【正文】 汽車起步時(shí)如果誤掛倒檔，則容易 出現(xiàn)安全事故。 ，若操縱變速桿推動(dòng)撥叉前后移動(dòng)的距離不足時(shí)，齒輪將不能在完全齒寬上嚙合而影響齒輪的壽命。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。 本次設(shè)計(jì)鎖止角 ? 取 ?30 。影響鎖止角 ? 選取的因素，主要有摩擦因數(shù) f 、摩擦錐面的平均半徑 R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角 ? 。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的 2～ 3 倍。貨車同步環(huán)可用壓鑄加工。 （ 4)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。 (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。 ? =6176。 高級(jí)轎車三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說明書 32 圖 63 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。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。第一階段，結(jié)合套通過變速桿移向齒輪，并與花鍵轂逐漸結(jié)合；第 2 階段，結(jié)合套的運(yùn)動(dòng)使滑塊將鎖環(huán)壓在齒輪的錐面上；第 3 階段，同步環(huán)完成其與齒輪錐面配合的摩擦，齒輪高級(jí)轎車三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說明書 31 隨著同步組件成為相同的速度。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。 將數(shù)值代入式（ 511）和（ 512）得： csf== 故軸的全撓度為 22cf = f 0 .1 2 2 0 .2sf m m? ? ?，符合剛度要求。 該軸所受扭矩為： Tj=226? =。； maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為 226000N其計(jì)算公式為： （ 54） 式中， T 軸所受的扭矩， N此中情況下，軸的扭矩強(qiáng)度 [8]條件公式為 （ 53） 式中： T? 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， MPa； 高級(jí)轎車三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說明書 27 10PTGI? ??m axm axm ax22 tanco s2 tanetereaTiFdTiFdTiFd?????? T軸所受的扭矩， N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。而軸的直徑可參考同類汽車變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定： 第一軸和中間軸： (0 . 4 ~ 0 . 5 ) ,d A m m? = 33mm ，系數(shù)取 （ 51） 第二軸： 3 m a x1 .0 7 ,ed T m m? = 65mm （ 52） 式中 maxeT 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩， N本設(shè)計(jì)采 用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動(dòng)方案。 五、變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 軸的結(jié)構(gòu) 第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在 飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。）； E —— 齒輪材料的彈性模量（ MPa），查資料可取 10E MPa?? ； B —— 齒輪接觸的實(shí)際寬度， 20mm； zb??、 —— 主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm）； 直齒輪： sinzzr??? （ 46） sinbbr??? （ 47） 斜齒輪： 2( sin ) coszzr? ? ?? （ 48） 高級(jí)轎車三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說明書 24 2( sin ) cosbbr? ? ?? （ 49） 其中， zbrr、 分別 為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（ mm）。 依據(jù)計(jì)算二檔齒輪的方法可以得出其他檔位齒輪的彎曲應(yīng)力，其計(jì)算結(jié)果如下： 三檔： 5 228w MPa? ? ； 6 257w MPa? ? 四檔： 1 314w MPa? ? ； 2 196w MPa? ? 五檔： 3 181w MPa? ? ； 4 183w MPa? ? 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時(shí)，對(duì)常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在 180~350MPa 范圍內(nèi)。 當(dāng)處于一檔時(shí)，中間軸上的計(jì)算扭矩為 ： 2max1gezTT z?? (42) 求得 gT? 334086 MPa 故由 dTF g /210 ? 可以得出 10tF ；再將所得出的數(shù)據(jù)代入式（ 41）可得 10 788w MPa? ? 9 466w MPa? ? 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩 maxeT 時(shí)，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力在 400~850MPa 之間。在這里所選擇的齒輪材料為 40Cr。 齒 輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。前者在變速器中出現(xiàn)的很少，后者出現(xiàn)的多。 15 3z 20 15 常嚙 2z 34 30176。 表 32齒輪主要參數(shù) 主要 參數(shù) 齒 數(shù) 模數(shù) (mm) 螺旋角 變位系數(shù) 分度圓 直徑(mm) 齒根圓 直徑(mm) 齒頂圓 直徑(mm) 齒寬 (mm) 一檔 10z 16 3 0176。 總變位系數(shù)越小，一對(duì)齒輪齒根總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。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。中間軸上倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)齒輪 10 略小，取 1312?Z 。； Z? =Z1+Z2為齒數(shù)和； X? =X1+X2為變位系數(shù)和； inv?， =tanα ， — α ， ， inv? =tanα — α； 因此可求棏： X? = ； u= 21ZZ =34/23=； 查變位系數(shù)線圖得： 計(jì)算 ? 精確值： n12m= 2cosZA ?? X1=； X2= ； 12? =176。時(shí)，齒輪齒數(shù)小于 17，齒輪發(fā)生根切，因此對(duì)一檔齒輪 10Z 進(jìn)行角度 變位： 變位系數(shù) 10min17= 17ZX= 所以，可取 10X =， 9X = 確定常 嚙 合齒輪副的齒數(shù) 由式（ 37）求出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 （ 39） 由 已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定 21ZZ = ① 而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 高級(jí)轎車三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說明書 16 ?co s2 )( 21 ZZmA n ??nmAZZ ?c os221 ?? （ 310） 由此可得： （ 311） 而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出： 12ZZ? =57 。 確定一檔齒輪的齒數(shù) 一檔傳動(dòng)比 （ 37） 高級(jí)轎車三軸五檔手動(dòng)機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)說明書 15 mAZ 2??91012 ZZiZZ gI ?? 為了確定 Z9和 Z10的齒數(shù)， 先求其齒數(shù)和 ?Z : （ 38） 其中 A =、 m =3；故 有 =Z? 當(dāng)轎車三軸式的變速器 ~?gIi 時(shí)，則 范圍內(nèi)選擇可在 17~1510Z [15]， 此處取 10Z =16，則可得出 9Z =39。所以，在保證齒輪的強(qiáng)度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。 應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使中間軸上的軸向力相互抵消。對(duì)轎車，為加大重合度以降低噪聲，取小些；對(duì)貨車，為提高齒輪承載力，取大些。~30176。 25176。 表 31 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角 項(xiàng)目 車型 齒形 壓力角 α 螺旋角 β 轎車 高齒并修形的齒形 176。 同步器和嚙合套的接合大都采 用漸開線齒形 [13]。 本次設(shè)計(jì)采用 5+1 手動(dòng)擋變速器，其殼體的軸向尺寸是 3 ? =， 變 速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。 外形尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確定。 可 取 igI = 中間檔的傳動(dòng)比理論上按公 比為： （ 33） 的等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。 汽車爬陡坡時(shí) [1]車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。本設(shè)計(jì)也采用 5 個(gè)檔位?；瑒?dòng)軸套的徑向配合間隙大，易磨損，間隙增大后影響齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加。 變速器第一軸、第二軸的 后部軸承以及中間軸前、后軸承，按直徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。作用在第一軸 常嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)第一軸后部軸承傳給變速器殼體，此處常采用軸承外圈有擋圈的球軸承。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同。 7止動(dòng)球 。2同步器齒鼓 。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效，用較多。為解決這個(gè)問題，除工藝上采取措施外，在結(jié)構(gòu)上，目前比較有效的方案有以下幾種： 1） 將嚙合套做得長(zhǎng)一些（如圖 23a） 或者兩接合齒的嚙 合位置錯(cuò)開（圖 23b），這樣在嚙合時(shí)使接合齒端部超過被接合齒約 1~3mm。 采用同步器換檔可保證齒輪在換檔時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短了換檔時(shí)間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。 嚙合套換檔型式一般是配合斜齒輪傳動(dòng)使