【正文】 汽缸排列形式不同發(fā)動機(jī)有直列水平對置和 V 型三種汽缸直列式排列具有結(jié)構(gòu)簡單寬度窄布置方便等優(yōu)點但當(dāng)發(fā)動機(jī)缸數(shù)多時長度尺寸長在汽車上布置困難因此直列式適用于 6 缸以下的發(fā)動機(jī)此外直列式還有高度尺寸大的缺點 根據(jù)發(fā)動機(jī)冷卻方式不同發(fā)動機(jī)分為水冷與風(fēng)冷兩種大部分汽車用水冷發(fā)動機(jī)因為它具有冷卻均勻可靠散熱良好躁聲小和能解決車內(nèi)供暖問題以及加大散熱器面積后能較好適應(yīng)發(fā)動機(jī)增壓后散熱的需要等優(yōu)點水冷發(fā)動機(jī)的主要缺點是冷卻系結(jié)構(gòu)復(fù)雜使 用與維修不方便冷卻性能受環(huán)境溫度影響較大夏季冷卻水容易過熱動機(jī)又容易過冷并且在室外存放水結(jié)冰后能凍壞氣缸缸體和散熱器 當(dāng)選用尺寸和質(zhì)量小的發(fā)動機(jī)時不僅有利于汽車小型化輕量化同時在保證客廂內(nèi)都有足夠空間的條件下還能節(jié)約燃料 2 發(fā)動機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 發(fā)動機(jī)最大功率和相應(yīng)轉(zhuǎn)速 我們可以根據(jù)所需的最高車速用下式估算發(fā)動機(jī)最大功率 其中為傳動率效率取 90 為汽車總質(zhì)量 t 為重力加速度取 10 為滾動阻力系數(shù)取 08 A 為汽車正面投影面積 A h 為最高車速取 120 為空氣阻力系數(shù)取 08 則 最大功率轉(zhuǎn)速的范圍如下汽油機(jī)的在 30007000 因轎車最高車速高值多在4000 以上輕型貨車的值在 40005000 之間中型貨車的值更低些 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速 我們可以用下式計算確定 其中為轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)一般在 1113 之間取 12 為最大功率轉(zhuǎn)矩一般在 40005000 之間取 4000 為發(fā)動機(jī)最大功率得 5560 則 3 變速器結(jié)構(gòu)方案的選擇 機(jī)械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡單傳 動效率高制造成本低和工作可靠等優(yōu)點在不同形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用目前汽車上采用的變速器汽車上采用的變速器結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的這是由于各國汽車的使用制造修理等條件不同也由于各種類型汽車的使用要求不同所決定的盡管如此一般變速器的結(jié)構(gòu)形式仍具有很多共同點 多種結(jié)構(gòu)形式都有其各自的優(yōu)缺點這些優(yōu)缺點隨主觀和客觀條件的變化而變化因此設(shè)計人員應(yīng)深入實際收集質(zhì)料調(diào)查研究對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較并盡可能地考慮到產(chǎn)品的系列化通用化和標(biāo)準(zhǔn)化最后確定較合適的方案 31 確定變速器的軸式 根據(jù)軸式的形式不同分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩類固定軸 式又分為兩軸式中間軸式雙中間軸式和多中間軸式變速器固定軸式應(yīng)用廣泛其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車上中間軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車上旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器 現(xiàn)代汽車大多數(shù)都采用三軸式變速器究竟采用哪一種形式除了汽車總布置的要求外主要考慮以下三個方面 1 變速器的徑向尺寸 兩軸式變速器它的前進(jìn)檔均由一對齒輪傳遞動力當(dāng)需要大的傳動比十需將主動齒輪做得小些而將從動輪做得很大因此兩軸的中心距和變速器殼的相關(guān)尺寸也必然增大而三軸式變速器由兩對齒輪傳遞動力在同樣傳動比的情況 下可將大齒輪的徑向尺寸做得小些因此中心距及變速器殼的相關(guān)尺寸均可減小 2 變速器的壽命 兩軸式變速器的低檔齒輪副大小相差懸殊小齒輪工作循環(huán)次數(shù)比大齒輪要高得多因此小齒輪的壽命比大齒輪的壽命短三軸式變速器各前進(jìn)檔除直接檔均為常嚙合斜齒輪傳動大小齒輪的徑向尺寸相差較小工作循環(huán)次數(shù)和齒輪壽命也比較接近用直接檔工作時因第一軸與第二軸直接連在一起齒輪只是空轉(zhuǎn)并不傳送動力故不影響齒輪壽命 3 變速器的效率 兩軸式變速器雖然可以有等于 1 的傳動比但仍要經(jīng)過一對齒輪傳遞動力因此有功率損失而三軸式變速器可將輸入軸和輸出 軸直接相連得到直接檔這種動力傳遞方式幾乎無功率損失且躁聲較小 所以根據(jù)上述的三個方面本設(shè)計采用三軸式變速器 32 換檔的結(jié)構(gòu)方式 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 同步器換檔 現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器使用同步器可減輕接合齒 換檔時引起的沖擊及零件的損壞并且具有操縱輕便經(jīng)濟(jì)性和縮短換檔時間等優(yōu)點從而改善了汽車的加速性經(jīng)濟(jì)性和山區(qū)行駛的安全性 上述的換檔方案可以同時用在同一變速器中的不同檔位上所以本設(shè)計考慮的原則是不常用的倒檔和一檔采用結(jié)構(gòu)較簡單的滑動直齒輪或嚙合套的形式對于常用 的檔位則采用同步器 2 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滑動直齒輪換檔的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單緊湊容易制造缺點是換檔時齒端面承受很大的沖擊會導(dǎo)致齒輪過早損壞并且直齒輪工作躁聲大所以這種換檔方式一般僅用在倒檔上 采用滑動斜齒輪換檔雖然工作平穩(wěn)承載能力大躁聲小的優(yōu)點但它的換檔仍然避免不了齒端面承受沖擊所以現(xiàn)代汽車的變速器中前進(jìn)檔采用滑動齒輪換檔的已甚為少見 3 嚙合套換檔 用嚙合套換檔可將構(gòu)成某傳動比的一對齒輪制成常嚙合的斜齒輪而斜齒輪上另外有一部分做成直的接合齒用來與嚙合套相嚙合這 種結(jié)構(gòu)既具有斜齒輪傳動的優(yōu)點同時克服了滑動齒輪換檔時沖擊力集中在 12 個齒上的缺陷 33 齒輪安排 各齒輪副的相對安裝位置對于整個變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響各檔位置的安排應(yīng)考慮以下四個方面的要求 1 整車總裝置 根據(jù)整車的總布置對變速器輸入軸與輸出軸的相對位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機(jī)構(gòu)提出要求 2 駕駛員的使用習(xí)慣 有人認(rèn)為人們習(xí)慣于按檔的高低順序由左到右或有右到左排列來換檔但是也有人認(rèn)為應(yīng)該將常用檔放在中間位置而將不常用的低檔放在兩邊 3 改善齒輪受載狀況 各檔齒輪在變速器中的位置安排應(yīng)考慮齒輪的受載 狀況承受載荷的低檔齒輪一般安置在離軸承較近的地方以減小的變形使齒輪的重疊系數(shù)不致下降過多變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過高而造成表面點蝕損壞因此將高檔齒輪安排在離兩支承較遠(yuǎn)處較好該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小故齒輪的偏載也小 4 提高平均傳動效率 為提高平均傳動效率在三軸式變速器中普遍采用具有直接擋的傳動方案并盡可能地將使用時間最多的檔位設(shè)計成直接檔 34 倒檔軸的位置 倒檔齒輪的結(jié)構(gòu)及其軸的位置應(yīng)與變速器的整體結(jié)構(gòu)方案同時考慮倒檔設(shè)計在變速器的左側(cè)或右側(cè)在機(jī)構(gòu)上均能實現(xiàn)不同之處是掛倒檔時駕駛員移動變速桿 的方向改變了在結(jié)構(gòu)布置上要注意的是在不掛入倒檔時為了防止意外掛入倒檔一般在掛倒檔時設(shè)有一個掛倒檔時需克服彈簧所產(chǎn)生的力用來提醒駕駛員注意倒檔齒輪不能與第二軸齒輪有嚙合的狀況換倒檔時能順利換入倒檔而不和其它齒輪發(fā)生干涉 4 變速器主要參數(shù)的確定 41 變速器檔數(shù)及各檔傳動比 變速器檔數(shù)的多少對汽車動力性經(jīng)濟(jì)性影響很大檔數(shù)多可以使發(fā)動機(jī)經(jīng)常在最大功率附近的轉(zhuǎn)速工作而且十發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍小發(fā)動機(jī)平均功率高故可提高汽車的動力性即提高汽車的加速能力和爬坡能力檔數(shù)多也增加了發(fā)動機(jī)在低油耗區(qū)工作的可能性因而提高了汽車的 燃料經(jīng)濟(jì)性但它的缺點是使變速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜質(zhì)量增大操縱不輕便等 所以本設(shè)計采用的是四檔變速器 首先確定低檔傳動比時要考慮下列因素汽車最大爬坡度驅(qū)動輪與路面的附著力汽車最低穩(wěn)定車速及主要傳動比等 1 根據(jù)最大爬坡度確定一檔傳動比 汽車在最大上坡路面行駛時最大驅(qū)動力應(yīng)能克服輪胎與路面間滾動阻力及上坡阻力由于汽車上坡行駛時車速不高故忽略空氣阻力這時有 41 其中為最大驅(qū)動力 為滾動阻力 42 為最大上坡阻力 43 44 帶入式 41 得 其中 為發(fā)動機(jī)最大扭矩 為變速器一檔傳動比 為主傳動器傳動比 為汽車傳動系總效率 為汽車總質(zhì)量 為重力加速度 為道路最大阻力系數(shù) 為驅(qū)動輪滾動半徑 為滾動阻力系數(shù) 為道路最大上坡角 2 根據(jù)驅(qū)動輪與路面的附著力確定一檔傳動比 汽車行駛時為了使驅(qū)動輪不打滑必須使驅(qū)動力等于或小于驅(qū)動輪與路面間的附著力此條件可用下列不等式表示 45 其中 為道路附著系數(shù)計算時取 為驅(qū)動輪垂直反力用下列公式計算 46 其中 為后輪驅(qū)動時 前輪驅(qū)動時