【導讀】而變速器設(shè)計是汽車設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)之一。它是用來改變發(fā)動機傳。引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。到汽車的動力性和經(jīng)濟性指標，對轎車而言，其設(shè)計意義更為明顯。車性能要求越來越高的今天，車輛的舒適性也是評價汽車的一個重要指標，而變速器的設(shè)計不合理，將會使汽車的舒適性下降，使汽車的運行噪聲增大，影響汽車的整體性。轉(zhuǎn)速，將動力有效而經(jīng)濟地傳至驅(qū)動車輪，以滿足汽車的使用要求。是完成傳動系任務(wù)的重要部件，也是決定整車性能的主要部件之一。動平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，轎車變速器的設(shè)。來對一些主要參數(shù)做出選擇。直徑、齒輪參數(shù)、各檔齒輪的齒數(shù)等。迅速、省力、方便；工作可靠，汽車行駛過程中，變速器不得有跳檔、亂檔，根據(jù)軸的形式分為：固定軸式，旋轉(zhuǎn)軸式。間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。分重型載貨汽車上使用的是自動變速器。目前自動變速器得到廣泛的應(yīng)用。

　　

【正文】 ? N 35 4 0 821t a 9 1 7t a n ???? ?RtRaR FF ? N 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算： 已知： a=218mm； b=47mm； L=265mm； d=32mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ ）、（ 317）、（ ）得到： 2 6 64472 1 4 6 13 643 45 2242222 ????? ??????? LdE baFE ILbaFf rRrRc ? ~][0 4 2 ??? cf mm ~][ 64 45 22422 ???????? ?????? stRs fLdE baFf ? mm 2222 ?????? sc fff mm 0 0 0 0 7 0 6 64)472 1 8(472 1 4 6 13 )( 45 ??????? ???????? E I L ababF rR? mm 輸出軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算： 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等，方向相反。 已知： a=218mm； b=47mm； L=265mm； d=30mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入 （ ）、（ 317）、（ ）得到： 2 6 64472 1 4 6 13 643 45 2242222 ????? ??????? LdE baFE ILbaFf rRrRc ? ~][0 5 4 ??? cf mm ~][1 4 6 64472 1 8 7 83 64 45 22422 ???????? ?????? stRs fLdE baFf ? mm 2222 ?????? sc fff mm 0 0 0 0 9 1 6 64)472 1 8(472 1 81 5 0 03 )( 45 ??????? ???????? E I L ababF rR? mm 由以上可知道，變速器在各檔工作時均滿足剛度要求。 軸的強度計算 變速器在一檔工作時： 36 對輸入軸校核： 計算輸入軸的支反力： 26c os101502c os22 31 111 11 ?? ??????? ?zmTdTF ngt ?N os 20t a ost a n 111 ???? ???? ntr FF N 3 4 726t a 9 1 3t a n 111 ???? ??ta FF N 已知： a=20mm； b=180mm； L=200mm； d=25mm 垂直面內(nèi)支反力 對 B 點取矩，由力矩平衡可得到 C 點的支反力 ，即： bFLF rA 1? （ ） 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ ）式，解得： AF = 同理，對 A 點取矩，由力矩平衡公式可解得： NFB ? 水平面內(nèi)的支反力 由力矩平衡和力的平衡可知： bFaF BHAH ? （ ） 1tBHAH FFF ?? （ ） 將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入（ ）、（ ）兩式，得到： NF NFBHAH ?? 計算垂直面內(nèi)的彎矩 B 點的最大彎矩為： 1BBAB MMM ?? 4 9 7 2 4 8 ???? aFM ABA Nmm 4 6 6 826co s2 2 4 8co s221 ?? ????? ??zmFdFM naaB Nmm 37 1 9 6 4 4 6 6 4 9 7 3m a x ???BM Nmm B 點的最小彎矩為： 0 3 0 4 6 6 4 9 7 3m i n ???BM Nmm 計算水平面內(nèi)的彎矩 6 0 4 4 0 2 2 ???? aFM AHBH Nmm 計算合成彎矩 222 TMMM BHB ??? 841500 4 22222m i n2m i n ??????? TMMM BHB 415000 1 22222m a x2m a x ??????? TMMM BHB 軸上各點彎矩如圖 所示： 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點的垂直面和 水平面內(nèi)的支反力之后，計算相應(yīng)的彎矩 BM 、 BHM 。軸在轉(zhuǎn)矩 T 和彎矩的同時作用下，其應(yīng)力為 332dMWM ?? ?? () 式中 ： 222 TMMM BHB ??? （ ）； d —— 軸的直徑（ mm），花鍵處 取內(nèi)徑； W —— 抗彎截面系數(shù)（ mm3）。 將數(shù)據(jù)代入（ ）式，得： 4 1 9 8 8 43232 33m i nm i nm i n ?????? dMWM ?? MPa 33m a xm i nm a x ?????? dMWM ?? MPa 在低檔工作時， ???? 400MPa，符合要求。 38 圖 輸入軸的彎矩圖 對輸出軸校核： 計算輸出軸的支反力： 齒輪受力如下： ?tF N， ?rF N， ?aF N 已知： a=20mm； b=180mm； L=200mm； d=25mm； c=30mm 減速器 主動 齒輪的受力分析： 22c os22 3112 ?? ???????? ?zn zgztz zm iTdTF ?N os 20t a ost a n ???? ??zntzrz FF ?? N 5 1 022t a 0 8 6 0t a n ???? ?ztzaz FF ? N 39 軸承選擇與 壽命計算 軸承的使用壽命可按汽車以平均速度 amv 行駛至大修前的總行駛里程 S 來計算，對于汽車軸承壽命的要求是轎車 30 萬公里，貨車和大客車 25 萬公里。 amvSL? 式中， m a x ??? aam vv ， 1030 4 ????L h 輸入軸軸承的選擇 與壽命計算 初選軸承型號根據(jù)機械設(shè)計手冊選擇 30304 型號軸承 ?orC KN，33?rC KN。 根據(jù)機械設(shè)計手冊選擇 軸承型號為： 右軸承采用 6304 型號 ?orC KN， ?rC KN 左軸承采用 6306 型號 ?orC KN， 27?rC KN 變速器一檔工作時 ?rF N， ?aF N 軸承的徑向載荷： AF =； ?BF N 軸承內(nèi)部軸向力： 查機械設(shè)計手冊得： Y=2 ???? YFs A N 6 022 ???? YFs B N 1 5 3 4 1 2 211 ?????? sNFs a N 所以 ?aF N 1 5 3 4 1 2112 ????? aa FsF N 計算軸承當量動載荷 p 40 查機械設(shè)計手冊得到 ?e eFF Aa ??? 2 4 ，查機械設(shè)計手冊得到 01??yx ； eFF Ba ??? ，查機械設(shè)計手冊得到 ??yx 當量動載荷： )( arp yFxFfP ?? ?pf 3 3 1) 1 6 0 91( ??????p N 2 5 5 6) 1 5 ( ??????p N rF 為支反力。 30) 25 56 (3 20 060 10)(6010 3103626 ????? ?PCnL rh h 表 變速器各檔的相對工作時間或使用率 gif 車型 檔 位 數(shù) 最高檔 傳動比 gif /% 變速器檔位 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ 轎 車 普通 級 以下 3 1 1 30 69 4 1 3 20 4 1 1 8 23 68 中 級 以 3 1 1 22 77 4 1 2 87 4 1 3 20 41 上 5 1 2 4 75 5 1 2 15 25 查表 可得到該檔的使用率 ，所以： 00 ??? h 所以軸承壽命滿足要求。 變速器四檔工作時 ?tF N， ?rF N， ?aF N 軸承的徑向載荷： AF =； ?BF N 軸承內(nèi)部軸向力： 查機械設(shè)計手冊得： Y=2 6 121 ???? YFs A N 6 322 4 5 522 ???? YFs B N 6 8 4 8 0 21 ?????? sNFs a N 所以 ?aF N 8 4 8 0 ????? aa FsF N 計算軸承當量動載荷 p 查機械設(shè)計手冊得到 ?e eFF Aa ??? ,查機械設(shè)計手冊得到： 01??yx ； eFF Ba ??? 4 5 5 8 4 82,查機械設(shè)計手冊得到：??yx 當量動載荷： )(? ??p arpf yFxFfP 42 rF —— 支反力。 ?? rFp N 5 1 1 5) 8 0 6 1 ( ??????p N 06 0)51 151059(32 0060 10)(6010 3103626 ????? ?PCnL hh 查表 可得到該檔的使用率 ， 于是 00 ??? h 所以軸承壽命滿足要求。 輸出軸軸承的選擇 與壽命計算 初選軸承型號 根據(jù)機 械設(shè)計手冊選擇 軸承型號為： 右軸承采用 30310 型號 158?orC KN， 130?rC KN 左軸承采用 30306 型號 63?orC KN， 58?rC KN 變速器一檔工作時： 一檔齒輪上力為： ?tF N， ?rF N， ?aF N 減速器 主動 齒輪上的力： ?tzF N， ?rzF N， ?azF N 軸承的徑向載荷： ?AF N， CF = 軸承內(nèi)部軸向力： 查機械設(shè)計手冊得： Y=2 43 2 0 722 8 2 821 ???? YFs A N 5 322 4 1 422 ???? YFs C N 5 3 6 5 1 3 4 2 0 7 21 ???????? sNFFs aza N 所以 ?aF N 3 6 5 1 3 4 2 0 712 ??????? azaa FFsF N 計算軸承當量動載荷 p 查機械設(shè)計手冊得到 ?e eFF Aa ??? 0 82 8 531 ，查機械設(shè)計手冊得到： 01??yx ； eFF Ba ??? 14 692 ，查機械設(shè)計手冊得到： ??yx 當量動載荷： )(? ??p arpf yFxFfP 3 3 1) 3 4 6 0 91( ??????p N 2 1 6 6) 3 4 6 0 ( ??????p N ) 1063(320xx0 10)(6010 3103626 ????? ?PCnL hh 查表 可得到該檔的使用率 ，于是 00 ???h h 所以軸承壽命滿足要求。 44 本章小結(jié) 本章主要對變速器的主要參數(shù)進行了選擇，基本上完成了變速器主要尺寸的計算；同時對變速器各檔齒輪進行彎曲疲勞強度和接觸疲勞強度校核、對輸入軸、輸出軸的基本尺寸進行了設(shè)計；完成了軸的剛度和強度校核，以及完成了各軸軸承校核。 45 第 4章 變速器同步器及結(jié)構(gòu)元件設(shè)計 同步器設(shè)計 同步器的 功用及分類 目前所有的同步器幾乎都是摩擦同步器，它的功用是使工作表面產(chǎn)生摩擦力矩，以克服被嚙合零件的慣性力矩，使之在最短的時間內(nèi)達到同步狀態(tài)。 同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但有不能保 證 嚙合件在同步狀態(tài)下（即角速度相等）換檔的缺點，現(xiàn)已不用。得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器。 按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。雖然它們結(jié)構(gòu)不同，但是它們都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。考慮到本設(shè)計為轎車變速器，故選用鎖環(huán)式同步器。 慣性式同步器