【正文】 可分別按下式計算： 21 EILbaFfc 3 221? （ 4— 11） EILbaFfs 3 222? （ 4— 12） 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）， ??E （ MPa）； I慣性矩（ 4mm ）， 64/4dL ?? ， 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）。 將數(shù)值代入式（ 411）和（ 412）得 ?cf ?sf 故軸的全撓度為， 22 sc fff ?? =（ mm）≤ (mm)符合剛度要求。 22 第 5 章 變速器同步 器與操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計 同步器的結(jié)構(gòu) 在前面已經(jīng)說明，本設(shè)計所采用的同步器類型為鎖環(huán)式同步器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖 51 鎖環(huán)式同步器 9變速器齒輪 2滾針軸承 8結(jié)合齒圈 7鎖環(huán)（同步環(huán)） 5彈簧 6定位銷 10花鍵轂 11結(jié)合套 如圖（ 51），此類同步器的工作原理是：換檔時，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動定位銷和鎖環(huán)移動，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 ?? ，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過一個角度，并滑塊予以定位。接下來，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖 52b），使嚙合套的移動受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段結(jié)束。換檔力將鎖環(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)的角速度逐漸靠近，在角速度相等的瞬間，同步過程結(jié)束，完成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 23 位，兩鎖止面分開，同步器 解除鎖止?fàn)顟B(tài)，接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（圖 52d），完成同步換檔。 圖 52 鎖環(huán)同步器工作原理 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 1. 同步環(huán)錐面上的螺紋槽 如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過窄會影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。試驗還證明：螺紋的齒頂寬對摩擦因數(shù)的影響很大，摩擦因數(shù)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)計得大些，可使被刮下來的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又 會使接觸面減少，增加磨損速度。圖 53a 中給出的尺寸適用于輕、中型汽車；圖 53b 則適用于重型汽車。通常軸向泄油槽為 6～ 12 個，槽寬 3～ 4mm。 圖 53 同步器螺紋槽形式 24 2. 錐面半錐角α 摩擦錐面半錐角α越小，摩擦力矩越大。但α過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是 tanα≥ f。一般α =6176。～ 8176。α =6176。時，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時，則有粘著和咬住的傾向；在α =7176。時就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。本次設(shè)計中采用的錐角均為取 7176。 3. 摩擦錐面平均半徑 R R 設(shè) 計得越大，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 取大以后還會影響到同步環(huán)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。本次設(shè)計中采用的 R 為 50～ 60mm。 4. 錐面工作長度 b 縮短錐面工作長度，便使變速器的軸向長度縮短，但同時也減少了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。設(shè)計時可根據(jù)下式計算確定 22 pfRMb m?? 設(shè)計中考慮到降低成本取相同的 b 取 5mm。 5. 同步環(huán)徑向厚度 與摩擦錐面平 均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受機(jī)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不宜取很厚，但是同步環(huán)的徑向厚度必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。 轎車同步環(huán)厚度比貨車小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。貨車同步環(huán)可用壓鑄加工。段造時選用錳黃銅等材料。有的變速器用高強(qiáng)度，高耐磨性的鋼配合的摩擦副，即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬（厚約 ～ ），使其摩擦因數(shù)在鋼與銅合金摩擦副范圍內(nèi)，而耐磨性和強(qiáng)度有顯著提高。也有的同步環(huán)是在銅環(huán) 基體的錐空表面噴上厚 ～ 的鉬制成。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的 2～ 3 倍。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度。 本設(shè)計中同步器徑向?qū)挾热?。 6. 鎖止角β 鎖止角β選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換檔。影響鎖止角β選取的因素，主要有摩擦因數(shù) f、擦錐面的平均半徑 R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角α。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在 26176。～ 46176。范圍內(nèi)變化。本次設(shè)計鎖止角β取 ?30 。 7. 同步時間 t 25 同步器工 作時，要連接的兩個部分達(dá)到同步的時間越短越好 。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動慣量對同步時間有影響以外，變速器輸入軸，輸出軸的角速度差及作用在同步器摩擦追面上的軸向力，均對同步時間有影響。軸向力大，同步時間減少。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關(guān)，不同車型要求作用到手柄上的力也不相同。為此，同步時間與車型有關(guān)，計算時可在下屬范圍內(nèi)選?。簩I車變速器高檔取 ～ ，低檔取 ～ ；對貨車變速器高檔取 ～，低檔取 ～ 。 變速器的操縱機(jī)構(gòu) 變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用 變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用是保證各檔齒輪、嚙合套或同步器移動規(guī)定的距離，以獲得要求的檔位，而且又不允許同時掛兩個檔位。 設(shè)計變速器操縱機(jī)構(gòu)時，應(yīng)滿足的條件 1. 要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖。 1） 互鎖裝置是保證移動某一變速叉軸時，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：互鎖銷式、擺動鎖塊式、轉(zhuǎn)動鎖止式 、 三向鎖銷式，此次設(shè)計中互鎖裝置選擇第一種，其結(jié)構(gòu)型式如圖 54 所示。 2） 自鎖裝置的作用是定位，防止因汽車振動或有小的軸向力作用而致脫檔，保 證嚙合齒輪以全齒長進(jìn)行嚙合，并使駕駛員有換檔的感覺。定位作用是通過自鎖裝置中的彈簧將鋼球（或鎖銷）推入叉軸的凹臼中實現(xiàn)的。變速叉軸的凹臼間距是由掛檔齒輪移動的距離來決定的，其結(jié)構(gòu)型式如圖 54 所示。 3） 在汽車行駛過程中，為了防止誤掛倒檔，以致造成安全事故和損壞傳動系，在操縱機(jī)構(gòu)中都設(shè)有倒檔鎖或倒檔安全裝置。倒檔鎖能在駕駛員掛倒檔時給駕駛員明顯手感，以起到提醒作用，防止誤掛倒檔， 2. 在掛檔的過程中，若操縱變速桿推動撥叉前后移動的距離不足時，齒輪將不能在完全齒寬上嚙合而影響齒輪的壽命。即使達(dá)到完全齒寬嚙合 ，也可能由于汽車震動等原因，齒輪產(chǎn)生軸向移動而減少了齒輪的嚙合長度，甚至完全脫離嚙合。為了防止這種情況的發(fā)生，應(yīng)設(shè)置自鎖裝置（如圖 54 所示）。 1） 要使換檔動作輕便、省力，以減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度 。 26 圖 54 變速器自鎖與互鎖結(jié)構(gòu) 1自鎖鋼球 2自鎖彈簧 3變速器蓋 4互鎖鋼球 5互鎖銷 6撥叉軸 27 結(jié)論 經(jīng)歷一個星期的緊張忙碌，專項實習(xí) 已經(jīng)接近尾聲，這次設(shè)計是對我大學(xué)四年來的學(xué)習(xí)的一次最綜合的檢驗，也更是一次綜合的學(xué)習(xí)過程。 不僅使我 學(xué)習(xí)和鞏固了專業(yè)課知識而且了解了不少相關(guān)專業(yè)的知識，個人能力得到很大提高。同時也鍛煉了與人協(xié)作的精神，為以后我踏入社會工作打下了良好的基礎(chǔ)。 對于本次設(shè)計的變速箱來說，其特點(diǎn)是：扭矩變化范圍大可以滿足不同的工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)、使用和維修，價格低廉，而且采用結(jié)合套掛擋，可以使變速器掛擋平穩(wěn)，噪聲降低，輪齒不易損壞。在設(shè)計中采用了 5+1 檔手動變速器，通過較大的變速器傳動比變化范圍，可以滿足汽車在不同的工況下的要求，從而達(dá)到其經(jīng)濟(jì)性和動力性的要求；變速器掛檔時用結(jié)合套，雖然增加了成本，但是使汽車變速器操 縱舒適度增加，齒輪傳動更平穩(wěn)。本著實用性和經(jīng)濟(jì)性的原則，在各部件的設(shè)計要求上都采用比較開放的標(biāo)準(zhǔn)，因此，安全系數(shù)不高，這一點(diǎn)是本次設(shè)計的不理想之處。但是，在以后的工作和學(xué)習(xí)中，我會繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究變速器技術(shù)，以求其設(shè)計更加合理和經(jīng)濟(jì)。 通過本次設(shè)計，我 認(rèn)識到在實際設(shè)計中，好多設(shè)計都很巧妙的解決了所遇到的問題，有些獨(dú) 一無二，比如捷達(dá)變速器離合器分離推桿在輸入軸中間穿過；還有中國的汽車行業(yè)還比較落后，有些軸承還缺少相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)。 28 參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信 .汽車設(shè)計 [M].北京：清華大學(xué) 出版社， 2021 [2] 張洪欣 .汽車設(shè)計 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1981 [3] 陳家瑞 .汽車構(gòu)造 [M].第二版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [4] 張文春 .汽車?yán)碚?[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021 [5] 彭文生，張志明，黃華梁 .機(jī)械設(shè)計 [M].北京：高等教育出版社， 2021： [6] 董寶承 .汽車底盤 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社 [M]， 2021 [7] 陳煥江，徐雙應(yīng) .交通運(yùn)輸專業(yè)英語 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021： [8] 劉鴻文 .簡明材料力學(xué) [M].北京：高等教育出版社， 1997 [9] 周一明，毛恩榮 .車輛人機(jī)工程學(xué) [M].北京：北京理工大學(xué)出版社， 2021 [10] (.) 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