【正文】 力角及螺旋角 汽車變速器的齒形、壓力角及螺旋角按表 選取。 變速器用齒輪模數(shù)的范圍如表 31。 影響變速器殼體軸向尺寸的有變速器的擋數(shù)、換擋機構(gòu)形式以及齒輪形式。中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒輪壽命越短。 汽車爬坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力 [10]。軸承的直徑根據(jù)變速器中心距確定，并要保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于 6～ 20mm[9]。 3. 將接合齒的工作面設(shè)計并加工成斜面，形成倒錐角 (一般傾斜 2。在滑動齒輪特別寬的情 況下，這種差別就更為明顯。 當(dāng)變速器第二軸上的齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)時，可以用移動嚙合套換擋。變速器中的常嚙合 齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量增大。 傳動機構(gòu)布置的其他問題 常用擋位的齒輪因接觸應(yīng)力過高而易造成表面點蝕損壞。圖23(d)方案對 23(c)的缺點做了修改。使用直接擋，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達到 90%以上，噪聲低、齒輪和軸承的磨損減少。 如圖 21a～ c所示為發(fā)動機前置前輪驅(qū)動轎車的兩軸式變速器傳動方案。采用傳動比小于 1（ 約為 ～ ） 的超速擋，可充分地利用發(fā)動機功率，降低單 位行駛里程的發(fā)動機曲軸總轉(zhuǎn)數(shù)，因而會減少發(fā)動機的磨損， 8 降低燃料消耗。包括各軸直徑及長度計算、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸的強度計算、軸的加工工藝分析； 4. 變速器軸承的選擇及校核； 5. 同步器的設(shè)計選用和 參數(shù)選擇； 6. 變速器操縱機構(gòu)的設(shè)計選用； 7. 變速器箱體的設(shè)計。斜齒圓柱齒輪比直齒圓柱齒輪有更長的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍微復(fù)雜且在工作時有軸向力。但是如果發(fā)動機功率不高，則超速擋使用頻率很低，節(jié)油效果不顯著，甚至影響汽車的動力性。 近年來，為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢。無級化是對自動變速器的理想追求。無級變速器結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡單，體積更小，它既沒有手動變速器的眾多齒輪副，也沒有自動變速器復(fù)雜的行星齒輪組，主要靠主動輪、從動輪和傳動帶來實現(xiàn)速比的無級變化 [4]。變速器內(nèi)有多組傳動比不同的齒輪副，而汽車行駛時的換擋工作，也就是通過操縱機構(gòu)使變速器內(nèi)的不同的齒輪副工作。1892 年法國制造出第一輛帶有 變速器的汽車。 變速器都裝有單向的通氣閥以防殼內(nèi)空氣熱脹而漏油及潤滑油氧化。 變速器按其傳動比的 改變方式可分為有級、無級和綜合式的。變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、經(jīng)濟性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。用變速器轉(zhuǎn)變發(fā)動機轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速的必要性在于內(nèi)燃機轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn)速變化特性的特點是具有相對小的對外部載荷改變的適應(yīng)性 [1]。變速器與主減速器及發(fā)動機的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動力性與經(jīng)濟性；采用自鎖及互鎖裝置，倒擋安全裝置，對接合齒采取倒錐齒側(cè)措施 以及其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不跳擋、亂擋、自動脫擋和誤掛倒擋；采用同步器可使換擋輕便，無沖擊及噪聲；采用高齒、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲低，降低噪聲水平已成為提高變速器質(zhì)量和設(shè)計、工藝水平的關(guān)鍵。 變速器除了要能滿足一定的使用要求外，還要保證使其和汽車能有很好的匹配性，可以提高汽車的動力性和經(jīng)濟性，保證發(fā)動機在有利的工況范圍內(nèi)工作提高汽車的使用壽命、降低能源消耗、減少汽車的使用噪聲等。本哈特和艾米爾 自動變速器是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱機構(gòu)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來達到變速變矩的目的?，F(xiàn)代汽車變速器的發(fā)展趨勢，是向著可調(diào)自動變速器或無級變速器的方向發(fā)展。 當(dāng)今世界各大汽 車公司對無級變速器的研究都十分活躍。多擋變速器多用于總質(zhì)量大些的貨車和越野車上 [6]。此時，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也僅傳遞轉(zhuǎn)矩。本文主要完成下面一些主要工作： 1. 參數(shù)計算。變速器擋位的增多可提高發(fā)動機的功率利用率、汽車的燃料經(jīng)濟性和平均車速，從而可提高汽車的運輸效率，降低運輸成本。轎車多采用前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的布置，因為這種布置使汽車的動力 傳動 系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質(zhì)量減少6%～ 10%。 如圖 22 所示為中間軸式變速器的傳動方案，其中 (a)～ (b)為中間軸式五擋變速器， (c)～ (d)為中間軸式六擋變速器的傳動方案。圖 23(b)方案的優(yōu)點是倒擋利用了一擋齒輪，縮短了中間軸的長度。為此，無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的一擋與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良情況，然后按照從低擋到高擋的順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸具有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。 機械式變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關(guān)，包括傳遞動力時處于工作狀態(tài)的齒輪對數(shù)、每分鐘轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、齒 12 輪和殼體等零件的制造精度等 [8]。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù) （ 如兩腳離合器 ） 才能使換擋時齒輪無沖擊，并克服上述缺點；但換擋瞬間駕駛員 注意力被分散，又影響行駛安全。 使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、燃油經(jīng)濟性和行駛安全性。這樣在嚙合時，使接合齒端部超過被接合齒的 1～ 3mm。 14 圖 24 防止自動脫擋的結(jié)構(gòu)措施 變速器軸承 變速器的第二軸前端支承 在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承。在零部件的選擇部分，對變速器齒輪、換擋機構(gòu)的形式和變速器防止自動脫擋的結(jié)構(gòu)進行了分析和說明。 變速器其他各擋傳動比的確定 變速器的四擋為直接擋，其傳動比為 ，中間擋的傳動比理論上按公比1 11m inm a x ?? ?? ngngngg iiiiq (其中 n 為擋位數(shù) )的幾何級數(shù)排列，實際上與理論值略有出入。m)； 1gi ——變速器一擋傳動比； g? ——變速器的傳動效率，取 96%。 變速器齒輪參數(shù)的選擇 模數(shù) 齒輪模數(shù)由齒輪的彎曲疲勞強度或最大載荷作用下的靜強度所確定。選取較小模數(shù)并增多齒數(shù)有利于換擋。不過當(dāng)螺旋角大于 時，其抗彎強度驟然下降，而接觸強度仍繼續(xù)上升。此處取 。降低噪聲水平對乘用車很重要，而對商用車則更應(yīng)重視減小其質(zhì)量。 變速器外形尺寸的初選 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間齒輪和換擋機構(gòu)的布置初步確定。它是一個基本參數(shù)，其大小不僅對變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小有影響，而且對輪齒的接觸強度有影響。 17 第 3 章 變速 器主要參數(shù)的選擇和齒數(shù)分配 變速器各擋傳動比的確定 變速器最低擋傳動比的確定 在選擇最低擋傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動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)動車輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。變速器第一軸、第二軸的后部軸承，以及中間軸前、后軸承，按直徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。 2. 將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切薄 (切下 ～ )，這樣，換擋后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動脫擋，如圖 24(b)所示。利用同步器換擋，其換擋行程要比滑動齒輪換擋行程短。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡單，制造、拆裝與維修工作皆容易，并能減小變速器旋轉(zhuǎn)部分的慣性力矩，但除一擋、倒擋已很少使用。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍有復(fù)雜，工作時有軸向力，這對軸承不利。 為防止意外掛入倒擋，一般在掛倒擋時設(shè)有一個掛倒擋時需克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。圖 23(c)方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。絕大多數(shù)方案的第二軸前端經(jīng)軸承支承在第一軸后端的孔內(nèi)，且保證兩軸軸 線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接擋。兩軸式變速器沒有直接擋，因此在高擋工作時，齒輪和軸承均承載，因而噪聲較大，也增加了磨損，這是它的缺點。 某些轎車和貨車的變速器，采用僅在良好的路面和空載行駛時才使用的超速擋。變速器齒輪幾何尺寸計算；變速器齒輪的強度計算及材料選擇；計算各軸的扭矩和轉(zhuǎn)速；齒輪強度計算及檢驗； 3. 變速器軸設(shè)計計算。 手動變速器的發(fā)展趨勢是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒圓柱齒輪。采用超速擋，可以提高汽車的燃油經(jīng)濟性。 手動變速器的特點和設(shè)計要求及內(nèi)容 手動變速器的特點 手動變速器的擋數(shù)通常在 6 擋以下，當(dāng)擋數(shù)超過 6 擋時，可以在 6 擋以下的主變速器的基礎(chǔ)上，再行配置副變速器，通過兩者的組合獲得多擋變速器。理想的無級變速器是在整個傳動范圍內(nèi)能連續(xù)的、無擋比 的切換變速比，是變速器始終按最佳換擋規(guī)律自動變速。這種變速器與一般齒輪式自動變速器的最大區(qū)別，是它省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動，而只用了兩組帶輪進行變速傳動。目前為止，變速器經(jīng)歷了幾個發(fā)展階段，主要為： 1． 手動變速器 手動變速器主要采用齒輪傳動的降速原理。 汽車變速器國內(nèi)外現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 變速器國內(nèi)外的現(xiàn)狀 早期的汽車傳動系，從發(fā)動機到車輪之間的動力傳動形式是很簡單的。 變速器多采用飛濺潤滑，重型汽車有時強制潤滑第一、二軸軸承等。變速器的倒擋使汽車能倒退行駛；其空擋使汽車在啟動發(fā)動機、停車和滑行時能長時間將發(fā)動機和傳動系分離。 I 松花江微型汽車變速器設(shè)計 摘 要 汽車變速器是汽車總成部件中的重要組成部分，是主要的傳動系統(tǒng)。 變速器能使汽車以非常低的穩(wěn)定車速行駛，而這種低的車速只靠內(nèi)燃機的最低穩(wěn)定車速是難以達到的。隨著汽車技術(shù)的發(fā)展，增力式同步器，雙、中間軸變速器，后置常嚙合傳動齒輪、短第二軸的變速器，各種自動、半自動以及電子控制的自動換擋機構(gòu)等新結(jié)構(gòu)也相繼問世。這就要求設(shè)計人員依據(jù)汽車的技術(shù)參數(shù)，合理的選擇變速器的參數(shù)，使所設(shè)計的變速器能和整車具有很好的匹配性。拉瓦索爾推廣使用的。 3． 無級變速器 無級變速器又稱為連續(xù)變速式無級變速器。 自動變速器多擋化雖能擴大自動變速的范圍，但它并非安全迅速。不久的將來，隨著電子控制技術(shù)的進一步完善，電子控制式的無級變速器可望得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 某些汽車的變速器，設(shè)置有用在良好的路面上輕載或空車駕駛的場合的超速擋，超速擋的傳動比小于 1。因此，直接擋的傳動效率高，磨損及噪聲也最小，因為直接擋的利用率要高于其它擋位，因此提高了變速器的使用壽命；在其它前進擋位工作時，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸、中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此在變速器中間軸和第二軸之間的距離 （ 中心距 ） 不大的情況下，一擋仍有較大的傳動比；擋位高的齒輪采用長嚙合齒輪傳動，擋位低的齒輪可以采用或不采用長嚙合齒輪 傳動；多數(shù)傳動方案中除一擋以外的其它擋位的換擋機構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也用同步器或嚙合套換擋，還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。包括變速器傳動比計算、中心距計算、齒輪參數(shù)計算、各擋齒輪齒數(shù)的分配； 2. 變速器齒輪設(shè)計計算。但擋位數(shù)的增多也使變速器的尺寸及質(zhì)量增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本提高，操縱也復(fù)雜。兩軸式變速器則方便于這種布置且使傳動系的結(jié)構(gòu)簡單。中間軸式變速器的共同特點為：變速器第一軸后端與常嚙合主動齒輪做成一體。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換擋困難。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支 11 圖 23 倒擋布置 方案 承處，然后再布置倒擋。 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 齒輪形式 變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。除此之外，采用直齒換擋時，換擋行程長也是它的缺點。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。使用中兩齒接觸部分受到擠壓同時磨損，并在接合齒端部形成 凸肩，可用來阻止接合齒自動脫擋。第二軸后端常采用球軸承，用來承受軸向力和徑向力。最后結(jié)合本次設(shè)計所依據(jù)車輛的主要技術(shù)參數(shù)，選擇了本設(shè)計的傳動機構(gòu)布置方案和零、部件的結(jié)構(gòu)形式，作為以后各章節(jié)設(shè)計的基礎(chǔ)。將各數(shù)代入式中得 ?? ?q 則變 速器其他各擋的傳動比為 4415221312?????????qiiqiiqiigggggg 19 中心距的確定 對中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距A ；對兩軸式變速器，將變速器輸入軸與輸出軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距 A 。 將各數(shù)代入式 (33)中得 33 1m a x ????～　iTKA ggeA ? =~ 故可初選中心距 70?A mm。選擇模數(shù)時應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時將降低變速器的噪聲，而為 了減小變速器的質(zhì)量，則應(yīng)增大模數(shù)并減小齒寬和中心距。所選模數(shù)應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn) [12]。因此