【正文】 24 25 第六章 變速器同步器與操縱機構(gòu)的設(shè)計 27 27 28 30 32第七章 結(jié) 論 32 參考文獻 33 致 謝 34 第一章 緒 論隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，汽車工業(yè)[1]也漸漸成為我國支柱產(chǎn)業(yè)，汽車的使用已經(jīng)遍布全國。 在我國，汽車工業(yè)起步較晚。隨著我國汽車工業(yè)不斷的壯大，以及汽車行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設(shè)計出經(jīng)濟實惠，工作可靠，性能優(yōu)良，且符合中國國情的汽車已經(jīng)是當(dāng)前汽車設(shè)計者的緊迫問題。經(jīng)過這幾年的刻苦學(xué)習(xí)，我掌握了多門基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識。畢業(yè)設(shè)計是對每個大學(xué)生進行知識掌握與實際運用的一次大檢閱，充分體現(xiàn)了一個設(shè)計者的知識掌握程度和創(chuàng)新思想。在汽車變速箱[2]100多年的歷史中，主要經(jīng)歷了從手動到自動的發(fā)展過程。它們各有優(yōu)缺點：MT的節(jié)能效果最好、經(jīng)濟性娛樂性強，但對駕駛技術(shù)要求高；AT的節(jié)能效果差一些，但是操作簡單、舒適性好、元器件可靠性高；AMT具備前兩者的優(yōu)點，但在換擋時會有短暫的中斷，舒適性差一些；CVT結(jié)構(gòu)簡單、效率高、功率大、車速變化平穩(wěn)，但它的傳動帶容易損壞，無法承受較大的載荷；DCT結(jié)合了手動變速器的燃油經(jīng)濟性和自動變速器的舒適性，它是從傳統(tǒng)的手動變速器演變而來，目前代表變速器的最高技術(shù)。從2002到2007年間自動檔變速器市場占有率從9%增長到26%，Global Insight公司預(yù)計到2012年自動檔變速器將占據(jù)33%的份額，而乘用車市場自動檔所占的比例可能達到44%。另外在消費者調(diào)查中最受關(guān)注的汽車配件中，第一名是安全氣囊，第二就是自動檔的變速器。同時手動檔變速器的節(jié)能型，經(jīng)濟性以及駕駛娛樂性也決定了其不可替代性。二、鑒于中國市場情況的復(fù)雜性，長期來看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢，沒有哪一種形式變速器會成為最后的贏家。四、從長遠來看，中國本土的企業(yè)應(yīng)該更加關(guān)注DCT這個產(chǎn)品，因為它將有非常好的前景。2．自動變速器之所以發(fā)展如此迅速是因為它操縱起來簡單方便，但同時也減少了駕車的樂趣。3．如何設(shè)計出結(jié)構(gòu)更簡單、傳動效率更高、使汽車車速變化更加平穩(wěn)以及駕車舒適性更高的變速器，則一直都是變速器設(shè)計所要攻克的技術(shù)難關(guān)。因此本設(shè)計所選用的變速器型式為FR式手動五檔變速器，是基于新捷達CIF舒適型MT而開展的，設(shè)計中所采用的相關(guān)參數(shù)詳見第三章。變速器是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝置，又稱變速箱。此外，變速器還用于使汽車能倒退行駛和在起動發(fā)動機以及汽車滑行或停車時使發(fā)動機與傳動系保持分離；必要時還應(yīng)有動力輸出功能。1. 應(yīng)保證汽車具有高的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)。2. 設(shè)置空檔，以保證汽車在必要時能將發(fā)動機與傳動系長時間分離；設(shè)置倒檔，使汽車可以倒退行駛。汽車在行駛過程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。4. 重量輕、體積小。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接檔。6. 噪聲小。7. 貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和變速器總成系列化等設(shè)計要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。變速器的種類很多，按其傳動比的改變方式可以分為有級、無級和綜合式的。其中固定軸式應(yīng)用廣泛，有兩軸式和三軸式之分，前者多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，而后者多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。以下是三軸式和兩軸式變速器的傳動方案。將第一、第二軸直接連接起來傳遞扭矩則稱為直接檔。因此，直接檔的傳遞效率高，磨損及噪音也最小，這是三軸式變速器的主要優(yōu)點。因此。其缺點是：處直接檔外其他各檔的傳動效率有所下降。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動效率高、噪聲低。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動系的結(jié)構(gòu)簡單。除倒檔常用滑動齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動；個檔的同步器多裝在第二軸上，這是因為一檔的主動齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可以裝在第一軸的后端，如圖示。另外，低檔傳動比取值的上限（igⅠ=~）也受到較大限制,但這一缺點可通過減小各檔傳動比同時增大主減速比來取消。圖23是三軸式五檔變速器傳動方案。使用直接檔，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90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因為直接檔的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進檔位工作時，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（中心距）不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。在檔數(shù)相同的條件下，各種三軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換檔方式和倒檔傳動方案上有差別。圖23b、c、d所示方案的各前進檔，均用常嚙合齒輪傳動；圖23d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，形成一個只有四個前進檔的變速器. 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)。變速器用圖23c所示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。圖23c所示方案的高檔從動齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時一檔和倒檔齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而中間檔的同步器布置在中間軸上是這個方案的特點。在前進檔的傳動路線中，加入一個傳動，使結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪處于正負交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。圖24b所示方案的優(yōu)點是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。某些輕型貨車四檔變速器采用此方案。圖24d所示方案針對前者的缺點做了修改，因而經(jīng)常在貨車變速器中使用。圖24f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。變速器的設(shè)計方案必需滿足使用性能、制造條件、維護方便及三化等要求。齒輪形式有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。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?，F(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器換檔。其缺點是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。在本設(shè)計中所采用的是鎖環(huán)式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實現(xiàn)同步的。其結(jié)構(gòu)及工作原理將在第六章重點講解。在本設(shè)計中，第一軸常嚙合齒輪及第二軸上齒輪由于內(nèi)腔尺寸較小，所以采用滾針軸承。中間軸前、后軸承采用圓錐滾子軸承。其傳動路線：1檔：一軸→1→2→中間軸→10→9→11間同步器→二軸→輸出2檔：一軸→1→2→中間軸→8→7→7間同步器→二軸→輸出3檔：一軸→1→2→中間軸→6→5→7間同步器→二軸→輸出4檔：為直接檔，即一軸→1→3間同步器→二軸→輸出5檔：一軸→1→2→中間軸→4→3→3間同步器→二軸→輸出倒檔：一軸→1→2→中間軸→12→13→11→11間同步器→二軸→輸出圖25 五檔變速器結(jié)構(gòu)簡圖第三章 變速器主要參數(shù)的選擇與齒輪設(shè)計本設(shè)計是根據(jù)新捷達CIF舒適型MT而開展的，設(shè)計中所采用的相關(guān)參數(shù)均來源于此種車型：主減速比：最高時速：150km/h輪胎型號：205/65R15發(fā)動機型號：SQR481FC最大扭矩：170Nm/4500rpm最大功率：95kw/5750rpm最高轉(zhuǎn)速：6000r/min 圖31新捷達CIF舒適型MT近年來，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢。本設(shè)計也采用5個檔位。汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件求得的變速器I檔傳動比為： （32）式中 G2——汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給路面的載荷； φ ——路面的附著系數(shù)，計算時取φ=~。根據(jù)公式（32）可得：igI =。中間檔的傳動比理論上按公比為： （33）的等比數(shù)列，實際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動機參數(shù)的合理匹配。故有：、（修正為1）。三軸式變速器的中心距A，可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式進行初選。齒輪模數(shù)選取的一般原則：1）為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時增加齒寬；2）為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時減少齒寬；3）從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)；4）從強度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。所選模數(shù)值應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。一檔直齒輪的模數(shù)mmm （36）通過計算m=3。、壓力角α、螺旋角β和齒寬b汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角[7]按表31選取。、15176。、176。~45176。20176。重型車GB/T13562001規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 低檔、176。小螺旋角壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。在本設(shè)計中變速器齒輪壓力角α取20176。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[8]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。變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。高度變位可增加小齒輪的齒根強度，使它達到和大齒輪強度想接近的程度。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。變位系數(shù)的選擇原則 ：1）對于高檔齒輪，應(yīng)按保證最大接觸強度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。 3）總變位系數(shù)越小，齒輪齒根抗彎強度越低。為了降低噪聲，對于變速器中除去一、二檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值。一、二檔和倒檔齒輪，應(yīng)該選用較大的值。選擇齒輪的齒數(shù)時應(yīng)注意最好不使相配齒輪的齒數(shù)和為偶數(shù)，以減少因大、小齒輪的齒數(shù)間有公約數(shù)的機會，否則會引起齒面的不均勻磨損。當(dāng)轎車三軸式的變速器時，則，此處取=16，則可得出=35。這里修正為51，則根據(jù)式（38）反推出A=。聯(lián)立方程式可得：=1=34。 二檔傳動比 （312）而故有：，對于斜齒輪： （313）故有： 聯(lián)立方程式得：。一般情況下，倒檔傳動比與一檔傳動比較為接近。而通常情況下，倒檔軸齒輪取21~23，此處取=23。因本設(shè)計倒檔齒輪也是斜齒輪，故可得出中間軸與倒檔軸