【正文】 gT —— 計(jì)算載荷（ Nmm) ?K —— 應(yīng)力集中系數(shù)，可以近似取 ?K = y —— 齒形系數(shù)， cK —— 齒寬系數(shù)， cK = fK —— 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 fK =，從動(dòng)齒輪 fK =。國(guó)外汽車變速器齒輪大都選用鉻鎳合金鋼。 如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制作，采用剃齒或磨齒加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為 GB/， 6 級(jí)和 7 級(jí) [6]。coscos0ttAA ??? 4 中心距變位系數(shù) nn mAA 0??? 5 變位系數(shù)之和 ? ?? ?ntt i n vi n vZZ ? ??? t a n2 39。0 coscos??AA? 4 中心距變位系數(shù) mAA 0??? 5 變位系數(shù)之和 ? ?? ?? ??? t an2 39。 表 32 漸開線直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 角度變位齒輪的計(jì)算公式 已知中心距 已知變?yōu)橄禂?shù) 1? ， 2? 1 理論中心距 ? ?2 210 ZZmA ?? 2 嚙合角 ?? c osc os 039。漸開線圓柱齒輪的基準(zhǔn)齒輪（ GB1356—— 78）見表31。經(jīng)計(jì)算校核得 7Z =25， 8Z =19， 87?? =21176。 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪齒輪副的齒數(shù) 由公式 1211121 ZZZZig ?? （ 35） 而常嚙合傳動(dòng)齒輪中心距和一擋齒輪的中心距相等，即 ? ?2121cos2??? ?ZZmA n （ 36） 由已知 nm =， 1gi =,初選 21?? =25176。 直 6，斜 7 10 各擋齒輪齒數(shù)的分配 確定 1 擋齒輪的齒數(shù) 圖 一擋傳動(dòng)比：1211121 ZZZZig ?? 且已知 1i =，為了求 11Z ， 12Z 的齒數(shù)，先求其齒數(shù)的和 hZ 。這不僅削弱了輪齒的抗彎強(qiáng)度，而且使重合度減小。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。 通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來(lái)確定齒寬 b： b mKc? b ncmK? 式中 cK —— 齒寬系數(shù)，直齒輪取 ?cK ~；斜齒輪取 ?cK ~； m—— 直齒輪模數(shù)， m = nm —— 斜齒輪模數(shù)， nm = 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 ~34176。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。試驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。等大些的壓力角。 壓力角 齒輪壓力角較小時(shí)，重合度較大并降低了輪齒的剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和退出嚙合時(shí)的動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。 8 變速器低擋齒輪應(yīng)選用大些的模數(shù)，其他擋位選用另一種模數(shù)。 變速器的軸向尺寸與檔位數(shù)、齒輪型式 、換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距 A 的尺寸初選。中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒輪的壽命越短。賽車一般采用 6 個(gè)前進(jìn)擋。 本章總結(jié) 本章對(duì)變速器進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，對(duì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案進(jìn)行了分析確定。圓錐滾子軸承因有直徑較小、寬度較寬，因而容量大，可承受高負(fù)荷和通過(guò)對(duì)軸承預(yù)緊能消除軸向間隙及軸向竄動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，故在一些變速器上得到應(yīng)用。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加， 并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。 我們根據(jù)汽車總布置的要求、結(jié)構(gòu)工藝性、變速器的徑向尺寸、變速器齒輪的壽命、變速器的傳動(dòng)效率，選擇三軸式變速器 [3]。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。 ⑷ 設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出。 本章小結(jié) 本章分析了課題的研究背景及其意義，對(duì)先進(jìn)變速器進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹。仿真結(jié)果表明了換擋控制器良好性能 [21]。并且在手動(dòng)控制模式下，也可以實(shí)現(xiàn)跳躍降擋。實(shí)踐表明金屬帶 CVT 能達(dá)到與汽車相同的壽命。作為無(wú)級(jí)變速器的代表，金屬帶式無(wú)級(jí)變速器不僅能夠滿足傳遞較大功率、適應(yīng)高轉(zhuǎn)速等條件 ,還具有如下幾方面的特性： (1) 經(jīng)濟(jì)性。為了達(dá)到目標(biāo)，需對(duì)變速箱優(yōu)化設(shè)計(jì)。汽車作為現(xiàn)代化社會(huì)大工業(yè)的產(chǎn)物，它的發(fā)展促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，提高了人民的生活水平。其中耐力賽與直線競(jìng)速對(duì)賽車的動(dòng)力性及燃油經(jīng)濟(jì)性要求頗高。 關(guān)鍵詞： 汽車工程；變速器；設(shè)計(jì)；手動(dòng) The Design of Formula SAE Car Gearbox and Transmission System Abstract Gearbox is the one main ponent of the vehicle duty of this design is to design a manual transmission used in the FSAE Racing car. We chose Honda CBR600F4i as the engine of FSAE Racing car. According to the engine model, we can draw the maximum engine torque, maximum power, maximum speed and other parameters. The design of the car without main gear, using chain drive, and the transmission ratio is known. Based on the above parameters, bining automotive design, automotive theory, mechanical design, automotive chassis design and other related knowledge ,calculate transmission parameters and verify the reasonableness of the transmission. Duiring design, I use CAD, UG and other softwares to produce the model of main transmission assembly , and the mapping of the transmission assembly diagram and major parts of total twodimensional diagram . By designing, I not only learn and consolidate knowledge ,understanding of a number of specialized courses related professional knowledge, but also improve the ability of individuals, but more importantly is to exercise the spirit of collaboration with others. Key Words： Automotive engineering。 大學(xué)生方程式賽車變速箱及傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要 變速器是汽車傳動(dòng)系中最主要的部件之一。 通過(guò)設(shè)計(jì)，我學(xué)習(xí)和鞏固了專業(yè)課知識(shí)而且了解了不少相關(guān)專業(yè)的知識(shí)，也提高了個(gè)人能力，更重要的是鍛煉了與人協(xié)作的精神。各參賽隊(duì)伍為了取得優(yōu)異的成績(jī)，在提高賽車動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、操作穩(wěn)定性等方面都下了很多功夫。 課題研究意義 汽車自問(wèn)世以來(lái)就得到了迅猛發(fā)展。這就要求在保證賽車動(dòng)力性的前提下，兼顧燃油經(jīng)濟(jì)性與操縱穩(wěn)定性。 無(wú)級(jí)變速器 ( Continuously VariableTransmission) 由于能夠適應(yīng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)中多變或轉(zhuǎn)速連續(xù)變化的要求 ,不僅廣泛應(yīng)用于紡織、食品、造紙、橡膠等輕工業(yè)部門 ,而且也用于工作母機(jī) (機(jī)床 ) 、起重運(yùn)輸、石油化工等各類機(jī)械設(shè)備中 ,特別是近些年來(lái)它在汽車變速上的成功應(yīng)用更使人們耳目一新。據(jù) 1993 年的統(tǒng)計(jì)，在裝車的 60萬(wàn)套金屬帶式 CVT 中，由于金 屬帶傳動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障返還的只有 120 套，占總數(shù)的 % ,而在這 120 套中因?yàn)榻饘賻П旧碛袉?wèn)題的只有 40例 ,可見其故障率極低。選用手動(dòng)模式時(shí)，只要把變速桿推往右邊，既可以上下?lián)軇?dòng)完成升、降擋，此時(shí)，如果不做升擋操作，即使將加速踏板踩到 底， DSG也不會(huì)自動(dòng)升擋。該控制器含有轉(zhuǎn)矩傳遞控制及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速控制規(guī)律。變速器會(huì)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)要求朝操縱舒適、輕柔、傳動(dòng)效率高、低油耗、環(huán)保與低噪聲方向發(fā)展 , 汽車變速器市場(chǎng)的需求量將繼續(xù)持續(xù)增長(zhǎng) [17]。 ⑶ 設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛。滿足汽車有必要的動(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)。 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 機(jī)械式變速器 因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，在不同形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)、工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種類型的軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同 [5]。 本變速器第一軸、中間軸及第二軸均采用了圓錐滾子軸承。轎車變速器傳動(dòng)比變化范圍較?。s為 3~4），過(guò)去常用 3 個(gè)或 4 個(gè)前進(jìn)擋，但近年來(lái)為了提高其動(dòng)力性尤其是燃油經(jīng)濟(jì)性，多已采用 5 個(gè)前進(jìn)擋。它是 7 一個(gè)基本參數(shù)，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，而且對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。 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(jī)構(gòu)的布置初步確定。 在變速器中心距相同的條件下，選取較小的模數(shù)，就可以增加齒輪的齒數(shù)，同時(shí)增加齒寬可以使齒輪嚙合的重合度增加，并減少齒輪噪聲，所以為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加 模數(shù)，同時(shí)減小齒寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用同一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)；減少乘用車齒輪工作噪聲有較為重要意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選得小些。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利于換擋。等小些的壓力角；對(duì)于商用車，為提高齒輪承載能力應(yīng)選 用 25186。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)力求使中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生的軸向力平衡，以減小軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。 ； 中間軸式變速器為 22176。選用寬些的齒寬，工作時(shí)回因軸的變形導(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。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的齒根強(qiáng)度，也很難降低噪聲。由于工作需要，有時(shí)齒輪齒數(shù)取得少（如一擋主動(dòng)齒輪）會(huì)造成根切。 25176。 由 mAZh 2? ，計(jì)算得 hZ =，當(dāng)取整為 A=60mm。 2）三擋齒輪的齒數(shù) 由三擋齒輪為斜齒輪，螺旋角 87?? 和常嚙合齒輪的 21?? 不同，有公式 傳動(dòng)比 87123 ZZZZig ?? （ 310） 中心距 ? ?8787cos2??? ? ZZmA n （ 311） 而 從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式 828721sinsin ZZ????? (312) 由已知 3gi =， 87?? =21176。漸開線齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的模數(shù)、分度圓壓力角必須分別相等，兩斜齒輪的螺旋角必須相等而且方向相反。表中的 0f ， c ， ɑ見表 31。 表 33 漸開線直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算 3 中心距 A （已知） 39。 3 中心距 A （已知） 39。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(jí)別、支承方式也基本一致 。 國(guó)產(chǎn)汽車變速器的齒輪材料是 20CrMnTi， 20Mn2TiB， 20MnVB， 20MnMoB。 計(jì)算變速器各軸所傳遞的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為 maxeT =60Nm，齒輪傳動(dòng)效率 齒? 98% ，離合器傳動(dòng)效率 離? 98% ，軸承傳動(dòng)效率 承? 96%。 計(jì)算二擋斜齒輪的接觸