【導(dǎo)讀】時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作[1]。中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前。置后輪驅(qū)動(dòng)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車上。的齒輪軸，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生撓度。因此，一方面降低了輸出軸的剛性，另一方。用戶更高層次的要求。選擋、換擋輕便、靈活、可靠；同步器結(jié)構(gòu)合理，性能穩(wěn)定，有利于換擋；齒輪承載能力高，運(yùn)轉(zhuǎn)噪音低，傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。但是駕駛員失去了駕駛樂趣，不能更好的體驗(yàn)駕駛所帶來的樂趣。有良好的駕駛樂趣等優(yōu)點(diǎn)，故在不同形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用。設(shè)置方面，國外對其操縱的方便性和檔位數(shù)等方面的要求愈來愈高。檔特別是5檔變速器的用量有日漸增多的趨勢。同時(shí)，6檔變速器的裝車率。燃料經(jīng)濟(jì)性及平均車速，從而可提高汽車的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。變速器設(shè)有倒檔，使汽車獲得倒退行使能力。盤和Variator傳動(dòng)盤組成。采用同步器，保證可靠平穩(wěn)換擋；的設(shè)計(jì)及校核；同步器主要參數(shù)的選??；操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。

　　

【正文】 10 4 22 22 5? ? ?? ? ? ? ?=≤ ??cf 倒sf = 225489 81 8 20 6 19 643 10 4 22 22 5? ? ?? ? ? ? ?=≤ ??sf 倒f = 22 倒倒 sc ff ? = ? =＜ [f ] 倒? = 543 5 5 3 2 . 4 7 2 0 6 1 9 ( 2 0 6 1 9 ) 6 43 2 . 1 1 0 3 . 1 4 2 2 2 2 5? ? ? ? ?? ? ? ? ?= ＜ [ ? ] 軸承的校核 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點(diǎn)的水平垂直面內(nèi)的支反力之后，計(jì)算相應(yīng)的彎矩 cM 、 sM 。軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩的同時(shí)作用下，其 應(yīng)力 為 ? =WM =332dM? （ 412） 式中 M—— 合成彎矩， 222 gSC TMMM ??? （ Nmm ）； d—— 軸的直徑（ mm），花鍵處取內(nèi)徑； W—— 抗彎截面系數(shù)（ mm3 )。 在低檔工作時(shí)， [? ]≤400MP a。 除此之外，對軸上的花鍵，應(yīng)驗(yàn)算齒面的擠壓應(yīng)力。 變速器的軸用與齒輪相同的材料制造 ［ 2］ 。 34 第一軸強(qiáng)度校核 第一軸一檔工作時(shí)強(qiáng)度校核： tF =， rF =， aF =, mmlAC 232? , mmlAB 200? , mmlBC 32? . 求 H 面內(nèi)支反力 HAF 、 HBF 和彎矩 cM 輸出軸受力如圖 44（ a）所示，則 HAF + HBF = tF （ 413） ACtlF = ABHBlF （ 414） 由式（ 413） 和式 （ 414）可得 ： HAF =， HBF =，cM =m 。 （ a）第一軸水平方向受力圖 （ b）第一軸垂直方向受力圖 圖 44 第一軸受力圖 求 V 面內(nèi)支反力 VAF 、 VBF 和彎矩 sM 輸出軸受力如圖 44（ b）所示，則 VAF + VBF = rF （ 415） 35 ACVAlF + BCVBlF = aF 2d （ 416） 由式（ 415） 和式 （ 416）可得 ： VAF =， VCF =， sM =m 222 gSC TMMM ??? = ? ? 222 ??? =m （ 417） 1? = 3232dM? = 3 330 ? ??? = Mpa ＜ [ ? ] （ 418） 彎矩圖如圖 45所示： （ a）第一軸水平彎矩圖 （ b）第一軸垂直彎矩圖 圖 45 第一軸彎矩圖 1? = 3232dM? = 3 340 ? ?? ? = ＜ [? ] 36 輸出軸受力如圖 48（ a）所示，則 HAF + HCF = tF （ 423） ABHAlF = BCHClF （ 424） 由式（ 423） 和式 （ 424）可得 ： HAF =， HCF =，cM =m 求 V 面內(nèi)支反力 VAF 、 VCF 和彎矩 sM 輸出軸受力如圖 48（ b）所示，則 VAF + VCF = rF （ 425） ABVAlF = BCVClF + aF 22d （ 426） 由式（ 425） 和式 （ 426）可得 ： VAF =， VCF =，sM =m 222 gSC TMMM ??? = 222 ?? =m 1? = 3232dM? = 3 338 ? ?? ? = ＜ [? ] 37 （ a）第二軸水平方向受力圖 （ b）第二軸垂直方向受力圖 圖 48 第予軸受力圖 彎矩圖如圖 48所示。 （ a）第二軸水平彎盩固 （ b）第二軸垂直彎矩圖 圖 49 第二轟彎矩圖 本章將結(jié) 本章介紹了齒輪的損壞原因及形式，簡要闡述了齒輪?料的烥處理方法，重點(diǎn)對各檔齒輪進(jìn)行了校核，包括對各擋齒輪帯曲應(yīng)劓、接觸應(yīng)力的謡算。計(jì)算了軸在垂盰面內(nèi)產(chǎn)甞瘄撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角以及軸在合成彎矩作用下的應(yīng)力 。 38 第 5章 同步器的選擇 同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但 有不能保嚙合件在同步狀態(tài)下（即角速度相等）換擋的缺點(diǎn)，現(xiàn)已不用。得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器。 慣性式同步器 慣性式同步器能做到換擋時(shí)，在兩換擋元件之間的角速度達(dá)到完全相等之前不允許換擋，因而能很好地完成同步器的功能和實(shí)現(xiàn)對同步器的基本要求。 按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。雖然它們結(jié)構(gòu)不同，但是它們都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。 鎖環(huán)式同步器的結(jié)構(gòu) 如圖 51 所示，鎖環(huán)示同步器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是同步器的摩擦元件位于鎖環(huán)1 或 4 和齒輪 5 或 8 凸肩部分的錐形斜 面上。作為鎖止元件是在鎖環(huán) 1 或 4上的齒和做在嚙合套 7上的齒的端部，且端部均為斜面稱為鎖止面。彈性元件是位于嚙合套座兩側(cè)的彈簧圈。彈簧圈將置于嚙合套座花鍵上中部呈凸起狀的滑快壓向嚙合套。在不換擋的中間位置，滑快凸起部分嵌入嚙合套中部的內(nèi)環(huán)槽中，使同步器用來換擋的零件保持在中立位置上?；靸啥松烊腈i環(huán)缺口內(nèi)，而缺口的尺寸要比滑快寬一個(gè)接合齒。 39 圖 51 鎖環(huán)式同步器 4鎖環(huán)； 2滑塊； 3彈簧圈； 8齒輪； 6嚙合套座； 7嚙合套 鎖環(huán)式同步器的工作原理 換檔時(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換 檔力，推嚙合套并帶動(dòng)滑快和鎖環(huán)移動(dòng)，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。之后，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在角速度差 △ ? ，致使在錐面上有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，并由滑快予以定位。接下來，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸，使嚙合套的移動(dòng)受阻，同步器處在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段工作至此已完成。換檔哪個(gè)力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時(shí)在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸接近，在角速度相等 的瞬間，同步過程結(jié)束，完成了換檔過程的第二階段工作。之后，摩擦力矩隨之消失，而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，嚙合套上的接合齒在換檔力的作用下通過鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合，完成換檔。 鎖環(huán)式同步器有工作可靠、零件耐用等優(yōu)點(diǎn)，但因結(jié)構(gòu)布置上的限制，轉(zhuǎn)矩容量不大，而且由于鎖止面在鎖環(huán)的接合齒上，會(huì)因齒端磨損而失效，因而主要用于乘用車和總質(zhì)量不大的貨車變速器中。 鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定 接近尺寸 b ，同步器換擋第一階段中間，在滑塊側(cè)面壓 在鎖環(huán)缺口側(cè)邊的同時(shí)，且嚙合套相對滑塊作軸向移動(dòng)前，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒倒角之間的軸向距離 b ，稱為接近尺寸。尺寸 b 應(yīng)大于零，取 b =～ 。 分度尺寸 a ，滑塊側(cè)面與鎖環(huán)缺口側(cè)邊接觸時(shí)，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒中心線間的距離 a ，稱為分度尺寸。尺寸 a 應(yīng)等于 1/4 接合齒齒距。 尺寸 a 和 b 是保證同步器處于正確嚙合鎖止位置的重要尺寸，應(yīng)予以控制。 滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離 c ，滑塊在鎖環(huán)缺口內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)距離 c 影響分度尺寸 a 。滑塊寬度 d 、滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離 c 與缺口寬度尺寸 E 之間的關(guān)系如下 cdE 2?? （ 51） 滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離 c 與接合齒齒距 t 的關(guān)系如下 214RtRc? （ 52） 式中 1R — 滑塊軸向移動(dòng)后的外半徑 （即鎖環(huán)缺口外半徑）； 40 2R — 接合齒分度圓半徑。 滑塊端隙 1? ，滑塊端隙 1? 系指滑塊端面與鎖環(huán)缺口端面之間的間隙，同時(shí)，嚙合套端面與鎖環(huán)端面之間的間隙為 2? ，要求 2? ＞ 1? 。若 2? ＜ 1? ，則換 擋時(shí)，在摩擦錐面尚未接觸時(shí)，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒的鎖止面已位于接觸位置，即接近尺寸 b ＜ 0，此刻因鎖環(huán)浮動(dòng)，摩擦面處無摩擦力矩作用，致使嚙合套可以通過同步環(huán)，而使同步器失去鎖止作用。為保證 b ＞ 0，應(yīng)使2? ＞ 1? ，通常取 1? = 左右。 鎖環(huán)端面與齒輪接合齒端面應(yīng)留有間隙 3? ，并可稱之為后備行程。 預(yù)留后備行程 3? 的原因是鎖環(huán)的摩擦錐面會(huì)因摩擦而磨損，并在下來的換擋時(shí)，鎖環(huán)要向齒輪方向增加少量移動(dòng)。隨著磨損的增加，這種移動(dòng)量也逐漸增多，導(dǎo)致間隙 3? 逐漸減少，直至為零；此后，兩摩擦錐面間會(huì)在這種狀態(tài)下出現(xiàn)間隙和失去摩擦力矩。而此刻，若鎖環(huán)上的摩擦錐面還未達(dá)到許用磨損的范圍，同步器也會(huì)因失去摩擦力矩而不能實(shí)現(xiàn)鎖環(huán)等零件與齒輪同步后換擋，故屬于因設(shè)計(jì)不當(dāng)而影響同步器壽命。一般應(yīng)去 3? =～ 。 在空擋位置，鎖環(huán)錐面的軸向間隙應(yīng)保持在 ～ 。 主要參數(shù)的確定 摩擦因數(shù) f 汽車在行駛過程中換檔，特別是在高檔區(qū)換檔次數(shù)較多，意味著同步器工作頻繁。同步器是在同步環(huán)與連接齒輪之間存在角速度差的條件下工作，要求同步環(huán)有足夠的使用壽命，應(yīng)當(dāng)選用耐磨性能良好的材料。為了獲得較大的摩擦力矩，又要求用摩擦因數(shù)大而且性能穩(wěn)定的材料制作同步環(huán)。另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因數(shù)減小，這就為設(shè)計(jì)工作帶來困難。 摩擦因數(shù)除與選用的材料有 關(guān)外，還與工作面的表面粗糙度、潤滑油種類和溫度等因數(shù)有關(guān)。作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪上的錐面部分與齒輪做成一體，用低碳合金鋼制成。對錐面的表面粗糙度要求較高，用來保證在使用過程中摩擦因數(shù)變化小。若錐面的表面粗糙度值大，則在使用初期容易損 41 害同步環(huán)錐面。 同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強(qiáng)度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等。早期用青銅合金制造的同步環(huán)，因使用壽命短已遭淘汰。 由黃銅合金與鋼材構(gòu)成的摩擦副，在油中工作的摩擦因數(shù) f取為 。 摩擦因數(shù) f 對換擋齒輪和軸的角速度能迅速達(dá)到相同有重要作用。摩擦因數(shù)大，則換擋省力或縮短同步時(shí)間；摩擦因數(shù)小則反之，甚至失去同步作用。為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽，用來保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。 同步環(huán)主要尺寸的確定 同步環(huán)錐面上的螺紋槽 如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計(jì)得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。實(shí)驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對 f 的影響很大， f 隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過大。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來的油存在于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會(huì)使接觸面減少，增加磨損速度。通常軸向泄油槽為 6～ 12 個(gè)，槽寬 3～ 4mm。 錐面半錐角 ? 摩擦錐面半錐角 ? 越小，摩擦力矩越大。但 ? 過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是 f??tan 。一般取 ? =6176。 ～ 8176。 。 ? =6176。 時(shí)，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在 ? =7176。 時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。 摩擦錐面平均半徑 R R 設(shè)計(jì)得越大，則摩擦力矩越大。 R 往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及 R 取大以后還會(huì)影響同步器徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。原則上是在可能的條件下，盡可能將 R 取大些。 錐面工作長度 b 縮短錐面長度 b ，可使變速器的軸向長度縮短，但同時(shí)也減小了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)下式計(jì)算確定 b 42 22 dfRMb m?? （ 43） 式 中 p —— 摩擦面的許用壓力，對黃銅與鋼的摩擦副， p =～ ； Mm—— 摩擦力矩； f —— 摩擦因數(shù)； R —— 摩擦錐面的平均半徑