【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪，從而簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了成本。除倒擋常用滑動(dòng)齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他擋均采用常嚙合斜齒輪傳動(dòng)；個(gè)擋的同步器多裝在第二軸上，這是因?yàn)橐粨醯闹鲃?dòng)齒 輪尺寸小，裝同步器有困難；而高擋的同步器也可以裝在第一軸的后端，如圖示。 兩軸式變速器沒(méi)有直接擋，因此在高擋工作時(shí)，齒輪和軸承均承載，因而噪聲比較大，也增加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。另外，低擋傳動(dòng)比取值的上限（ igⅠ =~）也受到較大限制，但這一缺點(diǎn)可通過(guò)減小各擋傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來(lái)取消。 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 1— 第一軸； 2— 第二軸； 3— 同步器 圖 22 兩軸式變速器 有級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒輪。后者比直齒輪有更長(zhǎng)的壽 命、更低的噪聲，雖然其制造稍復(fù)雜些且在工作中有軸向力。因此，在變速器中，除低擋及倒擋外，直齒圓柱齒輪已經(jīng)被斜齒圓柱齒輪所代替。但是在本設(shè)計(jì)中，由于倒擋齒輪采用的是常嚙式，因此也采用斜齒輪。 所設(shè)計(jì)的汽車是發(fā)動(dòng)機(jī)前置，后輪驅(qū)動(dòng)，采用中間軸式變速器。圖 2圖 2圖 25 分別是幾種中間軸式四，五，六擋變速器傳動(dòng)方案。特點(diǎn)是：變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接擋。使用直接擋，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高， 可達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訐醯睦寐矢哂谄渌鼡跷?，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)擋位工作時(shí)，變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過(guò)設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對(duì)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(dòng)比；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，擋位低的齒輪（一擋）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)；多數(shù)傳動(dòng)方案中除一擋以外的其他擋位的換擋機(jī)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(shí)，中間軸式變速器的傳動(dòng)效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。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(duì)數(shù)，換擋方式和到擋傳動(dòng)方案上有差別。 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 圖 23 中間軸式四擋變速器傳動(dòng)方案 如圖 23 中的中間軸式四擋變速器傳動(dòng)方案示例的區(qū)別：圖 13a、 b 所示方案有四對(duì)常嚙合齒輪，倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋；圖 13c 所示傳動(dòng)方案的二，三，四擋用常嚙合齒輪傳動(dòng)，而一擋和倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋。 圖 24a 所示方案，除一，倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋外，其余各擋為常嚙合齒輪傳 動(dòng)。圖 24b、 c、 d 所示方案的各前進(jìn)擋，均用常嚙合齒輪傳動(dòng)；圖24d所示方案中的倒擋和超速擋安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)。 圖 24 中間軸式五擋變速器傳動(dòng)方案 圖 25a 所示方案中的一擋、倒擋和圖 b 所示方案中的倒擋用直齒滑動(dòng)重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 齒輪換擋，其余各擋均用常嚙合齒輪。 圖 25 中間軸式六擋變速器傳動(dòng)方案 以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動(dòng)的擋位，其換擋方式可以用同步器或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。同一變速器中，有的擋位用同步器換擋，有的擋位用嚙合套換擋，那么一定是擋位高的用同步器換擋，擋位低的用嚙合套換擋。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的轎車采用中間軸式變速器，為縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，可將變速器后端加長(zhǎng)，如圖 23a、 b 所示。伸長(zhǎng)后的第二軸有時(shí)裝在三個(gè)支承上，其最后一個(gè)支承位于加長(zhǎng)的附加殼體上。如果在附加殼體內(nèi)，布置倒擋傳動(dòng)齒輪和換擋機(jī)構(gòu)，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。 變速器用圖 24c 所 示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。這時(shí)，如用在軸平面上可分開(kāi)的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問(wèn)題。圖 24c 所示方案的高擋從動(dòng)齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時(shí)一擋和倒擋齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而中間擋的同步器布置在中間軸上是這個(gè)方案的特點(diǎn)。 圖 26 為常見(jiàn)的倒擋布置方案。圖 26b 所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖 26c 所示方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比，缺點(diǎn)重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 是換擋程序不合理。圖 26d 所 示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖 26c 所示方案。圖 26e 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)。圖 26f 所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。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 26g 所示方案。其缺點(diǎn)是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。 本設(shè)計(jì)采用圖 26f 所示的傳動(dòng)方案 圖 26 變速器倒擋傳動(dòng)方案 因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r(shí)有較大的力，所以無(wú)論是兩軸式變速器還是中間軸式變 速器的低擋與倒擋，都應(yīng)當(dāng)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，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(dòng)比雖然與一擋的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r(shí)間非常短，從這點(diǎn)出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處。 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 (二 )變速器主要零件結(jié)構(gòu)方案的分析 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。 與直齒圓柱齒輪比較，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)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。 在本設(shè)計(jì)中由于倒擋采用的是常嚙合方案，因此倒擋也采用斜齒輪傳動(dòng)方案，即除一擋外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。 換擋結(jié)構(gòu)分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。 直齒滑動(dòng)齒輪換擋的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但由于換擋不輕便、換擋時(shí)齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動(dòng)花鍵磨損后易造成脫擋、噪聲大等原 因，采用直齒滑動(dòng)齒輪換擋時(shí)，換擋行程長(zhǎng)也是它的缺點(diǎn)。因此，除一擋、倒擋外很少采用。 采用同步器換擋可保證齒輪在換擋時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短了換擋時(shí)間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式 變速器中。 當(dāng)變速器第二軸上的齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)時(shí)，可以用移動(dòng)嚙合套換擋。這時(shí)，不僅換擋行程短，同時(shí)因承受換擋沖擊載荷的結(jié)合齒齒數(shù)多，而齒輪又不參與換擋，所以他們都不會(huì)過(guò)早損壞，但因不能消除換擋重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 沖擊，仍然要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性力矩增大，因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上使用。 采用同步器換擋可保證齒輪在換擋時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短了換擋時(shí)間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛 安全性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。 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。同步器的結(jié)構(gòu)如圖 27 所示： 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 m a x 0 m a x m a x m a x( c o s s in )e g I TrT i i m g f m gr ? ? ? ?? ? ?maxmax 0rgemg ri Ti? ??三、 變速器主要參數(shù)的選擇 表 相關(guān)參數(shù) 主減速比 最高時(shí)速 最大扭矩 最大功率 最高轉(zhuǎn)速 215km/h 200//Nm/3600rpm 115kw/6400rpm 6500r/min (一 )變速器主要參數(shù)的選擇 近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車一般用 4~5 個(gè)擋位的變速器。本設(shè)計(jì)也采用 5 個(gè)擋位。 選擇最低擋傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮、確定。 汽車爬陡坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有 則由最大爬坡度要求的變 速器Ⅰ擋傳動(dòng)比為 （ 31） 式中， m汽車總質(zhì)量 (kg)； g重力加速度 (m/s2 )； ψmax道路最大阻力系數(shù)； rr驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑 (m)； Temax發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 (N m)； i0主減速比； 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 max 2e gI TrTi Gr ? ??2max 0rgIeTGri Ti???max1mingngiq i?? η汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件： 求得的變速器 I 擋傳動(dòng)比為： （ 32） 式中， G2汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給路面的載荷； φ路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 φ=~。 由已知條件：滿載質(zhì)量 1800kg； rr=307mm； Te max=200N m； i0=； η=； 根據(jù)公式（ 32）可得： igI = 本設(shè) 計(jì)取六擋傳動(dòng)比為 1， 中間擋的傳動(dòng)比理論上按公比為： （ 33） 的等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用擋位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可的出： q=。故有： ig2= ig3= ig4= ig5= ig6=1 重慶航天職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 中心距對(duì)變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。三軸 式變速器的中心局 A（ mm）可根據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初定： A = 3 1max 0AK T i η (34) 式中， K A中心距系數(shù)。對(duì)轎車， K A =~；對(duì)貨車， K A =~；對(duì)多擋變速器 :K A =~11； TI max 變速器處于一擋時(shí)的輸出扭矩： TI max=Te max igI η =﹒ m 故可得出初始中心距 A=。 變速器的 橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間齒輪和換擋機(jī)構(gòu)的布置初步確定。 轎車四擋變速器殼體的軸向尺寸 ~。貨車變速器殼體的軸向尺寸與擋數(shù)有關(guān)： 五擋 (~)A 六擋 (~)A 當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對(duì)數(shù)和同步器多時(shí)，中心距系數(shù) KA 應(yīng)取給出系數(shù)的上限。為檢測(cè)方便， A 取整。 本 次 設(shè) 計(jì) 采 用 6+1 手動(dòng)擋變速器，其殼體的軸向尺寸是?=， 變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。 （ 1）齒輪模數(shù) 建議用下列各式選取齒輪 模數(shù)，所選取的模數(shù)大小應(yīng)符合 JB11160 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。 第一軸常嚙合斜齒