【正文】 要依據(jù)變速器結(jié)構(gòu)布置的要求，并考慮加工工藝，裝配工藝而最后確定。所以，修正后，軸徑如下：齒輪12處：d=╳(1+5％)=,取44mm.齒輪2221處：d=╳（1+5％）=，.所以，最后各處軸徑為：d2=40mm,d23=32mm,d6=35mm,d7=40mm,d11=40mm,d12=44mm。并與工藝要求有密切關(guān)系。其直徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。第一軸花鍵尺寸與離合器從動(dòng)盤(pán)轂內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。確定第一軸后徑時(shí)，希望軸承外徑比第一軸上常嚙合齒圈外徑大，便于裝拆第一軸。第二軸安裝同步器齒轂的花鍵采用漸開(kāi)線花鍵，漸開(kāi)線花鍵固定連接的精度要求比矩形花鍵低，定位性能好，承載能力大，花鍵齒短，其小徑相應(yīng)增大，可提高軸的剛度。第二軸各檔齒輪與軸之間有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，無(wú)論裝滾針軸承、襯套還是鋼件對(duì)鋼件直接接觸，軸的表面粗糙度均要求很高。在一般情況下軸上還應(yīng)開(kāi)螺旋油槽，以保證充分潤(rùn)滑。所以除要求定中心的外徑磨削外，一般鍵齒側(cè)面也需要磨削，而矩形花鍵鍵側(cè)面磨削比漸開(kāi)線花鍵容易。各截面尺寸要避免相差懸殊，軸上供磨削用的砂輪越程槽產(chǎn)生應(yīng)力集中，易造成軸折斷。因此只在輕型汽車(chē)上采用。輕型汽車(chē)（尤其是轎車(chē)）為了縮短傳動(dòng)軸的長(zhǎng)度，常常將第二軸做得很長(zhǎng)，在長(zhǎng)的后體設(shè)有輔助支承。變速器中間軸有旋轉(zhuǎn)式和固定式兩種：固定式中間軸是根光軸，只起支撐作用，其剛度由安裝在軸上的寶塔齒輪結(jié)構(gòu)保證。軸常輕壓于殼體中。固定式中間軸用鎖片或雙頭螺柱固定。因而多采用固定式中間軸。由于中間軸上一檔齒輪尺寸較小，常和軸做成一體，成為中間齒輪軸，而高檔齒輪則通過(guò)鍵或過(guò)盈配合與中間軸結(jié)合，以便齒輪損壞后更換。我這次設(shè)計(jì)的輕型貨車(chē)的變速器就是采用的旋轉(zhuǎn)式中間軸。計(jì)算軸的強(qiáng)度、剛度及選擇軸承都要首先分析軸的受力和各支承反力。不同檔位時(shí)，軸所受到的力及支承反力是不同的，須分別計(jì)算。軸承上的支撐反力作用點(diǎn)，對(duì)于向心軸承取款度方向中點(diǎn)；對(duì)向心推力軸承，取滾動(dòng)體負(fù)荷向量與軸中心線匯交點(diǎn)；對(duì)圓錐滾子軸承，取滾動(dòng)體寬中點(diǎn)處滾動(dòng)體中心線的法線與軸中心線的匯交點(diǎn)。圖36中間軸受力分析 the stress analysis of middle alxe表34軸的支撐力計(jì)算 the calculating of alxes holding power 軸支點(diǎn)水平面內(nèi)支承反力垂直面內(nèi)支承反力二軸CD中間軸EF一軸BA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。由變速器結(jié)構(gòu)布置并考慮到加工和裝配而確定的軸的尺寸，一般來(lái)說(shuō)強(qiáng)度是足夠的，僅對(duì)其危險(xiǎn)斷面進(jìn)行驗(yàn)算。確定危險(xiǎn)斷面，取危險(xiǎn)斷面處合成彎矩和扭矩最大值（因?yàn)楦鳈n時(shí)彎矩圖不同）計(jì)算彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力以及合成應(yīng)力。圓截面：,花鍵軸按小徑計(jì)算。第一軸取上限，中間軸和第二軸取下限。一軸與中間軸嚙合時(shí)的圓周力一軸與中間軸嚙合時(shí)的徑向力一軸與中間軸嚙合時(shí)的軸向力一檔時(shí)中間軸的扭矩=一檔時(shí)中間軸與二軸嚙合的圓周力因?yàn)橐粰n時(shí)中間軸與二軸嚙合是直齒輪，故軸向力為零。（2） 中間軸的強(qiáng)度計(jì)算一檔：N N N水平面受力分析如下： 水平面支承反力 N, N垂直面受力如下： 垂直面支承反力 N，N水平面最大彎矩垂直面最大彎矩，合成彎矩如下：,應(yīng)力為由于一檔是力最大的，一擋就滿足所以其他同理也滿足。斜齒輪對(duì)軸和支撐的變形較直齒輪敏感。計(jì)算中間軸時(shí)，通常只計(jì)算與第二軸上齒輪相嚙合的齒輪處的軸截面的撓度。若軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角為δ，可分別用下式計(jì)算： （317） （318） （319）式中：——齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）；——齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）；——彈性模量（MPa），=105 MPa；——慣性矩（mm4），對(duì)于實(shí)心軸，；——軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計(jì)算；、為齒輪上的作用 力距支座A、B的距離（mm）；——支座間的距離（mm）。 與中間軸齒輪常嚙合的第二軸上的齒輪，常通過(guò)青銅襯套或滾針軸承裝在軸上，也有的省去襯套或滾針軸承裝在軸上，這就能增大軸的直徑，因而使軸的剛度增加。一、幾種軸承的特點(diǎn)：圓錐滾子軸承：可以同時(shí)承受徑向載荷及單向載荷（30000型以徑向?yàn)橹鳎?0000B弄以軸向載荷為主）。一般成對(duì)使用，對(duì)稱(chēng)安裝。在高速時(shí)，可以用來(lái)承受純軸向載荷。但承受沖擊載荷能力較差，適用于高速場(chǎng)合。由于一個(gè)軸承只能承受單向的軸向力，因而，一般成對(duì)使用，對(duì)稱(chēng)安裝。滾針軸承：徑向尺寸緊湊且承載能力很大，價(jià)格低廉。常用于徑向尺寸受限制而徑向載荷又較大的裝置中。根據(jù)載荷的大小選擇軸承類(lèi)型時(shí)，由于滾子軸承中主要元件是線接觸，適宜用于承受較大的載荷，承載后的變形也較小。故在載荷較小時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。對(duì)于純徑向載荷，一般選用深溝球軸承、圓柱滾子軸承或滾針軸承。軸承的轉(zhuǎn)速在一般轉(zhuǎn)速下，轉(zhuǎn)速的高低對(duì)類(lèi)型的選擇不發(fā)生什么影響，只有在轉(zhuǎn)速較高時(shí)，才會(huì)有比較顯著的影響。2） 在內(nèi)徑相同的條件下，外徑越小，則滾動(dòng)體就越輕小，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體在外圈滾道上的離心慣性力也就越小，因而也就更加適合于在更高的轉(zhuǎn)速下工作，故在高速時(shí)，宜選用超輕、特輕及輕系列的軸承。如用一個(gè)輕系列軸承而承載能力達(dá)不到要求時(shí)，可考慮采用寬系列的軸承，或者把兩個(gè)輕系列的軸承并裝在一起使用。實(shí)體保持架比沖壓保持架允許更高一些的轉(zhuǎn)速。當(dāng)工作轉(zhuǎn)速高時(shí)，若軸向載荷不十分大時(shí)，可以采用角接觸球軸承承受純軸向力。若工作轉(zhuǎn)速超過(guò)極限轉(zhuǎn)速較多，應(yīng)選用特制的高速轉(zhuǎn)動(dòng)軸承。這時(shí)，應(yīng)采用一定調(diào)心性的調(diào)心球軸承或調(diào)心滾子軸承。另外，軸承類(lèi)型的選擇還應(yīng)考慮軸承裝置整體設(shè)計(jì)的要求。三、軸承的選擇與校核軸承的使用壽命可按汽車(chē)以平均速度行駛至大修前的總行駛里程S來(lái)計(jì)算，對(duì)于汽車(chē)軸承壽命的要求是轎車(chē)30萬(wàn)公里，貨車(chē)和大客車(chē)25萬(wàn)公里。查得：KN，KN，d=40mm（2）計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P 當(dāng)變速器在一軸承受到的力分別為：N，N，N， 查《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》得到，查《機(jī)械原理與設(shè)計(jì)》得到，當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算 （320）將各已知參數(shù)代入式（320）：，軸承壽命計(jì)算公式為： （321）將個(gè)已知參數(shù)代入式（321）得到：h 對(duì)于汽車(chē)軸承壽命的要求是轎車(chē)30萬(wàn)公里，貨車(chē)和大客車(chē)25萬(wàn)公里。 如表36所示，變速器各檔位相對(duì)工作使用率為：表36 五檔變速器各檔位相對(duì)工作使用率車(chē)型檔位數(shù)最高檔傳動(dòng)比/%變速器檔位貨車(chē)ⅠⅡⅢⅣⅤ5113516755113126420 所以所選軸承滿足設(shè)計(jì)要求。KN，KN，d=30mm 根據(jù)中間軸15處裝軸承處軸直徑選擇6206型號(hào)軸承，查得KN，KN，d=30mm 二軸14處裝軸承處由直徑選擇6208型號(hào)深溝球軸承，查得：KN，KN，d=30mm4 同步器設(shè)計(jì)同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。得到廣泛使用的是慣性式同步器。按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷(xiāo)式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。，分別在它們的內(nèi)圈和外圈設(shè)計(jì)有相互接觸的錐形摩擦面。鎖銷(xiāo)與同步環(huán)2剛性連接。在空擋位置，鋼球5在彈簧壓力作用下處在銷(xiāo)6的凹槽中，使之保持滑動(dòng)齒套與同步環(huán)之間沒(méi)有相對(duì)移動(dòng)。是通過(guò)滑動(dòng)齒套8及鎖環(huán)9上的錐面來(lái)實(shí)現(xiàn)的。齒輪10和鎖環(huán)9之間是彈性連接。原理： 同步器換擋過(guò)程由三個(gè)階段組成。摩擦面相互接觸瞬間，由于齒輪3的角速度ω3，和滑動(dòng)齒套1的角速度ωl不同，在摩擦力矩作用下鎖銷(xiāo)4相對(duì)滑動(dòng)齒套1轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)不大的角度，并占據(jù)圖上所示的鎖止位置。第二階段：來(lái)自手柄傳至換擋撥叉并作用在滑動(dòng)齒套上的力F，經(jīng)過(guò)鎖止元件又作用到摩擦面上?；瑒?dòng)齒套1和齒輪3分別與整車(chē)和變速器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)零件相連接。在Δω=0瞬間同步過(guò)程結(jié)束。鎖銷(xiāo)式同步器的做優(yōu)點(diǎn)是零件數(shù)量小，摩擦錐面平均半徑較大，使轉(zhuǎn)矩容量增加。鎖銷(xiāo)式同步器根據(jù)同步環(huán)錐面不同，又分為外錐式和內(nèi)錐式兩種。圖41慣性使同步器結(jié)構(gòu)方案 inertial type of synchronizer a)鎖銷(xiāo)式 b)鎖環(huán)式8—滑動(dòng)齒套 2—同步環(huán) 10—齒輪 4—鎖銷(xiāo) 5—鋼球 6—銷(xiāo) 7—彈簧 9—鎖環(huán) 如圖所示，鎖環(huán)式同步器在的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是同步器的摩擦元件位于鎖環(huán)和齒輪凸肩部分的錐形斜面上。彈性元件是位于嚙合套座兩側(cè)的彈簧圈。在不換擋的中間位置，滑塊凸起部分嵌入嚙合套中部的內(nèi)環(huán)槽中，使同步器用來(lái)?yè)Q擋的零件持在中立位置上。工伯原理： 換擋時(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換擋力，推嚙合套并帶動(dòng)滑志和鎖環(huán)移動(dòng)，直到鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。接下來(lái)，跌倒套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸 ，使嚙合套移動(dòng)受阻，同步器處在鎖止?fàn)顟B(tài)，換擋的第一階段工作至此已完成。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸接近，在角速度相等的瞬間，同步過(guò)程 結(jié)束，完成了換擋過(guò)程的第二階段工作。多錐式同步器的鎖止面仍在同步環(huán)的接合齒上，只是在原有的兩個(gè)錐面之間再插入兩個(gè)輔助同步錐。這不但改善了同步效能，增加了可靠性，而且使換擋力大為減小。多錐式同步器多用于重型貨車(chē)的主、副變速器以及分動(dòng)器中。它能可靠地保證只在同步狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換擋。只有在轉(zhuǎn)速差為零時(shí)，彈簧片才卸除載荷，于是對(duì)同步環(huán)直徑的縮小失去阻力，這樣才可能實(shí)現(xiàn)換擋。圖43波舍式同步器汽車(chē)在行駛過(guò)程中換擋，特別是在高擋區(qū)換擋次數(shù)較多，意味著同步器工作頻繁。為了獲得較大的摩擦力矩，又要求用摩擦因數(shù)大而且性能穩(wěn)定的材料制作同步環(huán)。 摩擦因數(shù)除與選用的材料有關(guān)外，還與工作面的表面粗糙度、潤(rùn)滑油種類(lèi)和溫度等因素有關(guān)。對(duì)錐面的表面粗糙度要求較高，用來(lái)保證在使用過(guò)程中摩擦因數(shù)變化小。 同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強(qiáng)度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等。 由黃銅合金與鋼材構(gòu)成的摩擦副。摩擦因數(shù)大，換擋省力或縮短同步時(shí)間；摩擦因數(shù)小則反之，甚至失去同步作用。圖44同步器螺紋槽形式(1)同步環(huán)錐面上的螺紋槽 如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計(jì)得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。試驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)的影響很大，隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過(guò)大。、中型汽車(chē)；。 (2)錐面半錐角 摩擦錐面半錐角越小，摩擦力矩越大。一般取=6176。=6176。時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。R往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及R取大以后還會(huì)影響到同步環(huán)徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。(4)錐面工作長(zhǎng)度b縮短錐面工作長(zhǎng)度b，便使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短，但同時(shí)也減少了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。轎車(chē)同步環(huán)厚度比貨車(chē)小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。鍛造時(shí)選用錳黃銅等材料。～。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度。影響鎖止角選取的因素主要有摩擦因數(shù)擦錐面的平均半徑R,鎖止面平均半徑和錐面半錐角。同步器工作時(shí)，要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越好。軸向力大，同步時(shí)間減少。為此，同步時(shí)間與車(chē)型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可在下屬范圍內(nèi)選取：~,低檔取0~。變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時(shí)只能掛入一個(gè)擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，防止自動(dòng)脫檔或自動(dòng)掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。如果變速器布置在駕駛員座位附近，則變速桿可以從駕駛室底板伸出，由駕駛員直接操縱。這種結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，已得到廣泛應(yīng)用。圖51直接操縱式換擋機(jī)構(gòu) automatic generating system gearshift平頭式汽車(chē)或發(fā)動(dòng)機(jī)后置后國(guó)化驅(qū)動(dòng)汽車(chē)的為速器，受總體布置限制，變速器距駕駛員座位較遠(yuǎn)，這時(shí)需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動(dòng)件，換擋手力經(jīng)過(guò)這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換擋功能。這時(shí)要求整套系統(tǒng)有足夠的同旬性，且各連接件之間間隙不能過(guò)大，否則換擋手感不明顯，并增加了變速桿顫動(dòng)的可能性。圖52遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu) remote handing of gearshift撥叉軸的兩端均支承于變速中順蓋的相應(yīng)孔中，可以軸向滑動(dòng)。三、四擋撥叉的上端加工出撥塊，它與其他撥塊的頂部都制有這樣的凹槽。選擋時(shí)可使變速桿繞其中部球形支點(diǎn)橫向擺動(dòng)，其下端插入叉形撥桿槽中的球頭就推動(dòng)叉形撥桿繞換擋軸的軸線擺動(dòng)，從而使叉形撥桿下端球頭對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)擋位撥塊的凹槽，然后使變速桿縱向擺動(dòng)，通過(guò)叉形撥桿帶動(dòng)撥叉軸及撥叉向前或向后移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)掛擋。圖53 六擋變速中順操縱機(jī)構(gòu)示意圖 the scketch map of operating mechanism of speed changer為了保證變速器在任何情況下都能準(zhǔn)確、安全、可靠地工作，其操縱機(jī)構(gòu)必須設(shè)置安全裝置。對(duì)于六擋變速器，還應(yīng)設(shè)置選檔鎖裝置。即使達(dá)到全齒寬嚙合，也可能由于汽車(chē)振動(dòng)或其他原因，使滑動(dòng)齒輪（接合套）自動(dòng)產(chǎn)生軸向移動(dòng)，因而減少了齒的