【文章內(nèi)容簡介】 聲。 本章主要內(nèi)容 本章首先對機(jī)械式重型汽車變速器的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，給出了變速器的總體設(shè)計(jì)要求，并分別確定了變速器的齒輪形式、換擋形式和倒檔形式，最后確定了變速器的總體結(jié)構(gòu)方案。 4 第 2 章 數(shù)據(jù)計(jì)算 總體方案設(shè)計(jì) 汽車參數(shù)的選擇 根據(jù)變速器設(shè)計(jì)所選擇的汽車基 本參數(shù)如下表 所示： 表 設(shè)計(jì)基本參數(shù)表 發(fā)動機(jī) 96KW 最高車速 200Km/h 轉(zhuǎn)矩 220N m 總質(zhì)量 1715Kg 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 17503500r/min 車輪 205/55R16S 功率轉(zhuǎn)速 5000r/min 傳動效率 η 變速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求 對變速器如下基本要求 . 。 ，用來切斷發(fā)動機(jī)動力向驅(qū)動輪的傳輸。 ，使汽車能倒退行駛。 ，需要時能進(jìn)行功率輸出。 ，省力，方便。 。汽車行駛過程中，變速器不得有跳擋，亂擋以及換擋沖 擊等現(xiàn)象發(fā)生。 。 除此以外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小，制造成本低，維修方便等要求。滿足汽車有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的檔數(shù)，傳動比范圍和各擋傳動比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜，比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。 傳動機(jī)構(gòu)布置方案分析 固定軸式變速器 固定軸式又分為兩軸式，中間軸式，雙中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車上。與中間軸式變速器比較， 兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡單，輪廓尺寸小，布置方便。此外，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大。 5 我們設(shè)計(jì)的是乘用車，所以我選擇的是兩軸式的變速器。傳遞方案如圖 所示。 1一檔主動齒輪 2一檔從動齒輪 3二檔主動齒輪 4二檔從動齒輪 5三檔主動齒輪 6三檔從動齒輪 7四檔主動齒輪 8四檔從動齒輪 9五檔主動齒輪 10五檔從動齒輪 11六檔主動齒輪 12六檔從動齒輪 13倒檔中間軸齒輪 14倒檔輸出軸齒輪 15倒檔惰輪 圖 六檔變速器傳動方案簡圖 倒擋布置方案 與前進(jìn)擋位比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案采用直齒滑動齒輪方式換倒擋。為實(shí)現(xiàn)倒擋傳動，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。前者雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是中間傳動齒輪的輪齒，是在最不利的正，負(fù)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。 因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低檔與倒擋，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。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r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，然后再布置倒擋 6 變速器傳動比分配及各檔傳動比確立 檔位確定 增加變速器的擋數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大。同時操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時換擋頻率也增高。 在最低擋傳動比不變的條件下，增加變速器的當(dāng)屬會是變速 器相鄰的低擋與高擋之間傳動比比值減小，是換擋工作容易進(jìn)行。要求相鄰擋位之間的傳動比比值在 以下 ,該制約小換擋工作越容易進(jìn)行。要求高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動比比值要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動比比值小。 目前轎車一般用 4~~5 個擋位，級別高的轎車變速器多用 5 個擋，貨車變速器采用4~~5 個擋位或多擋。裝載質(zhì)量在 2~ 的貨車采用 5 擋變速器，裝載質(zhì)量在 4~8T 的貨車采用 6 擋變速器。多擋變速器多用于重型貨車和越野車。 本次設(shè)計(jì)選用的是 6 擋變速器。 變速器各擋傳動比的確定由公式 進(jìn)行計(jì)算： maxaU = 0maxiirngp （ ） 式中： maxaU — 最高車速 pn — 發(fā)動機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速 r — 車輪半徑 maxgi — 變速器最大傳動比 0i — 主減速器傳動比 已知：最高車速 maxmax aau ?? =200 km/h；最高檔為超速檔，傳動比gi=；車輪滾動半徑由所選用的輪胎規(guī)格 185/60R14S 得到 r=(mm)；發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 n=p=4850（ r/min）；由公式得到主減速器傳動比計(jì)算公式： 主減速器傳動比 0i =maxamaxUirngp = 20 550 00 3? ?? ?= 確定最大傳動比 按最大爬坡度設(shè)計(jì)，滿足最大通過能力條件，即用一檔通過要求的最大坡道角maxa? 坡道時，驅(qū)動力應(yīng)大于或等于此時的滾動阻力和上坡阻力（加速阻力為零，空氣 7 阻力忽略不計(jì)）。用公式表示如下： 根據(jù)汽車行駛方程式 dtdumGiuACGfr iiTaDTg ?? ???? 20e m a x （ ） 汽車以一擋在無風(fēng)、干砂路面行駛，公式簡化為 ??? s in c os0e m a x GGfr iiT Tg ?? （ ） 即， ? ?Ttqg iTfGri ? ??01sincos ?? （ ） 式中： G— 作用在汽車上的重力， mgG? ， m — 汽車質(zhì)量， g — 重力加速 度，前置前驅(qū)車前軸荷占整車質(zhì)量比為 mgG? =1715 =； maxeT — 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， maxeT =； 0i — 主減速器傳動比， 0i =； T? — 傳動系效率， T? = r — 車輪半徑， r =； f — 滾動阻力系數(shù)， (對瀝青路面μ =~) ? — 爬坡度，取 ? =176。 將上述數(shù)值代入式（ ）中 ）（ ?? ????????gi = ?riiT Tg ?01emax z2F φ （ ） 在瀝青混凝土干路面， φ=~，取 φ= 代入式（ ）中 8 即 1gi ≤ ?? ???= 由最大爬坡度和附著條件可得 ≤ 1gi ≤ ， 所以，初選一檔傳動比為 1gi = 其他各擋傳動比的確定： 按等比級數(shù)原則，一般汽車各擋傳動比大致符合如下關(guān)系： qiiiiiiiiiigggggggggg ?????6554433221 （ ） 式中： q — 常數(shù)，也就是各擋之間的公比；因此，各擋的傳動比為： 1qig，42 qig，33ig，24 qig，ig5 1n 1?? giq =5 = 所以其他各擋傳動比為： 1gi =， 2gi =， 3gi =， 4gi =， 5gi =， 6gi =， ri = 中心距 A 初選中心距時，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式 則： 3 maxeAC TKA ? （ ） 式中 ACK —— 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 直接求出 A時的中心距系數(shù)，對轎車取 ～；對貨車取 ～ 。 由公式 可得： A= 3 220)( ～ A=～ mm 初選中心距 A=90mm。 變速器的軸向尺寸 變速器的軸向尺寸與檔位數(shù)、齒輪形式、換檔機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式等都有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距 A 的尺寸參數(shù)照下列關(guān)系初選。 9 轎車變速器殼體的軸向尺寸： 四檔（ ~） A 五檔（ ~） A 六檔（ ~） A 轎車變速器殼體的軸向尺寸： 四檔（ ~） A 軸向尺寸為：（ ~） A=288~306 mm 齒輪參數(shù) 模數(shù)的選取 遵循的一般原則：為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)，增 加尺寬；為使質(zhì)量小，增加數(shù)，同時減少尺寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒數(shù)應(yīng)有不同的模數(shù)。減少轎車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選?。粚ω涇?，減小質(zhì)量比噪聲更重要，故齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)。 低擋齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)，其他擋位選另一種模數(shù)。少數(shù)情況下汽車變速器各擋齒輪均選用相同的模數(shù)。如表 表 模數(shù)選取范圍 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒輪。由于工藝上的原應(yīng)，同一變速器的接合齒模數(shù)相同。其取用范圍是：乘用車和總質(zhì)量 am 在 ～ 的貨車為 ～。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利換擋。 齒輪的模數(shù)初選為 3mm。 壓力角 ? 國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20176。，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20176。 螺旋角 ? 標(biāo)準(zhǔn)齒形螺旋角： 20176?！?30176。 初選一擋斜齒輪齒輪螺旋角為 23176。 車 型 乘用車的發(fā)動機(jī)排量 V/L 貨車的最大總質(zhì)量 am /t V V am 14 am 14 模數(shù)nm/mm ~ ~ ~ ~ 10 齒寬 b 直齒 mkb c? ， ck 為齒寬系數(shù)，取為 ～ ，取 ； 斜齒 ncmkb ? ， ck 取為 ～ ； b= ncmk =（ ～ ） ? 3 取 20； 齒頂高系數(shù) 在齒輪加工精度提高以后，包括我國在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為 。 各擋齒輪齒數(shù)的分配 確 定一擋齒輪的齒數(shù) 一擋齒輪齒數(shù)，貨車可在 12~17 之間選用，最小為 12~14，取 10Z =13，一擋齒輪為斜齒輪。 一擋傳動比為： 121g ZZi ? （ ） 斜齒 nh mAZ ?cos2? （ ） = 3 23cos902 ?? 　 = 取整為 56。 轎車 1Z 可以 12~17 之間選取，取 13，則 2Z 取 43 則一檔傳動比為121g ZZi ? = 對中心距 A 進(jìn)行修正 因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和 hZ 后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的 hZ 和齒輪變位系數(shù)重新計(jì)算中心距 A ，再以修正后的中心距 A 作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。 210 cos2 ?? ?hnZmA = ???cos232 )4313（3 = （ ） 11 取整為 A=92mm。 對一擋齒輪進(jìn)行角度變位： 初選一檔 ? =23 端面壓力角 t? ： tan t? =tan n? /cos 1? =tan20/cos23 （ ） t?? =176。 嚙合角 ,t? ： cos ,t? =toAA ?cos （ ） ,t?? =176。 變位系數(shù)之和 ? ?nt,t21n tan2 ???? ?????? ????invinvzz （ ） = ??? zzU ， ?? ， ?? 由公式 計(jì)算 ? 精確值： A=21cos2 ??hnZm ??? ? ? 表 漸開線圓柱齒輪基準(zhǔn)齒形 GB135678 基本要素名稱 代 號 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 短 齒 增大齒形角 齒形角 a 20o 20o 25o 齒頂高系數(shù) fo 徑向間隙系數(shù) c (*)m 齒根圓角半徑 r (*)m *考慮到某些工藝要求，徑向間隙允許增大至 ，齒根圓角半徑允許減小至 12 一擋齒輪參數(shù)： 分度圓直徑 211n1 cos/m ?? ?zd =3 13/176。 = （ ） 212n2 cos/m ?? ?zd =3 43/176。 = 齒頂高 ? ? nn101 yf mh a ???? ? = （ ） ? ? nn202 yf mha ???? ?= 4mm 式中： n0n /mAAy ）（ ?? =（ ） /3= （ ） nnn yy ??? ?? == （ ） 齒根高 ? ? n101 f mch f ???? ?= （ ） ? ? n202 f mch f ???? ?= 齒全高 f1a1 hh ??h = （