【正文】 設(shè)計(jì)主題 —— EQ140 汽車變速器輸出軸總成設(shè)計(jì)，為三軸式有級變速器，五個前進(jìn)檔和一個倒檔，齒輪型式采用 漸開線直齒圓柱齒輪，且變速器加裝動力輸出裝置，其總體布置方案如圖 所示： EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 10 d2d111213142c2c1413222 12 圖 EQ140 汽車變速器傳動機(jī)構(gòu)總體布置 圖中 符號 為 ： c1— 第一軸常嚙合齒輪 c2— 中間軸常嚙合齒輪 41— 第二軸四檔齒輪 42— 中間軸四檔齒輪 32— 第二軸三檔齒輪 31— 中間軸三檔齒輪 22— 第二軸二檔齒輪 21— 中間軸二檔齒輪 12— 第二軸一、倒檔齒輪 11— 中間軸一、倒檔齒輪 d d2— 倒檔雙聯(lián)齒輪 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 11 變速器的功用及設(shè)計(jì)要求 變速器是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝置，又稱變速箱。 6． 噪聲小。其缺點(diǎn)是：處直接檔外其他各檔的傳動效率有所下降。圖 、 c、 d 所示方案的各前進(jìn)檔，均用常嚙合齒輪傳動；圖 所示方案中的倒檔和超速 檔安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)，這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，形成一個只有四個前進(jìn)檔的變速器 . 以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的檔位，其換檔方式可以用同步器或嚙合套來實(shí)現(xiàn)。其缺點(diǎn)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(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。其結(jié)構(gòu)及工作原理將在第六章重點(diǎn)講解。 主要參 數(shù)的確定 1）任務(wù)書的原始傳動參數(shù) 整車外形 (mm)： 8600 2480 3100 總質(zhì)量 /額定載質(zhì)量 /整備質(zhì)量 (kg)： 14490/7300/6995 軸距 (mm)： 5000 最高車速 (km/h) ： 90 發(fā)動機(jī)最大功率： kWP 99max ? 最大功率轉(zhuǎn)速： min/3000rnP ? 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩： mNT ?? 363max 最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速： min/1200rnT ? 變速器前進(jìn)檔數(shù)： 5 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 22 傳動比范圍： ~1?gi 2）變速器總體設(shè)計(jì)要求參數(shù) 根據(jù)變速器總體設(shè)計(jì)要求，選定以下參數(shù)： 齒輪模數(shù)的選?。? 齒輪模數(shù)是一個重要的參數(shù)，并且影響他的選取因素又很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。 39/ 20cos = t=p nm =專用汽車和車輛齒輪要求傳動平穩(wěn)，振動和噪聲小，就特別要控制這類誤差。 （ 2）安裝定位端面圓跳動 加工中定位圓跳動的大小直接影響齒輪精度。這種變位齒輪傳動，齒輪的齒頂高和齒根高已不是標(biāo)準(zhǔn)值（全齒高仍為標(biāo)準(zhǔn)值），但其嚙合的實(shí)際中心距仍等于標(biāo)準(zhǔn)齒輪中心距，即：? ?210 2 zzmaa ??? ，分度圓與節(jié)圓重合，嚙合角等于分度圓壓力角，即：???39。 各齒輪的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參見齒輪零件圖。 按結(jié)構(gòu)形狀分為：光軸和階梯軸；實(shí)心軸和空心軸。 m）按下式初選： 3 max(4 ~ ) eT ……………………………………………………… （ ） 變速器軸的徑向及軸向確尺寸對其剛度的影響很大，且軸長與軸徑應(yīng)協(xié)調(diào)。 軸的校核 由變速器結(jié)構(gòu)布置考慮到加工和裝配而確定的軸的尺寸，一般來說強(qiáng)度是足夠的，僅對其危險斷面進(jìn)行驗(yàn)算即可。 由于本設(shè)計(jì)的汽車是發(fā)動機(jī) 前置，后輪驅(qū)動，因此采用三軸式變速器。因此，靜壓傳動是老式結(jié)構(gòu)的單位并使用作為其支撐板部件，使其可以很容易地預(yù)裝配，容易組裝成車。 正如圖 1? 3 所示，液壓馬達(dá) 18 處理，根據(jù)本發(fā)明，在 15 個構(gòu)件的板前，包括電機(jī)軸通過速度降低從 19 至 18A 條的速度斜角連接，這是減少軸內(nèi)輸出 20 套 11 和傳輸?shù)臋M向延伸的套管。這種結(jié)構(gòu)允許出售的水平大約相當(dāng)于一個前置安裝發(fā)動機(jī)輸出軸驅(qū)動力是從一個液壓泵泵軸來傳輸?shù)摹? 將數(shù)值代入式（ ）和（ ）得： 故軸的全撓度為 22 0 .1 9 2 0 .2csf f f m m? ? ? ?， 符合剛度要求。第三段軸段長度根據(jù)第二軸Ⅲ檔齒輪及齒圈的寬度 mm40 以及裝配要求取 mml 383 ? 。第二軸如圖 所示： 圖 變速器第二 軸 中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。 軸按受載情況分為： （ 1）轉(zhuǎn)軸：支承傳動機(jī)件又傳遞轉(zhuǎn)矩，即同時承受彎矩和扭矩的作用。 1 ???? ???? mmdd cc o s 20c o s185c o sc o s 39。正變位齒輪輪齒根部齒厚增大，從而提高了彎曲強(qiáng)度，還可以消除齒數(shù)少的齒輪的根切現(xiàn)象，以及改善齒輪嚙合性能。故齒輪精度等級為 877 GJ GB1009588。根據(jù)使用要求，齒輪齒部的誤差可分為： （ 1）與傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確性有關(guān)的誤差。 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 25 圖 齒形系數(shù)圖 因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑 d=mz，式中 z 為齒數(shù) ,所以將上述有關(guān)參數(shù)代入上面的式子得 ycfgw zKm KKT 32?? ?? 一檔齒輪為直齒輪： gT =2802N ?K = fK = m= z=42 cK =1 y= EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 26 M P aw 22 3 ????? ????? 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩 maxeT 時，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力在 400~850MPa 之間。 齒輪按照其結(jié)構(gòu) 不同，可分為圓柱齒輪和圓錐齒輪。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。 圖 所 示方案針對前者的缺點(diǎn)做了修改，因而經(jīng)常在貨車變速器中使用。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機(jī)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(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訖n的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽 命；在其它前進(jìn)檔位工作時，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與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一檔以外的其他檔位的換 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 15 檔機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。因此，直接檔的傳遞效率高，磨損及噪音也最小，這是三軸式變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計(jì)合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。第一軸上的齒輪外徑，應(yīng)該比殼體前壁軸承孔的尺寸小，因?yàn)樗?jīng)過該孔拆裝。此外，二軸式變速器雖然可以得到等于 1 的傳動比，但仍要有一對齒輪傳動，因而有功率損失。 現(xiàn)代無級變速器傳動效率提高 , 油門反應(yīng)快、油耗低 ,隨著汽車技術(shù)的進(jìn)步 ,已經(jīng)越來越不滿足于液力自動變速器 , 希望徹底改進(jìn)無級變速器 , 從實(shí)現(xiàn)汽車從有級變速階段向無級變速階段的飛躍。從現(xiàn)代汽車變速器的市場狀況和發(fā)展來看，全世界的各大廠商都對提高 AT 的性能及研制無極變速器（ CVT）的表現(xiàn)積極，汽車業(yè)界非常重視 CVT 在汽車上的實(shí)用化進(jìn)程。然而，因無級變速器技術(shù)難度很大，發(fā)展相對較慢，從而成為世界范圍內(nèi)尚未解決的難題之一。福特、奧迪等企業(yè)紛 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 6 紛推出了能夠匹配大排量發(fā)動機(jī)的無級變速器。 三軸式變速器與二軸式變速器相比，克服了上述缺點(diǎn)，三軸式變速器將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔，因而得到較高的傳動效率，磨損及噪聲也較小，且在齒輪中心距（影響變速器尺寸的重要參數(shù)）較小的情況下仍然可以獲得較大的一檔傳動比。 12223241c1c2 42312111 圖 前進(jìn)檔布置方案 如圖 所示，齒輪 c1 與第一軸制成一體，與齒輪 c2 構(gòu)成常嚙合傳動齒輪副。 5． 傳動效率高。其他前進(jìn)檔需依次經(jīng)過兩對齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。再除直接檔以外的其他檔位工作時，三軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。 圖 所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 17 加長 。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。按照齒線不同，圓柱齒輪又可分為直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪等，圓錐齒輪又可分為直齒錐齒輪和圓弧錐齒輪等。 （ 2）斜齒輪彎曲應(yīng)力 w? gw btyKKF ?? 1? 式中， 1F 為圓周力（ N）， 1 F =2 gT /d； gT 為計(jì)算載荷（ N這種誤差使齒輪在一轉(zhuǎn)內(nèi)回轉(zhuǎn)角度不均勻，使傳動比發(fā)生變化。 2）齒坯精度 （ 1）齒輪安裝定位孔和滾針軸承的配合精度 齒輪徑向定心面的配合精度對齒輪工作性能和使用壽命的影響是很大的。 根據(jù)變位系數(shù)總和的不同，變位直齒圓柱齒輪傳動可分為高度變位齒輪傳動和角變位齒輪傳動兩種。239。 （ 2）心軸：只支承旋轉(zhuǎn)機(jī)件而不傳遞轉(zhuǎn)矩，即只承受彎矩作用。本設(shè)計(jì)采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動方案。第四 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 42 段花鍵軸軸段長度即為齒座寬度取 mml 244 ? 。 4 結(jié)論 本文主要闡述的是 一臺用于東風(fēng) EQ140 汽車上的變速箱的 輸出 軸 的設(shè)計(jì)。啟動子的液壓馬達(dá)軸也位于這樣一個水平，是用于傳輸從電機(jī)軸功率到一個低水平后輪車軸傳輸機(jī)制，它可以安排在一個緊湊的內(nèi)套管來傳輸。左和右后輪車軸 12 被驅(qū)動連接到減速軸 20. 如 FIGS 中展示的那樣。 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在變速器總成等靜壓傳動時，有的液壓泵和液壓傳動如在處置前三個藝術(shù)文獻(xiàn)表明，液壓 馬達(dá)上面規(guī)定都設(shè)置在盤片的前面，并且一個杯形外殼是固定在盤片的前面。 本文第一部分講述了變速器傳動機(jī)構(gòu)的型式選擇與結(jié)構(gòu)分析 。由于第二軸后軸承的寬度為 mm25 ，又考慮到需加一塊厚度為 mm4 擋板，因此選取該軸段的長度為 mml 286 ? 。中間軸如圖 ： EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 39 圖 變速器中間軸 確定軸的尺寸 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： ( 5 ~ 0)dA? …………………………………………………… （ ） 第一軸花鍵部分直徑可根據(jù)發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT （ N （ 3）傳動軸：主要傳遞轉(zhuǎn)矩，即主要承受扭矩，不承受或承受較小的彎矩。 EQ140汽車 變速器輸出軸總成設(shè)計(jì) 36 第二軸Ⅱ至Ⅳ檔齒輪，以及第一軸常嚙合齒輪均加一齒圈，用以接合套換檔。一般小齒輪為正變位，大齒輪為負(fù)變位，即： 21 xx ?? ， 021 ??xx 。由文獻(xiàn) [3]根據(jù)齒輪的使用要求和工藝條件，確定安 裝定位孔的尺寸和形位公差為 IT8，則與齒輪配合的滾針軸承的形位公差為 IT7。這種誤差使齒輪在一齒轉(zhuǎn)角內(nèi)回轉(zhuǎn)不均勻，它與運(yùn)轉(zhuǎn)時的振動和噪聲相關(guān)。將上述有關(guān)參數(shù)代入式子得gcgw KyKKT3nzm 2?? ?? ?cos 二檔齒輪為斜齒輪： gT =1617 ?K = d= nm z/ ?cos = 汽車中多使用漸開線圓柱齒輪，其優(yōu)點(diǎn)是制造加工方便，易于進(jìn)行精確加工；可進(jìn)行變位切削及各種修形、修緣，以適應(yīng)提高傳動質(zhì)量的要求；傳動的速度和功率范圍大，且傳動效率高，一對閉式漸開線圓柱齒輪傳動的效率可達(dá) ~?? ，精度愈高，效率愈高；互換性好，對中心距的敏感性小，裝配和維修比較簡便。但它可以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。 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 所示方案。 圖 所示方案， 除一，倒檔用直齒滑動齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動。在齒輪中心距（影響變速器尺寸的重要參數(shù)）較小的情況下仍然可以獲得大的一檔傳動比，這是 三軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有省? 倒檔采用雙聯(lián)齒輪， 利用中間軸上的Ⅰ檔齒輪，其優(yōu)點(diǎn)是減少了一對齒輪副，縮短了中間軸的長度，減輕總體質(zhì)量，布置方案如圖 所示。 3） 檔數(shù)說明 變速器檔數(shù)多少對汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性影響很大。奧迪無級手動一體式變速箱 ,其就在原有的無級變速器基礎(chǔ)上 ,進(jìn)行多項(xiàng)技術(shù)上的 創(chuàng)新、改進(jìn)和提高。 東風(fēng)牌 EQ140 型載貨汽車是我國自行設(shè)計(jì)制造的一種結(jié)構(gòu)新穎，性能先進(jìn)，節(jié)省能源，質(zhì)量穩(wěn)重的新穎型載貨汽車。 其次，根據(jù)變速器總體設(shè)計(jì)要求確定了齒輪的傳動參數(shù)，并對齒輪進(jìn)行了幾何參數(shù)計(jì)算和強(qiáng)度校核計(jì)算?？墒牵?AMT依舊需