【正文】 （ 35） 的等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另 外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 6 第 3章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算校核 變速器主要參數(shù)的選擇 本次設(shè)計(jì)是在整車參數(shù)已知的情況下，車型已知的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)，整車主要技術(shù)參數(shù)如表 31 所示： 表 31 房車整車主要技術(shù)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 117kw 最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速 2500r/min 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 600N 變速器軸設(shè)計(jì) 變速器軸多數(shù)情況下，軸承安 裝在殼體的軸承孔內(nèi)。圖 31b 方案的優(yōu)點(diǎn)是倒檔利用了一檔齒輪，縮短了中間軸的長(zhǎng)度。故在工作時(shí)齒輪和軸承均承載受壓，齒輪工作噪聲增大且易損壞，影響傳動(dòng)傳遞。根據(jù)各自的利弊，以及根據(jù)所設(shè)計(jì)的夏利汽車的特點(diǎn)，最終確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置形式和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。汽車變速器完成傳動(dòng)系 賦予的功能，不僅是傳動(dòng)系的重要部件，也是決定汽車整車性能的主要部件和環(huán)節(jié)。固定軸式應(yīng)用最為廣泛，而兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的普通汽車上。 變速器傳動(dòng)方案分析與選擇 機(jī)械式變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案主要有兩種：兩軸式變速器和中間軸式變速器。 從以上分析可知，本次設(shè)計(jì)房車變速器，設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)形式屬于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)，通過拆裝可以發(fā)現(xiàn)汽車前端可布置變速器的空間比較小。 輕便性設(shè)計(jì)要求，減小質(zhì)量，輪輻處厚 度 ? 應(yīng)在滿足強(qiáng)度條件下設(shè)計(jì)得薄些。此外，還要注意工藝上的有關(guān)問題。 汽車爬坡度時(shí)車速不高，空氣阻力可以忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克 服輪胎與路 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 7 max1mingngiq i??面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。 第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn 3 m a x0 .4 7nem T m m? (37) 其中 maxeT =170Nm，可得出 mn=。 25176。 25176。 變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動(dòng)，故噪聲要小些。 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 1. 軸的結(jié)構(gòu) 第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。此中情況下，軸的扭矩強(qiáng)度條件公式為 （ 333） 式中： T? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa； T軸所受的扭矩， N 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 20 sff ??將數(shù)值代入式（ 411）和（ 412）得： 故軸的全 撓度為 22 0 . 1 9 8 0 . 2csf f f m m m m? ? ? ?，符合剛度要求?！?8176。也 有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐空表面噴上厚 ～ 的鉬制成。這通?？炕ユi裝置來保證，其結(jié)構(gòu)型式有如右圖所示： 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 23 圖 311 變速器自鎖與互鎖結(jié)構(gòu) 1自鎖鋼球 2自鎖彈簧 3變速器蓋 4互鎖鋼球 5互鎖銷 6撥叉軸 ，若操縱變速桿推動(dòng)撥叉前后移動(dòng)的距離不足時(shí)，齒輪將不能在完全齒寬上嚙合而影響齒輪的壽命。 軸向力大，同步時(shí)間減少。 轎車同步環(huán)厚度比貨車小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。通常軸向泄油槽為 6～ 12 個(gè)，槽寬 3～ 4mm。 危險(xiǎn)截面的受力圖為： 圖 37 危險(xiǎn)截面受力分析 水平面： AF （ 160+75） = rF 75 AF =； 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 19 160216 0 75atAdFFF ? ? ?? ? ?2 2 22 2 25( 2 1 0 . 7 8 1 0 0 0 ) ( 1 1 0 . 7 8 1 0 0 0 ) (6 5 4 . 5 1 0 0 0 )6 . 9 1 0c s jM M M TN m m? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ?332Md?????2223sF a bfEIL?2213c Fa bf EIL?水平面內(nèi)所受力矩： 31 6 0 1 0 2 1 0 .7 8cAM F N m?? ? ? ? ? 垂直面： （ 338） = 垂直面所受力矩： 31 6 0 1 0 1 1 0 0 . 7 8sAM F N m?? ? ? ? ?。對(duì)于本設(shè)計(jì)的變速器來說，在設(shè)計(jì)的過程中，軸的強(qiáng)度和剛度都留有一定的余量，所以，在進(jìn)行校核時(shí)只需要校核一檔處即可；因?yàn)檐囕v在行進(jìn)的過程中，一檔所傳動(dòng)的扭矩最大，即軸所承受的扭矩也最大。 2. 齒輪接觸應(yīng)力 （ 324） 式中， 齒輪的接觸應(yīng)力（ MPa）； F齒面上的法向力（ N）， 1 /(cos cos )FF ??? ； 1F 圓周力在（ N）， ； ?節(jié)點(diǎn)處的壓力角（ 176。前者在變速器中出現(xiàn)的很少，后者出現(xiàn)的多。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形勢(shì)是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐磨損最有 利的原則選擇變位系數(shù)。 由 （ 316） 可計(jì)算出 2711?Z 。 表 34 變速器參數(shù) 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 各檔的齒輪的齒數(shù) Z 在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。 一般貨車 GB135678 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 20176。 貨車變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)： 四檔 (~)A 五檔 (~)A 六檔 (~)A 當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對(duì)數(shù)和同步器多時(shí)，中心距系數(shù) KA 應(yīng)取給出系數(shù)的上限。因此，本次設(shè)計(jì)的房車變速器為 5 檔變速器。此時(shí)軸的制造，軸的表面粗糙度不應(yīng)低與 μm，硬度不低于 58～ 63HRC。 齒輪設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：變速器齒輪可以與軸設(shè)計(jì)為一體或與軸分開，然后用花鍵、過盈配合或者滑動(dòng)支承等方式之一與軸連接 [14]。就動(dòng)力性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最大功率附近高功率的機(jī)會(huì)，提高了汽車的加速和爬坡能力。計(jì)算汽車變速器的齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行校核計(jì)算。 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分類方法。主要參數(shù)：兩軸齒輪中心距、變速器軸向基本尺寸、兩軸的直徑、齒輪相關(guān)參數(shù) 、齒數(shù)和模數(shù)等。通過查閱資料，軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算一般按汽車的大修里程，維修次數(shù)計(jì)算，一般汽車大修里程為 30 萬(wàn)公里。特點(diǎn)：變速器一軸后端與常嚙合齒輪做成一體，絕大多數(shù)方案的第二軸與一軸在同一條直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接檔，使用直接檔變速器齒輪和軸承及中間軸不承載受壓，此時(shí)噪聲低，齒輪、軸承的磨損減少 [14]。直齒圓柱齒輪主要用于一檔、倒檔齒輪，應(yīng)力要求較低。從加工方便來看，定心外徑及矩形花鍵齒側(cè)的磨削比漸開線花鍵要容易 [7]。商用車變速器采用 4～ 5 個(gè)檔或多檔。對(duì)轎車， K A =~；對(duì)貨車， K A =~；對(duì)多檔 主變速器， K A =~11； TI max 變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩： TI max=Te max igI η =62803N﹒ m 故可得出初始中心距 A=。176。但試驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。 一般情況下，倒檔傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動(dòng)比 gri 取 。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。本次設(shè)計(jì)的齒輪的材料選用 40Cr。 二檔齒輪圓周力： （ 323） 根據(jù)斜齒輪參數(shù)計(jì)算公式可得出： 87ttFF? = 齒輪 8 的當(dāng)量齒數(shù) 3/cosnzz ?? =，可查表（ 34）得： 8 ? 。m 為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度與剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。； maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為 170000N試驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)摩擦因數(shù)的影響很大，摩擦因數(shù)隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過大。 （ 4)錐面工作長(zhǎng)度 b 汽車設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì) 房車離合器的設(shè) 計(jì) 22 縮短錐面工作長(zhǎng)度，便使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短，但同時(shí)也減少了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。本次設(shè)計(jì)鎖止角 ? 取 ?30 。 ，變速器齒輪間將發(fā)生極大沖擊，導(dǎo) 致零件損壞。 本設(shè)計(jì)中同步器徑向?qū)挾热?。時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。接下來，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖 39b），使嚙合套的移動(dòng)受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段結(jié)束。 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角 ? 來表示。第一軸如圖 41 所示： 圖 35 變速器第一軸 中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。因此，比用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化一些的計(jì)算公式來計(jì)算汽車齒輪，同樣、可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 變位系數(shù) (319) 式中 Z 為要變位的齒輪齒數(shù)。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。 這里 ?Z 修正為 51，則根據(jù)式（ 310）反推出 A=。在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角 α 取 20176。由于制造工藝上的原因，同一變速器中的結(jié)合套模數(shù)都去相同，轎車和輕型貨車取 2~。荷，面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋承受的載汽車滿載靜止于水平路 ；路面上道路附著系數(shù)，在良好式中， ? ??G ?? 綜上所述，變速器的月 I 擋傳動(dòng)比為?gIi。 變速器中采用圓錐滾子軸承直徑較小、寬度較大因而容量大、可承受高負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，但也有需要調(diào)整預(yù)緊、裝配麻煩、磨損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點(diǎn)。設(shè)計(jì)要求變速器齒輪齒面的表面粗糙度：應(yīng)在 aa ～RR μm范圍內(nèi)選用。 倒檔布置方案 通過對(duì)汽車設(shè)計(jì) 資料的查找，總結(jié)一下方案。另外，各中間檔因只經(jīng)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)，故傳動(dòng)效率高，同時(shí)噪聲小，結(jié)構(gòu)緊湊。