【正文】 段造時(shí)選用錳黃銅等材料。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)下式計(jì)算確定 （ ） 設(shè)計(jì)中考慮到降低成本取相同的 b 取 5mm。 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。 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。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 。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。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。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。在角速度差等于0的瞬間同步過程結(jié)束。摩擦面相互接觸瞬間，由于齒輪 3 的角速度和滑動(dòng)齒套的角速度不同，在摩 擦力矩作用下鎖銷 4相對(duì)滑動(dòng)齒套 1 轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)不大的角度，并占據(jù)圖上所示的位置。只有在轉(zhuǎn)速差為零時(shí)，彈簧片卸除載荷，于是對(duì)同步環(huán)直徑的縮小失去阻力，這樣才 能實(shí)現(xiàn)換檔。若保持換檔力不變，則可縮短同步時(shí)間，多錐式同步器多用與重型貨車得主、副變速器以及分動(dòng)器中。 鎖環(huán)式同步器的鎖止面在同步錐環(huán)和嚙合套的倒錐面上，省去了同步錐環(huán)的結(jié)合齒，且軸向尺寸較小，多用于中，重型貨車變速器中。齒輪和鎖環(huán)之間是彈性連接。雖然它們結(jié)構(gòu)不同，但是它們都有摩擦元件和鎖止元件?；瑝K的兩端伸入鎖環(huán)的三個(gè)缺口中，只有當(dāng)滑塊位于缺口的中央時(shí)，接合套與鎖環(huán)的齒方可能接合。在兩個(gè)鎖環(huán)上，花鍵齒對(duì)著接合套的一端都有倒角（稱鎖止角，且與接合套齒端的倒角相同。 慣性式同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的，在其上面設(shè)有專設(shè)機(jī)構(gòu)保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊。 （ 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(jì)算： （ ） （ ） 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 = 10? 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 ）。 其中 P =85kw， n =4500r/min,d =30mm；代入上式得： 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 30 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????? 圖 三檔受力分析圖 水平面： AF （ 160+75） = rF 75， AF =； 水平面內(nèi)所受力矩： 316 0 10 21 8cAM F N m?? ? ? ? ?。下面對(duì)第一軸和第二軸進(jìn)行校核。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=~ 。其結(jié)構(gòu)如下圖 所 示： 圖 確定軸的尺寸 變速箱軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)。 E為齒輪材料彈性模量（ Mpa)； b 齒輪接觸實(shí)際寬度： bz?? 為主從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ mm)。 ?k 重合度系數(shù)； ck 齒寬系數(shù)； 當(dāng)計(jì)算載荷 jT 取作用在變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT 時(shí)，對(duì)乘用車常嚙 合齒輪和高檔齒輪的許用應(yīng)力在 180350MPa,對(duì)貨車為 100250MPa. 齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算 齒輪接觸應(yīng)力可以按照下式計(jì)算： )11(bzj bFE ??? ?? （ ） 式子中 j? 齒輪接觸應(yīng)力（ Mpa)。 ?k 應(yīng)力集中系數(shù)，此處取 ； ? 斜齒輪螺旋角 （ o)。對(duì)于主動(dòng)齒輪 ?fk ，從動(dòng)齒輪 ?fk ； m齒輪模數(shù) 。 本課題變速器齒輪選用材料是 20CrMnTi。 國(guó)產(chǎn)汽車變速器齒輪的常用材料是 20CrMnTi,也有采用 20Mn2TiB,20MnVB的。對(duì)于齒輪 10，其變位系數(shù)為： i n2121s i n2 22* ????? oa zhX ? 對(duì)齒輪 10取變位系數(shù)為 ?X ,即可避免齒輪 10根切，同時(shí)為了保證原有中心距，使齒輪 9的變位系數(shù)為 ??X ，進(jìn)過計(jì)算，當(dāng)齒輪 9變位系數(shù)為 ? 時(shí)，齒輪 9 不會(huì)產(chǎn)生根切。 ?????? （ ） 則倒檔傳動(dòng)比為 122225 48213813121 9112 ??? ???? zzz zzziR （ ） 變位系數(shù)的選擇及計(jì)算 用范成法切制齒輪時(shí)，有時(shí)刀具的頂部會(huì)過多地切入齒輪根部，因而將齒輪根部的漸開線切去一部分，這種現(xiàn)象被稱為齒輪的根切。則可以計(jì)算出倒檔軸與第二周的中心距 39。 （ 6） 五檔為直接檔 . （ 7） 確定倒檔齒數(shù)、中心距及傳動(dòng)比 如傳動(dòng)示意圖中所示，倒檔齒輪的齒數(shù) 12z ， 11z 一般在 2123之間，初步選取 12z ， 11z 之后，便可以計(jì)算出中間軸與倒檔軸的中心距 39。 所以選 48z7? 不合適，改選 47z7? ，由此可得 o8 ?? ； 計(jì)算精確傳動(dòng)比： 1925 473881 722 ??????? zz zzig 計(jì)算誤差率： ??? 符合要求。由公式（ ）得： 10522h ???? mAz 初步取 z10=112，得出 z9=6012=48。 先取齒 數(shù)和為整數(shù)，然后分配給 z z10。本課題的齒頂高系數(shù) ?ah ＝ 。 由公式（ ）得： b=（ ～ ） =～ ,可以確定各擋的齒輪的齒寬。選用較小的齒寬可以縮短變速器的軸向尺寸和減少質(zhì)量，但是 齒寬減小使得齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的優(yōu)點(diǎn)被削弱，齒輪的工作應(yīng)力增加；選用寬的齒輪，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使得齒輪沿著齒寬方向的受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20176。 小螺旋角 齒形壓力角較小時(shí)，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(shí)的 動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。 18176。、176。 、壓力角 ? 和螺旋角 ? 汽車變速箱齒輪的齒形、壓力角和螺旋角按下表取值。 表 mn 車型 微型、輕型轎車 中級(jí)轎車 中型貨車 重型汽車 mn ～ ～ 3 ～ ～ 6 設(shè)計(jì)時(shí)所選模數(shù)應(yīng)符合國(guó)標(biāo) GB135778 規(guī)定（表 32）并滿足強(qiáng)度要求。 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 14 圖 齒形系數(shù) y（當(dāng)載荷作用在齒頂 ,α =20176。選擇模數(shù)時(shí)應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時(shí)將降低變速器的噪聲，而為了減小變速箱的質(zhì)量，則應(yīng)增大模 數(shù)并減小齒寬和中心距。 由公式（ ）得： gge iTT ?1maxmax1 ? =226 6 = 換擋機(jī)構(gòu)形式 此變速箱換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套 和同步器換擋三種形式。某些轎車往往在加長(zhǎng)的第二軸后端設(shè)置輔助支承，并選擇向心球軸承。通常是根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)選定，再驗(yàn)算其壽命。 固定式中間軸為僅起支承作用的光軸，與殼體 呈輕壓配合并用鎖片等作軸向定位。當(dāng)一檔、倒檔采用滑動(dòng)齒輪掛檔時(shí)，第二軸的相應(yīng)花鍵則采用矩形花鍵及動(dòng)配合，這時(shí)不僅要求磨削定心的外徑，一般也要磨削鍵齒側(cè)，而矩形花鍵的齒側(cè)磨削要比漸開線花鍵容易。 第一軸通常與齒輪做成一體，其長(zhǎng)度決定于離合器總成的軸向尺寸。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪。 確定 方案 由于輕型載貨車一般是傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)前置，后輪驅(qū)動(dòng)的布置形式，同時(shí)考慮到制造成本以及便于用戶維護(hù)等因素，再結(jié)合變速箱的特點(diǎn)和任務(wù)書的要求，現(xiàn)選用機(jī)械三軸式變速箱。將第一、二軸直接連接起來傳遞轉(zhuǎn)矩則稱為 直接檔。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可 用螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪。采用這種變速箱的輕型載貨車通常有 3～ 5 個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔。實(shí)際上，汽車傳動(dòng)系各檔位傳動(dòng)比大體上按照等比 級(jí)數(shù)分配的。 因此，此變速器傳動(dòng)比范圍為 ，傳動(dòng)系統(tǒng)最大傳動(dòng)比為01max iii gt ?? =? 6= （ ） 檔位數(shù)確定 增加變速箱的檔位數(shù)能改善汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。傳動(dòng)系最大的傳動(dòng)比通常是變速 器一檔傳動(dòng)比1gi 與主減速器傳動(dòng)比 0i 的乘積，即： 01max iii gt ?? （ ） ，可以忽略空氣阻力，汽車的最大驅(qū)動(dòng)力 maxF 應(yīng) 為： maxmax if FFF ?? （ ） 各表達(dá)式展： )s i nc os( m a xm a xa01m a x ??? ?? fgmr iiT tge （ ） 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 6 則由最大爬坡度要求的變速器 1檔傳動(dòng)比為： teg iT rfgmi ? ?? 0m a x m a xm a xa1 )s i nc os( ?? （ ） 式中 am —— 汽車總質(zhì)量； g —— 重力加速度； f —— 道路阻力系數(shù)，此處取 ； max? —— 最大爬坡要求； r —— 驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 0i —— 主減速比 ； t? —— 汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 ，此處取 。 選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等來綜合考慮、確定。 rf ____滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)貨車取 ； DC 空氣阻力系數(shù)，對(duì)貨車取 ，此處取 ； A 汽車正面投影面積，對(duì)貨車有 HBA ?? 1 1B 為前輪距，對(duì)于本設(shè)計(jì)輕型貨車取 mB ? H 為汽車正面投影面積，此處 mH ? 21 mHBA ????? ； 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 3 maxva 最高車速，本例為 120km/h (已知）； am 汽車總質(zhì)量，此處為 4130kg； 代入數(shù)據(jù)，得： )76 1403600(1 3 m a xm a xm a xe aDaraT vACvgfmP ?? ? =1/（ 4130 120/3600+ 1203/71640） = 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 1)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率與相應(yīng)轉(zhuǎn)速 根據(jù)給定的比功率和最大總質(zhì)量，可得： kwmP a a xe ????? 為滿足動(dòng)力性能要求，所選發(fā)動(dòng)機(jī)的功率不應(yīng)小于此值，故比較上述兩個(gè)結(jié)果后，滿足設(shè)計(jì)要求的最大功率 kwP 85maxe ? 。本設(shè)計(jì)為輕型貨車五檔變速箱設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)中一檔和倒檔齒輪為直齒圓柱 齒輪，其他檔位的齒輪為斜齒圓柱齒輪，用了兩個(gè)同步器。齒輪；傳動(dòng)系統(tǒng) Abstract Transmission is the main power train ponents. It is used to change the engine39。它用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。本次 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括變速 箱 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案的確定，變速 箱 主要參數(shù)如擋數(shù)