【正文】 對(duì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析 設(shè)計(jì)過程中，通過對(duì)兩軸和中間軸式變速器比較。固定軸式應(yīng)用最為廣泛，而兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的普通汽車上。 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分類方法。在設(shè)計(jì)開始之前，應(yīng)該根據(jù)汽車變速器運(yùn)用和發(fā)揮功能的實(shí)際情況 ,查閱相關(guān)資料，大致確定與汽車變速器設(shè)計(jì)相關(guān)一些主要參數(shù)。其功能：調(diào)節(jié)和變換發(fā)動(dòng)機(jī)的性能；將動(dòng)力傳遞至驅(qū)動(dòng)車輪。汽車變速器完成傳動(dòng)系 賦予的功能，不僅是傳動(dòng)系的重要部件，也是決定汽車整車性能的主要部件和環(huán)節(jié)。主要參數(shù)：兩軸齒輪中心距、變速器軸向基本尺寸、兩軸的直徑、齒輪相關(guān)參數(shù) 、齒數(shù)和模數(shù)等。 可以根據(jù)前進(jìn)檔數(shù)分為：四檔變速器，五檔變速器，多檔變速器。中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的中檔汽車上，還有旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。根據(jù)各自的利弊，以及根據(jù)所設(shè)計(jì)的夏利汽車的特點(diǎn)，最終確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置形式和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。通過查閱資料，軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算一般按汽車的大修里程，維修次數(shù)計(jì)算，一般汽車大修里程為 30 萬公里。還要對(duì)同步器、換檔操縱機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分析與計(jì)算設(shè)計(jì)，選擇最佳合理尺寸。 查閱最近幾年相關(guān)資料， 發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上多用兩軸式變速器。故在工作時(shí)齒輪和軸承均承載受壓，齒輪工作噪聲增大且易損壞，影響傳動(dòng)傳遞。特點(diǎn)：變速器一軸后端與常嚙合齒輪做成一體，絕大多數(shù)方案的第二軸與一軸在同一條直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接檔，使用直接檔變速器齒輪和軸承及中間軸不承載受壓，此時(shí)噪聲低，齒輪、軸承的磨損減少 [14]。就燃油經(jīng)濟(jì)性而言，檔位 數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低燃油消耗率區(qū)下作的能力，降低了油耗。結(jié)構(gòu)決定了變速器的設(shè)計(jì)要求較高，不僅要求運(yùn)行噪聲小，而且設(shè)計(jì)車速高，故選中間軸式變速器作為傳動(dòng)方案。圖 31b 方案的優(yōu)點(diǎn)是倒檔利用了一檔齒輪，縮短了中間軸的長(zhǎng)度。直齒圓柱齒輪主要用于一檔、倒檔齒輪，應(yīng)力要求較低。 齒輪尺寸小又與軸分開，其內(nèi)徑直徑到齒根圓處的厚度 b （圖 32）影響齒輪強(qiáng)度 [6]。圖32 中的尺寸 1D 可取為花鍵內(nèi)徑的 ～ 倍。 變速器軸設(shè)計(jì) 變速器軸多數(shù)情況下，軸承安 裝在殼體的軸承孔內(nèi)。從加工方便來看，定心外徑及矩形花鍵齒側(cè)的磨削比漸開線花鍵要容易 [7]。因漸開線花鍵定位性能良好，承載能力大且漸開線花鍵的齒短，小徑相對(duì)增大能提高軸的剛度，所以軸與同步器上的軸套常用漸開線花鍵連接。 [14] 汽車變速器軸承的選擇 變速器軸承種類很多，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。 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 6 第 3章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算校核 變速器主要參數(shù)的選擇 本次設(shè)計(jì)是在整車參數(shù)已知的情況下，車型已知的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)，整車主要技術(shù)參數(shù)如表 31 所示： 表 31 房車整車主要技術(shù)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 117kw 最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速 2500r/min 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 600N商用車變速器采用 4～ 5 個(gè)檔或多檔。 圖 32 五檔變速器傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 1一檔主動(dòng)齒輪 2一檔從動(dòng)齒輪 3二檔主動(dòng)齒輪 4二檔從動(dòng)齒輪 5三檔主動(dòng)齒輪 6三檔從動(dòng)齒輪 7四檔主動(dòng)齒輪 8四檔從動(dòng)齒輪 9五檔主動(dòng)齒輪 10五檔從動(dòng)齒輪 11倒檔主動(dòng)齒輪 12倒檔中間軸齒輪 13倒檔輸出軸齒輪。故有 m axm axm ax0m ax )sincos( ???? gmfgmr iiT aar Tge ???? （ 31） 則由最大爬坡度要求的變速器 Ι檔傳動(dòng)比為 0m axm ax?????????Terag iTrgmi?? （ 32） 最大道路阻力系數(shù)。 中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為： （ 35） 的等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另 外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。對(duì)轎車， K A =~；對(duì)貨車， K A =~；對(duì)多檔 主變速器， K A =~11； TI max 變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩： TI max=Te max igI η =62803N﹒ m 故可得出初始中心距 A=。為檢測(cè)方便， A取整。 一檔直齒輪的模數(shù) m 3 ? mm (38) 通過計(jì)算 m=3。 齒形、壓力角 α、螺旋角 β和齒寬 b 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 33 選取。176。 20176。 小螺旋角 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 9 10912 ZZZZi gI ??mAZ 2??壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。；斜齒輪螺旋角 β取 30176。但試驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來說明分配各檔齒數(shù)的方法。 7 1 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 10 91012 ZZiZZ gI ?? ?ZZ?co s2 )( 21 ZZmA n ??nmAZZ ?c os221 ?? 圖 33 五 檔變速器示意圖 當(dāng)房車三軸式的變速器~?gIi時(shí)，則 范圍內(nèi)選擇可在 17~1510Z ，此處取10Z =16，則可得出 9Z =35。 聯(lián)立可得： 1Z =1 2Z =34。 一般情況下，倒檔傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動(dòng)比 gri 取 。 故可得出中間軸與倒檔軸的中心距 A′= (317) =50mm 而倒檔軸與第二軸的中心 : (318) =。高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，有避免了其缺點(diǎn)。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。 根據(jù)上述理由，為降低噪聲，變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其他各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。 螺旋方向 由于斜齒輪傳遞扭矩時(shí)要產(chǎn)生軸向力，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)要求中間軸上的軸向力平衡。本次設(shè)計(jì)的齒輪的材料選用 40Cr。 齒輪工作時(shí)， 一對(duì)相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細(xì)小裂縫中的潤(rùn)滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點(diǎn)蝕。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級(jí)、支撐方式也基本一致。 1. 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （ 1） 直齒輪彎曲應(yīng)力 W? (320) 式中， W? 彎曲應(yīng)力（ MPa）； 10tF 一檔齒輪 10 的圓周力（ N） ， ；其中 為計(jì)算載荷（ N 二檔齒輪圓周力： （ 323） 根據(jù)斜齒輪參數(shù)計(jì)算公式可得出： 87ttFF? = 齒輪 8 的當(dāng)量齒數(shù) 3/cosnzz ?? =，可查表（ 34）得： 8 ? 。）； ? 齒輪螺旋角（ 176。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)。由于一檔和倒檔齒輪較小，通常和中間軸做成一體，而高檔齒輪則分別用鍵固定在軸上，以便齒輪磨損后更換。m 為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度與剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。由于第二軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故作為重點(diǎn)的校核對(duì)象。mm； TW 軸的抗扭截面系數(shù)， 3mm ； P軸傳遞的功率， kw； d計(jì)算截面處軸的直徑， mm； [ T? ]許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa。mm； 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 18 444170 100 10 1032? ?? ? ????m a xm a xm a x22 ta nc o s2 ta netereaTiFdTiFdTiFd??????traFNFN??? G 軸的材料的剪切彈性模量， MPa,對(duì)于鋼材， G = 410? MPa； PI 軸截面的極慣性矩， 4mm ， 32/4dI p ?? ； 將已知數(shù)據(jù)代入上式可 得： 。； maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為 170000N 該軸所受扭矩為： 1 7 0 3 .8 5 6 5 4 .5jTN? ? ?。 第 4 章 變速器同步器和操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 變速器的同步器的設(shè)計(jì) 1. 同步器的結(jié)構(gòu) 在前面已經(jīng)說明，本設(shè)計(jì)所采用的同步器類型為鎖環(huán)式同步器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 38 鎖環(huán)式同步器 9變速器齒輪 2滾針軸承 8結(jié)合齒圈 7鎖環(huán)（同步環(huán)） 5彈簧 6定位銷 10花鍵轂 11結(jié)合套 如圖（ 38），此類同步器的工作原理是：換檔時(shí)，沿軸向作用 在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動(dòng)定位銷和鎖環(huán)移動(dòng)，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。齒輪與鎖環(huán)的角速 度逐漸靠近，在角速度相等的瞬間，同步過程結(jié)束，完成換檔過程的第二階段工作。試驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)摩擦因數(shù)的影響很大，摩擦因數(shù)隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過大。 圖 310 同步器螺紋槽形式 (2)錐面半錐角 ? 摩擦錐面半錐角 ? 越小，摩擦力矩越大。 ? =6176。 (3)摩擦錐面平均半徑 R R 設(shè)計(jì)得越大，則摩擦力矩越大。 （ 4)錐面工作長(zhǎng)度 b 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 22 縮短錐面工作長(zhǎng)度，便使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短，但同時(shí)也減少了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。貨車同步環(huán)可用壓鑄加工。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的 2～ 3 倍。影響鎖止角 ? 選取的因素，主要有摩擦因數(shù) f 、擦錐面的平均半徑 R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角 ?。本次設(shè)計(jì)鎖止角 ? 取 ?30 。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關(guān)，不同車型要求作用到手柄上的力也不相同。即使達(dá)到完全齒寬嚙合，也可能由于汽車震動(dòng)等原因，齒輪產(chǎn)生軸向移動(dòng)而減少了齒輪的嚙合長(zhǎng)度，甚至完全脫離嚙合。為此，應(yīng)設(shè)置倒檔鎖。 ，變速器齒輪間將發(fā)生極大沖擊，導(dǎo) 致零件損壞。 變速器的操縱機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求： 1. 換檔時(shí)只允許 掛一個(gè)檔。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)同步時(shí)間有影響以外，變速器輸入軸，輸出軸的角速度差及作用在同步