【正文】 ..37 鎖止角 ? ........................................................................................39 同步時間 ..........................................................................................39 轉(zhuǎn)動慣量的計算 .............................................................................39 第 7 章 變速器操縱機構(gòu)的選擇和箱體設(shè)計原則 .......................40 變速器操縱機構(gòu)的選擇 ............................................................................40 變速器箱體設(shè)計原則 .................................................................................40 結(jié)論 ..............................................................42 致謝 ..............................................................43 參考資料 ..........................................................44 1 第 1 章 緒論 變速器是用來改變改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有倒擋，使汽車獲得倒退行駛能力。 對變速器提出如下要求： 保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。 設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛。 換檔迅速、省力、方便。汽車行使過程中，變速器不得跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 變速器的工作燥聲低。 滿足汽車必要的動力性和經(jīng)濟性指標，這與變速器的擋數(shù)、傳動比有關(guān)。 變速器由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成。 在原有變速傳動 機構(gòu)基礎(chǔ)上，再附加一個副箱體，這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上，達到增加變速器擋數(shù)的目的。 2 第 2 章 變速器傳動機構(gòu)布置 機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，故在不同形式的汽車上得到廣泛的應(yīng)用。其中，兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動汽車上。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高檔工作時齒輪和軸承均承載，不僅工作燥聲增大，容易損壞，還有，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器與一擋速比不可能設(shè)計的很大。而中間軸式變速器的第一軸與輸出軸的轉(zhuǎn)動方向相同。其特點是：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，發(fā)動機縱置時，主減速器采用 弧錐齒輪或準雙曲面齒輪，發(fā)動機橫置時則采用斜齒圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒擋傳動常用滑動齒輪，其它擋位均采用常嚙合齒輪傳動。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支撐在發(fā)動機飛輪上 ,第一軸上的花鍵用來裝設(shè)離合器的從動盤 ,而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬向節(jié)連接。各種傳動方案的共同特點是 :變速器的第一軸后端與常嚙合主動齒輪做成一體。使用直接擋 ,變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載 ,發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出 ,此時變速器的傳動效率高 ,可達到 90%以上 ,噪聲低 ,齒輪和軸承的磨損減少。在其它前進擋位工作時 ,變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸 ,中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞 ,因此在變速器中間軸 與第二軸之間的距離不大的條件下 ,一擋仍然有較大的傳動比 。 4 在除直接擋以外的其它擋位工作時 ,中間軸式變速器的 傳動效率略有降低 ,這是它的缺點。 圖 中間軸式五檔變速器 傳動方案 如圖 2－ 2中間軸式五檔變速器傳動方案中 ,圖 a所示方案中 ,除倒擋用直齒滑動齒輪換擋外 ,其余各擋為常嚙合齒輪傳動。圖 a 所示方案中的一擋 ,倒擋和圖 b 所示方案中的倒擋用直齒滑動齒輪換擋 ,其余各擋均為常嚙合齒輪。同一變速器中 ,有的擋位用用同步器換擋 ,有的擋位用嚙合套換擋 ,那么一定是擋位高的用同步器換擋 ,擋位低的用嚙合套換擋。 變速器用圖 2－ 2c 所示的多支撐結(jié)構(gòu)方案 ,能提高軸的剛度。圖 2－ 2 c 所示方案的高檔從動齒輪處于懸臂狀態(tài) ,同時一擋和倒擋齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里 ,而中間擋的同步器布置在中間軸上是這個方 案的特點。 5 倒擋布置方案 與前進擋相比，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案均采用直齒滑動齒輪方式換擋。 圖 倒擋布置方案 圖 2－ 3為常見的倒擋布置方案。圖 2－ 3d 所示方案 針對前者的缺點作了修改，因而取代了圖 2－ 3c 所示方案。圖 2－ 3f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換擋更為輕便。 變速器的一擋或倒擋因傳動比大，工作時在齒輪上作用的力也大，并導(dǎo)致變速器軸產(chǎn)生較大的撓度和轉(zhuǎn)角，使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞，最終表現(xiàn)出齒輪磨損加快和工作噪聲增加。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發(fā)有些方案將一擋布置靠近軸的支撐處。為防止以外掛如倒擋，一般在掛倒擋時設(shè)有一個掛倒擋時需要克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力，這對軸承不利。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。 換擋機構(gòu)形式 變速器換擋機構(gòu)有直齒滑動齒輪，嚙合套，和同步器換擋三種形式。這不僅是齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使承坐舒適性降低。除此之外，采用直齒滑動齒輪換擋時，換擋行程長也是它的缺點。 當變速器第二軸上的齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)時，可以用移動嚙合套換擋。因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應(yīng)用。 使用同步器能保證迅速，無沖擊，無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性，燃油經(jīng)濟性和行駛安全性。 利用同步器或嚙合套換擋，其擋位行程要比滑動齒輪換擋行程短。為了操縱方便，要求換入不同擋位的變速桿行程應(yīng)盡可能一樣，如利用同步器或嚙合套換擋，就很容易實現(xiàn)這一點。 變速器軸承 作旋轉(zhuǎn)運動的變速器軸支撐在殼體或其它部位的地方以及齒輪與軸不做固定連接處應(yīng)安置軸承。至于何處應(yīng)當采用何種類型的軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點不同而不同。如變速器的第二軸前端支撐在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承。變速器第一軸前端支撐在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間，常采用一端有密封圈的球軸承來承受徑向力。由于變速器向輕量化方向發(fā)展的需要，要求減少變速器中心距，這就影響倒軸承外徑的尺寸。 8 中間軸上齒輪工作時產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承來承受都可以，但當在殼體前端面布置軸承蓋由困難時，必須由后端軸承承受軸向力。圓錐滾子軸承因有直徑較小、寬度較寬，因而容量大，可承受高負荷和通過對軸承預(yù)緊能消除軸向竄動等優(yōu)點，故在一些變速器上得到應(yīng)用。當采用錐軸承時，要注意軸承的預(yù)緊，以免殼體受熱膨脹后軸承出現(xiàn)間隙而使中間軸歪斜。因此。 變速器第一軸、第二軸的后部軸承，以及中間軸前、后軸承，按直 徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。 滾針軸承、滑動軸套主要用在用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運動的地方?；瑒虞S套的經(jīng)向間隙大、易磨損、間隙增大后影響齒輪的定位和運轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加。第二軸的兩端采用深溝球軸承，第二軸中和齒輪配合的軸承采用滾針軸承，中間軸兩端采用深溝球軸承。對兩軸式變速器，將變速器輸入軸與輸出軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距 A。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力越大，齒輪的壽命越短。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能與反便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過小而影響殼體的 強度考慮，要求中心距取大些。還有，變速器中心距取的過小，會使變速器長度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。 分析該車發(fā)動機及相關(guān)參數(shù)：該車為輕型載貨汽車，參考相關(guān)車型，選擇輪胎型號為：。 m ， 1gi ＝ 4 10 檔位數(shù)和 傳動比： 根據(jù)公式： m a x m a x 00 .3 7 7 ra g nrU ii??? ? （ ） 求得主減速比 0i = 再根據(jù) 式 m a x m a x1 m a x 0c o s s i ngretGGirTi? ? ??? ? ? ????? （ ） 確定一檔傳動比。 M 0gi = t? = 得 1gi ? 根據(jù)車輪與路面附著條件確定一檔傳動比： T210maxsg Gri Te i? ?? () 2G 為汽車滿載時靜止于水平路面驅(qū)動橋給路面的載荷，參考同類車型2G =23765N, ? 為道路附著系數(shù)，計算時取 ? =，在此取 。 齒輪參數(shù)的選取 模數(shù) 齒輪模數(shù)是一個重要參數(shù)，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。 表 汽車變速器齒輪的法向模數(shù) nm 車型 微型、輕型轎車 中級轎車 中型貨車 重型汽車 nm 由于設(shè)計車型為輕型貨車，所以取 nm =3 mm 。重合度較大并降低了齒輪的剛度，為此能減少進入嚙合和推 出嚙合時的動載荷，使傳動平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時， 12 可提高齒輪的抗彎強度和表面接觸強度。時強度最高，超過 28176。時強度最高。15176。 176?；?25176。 實際上，因國家規(guī)定的標準壓力角為 20176。在這次設(shè)計中我選用壓力角 ? ＝ 20176。在齒輪選用大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲低。不過當螺旋角大于 30176。斜齒輪的螺旋角一般在 20176。之間。 考慮到盡可 能縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。齒寬窄又會使齒寬方向受力不均勻造成便載，導(dǎo)致承載能力降低，并載齒寬 方向磨損不均勻。對于模數(shù)相同的各擋，擋位低的齒輪 的齒寬系數(shù)取得稍大。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強度，使用平穩(wěn)性，耐磨損、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零。高度變位齒輪副的缺點使不能同時增加一對齒輪的強度，也很難降低噪聲。角度變位即具有高度變位的優(yōu)點，又 避免了其缺點。為保證各對齒輪由相同的中心距，此時應(yīng)對齒輪進行變位。我在齒輪設(shè)計中齒輪沒有達到根切，采用改變螺旋角大小的方法來保證中心距，所以沒有采用齒輪變位。應(yīng)該注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比不應(yīng) 該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻 。 結(jié)構(gòu)簡圖如下： 14 mAZ 2?? 圖 變速器結(jié)構(gòu)簡圖 確定一檔齒輪的齒數(shù) 一檔傳動比 911 2 10g ZZi ZZ?? （ ） 為了確定 Z9 和 Z10 的齒數(shù) ， 先求其齒數(shù)和 ?Z （ ） 其中 A =83mm、 m =3；故 15 ?co s2 )( 21 ZZmA n ??nmAZZ ?c os221 ??有 Z? =，取整，得 55。 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（ ）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)。 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 由式（ 37）求出常嚙合齒輪的傳動比 101129g ZZ iZZ?? () 由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定 12 ZZ ? ① 而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 （ ） 由此可得： （ ） 而根