【正文】 則變速器的傳動比范圍應(yīng)愈大。 通常，有級變速器具有 5 個前進(jìn)檔；重型載貨汽車和重型越野汽車則采用多檔變速器，其前進(jìn)檔位數(shù)多達(dá) 6~16 個甚至 20 個。但采用手動的機械式操縱機構(gòu)時，要實現(xiàn)迅速、無聲換檔，對于多于 5 個前進(jìn)檔的變速器來說是困難的。多于 5 個前進(jìn)檔將使操縱機構(gòu)復(fù) 雜化，或者需要加裝具有獨立操縱機構(gòu)的副變速器，后者僅用于一定行駛工況。采用傳動比小于 1（ ~）的超速檔，可以更充分地利用發(fā)動機功率，降低單位行駛里程的發(fā)動機曲軸總轉(zhuǎn)數(shù)，因而會減少發(fā)動機的磨損，降低燃料消耗。 有級變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關(guān)，包括傳遞動力的齒輪副數(shù)目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。 三軸式變速器如圖 11 所示，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。此時，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉(zhuǎn)矩。其他前進(jìn)檔需依次經(jīng)過兩對齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。在齒輪中心距（影響變速器尺寸的重要參數(shù)）較小的情況下仍然可以獲得大的一檔傳動比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點。 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 8 圖 11 轎車中間軸式四檔變速器 1— 第一軸； 2— 第二軸； 3— 中間軸 兩軸式變速器如圖 12 所示。轎車多采用前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的布置，因為這種布置使汽車的動力 傳動系統(tǒng)緊湊、操縱性好 且可使汽車質(zhì)量降低6%~10%。如圖所示，兩軸式變速器的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動機縱置時，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動機橫置時則可用圓柱齒輪，從而簡化了制造工藝，降低了成本。 兩軸式變速器沒有直接檔，因此在高檔工作時，齒輪和軸承均承載， 因而噪聲比較大，也增加了磨損，這是它的缺點。 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 9 圖 12 兩軸式變速器 1— 第一軸； 2— 第二軸； 3— 同步器 有級變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒輪。因此，在變速器中，除低檔及倒檔外，直齒圓柱齒輪已經(jīng)被斜齒圓柱齒輪所代替。 由于所設(shè)計的汽車是發(fā)動機前置，后輪驅(qū)動，因此采用中間軸式變速器。它們的共同特點是：變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接檔。再除直接檔以外的其他檔位工作時，中間軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點。 圖 13 中間軸式四檔變速器傳動方案 如圖 13 中的中間軸式四檔變速器傳動方案示例的區(qū)別：圖 13a、 b所示方案有四對常嚙合齒輪，倒檔用直齒滑動齒輪換檔；圖 13c 所示傳動方案的二，三，四檔用常嚙合齒輪傳動，而一檔和倒檔用直齒滑動齒輪換檔。圖 14b、 c、 d所示方案的各前進(jìn)檔，均用常嚙合齒輪傳動；圖 14d所示方案中的倒檔和超速檔安 裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)，這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，很容易形成一個只有四個前進(jìn)檔的變速器。 圖 15 中間軸式六檔變速器傳動方案 以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的檔位，其換檔方式可以用同步器或嚙合套來實現(xiàn)。 發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的轎車采用中間軸式變速器，為縮短傳動軸長度，可將變速器后端加長，如圖 13a、 b所示。如果在附加殼體內(nèi)，布置倒檔傳動齒輪和換檔機構(gòu)，還能減 少變速器主體部分的外形尺寸。這時，如用在軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。 2． 倒檔傳動方案 圖 16 為常見的倒擋布置方案。但換擋時有兩對齒輪同時進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖 16d 所示方案針對前者的缺點做了修改，因而取代了圖 16c所示方案。圖 16f 所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。其缺點是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機構(gòu)復(fù)雜一些。 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 12 圖 16 變速器倒檔傳動方案 因為變速器在一擋和倒擋工 作時有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低檔與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低檔到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 變速器的設(shè)計方案必需滿足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 13 換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。 嚙合套換檔型式一般是配合斜齒輪傳動使用的。嚙合套有分為內(nèi)齒嚙合套和外齒嚙合套，視結(jié)構(gòu)布置而選定，若齒輪副內(nèi)空間允許，采用內(nèi)齒結(jié)合式，以減小軸向尺寸。 采用同步器換檔可保證齒輪在換檔時不受沖擊，使齒輪強度得以充分發(fā)揮，同時操縱輕便，縮短了換檔時間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行 駛安全性，此外，該種型式還有利于實現(xiàn)操縱自動化。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。為解決這個問題，除工藝上采取措施外，在結(jié)構(gòu)上，目前比較有效的方案有以下幾種： 1） 將嚙合套做得長一些（如圖 17a） 或者兩接合齒的嚙合位置錯開（圖17b），這樣在嚙合時使接合齒端部超過被接合齒約 1~3mm。 2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚 切?。?~），這樣，換檔后嚙合套的后端面便被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動脫檔（圖 18）。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效， 圖 17 防止自動脫檔的結(jié)構(gòu)措施Ⅰ 采用較多。但它可以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。2同步器齒鼓 。5彈簧 。 7止動球 。9— 輸出軸 。目前，乘用車一般用 4~5個檔位的變速器。 選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動輪 的滾動半徑等來綜合考慮、確定。故有 則由最大爬坡度要求的變速器Ⅰ檔傳動比為 （ 21） 式中 m汽車總質(zhì)量； g重力加速度； 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 16 max 2e gI TrTi Gr ? ??2max 0rgIeTGri Ti???max1mingngiq i??2 .5 51 .6 91 .1 2 ( 1)g IIg IIIg IViii??? 修 正 為 ψmax道路最大阻力系數(shù)； rr驅(qū)動輪的滾動半徑； Temax發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； i0主減速比； η汽車傳動系的傳動效率。 由已知條件：滿載質(zhì)量 1800kg； rr=； Te max=170Nm； i0=； η=。 超速檔的的傳動比一般為 ~，本設(shè)計去五檔傳動比 igⅤ =。根據(jù)上式可的出： q =。三軸式變速器的中心局 A（ mm）可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式初定： (24) 式中 K A中心距系數(shù)。 三、軸向尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機構(gòu)的布置初步確定。貨車變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)： 四檔 (~)A 五檔 (~)A 六檔 (~)A 當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對數(shù)和同步器多時，中心距系數(shù) KA 應(yīng)取給出系數(shù)的上限。 本次設(shè)計采用 5+1 手動擋變速器，其殼體的軸向尺寸是 3?=， 變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。 第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn 3 m a x0 .4 7nem T m m? (25) 其中 maxeT =170Nm，可得出 mn=。 同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。本設(shè)計取 。 表 21 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角 項目 車型 齒形 壓力角 α 螺旋角 β 轎車 高齒并修形的齒形 176。 16176。 25176。 一般貨車 GB135678 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 20176。 ~30176。 25176。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。 ,嚙合套或同步器取30176。 應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時應(yīng)力求使中間軸上是軸向力相互抵消。 齒輪寬度 b 的 大小直接影響著齒輪的承載能力， b 加大，齒的承載能力增高。所以，在保證齒輪的強度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 19 10912 ZZZZigI ??mAZ 2??91012 ZZiZZ gI ?? ?ZZ 各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定 在初選 了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動比和結(jié)構(gòu)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。 一檔傳動比 （ 27） 為了確定 Z9和 Z10的齒數(shù)， 先求其齒數(shù)和 ?Z : （ 28） 其中 A =、 m =3；故 有 ??Z 。 上面根據(jù)初選的 A及 m計算出的 ?Z 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（ 28）看出中心距有了變化，這時應(yīng)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)。 由式（ 27）求出常嚙合齒輪的傳動比 （ 29） 由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定 ① 5+1 檔轎車手動變速箱設(shè)計說明書 20 ?cos2 )( 21 ZZmA n ??nmAZZ ?c os221 ???gIi8712 ZZZZig ??? ?ZZnmAZ ?cos2??1212131311 ZZZZZZigr ???)(21 1312 ZZmn ???gi而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 （ 210） 由此可得： (211) 而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計算出： 5321 ??ZZ 。 則根據(jù)式（ 27）可計算出一檔實際傳動比為： 。 按同樣的方法可分別計算出：三檔齒輪 2726 65 ?? ZZ 、 ；四檔齒輪 3716 43 ?? ZZ 、 。中間軸上倒檔傳動齒輪的齒數(shù)比一檔主動齒輪 10 略小，取 1312?Z 。 由 （ 214） 可計算出 2711?Z 。 齒輪變位系數(shù)的選擇 齒輪的變位是齒輪設(shè)計中