【正文】 1．綠色節(jié)能、環(huán)保低排放、高效實(shí)用，多元豐富的變速器，必是變速器甚至汽車工業(yè)發(fā)展面臨著的一個重大問題。 3．設(shè)計(jì)更簡單的結(jié)構(gòu)、燃油消耗更低，效率更高，至始至終都是變速器設(shè)計(jì)要達(dá)到的目的。 4 2 變速器的總體方案確定 變速器的功用及設(shè)計(jì)要求 變速器的作用就是能變換一、二軸轉(zhuǎn)矩比，歸屬于齒輪傳動。 1. 保證汽車的動力足夠，滿足經(jīng)濟(jì)高效。汽車在行駛過程中，不會發(fā)生跳檔、脫檔的安全隱患。 5. 噪聲小。將一二軸直接聯(lián)動，形成直接檔。 5 圖 21 轎車三軸式四檔變速器 ； ； 如圖 22 所示，就是二軸式。 兩軸式變速器在高檔運(yùn)轉(zhuǎn)時，齒輪和軸承都會受到不同的負(fù)荷，故會產(chǎn)生較大噪聲，也增加了磨損，這是它不好的地方。 圖 b 方案的好處是可 以降低中間軸尺寸，但此時這樣換擋也變得困難了。 圖 24f 的方案就很合適于齒輪副都采用常嚙合齒輪，也讓換擋變得輕便。 設(shè)計(jì)為一個或兩個獨(dú)立的齒輪和軸，通過不同的連接方式連接。 質(zhì)量越強(qiáng)越好，厚度 只要滿足強(qiáng)度，盡量設(shè)計(jì)得薄些。也可以根據(jù)實(shí)際安裝條件將輸出軸直接裝在殼體孔上，保證牢靠。同步器一般通過矩形花鍵連接。 變速器軸承的選擇 軸承也是變速器設(shè)計(jì)中非常重要的一部分，他能保證其中各個部件的相對運(yùn)動和承受各種載荷。 設(shè)計(jì)以當(dāng)時就按照汽車在最大爬坡度時的工況下進(jìn)行，這個時候該車的全部動力用來推動汽車爬坡。用公式表示如下： ?? ntge Fr iiT ?10m a x teng iT rFi ??0max1? （ ） 11 式中： nF —— 驅(qū)動輪路面法向反力， gmFn 1? ； ? —— 驅(qū)動輪與地面間附著系數(shù)； ? 一般取 ~。 12 初取 A=80mm。 乘用車，更主要的是降低工作噪聲；對于貨車，主要的減輕重量，故該參數(shù)可選得大些。 ? 壓力角越小，則重合度更高，傳動平順性更好，噪聲更??；反之，輪強(qiáng)度更高。、 25176。為了加工方便，所以全部采用標(biāo)準(zhǔn)壓力角 20176。 螺旋角選用范圍： 乘用車變速器： 兩軸式變速器為 2030 度 中間軸式變速器為 2234 度 貨車變速器： 1826 度 本次設(shè)計(jì)螺旋角初選 30176。 齒輪寬度直接關(guān)系齒輪的 承載能力， b 越大，承載能力越高。齒頂高系數(shù)越小，齒輪重合度越小，而工作噪聲變大；輪齒受的彎矩降低，輪齒的彎曲應(yīng)力同樣相應(yīng)的變小。 各檔齒輪計(jì)算 中心距、螺旋角、模數(shù)等參數(shù)初步確定后，依據(jù)檔數(shù)，傳動比和布置開始對各檔齒輪進(jìn)行計(jì)算。而中間軸倒檔齒輪一般略小于一檔主動齒輪齒數(shù)，取 1412?Z 。39。大、小輪用不同材料，可以使抗膠合能力得到提升。一般進(jìn)行過滲氮處理，齒面不容易變形，不需要磨齒。一檔所用齒輪與常嚙合齒輪相似；其他檔位小的用 40 Gr 調(diào)質(zhì)后表面淬火，大的用 45 號鋼調(diào)質(zhì)后表面淬火。 mm 二檔齒輪 3g ?????T310? N mm）； d —— 節(jié)圓直徑（ mm） ?coszmd n? ； nm —— 法向模數(shù)（ mm） 。 mm s30co s 339 ??? ??zz n 查齒形系數(shù)圖得： y= s16co s 3310 ??? ??zz n 查 齒形系數(shù)圖得： y= 代入公式得 22 2 61 6 2 82 339 ?????? ??????w?MPa 3310 ?????? ??????w?MPa 10w? ， 11w? 小于 350Mpa，所以合格。 3） 二檔齒輪彎曲強(qiáng)度校核 已知參數(shù)： 7,3,30 ??? Km?? ， ,25,21 78 ?? ?zz ??gT N mm, ??gT N mm s12co s 333 ??? ??zz n 查齒形系數(shù)圖得： y= s34co s 334 ??? ??zz n 查齒形系數(shù)圖得： y=0..138 24 代入公 式得 8 91 3 3 72 3 33 ?????? ????? ?w? MPa 8 11 3 o 8 82 3 34 ?????? ????? ?w? MPa 3w? ， 4w? 滿足 180~350Mpa，故合格。 斜齒輪齒輪接觸應(yīng)力 )11(4 1 bzj bFE ??? ?? （ ） 式中： j? —— 輪齒接觸應(yīng)力（ MPa ）； F —— 齒面上的法向力（ N）， )cos(cos1 ??FF ? ； F1 —— 圓周力， dTF g21 ?； Tg ———— 計(jì)算載荷（ N mm ??? c os2c osc os 2 zm Td TF n gg ?? NF 1 7 2 3 020co s303 39 ??? ??? ?, 1723020co s163 311 ??? ??? ?F N s 37co s ???? ??nc mKb mm o s2 20s i n303c o s2 s i nc o s2 s i nc o ss i n o s2 20s i n163c o s2 s i nc o s2 s i nc o ss i n331723332923????????????????????????????????zmdrzmdrnbbnzz 111 ???? bz ?? 將已知數(shù)據(jù)代入公式 得： )11( 59 ??? ?????bzbFEj ???MPa 2 5 51 2 7 2 3 04 1 )11(4 1 510j ??? ?????bzbFE ??? MPa 10j? ， 11j? 都小于 MPa1900 ，所以合格。 3） 二檔齒輪 已知條件： 7,7,30,20 ???? Km?? ?? ， 21,25 87 ?? zz ??gT N m, ??gT N m ??? c o s2c o sc o s2 zm Td TF n gg ?? 8 1 0 820co s123 3 72 33 ??? ??? ?F N 810820co s343 34 ??? ??? ?F N s 37co s ???? ??nc mKb mm 111130c o s220s i n123c o s2s i nc o s2s i nc o ss i n30c o s220s i n343c o s2s i nc o s2s i nc o ss i n33823333223??????????????????bznbbnzzzmdrzmdr???????????????????? 將已知數(shù)據(jù)代入公式 得到： 3 61 4 1 0 84 1 )11(4 1 53 ??? ?????bzj bFE ??? MPa 3 61 4 1 0 84 1 )11(4 1 54 ??? ?????bzj bFE ??? MPa 3j? ， 4j? 都小于 1300—— 1400 MPa ，所以合格。所以軸要具有很高的剛度和強(qiáng)度以滿足要求。 如果軸有階梯形式，盡量使工藝簡單，階梯少。 輸入軸花鍵部分直徑 d： 3 maxeTKd ? （ ） 式中： K —— 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)； maxeT —— 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)距（ N m； TW —— 軸的抗扭截面模量 (mm3)； P —— 軸傳遞的功率（ kw）， P =60kw； n —— 軸的轉(zhuǎn)速 )min(r ， n =3000 )min(r ； ][? —— 許用扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力（ MPa ）： 表 36 軸常用集中材料的 ][? 及 A值 軸的材料 Q235A， 20 Q237， 35 （ 1C,18Ni9Ti） 45 40Cr,35SiMn,38SiMnMo, 3Cr12,20CrMnTi ][? /MPa 1525 2035 2545 3555 A值 149126 135112 126103 11297 由式 得到軸直徑的計(jì)算公式： 333 3][ 109550 nPAnPd ??? ? （ ） 中 間軸 為合 金鋼 CrMnTi20 ， 通 過表 查得 A 為 100 ； P 為 90kw ；m in/2 6 2 532146 0 0 0 rn ??? 。檔位的不同，受力情況完全不同，故必須進(jìn)行所有檔位的驗(yàn)算。只需對齒輪不同位置處軸的撓度和轉(zhuǎn)角計(jì)算。 軸的撓度 為 ??cf =～ ， ??sf =～ 。 中間軸常嚙合齒處軸剛度校核： 各已知參數(shù)代入公式（ ）得到： LdE baFE ILbaFf rrc 4222222 3 643 ? ??? ?rF N, 25?a mm, 215?b mm, 240?L mm, 40?d mm ][0 0 4 8 4 642 1 9 4 6 45 22 ????????? ???? cc ff mm 各已知參數(shù)代入公式（ ），（ ）得到： 0 1 0 6 4 642 1 5257 0 1 03 643 45 224222222 ?????? ??????? LdE baFE I LbaFf tts ?mm 2222 ?????? sc fff mm 0 0 1 5 8 64)25215( 9 4 63 )( 452 ??????? ?。 圖 變速器的撓度和轉(zhuǎn)角 1） 變速器在一檔工作時二軸和中間軸的剛度 第一軸軸上受力分析 30c os101702c os22 311 11 ?? ??????? ?zmTdTF ngt ?N o s 20t a o st a n11 ???? ???? ntr FF N a a n11 ???? ??ta FF N 中間軸軸上受力分析 0 1 0323 143230c o s101 7 02c o s22 32222 ?? ?????????zmTdTFngt ?N o st a n 122 ??? rntr FFF ?? N 0 4 7t a n 122 ??? ata FFF ? N 6 0 2 414x3 30c o s1432101 7 022 3333 ????????dTFtN 35 o s 20t a n16024c o st a n33 ???? ???? ntr FF N a n16024t a n33 ???? ??ta FF N 第二軸軸上受力分析 4 0 2 1303 1630143230c o s101 7 02c o s22 34444 ?? ??????????zmTdTFngt ?N 8 9 2c o st a n 344 ??? rntr FFF ?? N 0 9 5t an 344 ??? ata FFF ? N 二軸軸剛度校核： 將各已知參數(shù)代入公式 得到： LdE baFE ILbaFf rrc 4224224 3 643 ? ??? ?rF N, 185?a mm, 25?b mm, 210?L mm, 40?d mm ][0 0 8 7 8 1 64251 8 8 2 5 45 22 ????????? ???? cc ff 各已知參數(shù)代入公式（ ），（ ）得到： 0 1 8 0 1 64251 8 51 4 0 2 13 643 45 224224224 ?????? ??????? LdE baFE I LbaFf tts ? ][0 1 8 0 ??? sf mm 2222 ?????? sc fff mm 0 0 0 0 3 0 3 1 64)251 8 5(251 8 8 2 53 )( 454 ??????? ??????? E I L ababF r? rad 所以變速器第二軸在一檔工作時滿足剛度要求。 軸在垂直面內(nèi) cf ，水平面內(nèi) sf ，轉(zhuǎn)角為δ， EILbaFfc 3 221? （ ） EILbaFfs 3 222? （ ） ? ?EIL ababF 31 ??? （ ） 式中： 1F —— 徑向力（ N）； 2F —— 圓周力（ N）； E —— 彈性模量（ MPa ）， E = 105 MPa ； I —— 慣性矩（ mm4），對于實(shí)心軸， 644dI ?? ； d —— 直徑（ mm），花鍵處取平均值； 34 a 、