【導(dǎo)讀】現(xiàn)在，每當(dāng)人們觀看F1大賽，總會被那種極速的感覺所折服。此刻，大家似乎談。論得最多的就是發(fā)動(dòng)機(jī)的性能以及車手的駕駛技術(shù)。的確，擁有一顆“健康的心”是非常重要的，因?yàn)樗莿?dòng)力的締造者。但是，掌控速度快慢的，卻是它身后的變速器。速器、手動(dòng)/自動(dòng)變速器、無級變速器。手動(dòng)變速器采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個(gè)定值。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。其次，對于老司機(jī)和大部分男士司機(jī)來說，他們的最愛還是手動(dòng)變速器。雖然自動(dòng)變速器以及無級變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年。功以及鍛煉駕駛協(xié)調(diào)性。家，而且經(jīng)濟(jì)適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。廠家的經(jīng)濟(jì)型轎車都是手動(dòng)變速的車，它們的各款車型基本上都是5檔手動(dòng)變速?；詣?dòng)分離或合閉，從而達(dá)到自動(dòng)變速的目的。變速器型年底上市?？磥頍o級變速器在中檔車中的運(yùn)用將越為廣泛。

　　

【正文】 當(dāng)主動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，由于磁粉的作用，帶動(dòng)外 鼓輪一起旋轉(zhuǎn)來傳遞轉(zhuǎn)矩。當(dāng)斷電時(shí)，鐵粉恢復(fù)為松散狀態(tài)，離合器即行分離。 這種離合器接合平穩(wěn)，使用壽命長，可以遠(yuǎn)距離操縱，但尺寸和重量較大。 自動(dòng)離合器 自動(dòng)離合器是一種能根據(jù)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù) (如轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速或轉(zhuǎn)向 )的變化而自動(dòng)完成接合和分離動(dòng)作的離合器。常用的自動(dòng)離合器有安全離合器、離心式離合器和定向離合器三類。 (1) 安全離合器 安全離合器在所傳遞的轉(zhuǎn)矩超過一定數(shù)值時(shí)自動(dòng)分離。它有許多種類型，如摩擦式安全離全器。它的基本構(gòu)造與一般摩擦離合器基本相同，只是沒有操縱機(jī)構(gòu)，而利用調(diào)整螺釘來調(diào)整彈 簧對內(nèi)、外摩擦片組的壓緊力，從而控制離合器所能傳遞的極限轉(zhuǎn)矩。北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 29 頁 共 39 頁 當(dāng)載荷超過極限轉(zhuǎn)矩時(shí)，內(nèi)、外摩擦片接觸面間會出現(xiàn)打滑，以此來限制離合器所傳遞的最大轉(zhuǎn)矩。 還有 牙嵌式安全離合器。它的基本構(gòu)造與牙嵌離合器相同，只是牙面的傾角 α 較大，工作時(shí)嚙合牙面間能產(chǎn)生較大的軸向力。這種離合器也沒有操縱機(jī)構(gòu)，而用一彈簧壓緊機(jī)構(gòu)使兩半離合器接合，當(dāng)轉(zhuǎn)矩超過一定值時(shí)， 將超過彈簧壓緊力和有關(guān)的摩擦阻力，半離合器就會滑移，使離合器分離；當(dāng)轉(zhuǎn)矩減小時(shí)，離合器又自動(dòng)接合。 (2) 離心式離合器 是利用離心力的作用來控制接 合和分離的一種離合器。 離心式離合器有自動(dòng)接合式和自動(dòng)分離式兩種。前者當(dāng)主動(dòng)軸達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)，能自動(dòng)接合；后者相反，當(dāng)主動(dòng)軸達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)能自動(dòng)分離。 (3) 定向離合器 定向離合器只能按一個(gè)轉(zhuǎn)向傳遞轉(zhuǎn)矩，反向時(shí)能自動(dòng)分離。其中應(yīng)用較為廣泛的是滾柱定向離合器，也稱超越離合器。 星輪和外圈均可作為主動(dòng)輪。當(dāng)星輪為主動(dòng)件并按圖示方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱受摩擦力的作用被楔緊在槽內(nèi)，因而帶動(dòng)外圈一起轉(zhuǎn)動(dòng)，這時(shí)離合器處于接合狀態(tài)。當(dāng)星輪反轉(zhuǎn)時(shí)，滾柱受摩擦力的作用，被推到槽中較寬的部分，不再楔緊在槽內(nèi)，這時(shí)離合器處于 分離狀態(tài)。 如果星輪仍左方向旋轉(zhuǎn)，而外圈還能從另一條運(yùn)動(dòng)鏈獲得與星輪轉(zhuǎn)向相同但轉(zhuǎn)速較大的運(yùn)動(dòng)時(shí)，按相對運(yùn)動(dòng)原理，離合器將處于分離狀態(tài)。 定向離合器常用于汽車、拖拉機(jī)和機(jī)床等設(shè)備中。 大多數(shù)離合器已標(biāo)準(zhǔn)化或規(guī)格化，設(shè)計(jì)時(shí)，只需參考有關(guān)手冊對其進(jìn)行類比設(shè)計(jì)或選擇即可。 選擇離合器時(shí)，首先根據(jù)機(jī)器的工作特點(diǎn)和使用條件，結(jié)合各種離合器的性能特點(diǎn)，汽車五檔變速器 設(shè)計(jì) 第 30 頁 共 39 頁 確定離合器的類型。類型確定后，可根據(jù)被聯(lián)接的兩軸的直徑、計(jì)算轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，從有關(guān)手冊中查出適當(dāng)?shù)男吞?，必要時(shí)，可對其薄弱環(huán)節(jié)進(jìn)行承載能力校核 。 其名義轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算： T ?ca kT 式中： Tca 為名義 轉(zhuǎn)矩 ； k為 轉(zhuǎn)矩系數(shù) ； ?為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 。 則 由教材≤機(jī)械設(shè)計(jì)≥表 取 K=，可算得計(jì)算轉(zhuǎn)矩 Tca = 根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩、軸徑和轉(zhuǎn)速，可從設(shè)計(jì)手冊中選出離合器具體型號，其特性參數(shù)為： 額定轉(zhuǎn)矩： ；軸頸 ： dmax =45mm；摩擦面對數(shù)： z=10； 摩擦面直徑 (外徑 )為 98mm；摩擦面直徑 (內(nèi)徑 )為 72mm； 接合力為 250N；壓緊力為 3250N 1 同步器的結(jié)構(gòu) 本設(shè)計(jì)沒有使用同步器的換檔結(jié)構(gòu) ， 下面將對同步器的設(shè)計(jì)做一下簡單介紹， 其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 31 頁 共 39 頁 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(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動(dòng)定位銷和鎖環(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(gè)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(dòng)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(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 52d），完成同步換檔。 汽車五檔變速器 設(shè)計(jì) 第 32 頁 共 39 頁 圖 52 鎖環(huán)同步器工作原理 2． 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(jì)得窄些 ，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過窄會影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。試驗(yàn) 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(jì)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(gè)，槽寬 3～ 4mm。 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 33 頁 共 39 頁 圖 53 同步器螺紋槽形式 (2)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? ? f 。一般 ? =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。本次設(shè)計(jì)中采用的錐角均為取 7176。 (3)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(jì)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(shí)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(jì)時(shí)可根據(jù)下式計(jì)算確定 22 mMb pfR?? （ 51） （ 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(shí)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。 汽車五檔變速器 設(shè)計(jì) 第 34 頁 共 39 頁 （ 6）鎖止角 ? 鎖止角 ? 選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個(gè)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。 （ 7）同步時(shí)間 t 同步器工作時(shí)，要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越好 。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對同步時(shí)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(shí)間有影響。軸向力大，同步時(shí)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(shí)間與車型有關(guān)，計(jì)算時(shí) 可在下屬范圍內(nèi)選取：對轎車變速器高檔取 ～ ，低檔取 ～ ；對貨車變速器高檔取 ～ ，低檔取 ～ 。 6. 變速器的操縱機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求： 1. 換檔時(shí)只允許掛一個(gè)檔。 這通常靠互鎖裝置來保證，其結(jié)構(gòu)型式有如右圖所示： 圖 61 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 ，若操縱變速桿推動(dòng)撥叉前后移動(dòng)的距離不足時(shí)，齒輪將不能北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 第 35 頁 共 39 頁 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(dòng)等原因，齒輪產(chǎn)生軸向移動(dòng)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 61所示）。 ，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(shí)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。倒檔鎖的結(jié)構(gòu)見本設(shè)計(jì)裝配圖中 6 6 69 所示。 7. 結(jié)論 變速器是車輛不可或缺的一部分，其中機(jī)械式變速箱設(shè)計(jì)發(fā)展到今天，其技術(shù)已經(jīng)成熟，但對于我們還沒有踏出校門的學(xué)生來說，其中的設(shè)計(jì)理念還是很值得我們?nèi)ヌ接憽W(xué)習(xí)的。 對于本次設(shè)計(jì)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(jià)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(jì)中采用了 5+1 檔 手動(dòng)變速器，通過較大的變速器傳動(dòng)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(dòng)力性的要求；變速器掛檔 時(shí)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(dòng)更平穩(wěn)。本著實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的原則，在各部件的設(shè)計(jì)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(jì)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(jì)更加合理和經(jīng)濟(jì)。 緊張忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，這次設(shè)計(jì)是對我 大 學(xué)四年來的學(xué)習(xí)的一次最綜合的檢驗(yàn)，也更是一次綜合的學(xué)習(xí)過程。 畢業(yè)設(shè)計(jì)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(gè)人 能力 得到很大提高。同時(shí)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)。 汽車五檔變速器 設(shè)計(jì) 第 36 頁 共 39 頁 參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信 .汽車設(shè)計(jì) .北京：清華大學(xué)出版社， 2021： 158～ 200 [2] 張洪欣 .汽車設(shè)計(jì) .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1981： 106～ 126 [3] 陳家瑞 .汽車構(gòu)造 .第二版 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021： 40～ 61 [4] 張文春 .汽車?yán)碚?.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021： 70～ 83 [5] 彭文生，張志明，黃華梁 .機(jī)械設(shè)計(jì) .北京：高等教育出版社， 2021： 96～ 138 [6] 董寶承 .汽車底盤 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021： 32～ 81 [7] 陳煥江，徐雙應(yīng) .交通運(yùn)輸專業(yè)英語 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021： 20～ 30 [8] 劉鴻文 .簡明材料力學(xué) .北京：高等教育出版社， 1997： 254～ 259 [9] 周一明，毛恩榮 .車輛人機(jī)工程學(xué) .北京：北京理工大學(xué)出版社， 1999： 154～ 174 [10]（美） .汽車手動(dòng)變速器和變速驅(qū)動(dòng)橋 .北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1998：49～ 65 [11] 陳殿云，張淑芬