【導(dǎo)讀】小；二是在齒輪中心距較小的情況下仍然可以獲得較大的一檔傳動(dòng)比。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，汽車的各項(xiàng)性能也日臻完善?，F(xiàn)代汽車已成為世。界各國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活中不可缺少的交通工具。發(fā)揮出來，因此汽車變速器的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。分析了為保證變速器具有良好。的工作性能，對(duì)變速器應(yīng)提出的設(shè)計(jì)要求。詳細(xì)介紹了變速器機(jī)構(gòu)方案的確定，程中的關(guān)鍵步驟。動(dòng)機(jī)在最有利工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空檔和倒檔。需要變速器還有動(dòng)力輸。第二軸與中間軸的中心距mm

　　

【正文】 第一軸和中間軸： (0 .4 ~ 0 .5) ,d A m m? （ ） 第二軸： 3 m ,ed T m m? （ ） 式中 maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩， N m 為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度與剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，軸的直徑 d 與軸的長(zhǎng)度 L的關(guān)系可按下式選?。? 第一軸和中間軸： d/L=~ ； 第二軸： d/L=~ 。 軸的校核 由變速器結(jié)構(gòu)布置考慮到加工和裝配而確定的軸的尺寸，一般來說強(qiáng)度是足夠的，僅對(duì)其危險(xiǎn)斷面進(jìn)行驗(yàn)算即可。對(duì)于本設(shè)計(jì)的變速器來說，在設(shè)計(jì)的過程中，軸的強(qiáng)度和剛度都留有一定的余量，所以，在進(jìn)行校核時(shí)只需要校核一檔處即可；因?yàn)檐囕v在行進(jìn)的過程中，一檔所傳動(dòng)的扭矩最大，即軸所承受的扭矩也最大。由于第二軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故作為重點(diǎn)的校核對(duì)象。下面對(duì)第一軸和第二軸進(jìn)行校核。 第一軸的強(qiáng)度與剛度校核 因?yàn)榈谝惠S在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，所受的彎矩很小，可以忽略，可以認(rèn)為其只受 扭矩。此中情況下，軸的扭矩強(qiáng)度條件公式為 （ ） 式中： T? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa； T軸所受的扭矩， N mm； TW 軸的抗扭截面系數(shù)， 3mm ； P軸傳遞的功率， kw； d計(jì)算截面處軸的直徑， mm； [T? ]許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa。 其中 P =95kw， n =5750r/min,d =24mm；代入上式得： 10PTGI? ??444170 100 10 1032? ?? ? ????m axm axm ax22 tanco s2 tanetereaTiFdTiFdTiFd??????traFNFN??? 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(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角 ? 來表示。其計(jì)算公式為： （ ） 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(duì)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(duì)于一般傳動(dòng)軸可取 [ ] ~ 1( ) / m? ??；故也符合剛度要求。 第二軸的校核計(jì)算 a. 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： （ ） （ ） （ ） 式中 i 至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，此處為三檔傳動(dòng)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。； ? 螺旋角，為 30176。； maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為 170000N mm。 代入上式可得： ， ， 。 危險(xiǎn)截面的受力圖 為： 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?????2223sF a bfEIL?2213c Fa bf EIL? 圖 危險(xiǎn)截面受力分析 水平面： AF （ 160+75） =rF75 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： （ ） = 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(xiǎn)截面所受的合成彎矩為： （ ） 則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力 ? （ MPa） : （ ） 將 M 代入上式可得： ? ? ，在低檔工作時(shí) [? ]=400MPa，因此有： ? ?[? ]； 符合要求 。 b. 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： （ ） （ ） sff ??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（ ）和（ ）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。 6 變速器同步器的設(shè)計(jì) 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： 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 圖 鎖環(huán)式同步器 如圖（ ），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(duì)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 ），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 ），完成同步換檔。 圖 鎖環(huán)同步器工作原理 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(huì)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(duì) 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(huì)使接觸面減少，增加磨損速度。圖 中給出的尺寸適用于輕、中型汽車；圖 則適用 于重型汽車。通常軸向泄油槽為 6～ 12個(gè)，槽寬 3～ 4mm。 圖 同步器螺紋槽形式 ? 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。 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(huì)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。 錐面工作長(zhǎng)度 b 縮短錐面工作長(zhǎng)度，便使變速器的軸向長(zhǎng)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?? （ ） 設(shè)計(jì)中考慮到降低成本取相同的 b 取 5mm。 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。 本設(shè)計(jì)中同步器徑向?qū)挾热?。 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