【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 較大的倒擋傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖 所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖 所示方案。圖 所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。為了充分利用空間，縮短變速 器軸向長(zhǎng)度，有的貨車倒擋傳動(dòng)采用圖 所示方案。其缺點(diǎn)是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。 因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r(shí)有較大的力，變速器的低擋與倒擋，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，然后按照從低擋到高擋順序布置各擋齒輪 [2]。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 變速器的設(shè)計(jì)方案必需滿足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，也要考慮齒輪型式、換擋結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤(rùn)滑和密封等因素。 齒輪型式 本設(shè)計(jì)即除倒擋外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。因?yàn)榕c直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)，工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。 換擋結(jié)構(gòu)型式 換擋結(jié)構(gòu)分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。 在本設(shè)計(jì)中所采用的是鎖環(huán)式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。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。 變速器軸承 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、滑動(dòng)軸套等。 在本設(shè)計(jì)中第一軸后軸承采用球軸承。 變速器第二軸后軸承按直徑 系列采用圓柱滾子軸承。 中間軸前軸承采用圓錐滾子軸承。中間軸后軸承也采用圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承具有直徑較小、寬度較寬因而容量大可承受高負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn) [2]。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5 3 .變速器主要參數(shù)的選擇 擋數(shù)和傳動(dòng)比 擋數(shù) 本次變速器設(shè)計(jì)為 5個(gè)前進(jìn)擋， 1 個(gè)倒擋。 5個(gè)擋多適用于商用車變速器。增加變速器的擋數(shù)，能夠改善汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性以及平均車速。擋數(shù)越多變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率增高并增加了換擋難度。 傳動(dòng)比范圍 本設(shè)計(jì)任 務(wù)書中已給的傳動(dòng)比為： ? 1 ? 2 ? 3 ? 4 1gi ? 5 ? 傳動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。 中心距 A 對(duì)中間軸式變速器，中間軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距 A。變速器中心距是一個(gè)基本參數(shù)，對(duì)變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小、輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒輪壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來確定 [2]。 初選中心距 A時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 3 max 1A e gA K T i?? （ ） 式中， A 為變速器中心距（ mm）； KA 為中心距系數(shù)，乘用車： KA =～ ，商用車：KA=～ ，多擋變速器： KA =～ ；此設(shè)計(jì)中取 KA=, maxeT 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（ N? m）；任務(wù)書中已給出 mNT e ?? 350max ， 1i 為變速器一擋傳動(dòng)比； 1?ig， ? g為變速器傳動(dòng)效率，取 96%。 mmiTKA geA 33 1m a x ??????? ? 轎車變速器的中心距在 65～ 80mm范圍內(nèi)變化，而貨車的變速器中心距在 80～ 170mm 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 范圍內(nèi)變化。 本設(shè)計(jì)是輕型載貨汽車的變速器，經(jīng)過計(jì)算在所要求的范圍內(nèi)。 外形尺寸 轎車 四擋變速器殼體的軸向尺寸為（ ～ ） A。貨車變速器殼體的軸向尺寸與擋數(shù)有關(guān)，可參考下列數(shù)據(jù)選用： 四擋 （ ～ ） A 五擋 （ ～ ） A 六擋 （ ～ ） A 所以本設(shè)計(jì)殼體的軸向尺寸為 : ?? 齒輪參數(shù) 模數(shù)的選取 “ 模數(shù) ” 是指相鄰兩輪齒同側(cè)齒廓間的齒距 t與圓周率 π 的比值 (m＝ t/π) ，以毫米為單位。模數(shù)是模 數(shù)制輪齒的一個(gè)最基本參數(shù)。 應(yīng)該指出，選取模數(shù)的時(shí)候要遵守的原則是：在變速器中心距相同的條件下，要選取較小的模數(shù)，因?yàn)榭梢栽黾育X輪的齒數(shù)，同時(shí)增加齒寬可以使齒輪嚙合的重合度增加，并減小齒輪噪聲，所以為了減小噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)同時(shí)增加齒寬，從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮各擋齒輪應(yīng)該選用不同的模數(shù)，對(duì)于轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些；對(duì)于貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些。所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 變速器齒輪模數(shù)范圍大致如下： 微型、普通級(jí)轎車 ～ 中級(jí)轎車 ～ 中型貨車 ～ 重型貨車 ～ 本設(shè)計(jì)為：一擋 ?nm 二擋 ?nm 三擋 ?nm 四擋 ?nm 五擋 ?nm 倒擋 ?nm 壓力角 α 齒輪壓力角較小時(shí)，重合度較大并降低了輪齒剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和退出嚙 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 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)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。理論上對(duì)于乘用車，為加大重合度以降低噪聲應(yīng)取用 176。 、 15176。 、16176。 、 176。 等小些的壓力角。對(duì)于商用車，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用 176。 或 25176。等大些的壓力角 。國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20176。 ，所以普遍采用的壓力角為 20176。 。嚙合套或同步器的壓力角有 20176。 、 25176。 、 30176。 等，普遍采用 30176。 壓力角。 本設(shè)計(jì)中壓力角選為 ?20 ，同步器的壓力角選為 30176。 。 螺旋角 β 齒輪的螺旋角對(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。 試驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度相應(yīng)提高，但當(dāng)螺旋角大于 30176。 時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。因此，從提 高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角；而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角，以 15176。 ～ 25176。 為宜；從而提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。 斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少負(fù)荷提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。中間軸上的齒輪螺旋方向一律取為右旋，則第一軸、第二軸上的斜齒輪應(yīng)取為左旋。軸向力經(jīng)軸 承蓋作用到殼體上。倒擋設(shè)計(jì)為直齒時(shí)，在這個(gè)擋位上工作時(shí)，中間軸上的軸向力不能抵消（但因?yàn)閾跷皇褂玫纳?，所以也是允許的），而此時(shí)第二軸上沒有軸向力作用。 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： Fa1=Fn1tanβ 1 （ ） Fa2=Fn2tanβ 2 （ ） 由于，為使兩軸向 力平衡，必須滿足 式中， Fa Fa2為作用在中間軸承齒輪 2上的軸向力； Fn Fn2為作用在中間軸上齒輪 2上的圓周力； r r2為齒輪 2的節(jié)圓半徑； T 為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。 斜齒輪螺旋角選用范圍： 圖 中間軸軸向力的平衡 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 4=23?1 22??2=?3=?5=? 兩軸式為： 20176?！?25176。 中間軸式為： 22176?！?34176。 貨車變速器： 16176。～ 26176。 所以選各擋螺旋角： 齒寬 在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)齒寬受力的均勻程度等均有影響。 選用較小的齒寬可以縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量。但齒寬減少使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，齒輪的工作應(yīng)力增加。 選用較大的齒寬，工作時(shí)會(huì)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) m（ mn） 的大小來選定齒寬 b： 直齒： b=Kcm， Kc為齒寬系數(shù)，取為 ～ 斜齒： b=Kcmn， Kc 取為 ～ 嚙合套或同步器接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為 （ 2～ 4） mm。 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(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。 本設(shè)計(jì)各擋齒寬為：倒擋 mmmKb nc ???? 取值為 26mm 一擋 mmmKb nc ???? 取值為 26mm 二擋 mmmKb nc ???? 取值為 26mm 三擋 2 2 .7 5 m m3 .56 .5b n3 ???? mK c 取值為 23mm 四擋 n4 ???? mK c 取值為 23mm 五擋 n5 ???? mK c 取值為 21mm 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲 、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減小，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此，從前因齒輪加工精度不高，并認(rèn)為齒輪上受到的載荷集中作用到齒頂上，所以曾采用過齒頂高系數(shù)為 ～ 的短齒制齒輪。 在齒輪加工精度提高以后，短齒制齒輪不再被采用，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為 本設(shè)計(jì)齒頂高系數(shù)選為 。 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 59cos2 ?? nh mAZ ?4 . 變速器主要零件的設(shè)計(jì)及校核 各擋齒輪齒數(shù)的分配 在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速 器擋數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來說明分配各擋齒數(shù)的方法。 圖 變速器簡(jiǎn)圖 確定一擋的齒數(shù) 一擋傳動(dòng)比： 921 1 10 35g zzi zz?? 中間軸上小齒輪的最小齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的影響，即受剛度的限制。在選定時(shí)，對(duì)軸的尺寸和齒輪齒數(shù)都要統(tǒng)一考慮。因本設(shè)計(jì)是輕型載貨汽車中間軸一擋齒輪齒數(shù)選為 14，螺旋角選為 22176。 一擋 為斜齒 濰坊學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 9 10 59 14 45hz z z? ? ? ? ? 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 常嚙合齒輪傳動(dòng)比 : 102119 145 . 8 3 5 1 . 1 8 545g zz izz? ? ? ? 21 2 c o s 3 0 2 1 2 0 c o s 3 0 593 .5nAzz m ??? ? ? ? 得出 1 21z? 2 38z ? 確定其他各擋齒數(shù)： 二擋 nm ? 21287 ???? ZZiZZ ?? 3821 38)1(tantan 8712 224 ??????? ZZZZ Z?? 得出 ???? ? 30t a nt a n 12? os1202mc os2 n 387 ??????? ?AZZ 得出 377?Z 228?Z 重新確定螺旋角 ?? ?? ??? ???