【正文】 又能保證容易裝配。圖32c所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖31b、c、d所示方案的各前進擋，均采用常嚙合齒輪傳動。將第一、二軸直接連接起來傳遞轉(zhuǎn)矩則稱為直接擋。 變速器基本參數(shù)選擇根據(jù)所要設(shè)計的變速器選擇汽車基本參數(shù)如下表21：表21 轎車基本參數(shù)類別參數(shù)發(fā)動機型號滿載質(zhì)量（kg）1860kg最高轉(zhuǎn)速(r/min)6000r/min最大扭矩（N為保證變速器具有良好的工作性能，對變速器應(yīng)提出如下設(shè)計要求：1) 變速器的擋位數(shù)和傳動比，使之與發(fā)動機參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證汽車具有良好的動力性與經(jīng)濟性；2) 設(shè)置空擋以保證汽車在必要時能將發(fā)動機與傳動系長時間分離；設(shè)置倒擋使汽車可以倒退行駛；3) 操縱簡單、方便、迅速、省力；4) 傳動效率高，工作平穩(wěn)、無噪聲；5) 體小、質(zhì)輕、承載能力強，工作可靠；6) 制造容易、成本低廉、維修方便、使用壽命長；7) 貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化及總成系列化等設(shè)計要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；8) 需要時應(yīng)設(shè)置動力輸出裝置。傳統(tǒng)AT換擋舒適，但效率及經(jīng)濟性較差。乘用車市場上最常用的五種變速器MT、傳統(tǒng)AT、AMT、CVT和DCT。上述發(fā)動機牽引力、轉(zhuǎn)速與汽車牽引力、車速要求之間的矛盾，單靠現(xiàn)代汽車內(nèi)燃機本身是無法解決的。結(jié)合運用汽車設(shè)計、汽車?yán)碚?、機械設(shè)計、機械原理等知識，計算出變速器各個齒輪及軸的參數(shù)并校核其強度，論證設(shè)計方案的合理性，最后要畫出變速器齒輪和軸的零件圖。變速器設(shè)有空擋，可在起動發(fā)動機、汽車滑行或停車時使發(fā)動機的動力停止向驅(qū)動輪傳輸。本次設(shè)計擬采用中間軸式變速器，其顯著優(yōu)點是直接擋利用率較高，在其他前進擋位工作時一擋仍然有較大的傳動比。但其性能與汽車的動力性和經(jīng)濟性之間存在著較大的矛盾。直到1997年CVT無級變速器應(yīng)運而生，從而將變速器的發(fā)展帶入了無擋位時代，這種變速器無齒輪傳動，實現(xiàn)無縫加速，好比乘坐普通升降電梯，成為變速器發(fā)展史的里程碑。錐盤類包括金屬鋼帶CVT及半環(huán)面錐輪無級變速器等?？傮w來看，變速器技術(shù)朝著兼顧舒適性、動力性、經(jīng)濟性三個方向發(fā)展。變速器傳動機構(gòu)可按前進擋數(shù)或軸的形式不同分類，按前進擋數(shù)可分為：三擋、四擋、五擋、多擋變速器；按前進擋數(shù)可分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式變速器，其中固定軸式變速器又可劃分為兩軸式、中間軸式、雙中間軸式、多中間軸式變速器。另外，低擋傳動比取值的上限(ig1＝~)也受到較大限制，所以本設(shè)計選擇中間軸式變速器。在擋數(shù)相同的條件下，各中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)、軸的支承方式、換擋方式和倒擋傳動方案以及擋位布置順序上有差別。 倒擋布置方案與前進擋位比較，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。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖32g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。圖33 倒擋軸位置與受力分析 其他問題常用擋位的輪齒因接觸應(yīng)力過高而易造成表面點蝕損壞。與直齒圓柱齒輪比較，斜齒與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力，這對軸承不利。這時，因同時承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多。同上述兩種換擋方法比較，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點，但仍然得到廣泛應(yīng)用。圖34 防止自動脫擋的結(jié)構(gòu)措施Ⅰ2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切薄（~），這樣，換擋后嚙合套后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動脫擋。本次設(shè)計擬采用圓錐滾子軸承，用于支承變速器第一軸第二軸以及中間軸，同時承受較大的軸向力，圓錐滾子因有直徑較小、寬度較寬，因而容量大，可承受高負(fù)荷和通過對軸承預(yù)緊能消除軸向間隙及軸向竄動等優(yōu)點，故在一些變速器得到應(yīng)用。4 變速器主要參數(shù)設(shè)計與計算 擋數(shù)變速器的擋數(shù)可在3~20范圍內(nèi)變化。發(fā)動機排量大的乘用車變速器多用5個擋。本車型最高擋為直接擋，其傳動比ig5=。此外，受一擋小齒輪不能過少的限制，要求中心距也要取大些。為檢測方便，A取整。 壓力角α齒輪壓力角較小時，重合度較大并降低了輪齒剛度，為此能減少進入嚙合和退出嚙合時的動載荷，使傳動平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時，可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。圖41 中間軸向力的平衡最后可用調(diào)整螺旋角的方法，使各對嚙合齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因而造成的中心距不等的現(xiàn)象消除?？紤]到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。由上可得，一擋和倒擋直齒的齒寬b=kcm=3=21mm，其余各擋斜齒b=kcmn==18mm 齒輪變位系數(shù)的選擇原則采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強度，使用平穩(wěn)性，耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。為保證各對齒輪有相同的中心距，此時應(yīng)對齒輪進行變位?？傋兾幌禂?shù)越小，一對齒輪齒根總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強度越低。圖42 中間軸式五擋變速器傳動方案 確定一擋齒輪的齒數(shù)一擋傳動比為 （410）為了求各齒輪的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和zh 直齒zh=2A/m=（278）/=52 （411）中間軸上的一擋小齒輪的齒數(shù)盡可能取少些，以便使z9/z10的傳動比大些，在i1已定的條件下，z2/z1的傳動比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)多些，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸的前軸承并保證輪輻有足夠的厚度。三擋斜齒輪： （416） （417）求得z5=26，z6=25。變速器軸的最大直徑d與支承間的距離l可按下列關(guān)系式初選： 對中間軸： 對第二軸： 三軸式變速器的第二軸與中間軸的最大直徑d可根據(jù)中心距A(mm)按下式初選： （423） 則中間軸的長度初定為219mm，第二軸的長度為195mm。此外，汽車變速器齒輪用的材料，熱處理方法，加工方法，精度級別，支承方式也基本一致。，由上式可得1擋主動齒輪 1擋從動齒輪的齒寬b要加寬5mm，以防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷。mm），取；d為節(jié)圓直徑（mm）；α為節(jié)點處壓力角，β為齒輪螺旋角；E為齒輪材料的彈性模量（MPa），105MPa；b為齒輪接觸的實際寬度；ρz、ρb為主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑，直齒輪ρz =rzsinα、ρb=rzsinα，斜齒輪ρz =rzsinα/cos2β，ρb=rbsinα/cos2β；rz、rb為主、從動齒輪節(jié)圓半徑（mm）。滲碳齒輪表面硬度為58~63HRC，芯部硬度為33~48HRC。圖52 變速器軸的變形簡圖a）軸在垂直面內(nèi)的變形 b）軸在水平面內(nèi)的變形初步確定軸的尺寸以后，可對軸進行剛度和強度驗算。變速器齒輪在軸上的位置如圖53所示時，可分別用下式計算圖53 變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角 （59） （510） （511）式中，F(xiàn)t為齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）；Fr為齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）；E為彈性模量，E=2105MPa；I為慣性矩（mm4），對于實心軸：I=πd4/64；d為軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計算；a、b為齒輪上作用力距支座A、B的距離（mm）；L為支座間距離（mm）。根據(jù)二擋齒輪進行彎扭分析，106N所以本設(shè)計采用的是慣性式同步器。圖61 鎖環(huán)式同步器4—鎖環(huán) 2—滑塊 3—彈簧圈 8—齒輪 6—嚙合套座 7—嚙合套 鎖環(huán)式同步器工作原理換擋時，沿軸向作用在嚙合套上的換擋力，推動嚙合套并帶動滑塊和鎖環(huán)移動，直至鎖環(huán)錐面與被接合、齒輪上的錐面接觸為止。變速器操縱機構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時只能掛入一個擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長上嚙合，防止自動脫擋或自動掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。這時要求整套系統(tǒng)有足夠的剛性，且各連接件之間間隙不能過大，否則換擋手感不明顯，并增加了變速桿顫動的可能性。第一軸花鍵軸部分采用矩形花鍵，齒數(shù)為22。 變速器殼體變速器殼體的尺寸要盡可能小，同時質(zhì)量要小，并具有足夠大的剛度，用來保證軸和軸承工作時不會歪斜。注油孔位置設(shè)計在潤滑油所在平面處，同時利用它作為檢查油面檢查高度的檢查孔。圖91 一擋大齒輪圖92 變速器第二軸10 結(jié)論 本次設(shè)計的是一款中型轎車的中間軸式五擋手動變速器，變速器與發(fā)動機是汽車最重要的兩個核心部件，代表著整個汽車工業(yè)的技術(shù)水平，手動變速器在我國發(fā)展已經(jīng)非常成熟，但是對于沒有任何社會經(jīng)驗的大學(xué)生還是需要對其進行學(xué)習(xí)和研究的。此次設(shè)計的不足之處是由于變速器設(shè)計項目繁多，本次只進行了主要部件的設(shè)計計算，由于時間倉促和水平有限，本次設(shè)計不能盡善盡美，但是通過畢業(yè)設(shè)計我學(xué)到了很多專業(yè)知識，增長了很多實踐經(jīng)驗，個人能力得到了很大提高，為今后的社會工作打下了良好的基礎(chǔ)。擋數(shù)較多，增加了選用合適擋位使發(fā)動機處于經(jīng)濟工作狀況的機會，提高了燃油經(jīng)濟性。放油螺塞采用永久磁性螺塞，可以吸住存留于潤滑油內(nèi)的金屬顆粒。設(shè)計時要使殼體側(cè)面的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)動齒輪齒頂之間留有5~8mm的間隙，否則由于增加了潤滑油的液壓阻力，會導(dǎo)致產(chǎn)生噪聲和使變速器過熱。如圖81圖81 花鍵齒輪變速器軸靠近殼體的部分均采用圓錐滾子軸承支承。圖71 遠(yuǎn)距離操縱手動換擋變速器工作原理簡圖本次設(shè)計設(shè)計的是前置后驅(qū)式汽車的變速器，所以采用的是遠(yuǎn)距離操縱手動換擋變速器。 直接操縱手動換擋變速器當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過變速桿直接完成換擋功能的手動換擋變速器，稱為直接操縱變速器。接下來，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖62a），使嚙合套的移動受阻，同步器處在鎖止?fàn)顟B(tài)，換擋的第一階段工作至此已完成。 鎖環(huán)式同步器如圖61所示，鎖環(huán)式同步器的結(jié)構(gòu)特點是同步器的摩擦元件位于鎖環(huán)1或4和齒輪5或8凸肩部分的錐形斜面上。變速器的軸要用與齒輪相同的材料制造，選用40Cr，7級精度。由上可知，所有校核