【正文】 徑 13in=， 故車輪滾動(dòng)半徑近似等于輪胎半徑，為 r=+=。 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支承在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上，第一軸上的花鍵用來(lái)裝設(shè)離合器的從動(dòng)盤，而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬(wàn)向節(jié)連接。如圖 所示。 5 圖 傳動(dòng)方案圖 變速器采用三軸式剛性支承，能提高軸的剛度。第一軸后端經(jīng)軸承支承在第二軸前端的孔內(nèi)，第二軸前端與常嚙合主動(dòng)齒輪做成一體，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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高，可高達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少。擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，擋位低的齒輪不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，各擋位采用同步器換擋 [3]。 變速器基本參數(shù)的確定 擋數(shù)的確定 擋數(shù)的設(shè)置與整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有關(guān)。就動(dòng)力性而言，增加變速器的擋數(shù)，能夠增加發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最大功率附近高功率的機(jī)會(huì)，提高了整車的加速與爬坡能力。就燃油經(jīng)濟(jì)性而言，擋數(shù)多，增 加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低油耗區(qū)工作的可能性，降低油耗。所以擋數(shù)設(shè)置為五檔。 傳動(dòng)比的確定 根據(jù) m ax 77 pnrUa ii? （ ） 式中： maxUa ——最高車速， 135km/h； 6 pn ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率下的轉(zhuǎn)速， 6000r/min； r ——車輪半徑， ； 5i ——變速器最高擋傳動(dòng)比， ； 0i ——變速器主減速比。 由公式 （ ） 得：0 max pnri Ua i? =。 1i 汽車爬陡坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有： m a x 1 0m a x m a x m a x( c o s s in )eTrT i i m g f m gr ? ? ? ?? ? ?，則由最大爬坡度要求的變速器一擋傳動(dòng)比為 [1]： max1 max 0rTmgi Te i? ?? （ ） 式中： m——汽車總質(zhì)量， 1580kg； g——重力加速度， ； max? ——道路最大阻力系數(shù)，由于一般瀝青或混凝土路面滾動(dòng)阻力系數(shù)f=~，故取 f=；最大爬坡度 maxtan ???， 故坡角 max? ? ，所以 max? 為 ； r ——驅(qū)動(dòng)車輪滾動(dòng)半徑， ； maxTe ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 102Nm； 0i ——主減速比， ； T? ——汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，轎車可取 ~，故選 T? 為 。 由公式（ ）得： 1 ? ； 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件 m ax 1 02TrTe i i Gr ? ?? ，求得 變速器一擋傳動(dòng)比為[1]： 21 max 0rTGri Te i? ?? （ ） 式中： 2G ——汽車滿載靜止于水平路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的乘用車，滿載時(shí)后軸占 50%~55%，故取 2G =55%mg； ? ——道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 ? =~，故選 ? 為 ； r ， maxTe ， 0i ， T? ——見(jiàn)式（ ）下說(shuō)明。 由公式 （ ） 得： 1 ? ； 最終取 1 ? 。 7 由于汽車傳動(dòng)系各擋的傳動(dòng)比大體上是按等比級(jí)數(shù)分配的，且 5i =1， q 為各擋公比，則 2 3 44 3 2 1,i q i q i q i q? ? ? ?，故 4 1 4 3 21 . 3 5 , 1 . 3 5 , 1 . 8 2 , 2 . 4 6q i i i i? ? ? ? ?。 變速器中心距的確定 對(duì)于中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸軸線之間的距離稱為變速器中心距 A，初選中心距時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 [3]： 3 m ax 1AgA K Te i?? （ ） 式中： AK ——中心距系數(shù)，乘用車： AK =~，取 AK =； maxTe ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 102 Nm； 1i ——變速器一擋傳動(dòng)比， ； g? ——變速器傳動(dòng)效率，取 96%。 由公式（ ）得： A=； 乘用車變速器的中心距在 60~80mm 范圍內(nèi)變化，圓整后得變速器中心距A=70mm。 變速器軸向尺寸的確定 變速器的軸向尺寸與擋位數(shù)、齒輪型式、換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距 A 的尺寸參照下式初選。 乘用車變速器殼體的軸向尺寸為（ ~） A，取 =224mm。 本章小結(jié) 本章主要通過(guò)分析整車和發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤參數(shù)，對(duì)新型后驅(qū)動(dòng)變速器的總體方案進(jìn)行確定。其中包括：變速器傳動(dòng)方案的布置，中心距的確定，擋位的設(shè)置，各擋傳動(dòng)比的確定及軸向尺寸的確定等。通過(guò)確定變速器的基本參數(shù)，便于其他零部件的設(shè)計(jì)選用，為下一步的設(shè)計(jì)計(jì)算奠定基礎(chǔ)。 8 第 3 章 主要零部件的設(shè)計(jì)及計(jì)算 齒輪的設(shè)計(jì)及校核 齒輪參數(shù)確定及各擋齒輪齒數(shù)分配 m 齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。對(duì)于乘用車為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，乘用車和總質(zhì)量在~ 的貨車為 ~，取 m=。 ? 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20 ，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角 為 20 。 ? 選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意它對(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。螺旋角應(yīng)選擇適宜，太小時(shí)發(fā)揮不出斜齒輪的優(yōu)越性，太大又會(huì)使軸向力過(guò)大。轎車變速器齒輪應(yīng)采用較大螺旋角以提高運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，降低噪聲。 乘用車中間軸式變速器為 22 ~34 ，選 26?? 。 b 齒寬的選擇既要考慮變速器的質(zhì)量小，軸向尺寸緊湊，又要保證輪齒的強(qiáng)度及工作平穩(wěn)性的要求，通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來(lái)確定齒寬 b。 cb Km? ，其中 cK 為齒寬系數(shù)。變速器中一般倒擋采用直齒圓柱齒輪 cK =~；常嚙合及其他擋位用斜齒圓柱齒輪cK =~。 齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪 齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。一般齒輪的齒頂高系數(shù) 0 ? ，為一般汽車變速器齒輪所采用。 分配齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。 （ 1）確定一擋齒輪的齒數(shù) 由于一擋采用斜齒輪傳動(dòng)，所以齒數(shù)和 2 cosh nAZ m ?? =50，修正后得 ?? 。 齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，采 用變位齒輪，除為了避免齒輪 產(chǎn)生根切和湊配中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性、耐磨損、抗膠合能力及 9 齒輪的嚙合噪聲 [6]。 湊配中心距 9 1 039。 () 702 c os nZ Z mA mm A??? ? ?； 斜齒端面模數(shù) c os nt mm mm???； 嚙合角 39。9 1 0c o s ( ) c o s 0 . 9 3 9 72 tm ZZA??? ? ?，得 39。 20???? ； 故總變位系數(shù) 0x?? ，即為高度變位。 根據(jù)齒數(shù)比 910 Zu Z??查得： 1 0 90. 22 , 0. 22xx? ? ?故 。兩齒輪分度圓仍相切，節(jié)圓與分度圓重合，全齒高不變。一擋齒輪參數(shù)如表 。 表 一擋齒輪基本參數(shù) 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 1 端面壓力角 ta nta n 0. 40 8 , 22 .1 8c os ntt????? ? ? 2 分度圓直徑 10 Z m mm?? 9 Z m mm?? 3 齒頂高 01( ) f m m m?? ? ? 02( ) 1. 95anh f m m m?? ? ? 4 齒根高 01( ) f c m m m?? ? ? ? 02( ) f c m m m?? ? ? ? 5 齒頂圓直徑 2 5 3 .7aad d h mm? ? ? 2 9 6 .3aad d h mm? ? ? 6 齒根圓直徑 2 4 0 .5 7 5ffd d h m m? ? ? 2 8 3 .1 7 5ffd d h m m? ? ? 7 當(dāng)量齒數(shù) 103 24c osn ZZ ?? ? ? 93 46cosn ZZ ??? 8 齒寬 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? （ 2）對(duì)中心距進(jìn)行修正 因?yàn)橛?jì)算齒輪和 hZ 后，經(jīng)過(guò)取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的 hZ 重新計(jì)算中心距 A 作為各擋齒輪齒數(shù)分配的 依據(jù)。 702 coshnZmA mm???。 （ 3）確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 由一擋傳動(dòng)比 291 1 10ZZi ZZ? 求出常嚙合傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比： 2 10119ZZi? （ ） 而常嚙合傳動(dòng)齒輪的中心距與一擋齒輪的中心距相等，即： 10 12()2 cosm Z ZA ??? （ ） 由公式（ ）（ ）得： 1219, 32ZZ??。 核算 291 1 10ZZi ZZ? =，與前 1 ? 相差較小，故由（ ）式得：齒輪 2 精確的螺旋角 2 ? ? 。 湊配中心距 1239。 () 702 c os nZ Z mA m m A??? ? ?； 斜齒端面模數(shù) c os nt mm mm???； 嚙合角 39。12c o s ( ) c o s 0 . 9 4 1 92 tm ZZA??? ? ?，故 39。 ?? ，角度變位。 根據(jù)齒數(shù)比 21 Zu Z?? ，查得 120 . 0 2 , 0 . 2 1 0 . 2 3x x x? ? ? ? ? ?故。常嚙合齒輪參數(shù)如表 。 表 常嚙合齒輪基本參數(shù) 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式 1 理論中心距 120 7 0 .1 2 52 tZZA m m m??? 2 中心距變動(dòng)系數(shù) 0 0 .0 5nnAAm? ?? ? ? 3 齒頂降低系數(shù) 3nn ?? ? ?? ? ? 4 分度圓直徑 1 Z m mm?? 2 88td Z m mm?? 5 齒頂高 01( ) 2. 95a n nh f m m m??? ? ? ? 02( ) 1. 85a n nh f m m m??? ? ? ? 6 齒根高 01( ) f c m m m?? ? ? ? 02( ) f c m m m?? ? ? ? 7 齒頂圓直徑 2 5 8 .1 5aad d h m m? ? ? 2 9 1 .7aad d h mm? ? ? 8 齒根圓直徑 2 4 5 .1 7 5ffd d h m m? ? ? 2 7 8 .7 2 5ffd d h m m? ? ? 9 當(dāng)量齒數(shù) 13 25cosn ZZ ??? 23 42cosn ZZ ??? 10 齒寬 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? （ 4）確定其他各擋的齒數(shù) 二擋齒輪是斜齒輪，螺旋角 8? 與常嚙合齒輪 2? 不同，由 722 81ZZi ZZ? 得： 71282ZZi? （ ） 11 而 788()2cosm Z ZA ??? （ ）此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式： 2721 2 88ta n (1 )ta n ZZZ Z Z?? ??? （ ） 聯(lián)解上述三個(gè)方程式，采用試湊法，選定螺旋角 8 22?? ，解式（ ）（ ）求出7831, 21ZZ??。 再把 7 8 8ZZ?、 及 代入式（ ），檢查近似滿足軸向力平衡關(guān)系。 湊配中心距 7839。8() 7 0 . 1 0 52 c o s nZ Z mA m m A??? ? ?； 斜齒端面模數(shù)8 2 .7 0co snt mm mm???； 嚙合角 39。7839。c o s ( ) c o s 0 . 9 3 9 5 72 tm ZZA??? ? ?，故 39。 ? ? ，正角度變位。 根據(jù)齒數(shù)比 78 Zu Z?? ，查得 8