【文章內(nèi)容簡介】 合套將它們連接得到直接檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中 間軸均不承載，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達(dá)90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因為直接檔的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進檔位工作時，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，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，一檔仍然有較大的傳動比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換 檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接檔以外的其他檔位工作時，中間軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點。在檔數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速換檔方式和到檔傳動方案上有差別。 圖 13 中間軸式四檔變速器傳動方案 如圖 13中的中間軸式四檔變速器傳動方案示例的區(qū)別：圖 13a、 b所示方案有四對常嚙合齒輪，倒檔用直齒滑動齒輪換檔；圖 13c所示傳動方案的二，三，四檔用常嚙合齒輪傳動，而一檔和倒檔用直齒滑動齒輪換檔。 圖 14a 所 示方案，除一，倒檔用直齒滑動齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動。圖 14b、 c、 d所示方案的各前進檔，均用常嚙合齒輪傳動；圖 14d 所示方案中的倒檔和超速檔安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)，這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，很容易形成一個只有四個前進檔的變速器。 根據(jù)汽車在不同的行駛條件下提出的要求，使汽車具有適合的牽引力和速度，并同時保持發(fā)動機在最有利的工況范圍 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 內(nèi)工作。 圖 中間軸式五檔變速器傳動方案 圖 15a 所示方案中的一檔、倒檔和圖 b 所示方案中的倒檔用直齒滑動齒輪換檔方式和到檔傳動方案上有差別。 圖 15 中間軸式六檔變速器傳動方案 以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的檔位，其換檔方式可以用同步器或嚙合套來實現(xiàn)。同一變速器中，有的檔位用同步器換檔，有的檔位用嚙合套換檔，那么一定是檔位高的用同步器換檔， 檔位低的用嚙合套換檔。 發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的轎車采用中間軸式變速器，為縮短傳動軸長度，可將變速器后端加長，如圖 13a、 b所示。伸長后的第二軸有時裝在三個支承上，其最后一個支承位于加長的附加殼體上。如果在附加殼體內(nèi)，布置倒檔傳動齒輪和換檔機構(gòu)，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。 變速器用圖 14c 所示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。這時，如用在軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。圖14c所示方案的高檔從動齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時一檔和倒檔齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而 中間檔的同步器布置在中間軸上是這個方案的特點。 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 1． 倒檔傳動方案 圖 16 為常見的倒擋布置方案。圖 16b 所示方案的優(yōu)點是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換擋困難。圖 16c 所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖 16d所示方案針對前者的缺點做了修改，因而取代了圖 16c所示方案。圖 16e 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。圖 16f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 速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖 16g 所示方案。其缺點是一，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構(gòu)復(fù)雜一些。 本設(shè)計采用圖 16f所示的傳動方案。 圖 16 變速器倒檔傳動方案 因為變速器在一擋和倒擋工作時有較大的力，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，然后按照從低檔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 因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發(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 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 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，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)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，初一檔、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： （ 1） 將嚙合套做得長一些（如圖 17a） 或者兩接合齒的嚙合位置錯開（圖17b），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。 （ 2）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 18）。 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 （ 3）將接合齒的工作面加工成斜齒面，形成倒錐角（一般傾斜 20~30），使接合齒面產(chǎn)生阻止自動脫檔的軸向力 a b （圖 19）。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效， 圖 17 防止自動脫檔的結(jié)構(gòu)措施 I 采用更多。 此段切薄 圖 18 防止自動脫檔的結(jié)構(gòu)措施Ⅱ 加工成斜面 圖 19 防止自動脫檔的結(jié)構(gòu)措施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(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 110所示： 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 圖 110 鎖環(huán)式同步器 l、 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 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 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? ??max 2e gI TrTi Gr ? ??2max 0rgIeTGri Ti???第 2章 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 一、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。目前，乘用車一般用4~5 個檔位的變速器。本設(shè)計也采用 5個檔位。 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 （ 21） 式中 m汽車總質(zhì)量； g重力加速度； ψ max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： （ 22） 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 =~。 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 max1mingngiq i?? 5 9 2( 1)gI IgI IIgI Viii??? 修 正 為3 IA maxA K T?由已知條件：滿載質(zhì)量 1800kg； rr=； Te max=170Nm； i0=； η =。 根據(jù)公式（ 22）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： （ 23） 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)的合理匹配。根據(jù)上式可的出： q =。 故有： 二、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： (24) 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=。 三、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)： 專 科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 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。 四、齒輪參數(shù) （ 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。 第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn 3 m 7nem T mm? 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