【正文】 ?tFN439r0cos10723 ????dTFt ???r ???aF第二軸軸上受力分析：0cos702cos244 ??????zmTdFngt ??rnr FF?N58093?at?二軸剛度校核各已知參數(shù)代入公式（）得到： LdEbaFIfrrc 422436???41N, mm, mm, mm, mm,?rF50?a16b210?L4dmm,10.~5.][..52 ???cc ff各已知參數(shù)代入公式（） ， （）得到：24224 ????LdEbaFIftts? mm 所以滿足要求。][?s ???scff)(573)(4 ??????EILabFr?所以變速器二軸在五檔工作時(shí)滿足剛度要求。（1）各軸的支反力一檔：第二軸垂直平面內(nèi)支反力如圖 35：圖 35 第二軸垂直平面內(nèi)支反力由 得：0??AM02)(444????dFbaBFacrmm, mm, mm,951575237??mzd42 ????????badFBrc 4??rcFBA?crcF第二軸水平面內(nèi)的支反力如圖 ：由 得：0?AM0)(44???baBFst???baBts由 得：?0Z 04??tSFBA??StSFA第一軸垂直方向支反力如圖 35： ???????CrC第一軸水平方向支反力如圖 35： sttsAF14 ???????sttsAF中間軸垂直方向支反力由 得：0?FM02)()( 3232323 ??????dFbcaEbcaaCrr 32323cFaarrC?mm, mm, mm,953b7d40?43 ????????CE由 得：?0Z 32rCFE?? ?????CrCF中間軸水平方向支反力由 得：0?FM0)()(32323 ????cbFcaEbtSt)(32 ?????caEttS由 得：??0Y 032??SttSEF ????tStSEF（2）各軸的彎曲變形計(jì)算齒輪受到徑向力和軸向力，受到這些力會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，受到圓周力影響水平面內(nèi)產(chǎn)生彎曲變形。通過支反力 和 求得之后，計(jì)算 、 。其應(yīng)力為：cs cMs （） 32dWM???式中： （N?m） ； 2nSCT??——軸的直徑（ mm）d 花鍵處取內(nèi)徑；——抗彎截面系數(shù)（mm3） ；.W在低檔工作時(shí)， 400MPa。????變速器的一軸和中間軸用與齒輪相同的材料，二軸用 45 號(hào)鋼。一檔中間軸垂直方向彎矩計(jì)算44圖 36 一檔中間軸垂直方向受力、剪力圖、彎矩圖N, N, ???rFmm, mm, mm0AB15CD一檔中間軸垂直方向彎矩如圖：AB 段 )3( ??xxMCXBC 段 1402222 ??FErCD 段 )230)(()(333 ?xxxrrCX一檔中間軸水平方向彎矩計(jì)算：圖 37 一檔中間軸水平方向受力圖、剪力圖、彎矩圖N, N, N, N,????tFmm mm, mm,ABC95DCD 段 )0(11?xMsXBC 段 )21095(7232 ????xFtsAB 段 )230(86)(33 ???xxttsX 22nSCTM??45Nmm6222 107.)14370( ????代入公式 得： 3dMW???,所以符合設(shè)計(jì)要求。?????Pa一檔二軸垂直方向彎矩計(jì)算：圖 38 一檔二軸垂直方向受力圖、剪力圖、彎矩圖N, N, N ,???CA)20)(()(102422 ????xxxMrC一檔二軸水平方向彎矩計(jì)算：圖 39 一檔二軸水平方向受力圖、剪力圖、彎矩圖N, N, N,???SA)210)(5()(24221 ????xxxMtS4622NSCTM??232323 )1407()()( ????Nmm6.? 將計(jì)算結(jié)果代入公式（）得： ????MPa所以符合要求。軸承壽命的要求按下式計(jì)算。 （）amvSL?式中：S=轎車 30 萬 km，貨車及大客車 25 萬 Km， h1906..0max???4??L初選軸承型號(hào)通過設(shè)計(jì)手冊得軸承 30205 ； kn， kn。37?變速器一檔工作時(shí)N， ??aF軸承的徑向載荷： =； ?BF軸承內(nèi)部軸向力： 查得：Y=???YsAN872FB. 21 ????ssa所以47?aF ???as計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 p查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到 ，通過機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到 ；FAa?? 40?yx，通過機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到eBa7..82 .yx當(dāng)量動(dòng)載荷： )(arpyFxfP??).( ?????p為支反力。rFh)(601)(1326 ???PCnLh表 37 各檔相對工作時(shí)間或使用率 gif/%gif變速器檔位車型檔位數(shù)最高檔傳動(dòng)比 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ3 1 1 30 694 1 3 20 76.5普通級(jí)以下4 1 1 8 23 68轎車 中 3 1 1 22 77484 1 2 10.5874 1 3 20 76.55 1 2 4 18.575級(jí)以上5 1 2 15 57.525根據(jù)表 37，所以：???h所以軸承壽命滿足要求。初選軸承型號(hào)通過機(jī)械設(shè)計(jì)手冊：右邊的軸承選用型號(hào) 30205 KN， KN37??r左邊的軸承選用型號(hào) 30206 KN， KN74orC63?r變速器一檔工作時(shí)：一檔齒輪上力為：N， ??aF軸承的徑向載荷： =； ?BF內(nèi)部軸向力： 查得：Y=所以 ?aF ??as計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷 p查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到 .e???49，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到： ；eFAa?? 01?yx，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得到：eBa?7..8392 4yx當(dāng)量動(dòng)載荷： )(??parfyFxP)(????)(36)(11026???PCnLh根據(jù)表 37，于是 h 所以軸承壽命滿足要求。??h圖 310 輸入軸圖 311 輸出軸50圖 312 中間軸圖 313 三軸裝配圖514 變速器同步器與操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)對于鎖環(huán)式同步器，軸向尺寸就比較大，同時(shí)具有很高的鎖止安全性，抵抗磨損能力也很強(qiáng)、嚙合傳遞性也很優(yōu)良?；瑝K式同步器運(yùn)轉(zhuǎn)可靠，機(jī)構(gòu)結(jié)實(shí)，布置會(huì)受到很大的限制，承載能力小，鎖止面容易磨損，所以通常用于輕型車。 鎖銷式同步器，摩擦面在外端，容易布置和調(diào)節(jié)，但機(jī)構(gòu)過長，而且鎖止面易摩損，通常用在中、重型貨車變速器。外錐式同步器更大的摩擦力，同步過程可以極快的被完成。但造價(jià)高昂，常用在高級(jí)轎車中。綜合衡量，本次設(shè)計(jì)選擇鎖環(huán)式同步器。慣性式同步器中:接近尺寸 b 和分度尺寸 a，如圖 。a 就是滑塊的側(cè)邊與鎖環(huán)缺口側(cè)面接觸時(shí)，二者中心線間的距離。b 嚙合套齒與同步環(huán)接合齒軸向距離。通常接近尺寸 b=～ m。分度尺寸是接合齒的 倍的周節(jié)， =. ?mt?b 和 a 可以使同步器處于要求鎖止位置，必須嚴(yán)格控制。 ?ta圖 41 分度尺寸 a 與接近尺寸 b1．嚙合套齒 本設(shè)計(jì)中同步器：a=；b=。 、內(nèi)嚙合套缺口寬度52圖42示出嚙合套和同步環(huán)在鎖止面最優(yōu)接觸的正投影，用這個(gè)來確定轉(zhuǎn)動(dòng)距離c。: ???f uu fRaRcac式中：Rf接合齒分度圓半徑。Ru滑塊軸向移動(dòng)后外半徑。確定h后，因?yàn)镠=E: 2???Ehc圖 42 滑塊與缺口的轉(zhuǎn)動(dòng)間隙 同步器設(shè)計(jì)中Ru= Rf=；本文計(jì)算得：c=； 當(dāng)取h=9mm，此時(shí)可得E=。 同步器換檔應(yīng)該沒有沖擊，即使正常磨損，依然保持工作有效，同步器裝配尺寸選擇應(yīng)該合適?；瑝K端隙δ1不能太大，如果δ1δ2，就會(huì)使得換檔時(shí)摩擦錐面還沒有與嚙合套接觸，就與同步環(huán)齒端鎖止面相貼合，接近尺寸 Z0，此時(shí)同步環(huán)卻是浮動(dòng)的，就不會(huì)產(chǎn)生摩擦力矩，嚙合套迅速通過同步環(huán)，同步器就沒有鎖止作用。為了讓同步環(huán)即使受到一點(diǎn)磨損后，可以正常運(yùn)作，同步環(huán)的端面、接合齒端面保證適當(dāng)?shù)拈g隙δ2。通常取 δ1=，δ2=～2 mm。本次設(shè)計(jì)取δ2 =。53圖 43 同步器裝配尺寸確定 同步鎖環(huán)主要尺寸確定(1)同步環(huán)錐面上的螺紋槽 螺紋槽螺線的頂部寬窄，影響它的油膜潤滑效果和磨損情況。圖 434a 適合于輕、中型汽車；圖 43b 可用于重型汽車。一般泄油槽數(shù)為 6～12，寬度為 3～4mm。圖44 同步器螺紋槽形式(2)錐面半錐角 ?摩擦錐面半錐角 不能過小，否則容易自鎖，當(dāng) tan 不會(huì)自鎖。通常??f=6176?！?176。 =6176。時(shí)，摩擦力矩就很大了，?如果表面粗糙度達(dá)不到要求，會(huì)產(chǎn)生粘著現(xiàn)象；在 =7176。時(shí)極少產(chǎn)生。此次設(shè)計(jì)綜合考慮選擇 7176。(3)摩擦錐面平均半徑 R R 受到其他零件的尺寸，以及整體結(jié)構(gòu)布局的極大限制，R 不能取大，否則限制同步環(huán)厚度。在設(shè)計(jì)要求下 R 可取得適當(dāng)大些。本次取 R 為 50～60mm。(4)錐面工作長度 b （41）2mMpfR??綜合考慮 b 取 5mm。54(5)同步環(huán)徑向厚度徑向方向的厚度同樣受到其他零件和布局的約束，不應(yīng)過大，但前提是要求同步環(huán)具有足夠的強(qiáng)度。乘用車同步環(huán)厚度比貨車小取得小，選用優(yōu)質(zhì)材料，并用先進(jìn)加工工藝，能夠加大材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。 此次同步器徑向?qū)挾热?。(6)鎖止角 ?正確確定鎖止角 ，使得換檔的兩個(gè)部分之間角速度差為 0 才會(huì)換檔。鎖止角 受?到諸多要素影響，如摩擦因數(shù) 、摩擦錐面、鎖止面的半徑以及錐面半錐角等。一般鎖f止角是 26176?！?6176。本次鎖止角 取 。??30(7)同步時(shí)間 t 同步器工作時(shí)，同步的時(shí)間小才是最好的。同步時(shí)間也受許多因素影響，如轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，摩擦面上受到的軸向力。軸向力越大大，同步時(shí)間越少。同步時(shí)間：乘用車高檔是 ～ 秒，低檔是 ～ 秒；貨車高檔是 ～ 秒，低檔是～ 秒。 同步器校核對乘用車和客車 F t=60N， （42）???gssiFF式中 η 位換擋的傳動(dòng)效率。摩擦力矩 Μm： （43）1sin???mMFR式中，Α摩擦錐面錐角μ1工作錐面間的摩擦系數(shù)R錐面的平均半徑同步時(shí)的摩擦力矩方程式為55 （44）111sinsin???????????????????????k kjwFRertjwertFRi iJr是一、二軸常嚙合齒輪同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；簡化計(jì)算 （45）21mrJ?We為發(fā)動(dòng)機(jī)角速度。根據(jù)車型相應(yīng)檔位的同步時(shí)間要求。手柄力對轎車變速器高檔取60。一擋（）換入二檔（）， 已知α為7176。, β為30176。，r為50，R為，F(xiàn)=60N，r=500， ， ，計(jì)算公式得t=，符合低檔同步時(shí)306??w間。在四檔和五檔轉(zhuǎn)換時(shí)計(jì)算的滿足要求。56圖 45 同步器57 變速器操縱機(jī)構(gòu)作用是確保換擋時(shí)同步器和齒輪能夠按照要求的距離移動(dòng)，從而達(dá)到需要檔位，堅(jiān)決避免同時(shí)掛兩個(gè)檔。1．要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖。，另外的變速桿叉軸不能移動(dòng)，該裝置一般有如下幾種：互鎖銷式、擺動(dòng)鎖塊式、轉(zhuǎn)動(dòng)鎖止式、三向鎖銷式。本次選用互鎖銷式，結(jié)構(gòu)如圖45所示。，避免受到一點(diǎn)的作用力或者晃動(dòng)而脫檔，確保嚙合齒輪以全齒長嚙合，駕駛員也會(huì)得到相應(yīng)的換擋反饋。 該裝置中的鋼球被推入到槽里就能實(shí)現(xiàn)定位，要避免錯(cuò)掛倒擋，從而產(chǎn)生隱患和傳動(dòng)系統(tǒng)的破壞，所以要設(shè)計(jì)相應(yīng)的安全裝置防止這種情況產(chǎn)生。倒檔鎖使駕駛員掛倒檔時(shí)產(chǎn)生強(qiáng)烈反饋，防止誤掛倒檔。 圖 46 變速器自鎖與互鎖結(jié)構(gòu) 58 換檔位置最重要的原則是為了操縱方便。為此應(yīng)該注意以下三點(diǎn)：㈠ 據(jù)換檔次序來安排位置 ； ㈡ 常用的檔一般放在中間，其它檔放在兩邊位置； ㈢ 為了防止誤掛倒檔，通常把倒檔放置在最邊上。根據(jù)以上三點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)變速器的換檔位置如圖46所示：圖 47 變速器的換檔位置圖 48 撥叉59圖 49 內(nèi)部裝配圖60 圖 410 裝配圖615. 結(jié) 論 變速器是汽車至關(guān)重要的一部分，隨著技術(shù)的高速發(fā)展，自動(dòng)變速器越來越受到歡迎，但是由于手動(dòng)變速器具有不可比擬的操縱體驗(yàn)，同時(shí)它的各項(xiàng)功能以及工藝已經(jīng)十分成熟。本次設(shè)計(jì)依據(jù)長城哈弗 H3 為原型，與之匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)為 4G63S4M。針對此次設(shè)計(jì)的變速器，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：通過大扭矩變化范圍廣來滿足各種工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，維修方便，通過