【文章內(nèi)容簡介】 一擋齒輪、二擋齒輪采用同步器換擋，布置在輸出軸上，三擋四擋齒輪之間也采用同步器換擋，布置在輸入軸上。五擋單獨用采用同步器換擋，布置在輸出軸上。 倒擋形式及方案布置與前進擋位比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案采用直齒滑動齒輪方式換倒擋。倒擋布置方案多種多樣，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動路線中，加入一個中間傳動齒輪的方案，圖21a、b、c；也有利用兩個聯(lián)體齒輪方案的，圖22a、b。前者雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是中間傳動齒輪的輪齒，是在不利的正、負交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，而后者是在較為有利的單向循環(huán)彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，并使倒擋傳動比略有增加。倒擋的控制形式圖23。 圖21 兩軸式五擋變速器傳動方案 圖22 中間軸式五擋變速器傳動方案 圖23 倒擋布置方案變速器在一擋和倒擋工作過程中有較大的力，工作時作用在齒輪上的力也相應(yīng)增大，由此導(dǎo)致變速器的軸會產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)角和撓度，使工作中齒輪的嚙合狀態(tài)受到影響，最終表現(xiàn)為工作噪聲大并且輪齒磨損加快。所以不管是兩軸式還是中間軸式變速器的倒擋與低擋位，都應(yīng)該放在靠近軸的支承處，以減少軸的形變，保證齒輪重合度變化幅度不大，然后按由低到高次序布置各擋齒輪，這樣做既可以使軸擁有足夠大的剛度，又能保證裝配簡便。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但由于倒擋的工作時間非常短，由此一般將一擋位布置在靠近軸的支承處。 齒輪形式變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。 換擋的結(jié)構(gòu)形式變速器換擋機構(gòu)有直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器換擋三種形式。汽車行駛時各擋齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動直齒齒輪的方式換擋，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨有噪聲。這使齒輪端部磨損加劇過早損壞，同時使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)，使齒輪換擋時無沖擊，才能克服上述缺點。但是該瞬間駕駛員注意力被分散，會影響行駛安全性。所以盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡單，但除一擋、倒擋外已很少使用。 由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)，所以可用移動嚙合套換擋。這時，因同時承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換擋，它們都不會過早損壞，但不能消除換擋沖擊，所以仍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應(yīng)用，能降低制造成本及減小變速器長度。 使用同步器能保證訊速、無沖擊、無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高汽車的加速性、經(jīng)濟性和行駛安全性。綜上述兩種換擋方法比較，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，但仍然得到廣泛應(yīng)用。 利用同步器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動齒輪換擋行程小。在滑動齒輪特別寬的情況下，這種差別就更為明顯。為了操縱方便，不同擋位的變速桿行程要求盡可能一樣。本次設(shè)計除倒擋使用直齒滑動齒輪外，其余各擋均采用同步器實現(xiàn)換擋。 小結(jié)本次五擋AMT變速器結(jié)構(gòu)三維設(shè)計中的變速器：采用兩軸式變速器；設(shè)置倒擋和倒擋齒輪；除倒擋齒輪使用直齒圓柱齒輪外，其余齒輪均為斜齒圓柱齒輪，進行常嚙合齒輪傳動；除倒擋使用直齒滑動齒輪外，其余各擋均采用同步器實現(xiàn)換擋。作出本次設(shè)計五擋AMT變速器結(jié)構(gòu)示意圖如圖24。圖 24 五擋AMT結(jié)構(gòu)示意圖1驅(qū)動源，2輸入軸，3倒擋齒輪，4擋齒輪，5二擋齒輪，6輸出軸，7五擋齒輪，8四擋齒輪，9三擋齒輪，10同步器。3 變速器三維設(shè)計分析 技術(shù)參數(shù)（給定AMT技術(shù)參數(shù)）表31 整車技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)凈重 輪胎 風(fēng)阻系數(shù) 迎風(fēng)面積 車型1245kg 185/65R14 MPV表32 變速器數(shù)據(jù)擋位 最大扭矩 主減速比 1擋 2擋 3擋 4擋 5擋 R擋5 130N﹒m 1 表33發(fā)動機數(shù)據(jù)發(fā)動機類型 排量 最大扭矩 最大功率 缸數(shù)縱置 131N﹒m 76kW 4 中心距中心距A（mm）是一個基本參數(shù)，其大小對變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小均有影響。所選中心距要能保證齒輪的強度。發(fā)動機前置前輪驅(qū)動（FF）和發(fā)動機前置后輪驅(qū)動（FR）乘用車的變速器中心距A，可以根據(jù)發(fā)動機排量與變速器中心距A的統(tǒng)計數(shù)據(jù)初選。乘用車變速器的中心距在60～80mm范圍內(nèi)變化，擬選用發(fā)動機前置前輪驅(qū)動（FF），可初選變速器中心距為67mm。取整數(shù)為70mm。[1] 外形尺寸變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間（過渡）齒輪和換擋機構(gòu)的布置初步確定。乘用車五擋變速器殼體軸向尺寸為（～）A。則本次設(shè)計變速器殼體軸向尺寸為（～）70=（280～308)mm，取290mm。[1] 變速器的三維建模 直齒輪直齒輪的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，本設(shè)計中的倒檔齒輪采用直齒輪。 直齒輪的建模步驟如下：首先輸入相關(guān)表達式,如圖31，使用“規(guī)則曲線”命令畫出漸開線,如圖32。通過“基本曲線”畫出齒頂圓、分度圓及齒根圓。繪制過漸開線的端點并與齒根圓相垂直的直線，再過原點繪制一條與之前繪制直線夾角為的直線。再通過“鏡像”、“修剪”等，得到齒廓截面，如圖33。以齒頂圓為直徑，齒厚為高，做出圓柱，即齒坯，如圖34。然后以齒廓截面進行拉伸求差，再進行圓形陣列，得到齒輪，如圖45。 圖31 齒輪相關(guān)參數(shù) 圖32 漸開線 圖33 齒廓截面 圖34齒坯 圖35 倒擋直齒輪 斜齒輪斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，運行平衡，工作噪音低等優(yōu)點，本設(shè)計除倒擋外均使用斜齒圓柱齒輪。其建模方法與直齒輪的建模類似，得到齒坯后，繪制分度圓螺旋線，見圖36。選擇齒槽截面和螺旋線作為掃掠截面曲線和掃掠引導(dǎo)線，選擇圓柱體求差。選擇齒槽掃掠體進行圓形陣列，得到斜齒輪，如圖36。 圖36 斜齒圓柱齒輪 軸 變速器的倒擋齒輪、一擋輸入齒輪、二擋輸入齒輪均與輸入軸做成一體，三擋輸入齒輪、四擋輸入齒輪、五擋輸入齒輪與輸入軸采用花鍵連接。輸出軸上的倒擋輸出齒輪布置在同步器上，一擋輸出齒輪，二擋輸出齒輪是空套在軸上，三擋輸出齒輪、四擋輸出齒輪與輸出軸做成一體，五擋齒輪空套在輸出軸上。 圖37 變速器輸入軸圖38 變速器輸出軸 零部件裝配圖與爆炸圖為了更好地完成變速器的總裝配圖，應(yīng)調(diào)整尺寸把各部分總成進行裝配。打開輸入軸的實體建模，選擇“裝配”界面后，在“添加組件”中依次選擇齒輪、軸套等，對其進行約束、布置，完成二軸的總成裝配，如圖39。選擇“創(chuàng)建爆炸圖”，對其進行編輯，得到爆炸圖，如圖310。然后以相同方法完成輸出軸的裝配圖與爆炸圖。圖39 輸入軸總成裝配圖310 輸入軸總成裝配爆炸圖圖311輸出軸總成裝配圖312 中間軸總成裝配爆炸圖 變速器傳動機構(gòu)總成裝配圖與爆炸圖有了各部件總成后，就僅需要在選擇“裝配”界面，在“添加組件”中依次選擇輸入軸總成裝配、輸出軸總成裝配，對其進行約束、布置，完成其總成裝配。選擇“創(chuàng)建爆炸圖”，對其進行編輯，便可得到如下爆炸圖，如圖3