【正文】 應(yīng)取發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 。??????????軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》有關(guān)公式計算。計算時僅計算齒輪所在位置處軸的撓度和轉(zhuǎn)角。第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點近、負(fù)荷又小，通常撓度不大，故可以不必計算。變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角示意圖：變速器齒輪在軸上的位置如“變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角圖”所示時，若軸在垂直面內(nèi)撓度為 ，在水平面內(nèi)撓度為 和轉(zhuǎn)角為 ，則可分別用下式計算???? ???? ??； ；????=??1??2??23??????????=??2??2??23????????=??1????（ ?????)3??????式中, 齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N） ； ??1 齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N） ；??2 E彈性模量（MPa） ， ；??=105?????? I慣性矩（ ） ，對實心軸 ， d 為軸的直徑（ ） ，花鍵4m??=????4/64 m處按平均直徑計算； a、b為齒輪坐上的作用力距支座 A、 B 的距離（ ） ； L支座之間的距離（ ） 。軸的全撓度 。??=????2+????2≤????軸在垂直面內(nèi)的撓度允許值為 ，齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不[????]=~????應(yīng)該超過 。在本設(shè)計中，由于中間軸上常嚙合齒輪 的圓周力最大，因此只需要驗算中??2間軸上常嚙合齒輪 處的強(qiáng)度和剛度即可。變速器軸向尺寸 ，取??2 ??39。=216????a=25mm，則 。??=??39。???=191????已知， 的分度圓直徑 ；中間軸的功率??2 ??2=??????2=???? ??3=???； ；??????3=?????1??2=5200??????2331=??????。則圓周力 ；??3=9550000??3??3≈2350000??.??????1=2??3??2=2235000086 ≈54700??徑向力 ；軸向力 。??2=??1????????????????≈22022?? ????=??1????????≈25500??初步估算第一軸的最小直徑 。??1??????≥??3????=7531155200≈21????本設(shè)計初步把齒輪 處，中間軸的直徑設(shè)計為 40mm，那么 ,??2 ????3??????=????, 。 ,符合剛度要求。 ????3??????=???? ??3??????=?????? ??3??????=???? 中間軸的強(qiáng)度驗算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。轉(zhuǎn)矩 。計算齒輪嚙合的圓周力 、徑向??3=2350000??.???? ??1力 及軸向力 ：圓周力 ；徑向力??2 ??????1=2??3??2=2235000086 ≈54700??；軸向力 。??2=??1????????????????≈22022?? ????=??1????????≈25500??1 水平面上的支反力及力矩：,則 。??2???=????(??+??)????=??2? ????+??≈2500??水平面內(nèi)所受力矩： ????=??????=30????2500??≈76?????2 垂直面上的支反力及力矩：，則 ，其中 d 為齒輪??1???????????2=????(??+??) ????=（ ??1???????????2） (??+??)節(jié)圓直徑， d=86mm；那么 。??2 ????≈1255??垂直面所受力矩： ????=??????=?????3 危險截面所受的合成彎矩 mNTMSC????235124 在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力:已知本設(shè)計初步把齒輪 處，中間軸的直徑設(shè)計為 40mm，那么：??2????????=32??????3=322351103??403 ??????≈??????≤[??]=400?????? 第二軸的校核在本設(shè)計中，由于第二軸上一擋從動齒輪 的圓周力最大，因此只需要驗1Z算第二軸上齒輪 處的強(qiáng)度和剛度即可。本設(shè)計初步選取第二軸軸向尺寸1Z。??2=180????發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 ，效率約為 %。一擋主動齒輪 12 的齒??????????=211?????數(shù) ，從動齒輪 11 的齒數(shù) 。那么第二軸一擋的轉(zhuǎn)矩：??12=17 ??11=43 。mNZTe ?????? %?齒輪 11 的分度圓 ，那么，在第二軸齒輪 11 處的圓周力md01。?NdFt徑向力 。N320cos5tan costan2 ??????rF軸向力 。ta 7t7902本設(shè)計初步把第二軸齒輪 11 處的直徑設(shè)計為 40mm；而對于支撐點，初步選取 a=20mm,則 b=18020=160mm。那么，軸在垂直面內(nèi)撓度：；mEILbaFftc 222 ?????軸在水平面內(nèi)撓度： ；??fEILbaFf srs ~. ????轉(zhuǎn)角： 。??radILbat ..341????軸在垂直面內(nèi)的撓度允許值為 ，齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不[????]=~????應(yīng)該超過 。軸的全撓度： 。???顯然，齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角 。s .1632????第二軸水平面上的支反力：NLbFbFLtctc 70218679022 ??????那么第二軸水平面上的力矩： 。mNaMcH ????第二軸垂直面上的支反力： NLaFaFLtctc 80179022 ?????那么第二軸水平面上的力矩： mNacV ????顯然，第二軸危險截面所受的合成彎矩：。mNTMVH????那么，軸應(yīng)力： ??MPPad )0(.3/ 32 ?????????? 軸校核的總結(jié)初步估算第一軸的最小直徑 。第一軸軸??1??????≥??3????=7531155200≈21????向尺寸 。第一軸花鍵部分直徑 。第一軸常嚙合齒輪副，因??1=140???? ??=23????距離支承點近、負(fù)荷又小，通常撓度不大，故可以不必校核。本設(shè)計初步選取第二軸軸向尺寸 。本設(shè)計初步把第二軸齒輪 11??2=180????處的直徑設(shè)計為 40mm；而對于支撐點，初步選取 a=20mm,則 b=18020=160mm。第二軸符合剛度要求。本設(shè)計初步選取中間軸軸向尺寸 ，中間軸支承間的距離略小于??3=210????變速器殼體的軸向尺寸 ，可近似取 。 本設(shè)計初步把齒輪 處，中間??39。 ??39。=216???? ??2軸的直徑設(shè)計為 40mm，中間軸符合剛度要求。6 變速器同步器的設(shè)計 同步器的結(jié)構(gòu)在本設(shè)計前面的部分已經(jīng)說明，本設(shè)計所采用的同步器類型為鎖環(huán)式同步器。它的主要零部件包括：變速器齒輪、滾針軸承、結(jié)合齒圈、鎖環(huán)（同步環(huán)） 、彈簧 、定位銷、花鍵轂和結(jié)合套。鎖環(huán)式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 61 b） ，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 61 d） ，完成同步換檔。鎖環(huán)同步器工作原理如下圖所示：圖 61 鎖環(huán)同步器工作原理 同步環(huán)主要參數(shù)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 62a 中給出的尺寸適用于輕、中型汽車；圖 62b 則適用于重型汽車。通常軸向泄油槽為 6～12 個，槽寬 3～4 mm。圖62 同步器螺紋槽形式 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 tan 。一般 時，摩擦力矩較大。?f??8~6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 時就很少出現(xiàn)??7咬住現(xiàn)象。本次設(shè)計中采用的錐角均為取 。?7 摩擦錐面平均半徑R 摩擦錐面平均半徑 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 50～60 mm。 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： （61）2pfRMbm???本設(shè)計考慮到降低成本，取相同的錐面工作長度 b，初步選定 。mb5? 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。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 ～ mm） ，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 ～ mm 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)挾瘸醪竭x取 10 mm。 鎖止角 ?正確的選取鎖止角 ，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 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 。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在26176。～46176。范?圍內(nèi)變化。本次設(shè)計初步選取鎖止角 。??30 同步時間 t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?。骸?，～；對貨車變速器～，～。7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)變速器的操縱機(jī)構(gòu)要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖。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91所示。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71所示。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，其結(jié)構(gòu)見總裝配圖。圖 71 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撥叉軸變速器的操縱機(jī)構(gòu)要使換檔動作輕便、省力，以減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度；而且應(yīng)使駕駛員得到必要的手感。所以，設(shè)計變速器操縱機(jī)構(gòu)時，應(yīng)滿足以下要求：換檔時只允許掛一個檔。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。汽車行進(jìn)中若誤掛倒檔，變速器齒輪間將發(fā)生極大沖擊，導(dǎo)致零件損壞。汽車起步時如果誤掛倒檔，則容易出現(xiàn)安全事故。為此，應(yīng)設(shè)置倒檔鎖。 換檔位置 設(shè)計操縱機(jī)構(gòu)首先要確定換檔位置。換檔位置的確定主要從換檔方便考慮。為此應(yīng)該注意以下三點：㈠ 按換檔次序來排列 ； ㈡ 將常用檔放在中間位置，其它檔放在兩邊；㈢ 為了避免誤掛倒檔，往往將倒檔安排在最靠邊的位置，有時與 1 檔組成一排。根據(jù)以上三點，本次設(shè)計變速器的換檔位置如圖 72 所示：圖 72 換檔位置圖8 乘用車變速器箱體的設(shè)計 變速箱的材料及制法變速器箱體的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，剛度要求也頗高，因而通常都是鍛造。鍛造材料常用既便于施工，