【正文】 采用斜齒輪使高擋傳動(dòng)平穩(wěn)，減少了齒輪磨損，增加了傳動(dòng)效率，并且降低了噪聲。變速器殼體采用壓鑄鋁合金鑄造，~4mm，則變速器殼體縱向總尺寸為209mm。為加強(qiáng)變速器殼體的剛度，我在殼體上設(shè)計(jì)了加強(qiáng)肋。此時(shí)，硬度不低于58~63HRC。~。 遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器平頭式汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)汽車的變速器，受總體布置限制變速器距駕駛員座位較遠(yuǎn)，這時(shí)需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動(dòng)件，換擋手力經(jīng)過(guò)這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換擋功能。之后，摩擦力矩隨之消失，而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，嚙合套上的接合齒在換擋力作用下通過(guò)鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合(圖62d)完成同步換擋。彈簧圈將置于嚙合套座花鍵上中部呈凸起狀的滑塊壓向嚙合套。得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器。在求取支點(diǎn)的垂直面和水平面內(nèi)的支反力Fc和Fs之后，計(jì)算相應(yīng)的彎矩Mc、Ms。軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》有關(guān)公式計(jì)算。計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力Ft、徑向力Fr及軸向力Fa可按下式求出： （56） （57） （58）式中 i——至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，； d——計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑； α——節(jié)點(diǎn)處的壓力角； β——螺旋角； Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。值得指出的是，對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)力噴丸處理以后，齒輪彎曲疲勞壽命和接觸疲勞壽命都能提高。將上述有關(guān)參數(shù)代入式（55），整理后可得斜齒輪彎曲應(yīng)力為 （54）當(dāng)計(jì)算載荷Tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩Temax時(shí)，對(duì)乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在180~350MPa范圍，由上式可以看出取齒數(shù)最小的斜齒輪進(jìn)行校核，如果滿足強(qiáng)度要求，則其他斜齒輪也滿足要求，所以取z1為18進(jìn)行校核，則zn=24，齒數(shù)最少的常嚙合斜齒輪都滿足強(qiáng)度要求，則其他斜齒輪也均滿足強(qiáng)度校核要求。mm）；d為節(jié)圓直徑（mm）；Kσ為應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取Kσ=；Kf為摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪在嚙合點(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 =，從動(dòng)齒輪Kf =；b為齒寬（mm）；t為端面齒距（mm），t =πm，m為模數(shù)；y為齒形系數(shù)，如圖51所示。輪齒工作時(shí)，一對(duì)齒輪互相嚙合，齒面相互擠壓，這時(shí)存在于齒面細(xì)小裂縫中的潤(rùn)滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀剝落而形成小斑點(diǎn)，稱之為齒面點(diǎn)蝕，它使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，并可能導(dǎo)致輪齒折斷。z13的齒數(shù)，一般在21~23之間，初選z13為21，可計(jì)算出中間軸與倒擋軸的中心距A′ （420）為保證倒擋齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，則齒輪14的齒頂圓直徑De14為 （421） （422） 為1，則由上面三兩式聯(lián)立可得z14=17。如果為小數(shù)，則需要根據(jù)取定的zh重新計(jì)算中心距A，再以修正后的中心距A作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。 各擋齒輪齒數(shù)的分配在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)，傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各擋齒輪的齒數(shù)。對(duì)于高擋齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。 斜齒b=kcmn，~。本設(shè)計(jì)采用的是中間軸式，所以初選變速器斜齒輪螺旋角25。壓力角。表41 汽車變速器齒輪的法向模數(shù)mn車 型乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/L貨車的最大總質(zhì)量ma/tVV≤ma≤Ma模數(shù)mn/mm~~~~所選模數(shù)要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1357—1987的規(guī)定，見表42。影響變速器殼體軸向尺寸的因素有擋數(shù)、換擋機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式。其大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小有影響，而且A對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著條件 （43）求得變速器1擋傳動(dòng)比為： （44）式中G2——汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷； φ——道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)φ取=。由于高擋使用率較高，所以要求高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比值，要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比值小。本設(shè)計(jì)在第二軸齒輪與軸的連接中采用滾針軸承，滾針軸承有滾動(dòng)摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，徑向配合間隙小，定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合等優(yōu)點(diǎn)。這種方案比較有效，應(yīng)用較多。為解決這個(gè)問(wèn)題，除工藝上采取措施以外，目前在結(jié)構(gòu)上采取的有效措施有以下幾種：1）將兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開，見圖34。嚙合套又分為內(nèi)齒嚙合套和外齒嚙合套，視結(jié)構(gòu)布置而選定，若齒輪副內(nèi)空間允許，采用內(nèi)齒結(jié)合式，以減小軸向尺寸。只有駕駛員技術(shù)熟練才能使換擋無(wú)沖擊，但是換擋時(shí)駕駛員注意力分散，影響了行車安全。機(jī)械式變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力時(shí)處于工作狀態(tài)的齒輪對(duì)數(shù)，每分鐘轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性，齒輪和殼體等零件的制造精度等。此時(shí)在倒擋工作時(shí)，輪齒磨損與噪聲在短時(shí)間內(nèi)略有增加，而在一擋工作時(shí)輪齒的磨損與噪聲有所減少。因而取代了圖32d的方案。圖31 中間軸式五擋變速器傳動(dòng)方案以上各方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動(dòng)的擋位，其換擋方式可以用同步器或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。其他前進(jìn)擋需依次經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。其中兩軸式和中間軸式變速器得到了最廣泛的應(yīng)用。滿足汽車必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比范圍和各擋傳動(dòng)比有關(guān)。綜合來(lái)說(shuō)DCT兼顧了經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、舒適性于一體，是將來(lái)各大廠商發(fā)展的重點(diǎn)對(duì)象。手動(dòng)變速器即MT，自動(dòng)變速器包括傳統(tǒng)AT, AMT、CVT及DCT。它們的共同努力使驅(qū)動(dòng)輪的扭矩增大到發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的若干倍，同時(shí)又可使其轉(zhuǎn)速減小到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的幾分之一[2]。變速器位處離合器和傳動(dòng)軸之間，它將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力和轉(zhuǎn)速輸出進(jìn)行調(diào)節(jié)后，再傳給驅(qū)動(dòng)輪，起到調(diào)配作用。需要時(shí)，變速器還有動(dòng)力輸出功能[1]。本次設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一款用于中型轎車的前置后驅(qū)式機(jī)械式五擋變速器?，F(xiàn)代汽車的動(dòng)力裝置，幾乎都采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。縱觀變速器發(fā)展歷史長(zhǎng)河，我們做一簡(jiǎn)單比較:從1894年猶如走樓梯的MT手動(dòng)變速器批量應(yīng)用，到1908年AT自動(dòng)變速器的應(yīng)用，如同乘坐上了自動(dòng)扶梯；1995年出現(xiàn)了全新的手自一體變速器，既可以手動(dòng)又可以自動(dòng)操控幾個(gè)固定擋位切換速比。如果按變速結(jié)構(gòu)可分為三類:圓柱齒輪、行星齒輪及錐盤?？刂萍夹g(shù)和電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，使得自動(dòng)變速器得到快速發(fā)展，手動(dòng)變速器向自動(dòng)變速器發(fā)展的趨勢(shì)越發(fā)明顯。汽車工作的道路條件越復(fù)雜，比功率越小，變速器的傳動(dòng)比范圍越大。中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車上。因此，在齒輪中心距(影響變速器尺寸的重要參數(shù))較小的情況下仍然可以獲得大的一擋傳動(dòng)比，這是中間軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。同一變速器中，有的擋位用同步器換擋，有的擋位用嚙合套換擋，那么一定是擋位高的用同步器換擋，擋位低的用嚙合套換擋。圖32e所示方案是將一、倒擋齒輪做成一體，使其齒寬加長(zhǎng)。倒擋設(shè)置在變速器的左側(cè)或右側(cè)，在結(jié)構(gòu)上都能實(shí)現(xiàn)，不同之處是掛倒擋時(shí)駕駛員移動(dòng)變速桿的方向變了。本次設(shè)計(jì)的變速器傳動(dòng)效率將達(dá)到95%。直齒滑動(dòng)齒輪換擋的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但由于換擋不輕便、換擋時(shí)齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動(dòng)花鍵磨損后易造成脫擋、噪聲大等原因，除一擋、倒擋外很少采用。結(jié)合套換擋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但還不能完全消除換擋沖擊，目前在要求不高的擋位上常被使用。這樣在嚙合時(shí)，使接合齒端部超過(guò)被接合齒約1~3mm。將接合齒的齒側(cè)設(shè)計(jì)成臺(tái)階形狀，也有阻止自動(dòng)脫擋的效果?；瑒?dòng)軸套的徑向配合間隙大、易磨損，間隙增大后影響齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加。近年來(lái)，為了降低油耗，變速器擋位有增加的趨勢(shì)。根據(jù)已知條件，G2=mg=18228N，rr=340mm，Temax=185N最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來(lái)確定。乘用車四擋變速器殼體的軸向尺寸為（~）A。選擇齒輪模數(shù)時(shí)要優(yōu)先選用第一系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。 螺旋角β根據(jù)圖41可知汽車變速器都采用漸開線齒形。同時(shí)為了抵消軸向力，規(guī)定中間軸斜齒輪為右旋，第一軸和第二軸斜齒輪均為左旋。第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)kc可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又避免了其缺點(diǎn)。為提高接觸強(qiáng)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(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。要注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) （412） （413） 由上可得z1=18，z2=33（經(jīng)取整后），于是一擋傳動(dòng)比i1=（3335）／（1817）=，與原來(lái)的一擋傳動(dòng)比相差不大，所以不需要調(diào)整齒數(shù)。由于以上算出的各擋齒輪齒數(shù)都滿足最小不根切的齒數(shù)要求，且逆推回去的中心距與原中心距相差不大，所以不需要使用變位齒輪。用移動(dòng)齒輪的方法完成換擋的低擋和倒擋齒輪，由于換擋時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度差，換擋瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。圖51 齒形系數(shù)圖因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑d=mz，z為齒數(shù)，代入式（51）得 （52）Kc為齒寬系數(shù)，~。所有斜齒輪的彎曲應(yīng)力計(jì)算可得σw1=，σw2=，σw3=，σw4=，σw5=，σw6=，σw7=，σw8=。齒輪在熱處理之后進(jìn)行磨齒，能消除齒輪熱處理的變形；磨齒齒輪精度高于熱處理前剃齒和擠齒齒輪精度，使得傳動(dòng)平穩(wěn)、效率提高；在同樣負(fù)荷的條件下，磨齒的彎曲疲勞壽命比剃齒的要高。對(duì)齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)