【正文】 采用黏度大、耐高溫、耐高壓的潤(rùn)滑油，提高油膜強(qiáng)度，提高齒面強(qiáng)度，選擇適當(dāng)?shù)凝X面表面處理方法和鍍層等，是防止 23 齒面膠合的措施。 22 第 3 章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核 齒輪的材料選擇 齒輪 損壞 形式及避免 方法 變速器齒輪的損壞形 式主要有三種：齒輪折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合 [8]。還有，變速器中心距取得過(guò)小，會(huì)使變速器長(zhǎng)度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。m）； maxeP —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（ Kw）； pn —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速（ r/min） ? —— 轉(zhuǎn)矩適 應(yīng)系數(shù) ? =～ () 式中： Tn —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速 已知：最高車速 maxau = maxav =185km/h；最高檔為直接檔，傳 動(dòng)比 5gi =1；車輪滾動(dòng)半徑由所選用的輪胎規(guī)格 195/65R15 得到 r =(m)；發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速Tn =4000 (r/min)；轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) ? =～ ；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n = pn =5500（ r/min） ；由公式（ ）得到主減速器傳動(dòng)比： 變速器一檔傳動(dòng)比的確定 在選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)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(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮來(lái)確定。而傳動(dòng)系的檔位數(shù)的多少對(duì)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性影響很大。變速器的好壞還體現(xiàn)在擋位區(qū)間是否清晰、換擋是否平順。 在電子控制機(jī)械式自動(dòng)變速器方面 ,國(guó)內(nèi)有關(guān)部門(mén)也正在進(jìn)行研究，目前已生產(chǎn)出樣機(jī)。 80 年代初 ,老“紅旗”轎車因油耗高而停止生產(chǎn)。 進(jìn)入 80 年代 ,五十鈴、伊頓、 ZF 等公司研制電子控制機(jī)械自動(dòng)變速器并裝車成功后 ,福特公司、大眾公司、菲亞特公司、雷諾公司和豐田公司等也相繼開(kāi)展 AMT 的研究和開(kāi)發(fā)。目前國(guó)外轎車的電控自動(dòng)變速器，主要有三種操縱方式，即電子控制氣動(dòng)操縱、電子控制液壓操縱和電子控制馬達(dá)操縱。 變速器的結(jié)構(gòu)除了對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有影響同時(shí)對(duì)汽車操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。本次設(shè)計(jì)擬采用中間軸式變速器，其顯著優(yōu)點(diǎn)是直接擋利用率較高，在其他前進(jìn)擋位工作時(shí)一擋仍然有較大的傳動(dòng)比。但在其他前進(jìn)擋位工作時(shí)其傳動(dòng)效率略有降低，同時(shí)由于其操作復(fù)雜，會(huì)使駕駛員產(chǎn)生疲勞感，噪聲較大，這是它的缺點(diǎn)。變速器與主減速器及發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖及互鎖裝置，倒檔安全裝置，其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不產(chǎn)生跳檔、亂檔、自動(dòng)脫檔和誤掛倒檔；采用同步器可使換檔輕便，無(wú)沖擊及噪聲；采用斜齒輪、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低，不同的傳動(dòng)比還可以使在其不同路面提高汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，使汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)有良好的匹配性 [1]。 最近幾年 ,傳統(tǒng)的液力自動(dòng)變速器通過(guò)采用 CAD/CAM 技術(shù)來(lái)提高液力變矩器效率 ,增加行星齒輪變速器的檔位 (四、五檔 )以及電子技術(shù)的應(yīng)用 ,液力自動(dòng)變速器的性能已相當(dāng)完善。 1995 年本田的部分 Civic 轎車裝用了 AMT。油耗高的原因除液力自動(dòng)變速器效率問(wèn)題外 ,更主要的要?dú)w因于其高達(dá) 排量的發(fā)動(dòng)機(jī)。 至于機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器 ,早在十年前 ,國(guó)內(nèi)就有高校購(gòu)買過(guò)國(guó)外樣機(jī)作分析研究 ,但苦于經(jīng)費(fèi)問(wèn)題 ,無(wú)法深入進(jìn)行。道理很簡(jiǎn)單，一個(gè)擋位模糊、換擋艱澀的變速器是不會(huì)為汽車帶來(lái)流暢的動(dòng)力分配也不會(huì)為駕駛者帶來(lái)愜意的駕駛樂(lè)趣的。檔數(shù)多，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在最大功率附近的轉(zhuǎn)速工作，而且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍小，發(fā)動(dòng)機(jī)平均功率高，故可提高汽車的動(dòng)力性。 汽車行駛方程式 () 汽車爬坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。 0m a x21???????Terg iTrGi??3314221312?????????qiiqiiqiigggggg 11 中間軸式變速器的中心距 (mm)可根據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初選，經(jīng)驗(yàn)公式為： () 式中 ： AK —— 中心距系數(shù)，乘用車： ，商用車： maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 (N 1．齒輪折斷 齒輪在嚙合過(guò)程中，輪齒表面承受有集中載荷的作用。 各檔 齒輪的材料選擇 齒輪材料的種類很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素也很多，下述幾點(diǎn)可供選擇材料時(shí)參考： 1． 齒輪材料必須滿足工作條件的要求。合理選擇齒輪參數(shù)及變位系數(shù)，增大齒廓曲率半徑，降 低接觸應(yīng)力，提高齒面強(qiáng)度等，可提高齒面的接觸強(qiáng)度。 計(jì)算倒 檔 軸和第二軸的中心距 A? ：? ?2 1311, zzmA ?? = ? ?2 22273 ?? = 計(jì)算倒檔傳動(dòng)比： 1311121312 zzzzzzi ??? 21 =221516 272229 ?? ?? = 1112 ?? ?? ??? 分度圓直徑： mmmzd 813271111 ???? mmmzd 453151212 ???? mmmzd 663221313 ???? 齒頂高： ? ? mmmh a 2 9 )0 9 (h 11*a11 ?????? ? ? ? mmmh a )(h 12*a12 ?????? ? ? ? mmmh a 2 1 )2 6 (h 13*a13 ?????? ? 齒根高： ? ? mmmch f )(h 11a11 ???????? ?? ? ? ? mmmch f )(h 12a12 ???????? ?? ? ? ? mmmch f )(h 13a13 ???????? ?? ? 齒全高： mmhhh fa 5 9 ????? 齒頂圓直徑： mmhdd a 5 8 9 1111a 11 ?????? mmhdd a 1212a 12 ?????? mmhdd a 1313a 13 ?????? 齒根圓直徑： mmhdd ff 0 8 5 111111 ?????? mmhdd ff 121212 ?????? mmhdd ff 131313 ?????? 本章小結(jié) 本章首先根據(jù)所學(xué)的 知識(shí)計(jì)算出主減速器的傳動(dòng)比，然后 在 計(jì)算出變速器的各 檔 傳動(dòng)比； 然后 確定齒輪的 各種參數(shù)，如齒輪的模數(shù)、螺旋角、壓力角、 ； 簡(jiǎn)單 介紹了齒輪變位系數(shù)的選擇原則，并 且根據(jù)各檔傳動(dòng)比計(jì)算各檔齒輪的齒數(shù)，同時(shí)對(duì)各檔齒輪進(jìn)行變位。此外，受一檔小齒輪齒數(shù)不能過(guò)少的限制，要求中心距也要取大些。 () 式中 : emaxT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（ N 7 第 2 章 變速器主要參數(shù)的選擇 變速器檔數(shù) 及各檔傳動(dòng)比 變速器檔數(shù) 的確定 對(duì)不同類型的汽車，具有不同的傳動(dòng)系檔位數(shù)，其原因在于它們的使用條件不同、對(duì)整車性能要求不同、汽車本身的比功率不同。通過(guò)改變傳動(dòng)比，改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)拒，適應(yīng)在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙 等不同行駛條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速不同要求的需要。當(dāng)然 ,完全國(guó)產(chǎn)化還有一段路要走。 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 我國(guó)從 60 年代起 ,就在“紅旗” 770 轎車上使用了具有 2 個(gè)前進(jìn)檔的液力自動(dòng)變速器 ,1975 年又研制出具有 3 個(gè)前進(jìn)檔的 CA774 液力自動(dòng)變速器。據(jù)預(yù)測(cè) ,隨時(shí)間的增加 ,日本自動(dòng)變速器的總裝車率將達(dá)到 40%,美國(guó)將達(dá)到35%,不過(guò)在這當(dāng)中 ,AMT 和 CVT 將要擠占部分份額。本田開(kāi)發(fā)的電控變速器也應(yīng)用了模糊控制概念，使變速控制非常簡(jiǎn)便、輕松，駕駛者簡(jiǎn)直難以覺(jué)察到檔 位的變換。變速器的倒檔使汽車能倒退行駛；其空檔使汽車在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、停車和滑行時(shí)能長(zhǎng)時(shí)間將發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系分 離。手動(dòng)變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、功 率大、制造成本低等顯著優(yōu)點(diǎn)，所以在中國(guó)乘用車市場(chǎng)一直占據(jù)著汽車變速器的主導(dǎo)地位。 首先要選擇發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率、最大扭矩、最高轉(zhuǎn)速等重要參數(shù)，然后根據(jù)上述參數(shù)選擇最大及最小傳動(dòng)比，合理分配各擋傳動(dòng)比。 汽車變速器研究 狀況、發(fā)展趨勢(shì) 國(guó)外研究現(xiàn)狀 2 變速器作為傳遞動(dòng)力和改變車速的主要裝置，國(guó)外對(duì)其操縱的方便性和檔位數(shù)等方面的要求愈來(lái)愈高。每年還有幾十項(xiàng)專利申請(qǐng) ,主要是在電子控制方面的 ,如消除汽車爬坡時(shí)因牽引力不足產(chǎn)生急劇減速造成的重復(fù)換檔 。 1996 年寶馬 M3 轎車所采用的“ M 序列式變速器”就是在原來(lái)的 M3 型 6 檔手動(dòng)機(jī)械變速器基礎(chǔ)上作了大幅度的改進(jìn) ,以全新的電液控制系統(tǒng)代替了傳統(tǒng)的機(jī)械式變速器的操縱系統(tǒng) ,并可選擇自動(dòng)變速和手動(dòng)變速兩種模式。 此外 ,除在部分軍用車輛上使用了液力自動(dòng)變速器外 ,國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)幾乎與自動(dòng)變速器無(wú)緣。近一兩年一些高校才又開(kāi)始重新起步。因此變速器的設(shè)計(jì)對(duì)汽車性能至關(guān)重要。即提高汽車的加速能力和爬坡能力。故有： penP m a xe m a x 9 5 49T ??～?Tpnn58 5 55 ?????? ag ui nridtdumGiuACGfr iiT aDTg ?? ???? 20e m a x 9 () 一般貨車的最大爬坡度約為 30%，即 =176。m)； 1gi —— 變速器一擋傳動(dòng)比； g? —— 變速器的傳動(dòng)效率，取 96%； 將各數(shù)代入式 ()中得 所以 ,初選中心距 A =75mm 變速器 各檔齒輪參數(shù)的確定 圖 變速器傳動(dòng)示意圖 在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)?？梢园演嘄X看作懸臂梁，輪齒根部彎曲應(yīng)力很大，過(guò)渡圓角處又有應(yīng)力集中，故輪齒根部很容易發(fā)生斷裂。 例如，用于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量輕、傳動(dòng)功率達(dá)和可靠性高的要求，因此必須選擇力學(xué)性能高的合金鋼；礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，一般功率很大、工作速度較低、周圍環(huán)境中粉塵行量極高，因此往往選擇鑄鋼 或鑄鐵等材料；家用及辦公用的機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲或無(wú)噪聲、以及能再少潤(rùn)滑貨物潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料。 增大輪齒根部齒厚，加大齒根圓角半徑，采用高齒，提高重合度，增多同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)，提高輪齒柔度，采用優(yōu)質(zhì)材料等，都是提高輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度的措施。 ?????? zzmA n 初選 13z =22， 12z =15， 因?yàn)榈箼n傳動(dòng)比與長(zhǎng)嚙合齒輪傳動(dòng)比接近，所以：2716291511 ???z 為保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪 11 和 12 的齒頂圓之間應(yīng)保持有 以上的間隙 。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置變速器的可能與方便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過(guò)小而影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。 主要技術(shù)參數(shù) 排量 車重 1360Kg(空載 ) 滿載 1360+65 4=1620Kg 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 104/5500KW/rpm 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 180/輪胎規(guī)格 195/65R15 長(zhǎng)寬高 4342 1840 1500mm 主減速比的確定 () 式中 : au —— 汽車行駛速度 （ km/h）； n —— 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 （ r/min）； 0 iirnuga? 8 r —— 車輪滾動(dòng)半徑 （ m）； gi —— 變速器傳動(dòng)比 ； 0i —— 主減速器傳動(dòng)比。包括各軸直徑及長(zhǎng)度計(jì)算、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸的強(qiáng)度