【文章內(nèi)容簡介】 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)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車上 ； 旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器 ； 目前自動變速器得到廣泛的應(yīng)用。 變速器技術(shù)的發(fā)展動向如下： （ 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)既包括傳動系本 身的節(jié)能與環(huán)境保護(hù)，也包括發(fā)動機(jī)的節(jié)能與保護(hù)。因此研究高效率的傳動副來節(jié)約能源，采用零污染的工作介質(zhì)或潤滑油來避免環(huán)境污染，根據(jù)發(fā)動機(jī)的特性和行駛工況來設(shè)計(jì)變速器，使發(fā)動機(jī)工作在最佳狀態(tài)，以保證汽車在最高傳動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)推動了汽車技術(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、長壽命、重量輕、體積小、低成本一直以來是變速器的發(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)動機(jī)的特性和汽車的行駛工況，通過計(jì)算機(jī)智能控制，實(shí)現(xiàn)對變速器傳動比的實(shí)時(shí)控制，使發(fā)動機(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上。這樣的汽車可以依據(jù)駕車者的性情、路面的狀況、車身的負(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 共 45 頁 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)揮車輛的性能，降低油耗，確保安全。變速器的發(fā)展使汽車好像有了人的智慧它根據(jù)外界路面的變化，經(jīng)過計(jì)算，代替人作出準(zhǔn)確聰明的決斷。 隨著科技的發(fā)展和汽車工 業(yè)的不斷向前進(jìn)步，汽車自動變速器會越來越多的得到使用。 變速器的設(shè)計(jì)方法和研究內(nèi)容 在本次設(shè)計(jì)中，由于是對傳統(tǒng)的變速器進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計(jì)，我們在設(shè)計(jì)中參考了 低速載貨汽車 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，我們除了對汽車變速器的結(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，對變速器的軸和齒輪進(jìn)行 了 受力分析， 對軸的 強(qiáng)度 和 剛度校核， 對齒輪的選擇計(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 ，通過在網(wǎng)上找資料，圖書館查看相關(guān)書籍，對變速器有了一個(gè)大概的了解；在設(shè)計(jì)的第二階段，通過參考 低速載貨汽車 的變速器，對變速器進(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，對齒輪和軸的選擇計(jì)算及校核，對同步器和操縱機(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及其它參數(shù)；最后，是對整體論文的編寫 和整理 ，以及對前期設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤做出修改。 2 變速器的方案 設(shè)計(jì) 傳動機(jī)構(gòu)的方案確定 目前手動檔變速器的傳動機(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)簡單；（ 2）變速箱體尺寸??；（ 3）零件布置方便；（ 4）中間檔位傳動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，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 共 45 頁 中間軸 式五檔變速器 的傳動示意圖如圖 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，縮短了中間軸的長度，但換檔時(shí)有兩對齒輪同時(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比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理；圖 (d)方案對 (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；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度，倒檔傳動采用圖 (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 共 45 頁 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、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)有直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器換檔三種形式。采用軸向滑動直齒齒輪換檔，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，齒輪端部磨損加劇并過早損壞，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，嚙合套不會過早被損壞，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 位及重型貨車變速器上應(yīng)用；使用同步器能保證換 檔 迅速、無沖擊、無噪聲，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、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 共 45 頁 用中系列球軸承或圓柱滾子軸承 ； 滾針軸承、滑動軸承套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運(yùn)動的地方 ； 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 的一些參數(shù)， 對低速載貨汽車的主要技術(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 主要技術(shù)參數(shù) 發(fā)動機(jī)功率 總質(zhì)量 4000kg 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩 主減速器傳動比 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 1800r/min 最高車速 檔數(shù)的選擇 增加變速器的檔數(shù)能夠改善汽車的動力性和經(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。 在最低檔傳動比不變的條件下，增加變速器的檔數(shù)會使變速器相鄰的低檔與高檔之間的傳動比比值減小，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比比值在 以下； （ 2）高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的比值??； 目前，轎車一般用 4～ 5 個(gè)檔位變速器，貨車變速器采用 4～ 5 個(gè)檔或多檔，多檔變速器多用于重型貨車和越野汽車。傳動比范圍的確定與選定的發(fā)動機(jī)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，其它貨車則更大。 出于對變速器的綜合考慮，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，五檔傳動比為 1，即 5i =1。 傳動比的確定 變速器的傳動比是指變速器最低檔 的 傳動比與最高檔 的 傳動比的比值。 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 共 45 頁 一檔傳動比應(yīng)滿足最大驅(qū)動力能夠克服汽車輪胎與路面的滾動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 —— 車輪半徑 ,選用 輪胎規(guī)格 — R16（ 8 級） 則： mmrr ? ； 0i —— 主減速器傳動比， ?i ； t? —— 傳動系傳動效率 %98%96%95 ????t? ； mg —— 汽車重力， ??mg ； 代入公式（ 32） 可得 ： 00 3 ??? ????gi= 根據(jù)車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 ； 由于本車為低速載貨汽車 且沒有 超速檔， 故 初選一檔 齒輪 傳動比取 。 檔傳動比初選 將 各檔 的 傳動比為等比分配 ，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 共 45 頁 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 ~?AK ； maxeT —— 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)距 mNTe ?? 240max ； 1i —— 變速器一檔傳動比為 ?i ； g? —— 變速器傳動效率，取 %96?g? ； 將各參數(shù)代入 公 式（ 35） 可得 ： mmA ~)~( 3 ????? 貨車的變速器中心距 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。 低速載貨汽車變速器殼體的軸向尺寸可參考表 數(shù)據(jù)選用： 表 貨 車變速器殼體的軸向尺寸 四檔 （ ～