【正文】 。變速器的換檔機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)也是至關(guān)重要，設(shè)計(jì)的好壞直接影響到操縱的效果，也安全駕駛有很大的關(guān)系，我運(yùn)用的是鎖球式鎖止裝置，防止同時(shí)掛入兩個(gè)不同的檔位。在設(shè)計(jì)過程中通過運(yùn)用材料力學(xué)的知識，對軸和齒輪進(jìn)行了力學(xué)分析、校核計(jì)算以及選擇合理的材料和熱處理方法。這次設(shè)計(jì)中的主要工作運(yùn)用AutoCAD繪制變速器的總裝圖，我在設(shè)計(jì)過程中采用了一邊設(shè)計(jì)一邊計(jì)算，主要是對變速器的兩大主要元件—軸和齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算。由于本次設(shè)計(jì)的項(xiàng)目在國內(nèi)外都是以及成熟的技術(shù)，這是設(shè)計(jì)的目的是為了了解現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)過程以及一些設(shè)計(jì)理念。 (a) （b）結(jié)論在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，由于設(shè)計(jì)的項(xiàng)目主題以前接觸的不是很多，對汽車方面的知識比較少，故在設(shè)計(jì)的初期階段主要是對汽車方面的知識的了解?；蛘咧挥袖撉?，克服鋼球阻力后，手感力消失，換檔輕便。（b）所示裝置比（a）為好。當(dāng)鋼球落在凹臼中時(shí)，中型貨車的彈簧壓力一般有100～150N，推動變速叉軸的力約為200～250N。定位作用是通過自鎖裝置中的彈簧將鋼球壓入變速叉軸的凹臼中實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)換入一檔時(shí)由于三向鎖銷的作用，其它兩個(gè)鎖板不能不能轉(zhuǎn)動，實(shí)現(xiàn)互鎖。左右兩塊鎖塊各與兩個(gè)檔的變速叉相連。選檔時(shí)變速桿轉(zhuǎn)動鎖環(huán)板選入某一變速叉軸槽內(nèi)，此時(shí)，鎖環(huán)板的一個(gè)或兩個(gè)鉗爪擋住其它兩個(gè)變速叉軸，以保證互鎖作用。轉(zhuǎn)動鎖環(huán)式。鎖塊用同心軸螺釘安裝在蓋體上，并可繞螺釘軸線自由轉(zhuǎn)動。本次設(shè)計(jì)中我將銷改變?yōu)殇撉?，運(yùn)用鎖球式，用彈簧推動鋼球的運(yùn)動，其原理和互鎖銷式相同。如變速叉軸直徑為D，變速叉軸的中心距為A，則彼此間存在如下的關(guān)系：l1=Dh；l2=AD+h 從上面的尺寸關(guān)系可以看出，每當(dāng)有空檔位置推動任一根變速叉軸時(shí)，其它兩根變速叉軸即被鎖止在空檔位置。自內(nèi)構(gòu)建一個(gè)變速叉軸的兩側(cè)都有互鎖凹臼，而且是相互對著的，在此變速叉軸內(nèi)有瞳孔把兩個(gè)凹臼連通。互鎖銷的兩端可以進(jìn)入相鄰變速叉軸的側(cè)面凹臼內(nèi)，以鎖住這個(gè)變速叉軸?；ユi裝置是保證移動某一變速叉軸時(shí)，其它變速桿叉軸互被鎖住，互鎖裝置的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：(1)互鎖銷式 。 平頭式汽車或發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動汽車的變速器，受總體布置限制變速器距駕駛員座位較遠(yuǎn)，這時(shí)需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動件，換擋手力經(jīng)過這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換擋功能。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡單，已得到廣泛應(yīng)用。但往往受變速器結(jié)構(gòu)方案的限制，不能得到最方便的換檔程序。換檔位置圖的確定主要從換檔方便考慮。而且換檔占駕駛員很大一部分勞動量，所以，如何使操縱機(jī)構(gòu)輕便化、自動化是很重要的問題。~，~.6變速器操縱機(jī)構(gòu)變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用是保證各檔齒輪、嚙合或同步器移動規(guī)定的距離，以獲得要求的檔位，而且又不允許兩個(gè)檔位的齒輪、嚙合套或同步器同時(shí)掛上檔。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。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動慣量對同步時(shí)間有影響以外，變速器輸入軸，輸出軸的角速度差及作用在同步器摩擦錐面上的軸向力，均對同步時(shí)間有影響。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在26?~42?范圍內(nèi)變化。鎖止角選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換檔。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的2～3倍。有的變速器用高強(qiáng)度、高耐磨性的鋼與鉬配合的摩擦副，即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬（～），使其摩擦因數(shù)在鋼與銅合金摩擦副范圍內(nèi)，而耐磨性和強(qiáng)度有顯著提高。貨車同步環(huán)可用壓鑄加工。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)下式計(jì)算確定b（5）同步環(huán)徑向厚度與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受機(jī)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不宜取很厚，但是同步環(huán)的徑向厚度必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。原則上是在可能的條件下，盡可能將R取大些。 (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。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。～8176。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≥。通常軸向泄油槽為6～12個(gè)，槽寬3～4mm。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，但螺距增大又會使接觸面減少，增加磨損速度。但頂部寬度過窄會影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽，用來保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。 摩擦因數(shù)對換擋齒輪和軸的角速度能迅速達(dá)到相同有重要作用。早期用青銅合金制造的同步環(huán)因使用壽命短，已遭淘汰。若錐面的表面粗糙度差，在使用初期容易損害同步環(huán)錐面。作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪上的錐面部分與齒輪做成一體，用低碳合金鋼制成。另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因數(shù)減小，這就為設(shè)計(jì)工作帶來困難。同步器是在同步環(huán)與連接齒輪之間存在角速度差的條件下工作，要求同步環(huán)有足夠的使用壽命，應(yīng)當(dāng)選用耐磨性能良好的材料。第三階段：Δω=0，摩擦力矩消失，而軸向力F仍作用在鎖止元件上，使之解除鎖止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)滑動齒套和鎖銷上的斜面相對移動，從而使滑動齒套占據(jù)了換擋位置。于是，在摩擦力矩作用下，滑動齒套1和齒輪3的轉(zhuǎn)速逐漸接近，其角速度差Δω=|ω1ω3|減小了。由于，ω3和ωl不等，在上述表面產(chǎn)生摩擦力。此時(shí)鎖止面接觸，阻止了滑動齒套向換擋方向移動。第一階段：同步器離開中間位置，做軸向移動并靠在摩擦面上。波舍式同步器的摩擦力矩大、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、軸向尺寸短，適用于貨車變速器。只要嚙合套和換擋齒輪之間存在轉(zhuǎn)速差，彈簧片的支承力就阻止同步環(huán)縮小，從而也就阻止了嚙合套移動。 慣性增力式同步器又稱為波舍(Porsehe)式同步器。若保持換擋力不變，則可縮短同步時(shí)間。由于錐表面的有效摩擦面積成倍地增加，同步轉(zhuǎn)矩(在同步器摩擦錐面上產(chǎn)生的摩擦力矩)也相應(yīng)增加，因而具有較大的轉(zhuǎn)矩容量和低熱負(fù)荷?；瑝K式同步器本質(zhì)上是鎖環(huán)式同步器，它工作可靠、零件耐用；但因結(jié)構(gòu)布置上的限制，轉(zhuǎn)矩容量不大，而且由于鎖止面在同步錐環(huán)的接合齒上，會因齒端a)鎖銷式 b)鎖環(huán)式8—滑動齒套 2—同步環(huán) 10—齒輪 4—鎖銷 5—鋼球 6—銷 7—彈簧 9—鎖環(huán)磨損而失效，因而主要用于轎車和輕型貨車變速器中。這種同步器軸向尺寸長是它的缺點(diǎn)。在慣性式同步器中b彈性元件的重要性僅次于摩擦元件和鎖止元件，它用來使有關(guān)部分保持在中立位置的同時(shí)，又不妨礙鎖止、解除鎖止和完成換擋的進(jìn)行。作為鎖止元件是鎖環(huán)9的內(nèi)齒和做在齒輪10上的接合齒端部?；瑒育X套與同步環(huán)之間為彈性連接。彈性元件是位于滑動齒套1圓盤部分徑向孔中的彈簧7。鎖止元件位于滑動齒套1的圓盤部分孔中做出的錐形肩角和裝在上述孔中、在中部位置處有相同角度的斜面鎖銷4。雖然它們的結(jié)構(gòu)不同，但又摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。慣性式同步器能做到換檔時(shí)兩換檔元件之間的角速度達(dá)到完全相等之前，不允許換檔，因而能完善地完成同步器的功能和實(shí)現(xiàn)對同步器的基本要求。常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但又不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下（即角速度相同）換檔的缺點(diǎn)，現(xiàn)已很少使用。⑽第二軸四檔齒輪（齒輪6）齒輪6與齒輪22相嚙合，其接觸強(qiáng)度相等=225MPa彎曲強(qiáng)度==選用鋼正火加表面淬火處理。第二軸三檔齒輪（齒輪7）齒輪7與齒輪21嚙合，其接觸強(qiáng)度相等=彎曲強(qiáng)度==選用鋼正火加表面淬火處理。第二軸二檔齒輪（齒輪11）齒輪11與齒輪20嚙合，其接觸強(qiáng)度相等=彎曲強(qiáng)度==選用鋼正火加表面淬火處理。第二軸一檔齒輪（齒輪12）齒輪12與齒輪18嚙合其接觸強(qiáng)度相等=彎曲應(yīng)力==選用40Mn調(diào)質(zhì)加表面淬火處理。中間軸常嚙合齒輪（齒輪23）齒輪23與齒輪2嚙合其接觸強(qiáng)度相等=彎曲強(qiáng)度==73MPa選用鋼正火加表面淬火處理。許用應(yīng)力為400～850MPa（直齒輪）；180～350MPa（轎車斜齒輪）；100～250MPa （貨車斜齒輪）。直齒輪用下式計(jì)算彎曲應(yīng)力 MPa （49）斜齒輪用下列公式計(jì)算 MPa （410）式中：——圓周力。用下列公式計(jì)算接觸強(qiáng)應(yīng)力MPa （48）式中：——法面內(nèi)基圓周切向力，； ——端面內(nèi)分度圓切向力，； ——計(jì)算扭矩，N值得指出的是，對齒輪進(jìn)行強(qiáng)力噴丸處理之后，齒輪彎曲疲勞壽命和解除疲勞壽命都能提高。變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度和芯部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞的能力。當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差（如小齒輪齒面為淬火并磨制，大齒輪齒面為?；蛘{(diào)質(zhì)），從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。⑸飛行器中的齒輪傳動，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。⑶正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作載荷平穩(wěn)或輕度從幾下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)制碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。齒輪表面硬化的方法有：滲碳、氮化和表面淬火。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。⑵應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。例如，用于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量輕、傳動功率達(dá)和可靠性高的要求，因此必須選擇力學(xué)性能高的合金鋼；礦山機(jī)械鐘的齒輪傳動，一般功率很大、工作速度較低、周圍環(huán)境中粉塵行量極高，因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；家用及辦公用的機(jī)械的功率很小，但要求傳動平穩(wěn)、低噪聲或無噪聲、以及能再少潤滑貨物潤滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點(diǎn)蝕的能力，齒面的硬度應(yīng)為250～350 HBS?；诣T鐵齒輪常用于工作平穩(wěn)，速度較低，功率不大的場合。鑄鋼常用于尺寸較大的齒輪。所以對于及時(shí)高速、重載，又要求尺寸小、質(zhì)量輕的航空齒輪，就都用性能優(yōu)良的合金鋼來制造。需進(jìn)行精加工的齒輪所用的鍛鋼 高速、重載及精密機(jī)器（如精密機(jī)床、航空發(fā)動機(jī)）所用的主要傳動齒輪，除要求材料性能外，輪齒具有高強(qiáng)度及齒面的高硬度（如58～65HRC）外，還應(yīng)進(jìn)行磨齒等精加工。其精度一般為8級，精切時(shí)可達(dá)7級。因此，應(yīng)將齒輪毛坯經(jīng)過?；ㄕ穑┗蛘{(diào)質(zhì)處理后切齒。①鍛鋼除尺寸過大或者是結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜只宜鑄造者外，一般都用鍛鋼制造齒輪，%～%的碳鋼或合金鋼。因此，對齒輪材料性能的基本要求為：齒面要硬，齒芯要韌。倒檔齒輪齒數(shù)的確定：初選z19=22,=De18/2++De19/2=A’。三檔齒輪的齒數(shù)和螺旋角的計(jì)算：A=，由以上三個(gè)方程解得z7=31,z21=28,=176。=由以上兩式，再取螺旋角為25176。最后計(jì)算倒檔軸與第二軸的中心距。圖43所是倒檔齒輪z10的齒數(shù)，一般在2123之間，初選z10后，可計(jì)算出中間軸與倒檔軸的中心距A’A’=m(z18+z17)/2為保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動干涉，齒輪18和19的齒頂圓之間應(yīng)保持在以上的間隙，則齒輪9的齒頂圓直徑應(yīng)為De18/2++De19/2=A’。其他各檔齒輪的齒數(shù)用同一方法確定。但借此方程組比較麻煩，可采用比較方便的試湊法，即先選定螺旋角，解式(46)和（47)式，求出z7,z21，再把z7,z21及代入式(44)中，檢查是否滿足或近似滿足軸向力平衡的關(guān)系。用取整后z7,z21的計(jì)算中心距，若與中心距A有偏差，通過齒輪變位來調(diào)整。求出傳動比z23/z2=i1z18/z12，而常嚙合傳動齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等，即A=mn(z2+z23)/2cos (44) 解方程式（43）和式（44）求z2與z23,求出的z2，z23都應(yīng)取整數(shù)；然后核算一檔傳動比與原傳動比相差多少，如相差較大，只要調(diào)整一下齒數(shù)即可；最后根據(jù)所確定的齒數(shù)，按式（42）算出精確的螺旋角值。轎車中間軸式變速器一檔傳動比i1=～，中間軸上一檔齒輪數(shù)可在15～17間取，貨車在2～17間取。中間軸上小齒輪的最少齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的限制，即受剛度的限制。中間軸上的一檔小齒輪的齒數(shù)盡可能取小些，以便使z12/z18的傳動比大些，在i1已定的情況下，z23/z2的傳動比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)多些，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承并保證輪軸有足夠的厚度。 一檔傳動比 i1=(z23z12)/(z2z18) (43)如果z12z18齒數(shù)確定了，則z23與z2的傳動比可求出。以本次設(shè)計(jì)五檔變速器為例，說明分配齒數(shù)的方法。汽車齒輪齒面的表面粗糙度應(yīng)在0．80～0．40m范