【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莿恿Φ木喸煺摺５?，掌控速度快慢的，卻是它身后的變速器。速器、手動/自動變速器、無級變速器。手動變速器采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個定值。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變速器。雖然自動變速器以及無級變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年輕。及鍛煉駕駛協(xié)調(diào)性。百姓來說，經(jīng)濟(jì)型轎車最為合適，手動變速器以其自身的性價比配套于經(jīng)濟(jì)型轎車廠家，而且經(jīng)濟(jì)適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。的經(jīng)濟(jì)型轎車都是手動變速的車，它們的各款車型基本上都是5檔手動變速。而自動分離或合閉，從而達(dá)到自動變速的目的。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】 ， MPa。 其中 P =95kw， n =5750r/min,d =24mm；代入上式得： 5+1 變速器的 研究及設(shè)計(jì) 34 3959550000 57505 0 . 50 . 2 2 5T M P a? ???? 10PTGI? ??444170 100 10 1032? ?? ? ????m axm axm ax22 tanco s2 tanetereaTiFdTiFdTiFd?????? 由查表可知 [T? ]=55MPa，故 T? ? [T? ]，符合強(qiáng)度要求。 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角 ? 來表示。其計(jì)算公式為： （ 30） 式中， T 軸所受的扭矩， N mm； G 軸的材料的剪切彈性模量， MPa,對于鋼材， G = 410? MPa； PI 軸截面的極慣性矩， 4mm ， 32/4dI p ?? ； 將已知數(shù)據(jù)代入上式可得： 。 對于一般傳動軸可取 [ ] ~ 1( ) / m? ??；故也符合剛度要求。 第二軸的校核計(jì)算 1）軸的強(qiáng)度校核 計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力 tF 、徑向力 rF 及軸向力 aF 可按下式求出： （ 31） （ 32） （ 33） 式中 i 至計(jì)算齒輪的傳動比，此處為三檔傳動比 ； d 計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑， mm，為 105mm； ? 節(jié)點(diǎn)處的壓力角，為 16176。； 5+1 變速器的 研究及設(shè)計(jì) 35 traFNFN???16021 6 0 7 5atAdFFF ? ? ?? ? ?2 2 22 2 25( 2 1 0 . 7 8 1 0 0 0 ) ( 1 1 0 . 7 8 1 0 0 0 ) (6 5 4 . 5 1 0 0 0 )6 . 9 1 0c s jM M M TN m m? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ?? ?332Md????? ? 螺旋角， 為 30176。； maxeT 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， 為 170000N mm。 代入上式可得： ， ， 。 危險截面的受力圖為： 圖 14 危險截面受力分析 水平面： AF （ 160+75） = rF 75 AF =； 水平面內(nèi)所受力矩： 31 6 0 1 0 2 1 0 .7 8cAM F N m?? ? ? ? ? 垂直面： （ 34） = 垂直面所受力矩： 31 6 0 1 0 1 1 0 0 . 7 8sAM F N m?? ? ? ? ?。 該軸所受扭矩為： 1 7 0 3 .8 5 6 5 4 .5jTN? ? ?。 故危險截面所受的合成彎矩為： （ 35） 則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力 ? （ MPa） : 5+1 變速器的 研究及設(shè)計(jì) 36 2223sF a bfEIL?2213c Fa bf EIL?sff ?? （ 36） 將 M 代入上式可得： ? ? ，在低檔工作時 [? ]=400MPa，因此有： ? ?[? ]； 符合要求 。 2）軸的剛度校核 第二軸在垂直面內(nèi)的撓度 cf 和在水平面內(nèi)的撓度 sf 可分別按下式計(jì)算： （ 37） （ 38） 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）， 10E ??（ MPa） ， E = ? MPa； I慣性矩（ 4mm ）， 4 / 64Id?? ， 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： 故軸的全撓度為 22 0 . 1 9 8 0 . 2csf f f m m m m? ? ? ?，符合剛度要求。 5+1 變速器的 研究及設(shè)計(jì) 37 第 5 章 變速器同步器的設(shè)計(jì) 同步器的結(jié)構(gòu) 在前面已經(jīng)說明，本設(shè)計(jì)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 15 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（ 15），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 16b），使嚙合套的移動受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，5+1 變速器的 研究及設(shè)計(jì) 38 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 16d），完成同步換檔。 圖 16 鎖環(huán)同步器工作原理 5+1 變速器的 研究及設(shè)計(jì) 39 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 14a中給出的尺寸適用于輕、中型汽車；圖 14b 則適用 于重型汽車。通常軸向泄油槽為 6～ 12 個，槽寬 3～ 4mm。 圖 14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， 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 ? =7176。時就很少出現(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，5+1 變速器的 研究及設(shè)計(jì) 40 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)時可根據(jù)下式計(jì)算確定 22 mMb pfR?? （ 39） 設(shè)計(jì)中考慮到降低成本取相同的 b取 5mm。 （ 6） 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(jì)中同步器徑向?qū)挾热?。 （ 6） 鎖止角 ? 鎖止角 ? 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 ? 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(jì) 鎖止角 ? 取 ?30 。 （ 7） 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5+1 變速器的 研究及設(shè)計(jì) 41 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(jì)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 ～ 。 5+1 變速器的 研究及設(shè)計(jì) 42 第 6 章 變速器的 操縱機(jī)構(gòu)