【導讀】現(xiàn)在，每當人們觀看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，因為它是動力的締造者。但是，掌控速度快慢的，卻是它身后的變速器。速器、手動/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，對于老司機和大部分男士司機來說，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)濟型轎車廠家，而且經(jīng)濟適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。的經(jīng)濟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 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? ]，符合強度要求。 軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角 ? 來表示。其計算公式為： （ 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。 第二軸的校核計算 1）軸的強度校核 計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 至計算齒輪的傳動比，此處為三檔傳動比 ； d 計算齒輪的節(jié)圓直徑， mm，為 105mm； ? 節(jié)點處的壓力角，為 16176。； 5+1 變速器的 研究及設(shè)計 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)合作用下的軸應力 ? （ MPa） : 5+1 變速器的 研究及設(shè)計 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 37 第 5 章 變速器同步器的設(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 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，同步器在鎖止狀態(tài)，5+1 變速器的 研究及設(shè)計 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，同步器解除鎖止狀態(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 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，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 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，5+1 變速器的 研究及設(shè)計 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 mMb pfR?? （ 39） 設(shè)計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)有足夠的強度。 轎車同步環(huán)厚度比貨車小些，應選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強度和疲勞壽命。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)的強度。 本設(shè)計中同步器徑向?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到零值才能進行換檔。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 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 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 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 42 第 6 章 變速器的 操縱機構(gòu)