【正文】 箱體的基本 參數(shù) 壁厚 壁厚直接影響機架，機箱的強度與剛度。鑄造 31 材料常用鑄鐵，只需要強度較高時才選用鑄鋼。 本次設(shè)計選用 箱殼類、并采用裝配式。按照結(jié)構(gòu)又分為整體式和裝配式兩種類型。 分動器箱體的設(shè)計 機箱的種類 分動器殼體是用來支承其他零件承受工作載荷、定位其他零件持相對位置、密封其他零件、提高工作性能等 。 本次設(shè)計為越野車分動器，由于總布置關(guān)系，分動器布置在離駕駛室座椅較遠的位置，因此，就需要采用遠距離操縱。在越野行駛時，若需低速檔動力，則為了防止后橋及中橋超載，應(yīng)使低速檔動力由所有驅(qū)動橋分擔(dān)。這時要求整套系統(tǒng)有足夠的剛性，且各連接件之間間隙不能過大，否則換擋時手感不明顯，并增加了分動桿 顫動的可能性。 遠距離操縱手動換擋分動器 平頭式汽車或發(fā)動機后置后輪驅(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，這時需要在分動桿和撥叉之間布置若干傳動件。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡單，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。 30 用于機械式分動器的操縱機構(gòu)，常見的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒檔裝置等主要零件組成，并依靠駕駛員手力完成選檔、換擋或退檔到空擋工作，稱為手動換擋變速器。 分動器操縱機構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)汽車使用條件的需要，駕駛員利用分動器的操縱機構(gòu)完成選檔和實現(xiàn)換擋或退檔到空擋。其轉(zhuǎn)動慣量的計算是：首先求得各零件的轉(zhuǎn)動慣量，然后按不同擋位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上。為此，同步時間與車型有關(guān)，計算時可在下述范圍選?。簩Τ擞密囎兯倨鳎邫n取 ～，低檔取 ～ ；對貨車變速器，高檔取 ～ ，低檔取 ～ 。軸向力大、則同步時間減少。 同步時間 同步器工作時，要連接的兩個部分達到同步的時間越短越好。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 ? 。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強度。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐孔表面噴上厚 ～ 的鉬制成。鍛造時選用錳黃銅等材料。 同步環(huán)徑向厚度 29 與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度受結(jié)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 R 和布置上的限制，不易取得很厚，但必須保證同步環(huán)有足夠的強度 ??19 。設(shè)計時可根據(jù)下式計算確定 b 22 dfRMb m?? （ ） 式中 p —— 摩擦面的許用壓力，對黃銅與鋼的摩擦副， p =～ ； Mm—— 摩擦 力矩； f —— 摩擦因數(shù)； R —— 摩擦錐面的平均半徑。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(shè)計得越大，則摩擦力矩越大。 時，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時，則有粘著和咬住的傾向；在 ? =7176。一般取 ? = ?? 8~6 。 錐面半錐角 ? 摩擦錐面半錐角 ? 越小，摩擦力矩越大。螺紋槽設(shè)計得大些，可使被刮下來的油存在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，使磨損加快。為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細牙螺紋槽及與 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) f 對換擋齒輪和軸的角速度能迅速達到相同有重要作用。早期用青銅合金制造的同步環(huán)，因使用壽命短已遭淘汰 ??17 。若錐面的表面粗糙度值大，則在使用初期容易 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。 在空擋位置，鎖環(huán)錐面的軸向間隙應(yīng)保持在 ～ 。而此刻，若鎖環(huán)上的摩擦錐面還未達到許用磨損的范圍，同步器也會因失去摩擦力矩而不能實現(xiàn)鎖環(huán)等零件與齒輪同步后換擋，故屬于因設(shè)計不當(dāng)而影響同步器壽命。 預(yù)留后備行程 3? 的原因是鎖環(huán)的摩擦錐面會因摩擦而磨損，并在下來的換擋時，鎖環(huán)要向齒輪方向增加少量移動。為保證 b ＞ 0， 應(yīng)使 2? ＞ 1? ，通常取 1? =。 滑塊端隙 1? ，滑塊端隙 1? 系指滑塊端面與鎖環(huán)缺口端面之間的間隙，同時，嚙合套端面與鎖環(huán)端面之間的間隙為 2? ，要求 2? ＞ 1? 。 滑塊轉(zhuǎn)動距離 c，滑塊在鎖環(huán)缺口內(nèi)的轉(zhuǎn)動距離 c 影響分度尺寸 a。尺寸 a 應(yīng)等于 1/4 接合齒齒距。尺寸 b 應(yīng)大于零，取 b=～ 。 鎖環(huán)式同步器有工作可靠、零件耐用等優(yōu)點，但因結(jié)構(gòu)布置上的限制，轉(zhuǎn)矩容量不大，而且由于鎖止面在鎖環(huán)的接合齒上，會因齒端磨損而失效，因而主要用于乘用車和總 質(zhì)量不大的貨車變速器中。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸接近，在角速度相等的瞬間，同步過程結(jié)束，完成了換檔過程的第二階段工作。接下來，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸， 26 使嚙合套的移動受阻，同步器處在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段工作至此已完成。 鎖環(huán)式同步器的工作原理 換檔時，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動滑快和鎖環(huán)移動，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。在不換擋的中間位置，滑快凸起部分嵌入嚙合套中部的內(nèi)環(huán)槽中，使同步器用來換擋的零件保持在中立位置上。彈性元件是位于嚙合套座兩側(cè)的彈簧圈。 鎖環(huán)式同步器的結(jié)構(gòu) 如圖 所示，鎖環(huán)示同步器的結(jié)構(gòu)特點是同步器的摩擦元件位于鎖環(huán) 1 或 4 和齒輪 5 或 8 凸肩部分的錐形斜面上。雖然它們 結(jié)構(gòu) 不同 ，但 它們 都有摩擦原件、鎖止原件和彈性原件。 慣性式同步器 的選擇 慣性式同步器能做到換擋時，在兩換擋元件之間的角速度達到完全相等之前不允許換擋，因而能很好地完成同步器的功能和實現(xiàn)對同步器的基本要求。同步器雖然結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造成本高，精度要求嚴(yán)，軸向尺寸大以及存在同步環(huán)的使用壽命有待提高等問題，但由于它能保證輕便、迅速、無沖擊、無噪聲換擋，且對操作技術(shù)無需求，從而有利于提高汽車的加速性、燃料經(jīng)濟性與行駛安全性，也可延長齒輪壽命，故在現(xiàn)代轎車上得到了最普遍的應(yīng)用。 通過 分析，設(shè)計 出軸的結(jié)構(gòu)，并根據(jù)設(shè)計出的軸設(shè)計出匹配的 軸承， 達到正確的裝配關(guān)系 ， 在滿足 裝配關(guān)系的條件下還要進行強度的校核，以滿足設(shè)計、使用需要 。密封圈用皮革、塑料或耐油橡膠制成。脂潤滑因潤滑脂不易流失，故便于密封和維護，且一次充填潤滑脂可運轉(zhuǎn)較長時間。 當(dāng) 5( ~ 2) 10 / m indn mm r?? 時，一般滾動軸承可采 用潤滑脂潤滑，超過這一范圍宜采用潤滑油潤滑。潤滑劑的選擇可按照 滾動軸承的潤滑方式具體選擇可按速度因數(shù) dn 值來定。 取 ,1 ?? pt ff ， m in/ 32 rin ???， 3?? 代入（ ）式得： ??hL ， kmS ?? ? 故 該軸承 滿足使用要求 。 軸軸承 30207 查《機械設(shè)計手冊》可知： kNCkNC rr , 0 ?? ； , ?? eY ； 24 因為 e=，故 eFFra ?? ，所以 。 取 tf =1， pf =， n=6000r\min， 3?? 代入（ ）式得： hLh ?? ； 平均車速 hkmVV a / m a x ?? ； 行駛至大修前的總行駛里程 kmVLS amh ??? 。 圖 軸承受力圖 其 中 NFFF VAHArA 692320376617 2222 ????? NFFF VCHCrC 279314512386 2222 ????? 23 內(nèi)部軸向力 NYFF rAsA ???? NFa 3278? NYFF rCsC ???? NFFF SASCa 2 1 6 1 5 7 23 2 7 8 ?????? NFFF sCaaA 1 5 7 23 2 7 8 ????? NFF scac ?? ； 由于 rCrA FF ? 及 acaA FF ? 所以只需校合軸承 A。齒輪內(nèi)孔與軸的配合采用滾針軸承。 軸承的選用受到結(jié)構(gòu)的限制，并隨所承受載荷的特點不同而不同 。所以 變速器軸承多選用滾動軸承，即向心球軸 承，向心短圓柱滾子軸承，滾針軸承以及圓錐滾子軸承。軸承分為滾動和滑動軸承兩大類。 MP adM 32 ?? ??[? ],故符合強度要求。m 所以將 M= Nm 輸出軸轉(zhuǎn)矩 2gT 為： 低iTT eg ?? max2 = ? = N同理得到 H 面內(nèi)的彎矩 、 V面的彎矩分 和輸出軸轉(zhuǎn)矩分 別為： H 面內(nèi)的彎矩： 7 2 1 3 3 5 ???cM N滿足 []ccff? ，[]ssff? ， []??? ，故滿足剛度要求 ??12 。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過 。第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點近，負(fù)荷又 小，通常撓度不大，故可以不必計算。 (a)軸在垂直面內(nèi)的變形 (b)軸在水平面內(nèi)的變形 圖 分動器 軸的變形示意簡圖 21 軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》的有關(guān)公式計算。m,d=（ ）中： 1? = 332dM? = 3 ? ?? 20 = ＜ [? ] 受力圖如圖 所示： （ a） 輸入 軸 水平方向受力圖 （ b） 輸入 軸 垂直方向受力圖 圖 輸入 軸受力圖 彎矩圖如圖 所示： （ a） 輸入軸 水平彎矩圖 （ b） 輸入軸 垂直彎矩圖 圖 輸入 軸彎矩圖 （ 2）軸的剛度計算 對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。m 222 gSC TMMM ??? = 222 1 8 46 1 3 59 9 2 2 ?? = 第一軸 低 檔工作時強度校核： NFt 31 ?? NFr 31 ?? NFa 31 ?? mmlAB ? , mmlBC ? 求 H面內(nèi)支反力 HAF 、 HCF 和彎矩 cM 輸出軸受力如圖 （ a）所示，則 HAF + HCF = tF （ ） ABHAlF = BCHClF （ ） 由式（ ） 和式 （ ）可得 ： HAF =6617N， HCF =2386N， cM =mm； sM —— 在斷面處軸的水平彎矩， N作用在齒輪上的徑向力 rF 和軸向力 aF 使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生垂向撓度 cf ；而圓周力 tF 使軸在水平面內(nèi)彎曲變形并產(chǎn)生水平撓度 sf ，則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力()MPa? 為： 332 []wMMWd???? ? ? （ ） 2 2 2c s jM M M T? ? ? （ ）式中： jT —— 計算轉(zhuǎn)矩， N 1. 計算各擋齒輪嚙合的圓周力 tF 、 徑向力 rF 及軸向力 aF dTF et max2? dTF ter ?tan2 m ax? （ ） dTF ea ?tan2 m ax? 式中： i—— 齒輪的傳動比； d—— 齒輪的節(jié)圓直徑， mm； ? —— 節(jié)圓處壓力角； ? —— 螺旋角； maxeT —— 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩。 應(yīng)當(dāng)對每個擋位下的軸的剛度和強度都進行驗算，因為擋位不同不僅齒輪的圓周力、徑向力和軸向力不同，而且著力點也有變化。因此，在設(shè)計分動器時，其剛度大小應(yīng)以保證齒輪能有正確的嚙合為前提條件。 要求變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強度。 圖 輸入軸圖 軸的設(shè)計 如圖 。調(diào)質(zhì)是淬火后在 400~720℃ 進行高溫回火，用來使鋼獲得高的韌性和足夠的強度。 17 初選的軸徑還需要根據(jù)變速器 的結(jié)構(gòu)布置和軸承與花鍵、彈性擋圈等標(biāo)準(zhǔn)以及軸的剛度與強度等結(jié)果進行修正。 故本設(shè)計中取 mind =20mm。故軸的強度按轉(zhuǎn)矩進行計算。 主動軸主要受額定轉(zhuǎn)矩 T 的作用，由于軸上重力而產(chǎn)生的彎矩很小，可以忽略不計。為了提高軸的強度和耐磨性，可對軸進行各種熱處理或化學(xué)處理，以及表面強化處理。通常用的是碳鋼，其中最常用的是 45 鋼。在對高速工作下的軸，因有共振危險，故應(yīng)進行振動穩(wěn)定性計算 ??8 。 （ 3）軸的強度計算或校核。 軸的設(shè)計應(yīng)滿足如下準(zhǔn)則： （ 1）根據(jù)軸