【導(dǎo)讀】本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計。雙離合器式自動變速器。的六檔齒輪變速器設(shè)計

　　

【正文】 ?gi 。 變速器各檔傳動比的確定 變速器各檔傳動比之間的關(guān) 系基本是幾何級數(shù) ,實際上，汽車傳動系各擋的傳動比大體上是按等比級數(shù)分配的。按等比級數(shù)分配傳動比的主要目的還在于充分利用發(fā)動機(jī)提供的功率，提高汽車的動力性。當(dāng)汽車需要大功率時，若排擋選擇恰當(dāng)，具有按) i o (3 1 9 5 5 0 0 0)s i nc o s(0m a xm a xm a x1????????????Terrg iTrfGri????? 201m ax Gr iiT r Tge ?Terg iT rGi ??0max21 ?0m a x21???????Terg iTrGi?? 17 等比分配傳動比的變速器，能使發(fā)動機(jī)經(jīng)常在接近外特性最大功率 maxeP 處的大功率范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，從而增加了汽車的后備功率，提高了汽車的加速或上坡能力。 本設(shè)計 變速器的 最高檔 為 超速擋 ，其傳動比為 ，一檔傳動比初選為 ， 中間各檔的傳動比按理論公 式gngn iiq 11?? （其中 n 為檔位數(shù)）求得公比。 因為 51 ???? ?n ggiiq，滿足要求（擋數(shù)多少影響擋與擋之間的傳動比比值，比值越大會造成換擋困難，一般認(rèn)為比值不宜大于 ~）。所以： 變速器中心距 的確定 中心距 是一個基本參數(shù)，其大小不僅對變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小有影響，而且對輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒輪壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來確定。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體 上，從布置變速器的可能與方便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過小而影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。 此外，受一檔小齒輪齒數(shù)不能過少的限制，要求中心距也要取大些。 還有，變速器中心 距 取得過小，會使變速器長度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。 變速器的中心距 A (mm)可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式初選，經(jīng)驗公式為 ： () 式中 ： AK —— 中心距系數(shù)，乘用車： ，商用車： maxeT —— 發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 (Nm)； 1gi —— 變速器一擋傳動比； 4 5 4 5 4 5 4 5 9 9 6 4 5 55214432334322546566???????????????????????????qiiqiiqiiqiiqiiigggggggggggg3 1m ax ggeA iTKA ?? ～KA ? ～KA ? 18 g? —— 變速器的傳動效率，取 96%； 將各數(shù)代入式 ()中得 取 A=75mm 變速器的齒 輪參數(shù)的確定 齒輪模數(shù) 齒輪模數(shù)由輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度或最大載荷作用下的靜強(qiáng)度所決定。選擇模數(shù)時應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時將降低變速器的噪聲，而為了減小變速器的質(zhì)量，則應(yīng)增大模數(shù)并減小齒寬和中心距。降低噪聲水平對轎車很重要，而對載貨汽車則應(yīng)重視減小質(zhì)量。 表 汽車變速器齒輪的法向模數(shù)（ mm） 車型 乘用車的發(fā)動機(jī)排量 V/L 貨車的最大總質(zhì)量 am /t ＞ V≤ ＜ V≤ ＜ am ≤ am ＞ 模數(shù) nm /mm ～ ～ ～ ～ 設(shè)計時所選模數(shù)應(yīng)符合國標(biāo) GB135778 規(guī)定（表 ）并滿足強(qiáng)度要求。 表 汽車變速器常用齒輪模數(shù)（ mm） 一系列 二系列 （ ） （ ） — 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。其取值范圍是：乘用車和總質(zhì)量 am 在 ～ 的貨車為 ～；總質(zhì)量 am 大于 的貨車為 ～ 。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利于換 檔 。 ~~ 33 1m a x?????　iTKA ggeA ? 19 壓力角及螺旋角 壓力角較小時，重合度較大并降低了輪齒剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和退出嚙合時的動載荷，使傳動平穩(wěn)，利于降低噪聲；壓力角較大時， 可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。實際上，因國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20176。，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20176。嚙合套或同步器的接合齒壓力角有 20176。、 25176。、 30176。等，但普遍采用 30176。壓力角。 斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。選斜齒輪的螺旋角，要考慮它對齒輪工作噪聲、齒輪的強(qiáng)度和軸向力的影響。從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，不希望用過大的螺旋角，以 15176。 ~25176。為宜；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。 斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩 時，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計時應(yīng)力求中間軸上同時工作的兩對齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。 齒寬 在選擇齒寬時，應(yīng)該注意齒寬對變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時的受力均勻程度等均有影響。 考慮到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減少質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點被削弱，此時雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時軸承承受的軸向力增大，使其壽命降低。齒寬窄又會使齒輪的工作應(yīng)力增加。選用寬些的齒寬，工作時會因軸的變 形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻造成偏載，導(dǎo)致承載能力降低，并在齒寬方向磨損不均勻。 通常根據(jù)齒輪模數(shù) m(mn)的大小來選定齒寬 直齒 mkb c? ， ck 為齒寬系數(shù)，取為 ～ ； 斜齒 ncmkb? ， ck 取為 ～ 。 采用嚙合套或同步器換 檔 時，其接合齒的工作寬度初選時可取為 2～ 4mm。 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù) ck 可取大些，使接觸線長度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動平穩(wěn)性和齒輪壽命。對于模數(shù)相同的各檔齒輪，檔位低的齒輪的齒寬系數(shù)取的稍大。 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對滑動速度、輪齒根切和齒 20 頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減小，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此，從前因齒輪加工精度不高，并認(rèn)為輪齒上受到的載荷集中齒頂上，所以曾采用過齒頂高系數(shù)為 ～ 的短齒制齒輪。我國規(guī)定，齒頂高系數(shù)取為 1。 齒 輪的修正 為了改善齒輪傳動的某些性能，常對齒輪進(jìn)行修正。修正的方法有三種： 1． 加工時改變刀具與齒輪毛坯的相對位置，又稱變位； 2． 改變刀具的原始齒廓參數(shù)； 3． 改變齒輪齒廓的局部漸開線，又稱修形。 齒輪的變位是齒輪設(shè)計中一個非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。 變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想接近的程度。高 度變位齒輪副的缺點是不能同時增加一對齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點，又避免了其缺點。 有幾對齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會因保證各檔傳動比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對齒輪有相同的中心距，此時應(yīng)對齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動或高度變位時，則對齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。對斜齒輪傳動，還可通過選擇合適的螺旋角來達(dá)到中心距 相同的要求。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時還承受沖擊負(fù)荷。對于高檔齒輪，其主要損壞形勢是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象。 總變位系數(shù)越小，一對齒輪齒根總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動，故噪聲要小些。 21 根據(jù)上述理由，為降低噪聲，對于變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動。 變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配 變速器的傳動示意圖見下圖 圖 在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的 檔 數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各 檔 齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各 檔 齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。 取各擋的模數(shù)均為 ，壓力角均為 20176。，螺旋角均為 20176。 確定各 檔齒輪 齒數(shù)及其參數(shù) 一檔齒輪選用斜齒圓柱齒輪，模數(shù) nm =，壓力角 ?? 20176。螺旋角 ? =20176。 先求其齒數(shù)和 hz 斜齒 : nh mAz ?cos2? 22 = 20cos752 ??　 = 取整為 51 即 ?1z 15， ?2z 5115=36 一擋實際傳動比為 1536121g ??? zzi 當(dāng)量齒數(shù)為： o s 311 ?? ?zzv o s 322 ?? ?zzv 總的邊位系數(shù)為： 13 )(39。21 ????? n ttn invinvzzx ? ?? 齒頂高變動系數(shù)： 0 0 3 3 6 3 9 ?????? ? nn yxy 由當(dāng)量齒數(shù)和查表可得： ?nx ???? ? nnn xxx ?cos2 hnzmA?= ???cos202 ）（ = 取整為 A =75mm。 對一 檔 齒輪進(jìn)行變位： 端面壓力角 t? ： 端面嚙合角 ,t? ： 39。 osc os 0 ????????ttt AA ??? 中心距變動系數(shù) ny ： ????? nn m AAy 39。 ??? invinv t? )(539。 ????ti nv ? 變位系數(shù)之和 ?nx ： ? ?? ? t a n2 n t21n ?????? ? ?? invinvzzx t 查變位系數(shù)線圖得： 153612 ??? zzu ?nx ???? ? nxxx 齒頂降低系數(shù)σ n： ???? ? nnn yxy 計算一檔齒輪 1z 、 2z 參數(shù)： 39。 os 20t a nc ost a nt a n t ????????? ???? nt 23 分度圓直徑： mmmzd n 20c os os11 ????? ? mmmzd n os os22 ????? ? 齒頂高： ? ? mmmyxh na )0 0 3 (h nn1an1 ????????? ? ? ? mmmyxh na )(h nn2an2 ????????? ? 齒根高： ? ? mmmxch nf )(h n1an1 ???????? ?? ? ? mmmxch nf )2 6 0 (h n2an2 ???????? ?? 齒全高： ? ? mmmych )0 0 3 (2h nnan ????????? ?? 齒頂圓直徑： mmhdd a 11a1 ?????? mmhdd a 22a2 ?????? 齒根圓直徑： mmhdd ff 111 ?????? mmhdd ff 222 ?????? 節(jié)圓直徑 : mmdd tt o s/c o s 39。139。1 ?? ?? mmdd tt 0 5c o s/c o s 39。239。2 ?? ?? 其余各齒輪參數(shù)見下表 注：當(dāng) z1 與 z2 嚙合時，節(jié)圓半徑為 。當(dāng) z1 與 z13 嚙合時，節(jié)圓半徑為。 當(dāng) z7 與 z8 嚙合時，節(jié)圓半徑為 。當(dāng) z7 與 z12 嚙合時，節(jié)圓半徑為 。當(dāng) z18 與 z16 嚙合時，節(jié)圓半徑為 。當(dāng) z18 與 z17 嚙合時，節(jié)圓半徑為 ?；蛘咄ㄟ^