【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 要依據(jù)。 21世紀(jì)能源與環(huán)境、先進(jìn)的制造技術(shù)、新型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng) 域，這些領(lǐng)域的科技進(jìn)步推動(dòng)了變速器技術(shù)的發(fā)展。 根據(jù)前進(jìn)檔數(shù)分為：三檔變速器，四檔變速器，五檔變速器，多檔變速器。 根據(jù)軸的形式分為：固定軸式，旋轉(zhuǎn)軸式。其中固定軸式又分為：兩軸式變速器，中間軸式變速器，雙中間軸式變速器，多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上 ； 旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器 ； 目前自動(dòng)變速器得到廣泛的應(yīng)用。 變速器技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向如下： （ 1）節(jié)能與環(huán)境保護(hù)：變速器的節(jié)能與環(huán)境保護(hù)既包括傳動(dòng)系本 身的節(jié)能與環(huán)境保護(hù)，也包括發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能與保護(hù)。因此研究高效率的傳動(dòng)副來(lái)節(jié)約能源，采用零污染的工作介質(zhì)或潤(rùn)滑油來(lái)避免環(huán)境污染，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性和行駛工況來(lái)設(shè)計(jì)變速器，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)，以保證汽車(chē)在最高傳動(dòng)效率和最低污染物排放區(qū)運(yùn)行； （ 2）應(yīng)用新型材料：材料科學(xué)與技術(shù)是 21 世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。各種新型材料在變速器中的應(yīng)用已經(jīng)推動(dòng)了汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展和性能的提高； （ 3）高性能、低成本、微型化：高性能、高效、精密、低噪聲、長(zhǎng)壽命、重量輕、體積小、低成本一直以來(lái)是變速器的發(fā)展方向； （ 4）智 能化、集成化：變速器智能化、集成化是信息、電子集成技術(shù)和控制技術(shù)與變速器技術(shù)的結(jié)合。其特點(diǎn)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性和汽車(chē)的行駛工況，通過(guò)計(jì)算機(jī)智能控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器傳動(dòng)比的實(shí)時(shí)控制，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)。將變速器智能化，并且普及到大眾化的汽車(chē)上。這樣的汽車(chē)可以依據(jù)駕車(chē)者的性情、路面的狀況、車(chē)身的負(fù) 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 報(bào)告用紙 第 4 頁(yè) 共 45 頁(yè) 荷乃至周邊環(huán)境等多種因素，挑選最適合的功能，實(shí)現(xiàn)智能化駕駛，以充分發(fā)揮車(chē)輛的性能，降低油耗，確保安全。變速器的發(fā)展使汽車(chē)好像有了人的智慧它根據(jù)外界路面的變化，經(jīng)過(guò)計(jì)算，代替人作出準(zhǔn)確聰明的決斷。 隨著科技的發(fā)展和汽車(chē)工 業(yè)的不斷向前進(jìn)步，汽車(chē)自動(dòng)變速器會(huì)越來(lái)越多的得到使用。 變速器的設(shè)計(jì)方法和研究?jī)?nèi)容 在本次設(shè)計(jì)中，由于是對(duì)傳統(tǒng)的變速器進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計(jì)，我們?cè)谠O(shè)計(jì)中參考了 低速載貨汽車(chē) YK4015P 宇康牌 的變速器，采用了鎖環(huán)式同步器換檔方式。在設(shè)計(jì)中，我們除了對(duì)汽車(chē)變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的布置外，還運(yùn)用了材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)，對(duì)變速器的軸和齒輪進(jìn)行 了 受力分析， 對(duì)軸的 強(qiáng)度 和 剛度校核， 對(duì)齒輪的選擇計(jì)算及校核 以及為這些零件選擇合理的工程材料和熱處理方法，同時(shí)也為變速器選擇合理的同步器和操縱機(jī)構(gòu)。 在設(shè)計(jì)的 第一階 段 ，通過(guò)在網(wǎng)上找資料，圖書(shū)館查看相關(guān)書(shū)籍，對(duì)變速器有了一個(gè)大概的了解；在設(shè)計(jì)的第二階段，通過(guò)參考 低速載貨汽車(chē) 的變速器，對(duì)變速器進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)布置， 確定了最終方案；在設(shè)計(jì)的第三階段，對(duì)齒輪和軸的選擇計(jì)算及校核，對(duì)同步器和操縱機(jī)構(gòu)的選擇 ；在 設(shè)計(jì)的 第 四 階段 ， 主要任務(wù)是繪制變速器的裝配圖和重要的零件圖，確定零件的精度等級(jí)及其它參數(shù)；最后，是對(duì)整體論文的編寫(xiě) 和整理 ，以及對(duì)前期設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤做出修改。 2 變速器的方案 設(shè)計(jì) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案確定 目前手動(dòng)檔變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)主要有兩種：兩軸式變速器和中間軸式變速器 。 兩軸式變速器的特點(diǎn)： （ 1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；（ 2）變速箱體尺寸?。唬?3）零件布置方便；（ 4）中間檔位傳動(dòng)效率高和工作噪音低等優(yōu)點(diǎn)；但是，兩軸式變速器不能設(shè)置直接檔，一檔速比不可能設(shè)計(jì)得很大。 中間軸式變速器的特點(diǎn)： （ 1）一檔傳動(dòng)比很大；（ 2）設(shè)置有直接檔；（ 3）高檔位的齒輪使用常嚙合齒輪傳動(dòng)，低檔位齒輪可以用也可以不用常嚙合齒輪；（ 4）除一檔和倒檔外，其他檔位采用同步器或嚙合套換擋。 綜合考慮，本次關(guān)于低速載貨汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)選用中間軸式變速器。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 報(bào)告用紙 第 5 頁(yè) 共 45 頁(yè) 中間軸 式五檔變速器 的傳動(dòng)示意圖如圖 所示 ：變速器的三根軸 分別為第一軸 1（輸入軸），第二軸 2（輸出軸），第三軸 3（中間軸） 。 圖 變速器傳動(dòng)示意圖 1z — 第一軸常嚙合齒輪； 2z — 中間軸常嚙合齒輪； 3z — 第二軸四檔齒輪； 4z — 中間軸四檔齒輪； 5z — 第二軸三檔齒輪； 6z — 中間軸三檔齒輪； 7z — 第二軸二檔齒輪； 8z — 中間軸二檔齒輪； 9z — 第二軸一檔齒輪； 10z — 中間軸一檔齒輪； 11z — 第二軸倒檔齒輪； 12z — 倒檔軸倒檔齒輪； 13z — 中間軸倒檔齒輪； 倒檔布置方案 圖 為常見(jiàn)的倒檔布置方案：圖 （ a） 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，但換檔時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換檔困難；圖 (c)方案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理；圖 (d)方案對(duì) (c)的缺點(diǎn)做了修改；圖 (e)所示方案是將一、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)；圖 (f)所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，檔換更為 輕便；為了縮短變速器軸向長(zhǎng)度，倒檔傳動(dòng)采用圖 (g)所示方案，缺點(diǎn)是一、倒檔各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。 綜合考慮， 結(jié)合 到 實(shí)際 生產(chǎn)與運(yùn)用 ， 本次設(shè)計(jì) 已經(jīng) 選用了 中間軸式變速器 ， 從 輸出軸的彎曲應(yīng)力、換檔的輕便性、操縱機(jī)構(gòu)的復(fù)雜性等出發(fā) ，選用 圖 （ f）的方案 進(jìn)行倒檔布置。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 報(bào)告用紙 第 6 頁(yè) 共 45 頁(yè) 圖 倒檔布置方案 零部件結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 變速器用 的 齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。直齒圓柱齒輪僅用于一檔和倒檔。與直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，所以本 次 設(shè)計(jì)倒 檔 選用直齒輪，其他 檔均 選用斜齒輪。 檔 機(jī)構(gòu) 變速器換檔機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換檔三種形式。采用軸向滑動(dòng)直齒齒輪換檔，會(huì)在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，齒輪端部磨損加劇并過(guò)早損壞，并伴隨著噪聲。因此，除一檔、倒檔外已很少使用；常嚙合齒輪可用移動(dòng)嚙合套換檔。因承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，嚙合套不會(huì)過(guò)早被損壞，但不能消除換檔沖擊 。目前這種換檔方法只在某些要求不高的 檔 位及重型貨車(chē)變速器上應(yīng)用；使用同步器能保證換 檔 迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲，而與操作技術(shù)的熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車(chē)的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換 檔 方法比較，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。利用同步器或嚙合套換擋，其換檔行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程小。 綜合 考慮 ， 結(jié)合實(shí)際運(yùn)用， 本 次 設(shè)計(jì)所有檔 均 選用同步器換檔。 變速器軸承常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承等。 第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔 尺寸足夠時(shí)，可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承 ； 變速器第一軸、第二軸的后部軸承以及中間軸前、后軸承，按直徑系列一般選 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 報(bào)告用紙 第 7 頁(yè) 共 45 頁(yè) 用中系列球軸承或圓柱滾子軸承 ； 滾針軸承、滑動(dòng)軸承套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方 ； 變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑較小、寬度較寬因而容量大、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)。 本 次 設(shè)計(jì)中間軸選用圓錐滾子軸承， 第 二軸左 側(cè)選 用滾針軸承， 第 二軸右側(cè) 選 用圓錐滾子軸承， 第 一軸用球軸承。 3 變速器主要參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 根據(jù)相關(guān)要求，為了便于計(jì)算， 參考了 YK4015P 宇康牌 整車(chē) 的一些參數(shù)， 對(duì)低速載貨汽車(chē)的主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)行了一 些 設(shè)定，具體參數(shù)如下： 表 低速載貨汽車(chē) 主要技術(shù)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 總質(zhì)量 4000kg 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 主減速器傳動(dòng)比 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 1800r/min 最高車(chē)速 檔數(shù)的選擇 增加變速器的檔數(shù)能夠改善汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。檔數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，而且在使用時(shí)換檔頻率也增高。 在最低檔傳動(dòng)比不變的條件下，增加變速器的檔數(shù)會(huì)使變速器相鄰的低檔與高檔之間的傳動(dòng)比比值減小，使換檔工作容易進(jìn)行。 檔數(shù)選擇的要求： （ 1）相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值在 以下； （ 2）高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的比值??； 目前，轎車(chē)一般用 4～ 5 個(gè)檔位變速器，貨車(chē)變速器采用 4～ 5 個(gè)檔或多檔，多檔變速器多用于重型貨車(chē)和越野汽車(chē)。傳動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽車(chē)的最高車(chē)速和使用條件等因素有關(guān)。目前轎車(chē)的傳動(dòng)比范圍 在 3～ 4 之間，輕型貨車(chē)在 5～ 6 之間，其它貨車(chē)則更大。 出于對(duì)變速器的綜合考慮，并結(jié)合實(shí)際，中間軸式變速器選用 五 檔變速器，本課題是關(guān)于低速載貨汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)，不需要設(shè)置超速檔，直接把最高檔五檔設(shè)置為直接檔，五檔傳動(dòng)比為 1，即 5i =1。 傳動(dòng)比的確定 變速器的傳動(dòng)比是指變速器最低檔 的 傳動(dòng)比與最高檔 的 傳動(dòng)比的比值。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 報(bào)告用紙 第 8 頁(yè) 共 45 頁(yè) 一檔傳動(dòng)比應(yīng)滿足最大驅(qū)動(dòng)力能夠克服汽車(chē)輪胎與路面的滾動(dòng)阻力及最大爬坡阻力 ： ma x0ma x ?? mgr iiT r tge ? （ 31） 由上述公式可得： terg iT rmgi ??0maxmax1 ? （ 32） 式中： maxeT —— 最大轉(zhuǎn)矩 ， mmNT e ??? 3m a x 10240 ； r —— 車(chē)輪半徑 ,選用 輪胎規(guī)格 — R16（ 8 級(jí)） 則： mmrr ? ； 0i —— 主減速器傳動(dòng)比， ?i ； t? —— 傳動(dòng)系傳動(dòng)效率 %98%96%95 ????t? ； mg —— 汽車(chē)重力， ??mg ； 代入公式（ 32） 可得 ： 00 3 ??? ????gi= 根據(jù)車(chē)輪與路面的附著條件： ??201ma x Gr iiT r tge ? （ 33） Terg iT Gi ??0max21 ? （ 34） ? 在 ~ 之間 取 ， 2G =31899N； 代入 公 式（ 33） 可得 ： 31 ??? ???gi= 所以 1gi 的取值范圍為： 1 ?? gi ； 由于本車(chē)為低速載貨汽車(chē) 且沒(méi)有 超速檔， 故 初選一檔 齒輪 傳動(dòng)比取 。 檔傳動(dòng)比初選 將 各檔 的 傳動(dòng)比為等比分配 ，則： qiiiiiiii ???? 54433221 451 ??? iiq ?i ； ?i ； ?i 。 桂林電子科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 報(bào)告用紙 第 9 頁(yè) 共 45 頁(yè) 中心距的確定 由于變速器為中間軸式五檔變速器，初選中心距 時(shí) 可根據(jù)以下的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 ： 31ma x geA iTKA ?? （ 35） 式中： A —— 變速器中心距（ mm ）； AK —— 中心距系數(shù)，低速載貨汽車(chē) ~?AK ； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)距 mNTe ?? 240max ； 1i —— 變速器一檔傳動(dòng)比為 ?i ； g? —— 變速器傳動(dòng)效率，取 %96?g? ； 將各參數(shù)代入 公 式（ 35） 可得 ： mmA ~)~( 3 ????? 貨車(chē)的變速器中心距 A 在 ～ 范圍內(nèi)變化，初取 ： mmA 88? 。 外形尺 寸的初選 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間（過(guò)渡）齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確定。影響變速器的殼體軸向尺寸的因素有檔數(shù)、換檔機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式。 低速載貨汽車(chē)變速器殼體的軸向尺寸可參考表 數(shù)據(jù)選用： 表 貨 車(chē)變速器殼體的軸向尺寸 四檔 （ ～