畢業(yè)設(shè)計（論文）BJ1041型輕型載貨汽車變速器設(shè)計（全套圖紙）

1、輕型貨車變速器設(shè)計摘 要變速器用于轉(zhuǎn)變汽車發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅(qū)動輪起引力及車速的不同要求的需要，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、經(jīng)濟性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率都有直接的影響。本次設(shè)計參考bj1041qf4d輕型載貨汽車變速器設(shè)計，設(shè)計一款5+1有超速擋的機械式變速器。設(shè)計時，首先要根據(jù)發(fā)動機與汽車的轉(zhuǎn)速求出總傳動比，然后初步選定主減速器傳動比。變速器各擋傳動比可以根據(jù)近似等比數(shù)列的原則求出各擋的傳動比，但各擋傳動比都不宜過大。采用自鎖及

2、互鎖裝置、倒擋安全裝置，可使操縱可靠，不跳擋、亂擋、自動脫擋和誤掛倒擋；除一、倒擋外，其余各擋均采用斜齒圓柱齒輪。確定傳動比后，根據(jù)傳動比計算各擋齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角和螺旋角。全套圖紙，加153893706按照傳統(tǒng)設(shè)計方法，本著半經(jīng)驗半理論的設(shè)計原則通過類比法確定方案，參照已有車型變速器結(jié)構(gòu)，采用主、副變速箱結(jié)構(gòu)，從而提高了軸的剛度。換擋機構(gòu)全部使用鎖環(huán)式同步器進行換擋，這樣能保證迅速、無沖擊、無噪聲換擋，使換擋更加平穩(wěn)。最后以機械零件的強度和剛度理論對確定的形狀和尺寸進行必要的計算和校核，以此確定變速器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，以滿足約束條件，進而縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本。通過分析、計算、驗證得知，

3、本次設(shè)計的變速器能為整車提供合理的變速速比，使車輛系統(tǒng)的動力性、經(jīng)濟性得到最大的發(fā)揮。關(guān)鍵詞：變速器，設(shè)計，同步器，齒輪軸the transmission design of light truck abstractthe transmission gearbox uses in transforming the motor car engine cranks torque and the rotational speed, the goal is by adapts the automobile, in the start, the acceleration, go as well as o

4、vercome each kind of path hindrance and so on under the different travel condition to have the attraction and the vehicle speed various requirement need to the driving gear, causes the automobile to obtain the different force of traction and the speed, simultaneously causes the engine to work in the

5、 most advantageous operating mode scope. transmission gearboxs structure to automobiles power, efficient, the operation reliability and the portability, the transmission stability and the efficiency has the direct influence.this design refers to the bj1041qf4d light truck transmission gearbox design

6、, designs one section 5+1 to have the overdrive transmission mechanical transmission gearbox. when design, first of all, according to the engine and vehicle speed the transmission ratio calculated, and then initially identified the main reducer transmission ratio. transmission gearbox various grade

7、of velocity ratios may act according to the approximate geometric series the principle to extract various files the velocity ratio, but various grade of velocity ratios not suitable oversized. uses the self-locking and the interlock installment, the reverse gear safety device, may cause the operatio

8、n to be reliable, does not jump the files, the chaotic files, to be temporarily out of production automatically with hangs the reverse gear by mistake; besides one, reverse gear, other various grade uses the helical gear. after definite velocity ratio, calculates various grade of gears modulus, the

9、number of teeth, the angle of pressure and the angle of spiral according to the velocity ratio.according to the traditional design methods, in the semi-half of experience in the design principles by analogy to determine the plan, in the light of existing models transmission structure, a lord, vice g

10、earbox structure, so as to enhance the rigidity of the shaft. shift all agencies to use lock ring simultaneously with a shift, this can ensure rapid, no impact, not noise shift to shift more smoothly. finally, mechanical parts of the theory of strength and stiffness to determine the shape and size o

11、f the necessary calculations and check in order to determine the internal structure of transmission to meet the constraints and thereby shorten the design cycle and reduce design costs. through analysis, calculation, verify that the current design of the vehicle for the transmission can provide a re

12、asonable speed ratio, so that the momentum of the vehicle system, the economy of the best play.key words：transmission, design, synchromesh, gear shaft符 號 說 明 汽車總質(zhì)量 重力加速度 道路最大阻力系數(shù) 驅(qū)動輪的滾動半徑 mm 發(fā)動機最大扭矩 主減速比 汽車傳動系的傳動效率 一擋傳動比 汽車滿載載荷 n 路面附著系數(shù) 第二軸與中間軸的中心距 mm 中間軸與倒擋軸的中心距 mm 第二軸與倒擋軸的中心距 mm 中心距系數(shù) 直齒輪模數(shù) 斜齒輪法向模

13、數(shù) 齒輪壓力角 斜齒輪螺旋角 齒輪寬度 mm 齒輪齒數(shù) 齒輪變位系數(shù) 齒輪彎曲應(yīng)力 齒輪接觸應(yīng)力 齒輪所受圓周力 軸向力 徑向力 計算載荷 應(yīng)力集中系數(shù) 摩擦力影響系數(shù) 齒輪材料的彈性模量 重合度影響系數(shù) 主動齒輪節(jié)圓半徑 mm 從動齒輪節(jié)圓半徑 mm 主動齒輪節(jié)圓處的曲率半 mm 從動齒輪節(jié)圓處的曲率半徑 mm 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 軸的抗彎截面系數(shù) 軸的材料的剪切彈性模量 軸截面的極慣性矩 垂直面內(nèi)的撓 mm 水平面內(nèi)的撓 mm 目 錄第一章 前言 1 1.1 手動變速器（mt） 1 1.2 自動變速器（at） 2 1.3 自動/手動變速器（amt） 2 1.4 無級變速器（cvt） 3第二章 變速

14、器的結(jié)構(gòu)分析與形式選擇 42.1 概述 42.2 變速器的總體結(jié)構(gòu) 52.3 變速器傳動機構(gòu)布置方案分析 62.4 變速器零、部件的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 12第三章 變速器主要參數(shù)的選擇 173.1 變速器的傳動比 173.1.1 擋數(shù) 173.1.2 輪胎半徑的選擇 183.1.3 主減速器傳動比 183.1.4 分配各擋傳動比 193.1.5 初定中心距 203.1.6 變速器的外形尺寸 213.2 齒輪參數(shù) 213.2.1 齒輪模數(shù) 213.2.2 壓力角及螺旋角 223.2.3 齒輪齒寬 243.2.4 齒頂高系數(shù) 253.3 各擋齒輪齒數(shù)的分配 263.3.1 確定一擋齒輪的齒數(shù) 26

15、3.3.2 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù) 263.3.3 確定其他各擋的齒數(shù) 273.3.4 確定倒擋齒輪齒數(shù) 27第四章 變速器齒輪的設(shè)計計算 294.1 齒輪的損壞形式 294.2 齒輪的材料選擇 294.3 輪齒強度計算 304.3.1 輪齒彎曲強度計算 304.3.2 輪齒接觸應(yīng)力計算 35第五章 變速器軸的設(shè)計計算 375.1 初選軸的直徑 375.2 軸的強度驗算 385.2.1 軸的剛度驗算 385.2.2 軸的強度驗算 41第六章 變速器軸承壽命計算 456.1 變速器軸承 456.2 第二軸上的軸承壽命計算 46第七章 鍵的校核計算 497.1 鍵的選擇 497.2 鍵的校核

16、49第八章 同步器設(shè)計 508.1 同步器主要零件材料的選擇 508.2 鎖環(huán)式同步器結(jié)構(gòu) 518.3 鎖環(huán)式同步器的工作原理 518.4 摩擦力矩的計算 528.5 鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定 528.5.1 摩擦錐面上的螺紋槽 528.5.2 錐面半錐角 538.5.3 摩擦錐面平均半徑 538.5.4 錐面工作長度 538.5.5 鎖止角 54第九章 變速器操縱機構(gòu) 559.1 操縱方式 559.2 鎖止裝置 56第十章 結(jié)論 60參考文獻 61致 謝 62第一章 前 言從現(xiàn)在市場上不同車型所配置的變速器來看，主要分為：手動變速器（mt）、自動變速器（at）、手動/自動變速器（amt）、

17、無極變速器（cvt）。1.1手動變速器（mt）手動變速器（manual transmission）采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是邒的，所以各檔的變速比是個定值（也就是所謂的“級”）。比如，一檔變速比3.85，二檔2.55，再到五檔的0.75，這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動比，總共只有5個值（即有5級），所以說它是有級變速器。曾經(jīng)有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點，阻礙了汽車高速發(fā)展的步伐，手動變速器會在不久“下課”，從事物發(fā)展的額角度來說，這話確實有道理。但是從目前市場的需求和適用角度來看，筆者認(rèn)為手動變速器不會過早的離開。首先，從商用車的特性上來說，手動變速器的功用是其他變速器所不能替代的

18、。以卡車為例，卡車用來運輸，通常要裝在數(shù)噸的貨品，面對如此高的“壓力”，除了發(fā)動機需要強勁的動力之外，還需要變速器的全力的協(xié)助。我們都知道一檔特別有“勁”，這樣在起步的時候有足夠的牽引力量將車帶動。特別是面對爬坡路段，它的特點顯露的非常明顯。而對于其他新型的變速器，雖然具有操作簡便等特性，但這些特點尚不具備。其次，對于老司機和大部分的男士司機來說，他們的最愛還是手動變速器。從我國的具體情況來看，手動變速器幾乎貫穿了整個中國的汽車發(fā)展歷史，資歷較深的司機都是“手動”駕駛車輛的，他們對于手動變速器的認(rèn)知程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，筆者覺得是不太現(xiàn)實的。雖然自動變速器以及無級變速器已

19、經(jīng)非常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機還是崇尚于手動，尤其是喜歡超車時手動變速器帶來的那種快感，所以一些中高檔的汽車（尤其是轎車）也不敢輕易的放棄手動變速器。另外，現(xiàn)在在我國的汽車駕駛學(xué)校中，教練車都是手動變速器的，除了經(jīng)濟適用之外，關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實的基本功以及鍛煉駕駛協(xié)調(diào)性。第三，隨著生活水平的不斷提高，現(xiàn)在轎車已經(jīng)進入了家庭，對于普通工薪階級的老百姓來說，經(jīng)濟型轎車最為合適，手動變速器以其自身的性價比配套于經(jīng)濟型轎車廠家，而且經(jīng)濟實用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。例如：奇瑞、吉利等國內(nèi)廠家的經(jīng)濟型轎車都是手動變速器的車，它們的各款車型基本上都是5檔手動變速的。1.2自動變速器（at）

20、自動變速器（automatic transmission）,利用行星齒輪機構(gòu)進行變速，它們能夠根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動地進行變速。而駕駛者只需要操縱加速踏板控制車速即可。雖說自動變速汽車沒有離合器，但地洞變速器中有很多離合器，這些離合器能隨車的車速變化而自動的進行分離和合閉，從而達到自動變速的目的。在中檔車的市場上來看，自動變速器有著一片自己的天空。使用此類車型的用戶希望在駕駛汽車的時候為了簡便操作、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時的快樂的感覺。在高速公路上，這時將體現(xiàn)的非常完美。而且，對于一些省會城市，或發(fā)達的一些城市，現(xiàn)在的交通狀況不好，堵車時經(jīng)常的是事情，有時要不停的起步、停

21、步數(shù)次，司機如果使用手動擋，則會反復(fù)的掛檔、摘擋，操作十分繁瑣，尤其對于新手來說更是苦不堪言。使用自動擋就不會出現(xiàn)這樣的麻煩。在市場上，此類汽車銷售情況是不錯的，尤其是對于女性朋友來說比較合適，通常女性朋友駕車時力求便捷。而我國要普及這種車型，關(guān)鍵要解決路況的問題，現(xiàn)在的路況裝不均勻，難以發(fā)揮自動擋汽車的優(yōu)勢。1.3自動/手動變速器（amt）其實通過對一些車友的了解，他們并不希望摒棄傳統(tǒng)的手動變速器，而且在某些時候也需要自動的感覺。這樣手動/自動變速器便由此誕生。這種變速器在德國保時捷車廠911車型上首先推出，稱為tiptronic，它可使高性能跑車不必受限于傳統(tǒng)的自動擋束縛，讓駕駛者也能享受

22、手動換擋的樂趣。此型車在其檔位上設(shè)有“+”、“-”選擇檔位。在d檔時，可自由變換加檔（+）或減檔（-），如同手動擋一樣。自動/手動變速器系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式，當(dāng)需要駕駛樂趣的時候可以使用手動擋，而在交通擁擠的時候可以使用自動擋，這樣的變速方式對于我國的現(xiàn)狀還是非常適合的。筆者曾在上面提到，手擋變速器有著很大的使用群體，而自動擋也能適應(yīng)女性群體以及解決交通堵塞帶來的麻煩，這樣對于一些浮起雙方均會駕車的家庭來說，可謂是兼顧了雙方，體現(xiàn)了“夫妻檔”。雖然這種二合一的配置擁有較高的技術(shù)含量，但這類的汽車并不會在價格上都高不可攀，例如廣州本田飛度1.3l cvt兩廂、南京菲亞特2004 派力奧 1

23、.3 hl speedgear等這些二合一的車型價格均在10萬元左右，這個價格層面還是比較低的。所以，手動/自動車在普及上還是具有相當(dāng)大的優(yōu)勢。而汽車廠商和配套的變速器廠家應(yīng)該以此為契機，根據(jù)市場需求精心打造此類變速器。1.4無級變速器（cvt）當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶對于汽車性能的要求是越來越高的。汽車變速器的發(fā)展也并不僅限于此，無級變速器便是人們追求的最高境界。無級變速器最早由荷蘭人范多尼斯（vandoornes）發(fā)明。無級變速器系統(tǒng)不像手動變速器和自動變速器那樣使用齒輪變速，而是用兩個滑輪和一個鋼帶來變速，沒有換擋的突跳感覺。它能克服普通自動變速器“突然換擋”、油門反應(yīng)慢、

24、油耗高等缺點。通常有些朋友講自動變速器稱為無級變速器，這都是錯誤的。雖然他們有著共同點，但是自動變速器只有換擋時自動的，但是它的傳動比是有級的，也就是我們常說的檔，一般自動變速器有27個檔。而無級變速器能在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)速比的無級變化，并選定幾個常用的速比作為常用的“檔”。裝配該技術(shù)的發(fā)動機可在任何轉(zhuǎn)速下自動獲得最合適的傳動比。從市場走向來看，雖然無級變速器是一個技術(shù)分量比較高的部件，但是也已經(jīng)走進了普通轎車的“車體”之中，廣本兩廂飛度每個排量都有一款配置了cvt無級變速器，既方便又省油?？磥頍o級變速器在中檔車中的運用將約為廣泛。第二章 變速器的結(jié)構(gòu)分析與形式選擇變速器由傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成

25、，有級變速器與無級變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，具有較高的傳動效率，因此在各種類型的汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度和驅(qū)動扭矩能在很大范圍內(nèi)變化。例如在高速路上車速應(yīng)能達到100km/h，而在市區(qū)內(nèi)，車速常50km/h左右?？哲囋谄街钡墓飞闲旭倳r，行駛阻力很小，則當(dāng)滿載上坡時，行駛阻力便很大。而汽車發(fā)動機的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而轉(zhuǎn)矩變化范圍更不能滿足實際路況需要。2.1概述變速器用來改變在不同的使用條件下發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使汽車得到不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。此外，還應(yīng)保證汽車能夠在倒退行駛、滑行或停車時，使發(fā)

26、動機和傳動系分離；需要時還應(yīng)有動力輸出的功能。對變速器的基本要求如下。(1) 保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。(2) 設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機動力向驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)輸。(3) 設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛。(4) 設(shè)置動力輸出裝置，需要時能進行功率輸出。(5) 換擋迅速、省力、方便。(6) 工作可靠，不得有跳擋、亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。(7) 傳動效率高。(8) 工作噪聲低。除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸方面的要求，同時要質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。滿足汽車必要的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、傳動比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜、比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。變

27、速器由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成。變速傳動機構(gòu)可按前進擋數(shù)或軸的形式不同分類，具體分類如下圖所示：圖2-1 變速傳動機構(gòu)分類在原有變速傳動機構(gòu)基礎(chǔ)上，再加一個副箱體，這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上，達到增加變速器檔數(shù)的目的。近年來，變速器操縱機構(gòu)有自動操作方向發(fā)展的趨勢。2.2 變速器的總體結(jié)構(gòu)有級變速器與無級變速器相比具有傳動效率高(0.960.98)，造價低廉，因此在各類汽車中均得到廣泛采用，此次設(shè)計也采用有級變速器。有級變速器傳動機構(gòu)分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩類。固定軸式又分為中間軸式，兩軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用最廣泛。兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。由于中間軸式變速

28、器直接擋工作時，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各擋齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪嚙合，且第一，二軸均不承受徑向載荷載荷，第一、二軸只起傳遞扭矩的作用。因此直接擋的傳遞效率高，磨損及噪聲也最小，這是中間軸式變速器的突出的優(yōu)點。另外中間軸式在齒輪中心距較小的情況下仍可獲得大的一擋傳動比，這是三軸式變速器的又一突出優(yōu)點。其缺點是除直接擋外其他各擋位的傳動效率低。從結(jié)構(gòu)上講兩軸式變速器與中間軸式變速器相比，其傳動系結(jié)構(gòu)簡單，緊湊且除最高擋外其他各擋的傳動效率都比較高，噪聲也低，但多用于前置前驅(qū)的轎車布置。綜合對比后選用中間軸式。一般情況下，變速器的擋位數(shù)與汽車的動力性，燃油經(jīng)濟性有著密切的關(guān)系。就汽車的動

29、力性而言，擋位數(shù)多，增加了發(fā)動機在底燃油消耗率區(qū)工作的可能性，降低了油耗；同時有利擴大傳動比范圍，以適應(yīng)各種使用條件下動力性經(jīng)濟性的要求。由于設(shè)計的是輕型載貨汽車，且發(fā)動機的功率及所傳遞的扭矩不是很大，采用中間軸式5+1擋的結(jié)構(gòu)，符合當(dāng)前汽車的使用要求及其所發(fā)展的方向。在設(shè)計中采用帶副箱的結(jié)構(gòu)能提高強度，減少噪聲，延長壽命。倒擋的布置要盡量靠近支撐點，提高強度。2.3 變速器傳動機構(gòu)布置方案分析機械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點，故在各種形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用。1兩軸式變速器兩軸式變速器主要用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的乘用車，變速器傳動比較小。如圖2-2所示為常用

30、的兩軸式變速器的傳動方案。a) b) c) d)圖2-2 兩軸式變速器的傳動方案兩軸式變速器的特點如下：(1) 變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動機縱置時采用螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪傳動；發(fā)動機橫置時用圓柱齒輪傳動。(2) 倒擋傳動常采用滑動齒輪，其他擋位采用常嚙合齒輪傳動。(3) 各擋同步器多裝在輸出軸上。由圖2-2a、b、c可以看出，各擋主動齒輪均與輸入軸固連在一起，從動齒輪浮套在從動軸上，通過同步器與從動軸相連接。也有例外情況，如圖2-2d所示，有兩個擋(高擋)的主動齒輪浮套在輸入軸上，靠同步器與軸連接，而從動齒輪與從動軸固結(jié)在一起。與中間軸式變速器(見圖2-3)相比，兩軸式變

31、速器具有結(jié)構(gòu)簡單、中間擋傳動效率高、噪聲小等優(yōu)點。但是，當(dāng)?shù)蛽鮽鲃颖容^大時，會使結(jié)構(gòu)尺寸增大，因而只在傳動比小的條件下選用這種方案。另外，兩軸式變速器沒有直接擋，高擋工作時齒輪噪聲較大，傳動效率低。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(qū)動和發(fā)動機后置后輪驅(qū)動的汽車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支承在發(fā)動機飛輪上，第一軸上的花鍵用來裝設(shè)離合器的從動盤，而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬向節(jié)連接，如圖2-3所示。中間軸式變速器的特點是第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，把它們固結(jié)起來就得到直接擋，其傳動效率高、磨損小、噪聲較??；除直接擋外，其余各擋都是通過兩對齒輪副傳遞動力，此時傳動效率較低。

32、a) b) c) d) e) f) g) h)圖2-3 中間軸式變速器的傳動方案各種中間軸式變速器，主要是在常嚙合齒輪副數(shù)量、換擋方式和倒擋傳動方案上有差別。下面分析幾種變速器：(1) 四擋變速器傳動方案如圖2-3a、b、c所示。其中圖2-3a和b 有四對常嚙合齒輪，可用同步器或嚙合套換擋； 倒擋用直齒滑動齒輪換擋。 圖2-3所示方案有三對常嚙合齒輪，一擋和倒擋用直齒滑動齒輪換擋。(2) 五擋變速器傳動方案如圖2-3d、e、f所示。其中圖2-3所示方案除一、倒擋用直齒滑動齒輪換擋外，其余均為常嚙合齒輪；圖2-3e和f全部齒輪處于常嚙合狀態(tài)。(3) 六擋變速器傳動方案如圖2-3g和h所示。除圖2

33、-3g中的一擋、倒擋用直齒滑動齒輪換擋外，其余均為常嚙合齒輪。圖2-3g中超速擋位于后支撐軸承的后部，有利于系列化。3. 倒擋布置方案與前進擋位比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案均采用直齒滑動齒輪方式換倒擋。圖2-4為一些常用的倒擋布置方案。為實現(xiàn)倒擋傳動，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，如圖2-4a、f所示；也有利用兩個聯(lián)體齒輪方案的，如圖2-3c、d、e所示。前者雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是中間傳動齒輪的輪齒是在最不利的正、負(fù)交替對稱變化的彎曲應(yīng)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(yīng)力狀態(tài)下工作，并使倒擋傳動比略有增加

34、。也有少數(shù)變速器采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜和使成本增加的嚙合套或同步器方案換入倒擋。a) b) c) d) e) f) g)圖2-4 倒擋的布置方案如圖2-4a所示的倒擋布置方案廣泛應(yīng)用于轎車和輕型貨車的四擋全同步器式變速器，在中間軸上裝有一個專用倒擋齒輪。如圖2-4b所示方案的優(yōu)點是可以利用中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度，但換擋時要求有兩對齒輪同時進入嚙合，換擋較困難。如圖2-4c所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，但為了換入倒擋，需要向前推動二軸上的直齒輪。如圖2-4d所示方案與圖2-4c所示方案的差別在于，換倒擋時需要向后推動二軸上的直齒輪。如圖2-4e所示方案是將中間軸上的一、倒擋齒輪做成一

35、體，其齒寬增大了，因而縮短了長度。如圖2-4f所示方案適用于全部齒輪均為常嚙合的變速器，換擋更為方便。如圖2-4g所示方案可以充分利用空間，縮短變速器軸向長度，缺點是一、倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使操縱機構(gòu)復(fù)雜。變速器的一擋或倒擋因傳動比大，工作時在齒輪上作用的力會使變速器軸，產(chǎn)生較大的撓度和轉(zhuǎn)角，使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞，最終表現(xiàn)為輪齒磨損加快和工作噪聲增加。為此，無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的一擋與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在靠近軸的支承處，以便改善上述不良狀況，然后按照從低擋到高擋的順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。 雖然倒擋的傳動比與一擋接近，但因為倒擋

36、的使用時間非常短，故有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處，如圖2-3b、e、g等所示，然后再布置倒擋。此時在倒擋工作時，輪齒磨損與噪聲在短時間內(nèi)略有增加，而在一擋工作時輪齒的磨損與噪聲有所減少。圖2-2c將倒擋齒輪布置在附加殼體內(nèi)，并緊靠軸的支承處，而一擋布置在變速器殼體右側(cè)緊靠支承處，這個方案能很好地解決兩個傳動比大的擋位都布置在靠近支承的地方這一問題。倒擋設(shè)置在變速器的左側(cè)或右側(cè)，在結(jié)構(gòu)上均能實現(xiàn)，不同之處是掛倒擋時駕駛員移動變速桿的方向改變了。為防止意外掛入倒擋，一般設(shè)有倒擋鎖或設(shè)有一個掛倒擋時需克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。因此，圖2-5a、圖2-5b的換擋方案比圖2-5c的方

37、案更合理。圖2-5c所示方案在掛入一擋時也需克服用來防止誤掛倒擋所產(chǎn)生的力。a) b) c)圖2-5 變速桿換擋位置4. 其他結(jié)構(gòu)方案傳統(tǒng)的中間軸式變速器，換擋部件等多數(shù)裝在第二軸上，而第二軸前端常支承在第一軸常嚙合齒輪內(nèi)腔的小軸承上。這樣，致使第二軸剛度偏小，不利于低擋的同步換擋。近年來，在傳動比較大的商用車變速器中，有的采用如圖2-6所示的方案，其特點是由于第二軸較短，低擋同步器裝在支承剛度較大的中間軸上，因而同步慣量減小，減小了換擋部件的磨損和自動脫擋的可能性，并可縮短同步時間或減輕換擋力。由于常嚙合齒輪后置，各擋齒輪直接承受發(fā)動機的負(fù)荷而未經(jīng)常嚙合齒輪加大，使得中間軸上的齒輪、換擋部件

38、的尺寸和質(zhì)量也得以減小。在傳統(tǒng)中間軸式變速器中，由于常嚙合齒輪的增扭作用，各擋齒輪受力較大，使設(shè)計尺寸增大。圖2-6 轉(zhuǎn)矩經(jīng)短軸輸出的中間軸式變速器的示意圖a) 雙中間軸式變速器示意圖b) 三中間軸式變速器示意圖圖2-7 雙中間軸和三中間軸式變速器示意圖應(yīng)當(dāng)指出，重型貨車多擋變速器也有采用雙中間軸或三中間軸的結(jié)構(gòu)，如圖2-7所示。由發(fā)動機傳給第一軸的扭矩分別傳至各中間軸，然后再由浮動支承的第二軸齒輪輸出。由于動力分流，在同樣轉(zhuǎn)矩下，有兩個齒輪受力，降低了齒輪應(yīng)力，使齒輪寬度減小(約40%)，從而減小變速器的長度，同時減輕了軸承的負(fù)荷。但由于增加了中間軸、齒輪及軸承的個數(shù)，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。國外已有

39、五、六、七、十甚至更多擋變速器采用這種設(shè)計。還應(yīng)當(dāng)指出，有些貨車的變速器采用多支承結(jié)構(gòu)方案，這樣可以提高第二軸剛度，如圖2-3f所示。采用這種結(jié)構(gòu)，需要考慮軸及齒輪等零件的裝配問題。采用在軸平面上可分開的結(jié)構(gòu)，可解決上述裝配問題。在有些乘用車的中間軸式變速器的布置中，為縮短傳動軸長度，把變速器后端加長，附加殼體，如圖2-4a、b所示。2.4 變速器零、部件的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇1.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。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪具有使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造復(fù)雜，工作時產(chǎn)生軸向力，這對軸承不利。變速器中的

40、常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪。2. 換擋機構(gòu)形式變速器換擋機構(gòu)有直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器換擋三種形式。汽車行駛時，因變速器內(nèi)各傳動齒輪有不同的角速度，所以用軸向滑動直齒齒輪方式換擋，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨噪聲，這不僅使齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時使駕駛員精神緊張。駕駛員需要熟練的操作技術(shù)(如兩腳離合器)才能減輕換擋時的齒輪沖擊，但換擋瞬間駕駛員注意力被分散，影響行駛安全。除此之外，采用直齒滑動齒輪換擋時，換擋行程長也是它的缺點。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡單，制造、拆裝與維修工作容易，并能減小變速器旋轉(zhuǎn)部分的轉(zhuǎn)動慣量，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

41、處于常嚙合狀態(tài)時，可以采用移動嚙合套的方式換擋。這時，不僅換擋行程短，同時因承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換擋，所以它們都不會過早損壞；但因不能消除換擋沖擊，仍然要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總轉(zhuǎn)動慣量增大。重型貨車擋位間的公比較小，換擋機構(gòu)連接件之間的角速度差也小，而且要求換擋手感強，因此可采用嚙合套換擋。與同步器換擋比較，嚙合套換擋具有結(jié)構(gòu)簡單，壽命長，維修方便，能夠降低制造成本及減小變速器長度等優(yōu)點。使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換擋，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)濟性和行駛安全性。利用同步

42、器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動齒輪換擋行程短。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，就很容易實現(xiàn)這一點。3. 防脫擋措施自動脫擋是變速器的主要故障之一。由于接合齒磨損、變速器軸剛度不足以及振動等原因，都可能導(dǎo)致自動脫擋。為解決這個問題，除工藝上采取措施以外，目前在結(jié)構(gòu)上采取的有效措施有以下幾種：(1) 將兩接合齒的嚙合位置錯開，如圖2-8所示。在嚙合時，使接合齒端部超過被接合齒約13mm。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，利于阻止接合齒自動脫擋。圖2-8 防止自動脫擋的結(jié)構(gòu)措施(2) 將嚙合套做得較長，如圖2-9所示。在

43、嚙合時，使接合齒(主動)超過被接合齒(被動)。在傳動過程中，利用研磨形成凸肩，以阻止接合齒自動脫開。圖2-9 防止自動脫擋的結(jié)構(gòu)措施(3) 將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切薄(切除0.30.6mm)，這樣，換擋后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動脫擋，如圖2-10所示。圖2-10 防止自動脫擋的結(jié)構(gòu)措施(4) 將接合齒的工作面加工成斜面，形成倒錐角(一般傾斜23)，使接合齒面產(chǎn)生阻止自動脫擋的軸向力，如圖2-11所示，這種方案應(yīng)用較多。將接合齒的齒側(cè)設(shè)計并加工成臺階形狀，也具有相同的阻止自動脫擋的效果。圖2-11 防止自動脫擋的結(jié)構(gòu)措施4. 軸承形式作旋轉(zhuǎn)運動的變速器軸的支承以及齒輪

44、與軸不做固定連接時均需要安裝軸承。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、滑動軸套等。軸承的類型受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點而不同。汽車變速器應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊，大尺寸的軸承布置困難。如變速器的第二軸前端支承在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時可布置圓柱滾子軸承，否則采用滾針軸承。在變速器中，每根軸都需要軸向固定，以便承受軸向力。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承在飛輪的內(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)第一軸后部軸承傳給變速器殼體。中間軸采用前、后軸承固定均可。近來采用

45、圓錐滾子軸承的變速器增多，這是因為圓錐滾子軸承有如下優(yōu)點：直徑較小，寬度較大，可承受較高負(fù)荷；結(jié)構(gòu)上保證滾子能正確對中，使用壽命長；圓錐滾子軸承的接觸線長，如果錐角和配合選擇合適，可提高軸的剛度，使齒輪能正常嚙合，降低噪聲，減少自動脫擋的可能性；在采用圓錐滾子軸承的情況下，為方便拆裝和調(diào)整軸承，一般將變速器殼體設(shè)計成沿縱向平面分開或沿中心線所在平面水平分開。當(dāng)采用圓錐滾子軸承時，要注意軸承的預(yù)緊，以免殼體受熱膨脹后軸承出現(xiàn)間隙而使中間軸歪斜，導(dǎo)致齒輪不能正確嚙合而損壞。因此，圓錐滾子軸承不適合用在線脹系數(shù)較大的鋁合金殼體上。滾針軸承、滑動軸套主要用在齒輪與軸為非固定連接，并要求兩者有相對運動的

46、地方。滾針軸承有滾動摩擦損失小、傳動效率高、徑向配合間隙小、定位及運轉(zhuǎn)精度高、有利于齒輪嚙合等優(yōu)點?；瑒虞S套的優(yōu)點是制造容易、成本低，但滑動軸套的徑向配合間隙大、易磨損，間隙增大后影響齒輪的定位和運轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加。5. 各擋齒輪的布置對于典型的中間軸式變速器，其一擋常布置在靠近第二軸和中間軸的后支承處如圖2-3a、b、c、d、e所示，再由低擋向前逐漸向高擋過渡。這種布置使工作時軸的變形較小，這是因為在低擋工作時齒輪受力較大，低擋齒輪靠近支承可以提高軸的剛度。高擋齒輪雖然靠近軸的中間，但由于這時齒輪受力較小，故軸的變形也較小。此外，這種布置還有利于齒輪裝配。6. 裝配孔設(shè)計對中間軸式變速器而言，中間軸、第二軸及其上的零部件一般是通過變速器殼體上方的孔口裝入殼體，極少數(shù)的方案將這個裝配用的孔口設(shè)計在變速