變速器畢業(yè)論文

1、變速器畢業(yè)論文 概述 變速器是用來改變改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的目的是在原地起步爬坡轉(zhuǎn)彎加速等各種行駛工況下使汽車獲得不同的牽引力和速度同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作變速器設(shè)有空擋可在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車滑行或停車時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪傳輸變速器設(shè)有倒擋使汽車獲得倒退行駛能力需要時(shí)變速器還有動(dòng)力輸出功能 對(duì)變速器提出如下要求1保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性2 設(shè)置空擋用來切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸3 設(shè)置倒擋使汽車能倒退行駛4 設(shè)置動(dòng)力輸出裝置需要是能進(jìn)行功率輸出5 換檔迅速省力方便6 工作可靠汽車行使過程中變速器不得跳擋亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生7 變速器應(yīng)有高的工作效率8

2、變速器的工作燥聲低 除此之外變速器還應(yīng)當(dāng)輪廓尺寸和質(zhì)量小制造成本低拆裝容易維修方便等要求滿足汽車必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)這與變速器的擋數(shù)傳動(dòng)比有關(guān)汽車工作的道路條件越復(fù)雜比功率越小變速器的傳動(dòng)比范圍越大 變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可按前進(jìn)擋數(shù)或軸的形式分類在原有變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上再附加一個(gè)副箱體這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上達(dá)到增加變速器擋數(shù)的目的近年來變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操作方向發(fā)展的趨勢(shì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置 機(jī)械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單傳動(dòng)效率高制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)故在不同形式的汽車上得到廣泛的應(yīng)用21 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車的使用條件及要求確定變速

3、器的傳動(dòng)比范圍檔位數(shù)及各檔的傳動(dòng)比因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車的動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影響傳動(dòng)比范圍是變速器低檔傳動(dòng)比與高檔傳動(dòng)比的比值汽車行駛的道路狀況愈多樣發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車質(zhì)量之比愈小則變速器的傳動(dòng)比范圍應(yīng)愈大目前轎車變速器的傳動(dòng)比范圍為3045一般用途的貨車和輕型以上的客車為5080越野車與牽引車為100200通常有級(jí)變速器具有345個(gè)前進(jìn)檔重型載貨汽車和重型越野汽車則采用多檔變速器其前進(jìn)檔位數(shù)多達(dá)616個(gè)甚至20個(gè)變速器檔位數(shù)的增多可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用效率汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性及平均車速?gòu)亩商岣咂嚨倪\(yùn)輸效率降低運(yùn)輸成本但采用手動(dòng)的機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)時(shí)要實(shí)現(xiàn)迅速無聲換檔對(duì)于多于5個(gè)前進(jìn)檔的變速

4、器來說是困難的因此直接操縱式變速器檔位數(shù)的上限為5檔多于5個(gè)前進(jìn)檔將使操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜化或者需要加裝具有獨(dú)立操縱機(jī)構(gòu)的副變速器后者僅用于一定行駛工況某些轎車和貨車的變速器采用僅在好路和空載行駛時(shí)才使用的超速檔采用傳動(dòng)比小于10708的超速檔可以更充分地利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率降低單位行駛里程的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸總轉(zhuǎn)數(shù)因而會(huì)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損降低燃料消耗但與傳動(dòng)比為1的直接檔比較采用超速檔會(huì)降低傳動(dòng)效率有級(jí)變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)包括傳遞動(dòng)力的齒輪副數(shù)目轉(zhuǎn)速傳遞的功率潤(rùn)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三軸式和兩軸式變速器得到的最廣泛的應(yīng)用三軸式變速器如圖2-1所示其第一軸的常嚙合齒輪與

5、第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合且第一第二軸同心將第一第二軸直接連接起來傳遞扭矩則稱為直接檔此時(shí)齒輪軸承及中間軸均不承載而第一第二軸也傳遞轉(zhuǎn)矩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(diǎn)其他前進(jìn)檔需依次經(jīng)過兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩因此在齒輪中心距影響變速器尺寸的重要參數(shù)較小的情況下仍然可以獲得大的一檔傳動(dòng)比這是三軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)其缺點(diǎn)是處直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率有所下降 圖2-1 轎車中間軸式四檔變速器第一軸2第二軸3中間軸兩軸式變速器如圖2-2所示與三軸式變速器相比其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動(dòng)效率高噪聲低轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的布置因?yàn)檫@種布置

6、使汽車的動(dòng)力-傳動(dòng)系統(tǒng)緊湊操縱性好且可使汽車質(zhì)量降低610兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單如圖所示兩軸式變速器的第二軸即輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪從而簡(jiǎn)化了制造工藝降低了成本除倒檔常用滑動(dòng)齒輪直齒圓柱齒輪外其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動(dòng)個(gè)檔的同步器多裝在第二軸上這是因?yàn)橐粰n的主動(dòng)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兩軸式變速器沒有直接檔因此在高檔工作時(shí)齒輪和軸承均承載因而噪聲比較大也增加了磨損這是它的缺點(diǎn)另外低檔傳動(dòng)比取值的上限ig 4045也受到較大限制但這一缺點(diǎn)可通過減

7、小各檔傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來取消圖2-2 兩軸式變速器第一軸2第二軸3同步器有級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目從而可采用斜齒輪后者比直齒輪有更長(zhǎng)的壽命更低的噪聲雖然其制造稍復(fù)雜些且在工作中有軸向力因此在變速器中除低檔及倒檔外直齒圓柱齒輪已經(jīng)被斜齒圓柱齒輪所代替本次設(shè)計(jì)采用中間軸式變速器圖2-3圖2-4圖2-5分別示出了幾種中間軸式四五六檔變速器傳動(dòng)方案它們的共同特點(diǎn)是變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接檔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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高可達(dá)90以上噪聲低齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)?/p>

8、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(jìn)檔位工作時(shí)變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸中間軸和第二軸上的兩對(duì)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(dòng)比檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)檔位低的齒輪一檔可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)多數(shù)傳動(dòng)方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機(jī)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再除直接檔以外的其他檔位工作時(shí)中間軸式變速器的傳動(dòng)效率略有降低這是它的缺點(diǎn)在檔數(shù)相同的條件下各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù)換檔方式和到檔傳動(dòng)方案上有差別

9、圖2-3 中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案如圖2-3中的中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案示例的區(qū)別圖2-3ab所示方案有四對(duì)常嚙合齒輪倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔圖2-3c所示傳動(dòng)方案的二三四檔用常嚙合齒輪傳動(dòng)而一檔和倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔圖2-4a所示方案除一倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔外其余各檔為常嚙合齒輪傳動(dòng)圖2-4bcd所示方案的各前進(jìn)檔均用常嚙合齒輪傳動(dòng)圖2-4d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很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)檔的變速器圖2-4 中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案圖2-5a 所示方案中的一檔倒檔和圖b所

10、示方案中的倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔其余各檔均用常嚙合齒輪圖2-5 中間軸式六檔變速器傳動(dòng)方案以上各種方案中凡采用常嚙合齒輪傳動(dòng)的檔位其換檔方式可以用同步器或嚙合套來實(shí)現(xiàn)同一變速器中有的檔位用同步器換檔有的檔位用嚙合套換檔那么一定是檔位高的用同步器換檔檔位低的用嚙合套換檔轎車的變速器常采用中間軸式變速器為縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度可將變速器后端加長(zhǎng)如圖2-3ab所示伸長(zhǎng)后的第二軸有時(shí)裝在三個(gè)支承上其最后一個(gè)支承位于加長(zhǎng)的附加殼體上如果在附加殼體內(nèi)布置倒檔傳動(dòng)齒輪和換檔機(jī)構(gòu)還能減少變速器主體部分的外形尺寸變速器用圖2-4c所示的多支承結(jié)構(gòu)方案能提高軸的剛度這時(shí)如用在軸平面上可分開的殼體就能較好地解決軸和齒輪等零

11、部件裝配困難的問題圖2-4c所示方案的高檔從動(dòng)齒輪處于懸臂狀態(tài)同時(shí)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(gè)方案的特點(diǎn)倒檔傳動(dòng)方案圖2-6為常見的倒擋布置方案圖2-6b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合使換擋困難圖2-6c所示方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比缺點(diǎn)是換擋程序不合理圖2-6d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改因而取代了圖2-6c所示方案圖2-6e所示方案是將中間軸上的一倒擋齒輪做成一體將其齒寬加長(zhǎng)圖2-6f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為了充分利用空間縮短變速器軸向長(zhǎng)度有

12、的貨車倒擋傳動(dòng)采用圖2-6g所示方案其缺點(diǎn)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(jī)構(gòu)復(fù)雜一些本設(shè)計(jì)采用圖2-6f所示的傳動(dòng)方案圖2-6 變速器倒檔傳動(dòng)方案因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r(shí)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擋都應(yīng)當(dāng)布置在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擋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擋的傳動(dòng)比雖然與一擋的傳動(dòng)比接近但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r(shí)間非常短從這點(diǎn)出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處本次設(shè)計(jì)采用中間軸式方案如圖2-4b但倒檔傳動(dòng)方案有所改動(dòng)采用2-6f的常嚙合倒檔傳動(dòng)方案22

13、零部件結(jié)構(gòu)方案分析一齒輪形式變速器用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斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)工作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜工作時(shí)有軸向力這對(duì)軸承不利在變速器中除倒檔和低檔齒輪其余的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪齒數(shù)增加導(dǎo)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大本次設(shè)計(jì)除倒檔和一檔采用直齒圓柱齒輪其余均采用斜齒圓柱齒輪二換擋機(jī)構(gòu)形式變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪嚙合套和同步器換擋三種形式汽車行駛時(shí)因變速器內(nèi)各轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪有不同的角速度所以用軸向滑動(dòng)直齒齒輪方式換擋會(huì)在齒端面產(chǎn)生沖擊并伴隨噪聲這不僅是齒輪端部磨損加劇并過早損壞同時(shí)使駕駛員精神緊張而換擋產(chǎn)生的噪聲

14、又使承坐舒適性降低只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)才能使換擋時(shí)齒輪無沖擊并克服上述缺點(diǎn)但換擋瞬間駕駛員注意力被分散又影響行駛安全除此之外采用直齒滑動(dòng)齒輪換擋時(shí)換擋行程長(zhǎng)也是它的缺點(diǎn)因此盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造拆裝與維修工作容易并能減少變速器旋轉(zhuǎn)部分的慣性力矩但除一擋倒擋外已很少使用當(dāng)變速器第二軸上的齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)時(shí)可以用移動(dòng)嚙合套換擋這時(shí)不僅換擋行程短同時(shí)因承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多而齒輪又不參與換擋所以它們都不會(huì)過早損壞但因不能消除換擋沖擊仍然要求駕駛員又熟練的操作技術(shù)因此目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應(yīng)用這是因?yàn)橹匦拓涇嚀跷婚g的公比較小則換擋機(jī)構(gòu)

15、連接件之間的角速度差也小因此采用嚙合套換擋并且與同步器換擋比較還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造容易能降低制造成本及減少變速器長(zhǎng)度等有點(diǎn)使用同步器能保證迅速無沖擊無噪聲換擋而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)從而提高了汽車的加速性燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性同上述兩種換擋方法比較雖然它油結(jié)構(gòu)復(fù)雜制造精度要求高軸向 尺寸大等缺點(diǎn)但仍然得到廣泛的應(yīng)用利用同步器或嚙合套換擋其擋位行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程短在滑動(dòng)齒輪特別寬的情況下這種差別就更為明顯為了操縱方便要求換入不同擋位的變速桿行程應(yīng)盡可能一樣如利用同步器或嚙合套換擋就很容易實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)本次設(shè)計(jì)采用的換擋機(jī)構(gòu)形式是所有擋均采用同步器換擋三變速器軸承作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的變速器軸支撐在殼體或其

16、它部位的地方以及齒輪與軸不做固定連接處應(yīng)安置軸承變速器軸承常采用圓柱滾子軸承球軸承滾針軸承圓錐滾子軸承滑動(dòng)軸套等至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種類型的軸承是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊尺寸小的特點(diǎn)采用尺寸大寫的軸承受結(jié)構(gòu)限制常在布置上油困難如變速器的第二軸前端支撐在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中內(nèi)腔尺寸足夠時(shí)可布置圓柱滾子軸承若空間不足則采用滾針軸承第二軸后端常采用球軸承用來承受軸向力和徑向力變速器第一軸前端支撐在飛輪的內(nèi)腔里因有足夠大的空間常采用一端有密封圈的球軸承來承受徑向力作用在第一軸常嚙合齒輪上的軸向力經(jīng)第一軸后不軸承傳給變速器殼體此處常采用軸承外圈有擋圈的球軸承由于變速器

17、向輕量化方向發(fā)展的需要要求減少變速器中心距這就影響倒軸承外徑的尺寸為了保證軸承有足夠的壽命可選用能承受一定軸向力的無保持架的圓柱滾子軸承中間軸上齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力原則上由前或后軸承來承受都可以但當(dāng)在殼體前端面布置軸承蓋由困難時(shí)必須由后端軸承承受軸向力前端采用圓柱滾子軸承來承受徑向力而 后端采用外圈由擋圈的球軸承或圓柱滾子軸承圓錐滾子軸承因有直徑較小寬度較寬因而容量大可承受高負(fù)荷和通過對(duì)軸承預(yù)緊能消除軸向竄動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)故在一些變速器上得到應(yīng)用圓錐滾子軸承也有裝配后需要調(diào)整預(yù)緊使裝配麻煩且磨損后軸易歪斜從而影響齒輪正確嚙合等一些缺點(diǎn)當(dāng)采用錐軸承時(shí)要注意軸承的預(yù)緊以免殼體受熱膨脹后軸承出現(xiàn)間隙而使中

18、間軸歪斜導(dǎo)致齒輪不能正確嚙合而損壞因此錐軸承不適合用在線性系數(shù)比較大的鋁合金殼體上變速器第一軸第二軸的后部軸承以及中間軸前后軸承按直徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承軸承的直徑根據(jù)變速器中心距確定并保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于6-20mm滾針軸承滑動(dòng)軸套主要用在用在齒輪與軸不是固定連接并要求兩者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方滾針軸承有滾動(dòng)摩擦損失小傳動(dòng)效率高經(jīng)向配合間隙小定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高有利于齒輪嚙合等優(yōu)點(diǎn)滑動(dòng)軸套的經(jīng)向間隙大易磨損間隙增大后影響齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加滑動(dòng)軸套的優(yōu)點(diǎn)是制造容易成本低第一軸的后端采用深溝球軸承第二軸中和齒輪配合的軸承采用滾針軸承中間軸兩端采用圓錐滾子

19、軸承變速器主要參數(shù)的選擇31中心距a對(duì)中間軸式變速器是將中間軸與第二軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距a對(duì)兩軸式變速器將變速器輸入軸與輸出軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距a它是一個(gè)基本參數(shù)其大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸體積大小由影響而且對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度由影響中心距越小齒輪的接觸應(yīng)力越大齒輪的壽命越短因此最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證齒輪必要的接觸強(qiáng)度來確定變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上從布置軸承的可能與反便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過小而影響殼體的強(qiáng)度考慮要求中心距取大些此外受一擋小齒輪齒數(shù)不能過少的限制要求中心距也要大些還有變速器中心距取的過小會(huì)使變速器長(zhǎng)度增加并因此使軸的剛度被削弱和使齒

20、輪的嚙合狀態(tài)變壞 對(duì)于中間軸式初選中心距a時(shí)可根據(jù)下述公式計(jì)算 a k 3-1 式中a為中心距mmk為中心距系數(shù)商用車取k8996為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩nm為變速器一擋傳動(dòng)比為變速器傳動(dòng)效率取96分析該車發(fā)動(dòng)機(jī)及相關(guān)參數(shù)該車為15噸的重型載貨汽車按下試計(jì)算輪胎半徑按最大爬坡度計(jì)算一 3-2 其中 010-012取 011代入數(shù)據(jù)得 502666 cm 其中k95 786nm 764擋傳動(dòng)比參考同類車型取主減速器傳動(dòng)比為i 489 取t 085ig1 3-3 試中m為汽車重質(zhì)量m 15000kgg為重力加速度g 98nkgt為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩te 786nmi為主減速器傳動(dòng)比等于489為道路最大阻力系

21、數(shù)等于02745rs為驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑t 為汽車傳動(dòng)系效率代入數(shù)據(jù)得5525根據(jù)車輪與路面附著條件確定一檔傳動(dòng)比 3-4 為汽車滿載時(shí)靜止于水平路面驅(qū)動(dòng)橋給路面的載荷參考同類車型 12000kg 為道路附著系數(shù)計(jì)算時(shí)取 05-08在此取08代入數(shù)據(jù)得8048其他個(gè)檔傳動(dòng)比按等比數(shù)列來分配則ii 427iii 260iv 159 v 1 把一檔傳動(dòng)比代入中心距公式計(jì)算變速器中心距a 17034mm 圓整后取a 170mm 32 齒輪參數(shù)的選取模數(shù) 齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)并且影響它的選取因素又很多如齒輪的強(qiáng)度質(zhì)量噪聲工藝要求等在變速器中心距相同的的條件下選取較小的模數(shù)就可以增加齒輪的齒數(shù)同時(shí)增加齒寬

22、可使齒輪嚙合的重合度增加并減少齒輪噪聲所以為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)同時(shí)增加齒寬為使質(zhì)量小些應(yīng)該增加模數(shù)同時(shí)減少齒寬從工藝方面考慮各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)而從強(qiáng)度方面考慮各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)減少乘用車齒輪工作噪聲又較為重要的意義因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選的小些 表31 汽車變速器齒輪的法向模數(shù)mn車 型乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量vl貨車的最大總質(zhì)量t10 v16616 v25560 140模數(shù)mm225-275275-3035-4545-60第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù)mn 3-5 其中 786nm可得出mn 434mm一檔直齒輪的模數(shù)m mm 3-6 通過計(jì)算m 592mm由于我們?cè)O(shè)計(jì)的貨車的總質(zhì)量為15

23、000kg其 140所以參照表31選取mn 45mm m 60mm 二齒形壓力角螺旋角和齒寬b 汽車變速器齒輪的齒形壓力角及螺旋角按表3-2選取表3-2 汽車變速器齒輪的齒形壓力角與螺旋角項(xiàng)目車型齒形壓力角螺旋角轎車 高齒并修形的齒形14515161652545一般貨車 gb1356-78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形202030重型車同上低檔倒檔齒輪22525小螺旋角 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)度對(duì)轎車為加大重合度已降低噪聲取小些對(duì)貨車為提高齒輪承載力取大些在本設(shè)計(jì)中變速器一檔倒檔齒輪壓力角取25其余齒輪取20同步器取30斜齒輪螺旋角取25應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪

24、的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使中間軸上是軸向力相互抵消為此中間軸上的全部齒輪一律右旋而第一軸和第二軸上的的斜齒輪左旋其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受齒輪寬度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但試驗(yàn)表明在齒寬增大到一定數(shù)值后由于載荷分配不均勻反而使齒輪的承載能力降低所以在保證齒輪的強(qiáng)度條件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通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬直齒 b 4580 mmm斜齒 b 6085 mmm第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些使接觸線長(zhǎng)度增加接觸應(yīng)力降低以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命本次設(shè)計(jì) 直齒輪 b 6x450 27mm 斜齒輪 b 6x600 3

25、6mm五齒輪變位系數(shù)的選擇原則齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)采用變位齒輪除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外它還影響齒輪的強(qiáng)度使用平穩(wěn)性耐磨損抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲齒輪變位主要有兩類高度變位和角度變位高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零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)度相接近的程度高度變位齒輪副的缺點(diǎn)使不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度也很難降低噪聲角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零角度變位即具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)又避免了其缺點(diǎn)由幾對(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)因保證各擋傳動(dòng)比的需要使各相互嚙合的齒輪副的齒數(shù)和不同為保證各對(duì)齒輪由相同的中心距此時(shí)

26、應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)可以通過選擇合適的螺旋角來達(dá)到中心距相同的要求我在齒輪設(shè)計(jì)中對(duì)需要變位的齒輪采用了角度變位的方法來保證中心距33 各擋齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算 在初選中心距齒輪模數(shù)和螺旋角后可根據(jù)變速器的擋數(shù)傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)應(yīng)該注意的是各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)盡量不是整數(shù)以使齒面磨損均勻一檔和倒檔采用直齒輪其余采用斜齒1確定一檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比一檔傳動(dòng)比 3-7 為了確定z9和z10的齒數(shù)先求其齒數(shù)和 3-8 其中 a 170mmm 6故有 5678貨車變速器一檔直齒輪的最小齒數(shù)為12-14此處取 13則可得出 44 圖3-1 五檔變速器示意圖上面根據(jù)初選的a及

27、m計(jì)算出的可能不是整數(shù)將其調(diào)整為整數(shù)后從式3-8看出中心距有了變化這時(shí)應(yīng)從及齒輪變位系數(shù)反過來計(jì)算中心距a再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)這里修正為57則根據(jù)式3-8反推出a 171mm2確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)由式3-7求出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 3-9由已知數(shù)據(jù)可知 z2z1 22573 而常嚙合齒輪的中心距與 一檔齒輪的中心距相等 3-10 由此可得 3-11 而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù) 25 3-10 21146 21 47733 48根據(jù)式3-7可算出一檔實(shí)際傳動(dòng)比為 774根據(jù)式3-10 247843確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動(dòng)比 3-12 而ii 427 由已知數(shù)據(jù)可知z7z8 1868

28、 對(duì)于斜齒輪 3-13故有z7 z8 69 3-12聯(lián)立3-13得z7 45 z8 24按同樣的方法可分別計(jì)算出三檔齒輪 z5 38 z6 31四檔齒輪 z3 28 z4 414確定倒檔齒輪的齒數(shù)一般情況下倒檔傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動(dòng)比取595取中間軸上倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù) 而通常情況下倒檔軸齒輪取2123此處取 23由 3-14 可計(jì)算出z11 34 故可得出中間軸與倒檔軸的中心距a 3-15 108mm 而倒檔軸與第二軸的中心 3-16 171mm變速器齒輪參數(shù)表3-3齒輪齒輪模數(shù)壓力角螺旋角齒數(shù)14520247842124520247844834520247842844

29、52024784415452024784386452024784317452024784458452024784249625441062513 1162534 1262513 1362523變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 41 軸的計(jì)算與校核 當(dāng)變速器掛一擋時(shí)軸受力最大所以只要一擋時(shí)軸的強(qiáng)度滿足要求其就符合要求只下面只校核一擋時(shí)中間軸的強(qiáng)度中間軸的受力分析中間軸的軸向力基本上已相互抵消可以不予考慮1 786000 nmm 6605 n 2648 n 3050 n 2 1796600 n 46067 n 21481 二面受力分析1 代入數(shù)據(jù)得 2492 n 2 代入數(shù)據(jù)得 19489 n 代入數(shù)據(jù)得4438

30、 n 代入數(shù)據(jù)得 39018n軸的材料選用20grmnti采用滲碳淬火回火處理 驗(yàn)算合格42齒輪的計(jì)算與校核 一擋齒輪因其承受載荷最大所以只要它滿足要求其它各擋都滿足要求由于常嚙合齒輪一直處于工作狀態(tài)因此也要對(duì)其進(jìn)行校核下面對(duì)一擋齒輪和常嚙合齒輪進(jìn)行校核一齒輪的計(jì)算校核公式1 彎曲應(yīng)力 直齒 4-1 斜齒 4-2 式中 圓周力應(yīng)力集中系數(shù) kc齒面寬系數(shù) t法向齒距 y齒行系數(shù) k重合度影響系數(shù) 摩擦力影響系數(shù)齒面接觸應(yīng)力 4-3 式中 齒面上的法向力 e齒輪材料的彈性模量e 210000 b齒輪接觸的實(shí)際寬度 主從動(dòng)齒輪節(jié)圓處的曲率半徑二校核中間軸一擋齒輪1彎曲應(yīng)力其中 165 11 kc

31、8 y 016974 z 13 m 6tg 1796600 nmm 代入數(shù)據(jù)得 5444 mpa許用應(yīng)力在400-850 mpa之間所以合適2接觸應(yīng)力 46067n 50829nb 36直齒輪 則 19944 mpa一檔和倒檔得許用接觸應(yīng)力在1900-2000mpa之間所以合適三校核第二軸一擋齒輪 1彎曲應(yīng)力 圖 4-1 齒形系數(shù)圖其中 165 09 kc 8 y 016974 z 13 m 6 tg 1796600 nmm 代入數(shù)據(jù)得 4454 mpa許用應(yīng)力在400-850 mpa之間所以合適2接觸應(yīng)力 13610n 16540nb 36則 11377 mpa一檔和倒檔得許用接觸應(yīng)力在19

32、00-2000mpa之間所以合適四校核第一軸常嚙合齒輪1彎曲應(yīng)力其中tg 393000 nmm 165 y 0138 2 kc 60mn 6 z 21 代入數(shù)據(jù)得 1183 mpa對(duì)于貨車當(dāng)計(jì)算載荷取tg作變速器一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)常嚙合齒輪許用彎曲應(yīng)力為所以合格2接觸應(yīng)力 75577n 885866n b 31 2004 45808 則 8677 mpa當(dāng)取時(shí)變速器常嚙合齒輪的許用接觸應(yīng)力為1300-1400mpa所以合格五校核中間軸常嚙合齒輪1彎曲應(yīng)力其中 tg 393000 nmm 165 y 0138 2 kc 60 mn 45 24784 z 48 代入數(shù)據(jù)得 5176 mpa對(duì)于貨車

33、當(dāng)計(jì)算載荷取tg作變速器一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)常嚙合持論許用彎曲應(yīng)力為所以合格2接觸應(yīng)力 33025n 3871n b 29 2004 com 則 593 mpa當(dāng)取時(shí)變速器常嚙合齒輪的許用接觸應(yīng)力為1300-1400mpa所以合格 43 軸承的計(jì)算與校核校核中間軸右軸承當(dāng)掛一擋時(shí)其承載最大所以只要它滿足要求其它的都滿足要求已知軸承額定動(dòng)載荷122 kn 額定靜載荷925 kn 3050 n 39020 n 0078 004099 查表得e 037 所以 39020n 所以 20488取 39020n沖擊載荷系數(shù) 58530 n 7875 代入數(shù)據(jù)得 534444 h 4-4 因?yàn)橐粨跏褂寐适?所

34、以應(yīng)如下驗(yàn)算其里程5344446comcom011 6247474 km 所以滿足要求44 鍵的校核計(jì)算鍵主要用于軸和轂的聯(lián)結(jié)以實(shí)現(xiàn)周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩這次設(shè)計(jì)中間軸和第一軸一擋均采用鍵聯(lián)結(jié)這里只校核第二軸一擋齒輪的花鍵一花鍵的校核計(jì)算花鍵應(yīng)滿足擠壓強(qiáng)度 4-5 式中為載荷分配不均系數(shù)這里取08z為花鍵的齒數(shù)l為齒的工作長(zhǎng)度h為花鍵側(cè)面工作高度為花鍵平均直徑為花鍵許用擠壓應(yīng)力取70 mpa第一軸花鍵規(guī)格為 8485220工作長(zhǎng)度l為20mm 61 mpa適合所以鍵的規(guī)格滿足設(shè)計(jì)要求二平鍵的校核計(jì)算普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為 4-6式中 t為傳遞的轉(zhuǎn)矩 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度此處為鍵的高度 鍵的工作

35、長(zhǎng)度圓頭平鍵這里的為鍵的公稱長(zhǎng)度為鍵的寬度軸的直徑鍵軸輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力此處鍵18x90gb1096-79 t 393k 55 72d 62 3201mpa同理鍵20x90gb1096-79 t 393 k 6 70d 72 26mpa同步器的設(shè)計(jì) 同步器有常壓式慣性式和慣性增力式三種目前得到廣泛應(yīng)用的是慣性增力式同步器慣性增力式同步器能做到換擋時(shí)在兩換擋元件之間的角速度完全相等之前不允許換擋因而能很好的完成同步器的功能和實(shí)現(xiàn)對(duì)同步器的基本要求按結(jié)構(gòu)分慣性式同步器有鎖銷式滑塊式鎖環(huán)式多片式和多錐式幾種因鎖環(huán)式同步器有工作可靠零件耐用等優(yōu)點(diǎn)但因結(jié)構(gòu)布置上的限制轉(zhuǎn)矩容量不大而且由于鎖

36、止面在鎖環(huán)的接合齒上會(huì)因齒端磨損而失效因而主要用于承用車和總質(zhì)量不大的火車變速器中這次設(shè)計(jì)我采用的都是鎖銷式同步器 同步過程與鎖銷式類似但鎖止元件是式個(gè)鎖銷及相配的鎖銷孔倒角另有三個(gè)以彈簧及鋼球定位的定位銷作為彈性元件的三個(gè)彈簧及相應(yīng)的定位鋼球是裝在配合套的鉆孔中使嚙合套等在空擋時(shí)保持中間位置摩擦元件是鉚在鎖銷兩端的同步錐環(huán)及與之相配并固定在齒輪上的內(nèi)錐面其摩擦錐面徑向尺寸大轉(zhuǎn)矩容量大廣泛用于中重型貨車環(huán)式同步器主要尺寸的確定1 接近尺寸b 同步器換擋第一階段中間摩擦環(huán)向摩擦盤作軸向移動(dòng)摩擦盤與摩擦環(huán)之間的軸向距離b稱為接近尺寸尺寸b應(yīng)大于零取2 滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離c c 8mm二主要參數(shù)的確定1

37、摩擦因數(shù)f 同步器是在同步環(huán)與連接齒輪之間存在角速度差的條件下工作要求同步環(huán)有足夠的使用壽命應(yīng)當(dāng)選用耐磨性能良好的材料摩擦因數(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)滑油類型和溫度等因素有關(guān)作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪山的錐面部分與齒輪做成一體用低碳合金鋼制成由黃銅合金與鋼材構(gòu)成的摩擦副在油中工作的摩擦因數(shù)f取為012 摩擦環(huán)主要尺寸的確定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)德窄些則刮去存在于摩擦錐面之間德油膜效果好但頂部寬度過窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)使磨損加快通常軸向泄油槽為612個(gè)槽寬34mm2錐面半錐角 摩擦錐面半錐角越小摩擦力矩就越大但過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖通常取68一般取

38、73摩擦錐面平均半徑r r設(shè)計(jì)德越大則摩擦力矩越大r往往受結(jié)構(gòu)限制包括變速器中心距及相關(guān)零件德尺寸和布置的限制原則上是在可能的條件下盡可能使r取大些4錐面工作長(zhǎng)度b 縮短錐面工作長(zhǎng)度b可使變速器的軸向長(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3 鎖止角鎖止角選的正確可以保證只有在換擋的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換擋已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在2642范圍內(nèi)變化4 同步時(shí)間t同步起器工作時(shí)要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越好除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)同步時(shí)間有影響以外變速器輸入軸輸出軸的角速度差及作用在同步器摩擦錐面上的軸向力均對(duì)同步時(shí)間有影響對(duì)于承用車變速器高擋取01

39、5030s低擋取050080s5 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的的計(jì)算是首先求得各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量然后按不同擋位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上對(duì)已有的零件其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值通常用扭擺法測(cè)出若零件未制成可將這些零件分解為標(biāo)準(zhǔn)的幾何體并按數(shù)學(xué)公式合成并求出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)汽車的使用條件的需要駕駛員利用變速器的操縱機(jī)構(gòu)完成選擋和實(shí)現(xiàn)換擋或退到空擋變速器操縱機(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)脫擋或自動(dòng)掛擋防止誤掛倒擋輕便換擋用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)常見的是有變速桿撥塊撥叉變速叉軸及互鎖自鎖和倒擋裝置等主要零件組成并依靠駕駛員手力完成選擋換擋或退到空擋工作稱為

40、手動(dòng)換擋變速器手動(dòng)換擋變速器又分為直接操縱手動(dòng)換擋變速器和遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近時(shí)可將變速桿直接安裝在變速器上并依靠駕駛員手力和通過變速桿直接完成換擋功能的手動(dòng)變速器稱為直接操縱變速器這種操縱方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單已得到廣泛應(yīng)用變速器距離駕駛員座位較遠(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)過這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換擋功能這種變速器稱為遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)變速器這時(shí)要求整套系統(tǒng)又足夠的剛性且各連接件之間間隙不能過大否則換擋時(shí)手感不明顯并增加了變速桿顫動(dòng)的可能性此時(shí)變速桿支座應(yīng)固定在受車架變形汽車振動(dòng)影響較小的地方最好將換擋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)離合器變速器連成一體以避免對(duì)操縱有不

41、利的影響在平頭式汽車上或發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車的變速器受總體布置限制多采用遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)本次設(shè)計(jì)中結(jié)合總體的要求和對(duì)操縱機(jī)構(gòu)的布置分析我采用的是直接操縱手動(dòng)換擋變速器結(jié) 論隨著時(shí)間的推移畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)臨近了尾聲針對(duì)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我做如下總結(jié)總結(jié)找出其中的缺點(diǎn)和不足吸取教訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)本次設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的是重型貨車的變速器變速器是汽車的一個(gè)重要組成部分其設(shè)計(jì)的好壞直接關(guān)系到汽車性能的優(yōu)劣在本次設(shè)計(jì)中既存在一些個(gè)人創(chuàng)新也有一些缺點(diǎn)和失誤由于這次設(shè)計(jì)中我采用了中間軸式布置方案這樣就保證了在中間軸和第二軸之間距離不大的情況下一擋仍有較大的傳動(dòng)比其換擋形式均采用同步器提高了操作的方便性減輕了駕駛員的疲勞在操縱機(jī)構(gòu)的布置上采用直接操縱形式增加了其穩(wěn)定性通過本次設(shè)計(jì)我對(duì)變速器的結(jié)構(gòu)形式和工作原理有了更加深入和廣泛的了解這不僅