【導(dǎo)讀】變速比是個(gè)定值。比如，一檔變速比是,二檔。只有5個(gè)值，所以說(shuō)它是有級(jí)變速器。曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點(diǎn)，阻礙了汽車(chē)高速發(fā)展的步伐，手動(dòng)變速器會(huì)在不久會(huì)被淘汰，從事物發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，這話確實(shí)有道理。以卡車(chē)為例，卡車(chē)用來(lái)運(yùn)輸，通常要裝載數(shù)噸的貨品，面對(duì)如此高。的“壓力”，除了發(fā)動(dòng)機(jī)需要強(qiáng)勁的動(dòng)力之外，還需要變速器的全力協(xié)助。我們都知道一檔有“勁”，這樣在起步的時(shí)候有足夠的牽引力量將車(chē)帶動(dòng)。特別是面對(duì)爬坡路段，它的特點(diǎn)顯露的非常明顯。器，雖然具有操作簡(jiǎn)便等特性，但這些特點(diǎn)尚不具備。從我國(guó)的具體情況來(lái)看，手動(dòng)變速器幾乎貫穿了整個(gè)中國(guó)的汽車(chē)發(fā)展。也不敢輕易放棄手動(dòng)變速器?；竟σ约板憻?cǎi){駛協(xié)調(diào)性。比配套于經(jīng)濟(jì)型車(chē)廠家，而且經(jīng)濟(jì)適用型車(chē)的銷(xiāo)量一直在車(chē)市名列前茅。它們的變速器全是五檔手動(dòng)變速器.妻雙方均會(huì)駕車(chē)的家庭來(lái)說(shuō)，可謂是兼顧了雙方，體現(xiàn)了“夫妻檔”。此為契機(jī)，根據(jù)市場(chǎng)要求精心打造此類(lèi)變速器。

　　

【正文】 式中 i 至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，此處為三檔傳動(dòng)比 ； d 計(jì)算齒輪的節(jié)圓直，為 138mm； ? 節(jié)點(diǎn)處的壓力角為 20176。； ? 螺旋角，為 22176。； maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為 95000N mm。 代入上式可得： Ft=2753 Fr=1080 Fa=1112 解放 CA10B手動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 38 ? ?332Md?????危險(xiǎn)截面的受力圖為： 圖 23 垂直 面： F1（ a+b） =Fr b 解的 F1=Fr b/(a+b） 垂直面內(nèi)所受力矩： Mc=F1 a 水平面： F2=)( )2/dFa ba bFt? ???（ 水平面所受力矩： Ms=F2 a 該軸所受扭矩為： Tj=T ig3 故危險(xiǎn)截面所受的合成彎矩為： M= 則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力 ? （ MPa） : 將 M 代入上式可得： ? =150，在低檔工作 時(shí) [? ]=400MPa，因此有： 39 2223sFa bfEIL?2213c Fa bf EIL? ? ? [? ]；符合要求。 第二軸在垂直面內(nèi)的撓度 cf 和在水平面內(nèi)的撓度 sf 可分別按下式計(jì)算： 式中 , 1F 齒輪齒寬中間平面上的徑向力（ N） ,這里等于 tF ； 2F 齒 輪齒寬中間平面上的圓周力（ N），這里等于 rF ； E彈性模量（ MPa）， 10E ??（ MPa）， E = ? MPa； I慣性矩（ 4mm ）， 4 / 64Id?? ， d為軸的直徑（ mm ）； a、 b為齒輪坐上的作用力距支座 A、 B的距離（ mm ）； L支座之間的距離（ mm）。 L=a+b 將數(shù)值代入得： fC= fs = f= 0f f0= fc2+fs2 故軸的全撓度為 f=，符合剛度要求。 第二軸其他檔位校核 方法同上 中間軸的校核方法如第二軸 軸承的壽命的計(jì)算 由軸的直徑可選深溝球軸承 6013 6010 N207E 6007 軸承的使用壽命可按汽車(chē)以平均速度 amV 行駛至大修前的總行駛里程 S計(jì)算： hVSL amh ?； 解放 CA10B手動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 40 汽車(chē)平均速度： amV ＝ maxV ＝ 95＝ 57kmh ， S 取大修前行駛的里程數(shù)： 15 萬(wàn)公里，即 510 Km： hVSL amh ? ＝ 150000/57＝ 2631h； 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速取最大扭矩時(shí)轉(zhuǎn)速 1100 minr 的 60﹪即 660 minr ； 速比取最常用的 i＝ 時(shí)計(jì)算，于是： Dn ＝ 1500 minr ； Nn ＝ 2500 minr 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)和計(jì)算，得下表相關(guān)參數(shù)： 軸承代號(hào) e X Y 6013 1 0 6010 1 0 6007 1 0 N207E 根據(jù)前面所計(jì)算的支反力和軸向力，通過(guò)公式 xh PCnL )(60106?? 對(duì)每個(gè)軸承進(jìn)行校核，球軸承 x取 3，；載荷系數(shù) pf 取 。 軸承受力分析圖 41 圖 24 對(duì)于 6類(lèi)軸承 P=Fr Fa/Fre P=+YFa Fa/Fre 對(duì)于 2類(lèi)軸承 P=Fr= 0Fa/Fr P=+ Fa/Fr xh PCnL )(60106?? 式中 Fr 為徑向載荷 Fa 為軸向載荷 C 為基本額定動(dòng)載荷 n 為轉(zhuǎn)速 經(jīng)過(guò)計(jì)算軸承均可滿足要求 滾針軸承的接觸應(yīng)力按下式計(jì)算： 6c l1 1 Qσ = 2 7 2 1 0 ( + )d d L? 2mN 式中 Q— 每一個(gè)滾針的負(fù)荷（ N）， P ZK? ； 解放 CA10B手動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 42 ld — 滾針直徑， d為軸的直徑 P— 作用在一個(gè)滾針軸承上的力， P=M2r ； Z— 每個(gè)滾針軸承的滾針數(shù)； K— 系數(shù)，表示軸承特性，此種結(jié)構(gòu)取 1 ； L— 滾針工作長(zhǎng)度， mm。 按上式計(jì)算出的應(yīng)力應(yīng)小于 [ c? ]= 62( 3000 ~ 3200) 10 Nm?。 二軸三擋齒輪處： ld ? ， Z=36 P=M2r P ZK? 解的 σ c=1200N/m2 其他滾針軸承計(jì)算方法相同。 以上各個(gè)齒 輪處滾針軸承的 c? 均小于許用的 [ c? ] 即各滾針軸承均滿足要求。 花鍵的強(qiáng)度校核 二軸上的花鍵校核 二軸上同步器處的花鍵均為漸開(kāi)線花鍵，壓力角均為 30 ，模數(shù) 2 齒面的擠壓應(yīng)力為 ppm2Tσ = σψZ hld ??? ?? 式中 T—— 傳遞轉(zhuǎn)矩（ Nmm? ）； 310 ψ—— 各齒間不均勻系數(shù)，一般取 ； 43 Z—— 花鍵的齒數(shù) 。14 l—— 齒的工作長(zhǎng)度（ mm） 160； h—— 鍵齒工作高度（ mm）， h=m,m 為模數(shù)； 2 md —— 平均直徑（ mm） .45 只需校核一、倒擋同步器處花鍵。 解的 σ p=41Mpa200Mpa 經(jīng)校核強(qiáng)度滿足要求。 同步器的設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu) 目前變速器用同步器以滑塊式和鎖銷(xiāo)式居多。前者多用與小客車(chē)，客車(chē)上也有采用，但由于增加錐徑往往有困難，限制了它的使用。后者由于錐徑可以按需要加大，且同步扭矩較大，卡車(chē)上采用的不少。再者筒式慣性式同步器，由于設(shè)計(jì)制造及材質(zhì)上有困難目前還沒(méi)有普及。經(jīng)過(guò)分析比較，我決定采用片式常壓同步器原理圖結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便，可布置較大的錐徑，這是獲得較大的同步扭矩，實(shí)現(xiàn)快速或省力換檔的必要條件。 圖 381片式常壓同 步器原理 解放 CA10B手動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 44 1結(jié)合套 2花鍵轂 3 4 摩擦片 操縱機(jī)構(gòu) 功用 變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用是保證各檔齒輪，嚙合套或同步其移動(dòng)規(guī)定的距離，以獲得要求的檔位，而且有不允許兩個(gè)檔的齒輪，嚙合套或同步器同時(shí)掛上檔。變速器的工作與操縱機(jī)構(gòu)有很大的關(guān)系，往往因操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)不好，發(fā)生掛檔困難或掛不上檔的情況。而且換檔占駕駛員很大的一部分勞動(dòng)量，所以，如何使操縱機(jī)構(gòu)輕便化，自動(dòng)化是很重要的問(wèn)題。加之為重型貨車(chē)，要加上操縱輔助機(jī)構(gòu)。 換檔位置 設(shè)計(jì)操縱機(jī)構(gòu)首先要確定換檔 位置圖。換檔位置的確定主要從換檔方便考慮。為此，應(yīng)注意以下三點(diǎn)： (1)按換檔次序來(lái)排列 (2)將常用檔次放在中間位置，其他檔放在兩邊。 (3) 為了避免誤掛檔，往往將倒檔安放在最靠邊的位置，有時(shí)與工檔組成一排。但往往受變速器結(jié)構(gòu)方案的限制，不能得到最方便的換檔程序。 變速桿的布置 (1）大變速桿 a近距離操縱 一般采用傳統(tǒng)的布置方法，將便去桿安裝在變速器蓋上，有駕駛室底板伸出，布置在駕駛員座椅旁。 b遠(yuǎn)距離操縱 45 有些汽車(chē)由于總布置的關(guān)系， 變速器布置在距離駕駛員座椅較遠(yuǎn)的位置，因而需采用若干輔助桿件或一套換檔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的鋼性，且各連接件間的間隙不能過(guò)大，否則換檔手感不明顯。 （ 2）小變速桿 不少輕型車(chē)小貨車(chē)，為在駕駛室核車(chē)廂多布置一個(gè)座位核使駕駛員能從兩邊側(cè)門(mén)進(jìn)出以及操縱輕便，也采用遠(yuǎn)距離操縱。通常是將變速桿布置在方向盤(pán)下的轉(zhuǎn)向柱上，通過(guò)聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)操縱選檔核換檔搖臂實(shí)現(xiàn)換檔，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜。設(shè)計(jì)這種機(jī)構(gòu)應(yīng)保證足夠的剛性，并注意個(gè)連接間的間隙不能過(guò)大。 鎖止裝置 (1)互鎖裝置 互鎖裝置是 保證移動(dòng)某以變速叉軸時(shí)，其他變速桿叉軸互被鎖止，互鎖裝置的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種： a 互鎖銷(xiāo)式 b擺動(dòng)鎖塊式 c轉(zhuǎn)動(dòng)鎖止式 d三向鎖銷(xiāo)式 (2)自鎖裝置 自鎖裝置的作用是定位，防止因汽車(chē)振動(dòng)或有小的軸向力作用導(dǎo)致脫檔，保證嚙合齒輪以全齒長(zhǎng)進(jìn)行嚙合，并使駕駛員有換檔的感覺(jué)。 定位作用是通過(guò)自鎖裝置中的彈簧將鋼球（或鎖銷(xiāo)）叉軸的凹中實(shí)現(xiàn)的。變速叉軸的凹間距是有掛檔是齒輪移動(dòng)的距離來(lái)決定的。 解放 CA10B手動(dòng)變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 46 （ 3）倒檔鎖裝置 在汽車(chē)行駛過(guò)程中，為了防止誤掛倒 檔，以致造成安全事故核損壞傳動(dòng)系，在操縱機(jī)構(gòu)中都設(shè)有倒檔鎖或倒檔安全裝置。 小 結(jié) 在進(jìn)行變速器設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的使用條件及要求確定變速器的傳動(dòng)比范圍、檔位數(shù)及各檔傳動(dòng)比，因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車(chē)的動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影響。究竟采用哪一種形式，除了汽車(chē)的總布置的要求外，還應(yīng)主要考慮一些必要的因素，這些因素包括變速器的徑向尺寸，變速器的壽命，變速器的效率等等。將變速器作為一個(gè)整體來(lái)考慮其設(shè)計(jì)問(wèn)題，可以使傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)緊湊，汽車(chē)得到較大的有效空間，便于汽車(chē)的總體布置。 綜上所述，本設(shè)計(jì)采用了三軸五檔式 變速器。這樣的設(shè)計(jì)可以滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)提出的要求。 47 參考文獻(xiàn) [1] 濮良貴 紀(jì)名剛