【正文】 Z4 為三檔主、被動齒輪， ZZ6為二檔主、被動齒輪 Z Z8為一檔主、被動齒輪， Z Z10為五檔主、被動齒輪。 (5)齒頂高系數(shù) 一般齒輪的齒頂高系數(shù) f0＝ ，為一般汽車變速器齒輪所采用。減少齒寬會使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，還會使工作應(yīng)力增加。 貨車變速器： 18176。 斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用： 轎車變速器： 兩軸式變速器為 20176。 ,接合套或同步器的接合齒壓力角用 30176。 出于工藝考慮，模數(shù)應(yīng)盡量統(tǒng)一。齒高系數(shù) f相同、節(jié)點(diǎn)處壓力角不同時： yy ? ， yy ? ， yy ? ， 2025 yy ? ；壓力角相同、齒高系數(shù)為 時， ??? ； w? —— 輪齒彎曲應(yīng)力，當(dāng) maxej TT? 時， 直齒齒輪的許用應(yīng)力850~400][ ?w? MPa。 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒輪。減少轎車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選小 。在這些力 的作上海工程技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車變速器的設(shè)計與優(yōu)化 26 用下，變速器軸必須有足夠的強(qiáng)度和剛度。 商用車變速器殼體的軸向尺寸： 四檔 （ ～ ） A 五檔 （ ～ ） A 六檔 （ ～ ） A 乘用車變速器殼體的軸向尺寸：（ ～ ） A 變速器殼體的軸向尺寸最后應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。 初選中心距也可以由發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩按下式直接求出： 33 m a x 1 4 .5 1 4 5 7 6A e eA K T m m? ? ? ? ?????? ? ??????????（ ） 式中 AeK —— 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩直接求中心距時的中心距系數(shù)，對轎車取 ～ ，對貨車取 ～ 。 變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能性、方便性 以 及不影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。 中心距 A 對于兩軸式變速器 ,輸 入軸與輸出軸之間的距離稱為變速器中心距。而中心距又是由一檔所得，所以從強(qiáng)度考慮，倒檔傳動比應(yīng)小于一檔。 max 1 0e g t ZrT i i Fr ? ?? ?????? ? ??????????????????（ ） 求得的變速器 1 檔傳動比為： 1 m ax 0 etFri Ti?????????????? ? ?????? ???????（ ） 式中 ZF —— 驅(qū)動輪上法向反作用力， 9395N； ? —— 道路的附著系數(shù)， ? = (3) 其它各檔傳動比的確定 五檔式變速器中第四檔為直接檔，傳動比為 1。 選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動車輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動車輪的滾動半徑等來綜合考慮。多檔變速器多用于重型貨車和越野車。要求相鄰檔位之間的傳動比比值在 以下 ,要求高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值小。 檔數(shù) 增加變速器的檔數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。一 /二檔同步器固連在輸出軸上。五檔同步器與輸入軸五檔齒輪相連，通過軸承松套在輸入軸上，五檔接合齒套與輸入軸制成一體。 換檔型式 目前大多數(shù)的汽車變速器都采用同步器換檔，本設(shè)計也采用同步器換檔，因?yàn)槭褂猛狡髂鼙ＷC迅速、無沖擊、無噪聲的換檔，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行車安全性。前者與后者相比，具有定位精度高 ， 有利于齒輪嚙合 、 傳動效率高等一系列 的 優(yōu)點(diǎn)，但對配合處的尺寸精度、表面粗糙度及硬度都要求很嚴(yán)，且配合要適宜。為便于輸入軸的拆裝，后軸承的座孔直徑應(yīng)大于輸入軸齒輪的齒頂圓直徑。 軸承型式 變速器采用滾動軸承，即向心球軸承、向心短圓柱滾子軸承、滾針軸承以及圓錐滾子軸承。輸出軸安裝同步器齒座的花鍵，采用漸開線花鍵且以大徑定心。輸入軸的花鍵尺寸與離合器從動盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮，采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，鍵齒之間為動配合。本設(shè)計擬定倒檔采用直齒圓柱齒輪，其它檔 位采用斜齒圓柱齒輪。如圖 所示，操縱變速桿，通過倒檔撥 叉撥動第 2 倒檔齒輪，帶動倒檔軸右移 ,使輸入軸上的第 1 倒檔齒輪燈通過倒檔軸上的第 2 倒檔齒輪與輸出軸上的第 3 倒檔齒輪 18 嚙合，動力便可從輸入軸依次經(jīng)輸入軸上的第 1倒檔齒輪 17,倒檔軸上的第 2倒檔齒輪和輸出軸上的第 3 倒檔齒輪 18 傳給輸出軸 15 輸出。五檔脫開方式，與一檔類似。四檔脫開方式，與一檔類似。三檔傳動比為輸出軸三檔齒輪 13 的齒數(shù) /輸入軸三檔齒輪4 的齒數(shù)。 圖 SJ 五檔機(jī)械變速器的傳動路線 ； ； ／四檔同步器； ； 檔齒輪； ； ； ； ；； ／二檔同步器； ； ；； ； （僅見于圖 ）； 輪； 上海工程技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車變速器的設(shè)計與優(yōu)化 15 (2)二檔傳動路線 如圖 所示，操縱變速桿，通過撥叉機(jī)構(gòu)撥動一 /二檔換檔撥叉，使一 /二檔同步器 11 的接合套左移，與輸出軸二檔齒輪 12 的外齒圈嚙合，動力便 可從輸入軸依次經(jīng)輸入軸二檔齒輪 輸出軸二檔齒輪 12 和一 /二檔同步器 11 傳給輸出軸 15 輸出。動力便可從輸入軸依次經(jīng)輸入軸一檔齒輪 輸出軸一檔齒輪 10 和一 /二檔同步器 11 傳給輸出軸 15 輸出。圖 為設(shè)計的 SJ 變速器的傳動方案簡圖。 根據(jù)設(shè)計要求，本 文擬選用兩軸式的手動變速器作為設(shè)計對象。 兩軸式變速器與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最高檔外其他各檔的傳動效率高、噪聲低。此時，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、二軸也僅傳遞轉(zhuǎn)矩．因此，直接檔的傳動效率高，磨損及噪聲也最小，這是三軸式變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。 ) 傳動系機(jī)械效率 ( T? ） 變速器傳動方案的確定 上海工程技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車變速器的設(shè)計與優(yōu)化 12 軸數(shù)的選擇 手動變速器與自動變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，因此在各種類型的汽車上 均得到了廣泛的應(yīng)用。 變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、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的影響。 幾十年來，人們對齒輪的低噪聲化進(jìn)行 了大量的研究工作，取得了明顯的成效。目前，大眾汽車公司和奧迪汽車公司啟動了使用鎂合金的戰(zhàn)略，福特汽車公司也在其輕型載貨車的離合器殼體中使用了鎂合金。 鋁、鎂合金具有比強(qiáng)度高、比重小等諸多優(yōu)點(diǎn)，是實(shí)現(xiàn)輕量化較為理想的材料 ， 目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于變速器殼體、離合器殼體、操縱蓋以及換檔撥叉等零件。 (1)小型輕量化 汽車 的質(zhì) 量由于涉及到汽車的油耗，所以在現(xiàn)代汽車的設(shè)計當(dāng)中通常占有及其重要的地位。設(shè)主動輪的轉(zhuǎn)速為 n1，轉(zhuǎn)矩為 M1,；從動輪的轉(zhuǎn)速為 n2，轉(zhuǎn)矩為 M2,即 : 1221nM? ? ??? ???? ??? ???? ??? ???? ??? ??? () 由于， 112 2ni n? 所以： 2121Mi M? ? ??? ???? ??? ???? ??? ???? ??? ??? () 由此可見，齒輪式變速器在改變轉(zhuǎn)速的同時也改變了 輸 出轉(zhuǎn)矩，而且隨著 輸出轉(zhuǎn)速 的 降低，輸出轉(zhuǎn)矩 反而 增大； 當(dāng) 輸出轉(zhuǎn)速升高 時 ，輸出轉(zhuǎn)矩減小。 習(xí)慣上把變速器傳動比值較小的檔位稱為高檔，傳動比值較大的檔位稱為低檔；變速器檔位的變換稱為換檔，由低檔向高檔變換稱為加檔 (或升檔 )。 對應(yīng)于不同的檔位， 均有不同的傳動比值，從而可得到多種不同的輸出轉(zhuǎn)速。 （ a） （ b） 圖 齒輪傳動的變速原理 ； 一對齒輪傳動只能得到一個固定的傳動比。用字母 i12表示。 由齒輪傳動的原理可知，一對齒數(shù)不同的齒輪嚙合傳動時可以變速。 (2)自動操縱式變速器 ： 其傳動比選擇和換檔是自動進(jìn)行的，所謂“自動”，是指機(jī)械變速器每個檔位的變換是借助反映發(fā)動機(jī)負(fù)荷和車速的信號系統(tǒng)來控制 換檔系統(tǒng)的執(zhí)行元件而實(shí)現(xiàn)的。電力式無級變速器的變 速傳動部件為直流串激電動機(jī)，除在無軌電車上應(yīng)用外，在超重型自卸車傳動系中也有廣泛采用的趨勢。它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。 汽車變速器就是傳動系中能夠達(dá)到這一功能的裝置。 所以，采用優(yōu)化設(shè)計的方法進(jìn)行汽車變速器的設(shè)計是十分必要的。 而傳統(tǒng)設(shè)計的方法不但缺乏嚴(yán)密的科學(xué)性，如為了強(qiáng)調(diào)零件 的 可靠性，往往 選 取較大的安全系數(shù)，結(jié)果增大了設(shè)計零件的重量， 而且設(shè)計生產(chǎn)周期長，質(zhì)量低，材料消耗大。 汽車變速器是完成傳動系任務(wù)的重要部件，也是決定汽車整車性能的上海工程技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車變速器的設(shè)計與優(yōu)化 4 主要部件之一， 開展汽車變速器的優(yōu)化設(shè)計，對提高汽車的整車性能和設(shè)計質(zhì)量無疑有著重要的意義。 光陰似箭，時光如梭，在經(jīng)歷了 100 多年的變革和發(fā)展后，汽車已成為人 類生活中必不可缺的元素，交通運(yùn)輸、代步工具、時尚娛樂等等都有其獨(dú)特的優(yōu)勢。戴姆勒就是塵封于汽車工業(yè)史上的兩個偉大的名字。 結(jié)果表明：采用優(yōu)化設(shè)計方法，可以縮短設(shè)計周期、減輕質(zhì)量和降低成本 ，這是傳統(tǒng)設(shè)計方法所不具備的，因此這種優(yōu)化設(shè)計的方法是具有可行性的。上海工程技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車變速器的設(shè)計與優(yōu)化 1 提供全套畢業(yè)論文，各專業(yè)都有 摘 要 傳統(tǒng)的汽車變速器設(shè)計是由經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計人員按經(jīng)驗(yàn)公式來確定變速器的關(guān)鍵尺寸 ,這樣 設(shè)計的變速器往往結(jié)構(gòu)笨重、傳動效率不高、且材料的運(yùn)用過于保守。根據(jù)設(shè)計要求和特點(diǎn)，在滿足變速器可靠性的前提下，建立了汽車變速器 的優(yōu)化設(shè)計數(shù)學(xué)模型，使變速器齒輪和軸系的配合最合理化，變速器殼體的利用率達(dá)到最大化，從而減小了變速器的整體體積，同時也降低了變速器整體的質(zhì)量，達(dá)到了預(yù)期優(yōu)化的目的。奔馳和戈特利布178。這兩位同一國家，但素不相識的人，幾乎同時發(fā)明了汽車，自此使人類跨入了汽車的時代。因此在汽車開發(fā)過程中，進(jìn)一步使用各種先進(jìn)的技術(shù)和理論方法，使設(shè)計過程自動化，以滿足產(chǎn)品設(shè)計的需要就顯得十分重要了。在這種情況下，傳動裝置的設(shè)計，不但要滿足動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，而且要求結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、傳動效率高、工作可靠、壽命長、噪音低等 等。同時也使設(shè)計者從大量的 、 繁瑣 的、 重復(fù)的計算工作中解脫出來，使之有更多的精力從事創(chuàng)造性的工作，并可大大縮短設(shè)計周期，提高設(shè)計效率。 這就需要 在汽車的傳動系中設(shè)置一個能夠改變發(fā)動機(jī)扭矩和轉(zhuǎn)速上海工程技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車變速器的設(shè)計與優(yōu)化 5 的裝置，從而適應(yīng)汽車經(jīng)常變化的行駛條件，使汽車具有良好的動力性和經(jīng)濟(jì)性。 ： (1)有級式變速器 ： 是目前使用最廣的一種。 (2)無級式變速器 ： 其傳動比在一定的數(shù)值范圍內(nèi)可按無限多級變化，常見的有電力式和液力式 (動液式 )兩種。 ： (1)強(qiáng)制操縱式變速器 ： 是靠駕駛員直接操縱變速桿 進(jìn)行 換檔。 齒輪變速器的變速原理 一個普通的齒輪式變速器是利用不同齒數(shù)的齒輪嚙合傳動 ，以 實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩改變的。主動輪 (即輸入軸 )轉(zhuǎn)速與從動輪 (即輸出軸 )轉(zhuǎn)速之比值稱為傳動比。這就是齒輪傳動的變速原理。這樣就構(gòu)成了多個不同的檔位 。傳動比值 i＞ 1 的檔位稱為降速檔，即其輸出軸轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 ， 而且傳動比越大則輸出轉(zhuǎn)速越低 ；上海工程技術(shù)大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） SJ 汽車變速器的設(shè)計與優(yōu)化 8 i＝ 1 的檔位稱為直接檔，即其輸出軸轉(zhuǎn)速與發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速相等 ； i＜ 1 的檔位稱為超速檔，即其輸出軸轉(zhuǎn)速超過發(fā)動機(jī) 的 轉(zhuǎn)速。 由齒輪傳動的原理可知，一對齒輪嚙合傳動時，齒輪的齒數(shù)愈多，其轉(zhuǎn)速就愈低，而其轉(zhuǎn)矩愈大 ； 反之，齒輪的齒數(shù)愈少，其轉(zhuǎn)速就愈高，而其轉(zhuǎn)拒則愈小，就是說齒輪傳動的轉(zhuǎn)矩與其轉(zhuǎn)速成反比。但歸根結(jié)底，現(xiàn)代汽車變速器技術(shù)的主要設(shè)計趨勢是：小型輕量化、多檔化、低噪聲化。 減小汽車變速器的 質(zhì) 量因此也成為了現(xiàn)代變速器的設(shè)計趨勢 。早在 1938年，德國大眾第 一 次對甲殼蟲轎車的變速器殼體使用鎂合金材料； 1972年奧迪在 014型手動變速器的殼體采用鎂合金材料。 (3)低噪聲化 在汽車的諸多噪聲源中，傳動系的噪聲僅次于發(fā)動機(jī)和排氣系統(tǒng)的噪聲， 齒輪噪聲又是變速器 上 的主要噪聲源，在 降低變速器噪聲中 扮演著 非常重要的角色。 2 SJ 汽車變速器的設(shè)計 變速器的設(shè)計要求 汽車變速器作為汽車傳動系統(tǒng)的關(guān)鍵總成，其主要的功能是改變發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩 及轉(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時對驅(qū)動車輪牽引力及車速的不同需求。 表 SJ汽車變速器的設(shè)計原始參數(shù) 參數(shù) 數(shù)值 發(fā)動機(jī)功率 (P) 66KW 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)速（ n） 5600r/min 發(fā)動機(jī)最大扭矩（ maxeT ） 145 mN? (n=3500r/min) 主減速器傳動比（ 0i ） 整車總質(zhì)量（ m） 1360kg 車輪半徑 (r) 最大爬坡度（ maxi ） 30% (176。將第一、二軸直接連接起來傳遞轉(zhuǎn)矩則稱為直接檔。其缺 點(diǎn)是：除直接檔外其他各檔的傳動效率有所降低。除倒檔常用滑動齒輪(直齒圓柱