【文章內(nèi)容簡介】 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，一擋仍然有較大的傳動比；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，擋位低的齒輪（一擋）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一擋以外的其他擋位的換擋機構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換 擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換擋，還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接擋以外的其他擋位工作時，中間軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點。在擋數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換擋方式和到檔傳動方案上有差別。 圖 21 因為變速器在一擋和倒擋工作時有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低檔與倒擋，都應(yīng)當布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低檔到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又 能保證容易裝配。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處然后再布置倒擋。此時在倒擋工作時，齒輪磨損與噪聲在短時間內(nèi)略有增加，與此同時在一擋工作時齒輪的陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 9 頁 共 51 頁 磨損與噪聲有所減少。倒擋設(shè)置在變速器的左側(cè)或右側(cè)在結(jié)構(gòu)上均能實現(xiàn)，不同之處是掛倒擋時駕駛員移動變速桿的方向改變了。為防止意外掛入倒擋，一般在掛倒擋時設(shè)有一個掛倒擋時需克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。 變速器主要參數(shù)的選擇 1） 擋數(shù) 增加變速器的檔數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟性。檔數(shù) 越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大。同時操縱機構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時換檔頻率也增高。 在最低檔傳動比不變的條件下，增加變速器的當屬會是變速器相鄰的低檔與高檔之間傳動比比值減小，是換檔工作容易進行。要求相鄰檔位之間的傳動比比值在 以下 ,該制約小換檔工作越容易進行。要求高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值小。 近年來為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢。目前轎車一般用 4~5 個檔位，級別高的轎車變速器多用 5個檔，貨車變速器采用 4~5個檔位或多檔。裝載質(zhì)量在 2~的貨車采用 5 檔變速器，裝載質(zhì)量在 4~8T 的貨車采用 6 檔變速器。 因此采用六檔變速器。 2） 傳動比的范圍 變速器的傳動比范圍是指變速器最低檔傳動比與最高檔轉(zhuǎn)動比的比值。轉(zhuǎn)動比范圍的確定與選定的發(fā)動機參數(shù)，汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。 目前轎車的傳動比范圍在 3~4 之間，輕型貨車在 5~6 之間，其他貨車則更大。根據(jù)此次設(shè)計要求 變速器 最高檔傳動比即直接擋 39。 1gi? ，最低檔傳動比即為一檔 ? 3） 中心距 A 對中間軸式變 速器 ,是將中間軸與第二軸之間的距離成為變速器中心距 .其大小不僅對變速器的外形尺寸 ,體積和質(zhì)量大小 ,而且對輪齒的接觸強度有影響。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力大，齒輪壽命短。最小允許中心距當有保證齒輪有必要的接觸強度來確定。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能與方便和不影響殼體的強度考慮，要求中心距取大些。此外受一檔小齒輪齒數(shù)不能過少的限制，要求中心距也要大些。 初選中心距 A 時，根據(jù)以下經(jīng)驗公式確定： 33 m a x 9 . 0 4 2 0 7 . 0 9 6 % 1 2 8a e gA K T t ??? ? ? ? ? ? （ 23） 式中， Ka 為中心距系數(shù)，商用車 一般 取 ～ ； maxeT 為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； l g 為變速器一檔傳動比； ?? 為變速器傳動效率，取 96%。則 A=128mm。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 10 頁 共 51 頁 本設(shè)計采用六擋變速器 ，軸向尺寸可以選用（ ～ ） A。 4） 齒輪參數(shù) （ 1） 模數(shù) 遵循的一般原則：為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)，增加尺寬；為使質(zhì)量小，增加數(shù)，同時減少尺寬；從工藝方面考慮 ，各檔齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從強度方面考慮，各檔齒數(shù)應(yīng)有不同的模數(shù)。減少轎車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選??；對貨車，減小質(zhì)量比噪聲更重要，故齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)。 低檔齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)，其他檔位選另一種模數(shù)。少數(shù)情況下汽車變速器各檔齒輪均選用相同的模數(shù)。 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒輪。由于工藝上的原應(yīng)，同一變速器的接合齒模數(shù)相同。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利換檔。 對于貨車變速器的齒輪，從減少質(zhì)量出發(fā)，應(yīng)選用大些的模數(shù)。 參考文獻 [10]表 31汽車變速器的法向模數(shù) mn： 貨車的最大總質(zhì)量 ?m ≤ (t) 模數(shù) ～ (mm) 查表 32 汽車變速器常用的齒輪模數(shù)應(yīng)首選第一系列，所以取 mn =； 嚙合套和同步器接合齒采用漸開線齒形，模數(shù)取在 ～ 在此取 （ 2） 壓力角α 壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。 國家規(guī)定標準的 壓力角為 20o，變速器齒輪普遍采用 20o 壓力角，嚙合套和同步器普遍采用 30o 壓力角。 （ 3） 螺旋角β 斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。選斜齒輪的螺旋角，要注意他對齒輪工作噪聲齒輪的強度和軸向力的影響。從提高低檔齒輪的抗彎強度出發(fā)，不希望用過大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。 變速器斜齒輪的螺旋角β對齒輪工作噪音，齒輪強度和軸向力有影響。從提高低檔齒輪 強度出發(fā)，螺旋角β以 15o～ 25o為宜，從提高高檔齒輪的接觸強度和增力重合角著眼，應(yīng)選用較大的螺旋角。 貨車 斜齒輪螺 旋 角可 在下列范圍內(nèi)選取 16o～ 26o； 所以在此初選 螺旋角為 20o。 （ 4） 齒寬 b 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 11 頁 共 51 頁 應(yīng)注意齒寬對變速器的軸向尺寸，齒輪工作平穩(wěn)性，齒輪強度和齒輪工作時受力的均勻程度均有影響。 考 慮到盡可能的減少質(zhì)量和縮短變速器的軸向尺寸，應(yīng)該選用較小的齒寬。減少齒寬會使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點被削弱，還會使工作應(yīng)力增加。使用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)大小選定齒寬： 直齒齒寬 b= kc m， kc 為齒寬系數(shù)，取 ～ ， 則 b=20。 斜齒輪 b= kc mn ， kc 為齒寬系數(shù)，取 ～ ， 取 kc = 則 b=28。 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)， KC 可取大些，使接觸線長度增加、接觸應(yīng)力降低，以提高傳動平穩(wěn)性和齒輪壽命。 （ 5） 齒輪變位系數(shù)的選擇 齒輪變位系數(shù)是為了防止齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心。一檔齒輪的變位系數(shù)應(yīng)取在 以上。 接合齒工作寬度一般在 2～ 4mm。 （ 6） 齒頂高系數(shù) 規(guī)定齒頂高系數(shù)為 5） 各擋齒輪數(shù)的分配 在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后， 可更據(jù)變速器的檔數(shù)，傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。 根據(jù)設(shè)計要求格擋齒輪的分配如 22 圖： 圖 22 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 12 頁 共 51 頁 （ 1） 確定一檔齒輪的齒數(shù) 一檔齒輪齒數(shù) 和 Zn 斜齒 2 c o s 202 1 2 8 c o s 6 04n AZ m ?? ? ? ? ?，中間軸上一檔齒輪Z12 貨車可在 12～ 17 之間選，取 Z12 =15，則 1 1 1 2 60 15 45nZ Z Z? ? ? ? ?。 （ 2） 中心距 A 修正 因為計算一擋齒數(shù)和 Zn 的時經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的 Zn對中心距進行修正。對中心局的修正通常有兩種方法，一種是通過改變螺旋距的方法調(diào)整中心距 的大小 ； 還有就是借助于齒輪變?yōu)榈霓k法來滿足要求。因本變速器一至六擋采用的都是些齒輪，所以選用改變螺旋距的辦法來調(diào)整中心距。 （ 3） 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù) 1 1 212 1 1157 .0 2 .3 345ZZi? ? ? ? 12 2 c o s 2 1 2 8 2 0 604NA C O SZZ M ? ??? ? ? ? 則 Z1 =18 ， Z2 =42 一檔的傳動比為 2 111 1 12 ZZ? ? ? （ 4） 二檔齒輪的齒數(shù) 5 49 121 0 2187 .0 2 .0 342Z ZiZZ? ? ? ? 9 1 0 2 c o s 2 1 2 8 2 0 604NA C O SZZ M ? ??? ? ? ? 則 Z9 =40 ， Z10 =20 （ 5） 三檔齒輪的齒數(shù) 5 37 1382187 .0 1 .3 842Z ZiZZ? ? ? ? 78 2 c o s 2 1 2 8 2 0 604NA C O SZZ M ? ??? ? ? ? 則 Z7 =35 ， Z8 =25 （ 6） 四檔齒輪的齒數(shù) 5 25 1462187 .0 0 .9 342Z ZiZZ? ? ? ? 56 2 c o s 2 1 2 8 2 0 604NA C O SZZ M ? ??? ? ? ? 則 Z5 =29 ， Z6 =31 （ 7） 五檔齒輪的齒數(shù) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 13 頁 共 51 頁 53 1542187 .0 0 .6 342Z ZiZZ? ? ? ? 34 2 c o s 2 1 2 8 2 0 604NA C O SZZ M ? ??? ? ? ? 則 Z3 =23， Z4 =37 （ 8） 確定倒檔齒輪齒數(shù) 取 直齒圓柱齒輪 Z15 =22， m=； Z14 =17， m=； 初選 Z15 后，可計算出中間 軸與倒檔軸的中心距 A39。 ： ? ? ? ?39。 1 4 1 511 3 . 0 1 7 2 2 5 8 . 522A m Z Z? ? ? ? ? ? 同樣取 Z13 =50， m=；則倒檔軸與第二軸的中心距 A39。 ： ? ? ? ?39。39。 1 3 1 511 3 . 0 5 0 2 2 1 0 822A m Z Z? ? ? ? ? ? ? 1 5 1 321 1 4 1 5 6 .8 8gzzzi z z z? ? ? ? gi 的數(shù)值較大，一般與 1i 相近。這是考慮到安全，希望倒車是速度盡可能低些。 各檔齒輪參數(shù)如下表： 齒數(shù) 模數(shù) 壓力角 螺旋角 齒寬 齒頂高系數(shù) 齒根高系數(shù) 一檔齒 輪 Z11 15 4 20o 20o 25 1 Z12 45 4 20o 20o 28 1 二檔齒輪 Z10 20 4 20o 20o 25 1 Z9 40 4 20o 20o 28 1 三檔齒輪 Z8 25 4 20o 20o 25 1 Z7 35 4 20o 20o 28 1 四檔齒輪 Z6 31 4 20o 20o 28 1 Z5 29 4 20o 20o 25 1 五檔齒輪 Z4 37 4 20o 20o 28 1 Z3 23 4 20o 20o 25 1 常嚙合 齒輪 Z2 42 4 20o 20o 28 1 Z1 18 4 20o 20o 25 1 倒檔齒輪 Z15 22 3 20o 0o 20 1 Z14 17 3 20o 0o 20 1 Z13 50 3 20o 0o 20 1 1） 初選軸的直徑 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 14 頁 共 51 頁 在已知中間軸式變速器的中心距 A 是，第一軸花鍵部分直徑 d（㎜）可按下式初選3 maxed k T? ，式中 k 為經(jīng)驗系數(shù)， k=～ ； T maxe 為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（ N m）。 第二軸和 中間軸 中部直徑 d≈ ，軸的最大直徑 d 和支承間距離 L 的比值；對中間軸?Ld 。則：第一 軸花鍵部分直徑 d= 3420 =33，選用 d=36 ㎜的花鍵直徑 。第二軸和中間軸中部直徑 d≈ 128 =58 ㎜。 2） 軸的強度驗證 （ 1） 軸的剛度 驗算 初步確定軸的尺寸以后，可對軸的剛度和強度進行驗算。 在計算軸的撓度和轉(zhuǎn)角是金計算齒輪所在位置處軸的撓度和轉(zhuǎn)角。若軸在垂直面內(nèi)撓度為 fc ，在水平面內(nèi)撓度為fs 和轉(zhuǎn)角為δ，可分別用下式計算 2213c Fa bf EIL? 2225 3Fa bf EIL? 1 ()3Fab b aEIL? ?? （ 24） 式中， F 1 為齒輪齒寬中間平面上的徑向力（ C）； F2 為齒輪齒寬中間平面上的軸向力（ C） ； E 為彈性模量（ MPa）， E= 105 MPa； I 為慣性矩（ mm4 ）， 對于實心周，I=π d 4 /64； d 為軸的直徑（㎜），花鍵處按平均直徑計算； a， b 為齒輪上的作用力矩支座 A， B 的距離（㎜）； Lwei 支座間距離（㎜）。軸的全撓度為 f= 22 sc ff ? ≤ 。軸在垂直面和水平面內(nèi)的允許值為［ fc ］ =～ ㎜，［ fs ］ =～ ㎜。 （ 2） 軸的強度計算 作