【正文】 半徑根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)為 r = emaxT —發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，即 m 0i —主減速比 ， 轎車(chē) 0i 在 3 之間，取 0i = ?T —汽車(chē)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，有極機(jī)械變速器傳動(dòng)系的轎車(chē)，其傳動(dòng)效率可取為 ，取為 帶入 式（ 32） 數(shù)據(jù)計(jì)算得： 1 2 0 0 0 9 . 8 0 . 0 1 8 c o s 2 0 s in 2 0 0 . 3 0 8 2 . 8 71 8 6 . 2 4 . 5 0 . 9? ? ? ? ? ? ?????gi 水平路面行駛時(shí)，車(chē)輛驅(qū)動(dòng)輪 不能打滑 。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)與路面的附著條件： e m a x 1 0 2?? ? ???gTrT i i Gr (33) 則 由式（ 33）可得： 21max 0rgeTGri Ti???? ? ?? (34) 式中： 2G —汽車(chē) 總重 在 水平路面時(shí)給地面的載荷 , 2G = ， 是軸荷分 配 百分比。 汽車(chē)在行駛時(shí)除去起步階段或特殊路況，一般都是掛高速擋行駛的， 所以在實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)高 擋 區(qū)的傳動(dòng)比比低擋區(qū)的小 。 倒檔傳動(dòng)比與 1 擋 傳動(dòng)比類(lèi)似，比 1 擋 略大選為 = 。中心距 的大小主要由各擋位傳動(dòng)比和齒數(shù)確定的，它能影響 自動(dòng)變速器的尺寸、體積及質(zhì)量 ，可以進(jìn)行微調(diào)，調(diào)整時(shí)首先要能保證齒輪的接觸強(qiáng)度。這樣設(shè)計(jì)還能夠簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，使制造方便。 等確定了齒輪模數(shù)和 所布置的擋位齒輪數(shù)后 ， 可計(jì)算出 2A 。 汽車(chē) 變速器的齒輪多采用 滲 碳合金鋼 制作 ， 為滲碳合金鋼 20CrMnTi。 輸入軸上的齒輪選擇左旋。 模數(shù)的選取一般遵循的原則： 在 中心距 相同 的 條件 下， 小模數(shù)齒輪有更寬的齒寬和 更多的齒數(shù) ，能增加兩齒輪嚙合的重合度，減少因接觸過(guò)小而產(chǎn)生的震蕩，減小噪聲；大模數(shù)的齒輪可以減小齒數(shù)和齒寬，減輕齒輪重 量；齒輪盡量選擇一樣的模數(shù)，這將方便生產(chǎn)。 表 汽 車(chē)變速器齒輪 模數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)排量 V / L V V 模數(shù) nm / mm 選取較小模數(shù)并增多齒數(shù)有利于換檔，所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。 ② 壓力角 ? 、螺旋角 ? 壓力角 ? 的選擇： 乘用車(chē)選擇的壓力角主要考慮噪聲影響，應(yīng)選擇小些的壓力角，根據(jù) 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20 ， 本文 壓力角采用 ? =20 。初選螺旋角20?? ? 。齒寬系數(shù) ck選為 。 ⑤ 齒輪修正 齒輪修正常采用 變位 齒輪。 變位系數(shù)的選擇要結(jié)合本文設(shè)計(jì)的中心距情況而定。 變速箱各擋齒輪的布置如圖 所示， 下面是計(jì)算每個(gè)擋位的嚙合齒輪齒數(shù)。所以取整為 51。 核算 1 擋 傳動(dòng)比 ： 1211139 3 .2 512? ? ?g Zi Z 計(jì)算結(jié)果與 近似相等 ，故確定 1 擋 傳動(dòng)齒輪的齒數(shù) 11Z =12， 12Z =39。 修正 后 的中心距 則為各擋分配的依據(jù) 。 2 擋 初選的傳動(dòng)比為 ，計(jì)算得 3Z =16, 4Z =35。 修正 2 擋齒輪的 螺旋角 β 11341( 5 1 2 . 7 5β c o s c o s 2 0 . 722) 775??? ?? ? ? ??nZ Z mA 2) 3 擋 齒輪 副 齒數(shù)的計(jì)算 3 擋 齒輪 的計(jì)算過(guò)程與 2 擋類(lèi)似 ，取為 51。 核算 3 擋傳動(dòng)比的大小 ： 93831 1 .5 520? ? ?g Zi Z 式 中： 8Z —3 擋主動(dòng)齒輪齒數(shù) 9Z —3 擋從動(dòng)齒輪齒數(shù) 計(jì)算結(jié)果與 近似相等 ，確定 3 擋齒輪齒數(shù) 8 20?Z ， 9 31?Z 。 校核 4 擋傳動(dòng)比大小 ： 第 3 章 DCT 變速箱結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 21 74628 1 .2 123? ? ?g Zi Z 式中： 6Z — 6 擋主動(dòng)齒輪齒數(shù) 7Z —4 擋從動(dòng)齒輪齒數(shù) 計(jì)算結(jié)果與 近似相等 ，確定 4 擋齒輪齒數(shù) 6 23?Z ， 7 28?Z 。 核算 6 擋傳動(dòng)比大小 ： 56619 0 .8 324? ? ?g Zi Z 式中： 5Z —6 擋從動(dòng)齒輪齒數(shù) 6Z — 6 擋主動(dòng)齒輪齒數(shù) 計(jì)算結(jié)果與 相等 ，確定 6 擋齒輪齒數(shù) 5 19?Z 。 5 擋傳 動(dòng)齒輪齒數(shù)和 ： 21 3 1 4 2 c o s 2 6 3 .2 3 c o s 2 0 4 2 .8 02 .7 5? ? ? ?? ? ? ?nAZZ m 初選 43，由 5 擋傳動(dòng)比和齒輪齒數(shù)選擇原則，選 13 21?Z ， 14 22?Z 。 惰輪 2 的齒數(shù)一般 在 21~23 之間， 為 避免 干涉，齒輪 2和 3 的齒頂圓之間應(yīng)有 不小于 ， 則 有 ： 學(xué)士學(xué)位論文 22 23 20 .522? ? ?aaDD A (310) 式中： 2 aD —齒輪 2 的齒頂圓直徑 3aD —齒輪 3 的齒頂圓直徑 ? ?0d 2 2c o s?? ? ? ? ? ? ? ??na a nzmD h f m (311) 將式（ 311） 代 入式（ 310），并帶入數(shù)值可計(jì)算的 2 23?Z ，符合齒數(shù)選擇要求。 2) 計(jì)算倒擋軸 和 輸入軸之間的中心距 3A 根據(jù)式（ 38） 代入數(shù)據(jù)可得 1 0 1 13 2 . 7 5 3 9 5 7 . 3 5 m m2 c o s 2 c o s 2 0 . 7 7（ ）? ?? ? ?? ? ?nm Z ZA 3) 計(jì)算倒擋軸和 中間軸 2 的中心距 4A 根據(jù)式（ 38）代入數(shù)據(jù)可得 214 2 . 7 5 3 8 5 5 . 8 8 m m2 c o s 2 c o s 2 0 . 7 7（ ）? ?? ? ?? ? ?nm Z ZA 4) 校核倒擋傳動(dòng)比 10 2r1 1 12 7 2 3 3 .4 51 2 1 5? ? ? ? ?g Z Zi ZZ 計(jì)算值 比與 近似相等 。其中兩根輸入軸，一根為 實(shí)心輸入軸，另一根為空心輸入軸，空心輸入軸套在實(shí)心輸入軸上， 兩個(gè)軸 共軸線(xiàn) ，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)通過(guò)軸承分開(kāi)，不會(huì)產(chǎn)生影響 。倒 擋 軸上的從動(dòng)齒輪 10Z 與 1 擋共用實(shí)心輸入軸上的主動(dòng)齒輪 11Z ，倒擋軸上的主動(dòng)齒輪 1Z 與中間軸 2 上的從動(dòng)輪 2Z 嚙合。參考相關(guān)車(chē)型的變速箱軸設(shè)計(jì)，實(shí)心軸上的 1 擋主動(dòng)齒輪做成齒輪軸，與軸設(shè)計(jì)成一體的， 3 擋和 5 擋主動(dòng)齒輪通過(guò)花鍵安裝在實(shí)心輸入軸上。 空心軸上的 2 擋和 6擋主動(dòng)齒輪參考原型車(chē)設(shè)計(jì)為空心齒輪軸，其上也有脈沖信號(hào)輪檢測(cè)速度。 兩根中間軸 主要設(shè)計(jì)尺寸要考慮軸承的安裝尺寸 ，一般也要設(shè)計(jì)成階梯軸的形式。 倒檔軸上只有 兩個(gè)惰輪用于傳遞倒擋時(shí)的動(dòng)力，布置形式主要考慮安裝方面。 1) 在已知變速器中間距的情況下，中間軸的最大直徑可根據(jù) 經(jīng)驗(yàn)公式可計(jì)算出來(lái) 中心距初選 公式 ： 5 0?dA (313) 系數(shù)選為 ，中間軸 1 和 中間 軸 2 的最大直徑按式（ 313）計(jì)算得： 1 0 .5 0 7 5 3 8 m m? ? ?zd 2 0 .5 0 6 3 3 2 m m? ? ?zd 式中： 1zd —中間軸 1 的 直徑 2zd —中間軸 2 的 直徑 學(xué)士學(xué)位論文 24 2) 實(shí)心輸入軸 的 花鍵部分 直徑 也可按經(jīng)驗(yàn)公式選擇： 3 emaxd = K T (314) 式中： K—為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， K=~； emaxT —發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（ N m） 根據(jù)式（ 314）可計(jì)算出實(shí)心軸花鍵部分直徑，選取經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ，則 33 4 .0 1 8 6 .2 2 2 .8 4 m m? ? ? ?e m a xd K T 具體尺寸要結(jié)合設(shè)計(jì)過(guò)程中所選花鍵具體確定，但不會(huì)相差太大。 實(shí)心輸入軸如圖 所示。軸上有一個(gè)脈沖信號(hào)輪， 一個(gè)定位卡簧，軸向有三個(gè)主動(dòng)齒輪，寬度為 22mm，其中 1 擋主動(dòng)齒輪與軸設(shè)計(jì)成一體，考慮到重合度，應(yīng)略寬 2mm，另外空心軸上還有兩擋齒輪的齒寬長(zhǎng)度和空心軸脈沖信號(hào)輪，最后考慮兩端安裝支撐的選用軸承的長(zhǎng)度和安裝直徑?？招妮斎胼S上 4 擋、 6 擋共用的主動(dòng)齒輪和 2 擋主動(dòng)齒輪都為齒輪軸，這樣設(shè)計(jì)能夠提高軸的強(qiáng)度?？招妮斎胼S的長(zhǎng)度主要是兩個(gè)齒輪齒寬和支撐端軸承安裝長(zhǎng)度，還有 2 擋和 6 擋齒輪之間同步器的安裝長(zhǎng)度。 中間軸 1 如圖 所示。中間軸上有兩個(gè)同步器， 同步器軸的連接是靠漸開(kāi)線(xiàn)花鍵連接，在初選最大直徑之后，根據(jù)具體安裝要設(shè)計(jì)成階梯狀，在根據(jù)接替情況具體選擇花鍵尺寸。 中間軸 2 如圖 所示。與中間軸 1 的設(shè)圖 空心輸入軸 圖 中間軸 1 學(xué)士學(xué)位論文 26 計(jì)相似，中間軸 2 的設(shè)計(jì)還要考慮倒擋惰輪 R1 的情況，因?yàn)榈箵跤昧藘蓚€(gè)齒輪傳遞動(dòng)力，齒輪 R1 要和輸入軸一擋主動(dòng)齒輪嚙合，齒輪 R2 要和中間軸 2 上的齒輪嚙合。倒擋與 6 擋的空轉(zhuǎn)從動(dòng)齒輪通過(guò)同步器與中間軸 2 連接， 5 擋單獨(dú)用一個(gè)同步器。根據(jù) 脈沖信號(hào)輪的大小和其他擋位的布置情況，及安裝要求，最終確定了中間軸 2 的軸結(jié)構(gòu)。倒擋軸上只有兩個(gè)倒擋齒輪通過(guò)花鍵與軸相連。齒輪的定位采用套筒與軸肩兩邊定位。 由于安裝空間狹小，用 沖壓外圈滾針軸承 ， 具體選擇型號(hào)根據(jù)軸的尺寸確定后選擇。 每根軸的兩端都要用軸承支撐，考慮到傳動(dòng)齒輪為斜齒， 傳動(dòng)時(shí)產(chǎn)生軸向力， 所以選擇的為圓錐滾子軸承 。 應(yīng)用到的圓錐滾子軸承都為 30000 型：倒擋軸選用型號(hào)： 30302；中間軸 2 選用型號(hào)： 30203；中間軸 1 選用型號(hào)： 30204；輸入軸選用型號(hào)： 30205。 沖壓外圈滾針軸承選用的型號(hào)： HKH1218 和 HK2520。 圖 主箱體 （ a）主視圖；（ b）左視圖；（ c）俯視圖 （ a） （ b） （ c） 學(xué)士學(xué)位論文 28 箱體是能夠安裝支撐軸承，為齒輪傳動(dòng)提供保證，還可以起到密封作用，保證內(nèi)部的齒輪軸不會(huì)進(jìn)塵，同時(shí)還能保證內(nèi)部的潤(rùn)滑不外漏。箱體的設(shè)計(jì)不僅要考慮內(nèi)部安裝還要考慮在整車(chē)的安裝。 變速箱箱體材料一般用鑄件 ，材料為 ZL107， ZL107 為鑄造鋁合金。因?yàn)閭鲃?dòng)軸是空間布置的沒(méi)有都在一條水平線(xiàn)上，所以不能采用 水平剖分，參考原車(chē)型變速箱箱體，將箱體沿一側(cè)軸承分開(kāi)。 變速箱的密封和潤(rùn)滑 汽車(chē)變速器是整個(gè)汽車(chē)傳動(dòng)過(guò)程中重要部分，它能把發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速按不同的速度傳遞到車(chē)輪上，也能把發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩按不同的需要傳遞到車(chē)輪上。為避免機(jī)械部件的直接摩擦，需要對(duì)齒輪之間進(jìn)行潤(rùn)滑，在齒輪工作面之間形成一層保護(hù)的膜，油膜能夠使工作面隔開(kāi)，從而保證了齒輪等接觸的機(jī)械機(jī)構(gòu)的 工效和長(zhǎng)久的使用壽命。對(duì)于軸承的潤(rùn)滑可以通過(guò)齒輪側(cè)的油槽使濺射的油潤(rùn)滑軸承，從而實(shí)現(xiàn)軸承的潤(rùn)滑。同時(shí)密封材料還要與潤(rùn)滑油的化學(xué)性能相適應(yīng)。密封一般為軸透蓋部分加密封毛氈，根據(jù)空心軸的外徑尺寸和轉(zhuǎn)速計(jì)算出線(xiàn)速度小于 3m/s，選擇的粗毛氈密封。 本章小結(jié) 本章根據(jù) 汽車(chē) 變速箱設(shè)計(jì) 步驟 ， 按照雙中間軸式自動(dòng)變速箱的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法 ，對(duì)變速箱內(nèi)部的齒輪傳動(dòng)比 、 齒數(shù) 、中心距和初選軸的 大小進(jìn)行了 計(jì)算 ， 計(jì)算結(jié)果確定了各軸間的布置距離；再根據(jù)階梯軸的設(shè)計(jì)原則，設(shè)計(jì)出實(shí)心輸入軸、空心輸入軸、中間軸 1 和中間軸 2 及倒檔軸的具體結(jié)構(gòu)； 同時(shí)結(jié)合軸的設(shè)計(jì)選擇出所用軸承；最后對(duì)變速箱箱體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和初步設(shè)計(jì)。 斜齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 斜齒彎曲應(yīng)力 ?w : 1 b t y ???? ? ? ??w FKK (41) 式中： 1F —圓周力（ N），1 2 ?? gTF d； gT 為計(jì)算載荷（ N mm） d—節(jié)圓直徑（ mm）， ()cos?? ?nmZd ?K —應(yīng)力集中系數(shù) , ?K = b—齒面寬度（ mm） t—法向齒距（ mm）， t π??nm y—齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)3 cos? ?n ZZ在齒形 系數(shù)圖 查得 ?K —重合度影響系數(shù)， ??K 將上述 參數(shù)代入式（ 41）， 計(jì)算得 ： 圖 齒形系數(shù) y 第 4 章 齒輪軸系的校核 31 32 cos ?????? gwncTKZm yK K (42) 計(jì)算載荷gT按發(fā)動(dòng)機(jī)的最大輸入轉(zhuǎn)矩 emaxT 計(jì)算，乘用車(chē) 許用應(yīng)力 ??? 在 180~350MPa范圍 選取 。 當(dāng)量齒數(shù) ： 3 3 12 15c o s c o s 2 0 .7 7? ? ???n ZZ 1 擋 的變位系數(shù)，選 ξ ? 。 1 擋從動(dòng)齒輪 12Z 的彎曲應(yīng)力計(jì)算 同 1 擋主動(dòng)齒輪當(dāng)量齒數(shù)計(jì)算一樣， 1 擋從動(dòng)齒輪當(dāng)量齒數(shù)： 48?nZ ， 查表 ， 選擇齒形系數(shù) y=， 1 當(dāng)從動(dòng)齒輪的計(jì)算著載荷 ： 39。 5332 c o s 2 6 . 0 5 1 0 c o s 2 0 . 7 7 1 . 5 03 . 1 4 3 9 2 . 7 5 0 . 1 9 8 . 0 2 . 0??? ? ? ? ? ?? ? ?? ? ?