五檔變速器設計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 摘 要 變速器用來改變發(fā)動機傳到驅動輪上的轉矩和轉速， 是汽車總成部件中的重要組成部分，是主要的傳動系統(tǒng)。變速器的結構要求對汽車的動力性、燃料經濟性、換檔操縱的可靠性與輕便性、傳動平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。 本文設計研究了三軸式五檔手動變速器，其目的主要是基于對機械原理、機械設計、 AutoCAD 等知識的熟練運用和掌握，同時運用汽車構造、汽車設計、材料力學、互換性測量等學科知識，對三軸式變速器的各部件進行設計，并 利用 AutoCAD 軟件繪制裝配圖和零件圖等 六項 內容。 首先，本文將概述變速器的現狀 和發(fā)展趨勢，介紹變速器領域的最新發(fā)展狀況。其次，對工作原理做了闡述，對不同的變速器傳動方案進行比較，選擇合理的結構方案進行設計。再次，對變速器的各檔齒輪和軸以及軸承做了詳細的設計計算，并進行了受力分析、強度和剛度校核計算 ,并為為這些元件選擇合適的工程材料及熱處理方法。對一些標準件進行了選型以及變速器的傳動方案設計。簡單講述了變速器中各部件材料的選擇。最后，本文將對變速器換檔過程中的重要部件 同步器以及操縱機構進行闡述，講述同步器的類型、工作原理、選擇方法以及重要參數。 關鍵詞 ： 變速器；傳動比； 軸 ； 齒輪 ；花鍵 ； 校核 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 ABSTRACT Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a direct impact on efficiency. This design study of the three-axis 5-speed manual transmission, the purpose is based on the skillful of using mechanic theory ,mechanic design, AutoCAD. Meanwhile, my paper is incorporated structure of vehicle, design of vehicle, mechanic of materials, and survey of interchangeability. I will design the parts of three-shaft transmission, and using Auto CAD software, drawing assembly drawings and parts diagrams of five elements. At the same time the use of vehicle construction, automotive design, material mechanics, interchangeability of measurement knowledge of the subjects on the three-axis gearbox design file 12.At first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission.The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a better structure scheme.Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment.At last, I will introduce the operation mechanism and the synchronizer, which plays an important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer.At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design. Key words: Transmission； Transmission Ratio； Shaft； Gear； spline； Checking 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 目 錄 摘要 . I Abstract . II 第 1 章 緒論 . 1 1.1 汽車變速器的概述 . 4 1.2 汽車變速器研究狀況、發(fā)展 趨勢及成果 . 4 1.3 汽車變速器設計的目的和意義 . 6 1.4 汽車變速器的設計方法和研究內容 . 8 第 2 章 變速器的結構方案的確定 . 6 2.1變速器傳動機構分析和布置方案的設計 . 6 2.1.1 兩軸式變速器和中間軸式變速器的特點分析 . 6 2.1.2 變速器倒擋布置方案分析確定 . 7 2.1.3 傳動機構布置中齒輪安排的分析確定 . 8 2.2變速器零、部件結構方案分析確定 . 9 2.2.1 齒輪形式 . 9 2.2.2變速器自動脫檔機構形式分析確定 . 10 2.3本章小結 . 11 第 3 章 變速器主要參數的選擇 . 12 3.1變速器檔位數目及各檔傳動比 . 12 3.1.1 變速器檔位數目的確定 . 12 3.1.2 主減速比的確定 . 12 3.1.3 變速器檔傳動比的確定 . 13 3.1.4 變速器各檔傳動比的確定 . 15 3.2變速器中心距的確定 . 15 3.3變速器的外形尺寸 . 16 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 3.4變速器的齒輪參數的確定 . 17 3.4.1 齒輪齒數 . 17 3.4.2 齒輪模數 . 17 3.4.3 齒形、壓力角及螺旋角 . 19 3.4.4 齒寬 . 21 3.4.5 齒頂高系數 . 21 3.4.6 齒輪的修正 . 21 3.5變速器各檔齒輪齒數的分配 . 23 3.5.1 確定一擋齒輪的齒數 . 23 3.5.2 對中心距 A 進行修正 . 23 3.5.3 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數 . 24 3.5.4 確定其他各檔的齒數 . 26 3.5.5 確定倒檔齒輪齒數 . 31 3.6本章小結 . 33 第 4 章 變速器齒輪的設計及校核 . 34 4.1 齒輪的材料選擇 . 34 4.1.1 齒輪壞損形式及避免錯失 . 34 4.1.2 齒輪的材料選擇 . 35 4.2計算各軸的轉矩 . 36 4.3齒輪的強度計算 . 36 4.3.1 輪齒的彎曲應力 . 36 4.3.2 輪齒接觸應力 . 39 4.3.3 各檔齒輪的強度計算校核 . 40 4.4計算各檔齒輪的受力 . 48 4.5本章小結 . 51 第 5 章 變速器軸和軸承的設計及校核 . 52 5.1軸的設計 . 52 5.1.1 軸的功用及其設計要求 . 52 5.1.2 軸的結構設計 . 52 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 5.1.3 軸的尺寸 . 53 5.2軸的強度驗算 . 54 5.2.1 軸的剛度驗算 . 54 5.2.2 軸的強度計算 . 59 5.2.3 軸承的選擇及校核 . 61 5.3本章小結 . 65 第 6 章 同步器的確定 . 66 6.1鎖銷式同步器 . 66 6.2鎖環(huán)式同步器 . 67 6.3本章小結 . 68 第 7 章 操縱機構和箱體的確定 . 69 7.1操縱機構的功用 . 69 7.2 換檔位置 . 69 7.3變速桿的布置 . 69 7.3.1 直接操縱手動換擋變速器 . 69 7.3.2 遠距離操縱手動換擋變速器 . 70 7.4鎖止裝置 . 70 7.4.1 互鎖裝置 . 70 7.4.2 自鎖裝置 . 71 7.4.3 倒檔鎖裝置 . 71 7.5變速器箱體的設計 . 71 7.6本章小結 . 72 結論 . 73 參考文獻 . 74 致謝 . 75 附錄 . 76 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 1 買文檔送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 2 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 3 第 1 章 緒 論 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 4 1.1 汽車變速器的概述 汽車是一種快速機動的道路交通工具。一般是指自帶動力裝置的可以獨立行駛并完成運載任務的輪式車輛，具有四個或四個以上的車輪。按照國家標準中有關規(guī)定，汽車可分為載貨汽 車，越野汽車，自卸汽車，牽引汽車，專業(yè)汽車，客車，轎車等種類。汽車的基本組成是相同的，均由發(fā)動機，底盤，車身和電氣設備四大部分組成，現代汽車將以往復活塞式內燃機為主要動力源，而發(fā)動機的扭矩、轉速與汽車的牽引力、車速要求之間的矛盾，靠現代汽車的內燃機本身是無法解決的。為此，在汽車傳動系中設置了變速器和主減速器。既可使驅動車輪的扭矩增大為發(fā)動機扭矩的若干倍，同時又可使其轉速減小到發(fā)動機轉速的若干分之一。 變速器用于 改 變發(fā)動機 傳到驅動輪上 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， 滿足 驅動車輪牽引力及車速不同要求的需要。 隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，今后要求汽車車型的多樣化、個性化、智能化已成為汽車的發(fā)展趨勢。但變速器設計一直是汽車設計中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是用來改變發(fā)動機傳到驅動輪上的轉矩和轉速， 同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內工作 。因此它的性能影響到汽車的動力性和經濟性指標。 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。變速器的倒 檔 使汽車能倒退行駛；其空 檔 使汽車在啟動發(fā)動機、停車和滑行時能長時間將發(fā)動機和傳動系分離 1。 變速器的結構 除 了對 汽車的動力性、經濟性 有影響同時對汽車 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。變速器與主減速器及發(fā)動機的參數做優(yōu)化匹配，可得到良好的動力性與經濟性；采用自鎖及互鎖裝置，倒 檔 安全裝置，其他結構措施，可使操縱可靠，不 產生 跳 檔 、亂 檔 、自動脫 檔 和誤掛倒 檔 ；采用同步器可使換 檔 輕便，無沖擊及噪聲；采用 斜齒輪 、修形及參數優(yōu)化等措施可使齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲低， 不同的傳動比還可以使在其不同路面提高汽車的動力性和經濟性，使汽車和發(fā)動機有良好的匹配性。 1.2 汽車變速器研究狀況、發(fā)展趨勢及成果 現代汽車工業(yè)的飛速 發(fā)展以及人們對汽車的要求不斷的變化，機械式變速器不能滿足人們的需要。 從 40 年代初，美國成功研制出兩 檔 的液力 -機械變速器以來，自動變速器技術得到了迅速發(fā)展。 80 年代，美國已將液力自動變速器作為轎車的標準裝備。下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 5 1983 年時，美國通用汽車公司的自動變速器裝車率已經達到了 94%。近些年來，由于電子技術和電子計算機技術的發(fā)展，自動變速器技術已經達到了相當高的水平。自動變速器與機械式變速器相比，具有許多不可比擬的優(yōu)勢：提高發(fā)動機和傳動系的使用壽命 ； 提高汽車的通過性 ； 具有良好的自適應性 ； 操縱更加方便。 目前，國內變速器廠 商都朝無級變速器和自動變速器方向發(fā)展，國內現已有好幾款轎車已經應用上無級變速器，而重型汽車則采用多中間軸的形式，將低速檔和高速檔區(qū)分開。 汽車行駛的速度是不斷變化的，這就要求汽車的變速器的變速比要盡量多，這就是無級變速 (Continuously Variable Transmission 簡稱 CVT) 。盡管傳統(tǒng)的齒輪變速箱并不理想，但其以結構簡單、效率高、功率大三大顯著優(yōu)點依然占領著汽車變速箱的主流地位 2。 在跨越了三個世紀的一百多年后的今天，汽車還沒有使用上滿意的無級變速箱。這是汽車的無奈和缺憾。 但是 ,人們始終沒有放棄尋找實現理想汽車變速器的努力 ,各大汽車廠商對無級變速器 (CVT)表現了極大的熱情，極度重視 CVT 在汽車領域的實用化進程。這是世界范圍尚未根本解決的難題，也是汽車變速器的研究的終極目標。 圍繞汽車變速箱四個研究方向，各國汽車變速器專家展開了激烈的角逐 。 1摩擦傳動 CVT 金屬帶式無級變速箱 3 (VDT-CVT)的傳動功率已能達到轎車實用的要求，裝備金屬帶式無級變速箱的轎車已達 100 多萬輛。據報道：大排量 6 缸內燃機（ 2.8L）的奧迪 A6 轎車上裝備的金屬帶式無級變速箱 Multitronic CVT ，能傳動 142kw（ 193bhp）功率， 280 Nm扭矩。這是真正意義的無級變速器 4。 另一種摩擦傳動 CVT(名為 Extroid CVT)是滾輪轉盤式。日產把它裝在概念車 XVL上首次于去年東京車展展示，新款公爵 (Cedric)車也裝用這種 CVT。可與 3L 以上排量的大馬力內燃機 (XVL 的引擎輸出為 330 Nm /194kw)搭配使用，可謂汽車變速箱發(fā)展史上又一重要進步。從 V 形橡膠帶 CVT 到 V 型金屬帶 CVT 再到滾輪轉盤式 CVT，摩擦傳動 CVT 的研究已持續(xù)了整整一個世紀，盡管摩擦傳動 無級變速器的發(fā)展已經達到很高的水平，也已經裝備上汽車達到了實用的水平 5。但齒輪變速箱依然占據著半壁河山，這至少說明了四個問題： （ 1）無級變速（ CVT）是汽車變速箱始終追逐的目標。 （ 2）摩擦傳動 CVT 實現大功率的無級變速傳動是極為困難的。 （ 3）摩擦傳動 CVT 傳動效率低是必然的。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 6 （ 4）摩擦傳動 CVT 的效率，功率無法與齒輪變速相比。 2液力傳動 6 人們經常把液力自動變速器（ AT）和無級變速器（ CVT）兩個概念混為一談。實際上這兩種變速器工作原理完全不同。液力自動變速器免除了手動變速器繁雜的換檔和 腳踩離合器踏板的頻繁操作，使開車變得簡單、省力。但是 , 液力自動變速器（ AT）不是無級變速，是有級變速的自動控制，沒有從根本上滿足汽車對變速器的要求。從原始橡膠帶無級變速箱到現代金屬鏈無級變速箱、滾輪轉盤式 CVT，百年大回轉說明：無級變速箱是汽車變速箱的最終歸屬，液力自動變速器只不過是一種過渡產品。 3電控機械式自動變速器 電控機械式自動變速器 (Automated Mechanical Transmission 簡稱 AMT)和液力自動變速器（ AT）一樣，不是無級變速器，是有級變速器的自動換檔控制。其特點 是機械傳動部分沿用了傳統(tǒng)的有級變速箱，但控制參量太多，實現自動控制相當困難。 4齒輪無級變速器 齒輪無級變速器（ Gear Continuously Variable Transmission）這是一種全新的設計思想，是利用齒輪傳動實現高效率、大功率的無級變速傳動。 據最新消息：一種 齒輪無級變速裝置 (Gear Continuously Variable Transmission 簡稱 G-CVT)已經試制成功，并已經進行了多次樣機試驗。 齒輪無級變速裝置 結構相當簡單，只有不足 20 種非標零件， 51 個零 件，生產成本甚至低于手動變速箱。預計今年進行裝車試驗 7。 齒輪無級變速器的優(yōu)勢表現為： （ 1）傳動功率大， 200KW 的傳動功率是很容易達到的； （ 2）傳動效率高 ， 90%以上的傳動效率是很容易達到的； （ 3）結構簡單，大幅度降低生產成本，相當于自動變速箱的 1/10； （ 4）對汽車而言，提高傳動效率，節(jié)油 20%； （ 5）發(fā)動機在理想狀態(tài)下工作，燃料燃燒完全，排放干凈，極大的減少了對環(huán)境的污染。 1.3 汽車變速器設計的目的和意義 現代汽車的動力設置，幾乎都采用往復活塞式內燃機。它具有體積小，質量輕，工作可靠， 使用方便等優(yōu)點。但其性能與汽車的動力性和經濟性之間存在著較大的矛盾。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 7 大家知道，汽車需要克服作用在它上面的阻力，才能起步和正常的行駛。即使在平坦的柏油路上，汽車以低速等速直線行駛，也需要克服約占汽車總質量 1.5%的滾動阻力。 例如， NJ130 汽車，滿載時總質量為 5360kg，其滾動阻力為 800N 左右。若需要滿載汽車在坡度為 9%的道路上等速上坡行駛，僅上坡阻力就達 4824N。如果用發(fā)動機直接帶動汽車驅動輪，則發(fā)動機需要發(fā)出 2050 Nm的扭矩。而 NJ130 汽車發(fā)動機的最大扭矩只有 205N m，此時，所產生的 最大牽引力為 482N，和上坡阻力相差 10倍之多。顯然，如此小的牽引力，不僅不能上坡行駛，即使在平坦的道路上也不能行駛。 另一方面， NJ130 汽車發(fā)動機，最大功率為 51.5kW，此時曲軸的轉速為 2800r/min。如發(fā)動機和車輪直接相連，則對應于該轉速所換算的汽車速度，竟達到 458km/h。顯然，這樣高的車速是不能實現的。 上述發(fā)動機的扭矩、轉速與汽車的牽引力、車速要求之間的矛盾，靠現代汽車的內燃機本身是無法解決的。汽車發(fā)動機的轉矩變化范圍小，而多變的使用環(huán)境要求汽車的驅動力和車速能在相當大的范圍內變化。為此 ，在傳動系中設置了變速器，用于轉變發(fā)動機曲軸的轉矩及轉速，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的不同要求的需要，以適應汽車經常變化的行駛條件，并與發(fā)動機配合工作，使汽車具有良好的動力性和經濟性。既可使驅動車輪的扭矩增大為發(fā)動機扭矩的若干倍，同時又可使其轉速減小到發(fā)動機轉速的若干分之一。 此外，汽車的使用條件頗為復雜，變化很大。如汽車的載貨量、道路坡度、路面好壞以及交通情況等。這就要求汽車的牽引力和車速具有較大的變化范圍，以及適應使用的需要。當汽車在平坦的道路 上，以高速行駛時，可掛入變速器的高速檔；而在不平的路上或爬較大的坡道時，則應掛入變速器的低速檔。根據汽車的使用條件，選擇合適的變速器檔位，不僅是汽車動力性的要求，而且也是汽車燃料經濟性的要求。例如，汽車在同樣的載貨量、道路、車速等條件下行時，往往可掛入較高的變速器檔位，也可掛入較低的檔位工作。此時只是發(fā)動機的節(jié)氣門開度和轉速或大或小而已，可是發(fā)動機在不同的工況下，燃料的消耗量是不一樣的。一般變速器具有四個或更多的檔位，駕駛員可根據情況選擇合適的檔位，使發(fā)動機燃料消耗量減小。 汽車在某些情況下，如進出停車場或 車庫，或在較窄的路上掉頭等需要倒向行駛。然而，汽車發(fā)動機不能倒轉工作，因此在變速器設立倒檔。此外，變速器還設有空檔，可中斷動力傳遞，以滿足汽車暫時停止行駛和對發(fā)動機檢查調整的需要。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 8 1.4 汽車變速器的設計方法和研究內容 在本次設計中，由于是對傳統(tǒng)的變速器進行改進性設計，在設計中參考了一汽集團的 CA1051K26L4-3 中型貨車的變速器，采用了鎖環(huán)式同步器的換檔方式 8。 在設計中，我們除了對汽車變速器的結構進行了合理的布置外，還運用了材料力學、機械原理、機械設計等知識，對變速器的重要零件 軸和齒輪進行受力 分析，強度、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，同時也為變速器選擇合理的同步器和操縱機構。 通過參考 CA1051K26L4-3 中型貨車的變速器，對變速器進行整體結構布置，校核軸和齒輪的強度、剛度，選擇材料和熱處理方法；后面的主要任務是繪制變速器的裝配圖和重要的零件圖，確定個零件的精度等級及其它參數；最后，是對整體論文的編寫整理整個設計過程中的各種資料，以及對前期設計中的錯誤做出修改。 本設計是依據現有生產企業(yè)在生產車型的變速器作為設計原型，在給定發(fā)動機輸出轉矩、轉速及最高車速、最大爬坡 度等條件下，自己獨立設計出符合要求的中間軸式五檔變速器。其中本設計的重點部分是檔位傳動比的選擇及計算依據、齒輪參數的選擇計算及校核、二軸及中間軸的強度校核等。 第 2 章 變速器的結構方案的確定 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 9 2.1 變速器傳動機構分析和布置方案的設計 目前，汽車上采用的變速器結構形式是多種多樣的，這是由于各國汽車的使用、制造、修理等條件不同，也是由于各種類型汽車的使用要求不同所決定的。盡管如此，一般變速器的結構形式，仍具有很多共同點。各種機構形式都有其各自的優(yōu)缺點，這些優(yōu)缺點隨主觀和客觀條件的變化而 變化。因此，設計人員應深入實際，收集資料，調查研究，對結構進行分析比較，并盡可能地考慮到產品的系列化、通用化和標準化，最后確定較合適的方案。 機械式變速器具有結構簡單、傳動效率高、制造成本 低 和工作可靠等優(yōu)點，故在不同形式的汽車上得到廣泛應用 9。 通常，有級變速器具有三個、四個、五個前進 檔 ；重型載貨汽車和重型越野車則采用多 檔 變速器，其前進 檔 位數多大 6 16個甚至 20 個。變速器 檔 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。但 檔 位數的增多也使變速器的尺 寸及質量增大，結構復雜，制造成本提高，操縱也復雜。 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檔 。采用傳動比小于 1（約為 0.7 0.8）的超速 檔 ，可充分地利用發(fā)動機功率，降低單位行駛里程的發(fā)動機曲軸總轉數，因而會減少發(fā)動機的磨損，降低燃料消耗。但與傳動比為 1 的直接 檔 比較，采用超速 檔 會降低傳動效率。 機械式 變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關，包括齒輪副 的 數目、 齒輪的 轉速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。 2.1.1 兩軸式變速器和中間軸式變速器 的特點分析 1兩軸式變速器 兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅動的汽車上。其特點是：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，發(fā)動機縱置時，主減速器采用弧齒錐齒輪或準雙曲面齒輪，發(fā)動機橫置時則采用斜齒圓柱齒輪；多數方案的倒檔傳動常用滑動齒輪，其他檔位均采用常嚙合齒輪傳動。與中間軸式變速器相比，它具有軸和軸承數少，結構簡單、輪廓尺寸小、易布置等優(yōu)點。此外，各中間檔因只經一對齒輪傳遞動力，故傳動效率高，同時噪聲低。但兩軸式變速器不能設置直接檔，所以在高檔工作時齒輪和軸承均承載，工作噪聲增大且易損壞；受結構限制 其一檔速比不能設計的很大；對于前進 檔 ，兩軸式變速器輸入軸的傳動方向與輸出軸的傳動方向相反。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 10 2中間軸式變速器 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汽車上。其特點是：變速器一軸后端與常嚙合齒輪做成一體。絕大多數方案的第二軸前端經軸承支承在第一軸后端的孔內，且保持兩軸軸線在同一條直線上，經嚙合套將它們連接后可得到直接檔，使用直接檔，變速器齒輪和軸承及中間軸不承載，發(fā)動機轉矩經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 接檔的利用率要高于其他檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其他前進檔位工作時，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；多數傳動方案中除了一檔以外的其他檔位的換擋機構，均采用同步器或嚙合套換擋，少數結構的一檔也采用同步器或結合套換擋，還有各檔同步器或結合套多數情況下裝在第二軸上。 在除直接檔以外的其他檔位工作時，中間軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點 。 2.1.2 變速器 倒 檔 布置方案分析確定 倒檔齒輪的結構及其軸的位置，應與變速器的整體結構方案同時考慮。倒檔設計在變速器的左側或右側在機構上均能實現，不同之處是掛倒檔時駕駛員移動變速桿的方向改變了。在結構布置上，要注意的是在不掛入倒檔時，為了防止意外掛入倒檔，一般在掛倒檔時設有一個掛倒檔時需克服彈簧所產生的力，用來提醒駕駛員注意。倒檔齒輪不能與第二軸齒輪有嚙合的狀況。換倒檔時能順利換入倒檔，而不和其它齒輪發(fā)生干涉 10。 與前進 檔 位比較，倒 檔 使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現換倒 檔 ，故多數方案采用直齒滑 動齒輪方式換倒 檔 。為實現倒 檔 傳動，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動路線中，加入一個中間傳動齒輪的方案；也有利用兩個聯體齒輪方案的。前者雖然結構簡單，但是中間傳動齒輪的輪齒，是在最不利的正、負交替對稱變化的彎曲應力狀態(tài)下工作；而后者是在較為有利的單向循環(huán)彎曲應力狀態(tài)下工作，并使倒 檔 傳動比略有增加。也有少數變速器采用結構復雜和使成本增加的嚙合套或同步器方案換入倒檔。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 11 圖 2-1 倒檔布置方案 圖 2-1 為常見的倒 檔 布置方案。圖 2-1b 所示方案的優(yōu)點是換倒 檔 時利用了中間軸上的一 檔 齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換檔 困難。圖 2-1c 所示方案能獲得較大的倒 檔 傳動比，缺點是換 檔 程序不合理。圖 2-1d所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換 檔 更為輕便，且能獲得較大的倒 檔 傳動比。圖 2-1e 所示方案針對圖 2-1c 所示方案的缺點做了修改，因而取代了圖 2-1c 所示方案。圖 2-1f所示方案是將中間軸上的一、倒 檔 齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖2-1g所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換 檔 更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒 檔 傳動采用圖 2-1h所示方案。其缺點是倒 檔 須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機構復雜一些。故采用 2-1a 方案。 2.1.3 傳動機構布置中齒輪安排的分析確定 各齒輪副的相對安裝位置對于整個變速器的結構布置有很大的影響。各檔位置的安排應考慮以下四個方面： 1整車總布置 根據整車的總布置，對變速器輸入軸和輸出軸的相對位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機構提出要求。 2駕駛員的使用習慣 有人認為人們習慣于按檔的高低順序，由左到右或由右到左排列來換檔。但是也有人認為應該將常用檔位放在中間位置。值得注意的是倒檔，雖然他 是平常換檔序列之外的一個特殊檔位，然而卻是決定序列組合方案的重要環(huán)節(jié)。按習慣，倒檔最好與序列不接合。否則，從安全角度考慮，將倒檔與一檔放在一起較好。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 12 在五檔變速其中，倒檔與序列接合與不接合兩者比較，前者在結構上可省去一個撥叉和一根變速滑桿，后者的布置適當，則可使變速器的軸向長度縮短。 3提高平均傳動效率 為提高平均傳動效率，在三軸式變速器中，普遍采用具有直接檔的傳動方案，并盡可能地將使用時間最多的檔位設計成直接檔。 4改善齒輪受載狀況 各檔齒輪在變速器中的位置安排，應考慮齒輪的受載狀況。承受載荷大的 低檔齒輪，一般安置在離軸承較近的地方，以較小軸的變形，使齒輪的重疊系數不致下降過多。變速器齒輪主要是因接觸應力過高而造成表面點蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支撐較遠處較好。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉角較小，故齒輪的偏載也小。 因為變速器在一 檔 和倒 檔 工作時有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低檔與倒 檔 ，都應當布置在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低 檔 到高 檔 順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒 檔 的傳動比雖然與一 檔 的傳動比接 近，但因為使用倒 檔 的時間非常短，從這點出發(fā)有些方案將一 檔 布置在靠近軸的支承處，然后再布置倒 檔 。此時在倒 檔 工作時，齒輪磨損與噪聲在短時間內略有增加，與此同時在一 檔 工作時齒輪的磨損與噪聲有所減少。 綜上所述，由于 本次設計的為中型貨車變速器 ， 布置形式采用發(fā)動機前置后輪驅動， 變速器 布置的 空間較 大 ，對變速器的 結構 要求較高，要求運行 時 噪聲 要 小，故選用 三 軸 五檔 變速 器，并且五檔為直接檔。采用圖 2-1d 的倒檔布置形式。 2.2 變速器零、部件結構方案分析確定 2.2.1 齒輪形式 變速器齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。與直 齒圓柱齒輪比較，運轉平穩(wěn)、作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時工藝復雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數增加，并導致變速器的轉動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒 檔 。 變速器齒輪可以與軸設計為一體或與軸分開，然后用花鍵、過盈配合或者滑動支承等方式之一與軸連接。 齒輪尺寸小又與軸分開，其內徑直徑到齒根圓處的厚度 b （圖2-2）影響齒輪強度。要求尺寸 b 應該大于或等于輪齒危險斷面處的厚度。為 了使齒輪裝在軸上以后，保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪輪轂部 分的寬度尺寸 C ， 在結構允許條件下應盡可能取大些，至少滿足尺寸要求 ： 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 13 2)4.12.1( dC (3.1) 式中：2d花鍵內徑。 圖 2-2 變速器齒輪尺寸控制圖 為了減小質量，輪輻處厚度 應在滿足強度條件下設計得薄些。圖 3-2 中的尺寸 1D可取為花鍵內徑的 1.25 1.40 倍。 齒輪表面粗糙度數值降低，則噪聲減少，齒面磨損速度減慢，提高了齒輪壽命。變速器齒輪齒面的表面粗糙度應在 80.040.0 Ram范圍內選用。 2.2.2 變速器自動脫檔機構形式分析確定 自動脫 檔 是變速器的主要故障之一。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 檔 。為解決這個問題，除工藝上采取措施以外，目前在結構上采取措施且行之有效的方案有以下幾種： 1 將兩接合齒的嚙合位置錯開， 如圖 2-3a 所示。這樣在嚙合時，使接合齒端部超過被接合齒的 1 3mm。使用中兩齒接觸部分受到擠壓同時磨損，并在接合齒端部形成凸肩，可用來阻止接合齒自動脫 檔 。 2 將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切薄（切下 0.3 0.6mm），這樣，換 檔 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 檔 ，如圖 2-3b 所示。 3 將接合齒的工作面設計并加工成斜面，形成倒錐角（一般傾斜 2 3），使接合齒面產生阻止自動脫 檔 的軸向力，如圖 2-3c 所示。這種方案比較有效，應用較多。將接合齒的齒側設計并加工成臺階形狀，也具有相同的阻止 自動脫 檔 的效果。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 14 a） b) c) 圖 2-3 防止自動脫擋的機構措施 2.3 本章小結 本章主要針對 變速器傳動機構進行分析和布置方案方案的確定以及變速器零、部件的結構的確定，為下面的設計過程作鋪墊。 第 3 章 變速器主要參數的選擇 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 15 3.1 變速器檔位數目及各檔傳動比 3.1.1 變速器檔位數目的確定 對不同類型的汽車，具有不同的傳動系檔位數，其原因 在于它們的使用條件不同、對整車性能要求不同、汽車本身的比功率不同。而傳動系的檔位數 的多少對汽車動力性、經濟性影響很大。檔數多，可以使發(fā)動機經常在最大功率附近的轉速工作，而且發(fā)動機轉速變化范圍小，發(fā)動機平均功率高，故可提高汽車的動力性。即提高汽車的加速能力和爬坡能力。檔數多也增加了發(fā)動機在低油耗區(qū)工作的可能性，因而提高了汽車的燃料經濟性。 檔 數多少還影響相鄰的低檔與高檔間傳動比的比值。檔數多，則此比值小，換 檔 容易。相鄰的低檔與高檔間傳動比的比值不應大于 1.8，而且 高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位 之間的比值小。 檔數多的缺點是使變速器的結構復雜、質量增大、操縱不輕便等。 CA5-38 變速器參數： 發(fā)動機最大功率 88 Kw 車輪滾動半徑 0.41m 發(fā)動機最大轉矩 245 Nm 額定轉速 3200 r/min 最大轉矩時轉速 2000 r/min 最高車速 95 km/h 總質量 5500 r/min 最大功率時轉速 5000 r/min 3.1.2 主減速比的確定 (3.1) 式中： au汽車行駛速度 （ km/h）； n 發(fā)動機轉速 （ r/min）； r 車輪滾動半徑 （ m）； gi變速器傳動比 ； 0i主減速器傳動比。 (3.2) 式中： emaxT 發(fā)動機最大扭矩（ Nm）； maxeP 發(fā)動 機最大功率（ Kw）； 0377.0 iirnugapenP m a xe m a x 95 49T 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 16 pn 發(fā)動機最大功率轉速（ r/min） 轉矩適應系數 =1.1 1.3 (3.3) 式中： Tn 發(fā)動機最大扭矩轉速 已知：最高車速maxau=maxav=95 km/h；最高檔為直接檔，傳動比5gi=1； 車輪滾動半徑由所選用的輪胎規(guī)格 7.50 16 得到 r =0.41(m)；發(fā)動機最大扭矩轉速 Tn =2000 (r/min)；轉矩適應系數 =1.1 1.3；由公式（ 3.2）和（ 3.3）得到發(fā)動機最大功率轉速pn=4000 (r/min)發(fā)動機轉速 n =pn=4000（ r/min）；由公式（ 3.1） 得到主減速器傳動比 ： 3.1.3 變速器一檔傳動比的確定 在選擇最低 檔 傳動比時，應根據汽車最大爬坡度、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來確