .........................................................................................54 本章小結(jié) .........................................................................................................55 第 6章 操縱機構(gòu)和箱體的確定 ..........................................................................56 操縱機構(gòu)的功用 .............................................................................................56 換檔位置 示意 圖 .............................................................................................56 變速器箱體的設(shè)計 .........................................................................................56 本章小結(jié) .........................................................................................................57 結(jié)論 ..............................................................................................................................58 參考文獻 .....................................................................................................................59 致謝 ..............................................................................................................................60 附錄 ..............................................................................................................................61 1 第 1 章 緒 論 汽車變速器的概述 汽車是一種快速機動的道路交通工具。一般是指自帶動力裝置的可以獨立行駛并完成運載任務(wù)的輪式車輛，具有四個或四個以上的車輪。按照國家標(biāo)準(zhǔn)中 有關(guān)規(guī)定，汽車可分為載貨汽車，越野汽車，自卸汽車，牽引汽車，專業(yè)汽車，客車，轎車等種類。汽車的基本組成是相同的，均由發(fā)動機，底盤，車身和電氣設(shè)備四大部分組成，現(xiàn)代汽車將以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機為主要動力源，而發(fā)動機的扭矩、轉(zhuǎn)速與汽車的牽引力、車速要求之間的矛盾，靠現(xiàn)代汽車的內(nèi)燃機本身是無法解決的。為此，在汽車傳動系中設(shè)置了變速器和主減速器。既可使驅(qū)動車輪的扭矩增大為發(fā)動機扭矩的若干倍，同時又可使其轉(zhuǎn)速減小到發(fā)動機轉(zhuǎn)速的若干分之一。 變速器用于改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克服 各種道路障礙等不同行駛條件下，滿足驅(qū)動車輪牽引力及車速不同要求的需要。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，今后要求汽車車型的多樣化、個性化、智能化已成為汽車的發(fā)展趨勢。但變速器設(shè)計一直是汽車設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。因此它的性能影響到汽車的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)。變速器能使汽車以非常低的穩(wěn)定車速行駛，而這種低的車速只靠內(nèi)燃機的最低穩(wěn)定車速是難以達到的。變速器的倒檔使汽車能倒退行駛；其空檔使汽車在啟動發(fā)動機、停車和滑行時能長時間將發(fā)動機和傳動系分 離。 變速器的結(jié)構(gòu)除了對汽車的動力性、經(jīng)濟性有影響同時對汽車操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。變速器與主減速器及發(fā)動機的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動力性與經(jīng)濟性；采用自鎖及互鎖裝置，倒檔安全裝置，其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不產(chǎn)生跳檔、亂檔、自動脫檔和誤掛倒檔；采用同步器可使換檔輕便，無沖擊及噪聲；采用斜齒輪、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲低，不同的傳動比還可以使在其不同路面提高汽車的動力性和經(jīng)濟性，使汽車和發(fā)動機有良好的匹配性 [1]。 汽車變速器研究 狀況、發(fā)展趨勢 國外研究現(xiàn)狀 2 變速器作為傳遞動力和改變車速的主要裝置，國外對其操縱的方便性和檔位數(shù)等方面的要求愈來愈高。目前， 4 檔特別是 5 檔變速器的用量有日漸增多的趨勢。同時， 6 檔變速器的裝車率也在上升。電子控制式自動變速器是 90年代人們關(guān)注的焦點。它是在機械變速器的基礎(chǔ)上，通過運用電子技術(shù)實現(xiàn)自動換檔、自動控制離合器及油門動作的種先進的變速裝置。在該裝置中，有一個由半導(dǎo)體元件和集成電路組成的電子控制器，它是變速器的“指揮中心”，以模擬控制與數(shù)字控制兩種方式作用，能連續(xù)不斷地把車輛的實際行駛狀況與希望實現(xiàn)的狀況進行比較，如果兩者不吻合，該控制器就會命令操縱機構(gòu)，改換變速器的檔位、離合器的分離與接合以及油門的開度。通過實現(xiàn)自動選擇最佳檔位和最佳換檔時間，電控變速器可直接改善整車的操縱性，并使車輛在經(jīng)濟性最佳的范圍內(nèi)行駛。據(jù)悉，豐田電控變速器可節(jié)油 5%左右。盡管電控自動變速器從開始研制至今僅 20 余年，但由于它既有機械變速器傳動效率高和使用可靠等優(yōu)點，又有液力機械自動變速器動力性好、油耗低和操作簡單的好處，所以國外各大公司都很重視該產(chǎn)品的研制應(yīng)用。豐田公司開發(fā)的 ECT 電控自動變速器，起動時和低、中速時的加 速性都很好，而且變速平穩(wěn)、油耗低。日產(chǎn)研制的全新通檔電控自動變速器，體積小 ,傳遞效率高，比同類產(chǎn)品更能滿足經(jīng)濟性要求，它在車速超過 50km/h 時 ,無論在 3 檔或 4 檔都具有轉(zhuǎn)矩鎖定功能。三菱在其最新的電控自動變速系統(tǒng)中，增加了“模糊控制”的新概念。當(dāng)電子控制器根據(jù)所收到的車輛行駛狀況信息，通過模糊邏輯進行判斷之后，會白動選擇最適當(dāng)?shù)膿Q檔方式，從而可以防止車輛上坡時或轉(zhuǎn)彎時自動換人高檔，也可防止車輛下坡時自動由高檔換到低檔。本田開發(fā)的電控變速器也應(yīng)用了模糊控制概念，使變速控制非常簡便、輕松，駕駛者簡直難以覺察到檔 位的變換。目前國外轎車的電控自動變速器，主要有三種操縱方式，即電子控制氣動操縱、電子控制液壓操縱和電子控制馬達操縱。 最近幾年 ,傳統(tǒng)的液力自動變速器通過采用 CAD/CAM 技術(shù)來提高液力變矩器效率 ,增加行星齒輪變速器的檔位 (四、五檔 )以及電子技術(shù)的應(yīng)用 ,液力自動變速器的性能已相當(dāng)完善。每年還有幾十項專利申請 ,主要是在電子控制方面的 ,如消除汽車爬坡時因牽引力不足產(chǎn)生急劇減速造成的重復(fù)換檔 。防止汽車轉(zhuǎn)彎時因短時間速度下降產(chǎn)生重復(fù)換檔 ,有效地減小離合器和制動器的使用頻率 。因海拔高度變化引起發(fā)動機轉(zhuǎn)矩下降而對換檔時刻 進行修正 。通過控制液壓系統(tǒng)壓力和發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩以抑制換檔沖擊等 [2]。 現(xiàn)在的液力自動變速器已能通過微電腦對整個動力 — 傳動系統(tǒng)進行控制 ,可稱得上是全電子控制的智能化產(chǎn)品。由各種電子傳感器和微電腦組成的電控 3 單元可根據(jù)路況、駕駛方式等信息控制發(fā)動機的噴油量 ,決定換檔時機和液力變矩器鎖定時刻 ,使動力輸出達到最佳 ,既降低油耗 ,又減小換檔時的振動。三菱公司新的自動變速車“ Fuzzy Shift 4AT”在自動變速系統(tǒng)中加入了“模糊控制”的概念 ,變速器內(nèi)的微電腦會根據(jù)收集到的行駛狀況信息 ,通過模糊邏輯判斷后 ,自動選擇最 適當(dāng)?shù)膿Q檔方式。該公司的 INVECSⅡ自動速器 ,控制參數(shù)擴大到車輛的全部工作范圍 ,相關(guān)信息數(shù)量高達 210 個 ,其電腦有記憶駕駛員的愛好和習(xí)慣的能力 ,可據(jù)此修改換檔程序。 液力自動變速器的應(yīng)用范圍非常廣 ,與之匹配的發(fā)動機排量小至 1L,大至10L 以上 。傳遞功率可從幾十千瓦到幾百千瓦 ?？梢匝b備轎車、客車、貨車、越野車等各種車型。僅就液力自動變速器在轎車上的裝備率而言 ,目前美國為 90%左右 ,日本接近 80%。因此 ,液力自動變速器在汽車自動變速器行業(yè)占有主導(dǎo)地位。據(jù)預(yù)測 ,隨時間的增加 ,日本自動變速器的總裝車率將達到 40