【正文】 器檔位，不僅是汽車動(dòng)力性的要求，而且也是汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的要求。當(dāng)汽車在平坦的道路上，以高速行駛時(shí)，可掛入變速器的高速檔；而在不平的路上或爬較大的坡道時(shí)，則應(yīng)掛入變速器的低速檔。近些年來(lái)，由于電子技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)變速器技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。例如，夏利、奇瑞、吉利等國(guó)內(nèi)廠家的經(jīng)濟(jì)型轎車都是機(jī)械式變速器的車，它們的各款車型基本上都是 5檔機(jī)械式變速器。 3． 無(wú)級(jí)變速器 無(wú)級(jí)變速器又稱為連續(xù)變速式無(wú)級(jí)變速器。不久的將來(lái)，隨著電子控制技術(shù)的進(jìn)一步完善，電子控制式的無(wú)級(jí)變速器可望得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。 6 有級(jí)變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng) 方案有關(guān)，包括齒輪副的數(shù)目、齒輪的轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。為此無(wú)論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的一檔與倒檔，都應(yīng)該布置在靠軸的支承處，然后按照從低 檔到高檔的順序布置各檔齒輪，這樣既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配 [3]。 變速器自動(dòng)脫檔 自動(dòng)脫 檔 是變速器的主要故障之一。目前，乘用車一般用 4～ 5個(gè)檔位的變速器。 它是一個(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。降低噪聲水平對(duì)轎車很重要，而對(duì)載貨汽車則應(yīng)重視減小質(zhì)量。因此，理論上對(duì)于乘用車，為加大重合度以降低噪聲應(yīng)選用 176。因此，中間軸上的不同 檔 位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，此時(shí)雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時(shí)軸承承受的軸向力增大，使其壽命降低。高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。 根據(jù)上述理由，為降低噪聲，對(duì)于變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng) [1]。因閉式齒輪傳動(dòng)齒輪在潤(rùn)滑油中工作，齒面長(zhǎng)期受到脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。 表 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 j?/MPa 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一 檔 和倒 檔 1900～ 20xx 950～ 1000 37 常嚙合齒輪和高 檔 1300～ 1400 650～ 700 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為 192N ，nm =， cK = ??? ?? KKymz KTw 1312111 c o s2 ?? = 33 176。 35 圖 齒形系數(shù)圖 2. 輪齒接觸應(yīng)力 ???????? ?? bzj bFE ??? () 式中： j? ——輪齒的接觸應(yīng)力（ MPa）； F ——齒面上的法向力（ N）， )cos(cos 1 ?? FF ? ； 1F ——端面內(nèi)分度圓切 向力， dTF g21? ； gT ——計(jì)算載荷 ( mmN? )； d ——節(jié)圓直徑 (mm)； ? ——節(jié)點(diǎn)處壓力角 (? )； ? ——齒 輪螺旋角 (? )； E ——齒輪材料彈性模量 (MPa)， E =105 2mmN ?? ； 36 b ——齒輪接觸實(shí)際寬度 (mm)； z? ， b? ——主動(dòng)及被動(dòng)齒輪節(jié)圓處齒廓曲率半徑 (mm)， 其中 ：斜齒輪 ——??? 2cossinzz r?，??? 2cossinbb r?； 直齒輪 —— ?? sinzz r? ， ?? sinbb r? 。初選 13z =23，12z =16，則： ? ?121321 zzmA， ?? = ? ?2316321 ??? = 為保證倒 檔 齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪 12 和 11 的齒頂圓之間應(yīng)保持有 31 ，則齒輪 11 的齒頂圓直徑 11aD 應(yīng)為 ADD aa ??? 1211 12 1211 ??? aa DAD =278－ 3 (16+2)－ 1=101mm 21111 ?? mDz = 為了保證齒輪 11 和 12 的齒頂圓之間應(yīng)保持有 ，取 11z =31 計(jì)算倒 檔 軸和第二軸的中心距 A? ： ? ?2 1311, zzmA ?? = ? ?2 23313 ?? =81mm 計(jì)算倒 檔 傳動(dòng)比： 1311121312 zzzzzzi ???倒 = 分度圓直徑： 931111 ?? mzd mm 481212 ?? mzd mm 691313 ?? mzd mm 齒頂高： 3*11 ?? mhh ana mm 3*12 ?? mhh ana mm 3*13 ?? mhh ana mm 齒 根高： ? ? a11 ??? ?? mch f mm ? ? a12 ??? ?? mch f mm 32 ? ? a13 ??? ?? mch f mm 齒全高： )h2( a ??? ?? mch mm 齒頂圓直徑： 992 1111a 11 ??? ahdd mm 542 1212a 1 2 ??? ahdd mm 752 1313a 1 3 ??? ahdd mm 齒根圓直徑： 111111 ??? ff hdd mm 121212 ??? ff hdd mm 131313 ??? ff hdd mm 變速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核 齒輪的壞損形式 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。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開(kāi)線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。修正的方法有三種：加工時(shí)改變刀具與齒輪毛坯的相對(duì)位置，又稱變位；改變刀具的原始齒廓參數(shù)；改變齒輪齒廓的局部漸開(kāi)線，又稱修形?！?26176。~25176。 由表 和表 并且參照同類車型選取模數(shù) 齒形、壓力角及螺旋角 壓力角較小時(shí)，重合度大并降低了齒輪剛度，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)，可提高齒輪的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。 3 1m a x ggeA iTKA ?? ～KA ? ～KA ?~ 9 ~ 33 1m a x?????　iTKA ggeA ? 14 變速器的齒輪參數(shù)的確定 齒輪齒數(shù) 確定變速器齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮： 1． 盡量符合動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等對(duì)各檔傳動(dòng)比的要求； 2． 最少齒數(shù)不應(yīng)產(chǎn)生根切。所以，取 ?gi 。 9 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇 變速器檔位數(shù)和傳動(dòng)比 變速器檔位數(shù)的確定 對(duì)不同類型的汽車，其檔位數(shù)也不盡相同。為了使齒輪裝在軸上以后，保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪輪轂部 分的寬度尺寸 C ， 在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)盡可能取大些，至少滿足尺寸要求 2)~( dC ? ， 2d 為花鍵內(nèi)徑。其他前進(jìn)檔需依次經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。多于 5 個(gè)前進(jìn)檔將使操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，或者需加裝具有獨(dú)立操縱機(jī)構(gòu)的副變速器，后者僅用于一定的行駛工況 [3]。隨著電子技 術(shù)的發(fā)展，變速器的自動(dòng)控制進(jìn)一步完善，在各種使用工況下能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系的最佳匹配，控制更加精確、有效，性能價(jià)格比大大提高。手動(dòng)變速器的換 檔 操作可以完全遵從駕駛者的意志，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、故障率相對(duì)較低、價(jià)廉物美。從我國(guó)的具體情況來(lái)看，機(jī)械式變速器幾乎貫穿了整個(gè)中國(guó)的汽車發(fā)展歷史，資歷 較 深的司機(jī)都是用機(jī)械式變速器的，他們對(duì)機(jī)械式變速器的認(rèn)識(shí)程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實(shí)的。 汽車工業(yè)的飛速發(fā)展以及人們對(duì)汽車的要求不斷的變化，機(jī)械式變速器不能滿足人們的需要。需要時(shí)，變速器還有動(dòng)力輸出功能 [1]。 變速器的檔位數(shù)和傳動(dòng)比與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)優(yōu)化匹配，可以保證汽車具有良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性。但是從目前市場(chǎng)的需求和適用角度來(lái)看，機(jī)械式變速器不會(huì)過(guò)早的離開(kāi)?，F(xiàn)代汽車變速器是 1894 年由法國(guó)人路易斯 IVT 由于不使用變矩器，與其它變矩器比較， IVT 具有效率高、不易打滑、油耗低、不需要工藝復(fù)雜造價(jià)高昂的金屬傳送帶、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，加上傳遞扭矩大，長(zhǎng)時(shí)間 使用也不會(huì)過(guò)度發(fā)熱，不但使用于轎車，也使用于越野車，是一種新型變速器。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)度計(jì)算； 5 4． 變速器軸承的選擇及校核； 5． 同步器的設(shè)計(jì)選用； 6． 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用； 7． 變速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。對(duì)于前進(jìn) 檔 ，兩軸式變速器輸入軸的傳動(dòng)方向與輸出軸的傳動(dòng)方向相反。 變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析 變速器的齒輪形式 變速器齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。 2． 將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切?。ㄇ邢?～ ），這樣，換 檔 后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動(dòng)脫 檔 ，如圖 所示。 長(zhǎng)安杰勛汽車 的主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表 。 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 [3]。 表 汽車變速器齒輪的法向模數(shù)（ mm） 車型 乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量 LV/ 貨車的最大總質(zhì)量 tma/ ＞ V≤ ＜ V≤ ＜ am ≤ am ＞ 模數(shù) mm/am ～ ～ ～ ～ 設(shè)計(jì)時(shí)所選模數(shù)應(yīng)符合國(guó)標(biāo) GB135778 規(guī)定（表 ）并滿足強(qiáng)度要求。或 25176。 根據(jù)圖 可知，欲使中間軸上兩個(gè)斜齒輪的軸向力平衡，須滿足下述條件 111 tan?na FF ? 222 tan ?na FF ? () 由于 T=2211 rFrF nn ?， 為使兩軸向力平衡，必須滿足 2121tantan rr??? () 式中： 1Fa ， 2Fa 為軸向力， 1Fn ， 2Fn 為圓周力， 1r ， 2r 為節(jié)圓半徑， T 為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù) ck 可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。 有幾對(duì)齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。 常嚙合傳動(dòng)齒輪副的傳動(dòng)比為 : 910112 zzizz g? () 為了求 9z 、 10z 的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 hz 斜齒 : nh mAz 109cos2 ?? ? () = 03cos782 ??　 =，取整為 49 即 9z = ?hz 10z =4917=32 對(duì)中心距 A 進(jìn)行修正 21 因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和 hz 后，經(jīng)過(guò)取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的 hz 和齒輪變位系數(shù)重新計(jì)算中心距 A ，再以修正后的中心距 A 作為各 檔 齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。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、支撐方式也基本一致。26c o 8 22 ?????? ???? =180～ 350MPa 3． 計(jì)算三檔斜齒輪 5， 6 的彎曲應(yīng)力 5z =30， 6z =27， 5y =， 6y =， 33T = mN? ， 2T = mN? ， 65?? =25176。25c o 9 82 ?????? ???? =180～ 350MPa ??? ?? KKymz KTw 6366526 c o s2 ?? = 33 5 176。因此，比用于通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化 一些的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 對(duì)一 檔 齒輪進(jìn)行變位： 確定實(shí)際螺旋角 ? ： ???? ???? ?? o s 109109 ?? ）（Azm hn 端面分度圓壓力角 t? ： 端面嚙合角 ,t? ： ?????? o sc o s 0ttt AA ??? 中心距變動(dòng)系數(shù)λ n： ?????? nm AA? 變位系數(shù)之和 ?n? ： ? ?? ? 0 8 0 t a n2 n t109n ?????? ? ??? i n vi n vzz t 查變位系數(shù)線圖得： 1732109 ??? zzu ?? ???? ? ??? 齒頂高變動(dòng)系數(shù)σ n： ??? nnn ??? 計(jì)算一檔齒輪 10 參數(shù)： 分度圓直徑： 0 130co s s99 ????? ?nmzd s s1010 ????? ?nmzd 齒頂高： ? ? nn9an9 ???? ? mh a ?? ? ? mm4 2 nn10an01 ???? ? mh a ?? 齒根