【正文】 此次設(shè)計(jì)的變速器為兩軸式四檔變速器，重強(qiáng)度的方面考慮，一擋齒輪處的輸入軸，輸出軸部分器受力最大，所以此次的軸的直徑應(yīng)該是最粗的地方，直徑初選 30mm 輸入軸 花鍵部分直徑 d（ mm）可按下式初選 d = K 式中， K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， K=~； Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩（ ），計(jì)算后得出d=~，先取 d=23mm (1)軸的剛度驗(yàn)算 對(duì)齒輪工作的影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和周在水平面內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。要求變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。 國內(nèi)汽車常用的變速器齒輪材料有 20GrMnTi、 20GrMn2TiB、 15MnCr 20MnCr 25 MnCr28 MnCr5。 將作用在變速器第一軸上的載荷 Temax/2作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器的許用接觸應(yīng)力見下表所示： 表 41 變速器齒輪的接觸應(yīng)力 齒輪 ? j/MPa 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 1900~2020 950~1000 常嚙合齒輪和高檔 1300~1400 650~700 F=F1/cosα .cosβ F1=2Tg/d 輸出軸上的齒輪其 Tg= Temax/2 正常嚙合齒輪的節(jié)圓直徑 d等于分度圓直徑所以 d=mz，齒輪所選用的材料為 20GrMnTi，表面滲碳處理，彈性模量 E=210000(Mpa) 將各參數(shù)帶入式（ 45）后計(jì)算得出： 一擋齒輪的接觸應(yīng)力為： 倒擋齒輪的接觸應(yīng)力為： 二擋齒輪的接觸應(yīng)力為： 三擋齒輪的接觸應(yīng)力為： 四擋齒輪的接觸應(yīng)力為： 參照上表，計(jì)算所得出的數(shù)據(jù)滿足齒輪的許用接觸應(yīng)力。 計(jì)算 四 檔 常嚙合 齒輪的彎曲應(yīng)力 已知 Z8=22， Kc=6，β =176。 Zn=， 從表中查的 y= 帶入式（ 44） ? w= = 。 （ 2）斜齒輪彎曲應(yīng)力? w ? W = （ 43） 式中，式中，? W為彎曲應(yīng)力（ MPa）； F1為圓周力（ N）， F1=2Tg/d； Tg為計(jì)算載荷（ ）； d為節(jié)圓直徑（ mm） d=（ mnz） /cosβ， mn為法向模數(shù)（ mm）； K? 為集中應(yīng)力系數(shù)，可取近似值 K? =； b為齒寬（ mm）； t為法向齒距（ mm） t=π mn； y為齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù) Zn= Z/cos3β在上圖中查得； Kε 為重合度影響系數(shù)， Kε =。 計(jì)算倒 主動(dòng) 齒輪 Z9：齒數(shù) Z9=11， 已知其 正 變位為 ，根據(jù)上圖，取得 y=系數(shù) Kc=,8， 倒擋的許用彎曲應(yīng)力為 400~850Mpa。 ? w= =。 （ 1）直齒輪彎曲應(yīng)力? W ? W= （ 41） 式中，? W為彎曲應(yīng)力（ MPa）； F1為圓周力（ N）， F1=2Tg/d； Tg為計(jì)算載荷（ ）； d為節(jié)圓直徑（ mm）； K? 為集中應(yīng)力系數(shù)，可取近似值 K? =； Kf為摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向不同，對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動(dòng)齒輪 Kf= Kf=；b為齒寬（ mm）； t為端面齒距（ mm） t=π m， m為模數(shù)； y為齒形系數(shù)，如圖 （ 41） 所示。它使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，并可能導(dǎo)致齒輪折斷。） 傳動(dòng)比 i 一擋 39 11 24 3 0 上 海 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 17 二擋 31 17 16 三擋 26 22 16 四擋 22 26 16 倒擋 35 11 22 24 3 0 上 海 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 18 第四章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、移動(dòng)換擋齒輪端部破壞以及齒面膠合。倒檔齒輪 Z11的齒數(shù)，一般在 21～ 23之間，可選倒檔齒輪齒數(shù) Z11=22，為避免齒輪 9，與齒輪 10 齒頂圓的接觸，故將齒數(shù) Z9取為 Z9=11， 可計(jì)算出 輸入軸 與倒檔軸的中心距： A＇ A＇ =1/2m(Z9+Z11) =1/2 3（ 11＋ 22） = 初選倒檔的傳動(dòng)比為 i 倒 =， i 倒 =Z10Z11/Z11Z9， 計(jì)算得出 Z10=，取整后， Z10=35 重新計(jì)算倒檔傳動(dòng)比， i 倒 = Z10Z11/Z11Z9=35/11= 計(jì)算倒檔齒輪與輸出軸 的中心距 A＇＇ =（ Z10+Z11） m/2=（ 35+22） 3/2= 由于 Z9的齒數(shù)為 11會(huì)發(fā)生根切，對(duì)其進(jìn)行變位，變位系數(shù) x=（ 1711） /17= 驗(yàn)證中心距：為了保證齒輪 10 與齒輪 9 不發(fā)生接觸，則其兩者齒頂圓直徑之和必須小于 2A。 16＇ 12＇＇。帶入上式（ 32）中， Zh= = = 取整， Zh=48。 確定一檔齒輪齒數(shù)： (1)一檔傳動(dòng)比 i1= （ 31） 為了求 Z1和 Z2的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 Zh，公式如下： 直齒 Zh= 斜齒 Zh= （ 32） 上 海 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 15 (2)選取中間軸一檔的齒數(shù) 轎車兩軸式變速器一檔傳動(dòng)比 i=～ ，一檔的齒數(shù)在 Z8=11～ 17，由于所設(shè)計(jì)為一般 中級(jí) 轎車，載荷平穩(wěn)、可靠性要求一般。 齒寬 b 通常根據(jù)齒輪模數(shù) m（ mn）的大小來確定齒寬 b： 直齒輪 b=Kcm， Kc為齒寬系數(shù)，為 ~ 斜齒輪 b=Kcmn， Kc取 ~ 采用嚙合套或同步器換擋時(shí)，其接合齒輪的工作寬度初選是可取 2~4mm。 斜齒輪螺旋角可以在以下提供的范圍內(nèi)選?。? 中間軸式變速器 22176。時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度繼續(xù)上升。選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意他對(duì)齒輪工作噪聲、齒輪的強(qiáng)度和軸向力有影響。的壓力角。嚙合套或同步器的結(jié)合壓力角有 20176。時(shí)強(qiáng)度增加的不多；對(duì)于斜齒輪，壓力角在 25176。選用時(shí)應(yīng)用第一系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡量不用。 齒輪參數(shù) 模數(shù)的選取 上 海 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 13 齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并且影響他的選取因數(shù)又有很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。 外形尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換擋機(jī)構(gòu)的布置方案來初步確定。還有，變速器中心距取的過小，會(huì)使變速器長度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力越大，齒輪的壽命越短。內(nèi)裝操縱機(jī)構(gòu)的變速器蓋，用螺栓固定到殼體上，裝配后的變速器結(jié)構(gòu)剛度，還與該螺栓的扭緊程度有關(guān)。 變速器整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系?？砂凑障旅娴墓絹泶_定： ξ = 因?yàn)樽兯倨髟诘蜋n工作時(shí)有較大的力，所以典型的 兩 軸式變速器的低檔，布置在靠近后支撐處，然后按照從低檔到高檔順序不止各檔位齒輪。一般情況下，最高檔和一檔齒輪副的ξ c 可選用 ~，ξ c 值應(yīng)該逐擋增大。 總體變?yōu)橄禂?shù)ξ c=ξ 1+ξ 2越小，一對(duì)齒輪的齒根總的厚度越薄，齒根越弱，抗彎曲強(qiáng)度越低。高度變位可增加小齒輪齒根部分的強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度相接近的程度。何謂變位？即通過改變標(biāo)準(zhǔn)刀具對(duì)齒輪毛坯的徑向位置或改變標(biāo)準(zhǔn)刀具齒槽寬后切制的齒形為非標(biāo)準(zhǔn)漸開線齒形的齒輪。滑動(dòng)軸套的徑向配合間隙大、易磨損、間隙大后影響齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增大。 變速器第一軸、第二軸的后端軸承，以及中間軸承、后軸承，按直徑系列一般選用種系列球軸承或圓柱滾子軸承。中間軸上的齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的的軸向力，原則上由前或后軸承承受都可以，但當(dāng)在殼體前端布面布置軸承蓋有困難，必須由后軸承承受軸向力，前端采用圓柱滾子軸承來承受徑向力，而后端采用外圓有擋圈的球軸承或圓柱滾子軸承。變速器第一軸前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間，常采用一端有密封的的球軸承來承受徑向力。至于何處應(yīng)當(dāng)采用什么軸承，是守結(jié)構(gòu)限制并所受的載荷的點(diǎn)不同而不同。因此，這種換檔方法，目前只在某些要求不高的檔位大貨車變速器上使用。 由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪嚙合狀態(tài)，所以可用嚙合套換檔。只有駕駛員用熟練的技術(shù)，使齒輪換檔時(shí)無沖擊，才能克服上述缺點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)中除一、倒檔，其余全為斜齒圓柱齒輪 變速器換檔結(jié)構(gòu)型式有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套、同步器等三種。 圖 26 兩軸式手動(dòng)四檔變速器布置方案 變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析 變速器所用的齒輪有斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱齒輪兩種。倒擋的傳動(dòng)比雖然與一擋的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫?擋的 時(shí)間 非常 短， 從這 點(diǎn)出 發(fā)有 些方 案將 一擋 布置 靠近軸 的支 撐處 。圖 2－ 3f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換擋更為輕便。 圖 25 倒檔布置方案 圖 2－ 3為常見的倒擋布置方案。這時(shí)如用在軸的平面上可分開的殼體 ,就能很好的解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。 圖 23 中間軸四檔變速器傳動(dòng)方案 圖 24 中間軸式六擋變速器傳動(dòng)方案 以上各方案中 ,凡采用嚙合齒輪傳動(dòng)的擋位 ,其換擋方式可以用同步器或嚙合套來實(shí)現(xiàn)。 如圖 2－ 3 中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案中 ,圖 23a 所示方案中 ,除一 ,倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋外 ,其余各擋為常嚙合齒輪傳動(dòng)。 在擋數(shù)相同的情況下 ,中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù) ,軸的支撐方式 ,換擋方式和倒擋傳動(dòng)方案以及擋位布置順序上有差別。因?yàn)橹苯訐醯睦寐室哂谄渌鼡跷?,因而提高了變速器的使用壽命 。 圖分別示出了幾種中間軸式變速器的傳動(dòng)方案。 圖 21 兩軸式變速器的傳動(dòng)方案 圖 21示出用在發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)轎車的兩軸式變速器傳動(dòng)方案，其特點(diǎn)是：變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器采用弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒檔傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其他擋位均用常嚙合齒輪傳動(dòng)；圖 2－ 1f中的倒擋齒輪為常嚙合齒輪，并且用同步器換檔；同步器多數(shù)用在輸出軸上，這是因?yàn)橐粨踔鲃?dòng)齒輪尺寸小，同步器裝在輸入軸上有困難，而高擋的同步器可以裝在輸入軸后端，如圖 2－ 1d,e所示；圖 2－ 1d所示方案有輔助支撐，用來提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲。 與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點(diǎn)，此外，各中間擋位因只經(jīng)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高同時(shí)燥聲也低。為兩軸式軸和軸承數(shù)少，所以結(jié)構(gòu)簡單，輪廓尺寸小和容易布置等有點(diǎn)。 機(jī)械式變速器的特點(diǎn) 上 海 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 4 機(jī)械式變速器結(jié)構(gòu)簡單，維修維護(hù)方便，造價(jià)低廉，窗洞效率高，工作可靠性強(qiáng)。 從市場(chǎng)走向來看，雖然無級(jí)變速器是一個(gè)技術(shù)分量比較高的部件，但是也已經(jīng)走進(jìn)了普通轎車的“身體” 之中，廣本兩廂飛度每個(gè)排量都有一款配置了 CVT無級(jí)變速器，既方便又省油，且售價(jià)也僅在 ～ 。通常有些朋友將自動(dòng)變速器稱為無級(jí)變速器，這是錯(cuò)誤的。無級(jí)變速器最早由荷蘭人范而汽車廠商和配套的變速器廠家應(yīng)該以此為契機(jī)，根據(jù)市場(chǎng)要求精心打造此類變速器。 自動(dòng) — 手動(dòng)變速系 統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式 — 為了駕駛樂趣使用手動(dòng)檔，而在交通擁擠時(shí)使用自動(dòng)檔，這樣的變速方式對(duì)于我國的現(xiàn)狀還是非常適合的。這樣手動(dòng) /自動(dòng)變速器便由此誕生。使用自動(dòng)檔，就不會(huì)這樣麻煩了。 在中檔車的市場(chǎng)上，自動(dòng)變速器有著一片自己的天空。例如，夏利、奇瑞、吉利等國內(nèi)廠家的經(jīng)濟(jì)型轎車都是手動(dòng)變速的車，它們的各款車型基 本上都是 5檔手動(dòng)變速。從我國的具體情況來看，手動(dòng)變速器幾乎貫穿了整個(gè)中國的汽車發(fā)展歷史，資歷郊深的司機(jī)都是“手動(dòng)”駕車的，他們對(duì)手動(dòng)變速器的認(rèn)識(shí)程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實(shí)的。我們都知道一檔有“勁”，這樣在起步的時(shí)候有足夠的牽引力量將車帶動(dòng)。 曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點(diǎn)，阻礙了汽車高速發(fā)展的步伐，手動(dòng)變速器會(huì)在不久“下課”，從事物發(fā)展的角度來說，這話確實(shí)有道理。 變速器的種類 上 海 理 工 大 學(xué) 本 科 畢 業(yè) 論 文 2 變速器有傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。 那么變速器的具體作用是什么？ 1）改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的形式條件、如起步、加速、上坡等，同時(shí)是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)在最有利的情況 下工作； 2）在發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，是汽車能倒退行駛； 3）利用空擋，中斷動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠啟動(dòng)、怠速，并是變速器便于換擋或進(jìn)行動(dòng)力輸出。為什么減速可以增