【正文】 fication of the intermediate shaft bearings 61 Chapter summary 61Chapter 6 Synchronizer and the selection of the design of the control mechanism 62 Selection with the design of synchronizer 62 Lock ring synchronizer 63 Latch synchronizer 64 Lock ring synchronizer determine the size of 65 The main parameters of the synchronizer 66 Design uses transmission control mechanism 68 Classification of transmission control agencies 68 Analysis of transmission monly used control mechanism 70 The design of the transmission box 71 Chapter summary 72Conclusion 73Thanks 74References 7576第1章 緒 論 汽車變速器概述變速器用于轉變發(fā)動機曲軸的轉矩和轉速，以適應汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下，對驅動車輪牽引力及車速不同要求的需要。變速器能使汽車以非常低的穩(wěn)定車速行駛，而這種低的車速只靠內燃機的最低穩(wěn)定車速是難以達到的。變速器按其傳動比的改變方式可分為有級、無級和綜合式的。固定軸式變速器又分為兩軸式、三軸式和多軸式的。變速器的結構對汽車的動力性、經濟性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。隨著汽車技術的發(fā)展，增力式同步器，雙、中間軸變速器，后置常嚙合傳動齒輪、短第二軸的變速器，各種自動、半自動以及電子控制的自動換擋機構等新結構也相繼問世。變速器都裝有單向的通氣閥以防殼內空氣熱脹而漏油及潤滑油氧化。 汽車變速器設計的目的和意義現(xiàn)代汽車上廣泛采用內燃機作為動力源，其轉矩和轉速的變化范圍很小，而復雜的使用條件要求汽車的驅動力和車速能在相當大的范圍內變化。變速器設計的目的就是為了滿足上述的要求，使汽車在特定的工況下穩(wěn)定的工作。這就要求設計人員依據(jù)汽車的技術參數(shù)，合理的選擇變速器的參數(shù)，使所設計的變速器能和整車具有很好的匹配性。1892年法國制造出第一輛帶有變速器的汽車。福魯特采用耐用的摩擦材料進一步完善了變速器的性能。雷納拉瓦索爾推廣使用的。變速器內有多組傳動比不同的齒輪副，而汽車行駛時的換擋工作，也就是通過操縱機構使變速器內的不同的齒輪副工作。手動變速器的換擋操作可以完全遵從駕駛者的意志，且結構簡單、故障率相對較低、價廉物美。自動變速器與手動變速器的共同點，就是二者都屬于有級式變速器，只不過自動變速器可以根據(jù)車速的快慢來自動實現(xiàn)換擋，可以消除手動變速器“頓挫”的換擋感覺。3． 無級變速器無級變速器又稱為連續(xù)變速式無級變速器。無級變速器結構比傳統(tǒng)變速器簡單，體積更小，它既沒有手動變速器的眾多齒輪副，也沒有自動變速器復雜的行星齒輪組，主要靠主動輪、從動輪和傳動帶來實現(xiàn)速比的無級變化[4]。變矩器的作用是通過油液介質將發(fā)動機動力傳遞給變速器，它的傳遞效率通常只有80%。 汽車變速器的發(fā)展趨勢回顧汽車變速器的發(fā)展可以清楚的知道，變速器作為汽車傳動系統(tǒng)的重要組成部分，其技術的發(fā)展，是衡量汽車技術水平的一個重要依據(jù)。自動變速器多擋化雖能擴大自動變速的范圍，但它并非安全迅速。無級化是對自動變速器的理想追求。隨著電子技術的發(fā)展，變速器的自動控制進一步完善，在各種使用工況下能實現(xiàn)發(fā)動機與傳動系的最佳匹配，控制更加精確、有效，性能價格比大大提高。其不足之處在于價格昂貴、維修費用很高，而且使用起來比手動擋車費油，尤其是低速行駛或堵車中走走停停時，更會增大油耗[5]。不久的將來，隨著電子控制技術的進一步完善，電子控制式的無級變速器可望得到廣泛的發(fā)展和應用。近年來，為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢。發(fā)動機排量大的乘用車多用5個擋。多擋變速器多用于總質量大些的貨車和越野車上[6]。采用超速擋，可以提高汽車的燃油經濟性。從傳動機構布置上來說，目前，兩軸式和三軸式變速器都得到了廣泛的應用。三軸式變速器的第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各擋齒輪分別與中間軸的相應齒輪相嚙合，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、第二軸也僅傳遞轉矩。手動變速器的發(fā)展趨勢是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒圓柱齒輪。因此，在變速器中，除低擋及倒擋齒輪外，直齒圓柱齒輪已被斜齒圓柱齒輪所取代。 手動變速器的設計要求1. 正確選擇變速器的擋位數(shù)和傳動比，使其和發(fā)動機參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證汽車具有良好的動力性和經濟性；2. 設置空擋以保證汽車在必要時能將發(fā)動機和傳動系長時間分離，設置倒擋使汽車能倒退行駛；3. 操縱簡單、方便、迅速、省力；4. 傳動效率高，工作平穩(wěn)、無噪聲；5. 體積小、質量輕、承載能力強，工作可靠；6. 制造容易、成本低廉、維修方便、使用壽命長；7. 貫徹零件標準化、部件通用化及總成系列化等設計要求，遵守有關標準規(guī)定；8. 需要時應設置動力輸出裝置。本文主要完成下面一些主要工作：1. 參數(shù)計算。變速器齒輪幾何尺寸計算；變速器齒輪的強度計算及材料選擇；計算各軸的扭矩和轉速；齒輪強度計算及檢驗；3. 變速器軸設計計算。第2章 變速器傳動機構布置方案確定 設計所依據(jù)的主要技術參數(shù)本設計是根據(jù)松花江中意HFJ6351B的技術參數(shù)來設計一種輕型貨汽車變速器，其具體參數(shù)如表21。m)(3000～3500r/min)82輪距(前)(mm)1215滿載軸荷前(kg)678輪距(后)(mm)1200后(kg)852軸距(mm)1960主減速器減速比最高車速(km/h)105載質量(kg)560最大爬坡度(%)20整車整備質量(kg)970輪胎規(guī)格155R12C滿載總重(kg)1530 變速器傳動機構的結構分析和形式選擇有級變速器與無級的相比，其結構簡單、造價低廉，具有高的傳動效率（η=～），因此在各種類型的汽車上均得到了廣泛的應用。變速器擋位的增多可提高發(fā)動機的功率利用率、汽車的燃料經濟性和平均車速，從而可提高汽車的運輸效率，降低運輸成本。某些轎車和貨車的變速器，采用僅在良好的路面和空載行駛時才使用的超速擋。但與傳動比為1的直接擋比較，采用超速擋會降低傳動效率。兩軸式和三軸式變速器都得到了廣泛的應用。轎車多采用前置發(fā)動機前輪驅動的布置，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量減少6%～10%。兩軸式變速器沒有直接擋，因此在高擋工作時，齒輪和軸承均承載，因而噪聲較大，也增加了磨損，這是它的缺點。其特點是：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體；多數(shù)方案的倒擋傳動常用滑動齒輪，其它擋位均用常嚙合齒輪傳動。圖21 兩軸式變速器傳動方案 中間軸式變速器特點分析中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅動汽車和發(fā)動機后置后輪驅動的客車上。如圖22所示為中間軸式變速器的傳動方案，其中(a)～(b)為中間軸式五擋變速器，(c)～(d)為中間軸式六擋變速器的傳動方案。絕大多數(shù)方案的第二軸前端經軸承支承在第一軸后端的孔內，且保證兩軸軸線在同一直線上，經嚙合套將它們連接后可得到直接擋。因為直接擋的利用率要高于其他擋位，因而提高了變速器的使用壽圖22 中間軸式變速器傳動方案命；在其他前進擋位工作時，變速器傳遞的動力需要經過設置在第一軸、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（中心距）不大的條件下，一擋仍然有較大的傳動比；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，擋位低的齒輪可以不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案件中除一擋以外的其他擋位的換擋機構，均采用同步器或接合套換擋，少數(shù)結構的一擋也采用同步器或接合套換擋，各擋同步器或接合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。以上各方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的擋位，其換擋形式可以用同步器或嚙合套來實現(xiàn)。圖23(b)方案的優(yōu)點是倒擋利用了一擋齒輪，縮短了中間軸的長度。圖23(c)方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖23(e)所示方案是將一、倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。為了縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖23(g)所示方案；其缺點是一、倒擋各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機構復雜一些。為此，無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的一擋與倒擋，都應當布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良情況，然后按照從低擋到高擋的順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸具有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。為防止意外掛入倒擋，一般在掛倒擋時設有一個掛倒擋時需克服彈簧所產生的力，用來提醒駕駛員注意。將高擋布置在靠近軸的兩端支承中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)域因軸的變形而引起的齒輪偏轉角較小，齒輪可保持較好的嚙合狀態(tài)，以減少偏載并提高齒輪壽命[7]。使用傳動比小于1的超速擋，能夠更充分的利用發(fā)動機的功率，使汽車行駛1Km所需發(fā)動機曲軸的總轉數(shù)減少，因而有助于減少發(fā)動機磨損和降低燃料消耗。機械式變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關，包括傳遞動力時處于工作狀態(tài)的齒輪對數(shù)、每分鐘轉速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、齒輪和殼體等零件的制造精度等[8]。與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、運轉平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍有復雜，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。汽車行駛時，因變速器內各轉動齒輪有不同的角度，所以用軸向滑動直齒齒輪方式換擋，會在輪齒端面產生沖擊，并伴隨噪聲。只有駕駛員用熟練的操作技術（如兩腳離合器）才能使換擋時齒輪無沖擊，并克服上述缺點；但換擋瞬間駕駛員注意力被分散，又影響行駛安全。因此，盡管這種換擋方式結構簡單，制造、拆裝與維修工作皆容易，并能減小變速器旋轉部分的慣性力矩，但除一擋、倒擋已很少使用。這時，不僅換擋行程短，同時因承受換擋沖擊載荷的接合齒數(shù)多，而輪齒又不參與換擋，所以它們都不會過早損壞；但因不能消除換擋沖擊，仍然要求駕駛員有熟練的操作技術。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，而與操作技術的熟練程度無關，從而提高了汽車的加速性、燃油經濟性和行駛安全性。利用同步器換擋，其換擋行程要比滑動齒輪換擋行程短。為了操縱方便發(fā)，要求換入不同擋位的變速桿行程應盡可能一樣，如利用同步器或嚙合套換擋，就很容易實現(xiàn)這一點。由于接合齒磨損、變速器剛度不足以及振動等原因，都會導致自動脫擋。這樣在嚙合時，使接合齒端部超過被接合齒的1～3mm。2. 將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切薄(～)，這樣，換擋后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動脫擋，如圖24(b)所示?！?。這種方案比較有效，應用較多。圖24 防止自動脫擋的結構措施 變速器軸承變速器的第二軸前端支承在第一軸常嚙合齒輪的內腔中，內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、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。 本設計所采用的傳動機構布置方案在本次設計中采用5+1擋中間軸式變速器。其中齒輪結構形式斜齒圓柱齒輪；換擋機構形式為環(huán)式同步器的方案。在零部件的選擇部分，對變速器齒輪、換擋機構的形式和變速器防止自動脫擋的結構進行了分析和說明。第3章 變速器主要參數(shù)的選擇和齒數(shù)分配 變速器各擋傳動比的確定 變速器最低擋傳動比的確定在選擇最低擋傳動比時，應根據(jù)汽車最大爬坡度、驅動車輪和地面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅動車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1擋傳動比為 (31)式中 ——汽車總質量， kg；——重力加速度， m/s2；——道路附著系數(shù)，；——驅動車輪的滾動半徑， mm；——發(fā)動機最大轉矩， N將各數(shù)據(jù)代入式(31)中得根據(jù)驅動車輪與路面的附著條件可求得變速器一擋傳動比為 (32)式中 ——汽車滿載靜止與水平路面時驅動橋給地面的載荷，Kg；——道路的附著系數(shù)，計算時取～；其他參數(shù)同式(31)。 變速器其他各擋傳動比的確定變速器的四擋為直接擋，中間擋的傳動比理論上按公比(其中n為擋位數(shù))的幾何級數(shù)排列，實際上與理論值略有出入。它是一個基本參數(shù)，其大小不僅對變速器的外形尺寸、體積和質量大小有影響，而且對輪齒的接觸強度有影響。因此，最小允許中心距應當由保證輪齒有必要的接觸強度來確定。還有，變速器中心取得過小，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[11]。m)；——變速器一擋傳動比；——變速器的傳動效率，取96%。 變速器外形尺寸的初選變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間齒輪和換擋機構的布置初步確定。實際初可根據(jù)中心距離的尺寸參照下列關系初選。商用車變速器的軸向尺寸為： 四擋：五擋；六擋 所以本設計變速器的軸向尺寸可初選為mm，取整mm。 變速器齒輪參數(shù)的選擇 模數(shù)