【正文】 ....................................... 35 摩擦錐面平均半徑 R .......................................................................... 35 鎖止角 ? ........................................................................................... 35 7 變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計 ................................................................................................. 36 8 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 ........................................................................................................... 37 結(jié)論 ............................................................................................................................... 38 致謝 ..................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。而當(dāng)時變速器的原理，和現(xiàn)在手動變速器 的原理幾經(jīng)基本相同了。 為了滿足汽車和發(fā)動機(jī)在不同的速度下都能協(xié)調(diào)工作，變速器往往被設(shè)計成具有多個擋位可以選擇。而變速器設(shè)計是汽車設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)之一。目前國內(nèi)外的變速器主要向著自動變速器方向發(fā)展，自動變速器在實際中所占的比例越來越大，目前有一半以上的轎車和 部分重型載貨汽車上使用的是自動變速器。材料科學(xué)與信息技術(shù)是 21 世紀(jì)重點發(fā)展的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。其特點是根據(jù)發(fā)動機(jī)的特性和汽車的行駛工況，通過計算機(jī)智能控制，實現(xiàn)對變速器傳動比的實時控制，使發(fā)動機(jī)工作在最佳狀態(tài)。而前者分為兩軸式、中間軸（三軸式）式、兩中間軸式和多中間軸式變速器。當(dāng)發(fā)動機(jī)橫置時，主減速器還可以采用斜齒 5 圓柱齒輪。因此，在齒輪中心距（是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比，這是三軸式的另一優(yōu)點。 6 齒輪型式選擇 變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。當(dāng)一、倒擋采用滑動齒輪掛擋時，第二軸的相應(yīng)花鍵則采用矩形花鍵及動配合，且要求磨削定心外徑及鍵齒側(cè)。 旋轉(zhuǎn)式中間軸前端多采用向心短圓柱滾子軸承，后軸承為帶止動槽的向心球軸 承。本方案中，由于只有在停車時才使用倒擋，而且不經(jīng)常使用，故倒擋采用直齒滑動齒輪。 8 3 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計 中心距 對三軸式變速器面言，其中心距系指第一、二軸中心線與中間軸中心線之間的距離。 齒型、壓力角 ? 及螺旋角 ? 汽車變速器及分動器齒輪都采用漸開線齒廓。為此，中間軸上的全部齒輪一律取右旋，而第一、第二軸上的斜齒輪取左旋，第一、第二軸的軸向 力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。 當(dāng)轎車三軸式的變速器 1gi =~ 時，則 5z 可在 15~17 范圍內(nèi)選擇，此處選 5z =17，則可得出 1z =29。 2z + 6z =nmA ?cos2 = 46。一般情況下，倒擋齒輪 11z 的齒數(shù)一般在 21~23 之間，此處取 11z =22。 用移動齒輪的方法完成換擋的低擋和倒擋齒輪，由于換擋時兩個進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度差，換擋瞬間在輪齒端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。 ?K —— 重合度影響系數(shù)， ?K =； 當(dāng)計算載荷 gT 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 時，對乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在基礎(chǔ)上 180~350MPa 范圍，對貨車為 100~250MPa。 初選的軸的直徑 已知中間軸式變速器的中心距 A= ，第二軸和中間軸中部直徑 d≈(～ )A ，軸的最大直徑 d 和支承距離 L 的比值：對中間軸： d/L=～： d/L=～ 。 第一軸支承之間的長度 1L = ～ mm。 圖 55 第二軸一擋受力示意圖 1) 求水平面內(nèi)支反應(yīng)力 HAR 、 HBR 和彎矩 HCM 1tHBHA FRR ?? 21 lRlR HBHA ??? 01 ??? HCHA MlR ∴ HAR = N HBR = N HAR HBRVAR VBRHAR HBR1aF1tF1rF1tF1rF1aF1L 2LLHCMVCMVAR VBR 31 HCM = mN? 2) 求垂直面內(nèi)支反力 VAR 、 VBR 和彎矩 VCM 1rVBVA FRR ?? 2111 21 lRdFlR VBaVA ????? 021 1111 ????? dFlFM arVC ∴ VAR = N VBR = N VCM = mN? 按第三強(qiáng)度理論： mNTMMM VCHC ???????? 1. 3331 1. 2257 22223122 ? ? MP aMP ad M 33231???????? ??? 中間軸強(qiáng)度校核 綜合考慮：常嚙合和倒擋時撓度最大，最危險，因此校核 常嚙合齒輪和倒擋齒輪 。于是，接合套便將鋼球壓回到孔中并沿定位銷軸向移動，直至與第一軸齒輪的花鍵齒圈接合，實現(xiàn)掛檔。 ??6? 時，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時，則有粘著和咬住的傾向；在 ??7?時就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。 用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見的是變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋鎖裝置等主要件組成，并依靠駕駛員手力完成選擋、換擋或退到空擋工作，稱為手動換擋變速器。 鎖止角 ? 鎖止角 ? 選取得正確，可以保證只有在換擋的兩個部分之間角速度差達(dá)到零值 才能進(jìn)行換擋。 同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強(qiáng)度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等。 圖 61 同步器結(jié)構(gòu)示意圖 鎖銷式同步器的工作原理：在由四擋換入五擋時，接合套受到撥叉的軸向推力作用，通過鋼球和定位銷帶動摩擦錐環(huán)向左移動，使之與對應(yīng)的摩擦錐盤的錐面相接觸。 與中間軸齒輪常嚙合的第 二軸上的齒輪，常通過青銅襯套或滾針軸承裝在軸上，也有的省去襯套或滾針軸承直接裝在軸上，這就能夠增大軸的直徑，因而使軸的剛度增加。 中間軸最大直徑 maxd ≈ (～ ) = ～ mm。對于只有滑動齒輪工作的第 二軸可以采用氰化處理，但對于有常嚙合齒輪工作的第二軸應(yīng)采用滲碳或高頻處理。 Ⅰ 軸 mN . 5 247%96%9950m a x1 ???????? 承離 ??eTT 中間軸 mN %99%9614812 ?????????? ? TiTT 齒承 ?? Ⅱ 軸 一擋 mN %99%96251231 ?????????? ? TiTT 齒承 ?? 二擋 mN %99%96262232 ?????????? ? TiTT 齒承 ?? 三擋 mN %99%96273233 ?????????? ? TiTT 齒承 ?? 倒擋 mN 61526%99%9621092 ?????????? ? TiTT 齒承倒 ?? 14 輪齒彎曲強(qiáng)度計算 直齒彎曲應(yīng)力 w? （ 4— 1） 式中： w? —— 彎曲應(yīng)力 （ MPa）； gT —— 計算載荷（ mmN? ）； ?K —— 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 ?K =； fK —— 摩擦力影響系數(shù)，主、從動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動齒輪 fK =，從動齒輪 fK =。 輪齒折斷發(fā)生在下述幾種情況下：輪齒受到足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒在重復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。 ∴73zz =。 ? 而常嚙合齒輪的中心距與一擋齒輪的中心距相等 ?cos2 )( 84 zzmA n ?? （ 3— 5） 由此可得： 4z + 8z =nmA ?cos2 = 46 ? （ 3— 4）、 ?與 ?聯(lián)立 可得： 4z =， 8z =。 第一軸常嚙合齒輪副 的齒寬系數(shù)可取大些，以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。增大螺旋角使齒輪嚙合的重合系數(shù)增大，工作平穩(wěn)、噪聲降低，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。 汽車變速器齒輪的法向模數(shù) nm （ mm） 車型 微型、普通級轎車 中級轎車 中型貨車 重型車 nm ~ ~ ~ ~ 從輪齒應(yīng)力的合理性及強(qiáng)度考慮，每對齒輪應(yīng)有各自的模數(shù)，但從工藝性考慮，一個變速器的齒輪模數(shù)應(yīng)盡量統(tǒng)一，多采用折衷方案。這是因為重型貨車擋位間的公比較小，則換擋機(jī)構(gòu)連接件之間的角速度差也小，因此采用嚙合套換擋，并且與同步器換擋比較還有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、能夠降低制造成本及減小變 速器長度等優(yōu)點。 7 汽車行駛時，因變速器內(nèi)各轉(zhuǎn)動齒輪有不同的角速度，所以用軸向滑動直齒齒輪方式換擋，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨噪聲。 軸承型式 第一軸前軸承采用向心球軸承；后軸承為外圈帶止動槽的向心球軸承，因為它既承受徑向負(fù)荷，也受向外的軸向負(fù)荷。本方案除倒 擋用直齒輪處，其它各齒均用斜齒輪。 倒擋型號選擇 與前進(jìn)擋比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案均采用直齒滑動齒輪方式換倒擋。第一軸后端以與其成一體的常嚙合 齒輪及第二軸的各擋齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，同步器或換擋齒輪裝在第二軸上，由變速桿推動撥叉進(jìn)行操縱換擋。圖 1f 中的倒擋齒輪為常嚙合齒輪，并用同步器換擋；圖1d 所示方案的變速器有輔助支承，用來提高軸的剛度。 4 2 變速器傳動機(jī)構(gòu)布置方案 變速器類型的選擇 有級變速器與無級變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、制造低廉，具有高的傳動效率，因此在各類汽車上均得到廣泛的應(yīng)用。高性能、高效、精密、低噪音、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。 變速器技術(shù)的發(fā)展動向如下： 1． 節(jié)能與環(huán)境保護(hù)。 4. 維修方便，維修成本低。爭論和分歧也是從此而來。為了發(fā)揮發(fā)動機(jī)的最佳性能，就必須有一套變速裝置，來協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪的實際行駛速度。雷納 計算出變速器 齒輪的齒數(shù)、軸的尺寸等相關(guān) 參數(shù) ， 并 通過 校核齒輪的接觸應(yīng)力、彎曲應(yīng)力、軸的剛度與強(qiáng)度等 論證設(shè)計的合理性。 變速器的設(shè)計綜合了大部分基礎(chǔ)機(jī)械 知識，如 機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)，機(jī)械制圖，機(jī)械原理， 形位公差與互換性，金屬工藝學(xué)，機(jī)械 工程材料等等。本哈特和埃米爾就是由于發(fā)動 機(jī)和汽車需求之間的矛盾，才有了變速器生存的原因。不過電動機(jī)具有和內(nèi)燃機(jī)完全不一樣的特點，現(xiàn)在甚至已經(jīng)出現(xiàn)了直接套上輪子就可以驅(qū)動的電動機(jī)。 在市場經(jīng)濟(jì)形勢下，特別是當(dāng)前國家對汽車變速器產(chǎn)品還拿不出完整規(guī)劃的情況下，尋求引進(jìn)更先進(jìn)的汽車變速器，改進(jìn) 現(xiàn)有的變速器，從市場廣度開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樯疃乳_發(fā)，使產(chǎn)品系列化，通用化，標(biāo)準(zhǔn)化，組織好精益生產(chǎn)，降低成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量，才能逐步縮短同世界先進(jìn)技術(shù)水平的差距。變速器的節(jié)能與環(huán)境保護(hù)既包括傳動系統(tǒng)本身，又包括與發(fā)動機(jī)的智能優(yōu)化匹配。要達(dá)到上述要求，可以進(jìn)行變速器結(jié)構(gòu)創(chuàng)新的研究，探索變速器的新類型：對傳動材料和機(jī)理進(jìn)行研究，提高壽命，減小質(zhì)量；進(jìn)行變速器動力學(xué)特性和振動研究，以求提高特性、降低噪音、采用先進(jìn)的制造技術(shù)來提高變速器的性能和降低成本。 通常，有級變速器具有 5 個前進(jìn)擋；重型載貨汽車和重型越野汽車則采用多擋變速器，其前進(jìn)擋位數(shù)多達(dá) 6~16 個甚至 20 個。 在兩軸式變速器中，作為動力輸入軸的第一軸與作為輸出軸的第二軸為平