【正文】 雜。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應(yīng)用技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 5 機械式變速器具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、制造成本 低 和工作可靠等優(yōu)點，故在不同形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用。 除此以外，變速器還應(yīng)當滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小，制造成本低，維修方便等要求，滿足汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性指標。副箱采用一對直接檔齒輪傳動和一對減速檔齒輪傳動并采用鎖銷式同步器來改變傳動比 。變速器設(shè)有空檔，可在發(fā)動機起動、汽車滑行或停車時使發(fā)動機的動力停止向驅(qū)動輪工作。變速器的發(fā)展使汽車好像有了人的智慧，甚至比人更善于思索，它根據(jù)外界路面的變 化，經(jīng)過計算，代替人作出準確聰明的決斷。變速器智能化、集成化 是 信息、電子集成技術(shù)和控制技術(shù)．與變速器技術(shù)的結(jié)合。材料科學 域 技術(shù)是 21 世紀重點發(fā)展的科學技術(shù)領(lǐng)域。 目 前自動變速器得到 了廣 泛的應(yīng)用。 根據(jù)軸的形式分為：同定軸式，旋轉(zhuǎn)軸式。 目 前國內(nèi)外的變速器主要向著 多檔位 方向發(fā)展， 多檔位 變速器在實際 中 所占的比例越 來越大，目 前有 一 部分重型載貨汽車上使用的是 多檔 變速器。 全套圖紙，加 153893706 變速器的結(jié)構(gòu) 除了對 汽車的動力性、經(jīng)濟性 有影響同時對汽車 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影響。 但變速器設(shè)計一直是汽車設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速， 同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作 。簡單講述了變速器中各部件材料的選擇。 首先，本文將概述變速器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，介紹 變速器領(lǐng)域的最新發(fā)展狀況。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應(yīng)用技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 變速器用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速， 是汽車總成部件中的重要組成部分，是主要的傳動系統(tǒng)。 同時運用汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計、材料力學、互換性測量等學科知識對三軸式十二檔變速器進行設(shè)計。對一些標準件進行了選型以及變速器的傳動方案設(shè)計。 隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，今后要求汽車車型的多樣化、個性化、智能化已成為汽車的發(fā)展趨勢。變速器的倒擋使汽車能倒退行駛；其空擋使汽車在啟動發(fā)動機、停車和滑行時能長時間將發(fā)動機和傳動系分離。 2l世紀能源 與 環(huán)境、先進的制造技 術(shù)、新型材料技術(shù)、信息 與 控制技術(shù)等是科學技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的科技進步推動 了 變速器技術(shù)的發(fā)展。 根據(jù)前進檔數(shù)分為： 三 檔變速器，四檔變速器，五檔變速器 ，多檔變速器。旋轉(zhuǎn)軸式 主 要用于液力機械式變速器。 因此 研究高效率的傳動副 來節(jié)約能源 ，采用零污染的 工 作介質(zhì)或潤滑油 來 避免環(huán)境污染，根據(jù)發(fā)動機的特性和行駛 工況來 設(shè)計變速器，使發(fā)動機 工 作在最佳狀態(tài)，以保證汽車在最高傳動效率和最低污染物排放 區(qū) 運行： (2)應(yīng)用新型材料。高性能、高效、精密、低噪聲、長壽命、重量輕、體積小、低成本一直以 來是變速器的發(fā)展方向； 哈爾濱工業(yè)大學 華德應(yīng)用技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 3 (4)智能化、集成化。這樣的汽車可以依據(jù)駕車者 的性情、路面的狀況、車身的負荷乃至周邊環(huán)境等多種 因 素，挑選最適合的功能，實現(xiàn)智能化駕駛，以充分發(fā)揮車輛的性能，降低油耗，確保安全。變速器設(shè)有倒檔，使汽車獲得倒退行駛能力。主箱是三軸式六檔的變速器，齒輪全部為斜齒輪，采用慣性鎖環(huán)式同步器，最高檔位為直接檔 1。變速器不得有跳檔、亂檔及換檔沖 擊 等現(xiàn)象發(fā)生； (7)變速器應(yīng)有高的 工 作效率 ； (8)變速器的 工 作噪聲低。各種機構(gòu)形式都有其各自的優(yōu)缺點，這些優(yōu)缺點隨主觀和客觀條件的變化而變化。變速器擋位的增多可提高發(fā)動機的功率利用率、汽車的燃料經(jīng)濟性和平均車速，從而可提高汽車的運輸效率，降低運輸成本。 機械式 變速器的 傳動效率與所選用的傳動方案有關(guān)，包括齒輪副 的數(shù)目、 齒輪的 轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。 ，主軸齒輪與二軸之間可以沒有滾針軸承，減小發(fā)熱故障，提高工作可靠性和性價比。換倒檔時能順利換入倒檔，而不和其它齒輪發(fā)生干涉。 圖 21 倒擋布置方案 圖 22 為常見的倒擋布置方案。圖 22d 所示方案針對前者的缺點做了修改，因而取代了圖 22c所示方案。其缺點是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機構(gòu)復(fù)雜一些。此時在倒擋工作時，齒輪磨損與噪聲在短時間內(nèi)略有增加，與此同時在一擋工作時齒輪的磨損與噪聲有所減少。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小，故齒輪的偏載也小。 與直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、 工 作噪聲低等優(yōu)點， 但是考慮到設(shè)計過程的復(fù)雜性，以及現(xiàn)在通用的多檔變速器多為直齒輪 ，如圖22。這一點很重要，與其它零件的設(shè)計不同。 滾針軸承、滑動軸承套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運動的地方。 根據(jù)載貨汽車的軸承承受高扭矩和高負荷且有一定軸向力故 中間軸前、后軸承，按直徑系列一般選用圓柱滾子軸承 或圓錐滾子軸承 。 哈爾濱工業(yè)大學 華德應(yīng)用技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 9 缺點是換檔使齒面承受很大的沖擊，會導(dǎo)致齒輪過早損壞，并且直齒輪工作噪聲大，所以這種換檔方式一般僅用在倒檔上。因為在換檔時，有嚙合套以及相嚙合的結(jié)合齒上所有的輪齒共同承擔所受到的沖擊，所以嚙合套和結(jié)合齒的輪齒所受的沖擊損傷和磨損較小。并且具有操縱輕便，經(jīng)濟性和縮短換檔時間等優(yōu)點，從而改善了汽車的加速性，經(jīng)濟性和山區(qū)行使的安全性。一般考慮原則是不常用的倒檔和一檔采用結(jié)構(gòu)較簡單的滑動直齒輪或嚙合套的形式。為解決這個問題，除工藝上采取措施以外，目前在結(jié)構(gòu)上采取措施且行之有效的方案有以下幾種： 互鎖銷式 圖 23 是汽車上用得最廣泛的一種機構(gòu)，互鎖銷和頂銷裝在變速叉 軸之 間 ，用銷 子 的長度和凹槽來保證互鎖。 轉(zhuǎn)動鉗口式 圖 25 為 與 上 述鎖塊機構(gòu)原理相似的轉(zhuǎn)動鉗 口 式互鎖裝置。 圖 24擺動鎖塊式互鎖機構(gòu) 哈爾濱工業(yè)大學 華德應(yīng)用技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 11 圖 25轉(zhuǎn)動鉗口式互鎖機構(gòu) 本章小結(jié) 本章 首先先確定了設(shè)計變速器所需的汽車主要參數(shù)以及 傳動機構(gòu)形式的選擇并 依據(jù)變速器幾種常見的傳動機構(gòu)布置方案，對兩軸式和中間軸式的變速器的結(jié)構(gòu)特點作了簡要說明，分析了各種方案的優(yōu)缺點，同時介紹了幾種常見的倒擋機構(gòu)布置方案， 闡述 了各種方案的優(yōu)缺點并對倒檔布置形式做出了選擇 。 已知：最高車速 maxau = maxav =90 km/h；最高檔為超速檔，傳動比gi =； 車輪滾動半徑由所選用的輪胎規(guī)格 20R? 得到 r =533(mm)； 哈爾濱工業(yè)大學 華德應(yīng)用技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 13 發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n = pn =3000（ r/min）；由公式（ ） 得到主減速器傳動比計算公式 0 ? 變速器最低擋傳動比的確定 在選擇最低擋傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動車輪和地面的附著力、 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 來 確定。目前，乘用車一般用 4～ 5 個檔位的變速器。多檔變速器多用于總質(zhì)量大些的貨車和越野汽車上。 變速器其他各擋傳動比的確定 變速器的擋為直接擋，其傳動比為 ，中間擋的傳動比理論上按公比1 11m inm a x ?? ?? ngngngg iiiiq (其中 n 為擋位數(shù) )的幾何級數(shù)排列，實際上與理論值略有出入。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置變速器的可能與方便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過小而影響殼體的強度考慮，要求中心距取大些。 將各參數(shù)代入式（ ）得到： A= 初取 A=170mm 變速器齒輪參數(shù)的選擇 模數(shù) 和齒寬選擇 選取齒輪模數(shù)時一般要遵守的原則是：為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時增加齒寬；為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時減少齒寬；從工藝方面考慮，各檔齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)；從強度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。對貨車，為提高齒輪強度，應(yīng)選用 或 25o 等大些的壓力角。 齒寬 b 齒寬對變速器的軸向尺 寸 齒輪 工作平 穩(wěn)性、齒輪強度和齒輪工作時受力的均勻程度等均有影響。 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對重合度、輪齒強度、工作噪聲、輪齒相對滑動速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。修正的方法有三種： 變刀具與齒輪毛坯的相對位置，又稱變位； ； 3 改變齒輪齒廓的局部漸開線，又稱修形。高度變位齒輪副的一對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，有避免了其缺點。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質(zhì)量指標，故采用的較多。為提高接觸強度，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， 哈爾濱工業(yè)大學 華德應(yīng)用技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 18 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，對于變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其它各檔齒輪的總 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。173 5 4 0 2 .7 33 2 1 6ggii? ? ? 所以無需調(diào)整 。 變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質(zhì)量指標，故采用得較多。 一 般情況下，隨著檔位的降低，總變位系數(shù)應(yīng)該逐檔增大。 5 (3 2 3 5 ) 1 6 7 .52A ??? 由計算公式 39。在選定合適的參數(shù)條件下進行變速器齒輪齒數(shù)的設(shè)計計算，計算出常嚙合齒輪的齒數(shù)、中心距、 各 前進檔的齒輪齒數(shù)及倒檔 齒 數(shù)等，使其達到本次設(shè)計的設(shè)計要求。 齒輪材料的選擇原則 滿足工作條件的要求 不同的 工 作條件，對齒輪傳動有不同的要求，故對齒輪材料亦有不同的要求。 考慮加工工藝及熱處理工藝 大尺 寸 的齒輪 一 般采用鑄造的方法來制造毛坯，毛坯的材料可以選用鑄 鋼 或鑄鐵；中等或 中等以下尺寸，并且要求較高的齒輪常采 用 鍛造毛坯，其材料可選擇鍛鋼制作。 常嚙合齒輪 因 其傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，并且一直 參與 傳動， 所以磨損較大，應(yīng) 選用硬齒面齒輪組合， 齒輪用 20 rNGMTi 材料滲碳后淬火，硬度為 58～62HRC。 當計算載荷 Tg 取作用在變速器第一軸 上的最大 轉(zhuǎn)距時，一檔，倒檔直齒輪的許 用 彎曲應(yīng)力在 400850 之 間 ，所以滿足設(shè)計要求。軸的徑向及軸向尺寸對其剛度影響很大，且軸長與軸徑應(yīng)協(xié)調(diào)。 變速器的最大直徑和支承間的距離可按下列關(guān)系初選： 哈爾濱工業(yè)大學 華德應(yīng)用技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 25 中間軸 ～　ld ? 389~438?l mm 故中間軸可初選為 438mm。計算時，僅計算齒輪所在位置處軸的撓度和轉(zhuǎn)角。 a=38mm,b=400mm,L=438mm,d=70mm 哈爾濱工業(yè)大學 華德應(yīng)用技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 28 因為是雙中間軸，所以一軸二軸不受撓度影響。 二軸 ? ?4 3rF ab b aEIL? ?? ? ?2 544 5 9 3 3 8 3 0 0 3 0 0 3 8 6 4 0 . 0 0 0 0 6 5 1 0 . 0 0 23 2 . 1 1 0 3 . 1 4 6 7 3 3 8 r a d? ? ? ? ???? ? ? ? ? 哈爾濱工業(yè)大學 華德應(yīng)用技術(shù)學院 畢業(yè)設(shè)計 29 故 二 軸的轉(zhuǎn)角合格 。 當變速器在四檔工作時軸承受到的力分別為： ,rFN? ? aorFC = = 查《機械原理 與 設(shè)計》得到 e=． arFF =＞ e，查表《 機械原理 與 設(shè)計 》得到 x=， y= 當 量動載荷計算代入式 ()： ? ?p r aP f xF yF?? pf 在 到 之間取，取 pf 為 ， p=（ + ） = 將個已知參數(shù)代入式 ()得到： 61060h CL nP???? ????= 1063310 1060 2100 ?????? ??= 對于汽車 軸承壽命的要求轎車 30 萬公里，貨車和大客車 25萬公里。 本章小結(jié) 本章主要是對變速器的齒輪和軸進行材料的選擇。 同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。 同步器的功能和實現(xiàn)對同步器的基本要求。 鎖銷式同步器 4同步錐環(huán)； 2鎖銷； 3嚙合套； 5嚙合齒座； 6定位銷 圖 如圖 1， 4 和齒輪上的凸肩部分，分別在它們的內(nèi)圈和外圈設(shè)計有相互接觸的錐形摩擦面。在空擋位置，鋼球 5 在彈簧壓力作用下處在銷 6 的凹槽中，使之保持滑動齒套與同步環(huán)之間沒有相對移動。 鎖銷式同步器的優(yōu)點是零件數(shù)量少，摩擦錐面平均半徑較大，使轉(zhuǎn)矩容量增加。在其嚙合套外花鍵上的三個軸向槽中放著可沿槽移動的滑塊，它們由兩個彈簧圈壓向嚙合套并以其中部的凸起定位于嚙合套中間的內(nèi)環(huán)槽中。接下