【正文】 換擋時，嚙合套帶動滑塊推動鎖環(huán)與被接合齒輪的錐面相靠，轉(zhuǎn)速差產(chǎn)生的摩擦力矩使鎖環(huán)相對于嚙合套及 滑塊轉(zhuǎn)過一個角度并由滑塊定位，恰使嚙合套齒端與鎖環(huán)齒端以鎖止斜面相抵，如圖 所示， 此類同步器的工作 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 原理是：換檔時，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動定位銷和鎖環(huán)移動，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。鎖銷式同步器多用于中、重型貨車的變速器中。 摩擦元件是鉚在鎖銷兩端的同步錐環(huán)及與之相配并固定在齒輪上的內(nèi)錐面。鎖銷與同步環(huán) 2 剛性連接。用得最廣泛的是鎖環(huán)式、鎖銷式等慣性鎖止式同步器，它們雖然結(jié)構(gòu)有所區(qū)別，但工作原理無異，都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件 [14]。得到廣 泛使用的是慣性式同步器。本章設(shè)計(jì) 是 變速器設(shè)計(jì)環(huán)節(jié) 中 計(jì)算量最大的一部分，涉及到許多的專業(yè)基礎(chǔ)知識，而且變速器的能 不 能滿足許用要求也必 需 進(jìn)行強(qiáng)度校核這 一 關(guān)鍵步驟。 中間軸軸承的選擇與校核 初選軸承型號根據(jù) 中間 軸裝軸承處軸直徑 選擇 32207 型號軸承， 查 得 kN? ， rC =, e=, Y= 軸承受力為： 2rF =, 1rF =, rF =+=， 軸承內(nèi)部軸向力為： 2S = 22rFY = ? =， 11 2rFS Y? = ? =， 假設(shè)左側(cè)為 1．右側(cè)為 2， 1 ASF? =+=, 2S =, 12AS F S?? 所以： 11aFS? =, 21aAF S F?? =+= 左側(cè) 1 8 6 8 .5 6 1 .65 8 9 7 .7 9arF eF ? ? ?，則 x=1， y=0 代入式 ()得： ? ?p r aP f xF yF?? pf 在 到 之間取，取 pf 為 ， p= 1 = 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 32 代入式 ()得 到 ： 61060h CL nP???? ????= 1063310 1060 2100 ?????? ??=270000h 270000h＞ 3788 16%= 所以滿足使用要求。 amSL v? ，式子中 m a 110 ,am zvv? ? ? 425 110L ?? ? =3788h 一軸軸承的選擇與校核 (l)初選軸承型號根據(jù)軸承處直徑選擇 6208 型號軸承，查得： Cr = , orC =18kN (2)計(jì)算軸承當(dāng)量動載荷 P 當(dāng)變速器在一檔 工 作時軸承受到的力分別為： 1 ? , 1aF =, BC=, aorFC = = 查《機(jī)械原理 與 設(shè)計(jì)》得到 e=， arFF =＞ e,查《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》得到 y=， x= 當(dāng) 量動載荷計(jì)算 ? ?p r aP f xF yF?? （ ） 將各 已 知參數(shù)代入式 ()： pf 在 到 之間取，取 pf 為 ， p=（ + ） =9675367 軸承壽命計(jì)算公式為： 61060h CL nP???? ???? （ ） 將個己知參數(shù)代入式 ()得到： 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 30 61060h CL nP???? ????= 1063310 1060 2100 ?????? ??= 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。 1 223c Fa bf EIL? 2214 643c Fa bf E d L? ?? ? ?22 41 3 9 9 3 8 4 0 0 6 4 0 . 0 0 0 9 0 . 0 5 0 . 1 03 2 . 1 3 . 1 4 7 0 4 3 8ccf f m m? ? ?? ? ? ?? ? ? ? 將各已知參數(shù)代入公 式 2223s Fa bf EIL? ? ?22542 4 4 1 3 8 4 0 0 6 4 0 . 0 0 1 7 0 . 1 0 . 1 53 2 . 1 1 0 3 . 1 4 7 0 4 3 8ssf f m m? ? ?? ? ? ?? ? ? ? ? 將各已知參數(shù)代入公 式 22csf f f?? 220 .0 0 0 9 0 .0 0 1 7 0 .2f m m?? 所以中間軸的撓度合格。若軸在垂直面內(nèi)撓度為 cf ，在水平而內(nèi)撓度為 sf 和轉(zhuǎn)角為 ? ；，可分別用下式計(jì)算 1 223c Fa bf EIL? （ ） 2223s Fa bf EIL? （ ） ? = ? ?1 3Fab b aEIL? （ ） 式中： 1F — 齒輪齒寬中間平面上的徑向力（ N）； 2F — 齒輪齒寬中間平面上的圓周力（ N）； E— 彈性模量（ MPa）， E= 510 MPa； I— 慣性矩（ 4mm ），對于實(shí)心軸， I= 464d? ； d—— 軸的直徑（ mm），花鍵處按平均直徑計(jì)算； a、 b 為齒輪上的作用力矩支座 A、 B的距離（ mm）； L—— 支座間的距離（ mm）。 各軸的轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速 計(jì)算 一軸轉(zhuǎn)矩 1T = e maxT ????離 合 軸 承=646 =607 1 3000nn?? r/min 中間軸轉(zhuǎn)矩 T中 = 1 2 1T T i?? ?? ? ? ?中 離 合 軸 承=607 =637 2 1 1 2 300 0 32 / 35 274 3n n i ?? ? ? ?r/min 一檔 轉(zhuǎn)矩 21T =1529 3 2 9 10 274 3 16 / 40 109 7n n i ?? ? ? ?r/min 二檔 轉(zhuǎn)矩 22T =1170 三檔 轉(zhuǎn)矩 23T =906 四檔 轉(zhuǎn)矩 24T =710 五檔 轉(zhuǎn)矩 25T = 六 檔 轉(zhuǎn)矩 26T =439 6 2 3 4 274 3 39 / 28 382 0n n i ?? ? ? ?r/min 倒檔軸 轉(zhuǎn)矩 :T倒 =1604 變速器軸的強(qiáng)度 校核 1112 2 6 4 6 1 0 0 0 80755 3 2t TFNd ??? ? ?? 11 ta n 8 0 7 5 0 . 3 6 2 9 0 7c o srtFF ??? ? ? ? ?N 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 26 圖 齒輪和軸上的受力簡圖 2222 2 6 5 1 1 0 0 0 7440175t TFNd ??? ? ? 22 ta n 7 4 4 0 0 .3 6 2 6 7 8 .4c o srtF F N??? ? ? ? ? 3332 2 6 5 1 1 0 0 0 1 3 5 6 2 . 596t TFNd ??? ? ? 33 ta n 1 3 5 6 2 . 5 0 . 3 6 4 8 8 2 . 5c o srtF F N??? ? ? ? ? 4442 2 1 5 3 1 1 0 0 0 12758240t TFNd ??? ? ? 44 ta n 1 2 7 5 8 0 . 3 6 4 5 9 3c o srtF F N??? ? ? ? ? 因?yàn)槭请p中間軸，所以力平均分配給兩根中間軸。 第一軸花鍵部分的直徑可根據(jù)發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 maxeT (N剛度不足會引起彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，產(chǎn)生過大的噪聲，降低齒輪的強(qiáng)度、耐磨性及壽命。一檔小齒輪 用 20 rNGMTi 滲碳后淬火，硬度為 56～ 62HRC，大齒輪 40rG ，調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度為 46～ 55HRC。軟齒而齒輪常用中碳 鋼 或中碳合金鋼，經(jīng)過 正 火或調(diào)質(zhì)處理以后， 再 進(jìn)行切削加 工 即可；硬齒面齒輪（硬度 350HBS）常采用低碳合金 鋼 切齒后再表面滲碳淬火或中碳鋼（或中碳合金 鋼 ）切齒后表而淬 火 ，以獲得齒 面 、齒芯韌的金 相 組織，為消除熱處理對已切輪齒造成的齒面變形需進(jìn)行磨齒。 合理選擇材料配對 如對硬度 ≤ 350HBS 的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪 ,且 使兩輪硬度差在 30～ 50HBS 左右。 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 第 4 章 齒輪與軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 齒輪設(shè)計(jì)與計(jì)算 變速器齒輪的損壞形式主要有輪齒折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、移動換檔齒輪端部破壞及齒而膠合等。 1 7 0 1 6 7 .5 0 .55t AAy m??? ? ? 220 .5 0 .0 1 567ztHyy z? ? ? ? ? 9 ? 10 ? 其余齒輪的變位 計(jì)算過程 同上。本設(shè)計(jì)采用角度變位 來 調(diào)整中心距。但易于吸收 沖擊 振動，噪聲要 小 一些。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)度接近的程度。283 5 4 4 2 .1 23 2 2 3ggii? ? ? 所以無需調(diào)整。所設(shè)計(jì)的變速器的傳動簡圖如圖 。 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。 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。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。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時增加一對齒輪的強(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。 本次設(shè)計(jì) 齒頂高系數(shù)取 。 選用較 大 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 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 方向受力不均勻并存齒寬方向磨損 不 均勻。嚙合套或同步器的壓力角有 20o 、 25o 、 30o 等，普遍采用 30o 壓力角。 變速器齒輪法向 模數(shù) 由下表給出 車 型 轎車 貨車 微型轎車 中級轎車 中型貨車 重型貨車 模數(shù)nm /mm ～ ～ ～ ～ 本次設(shè)計(jì)的為重型貨車故選取模數(shù)為 m= m=6 齒形、壓力角 a 壓力角較小時，重合度較大，傳動平穩(wěn)，噪聲較低；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。 由于變速器為中間軸式變速器 ，初選中心距可根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式（ ）計(jì)算。中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒輪壽命越短。 高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的比值小。商用車變速器采用 4～ 5 個檔或多檔。故有 ? ? m a xm a xm a x01m a x s i nc os ???? mgfmgr iiT r Tge ??? () 則由最大爬坡度要求的變速器 1 擋傳動比為 ： Terg iT rfmgi ? ??0m a xm a xm a x1 )s i nc os( ?? () 式中： m － 汽車總質(zhì)量 ， m=29000 Kg； g － 重力加速度 ， ?g m/s2； f － 道路附著系數(shù) ， 02..0?f ； r － 驅(qū)動車輪的滾動半徑 ， =533mm； maxeT － 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 ， =646Nm 0i － 主減速比 ， =； T? － 汽車傳動系的傳動效率 ， ?T? 。最后結(jié)合本次設(shè)計(jì)所依據(jù)車輛的主要技術(shù)參數(shù)，選擇了本設(shè)計(jì)的傳動機(jī)構(gòu)布置方案和零、部件的結(jié)構(gòu)形式，作為以后 變速器 設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。選檔時操縱桿轉(zhuǎn)動鉗形板選入某一變速叉軸槽內(nèi)，此時鉗形板的一個或兩個鉗爪抓住其它兩個變速叉，保證互鎖作用。圖 23， b， c， d為某一 叉 軸在 工 作位置，而其他叉軸被鎖住。 防止自動脫擋的結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 自動脫擋是變速器的主要故障之一。但是近 年來由于同步器的廣泛使用，受命問題已解決。 3. 同步器換檔：現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器。而斜齒輪上另外有一部分做成直的結(jié)合齒，用來與嚙合套向嚙合。 換檔機(jī)構(gòu) 目前汽車上的機(jī)械式變速器采用的換檔結(jié)構(gòu)形式有三種： 1. 滑動齒輪換檔：通常是采用滑動直齒輪進(jìn)行換檔，但也有采用滑動斜齒輪換檔的。由于本設(shè)計(jì)的變速器為 三軸式 變速器，變速器的第二軸前端支承在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承。 軸的結(jié)構(gòu)主要依據(jù)變速器結(jié)構(gòu)布置的要求，并考慮加工工藝，裝配工藝而最后確定。 變速器軸 變速器在工作是承受力扭矩、彎矩，因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。 能夠更充分的利用發(fā)動機(jī)的 功率，使汽車行駛 時 所需發(fā)動機(jī)曲軸的總轉(zhuǎn)數(shù)減少