【正文】 無(wú)級(jí)變速，是有級(jí)變速的自動(dòng)控制，沒(méi)有從根本上滿(mǎn)足汽車(chē)對(duì)變速器的要求。 3．電控機(jī)械式自動(dòng)變速器 電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automated Mechanical Transmission簡(jiǎn)稱(chēng)AMT)和液力自動(dòng)變速器（AT）一樣，不是無(wú)級(jí)變速器，是有級(jí)變速器的自動(dòng)換檔控制。 4．齒輪無(wú)級(jí)變速器 齒輪無(wú)級(jí)變速器（Gear Continuously Variable Transmission）這是一種全新的設(shè)計(jì)思想，是利用齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)高效率、大功率的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。齒輪無(wú)級(jí)變速裝置結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，只有不足20種非標(biāo)零件，51個(gè)零件，生產(chǎn)成本甚至低于手動(dòng)變速箱。 齒輪無(wú)級(jí)變速器的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：（1）傳動(dòng)功率大，200KW的傳動(dòng)功率是很容易達(dá)到的；（2）傳動(dòng)效率高，90%以上的傳動(dòng)效率是很容易達(dá)到的；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大幅度降低生產(chǎn)成本，相當(dāng)于自動(dòng)變速箱的1/10；（4）對(duì)汽車(chē)而言，提高傳動(dòng)效率，節(jié)油20%；（5）發(fā)動(dòng)機(jī)在理想狀態(tài)下工作，燃料燃燒完全，排放干凈，極大的減少了對(duì)環(huán)境的污染。在設(shè)計(jì)中，我們除了對(duì)汽車(chē)變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的布置外，還運(yùn)用了材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)，對(duì)變速器的重要零件—軸和齒輪進(jìn)行受力分析，強(qiáng)度、剛度的校核，以及為這些零件選擇合理的工程材料和熱處理方法，同時(shí)也為變速器選擇合理的同步器和操縱機(jī)構(gòu)。2 變速器結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)目前，汽車(chē)上采用的變速器結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，這是由于各國(guó)汽車(chē)的使用、制造、修理等條件不同，也是由于各種類(lèi)型汽車(chē)的使用要求不同所決定的。各種機(jī)構(gòu)形式都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這些優(yōu)缺點(diǎn)隨主觀和客觀條件的變化而變化?，F(xiàn)代汽車(chē)大多數(shù)采用三軸式變速器。究竟采用哪種形式，除了汽車(chē)總布置的要求外，主要考慮以下三個(gè)方面：兩軸式變速器的前進(jìn)檔均由一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力。而三軸式變速器由兩對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，在同樣傳動(dòng)比的情況下，可將大齒輪的徑向尺寸做得小些，因此中心距及變速器殼的相關(guān)尺寸均可減小。三軸式變速器各前進(jìn)檔（除直接檔），均為常嚙合斜齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，工作循環(huán)次數(shù)和壽命也比較接近，用直齒輪工作時(shí)，因第一軸與第二軸直接連接在一起，齒輪只是空轉(zhuǎn)，并不傳遞動(dòng)力，故不影響齒輪的壽命。而三軸式變速器可將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔，這種動(dòng)力傳遞方式幾乎無(wú)功率損失，且噪聲較小。因此，近年來(lái)在歐洲的轎車(chē)中采用的比較多。各檔位置的安排應(yīng)考慮以下四個(gè)方面：根據(jù)整車(chē)的總布置，對(duì)變速器輸入軸和輸出軸的相對(duì)位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機(jī)構(gòu)提出要求。但是也有人認(rèn)為應(yīng)該將常用檔位放在中間位置。按習(xí)慣，倒檔最好與序列不接合。在五檔變速其中，倒檔與序列接合與不接合兩者比較，前者在結(jié)構(gòu)上可省去一個(gè)撥叉和一根變速滑桿，后者的布置適當(dāng)，則可使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短。各檔齒輪在變速器中的位置安排，應(yīng)考慮齒輪的受載狀況。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過(guò)高而造成表面點(diǎn)蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支撐較遠(yuǎn)處較好。目前汽車(chē)上的機(jī)械式變速器采用的換檔結(jié)構(gòu)形式有三種：通常是采用滑動(dòng)直齒輪進(jìn)行換檔，但也有采用滑動(dòng)斜齒輪換檔的。缺點(diǎn)是換檔使齒面承受很大的沖擊，會(huì)導(dǎo)致齒輪過(guò)早損壞，并且直齒輪工作噪聲大，所以這種換檔方式一般僅用在倒檔上。而斜齒輪上另外有一部分做成直的結(jié)合齒，用來(lái)與嚙合套向嚙合。因?yàn)樵趽Q檔時(shí)，有嚙合套以及相嚙合的結(jié)合齒上所有的輪齒共同承擔(dān)所受到的沖擊，所以嚙合套和結(jié)合齒的輪齒所受的沖擊損傷和磨損較小?，F(xiàn)在大多數(shù)汽車(chē)的變速器都采用同步器。并且具有操縱輕便，經(jīng)濟(jì)性和縮短換檔時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，從而改善了汽車(chē)的加速性，經(jīng)濟(jì)性和山區(qū)行使的安全性。但是近年來(lái)由于同步器的廣泛使用，受命問(wèn)題已解決。一般考慮原則是不常用的倒檔和一檔采用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的滑動(dòng)直齒輪或嚙合套的形式。倒檔齒輪的結(jié)構(gòu)及其軸的位置，應(yīng)與變速器的整體結(jié)構(gòu)方案同時(shí)考慮。換倒檔時(shí)能順利換入倒檔，而不和其它齒輪發(fā)生干涉。載貨汽車(chē)由于需要較大的倒檔傳動(dòng)比，則多采用由兩個(gè)齒輪組成的齒輪組。但一檔和倒檔需各用一根變速滑桿，這比通常的換檔機(jī)構(gòu)多用一根變速滑桿和撥叉，使變速器的上蓋結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。掛倒檔時(shí)，操縱桿向左側(cè)撥動(dòng)，比較符合習(xí)慣要求。反之，操縱桿向右側(cè)，雖不符合習(xí)慣，但可以減輕倒檔軸的負(fù)荷。軸的鋼的不足，在負(fù)荷作用下，軸會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形，影響齒輪的正常嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的噪聲，并會(huì)降低齒輪的使用壽命。設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸直徑、長(zhǎng)度、軸的強(qiáng)的和剛度，軸上花鍵型式和尺寸。軸的直徑與支承跨度長(zhǎng)度之間關(guān)系可按下式選?。旱谝惠S及中間軸：=～ （31）第二軸： =～ （32）第二軸及中間軸最大軸徑： （33）第一軸最細(xì)處： （34）第一軸花鍵部分直徑 ： （35） 式中：－發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，　　　－變速器中心距，有相關(guān)手冊(cè)查得：＝353中心距經(jīng)驗(yàn)公式：（）取中心距=軸的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)保證齒輪、同步器部件及軸承等安裝、固定。在三軸式變速器中，第一軸通常和齒輪做成一體，前端支承在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪內(nèi)腔的軸承上。公差一般選。第一軸的長(zhǎng)度根據(jù)離合器總稱(chēng)軸向尺寸確定。第二軸前頸通過(guò)軸承安裝在第一軸常嚙合齒圈的內(nèi)腔里，它受齒輪徑向尺寸的限制，前軸頸上安裝長(zhǎng)或短圓柱滾子軸承或滾針軸承或散滾針軸承。選用漸開(kāi)線花鍵是以大徑定心更合適。表面硬度不應(yīng)低于HRC58～63。在低檔時(shí)，齒輪須軸向滑動(dòng)掛擋（有些變速器）齒輪處，軸上花鍵采用矩形花鍵，因?yàn)閽鞊鯐r(shí)，齒輪須軸向滑動(dòng)，要求定中心好滑動(dòng)靈活。第二軸制成階梯式，便于齒輪安裝，從受力和合理使用材料看，這也是需要的。輕型汽車(chē)變速器各檔位常用彈性擋圈軸向定位，彈性擋圈定位簡(jiǎn)單，但拆裝不方便，并且與旋轉(zhuǎn)件端面有相對(duì)摩擦，同時(shí)彈性擋圈亦不能傳遞很大的軸向力，這是很不利的。第二軸尾端螺紋不應(yīng)淬硬。有些變速器低檔、倒檔或超速檔傳動(dòng)往往不只在后體上。軸和寶塔齒輪之間用滾針軸承、或短圓柱滾子軸承。因此光軸有兩種配合公差的軸徑。輕型汽車(chē)的中心距較小，殼體上無(wú)足夠位置設(shè)置滾動(dòng)軸承和軸承蓋。旋轉(zhuǎn)式中間軸支承在前后兩個(gè)滾動(dòng)軸承上，一般軸向力常由后軸承承受。如結(jié)構(gòu)尺寸允許，應(yīng)盡量用旋轉(zhuǎn)式中間軸而不用固定式中間軸。中間軸的前軸承運(yùn)用圓柱滾子軸承，從前之后依次是常嚙合齒輪，四檔齒輪，三檔齒輪，二檔齒輪，一檔齒輪由于尺寸較小，就與中間軸制成一體，并且中間軸一檔也和倒檔齒輪嚙合，后軸承使用球軸承，軸后端用螺紋鎖緊，再加后軸承改其定位密封作用。接合器參數(shù)選擇,接合器采用漸開(kāi)線齒線，齒形參數(shù)應(yīng)盡量按漸開(kāi)線花鍵標(biāo)準(zhǔn)選取。近似公式如下： （36）式中：接合齒模數(shù)，mm 接合齒圈齒數(shù) 接合齒圈傳遞最大扭矩，當(dāng)嚙合套工作寬度b=11～16㎜時(shí)，；b=4～7㎜時(shí)。一般推薦，對(duì)轎車(chē)和輕型、。齒面工作寬度初選可等于模數(shù)的25倍。二軸鎖銷(xiāo)式同步器模數(shù)4，齒數(shù)24。這些力取決于齒輪上的作用力。齒輪上的作用力認(rèn)為在有效齒面寬的中點(diǎn)。求支撐反力，先從第二軸開(kāi)始，然后依次計(jì)算中間軸、第一軸。表31軸的支撐力計(jì)算此處省略4 變速器齒輪的設(shè)計(jì)汽車(chē)變速器的齒輪都是裝載經(jīng)過(guò)精確加工而且封閉嚴(yán)密的變速箱里，屬于閉式齒輪傳動(dòng)。一般地說(shuō)，齒輪傳動(dòng)的失效主要是輪齒的失效，而輪齒的失效形式又是多種多樣的，較為常見(jiàn)的有輪齒折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合等形式。輪齒折斷有多種形式，在正常工況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷，因?yàn)檩嘄X受載時(shí)，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過(guò)渡部分的截面突變及加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒重復(fù)收載后，齒根處就會(huì)產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，致使輪齒疲勞折斷。在斜齒輪傳動(dòng)中，輪齒工作面上的接觸線為一斜線，輪齒受載后，如有載荷集中時(shí)，就會(huì)發(fā)生局部折斷。為了提高輪齒的抗折斷能力，可采取下列措施：1）用增大齒根過(guò)渡圓角半徑及消除加工刀痕的方法來(lái)減小齒根應(yīng)力集中；2）增大軸及支撐的剛度，使輪齒接觸線上受載較為均勻；3）采用合適的熱處理方法使齒芯材料具有足夠的韌性；4）采用噴丸、滾壓等工藝措施對(duì)齒根表層進(jìn)行強(qiáng)化處理。在潤(rùn)滑良好的閉式齒輪傳動(dòng)中，常見(jiàn)的失效形式多為點(diǎn)蝕。齒面上最初出現(xiàn)的點(diǎn)蝕僅為針狀大小的麻點(diǎn)，如工作條件未加改善，麻點(diǎn)就會(huì)逐步擴(kuò)大，甚至數(shù)點(diǎn)連成一片，最后形成了明顯的齒面損傷。當(dāng)輪齒在靠近接線處嚙合時(shí)，由于相對(duì)滑動(dòng)速度低，形成油膜的條件差，潤(rùn)滑不良，摩擦力較大，特別是直齒輪傳動(dòng)中，通常這時(shí)只有一對(duì)齒嚙合，輪齒受力也最大，因此，點(diǎn)時(shí)也就首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根面上，然后再向其它部位擴(kuò)展。提高接觸強(qiáng)度的措施，一方面是合理選擇齒輪參數(shù)，使接觸應(yīng)力降低；另一方面是提高齒面硬度，如采用需用應(yīng)力大的鋼材等。加強(qiáng)潤(rùn)滑措施，采用抗膠合能力強(qiáng)的潤(rùn)滑油，在潤(rùn)滑油中加入極壓添加劑等，均可防止或減輕齒面的膠合。減少轎車(chē)齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選小；對(duì)貨車(chē)，減小質(zhì)量比噪聲更重要，故齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)。少數(shù)情況下汽車(chē)變速器各檔齒輪均選用相同的模數(shù)。由于工藝上的原應(yīng)，同一變速器的接合齒模數(shù)相同。壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。變速器齒輪用20176。 斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，不希望用過(guò)大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。為使工藝簡(jiǎn)便，在中間軸軸向力不大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。軸向力經(jīng)軸承蓋作用到殼體上。 ，欲使中間軸上兩個(gè)斜齒輪的軸向力平衡，須滿(mǎn)足下述條件 ； （41） 由于T=，為使兩軸向力平衡，必須滿(mǎn)足 （42）式中，F(xiàn)a1，F(xiàn)a2為軸向力，F(xiàn)n1，F(xiàn)n2為圓周力r1，r2為節(jié)圓半徑；T為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用：兩軸式變速器為 20176。中間軸式變速器為 22176。貨車(chē)變速器：18176。 應(yīng)注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸，齒輪工作平穩(wěn)性，齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)受力的均勻程度均有影響。減少齒寬會(huì)使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，還會(huì)使工作應(yīng)力增加。 通常跟據(jù)齒輪模數(shù)m的大小來(lái)選定齒寬。齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。變位齒輪主要有兩類(lèi)：高度變位和角度變位。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)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。有幾對(duì)齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，則對(duì)齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形勢(shì)是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。對(duì)于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動(dòng)，故噪聲要小些。齒輪可與軸設(shè)計(jì)為一體或分開(kāi)，然后用花鍵，過(guò)盈配合或滑動(dòng)支承等方式與軸連接。為了使齒輪裝到軸上以后保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪輪轂部分寬度尺寸C，在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)盡可能取大些，至少滿(mǎn)足尺寸C=(1．2～1．4)d2，d2為花鍵內(nèi)徑。可取為花鍵內(nèi)徑的1．25～1．40倍。汽車(chē)齒輪齒面的表面粗糙度應(yīng)在0．80～0．40m范圍內(nèi)選用。以本次設(shè)計(jì)五檔變速器為例，說(shuō)明分配齒數(shù)的方法。 一檔傳動(dòng)比 i1=(z23z12)/(z2z18) (43)如果z12z18齒數(shù)確定了，則z23與z2的傳動(dòng)比可求出。中間軸上的一檔小齒輪的齒數(shù)盡可能取小些，以便使z12/z18的傳動(dòng)比大些，在i1已定的情況下，z23/z2的傳動(dòng)比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)多些，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承并保證輪軸有足夠的厚度。中間軸上小齒輪的最少齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的限制，即受剛度的限制。轎車(chē)中間軸式變速器一檔傳動(dòng)比i1=～，中間軸上一檔齒輪數(shù)可在15～17間取，貨車(chē)在2～17間取。求出傳動(dòng)比z23/z2=i1z18/z12，而常嚙合傳動(dòng)齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等，即A=mn(z2+z23)/2cos (44) 解方程式（43）和式（44）求z2與z23,求出的z2，z23都應(yīng)取整數(shù)；然后核算一檔傳動(dòng)比與原傳動(dòng)比相差多少，如相差較大，只要調(diào)整一下齒數(shù)即可；最后根據(jù)所確定的齒數(shù)，按式（42）算出精確的螺旋角值。用取整后z7,z21的計(jì)算中心距，若與中心距A有偏差，通過(guò)齒輪變位來(lái)調(diào)整。但借此方程組比較麻煩，可采用比較方便的試湊法，即先選定螺旋角，解式(46)和（47)式，求出z7,z21，再把z7,z21及代入式(44)中，檢查是否滿(mǎn)足或近似滿(mǎn)足軸向力平衡的關(guān)系。其他各檔齒輪的齒數(shù)用同一方法確定。圖43所是倒檔齒輪z10的齒數(shù)，一般在2123之間，初選z10后，可計(jì)算出中間軸與倒檔軸的中心距A’A’=m(z18+z17)/2為保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪18和19的齒頂圓之間應(yīng)保持在以上