【正文】 .................59 致謝 ..............................................................................................................................60 附錄 ..............................................................................................................................61 1 第 1 章 緒 論 汽車變速器的概述 汽車是一種快速機(jī)動(dòng)的道路交通工具。為此，在汽車傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器和主減速器。但變速器設(shè)計(jì)一直是汽車設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。 變速器的結(jié)構(gòu)除了對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有影響同時(shí)對(duì)汽車操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。同時(shí)， 6 檔變速器的裝車率也在上升。通過實(shí)現(xiàn)自動(dòng)選擇最佳檔位和最佳換檔時(shí)間，電控變速器可直接改善整車的操縱性，并使車輛在經(jīng)濟(jì)性最佳的范圍內(nèi)行駛。日產(chǎn)研制的全新通檔電控自動(dòng)變速器，體積小 ,傳遞效率高，比同類產(chǎn)品更能滿足經(jīng)濟(jì)性要求，它在車速超過 50km/h 時(shí) ,無論在 3 檔或 4 檔都具有轉(zhuǎn)矩鎖定功能。目前國(guó)外轎車的電控自動(dòng)變速器，主要有三種操縱方式，即電子控制氣動(dòng)操縱、電子控制液壓操縱和電子控制馬達(dá)操縱。因海拔高度變化引起發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩下降而對(duì)換檔時(shí)刻 進(jìn)行修正 。三菱公司新的自動(dòng)變速車“ Fuzzy Shift 4AT”在自動(dòng)變速系統(tǒng)中加入了“模糊控制”的概念 ,變速器內(nèi)的微電腦會(huì)根據(jù)收集到的行駛狀況信息 ,通過模糊邏輯判斷后 ,自動(dòng)選擇最 適當(dāng)?shù)膿Q檔方式?？梢匝b備轎車、客車、貨車、越野車等各種車型。 進(jìn)入 80 年代 ,五十鈴、伊頓、 ZF 等公司研制電子控制機(jī)械自動(dòng)變速器并裝車成功后 ,福特公司、大眾公司、菲亞特公司、雷諾公司和豐田公司等也相繼開展 AMT 的研究和開發(fā)。由于機(jī)械式自動(dòng)變速器是采用現(xiàn)代電子技術(shù)改造傳統(tǒng)手動(dòng)變速器而得到的 ,其研究時(shí)的一個(gè)初衷就是考慮機(jī)械變速器部分可以借用原有的結(jié)構(gòu) ,因而新增生產(chǎn)設(shè)備較少。 s Transmissie .)變速器公司共同研制的新型無級(jí)變速器已裝備在了本田 1996Civic HX 型轎車上。這主要集中在中小排量的轎車上 ,用于大功率傳遞時(shí)仍有一些問題需要解決。 80 年代初 ,老“紅旗”轎車因油耗高而停止生產(chǎn)。 隨著中國(guó)的改革開放 ,大量國(guó)外轎車進(jìn) 入我國(guó)市場(chǎng) ,其中許多中高檔轎車是帶有自動(dòng)變速器的 ,而其類別幾乎全部是液力自動(dòng)變速器。神龍汽車公司也在其“富康” 的車型上推出了電控式液力自動(dòng)變速器。 從研究與生產(chǎn)環(huán)節(jié)來看 ,CA770 液力自動(dòng)變速器生產(chǎn)過近 20xx 臺(tái) ,加之工程機(jī)械、軍用車輛采用動(dòng)力換檔的行星齒輪變速器已有很多年的歷史 ,近幾年 ,國(guó)內(nèi)也為大功率車輛研制成功電控自動(dòng)變速器 ,因此可以說 ,在液力自動(dòng)變速器的研究、生產(chǎn)以及修理方面均有一定的基礎(chǔ)。 在電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速器方面 ,國(guó)內(nèi)有關(guān)部門也正在進(jìn)行研究，目前已生產(chǎn)出樣機(jī)。但要想完全依靠國(guó)內(nèi)自己的力量做成實(shí)用的 CVT,既不現(xiàn)實(shí) ,時(shí)間上也不允許。 汽車變速器設(shè)計(jì)的目的和意義 21 世紀(jì)，汽車工業(yè)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對(duì)各系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)需求旺盛。在完成了最基本的傳動(dòng)功能之外，我們對(duì)變速器的要求也越來越高，這是變速箱演變過程的首要催產(chǎn)素。變速器的好壞還體現(xiàn)在擋位區(qū)間是否清晰、換擋是否平順。對(duì)于車輛工程專業(yè)的本科學(xué)生，通過本畢業(yè)設(shè)計(jì)可以充分復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)，并能提高計(jì)算機(jī)及軟件使用水平，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ) [5]。 在設(shè)計(jì)中，我除了對(duì)汽車變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的布置外，還運(yùn)用了材料 6 力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)，對(duì)變速器的重要零件 — 軸和齒輪進(jìn)行受力分析，強(qiáng)度、剛度的校核 ，以及為這些零件選擇合理的工程材料和熱處理方法，同時(shí)也為變速器選擇合理的同步器和操縱機(jī)構(gòu) [6]。包括變速器傳動(dòng)比計(jì)算、中心距計(jì)算、齒輪參數(shù)計(jì)算、各檔齒輪齒數(shù)的分配； （ 2）變速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算。而傳動(dòng)系的檔位數(shù)的多少對(duì)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性影響很大。檔數(shù)多少還 影響相鄰的低檔與高檔間傳動(dòng)比的比值。 近年來，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢(shì)?？傎|(zhì)量 以下的貨車多采用四檔變速器，總質(zhì)量 ～ 的貨車多采用五檔變速器。m）； maxeP —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（ Kw）； pn —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速（ r/min） ? —— 轉(zhuǎn)矩適 應(yīng)系數(shù) ? =～ () 式中： Tn —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速 已知：最高車速 maxau = maxav =185km/h；最高檔為直接檔，傳 動(dòng)比 5gi =1；車輪滾動(dòng)半徑由所選用的輪胎規(guī)格 195/65R15 得到 r =(m)；發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速Tn =4000 (r/min)；轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) ? =～ ；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n = pn =5500（ r/min） ；由公式（ ）得到主減速器傳動(dòng)比： 變速器一檔傳動(dòng)比的確定 在選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)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(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等來綜合考慮來確定。； f ——滾動(dòng)阻力系數(shù)， ?f ； r ——驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑， ?rr m； maxeT ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 180max ?eT N?m 0i ——主減速比， ?i ； T? ——汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 ， ?T? 。 變速器各檔傳動(dòng)比的確定 變速器各檔傳動(dòng)比之間的關(guān)系基本是幾何級(jí)數(shù) ,故相鄰檔位傳動(dòng)比比值就是幾何級(jí)數(shù)的公比；但是實(shí)際上與理論值略有出入，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。中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒輪壽命越短。還有，變速器中心距取得過小，會(huì)使變速器長(zhǎng)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。 確定一檔齒輪 齒數(shù) 一檔齒輪選用斜齒圓柱齒輪，模數(shù) nm =3mm，初選螺旋角 ? =25176。 對(duì)一檔齒輪進(jìn)行角度變位： 確定實(shí)際螺旋角 ? ： ???? ???? ?? )2916(32c o s 1090109 ?? Azm hn 端面壓力角 t? ： 端面嚙合角 ,t? ： ?????? o sc o s 0ttt AA ??? 中心距變動(dòng)系數(shù)λ n： 3 ?????? nm AA? 變位系數(shù)之和 ?n? ： ? ?? ? ta n2 n t109n ??????? ? ??? in vin vzz t 查變位系數(shù)線圖得： 1629109 ??? zzu ?? ???? ? ??? 齒頂降低系數(shù)σ n： ???? nnn ??? 計(jì)算一檔齒輪 10 參數(shù)： ??????? ? o s 20ta nc o sta nta n t109 ???? nt 13 分度圓直徑： mmmzd n s 329co s99 ????? ? mmmzd n s 316co s1010 ????? ? 齒頂高： ? ? mmmh a )0 0 1 (h nn9an9 ???????? ? ?? ? ? mmmh a )0 0 1 (h nn10an01 ???????? ? ?? 齒根高： ? ? mmmch f )(h n9an9 ???????? ?? ? ? ? mmmch f )(h n10an10 ???????? ?? ? 齒全高： ????? fa hhh 齒頂圓直徑： mmhdd a 99a9 ?????? mmhdd a 1010a 10 ?????? 齒根圓直徑： mmhdd ff 999 ?????? mmhdd ff 101010 ?????? 當(dāng)量齒數(shù)： s 29co sz 339n9 ???? ?z s 16co sz 3310n10 ???? ?z 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪 的齒數(shù) 常嚙合齒輪選用斜齒圓柱齒輪，模數(shù) nm =3mm，初選螺旋角 ? =25176。 41324 zz zzig ? () 21g443 ??? zziz 19 ? ?4343ncos2??? ? zzmA () 3 25c o s742c o s2 4343 ?????? ?nmAzz ? 由式 ()、 ()得 3z =， 4z = 取整為 3z =19， 4z =26 5 8 2 192941 324g ?????? zz zzi 對(duì)四檔齒輪進(jìn)行角度變位： 確定實(shí)際螺旋角 ? ： ???? ???? ?? )2619(32c o s 43043 ?? Azm hn 理論中心距 oA ： ? ? ? ? mm4 7 25c o s2 26193c o s2 43 43 ??????? ?? zzmA no 端面壓力角 t? ： 端面嚙合角 ,t? ： ?????? o sc o s 0ttt AA ??? 中心距變動(dòng)系數(shù)λ n： 3 ?????? nm AA? 變位系數(shù)之和 ?n? ： ? ?? ? ta n2 n t65n ??????? ? ??? in vin vzz t 查變位系數(shù)線圖得 192634 ??? zzu ?? ???? ? ??? 齒頂降低系數(shù)σ n： ??? nnn ??? 計(jì)算 四檔齒輪 4 參數(shù)： 分度圓直徑： mmmzd n 4 8 s 319co s33 ????? ? mmmzd n s 326co s44 ????? ? 齒頂高： ? ? mmmh a )0 0 4 1 2 (h nn3an3 ???????? ? ?? ??????? ? o s 20t a nc o st a nt a n t43 ???? nt 20 ? ? mmmh a )(h nn4an4 ???????? ? ?? 齒根高： ? ? mmmch f )(h n3an3 ???????? ?? ? ? ? mmmch f 2 5 )1 6 7 (h n4an4 ???????? ?? ? 齒全高： mmhhh fa 7 3 1 3 2 ????? 齒頂圓直徑： mmhdd a 5 3 2 8 33a3 ?????? mmhdd a 4 8 0 8 44a4 ?????? 齒根圓直徑： mmhdd ff 333 ?????? mmhdd ff 0 0 5 444 ?????? 當(dāng)量齒數(shù)： s 19co sz 333n3 ???? ?z s 26co sz 334n4 ???? ?z 確定倒檔齒輪齒數(shù) 倒檔齒輪選用直尺雙聯(lián)齒輪，倒檔齒輪選用的模數(shù) m=3mm，倒檔齒輪 13z 的齒數(shù)一般在 21～ 23 之間，初選 13z 后，可計(jì)算出中間軸與倒檔軸的中心距 ，A 。 22 第 3 章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核 齒輪的材料選擇 齒輪 損壞 形式及避免 方法 變速器齒輪的損壞形 式主要有三種：齒輪折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合 [8]。另一種是受到多次重復(fù)載荷的作用，齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，裂縫逐漸擴(kuò)展到一定深度后，齒輪突然折斷。因閉式齒輪傳動(dòng)齒輪在潤(rùn)滑油中工作，齒面長(zhǎng)期受到脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。 3．齒面膠合 高速重載齒輪傳動(dòng)、軸線不平行的螺旋齒輪傳動(dòng)及雙曲面齒輪傳動(dòng)，由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度大，接觸壓力大，使齒面間滑動(dòng)油模破壞，兩齒面間金屬材料直接接觸，局部溫度過高，互相熔焊粘聯(lián)，齒面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡，這種損壞形式叫膠合。采用黏度大、耐高溫、耐高壓的潤(rùn)滑油，提高油膜強(qiáng)度，提高齒面強(qiáng)度，選擇適當(dāng)?shù)凝X面表面處理方法和鍍層等，是防止 23 齒面膠合的措施。 2． 應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。 齒輪表面硬化的方法有：滲碳、氮化