【正文】 am 汽車總質(zhì)量，此處為 4130kg； 代入數(shù)據(jù)，得： )76 1403600(1 3 m a xm a xm a xe aDaraT vACvgfmP ?? ? =1/（ 4130 120/3600+ 1203/71640） = 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的選擇 1)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率與相應(yīng)轉(zhuǎn)速 根據(jù)給定的比功率和最大總質(zhì)量，可得： kwmP a a xe ????? 為滿足動(dòng)力性能要求，所選發(fā)動(dòng)機(jī)的功率不應(yīng)小于此值，故比較上述兩個(gè)結(jié)果后，滿足設(shè)計(jì)要求的最大功率 kwP 85maxe ? 。轎車變速器傳動(dòng)比變化范圍較小（約為 3～ 4），過去常用 3 個(gè)或 4 個(gè)前進(jìn)檔，但近年來為了提高其動(dòng)力性尤其是燃料經(jīng)濟(jì)性，多已采用 5 個(gè)前進(jìn)檔。 選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等來綜合考慮、確定。輕型車輪輪胎尺寸根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)可選 用 ，即輪胎名義寬度為 英寸，輪輞名義直徑為 16 英寸，貨車輪胎扁平率為 90100，在此取 90，則輪胎直徑可以計(jì)算為： )(d ?????? （ ） 則車輪半徑為 r=。傳動(dòng)系最大的傳動(dòng)比通常是變速 器一檔傳動(dòng)比1gi 與主減速器傳動(dòng)比 0i 的乘積，即： 01max iii gt ?? （ ） ，可以忽略空氣阻力，汽車的最大驅(qū)動(dòng)力 maxF 應(yīng) 為： maxmax if FFF ?? （ ） 各表達(dá)式展： )s i nc os( m a xm a xa01m a x ??? ?? fgmr iiT tge （ ） 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 6 則由最大爬坡度要求的變速器 1檔傳動(dòng)比為： teg iT rfgmi ? ?? 0m a x m a xm a xa1 )s i nc os( ?? （ ） 式中 am —— 汽車總質(zhì)量； g —— 重力加速度； f —— 道路阻力系數(shù)，此處取 ； max? —— 最大爬坡要求； r —— 驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑； maxeT —— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 0i —— 主減速比 ； t? —— 汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 ，此處取 。 teg iT rfgmi ? ?? 0m a x m a xm a xa1 )s i nc os( ?? （ ） = ) i ?? ????? oo（ = 即一檔傳動(dòng)比大于 ，即可以滿足爬坡度的要求。 因此，此變速器傳動(dòng)比范圍為 ，傳動(dòng)系統(tǒng)最大傳動(dòng)比為01max iii gt ?? =? 6= （ ） 檔位數(shù)確定 增加變速箱的檔位數(shù)能改善汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 在最低檔傳動(dòng)比不變的條件下，增加變速箱的檔位數(shù)會(huì)使得變速箱相鄰的低檔和高檔之間的傳動(dòng)比值減小，使得換擋工作容易進(jìn)行。實(shí)際上，汽車傳動(dòng)系各檔位傳動(dòng)比大體上按照等比 級(jí)數(shù)分配的。 綜上，選擇 5檔位滿足要求。采用這種變速箱的輕型載貨車通常有 3～ 5 個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔。 兩軸式 兩軸式變速箱結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除最高檔外其他各檔的傳動(dòng)效率高。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可 用螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪。這種結(jié)構(gòu)適用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后輪驅(qū)動(dòng)的轎車和微、輕型貨車上，其特點(diǎn)是輸入軸和輸出軸平行，無中間軸。將第一、二軸直接連接起來傳遞轉(zhuǎn)矩則稱為 直接檔。因此，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(dòng)比，但除了直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率有所降低，適用于2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 9 傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)前置、后輪驅(qū)動(dòng)的布置形式。 確定 方案 由于輕型載貨車一般是傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)前置，后輪驅(qū)動(dòng)的布置形式，同時(shí)考慮到制造成本以及便于用戶維護(hù)等因素，再結(jié)合變速箱的特點(diǎn)和任務(wù)書的要求，現(xiàn)選用機(jī)械三軸式變速箱。 圖 如圖 所示是常用的倒檔布置方案，經(jīng)過對(duì)比比較，本次設(shè)計(jì)用 g)所示的倒檔方案。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪。 軸的結(jié)構(gòu)分析 變速箱軸在工作時(shí)承受轉(zhuǎn)矩及彎矩，軸的明顯變形將影響齒輪正常嚙合，產(chǎn)生較大的噪聲，降低使用壽命。 第一軸通常與齒輪做成一體，其長(zhǎng)度決定于離合器總成的軸向尺寸。 第二軸制成階梯式的以便于齒輪安裝，從 受力及合理利用材料來看，也是需要的。當(dāng)一檔、倒檔采用滑動(dòng)齒輪掛檔時(shí)，第二軸的相應(yīng)花鍵則采用矩形花鍵及動(dòng)配合，這時(shí)不僅要求磨削定心的外徑，一般也要磨削鍵齒側(cè)，而矩形花鍵的齒側(cè)磨削要比漸開線花鍵容易。 旋轉(zhuǎn)式中間軸支承在前后兩個(gè)滾動(dòng)軸承上。 固定式中間軸為僅起支承作用的光軸，與殼體 呈輕壓配合并用鎖片等作軸向定位。僅用于當(dāng)殼體上無足夠位置設(shè)置滾動(dòng)軸承和軸承蓋時(shí)。通常是根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)選定，再驗(yàn)算其壽命。為便于第一軸的拆裝，后軸承的座孔直徑應(yīng)大于第一軸齒輪的齒頂圓直徑。某些轎車往往在加長(zhǎng)的第二軸后端設(shè)置輔助支承，并選擇向心球軸承。中間軸的軸向力應(yīng)力求相互抵銷，未抵銷部分由后軸承承受。 換擋機(jī)構(gòu)形式 此變速箱換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套 和同步器換擋三種形式。三軸式變速器的中心距 A（ mm）可根據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初選： 3 max1TKA A? () 式中 AK —— 中心距系數(shù)。 由公式（ ）得： gge iTT ?1maxmax1 ? =226 6 = 貨車變速 箱殼體的軸向尺寸： 四檔 （ ～ ） A 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 13 五檔 （ ～ ） A 六檔 （ ～ ） A 初選軸向尺寸 :（ ～ ） A=（ ～ ） 103=278～ 309mm 對(duì)于本設(shè)計(jì)輕型貨車，五檔變速箱的軸向尺寸取 310mm. 變速箱殼體的軸向尺寸最后應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。選擇模數(shù)時(shí)應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時(shí)將降低變速器的噪聲，而為了減小變速箱的質(zhì)量，則應(yīng)增大模 數(shù)并減小齒寬和中心距。 根據(jù)圓柱齒輪強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，可列出齒輪模數(shù) m與彎曲應(yīng)力 w? 之間有如下關(guān)系： 直齒輪模數(shù) 3 2wcfj yzK KKTm ?? ?? () 式中 jT —— 計(jì)算載荷， N?mm； ?K —— 應(yīng)力集中系數(shù)，直齒 齒輪取 ； fK —— 摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取 ，被動(dòng)齒輪取 ； z —— 齒輪齒數(shù)； cK —— 齒寬系數(shù)，直齒齒輪取 ～ ； y —— 齒形系數(shù)，見圖 33。 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 14 圖 齒形系數(shù) y（當(dāng)載荷作用在齒頂 ,α =20176。 由公式（ 38）得： 3 33 )850400( 　　　～　yzK KKTmwcfj ???? ?????? ?? ? ≈ ～ 從輪齒應(yīng)力的合理性及強(qiáng)度考慮 ,每對(duì)齒輪應(yīng)有各自的模數(shù) ,但出于工藝考慮，模數(shù)應(yīng)盡量統(tǒng)一 ,多采用折衷方案。 表 mn 車型 微型、輕型轎車 中級(jí)轎車 中型貨車 重型汽車 mn ～ ～ 3 ～ ～ 6 設(shè)計(jì)時(shí)所選模數(shù)應(yīng)符合國(guó)標(biāo) GB135778 規(guī)定（表 32）并滿足強(qiáng)度要求。 嚙合套和同步器的結(jié)合齒多數(shù)采用漸開線齒形，由于工藝上的原因，同一變速器中的結(jié)合齒模數(shù)相同。 、壓力角 ? 和螺旋角 ? 汽車變速箱齒輪的齒形、壓力角和螺旋角按下表取值。、 15176。、176?！?45176。 18176。 重型車 標(biāo)準(zhǔn)齒輪GB135678 低檔、倒檔 176。 小螺旋角 齒形壓力角較小時(shí)，重合度較大，并降低了輪齒剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和退出嚙合時(shí)的 動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。時(shí)強(qiáng)度最高，超過 28176。所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20176。 b 齒寬的選擇既要考慮變速器的質(zhì)量小、軸向尺寸緊湊，又要保證齒輪強(qiáng)度和工作平穩(wěn)性。選用較小的齒寬可以縮短變速器的軸向尺寸和減少質(zhì)量，但是 齒寬減小使得齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性的優(yōu)點(diǎn)被削弱，齒輪的工作應(yīng)力增加；選用寬的齒輪，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使得齒輪沿著齒寬方向的受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。 通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來確定齒寬 b： ncmKb? （ ） 式中 cK —— 齒寬系數(shù)，直齒齒輪取 ～ ，斜齒輪取 ～ ； nm —— 法面模數(shù)。 由公式（ ）得： b=（ ～ ） =～ ,可以確定各擋的齒輪的齒寬。 在齒輪加工精度提高以后，短齒制齒輪不再被使用，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒輪的齒頂高系數(shù) ?ah ＝ ，為一般汽車變速器齒輪所采用。本課題的齒頂高系數(shù) ?ah ＝ 。 （ 1） 確定 1 檔齒輪的齒數(shù) 在本設(shè)計(jì)中，一檔采用滑動(dòng)直齒輪 9傳動(dòng)，模數(shù)為 ，中心距為 103，帶入式子 mAz 2h? （ ） 其中 A中心距； m齒輪模數(shù) hz 兩嚙合齒輪齒數(shù)之和。 先取齒 數(shù)和為整數(shù)，然后分配給 z z10。 Z10的最少齒數(shù)受到中間軸軸徑的限制，因此 z10的選定應(yīng)與中間軸軸徑的確定統(tǒng)一考慮。由公式（ ）得： 10522h ???? mAz 初步取 z10=112，得出 z9=6012=48。 （ 3） 2 檔齒輪副的齒數(shù)： 722 ???? zz zzig （ ） 聯(lián)立 105c o s2 )( 8 87 ??? ?zzmA n （ ） 此外，從抵消或者減小中間軸上的軸向力出發(fā)，還要滿足以下關(guān)系式 a nt a n 21 2128282 ?? ???? ???? zz izzrr g?? （ ） 已知 o2 ?? ，又貨車斜齒輪螺旋角的選用范圍為 18 度至 24 度，這里取2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 18 o8 18?? ，則此時(shí) 82 ???? 盡管相差比較大，但基本滿足要求，因?yàn)樵摍n采用斜齒輪，由于常嚙合齒輪的軸向力不 可能完全消失，且二檔位較低檔，使用頻率也比較低，而在設(shè)計(jì)過程中主要使頻率高的檔位軸向力盡可能減小。 所以選 48z7? 不合適，改選 47z7? ，由此可得 o8 ?? ； 計(jì)算精確傳動(dòng)比： 1925 473881 722 ??????? zz zzig 計(jì)算誤差率： ??? 符合要求。 綜上 5z =41 6z =25 齒輪副的螺旋角為 ， ?gi （ 5） 四檔齒輪參數(shù)設(shè)計(jì) 由41324 zz zzig ? （ ） 2143 )( zz zzmA n ??? （ ） 2124142tantan zz ziz g ????? （ ） 計(jì)算 3825 241 ?? ?????zz ziz g 先對(duì) 4? 進(jìn)行假設(shè)，假設(shè) ?? ， 2t 輕型貨車機(jī)械傳動(dòng)式變速箱設(shè)計(jì) 20 此時(shí) tantan 42 ???，與 接近，基本滿足要求。 （ 6） 五檔為直接檔 . （ 7） 確定倒檔齒數(shù)、中心距及傳動(dòng)比 如傳動(dòng)示意圖中所示，倒檔齒輪的齒數(shù) 12z ， 11z 一般在 2123之間，初步選取 12z ， 11z 之后，便可以計(jì)算出中間軸與倒檔軸的中心距 39。 zzmA ?? 本設(shè)計(jì)初步取 11z =21， 12z =22 m= 則 mmzzmA )2221( )( 121139。則可以計(jì)算出倒檔軸與第二周的中心距 39。39。 ?????? （ ） 則倒檔傳動(dòng)比為 122225 48213813121 9112 ??? ???? zzz zzziR （ ） 變位系數(shù)的選擇及計(jì)算 用范成法切制齒輪時(shí)，有時(shí)刀具的頂部會(huì)過多地切入齒輪