【正文】 比、 齒輪參數(shù)、各擋齒輪齒數(shù)的選擇，齒輪、軸 的設(shè)計(jì)校核，同步器、操縱機(jī)構(gòu)及箱體的設(shè)計(jì)。它用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。變速器是傳動(dòng)系中的主要部件。本次設(shè)計(jì)以 東風(fēng)悅達(dá)起亞 手動(dòng)檔四驅(qū)獅跑車 汽車的一些整車參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)為設(shè)計(jì)依據(jù) ，進(jìn)行 手動(dòng)檔 變速器的設(shè)計(jì)。s torque spread and wheel speed. Aim is to work in a variety of conditions， different vehicle traction and speed， so that the car has good power and fuel economy。 汽車變速器技術(shù)的發(fā)展歷史： 手動(dòng)變速器（ MT： Manual Transmisson）主要采用了齒輪 傳動(dòng)的降速原理。即在 MT 總體結(jié)構(gòu)不變的情況下改用電子控制來實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。 無限變速式機(jī)械無級(jí)變速器（ IVT： Infinitely Variable Transmisson）采用的是一種摩擦板式變速原理。 從先進(jìn)國(guó)家來看，動(dòng)力革命和傳動(dòng)革命已經(jīng)完成，目前正處于控制革命階段，要解決的主要是機(jī)械太 “機(jī)械 ”，沒有靈性的問題，過去機(jī)械全靠人來操縱控制，然而人的生理和心理能力（感覺器官的功能、頭腦分析的能力和體能）是有限的，操縱汽車 2 這樣復(fù)雜的機(jī)械對(duì)于人來說體力和腦力負(fù)擔(dān)是很重要的，更主要的是單靠人力操縱將阻礙汽車的發(fā)展和其性能的提高。 從技術(shù)發(fā)展角度來看，汽車傳動(dòng)技術(shù)中的關(guān)鍵是電子技術(shù)、電液控制技術(shù)和傳感器技術(shù)。 Pro/ENGINEER (簡(jiǎn)稱 Pro/E)是美國(guó) Paramatric Technology Corporation公司開 發(fā)的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件。在我國(guó)也是應(yīng)用最為廣泛的 CAD/CAM軟件之一。使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段以較少的時(shí)間和精力進(jìn)行虛擬裝配并對(duì)裝配結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，得到了可靠的裝配檢驗(yàn)結(jié)果。因此變速器的設(shè)計(jì)需要較長(zhǎng)的時(shí)間和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)。 車型基本參數(shù) 根據(jù)東風(fēng)悅達(dá)起亞 手動(dòng)檔四驅(qū)獅跑 汽 車的一些主要技術(shù)參數(shù)來設(shè)計(jì)變速器。 兩軸式和中間軸式變速器 現(xiàn)代汽車大多數(shù)都采用 固定 軸式變速器，而 兩軸式和中間軸式應(yīng)用最為廣泛。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接檔，所以在高檔工作是齒輪和軸承均承載，不僅工作噪聲增大，且易損壞。因?yàn)橹苯訖n的利用率高于其他檔位，因而提高了變速器的使用壽命。圖 （ a） 方案廣泛用于前進(jìn)檔都是同步器換檔的四檔轎車和輕型貨車變速器 中； 圖 （ b） 方案的優(yōu)點(diǎn)是可以利用中間軸上的 1 檔齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度，但換檔時(shí)兩對(duì)齒輪必須同時(shí)嚙合，致使換檔困難，某些輕型貨車四檔變速器采用這種方案； 圖 （ c） 方案能獲得較大的倒檔速比，突出的缺點(diǎn)是換檔程序不合理； 圖 （ d） 方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)作了修改，因而在貨車變速器 6 中取代了 圖 （ c） 方案； 圖 （ e） 方案中，將中間軸上的一檔和倒檔齒輪做成一體，其齒寬加大，因而縮短了一些長(zhǎng)度； 圖 （ f） 方案采用了全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更為輕便；為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有的 貨車采用 圖（ g） 方案，其缺點(diǎn)是一檔和倒檔得各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。變速器中的常 嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大?；瑒?dòng)直齒輪換 檔 的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、容易制造。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器的軸向尺寸和旋轉(zhuǎn)部分的總慣性力矩增大。同步環(huán)使用壽命短缺等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。 變速器軸承 作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的 變速器軸支承 在殼體或其他部位的地方以及齒輪與軸不做固定連 8 接處 應(yīng)安置 軸承 。 圓錐滾 子 軸承 在一些變速器上得到應(yīng)用 。 本章小結(jié) 本章對(duì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置方案和零、部件結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并給出了此次設(shè)計(jì)的具體 方案，即設(shè)計(jì) 中間 軸式變速器，倒 檔 布置方案如圖 （ f）所示，前進(jìn) 檔 皆為斜齒圓柱齒輪，倒 檔 為直齒圓柱齒輪，采用全同步器 換擋形式，軸承選取滾針軸承、圓錐滾子軸承。 在最低檔傳動(dòng)比不變的條件，增加變速器的檔數(shù)會(huì)使變速器相鄰的低檔與高檔之間的傳動(dòng)比比值減小，使換檔工作容易進(jìn)行。目前，乘用車一般用 4～ 5個(gè)檔位的變速器。最高擋通常是 ，有的變速器最高擋是超速擋 ,傳動(dòng)比為 ～ 。 確定最低檔傳動(dòng)比 應(yīng)依據(jù)汽車最大爬坡度，驅(qū)動(dòng)車輪與路面間的附著力，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)半徑等綜合考慮確定。 代入式 （ ） ： r iiiT Tce ?10max≥ )s inc o s(m a xm a x ?? ?fmg =max?mg 式中 max? —— 最大道路阻力系數(shù) 由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式： 11 ca iiirnu? 求得： 50 37 iurniiac ? = 1171 3???? ? = 所以 1i ≥Tce iiTrmg ??0maxmax = ?? ??? = 所以 ，由最大爬坡度要求的變速器一檔傳動(dòng)比為： 1i = 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件 ： r iiiT Tce ?10max ≤ ?2G （ ）求得變速器一檔傳動(dòng)比為： 1i ≤Tce iiTrG ??0max2 ? = 式中 2G —— 汽車滿載靜止于水路平面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷 ?—— 道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 ? =～ 所以 ≤1i ≤ 在乘用車的傳動(dòng)比范圍內(nèi) ～ 之間 。它的大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸，體積和質(zhì)量大小有影響，而且對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度 有影 響，所以，最小允許的中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來確定。少數(shù)情況下，汽車變速器各擋齒輪均選用相同的模數(shù)，變速器用齒輪模數(shù)的范圍如表 。 一檔齒輪為直齒輪 m ： m = 3 1max ?iTe （ ） = mm 取 m =3mm。強(qiáng)度增加不多；對(duì)于斜齒輪，壓力角為 25176。、 16176。等大些的壓力角。、 25176。 應(yīng)該指出，國(guó)外有些企業(yè)生產(chǎn)的乘用車變速器齒輪采用兩種壓力角，即高檔齒輪 14 采用小些的壓力角以減少噪聲；而低檔和倒擋齒輪采用較大的壓力角，以增加強(qiáng)度，必須指出，齒輪采用小壓力角和小模數(shù)時(shí)，除必須采用大的齒高系數(shù)外，還應(yīng)采用大圓弧齒根，這樣可以提高彎曲強(qiáng)度 在 30%以上。試驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高?！?25176。 中間軸式變速器為 22176。 齒寬 在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度等均有影響。選用寬些的齒寬，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻造成偏載，導(dǎo)致承載能力降低，并在齒寬方向磨損不均勻。 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù) ck 可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低， 15 以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生 根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨損、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。為 保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。為提高小齒輪的抗彎強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)斷面齒厚相等的條件來選擇來選擇大小齒輪的變位系數(shù)，此時(shí)小齒輪的變位系數(shù)，此時(shí)小齒輪的變位系數(shù)大雨零。 總變位系數(shù) 21 ??? ??c 減少，一對(duì)齒輪齒根總的厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。一般情況下，最高 檔 和一 軸齒輪副的 c? 可以選為－ ～ 。 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。 為了增加齒輪嚙合的重合度，降低噪聲和提高齒根強(qiáng)度，有些變速器采用齒頂高系數(shù)大于 的細(xì)高齒制。 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定 在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。 為避免發(fā)生根切，增強(qiáng)剛度，一檔小齒輪應(yīng)為變位齒輪。 螺旋角 21?? =arcosA zzmn 2 )( 21 ?= ? 確定其他各檔位的齒數(shù) 二檔齒輪： 二檔齒輪是斜齒輪，螺旋角87??與常嚙合齒輪的 21?? 不同時(shí)，由 2i ==8172zzzz （ ） A=8787cos2 )(??? zzmn （ ） 初選87??= ?24 解 聯(lián)立式 （ ）和 式 （ ） 得： 7z =， 8z = 19 取整后 ：7z= 29，8z=20 所以，二檔實(shí)際傳動(dòng)比為 2i =8172zzzz=，與原傳動(dòng)比相差不大，符合要求。 四檔齒輪： 四檔齒輪是斜齒輪，螺旋角43??與常 嚙合齒輪的 21?? 不同時(shí)，由 4i ==4132zzzz （ ） A=4343cos2 )(??? zzmn （ ） 初選43??= ?24 解 聯(lián)立式 （ ）和 式 （ ） 得：3z=， 4z = 取整后：3z= 22， 4z =27 所以，四檔實(shí)際傳動(dòng)比為 4i =4132zzzz =，與原傳動(dòng)比相差不大，符合要求。 中間軸倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)齒輪 10 略小，取 12z =15，倒檔軸齒輪 13的齒數(shù)，一般在 21～ 23 之間，取13z=21。 理論中心距 A= 2 109 zz ? tm = 21732? ? = 中心距變動(dòng)系數(shù) nn mAA 0??? = ? = 查表 得 總變位系數(shù)?? ??= 根據(jù)齒數(shù)比 1u =1732 =，按線圖分配變位系數(shù)得 1? =，則 2? = ?? － 1? == 確定二檔齒輪變位系數(shù) 法面模數(shù) nm =3 端面模數(shù) tm = ? nm = ? 3 ≈ 法面壓力角 n? =20176。 理論中心距 A= 2 65 zz ? tm = 22425? ? = 中心距變動(dòng)系數(shù) nn mAA 0??? = ? = 查表得總變位系數(shù)?? ??= 24 根據(jù)齒數(shù)比 1u =2425=，按線圖分配變位系數(shù)得1?=，則 2?=??－ 1? == 確定四檔齒輪變位系數(shù) 法面模數(shù) nm =3 端面模數(shù) tm = ? nm = ? 3 ≈ 法面壓力角 n? =20176。 理論中心距 A= 2 21 zz ? tm = 23017? ? = 中心距變動(dòng)系數(shù) nn mAA 0??? = ? = 查表得總變位系數(shù)?? ??= 根據(jù)齒數(shù)比 1u =1730 =，按線圖分配變位系數(shù)得 1? =，則 2? = ?? － 1? == 經(jīng)過以上的計(jì)算，列出 本次設(shè)計(jì)所有齒輪的幾何尺寸 ：直齒圓柱齒輪的幾何尺寸如表 , 所示；斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸如表 , 所示 ［ 2］ 。 176。 為以后齒輪、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算做了準(zhǔn)備。在汽車變速器中這種破壞情況很少發(fā)生。齒面長(zhǎng)期在脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用下，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒 面成尖角的小裂縫。 對(duì)于高速重載齒輪，由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度高、接觸壓力大且接觸區(qū)產(chǎn)生高溫而使齒面間的潤(rùn)滑油膜破壞，使齒面直接接觸。合理選擇齒輪參數(shù)及變位系數(shù)，增大齒廓曲率半徑，降低接觸應(yīng)力，提高齒面硬度等，可提高齒面的接觸強(qiáng)度。因此，比用計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化一些的計(jì)算公式來計(jì)算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果 ［ 3］ 。mm）； ? —— 斜齒輪螺旋角（ 176。mm）； d —— 節(jié)圓直徑（ mm）； ? —— 節(jié)點(diǎn)處壓力角（