【文章內(nèi)容簡介】 擋時(shí)會(huì)在齒輪斷面產(chǎn)生沖擊，并且伴隨有噪音。這使齒輪端部磨損加劇并且過早損壞，同時(shí)使駕駛員的精神緊張，而換擋時(shí)產(chǎn)生的噪音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(shí)無沖擊，才能克服上述缺點(diǎn)。但是該瞬間駕駛員的注意力被分散，會(huì)影響行駛安全性。與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，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。通過比較上述兩種形式的齒輪的優(yōu)缺點(diǎn)，得知直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。但是，在本設(shè)計(jì)中由于倒檔采用的是常嚙合方案，因此倒檔也采用斜齒輪傳動(dòng)方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。 換擋結(jié)構(gòu)形式換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。1 直齒滑動(dòng)齒輪換擋該方式機(jī)構(gòu)簡單，制造容易。但是缺點(diǎn)過多。換擋時(shí)由于沖擊存在，所以端部磨損快，壽命低，噪音大。從而造成汽車的行駛安全性合舒適性降低，影響汽車行駛。2 嚙合套換擋采用嚙合套換擋時(shí)，同時(shí)承受換擋沖擊載荷的結(jié)合齒輪的齒數(shù)多，而齒輪又不參與換擋，它們都不會(huì)過早損壞，但卻不能消除換擋沖擊。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。3 同步器換擋現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器大都采用同步器換檔。這種換擋形式能消除沖擊，噪音低，而且換擋迅速，操作輕便，對駕駛員要求不高，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。但是他仍然被廣泛使用。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。其結(jié)構(gòu)及工作原理將在后面章節(jié)重點(diǎn)講解。 軸承形式變速器要求增加傳遞的功率和質(zhì)量的比值肖，而且要求軸承的可靠性好，容量大，壽命長，故軸承的選用比較重要。變速器軸承通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。至于何處應(yīng)該采用何種軸承形式，是受機(jī)構(gòu)的限制并隨軸承的載荷特點(diǎn)不同而不同。汽車變速器的結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，采用尺寸大的軸承受結(jié)構(gòu)的限制，常在布置上有困難，如變速器的輸出軸輸出端支撐在殼體內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時(shí)可布置圓柱滾子軸承， 若空間不夠則采用滾針軸承。作用在輸入軸常嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)輸入后部球軸承傳遞給變速器殼體，此處采用角接觸球軸承。輸出軸輸出端常采用圓錐滾子軸承，以承受徑向力和軸向力。變速器輸出軸輸出端軸承按直徑系列圓錐滾子軸承，軸承的直徑根據(jù)變速器的中心距來確定，并且要保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于 6—20mm，下限根據(jù)適用于輕型車和轎車。滾針軸承，滑動(dòng)軸套主要用于在齒輪與軸不是固定連接，并且要求兩者有相對運(yùn)動(dòng)的地方。滾針軸承有滾動(dòng)摩擦小，傳動(dòng)率高，徑向配合間隙小，定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合等優(yōu)點(diǎn)。滑動(dòng)齒套的徑向配合尺寸大，易磨損，間隙增大后影響齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度并使工作噪音增大。優(yōu)點(diǎn)是制造容易，成本低。因此在本設(shè)計(jì)中，第一軸常嚙合齒輪及第二軸上齒輪由于內(nèi)腔尺寸較小，所以采用滾針軸承。變速器第一軸、第二軸的后部軸承按直徑系列選用深溝球軸承或圓柱滾子軸承。中間軸前、后軸承采用圓錐滾子軸承。 傳動(dòng)方案的最終設(shè)計(jì)通過對變速器型式、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案及主要零件結(jié)構(gòu)方案的分析與選擇，并根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)與要求，最終確定的傳動(dòng)方案如圖（24）所示。其傳動(dòng)路線：1 檔：一軸→1→2→中間軸→10→9→11 間同步器→二軸→輸出2 檔：一軸→1→2→中間軸→8→7→7 間同步器→二軸→輸出3 檔：一軸→1→2→中間軸→6→5→7 間同步器→二軸→輸出4 檔：為直接檔，即一軸→1→3 間同步器→二軸→輸出5 檔：一軸→1→2→中間軸→4→3→3 間同步器→二軸→輸出倒檔：一軸→1→2→中間軸→12→13→11→11 間同步器→二軸→輸出 圖 24 五檔變速器結(jié)構(gòu)簡圖第 3 章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的計(jì)算 變速器主要參數(shù)的選擇 檔位數(shù)的確定及傳動(dòng)比初選選擇五個(gè)前進(jìn)擋及一個(gè)倒檔初選傳動(dòng)比為：i1=i2=i3=i4=i5=iR= 中心距的確定中心距對變速器的尺寸，質(zhì)量和體積都有直接影響，所選的中心距應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。初選中心距可以由發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩按照下式直接求出：A= （2—1）31maxgeAiTK??式中 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 直接求 A 時(shí)的中心距系數(shù)，對轎車取 axeT，對貨車取 其中 =121Nm， =， =，axeT1ig?則 A=（~ ） ?~??對 A 進(jìn)行修正，初選 A 為 66mm 傳動(dòng)零件的設(shè)計(jì)齒輪參數(shù)的初步選擇1. 初選齒輪模數(shù) m齒輪模數(shù)選取的一般原則：1）為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；2）為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；3）從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)；4）從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。對于轎車，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)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn （2—2）?其中 =121Nm，可得出 mn=。取 mn=則一檔直齒輪的模數(shù) mmm （2—3）?其中， ，通過計(jì)算得 m=，取 m=???1maxIiTex同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。變速器中齒輪上的花鍵和結(jié)合套模數(shù)取 或 2。 齒輪材料、壓力角 α、螺旋角 β 和齒寬 b1. 初選齒輪材料由于變速器齒輪的轉(zhuǎn)速高，功率大，結(jié)構(gòu)緊湊，故大都采用滲碳合金結(jié)構(gòu)鋼。表面的高硬度和齒心的高韌度相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性和抗彎曲疲勞解除疲勞強(qiáng)度的能力。因此，本次設(shè)計(jì)采用 40Cr 材料。2. 齒輪的壓力角 α壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)，本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角 α 取 α=20176。，嚙合套或同步器壓力角 α 取 α=30176。3. 初選斜齒輪的螺旋角 β為減輕工作噪音和提高強(qiáng)度，汽車變速器齒輪多采用斜齒輪，因?yàn)樗鼈儌鲃?dòng)平穩(wěn)。在選取斜齒輪的螺旋角時(shí)，應(yīng)注意下面問題：增大 β 時(shí)，齒輪的嚙合系數(shù)增大，是傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低，而且隨著 β 角的增加，齒輪的強(qiáng)度也隨之增大。但是，當(dāng) β 角大于 30176。時(shí)，彎曲疲勞強(qiáng)度驟然下降，而解除疲勞強(qiáng)度繼續(xù)上升。因此，從提高齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度方面考慮，β 不宜過大，從提高齒輪的解除疲勞強(qiáng)度方面考慮，β 不宜過小，所以去 β=30176。應(yīng)當(dāng)注意的是，斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力 。為使軸向力平衡，AF本設(shè)計(jì)采取的方法是第一軸和第二軸的齒輪全部左旋，中間軸上的齒輪全部右旋，這樣軸向力經(jīng)軸承傳遞給殼體承受。4. 初選齒寬 b齒寬的選取應(yīng)滿足既能減輕變速器的質(zhì)量，同時(shí)又能保證齒輪工作平穩(wěn)的要求。齒輪寬度 b 的大小直接影響著齒輪的承載能力，b 加大，齒的承載能力增高。但試驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒輪的強(qiáng)度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。根據(jù)《汽車設(shè)計(jì)》 ，直齒：b= ， 取 ~ 斜齒：b= ， 取 ~第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 各檔齒輪參數(shù)的確定在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來說明分配各檔齒數(shù)的方法。1. 確定一檔齒輪的齒數(shù)一檔采用直齒輪傳動(dòng)，所以不能與其他檔位傳動(dòng)的斜齒輪傳動(dòng)計(jì)算方法混淆。一檔傳動(dòng)比 （2—4）10921Zi??為了確定 和 的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 ：9Z10 ?= （2—5）?m2A其中 A=66mm，m= ：故有 = 取 53 ?Z當(dāng)轎車三軸式變速器 時(shí)， 可在 15~17 范圍內(nèi)選擇，~51?i10Z擇=15，則 =38。10Z9上面根據(jù)初選的 A 及 m 計(jì)算出的 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，?Z從式（25 ）看出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從 及齒輪變位系數(shù)反過來計(jì)算中心距 A，再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。根據(jù)式（ 25）反推出A=2. 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)由式（24 ）求出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 （2—6）91012Zi?? = ①12而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等則 A= （2—7）?2cos)(1Zmn?由此可得： （2—8）nAZ21?根據(jù)已知數(shù)據(jù)可得： = ② 21?取 46 ①與②聯(lián)立可求得 =20 ， =26。根據(jù)公式（27）可算出此時(shí)一檔的傳動(dòng)比 =傳動(dòng)比校核有： %%101 ?????理 理i其變化范圍小于 5%，故合格3. 其他檔位的齒數(shù)二檔傳動(dòng)比 （2—9）8712Zi??而 ,故有：?i ③?對于斜齒輪， （2—10）nmAZ?cos2??故有： ④4687?③④聯(lián)立求得 ，27?198Z同理，可計(jì)算出三檔到五檔得齒輪齒數(shù)，如下表所示檔數(shù) 一檔 二檔 三檔 四檔 五檔齒數(shù)（從動(dòng)輪齒數(shù)/主動(dòng)輪齒數(shù)）38/15 27/19 23/23 20/26 18/284. 倒檔齒輪齒數(shù)的確定由已知條件，倒檔傳動(dòng)比已經(jīng)確定，為 iR= ，中間軸上倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)齒輪 10 略小，取 ，而通常情況下，倒檔軸齒輪132?Z取 21~23，此處取13Z31?Z由