【正文】 設計變速器操縱機構(gòu)時，應滿足以下要求： 1. 換擋時只允許掛一個擋。 36 7 變速器操縱機構(gòu)設計 根據(jù)汽車使用條件的需要，賀駛員利用變速器的操縱機構(gòu)完成 選擋和實現(xiàn)換擋或退到空擋的工作。影響鎖止角 ? 選取的因素，主要有摩擦因數(shù) f 、摩擦錐面平均半徑 R 、鎖止面平均半徑和錐面半錐角 ? 。原則上是在可能的條件下，盡可能將 R 取大些。 摩擦錐面平均半徑 R R 設計得越大，則摩擦力矩越大。一般取 ? =?6 ～ ?8 。 錐面半錐角 ? 摩擦錐面半錐角 ? 越小，摩擦力矩越小。 摩擦因數(shù)除與選用的材料有關外，還與工作面的表面粗糙度、潤滑油種類和溫度等因素有關。 同步器主要參數(shù)的確定 摩擦因數(shù) f 汽車在行駛過程中換擋，特別是在高擋區(qū)換擋次數(shù)較多，意味著同步器工作頻繁。只有達到同步時，起鎖止作用的慣性力矩消失，作用在鎖銷上的切向 35 分力才能通過鎖銷使摩擦錐環(huán)、摩擦錐盤和第一軸齒輪一同相對于接合套轉(zhuǎn)過一個角度，使鎖銷重新與銷孔對中。具有轉(zhuǎn)速差的摩擦錐環(huán)與摩擦錐盤一經(jīng)接觸，靠接觸面間的摩擦使錐環(huán)連同鎖銷一起相對接合套和定位銷轉(zhuǎn)過一個角度，使鎖銷的軸線相對接合套上銷孔的軸線產(chǎn)生偏移，于是鎖銷中部倒角與銷孔端部的倒角互相抵觸礁， 阻止接合套繼續(xù)前移。當變速器第二軸上的常嚙合齒輪及其接合齒圈直徑較大時，裝用鎖銷式同步器將使齒輪 的結(jié)構(gòu)形式更加合理。 32 圖 56 中間軸常嚙合齒輪和倒擋齒輪受力示意圖 1) 求水平面內(nèi)支反力 HAR 、 HBR 和 HCM 、 HDM 128 ttHBHA FFRR ??? lRllFF HBtt ???? )( 21128 HCt MlF ?? 18 HDt MlF ?? 310 ∴ HAR = N HBR = N HCM = mN? HDM = mN? 2) 求垂直面內(nèi)支反力 VAR 、 VBR 和彎矩 VCM 、 VDM HAR HBRVAR VBRHAR HBR1L 2LLHCMVCM8tF8aF10tFVARVBR8tFC8rF 10rF10tFHDMD8rF8aF10rF3LVDM 33 128 rrVBVA FFRR ??? lRdFllFlFVBarr ??????? 88211018 21)( VCra MlFdF ???? 188821 03 ??? VDVB MlR ∴ VAR = N VBR = N VCM = mN? VDM = mN? 按第三強度理論： mNTMMM VCHCC ???????? . 3472. 0843. 28 2222222 mNTMMM VDHDD ???????? . 3493. 78331. 05 2222222 ? ? MP aMP ad M CC 33228???????? ??? ? ? MP aMP ad M DD 332210???????? ??? 34 6 變速器同步器的設計 同步器概述 本設計所采用的同步器類型為鎖銷式同步器。 第二軸的強度校核 一擋時撓度最大，最危險，因此校核。 第一軸 第一軸 常嚙合齒輪副，因距離支撐點近，負荷又小，通常撓度不大，可以不必計算。 軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為 ≤［ cf ］ = ～ mm, ［ sf ］= ～ rad。 軸的剛度驗算 23 若軸在垂直面內(nèi)撓度為 cf ，在水平面內(nèi)撓度為 sf 和轉(zhuǎn)角為 ? ，可分別按下式計算： 42222 3643 Ld baFLbaFf rrc ????? ? 42222 3643 Ld baFLbaFf tts ????? ? 43 )(643 )( Ld ababFL ababF rr ? ???? ?? ?? 式中： rF —— 齒輪齒寬中間平面上的徑向力，（ N ）； tF —— 齒輪齒寬中間平面上的圓周力，（ N ）； E —— 彈性模量，（ MPa）， E = 510 MPa ； ? —— 慣性矩，（ 4mm ），對于實心軸， 644d??? ； d 為軸的直徑（ mm） ,花鍵處按平均直徑計算； a、 b—— 齒輪上的作用力距支座 A、 B 的距離（ mm）； L—— 支座間的距離（ mm）。 中間軸支承之間的長度 L = ～ mm。 ∵ 第二軸： max2d / 2L = ～ ，第一軸及中間軸 max1d /L = ～。 第二軸最大直徑 max2d ≈ (～ ) = ～ mm。 第一軸花鍵部分直徑 d(mm) 可按下式初選 maxeTKd ? 式中： K —— 經(jīng)驗系數(shù)， K =～ ； maxeT —— 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩， mN? 。 對于階梯軸來說，設計上應盡量保證工藝簡單，階梯應盡可能少。第二軸上的軸頸常用做滾針的滾道，要求有相當高的硬度和表面光潔度， 硬度應在 HRC58～ 63，表面光潔度不低于 8? 。變速器第二軸視結(jié)構(gòu)不同，可采用滲碳、高頻、氰化等熱處理方法。 計算一擋齒輪 1， 5 的彎曲應力： 16 ∴ 1w? 180~350MPa 5w? 180~350MPa 計算二擋齒輪 2， 6 的彎曲應力： ∴ 2w? 180~350MPa 6w? 180~350MPa 計算三擋齒輪 3， 7 的彎曲應力： ∴ 3w? 180~350MPa 7w? 180~350MPa 計算常嚙合齒輪 4， 8 的彎曲應力： ∴ 4w? 180~350MPa 8w? 180~350MPa 17 輪齒接觸應力 j? （ 4— 1） 式中： j? —— 輪齒的接觸應力（ MPa）； gT —— 計算載荷（ mmN? ）； d —— 節(jié)圓直徑（ mm）； ? —— 節(jié)點處壓力角 ??? ； ? —— 齒輪螺旋角 ??? ； E —— 齒輪材料的彈性模量（ MPa） ,取 E =*105 2??mmN ； b —— 齒輪接觸的實際寬度（ mm） ,取ncc mKmKb ?? =7*=； z? 、 b? —— 主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑（ mm），直齒輪 、 ，斜齒輪 ? ? ???2c ossinzz r?、? ? ??? 2c ossinbb r? 。 計算倒擋齒輪 9， 10， 11 的彎曲應力： 15 ∴ 9w? 400~850MPa 10w? 400~850MPa 11w? 400~850MPa 斜齒輪彎曲應力 w? yKzKm KT gw ?? ? ?? ?? 3 cos2 （ 4— 2） 式中： w? —— 彎曲應力 （ MPa）； gT —— 計算載荷（ mmN? ）； nm —— 法向模數(shù)（ mm）； z —— 齒數(shù)； ? —— 斜齒輪螺旋角 ??? ； ?K —— 應力集中系數(shù)，可近似取 ?K =； y —— 齒形系數(shù)，可按當量齒數(shù) ?3coszzn ? 在圖 4 中查出； cK —— 齒寬系數(shù)，取 cK =。 cK —— 齒寬系數(shù)，直齒輪取 cK =~。 計算各軸的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 maxeT = 50 mN? ，轉(zhuǎn)速 3500 min/r ，齒輪傳動效率 99%，離合器傳動效率 99%，軸承傳動效率 96%。 負荷大、齒面相對滑動速度又高的齒輪，在接觸壓力大且接觸處產(chǎn)生高溫作用的情況下使齒面間的潤滑油膜破壞，導致齒面直接接觸，在局部高溫、高壓作用下齒面互相熔焊粘連，齒面沿滑動方向形成撕傷痕跡，稱為齒面膠合。它使齒形誤差加大，產(chǎn)生動載荷，并可 能導致輪齒折斷。前者在變速器中出現(xiàn)得極少，而后者出現(xiàn)得多些?？梢杂嬎愠鲋虚g軸與倒擋軸的中心距 ? ?1011/ 21 zzmA ?? = ，倒擋軸與第二軸的中心距 ? ?119// 21 zzmA ??= . 13 4 變速器的設計與計算 齒輪的損壞形式 變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面疲勞剝落（點蝕）、移動換擋齒輪端部破壞以及齒面膠合。中間軸上倒擋傳動齒輪的齒數(shù)比一擋主動齒 輪 5z 略小，取 10z =15。 倒擋：倒擋齒輪采用直齒滑動齒輪，選用的模數(shù)與一擋相同。 12 3z + 7z =nmA ?cos2 = 46. (3— 9) 由式（ 3— 8）、（ 3— 9）得： 3z =， 7z =。 三擋： 73483 zzzzig ?? （ 3— 8） 又 ∵48zz =。 （ 3— 7） 由式（ 3— 6）、（ 3— 7）得： 2z =， 6z =。 ∴62zz = 。取整為 4z =15， 8z =31。 確定 常嚙合齒輪副的齒數(shù) 由式（ 3— 2）求出常嚙合齒輪的傳動比 15148 zzizz g ?? （ 3— 4） 由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)得 15zz =。 上面根據(jù)初選的 A 及 nm 計算出的 ?z 不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后， 11 從式（ 3— 3）看出中心距有了變化，這時應從 ?z 及齒輪變位系數(shù)反過來計算中心距 A ，再以這個修正后的中心距作為以后計算的依據(jù)。 （ 3— 3） 其中 A = 66mm， nm = ，故得 ?z = 。 各擋齒輪齒數(shù)的分配 本設計變速器結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示： 圖 31 變速器結(jié)構(gòu)示意圖 確定一擋齒輪的齒數(shù) 一擋傳動比為： 51481 zzzzig ?? 。通?？砂聪率酱_定： ncmKb? 10 式中： cK —— 齒寬系數(shù)，直齒輪取 cK =~，斜齒輪取 cK =~； nm —— 齒輪的法向模數(shù)。 變速器各對齒輪之間會因模數(shù)或齒數(shù)不同等原因而使它們的中心距不等，設計時可用調(diào)整螺旋角的方法使中心距一致起來。 齒型、壓力角 ? 及螺旋角 ? 車型 齒型 壓力角 ??? 螺旋角 ??? 轎車 高齒并修形的齒形 ， 15， 16， 25~45 一般貨車 GB1356 規(guī)定的標準齒形 20 20~30 重型車 GB1356 規(guī)定的標準齒形 ， 25 低擋、倒擋齒輪 小螺旋角 選擇斜齒輪的螺旋角時，應力求使中間軸上的軸向力相互抵消。但當 ??30? 時，雖然接觸強度會繼續(xù)提高，而彎曲強度則會驟然下降。螺旋角 ? 也應選擇適宜，太小，發(fā)揮不出斜齒輪的優(yōu)越性；太大，會使軸向力過大。為改善嚙合狀態(tài)、降低噪聲和提高強度，現(xiàn)代轎車變速器齒輪多采用高齒且修形的齒形。 轎車四擋變速器殼體的軸向尺寸 ~. 貨車變速器殼體的軸向尺寸與擋數(shù)有關：四擋（ ~） A 五擋（ ~） A 9 六擋（ ~） A 本次設計微型汽車 4+1 手動擋變速器， 其殼體的軸向尺寸是 3*66