【文章內(nèi)容簡介】 發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處。 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 變速器的設(shè)計方案必需滿足使用性能、制造條件、維護方便及三化等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時，也要考慮齒輪型式、換檔結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤滑和密封等因素。 齒輪型式 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檔和倒擋。但是，在本設(shè)計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方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動。 換檔結(jié)構(gòu)型式 換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。 直齒滑動齒輪換檔的特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時齒端 面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動花鍵磨損后易造成脫檔、噪聲大等原因，除一檔、倒檔外很少采用。 嚙合套換檔型式一般是配合斜齒輪傳動使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動載荷，提高了齒輪的強度和壽命。嚙合套有分為內(nèi)齒嚙合套和外齒嚙合套，視結(jié)構(gòu)布置而選定，若齒輪副內(nèi)空間允許，采用內(nèi)齒結(jié)合式，以減小軸向尺寸。結(jié)合套換檔結(jié)構(gòu)簡單，但還不能完全消除換檔沖擊，目前在要求不高的檔位上常被使用。 采用同步器換檔可保證齒輪在換檔時不受沖擊，使齒輪強度得以充分發(fā)揮，同時操縱輕便，縮短了換檔時間，從而提高了汽車的加速性、 經(jīng)濟性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實現(xiàn)操縱自動化。其缺點是結(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。 自動脫檔是變速器的主要障礙之一。為解決這個問題，除工藝上采取措施外，在結(jié)構(gòu)上，目前比較有效的方案有以下幾種： a. 將嚙合套做得長一些（如圖 ）或者兩接合齒的嚙合位置錯開（圖），這樣在嚙合時使接合齒端部超過被接合齒約 1~3mm。使用中因接觸部分?jǐn)D壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以阻止自動脫檔。 b. 將嚙合套齒座上前齒 圈的齒厚切?。?~），這樣，換檔后嚙合套的后端面便被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動脫檔（圖 ）。 c. 將接合齒的工作面加工成斜齒面，形成倒錐角（一般傾斜 2o~3o），使接合面產(chǎn)生阻止自動脫檔的軸向力（圖 ）。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效，采用較多。 a b 圖 防止自動脫檔的結(jié)構(gòu)措施 此段切薄 圖 防止自動脫檔的結(jié)構(gòu)措施 Ⅱ 加工成斜面 圖 Ⅲ 在本設(shè)計中所采用的是鎖環(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 ： 4同步環(huán)； 2同步器齒鼓； 3接合套； 5彈簧； 6滑塊； 7止動球； 8卡環(huán)； 9輸出 軸； 11齒輪 圖 鎖環(huán)式同步器 m a x 0 m a x m a x m a x( c o s s i n )e g I TrT i i m g f m gr ? ? ? ?? ? ?maxmax 0rgemg ri Ti? ??max 2e gI TrTi Gr ? ??2max 0rgIeTGri Ti???3 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計 變速器主要參數(shù)的選擇 檔數(shù)和傳動比 近年來，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢。本設(shè)計是設(shè)計三軸式五檔手動變速器的設(shè)計。 選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。故有 則由最大爬坡 度要求的變速器Ⅰ檔傳動比為 （ ） 式中 m汽車總質(zhì)量； g重力加速度； ψmax道路最大阻力系數(shù)； rr驅(qū)動輪的滾動半徑； Temax發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； i0主減速比； η汽車傳動系的傳動效率。 根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件 求得的變速器 I 檔傳動比為： （ ） 式中 G2汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給路面的載荷； φ路面的附著系數(shù)，計算時取 φ=~。 max1mingngiq i??3 IA maxA K T?由已知條件： 滿載 質(zhì)量 1400kg； rr=273mm； Te max=83Nm； i0=； η=。 根據(jù)公式（ 12）可得： igI =。 超速檔的的傳動比一般為 ~，本設(shè)計去五檔傳動比 igⅤ =。 中間檔的傳動比理論上按公比為： （ ） 的等比數(shù)列，實際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些， 另外還要考慮與發(fā)動機參數(shù)相 匹配。根據(jù)上式可知： q=. 故有： ig2= ig3= ig4= 中心距 中心距對變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的強度。三軸式變速器的中心局 A（ mm）可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式初定： () 式中 K A中心距系數(shù)。對轎車， K A =~；對貨車， K A =~；對多檔 主變速器， K A =~11； TI max 變速器處于一檔時的輸出扭矩： TI max=Te max igI η =﹒ m 故可得出初始中心距 A=。 軸向尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機構(gòu)的布置初步確定。 轎車四檔變速器殼體的軸向尺寸 ~。貨車變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)： 四檔 (~)A 五檔 (~)A 六檔 (~)A 當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對數(shù)和同步器多 時，中心距系數(shù) KA 應(yīng)取給出系數(shù)的上限。為檢測方便， A取整。 本次設(shè)計采用 5+1 手動擋變速器，其殼體的軸向尺寸是 3? =， 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。 齒輪參數(shù) a. 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。 第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn 3 m a x0 .4 7nem T m m? () 其中 maxeT =83Nm，可得出 mn=。 一檔直齒輪的模數(shù) m 3 ? mm () 通過計算 m=3。 同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。由于制造工藝上的原因，同一變速器中的結(jié)合套模數(shù)都去相同，轎車和輕型貨車取 2~。本設(shè)計取 。 b. 齒形、壓力角 α、螺旋角 β和齒 寬 b 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 選取。 表 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角 壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。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。在本設(shè)計中變速器齒輪壓力角 α 取 20176。 ,嚙合套或同步器取 30176。；斜齒輪螺旋角 β 取 30176。 項目 車型 齒形 壓力角 α 螺旋角 β 轎車 高齒并修形的齒形 176。， 15176。， 16176。 176。 25176。 ~45176。 一般貨車 GB135678 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 20176。 20176。 ~30176。 重型車 同上 低檔、倒檔齒輪 176。，25176。 小螺旋角 10912 ZZZZigI ??mAZ 2??應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時應(yīng)力求使中間軸上是軸向力相互抵消。為此，中間軸上的全部齒輪一律去右旋，而第一軸和第二軸上的的斜齒輪去左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。 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。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬： 直齒 b=(~)m， mm 斜齒 b=(~)m， mm 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，以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 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)計來說明分配各檔齒數(shù)的方法。 確定一檔齒輪的齒數(shù) 一檔傳動比 （ ） 為了確定 Z9和 Z10的齒數(shù)， 先求其齒數(shù)和 ZΣ : （ ） 其中 A =、 m =3；故 有 ZΣ =。 圖 五檔變速器示意圖 當(dāng)轎車三軸式的變速器 igⅠ =~ 時，則 Z10可在 15~17 范圍內(nèi)選擇 ，此處取 Z10=16，則可得出 Z9=35。 91012 ZZiZZ gI ???co s2 )( 21 ZZmA n ??nmAZZ ?c os221 ??8712 ZZZZig ??? ?ZZnmAZ ?cos2??上面根據(jù)初選的 A 及 m 計算出的 ZΣ 可能不是 整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（ ）看出中心距有了變化，這時應(yīng)從 ZΣ 及齒輪 變位系數(shù)反過來計算中心距 A，再以這個修正后的中心距作為以后計算的依據(jù)。 這里 ?Z 修正為 51， 則根據(jù)式（ ）反推出 A=。 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 由式（ ）求出常嚙合齒輪的傳動比 （ ） 由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定 Z2/Z1= ① 而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 （ ） 由此可得： () 而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計算出： Z1+Z2=62。 ② ①和②聯(lián)立可知： Z1=22， Z2=40。 則根據(jù)式（ ）可計算得出一檔實際傳動比為： ig1= 確定其他檔位的齒數(shù) 二檔傳動比 （ ） 而 ig2=，故有： ③ 對于斜齒輪， （ ） 故有： 5387 ??ZZ