汽車變速器設(shè)計(jì)

1、汽車的誕生，車的發(fā)展，在歷史的長(zhǎng)河中給我們留下了點(diǎn)點(diǎn)滴滴。汽 車自上個(gè)世紀(jì)末誕生以來(lái)，已經(jīng)走過(guò)了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從卡爾 . 本茨 造出的第一輛三輪汽車以每小時(shí) 18 公里的速度，跑到現(xiàn)在，竟然誕生了從 速度為零到加速到 100 公里/ 小時(shí)只需要三秒鐘多一點(diǎn)的超級(jí)跑車。這一百 年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！同時(shí)，汽車工業(yè)也造就了多位巨人，他 們一手創(chuàng)建了通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國(guó)經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的 著名公司。這篇資寫著許多有趣的故事，在中國(guó)已經(jīng)成為世界五大汽車強(qiáng) 國(guó)之際，讓我們一起來(lái)回望汽車的發(fā)展歷史，體會(huì)汽車給我們帶來(lái)的種種 歡樂(lè)與夢(mèng)想中國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展進(jìn)入新階段中國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展我

2、認(rèn)為大致可以分成 三個(gè)階段：第一個(gè)階段：中國(guó)汽車工業(yè) 1953 誕生到 1978 年改革開(kāi)放前。 初步奠定了汽車工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。汽車產(chǎn)品從無(wú)到有。第二個(gè)階段， 1978 年到 20 世紀(jì)末。中國(guó)汽車工業(yè)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，形成了完整的汽車工業(yè) 體系。從載重汽車到轎車，開(kāi)始全面發(fā)展。這一階段是我國(guó)汽車工業(yè)由計(jì) 劃經(jīng)濟(jì)體制向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)型期。這一時(shí)期的特點(diǎn)是：商用汽車 發(fā)展迅速，商用汽車產(chǎn)品系列逐步完整，生產(chǎn)能力逐步提高。具有了一定 的自主開(kāi)發(fā)能力。重型汽車、輕型汽車的不足得到改變。轎車生產(chǎn)奠定了 基本格局和基礎(chǔ)。我國(guó)汽車工業(yè)生產(chǎn)體系進(jìn)一步得到完善。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì) 體制的建立，政府經(jīng)濟(jì)管理體制

3、的改革，企業(yè)自主發(fā)展、自主經(jīng)營(yíng)，大企 業(yè)集團(tuán)對(duì)汽車工業(yè)發(fā)展的影響越來(lái)越大。汽車工業(yè)企業(yè)逐步擺脫了計(jì)劃經(jīng) 濟(jì)體制下存在的嚴(yán)重的行政管理的束縛。政府通過(guò)產(chǎn)業(yè)政策對(duì)汽車工業(yè)進(jìn) 行宏觀管理。通過(guò)引進(jìn)技術(shù)、合資經(jīng)營(yíng)，使中國(guó)汽車工業(yè)產(chǎn)品水平有了較 大提高。摸索了對(duì)外合作、合資的經(jīng)驗(yàn)。第三個(gè)階段，進(jìn)入 21 世紀(jì)以后。 中國(guó)汽車工業(yè)在中國(guó)加入WTO后，進(jìn)入了一個(gè)市場(chǎng)規(guī)模、生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大；全面融入世界汽車工業(yè)體。變速器作為汽車的一個(gè)重要組成部分，是用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪 上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，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。本說(shuō)明書主要介紹了 HKD640微型客

4、車變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括概述及五章設(shè)計(jì)內(nèi)容，希望老師對(duì)于說(shuō)明書中的不足之處予以批評(píng)指正。第一章 概述變速器是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng) 裝置。又稱變速箱。變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)組成， 可制成單獨(dú) 變速圖 1-1 變速器 機(jī)構(gòu)或與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合裝在同一殼體內(nèi)。傳 動(dòng)機(jī)構(gòu)大多用普通齒輪傳動(dòng)， 也有的用行星齒輪傳動(dòng)。普通齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)一般用滑移齒輪和離 合器等?；讫X輪有多聯(lián)滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯(lián)滑移 齒輪變速， 軸向尺寸大；用變位滑移齒輪變速 ， 結(jié)構(gòu)緊湊 ， 但傳動(dòng) 比變化小。離合器有嚙合式和摩擦式之分。用嚙合式離合器時(shí)， 變速 應(yīng)在停車或轉(zhuǎn)速差很小時(shí)進(jìn)行，

5、 用摩擦式離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)中任意轉(zhuǎn)速 差時(shí)進(jìn)行變速， 但承載能力小， 且不能保證兩軸嚴(yán)格同步。為克服這 一缺點(diǎn)， 在嚙合式離合器上裝以摩擦片， 變速時(shí)先靠摩擦片把從動(dòng)輪 帶到同步轉(zhuǎn)速后再進(jìn)行接合。行星齒輪傳動(dòng)變速器可用制動(dòng)器控制變 速。變速器廣泛用于機(jī)床、車輛和其他需要變速的機(jī)器上 。 機(jī)床主 軸常裝在變速器內(nèi)， 所以又也叫主軸箱，其 結(jié)構(gòu)緊湊，便 于集中操作。 在機(jī)床上用以改變進(jìn)給量的變速器稱為進(jìn)給箱。 汽車變速器是通 過(guò)改變傳動(dòng)比， 改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)拒， 適應(yīng)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(duì)驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速不同 要求的需要。通俗上分為手動(dòng)變速器(MT)，自動(dòng)變

6、速器(AT)，手動(dòng)/ 自 動(dòng)變速器， 無(wú)級(jí)式變速器。變速器是汽車傳動(dòng)系中最主要的部件之一。 變速器作為汽車的一個(gè) 重要組成部分，是用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，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。變速器是用來(lái)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。 對(duì)變速器提出如下要求：1) 保證汽車有必要的

7、動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。2) 設(shè)置空擋，用來(lái)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(guò)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) 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

8、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(lái)，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)。第二章 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。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析一、固定軸式變速器1. 兩軸式變速器 固定軸式變速器中的兩軸式和中間軸式變速器得 到廣泛應(yīng)用。其中，兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)汽車上。與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點(diǎn)，此外，各中間擋位因只經(jīng)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng) 力，故傳動(dòng)效率高同時(shí)燥聲也

9、低。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以 在高檔工作時(shí)齒輪和軸承均承載，不僅工作燥聲增大，容易損壞，還有， 受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器與一擋速比不可能設(shè)計(jì)的很大。對(duì)于前進(jìn)擋， 兩軸式變速器輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反; 而中間軸式變速器的第一軸與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。圖 2 1 示出用在發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的乘用車上的兩軸式變速器傳 動(dòng)方案。其特點(diǎn)是：變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī) 縱置時(shí)，主減速器采用弧錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用斜 齒圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒擋傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其它擋位均采用常嚙合 齒輪傳動(dòng)。圖 2 1f 中的倒擋齒輪為常嚙合齒輪，并且用同步器

10、換檔；同 步器多數(shù)用在輸出軸上，這是因?yàn)橐粨踔鲃?dòng)齒輪尺寸小，同步器裝在輸入 軸上有困難，而高擋的同步器可以裝在輸入軸后端，如圖2 1d,e 所示；圖 2 1d 所示方案有輔助支撐，用來(lái)提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低 工作噪聲。圖 2 1f 所示方案為五擋全同步器式變速器，以此為基礎(chǔ)，只 要將五擋齒輪用尺寸相當(dāng)?shù)母籼滋娲?，即可改變?yōu)樗膿踝兯倨?，從而形?一個(gè)系列產(chǎn)品 。圖 2-1 變速器2. 中間軸式變速器中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū) 動(dòng)的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上 , 第一軸上的 花鍵用來(lái)裝設(shè)離合器的從動(dòng)盤 , 而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬(wàn)

11、向節(jié)連接。圖分別示出了幾種中間軸式變速器的傳動(dòng)方案。各種傳動(dòng)方案的共同 特點(diǎn)是 : 變速器的第一軸后端與常嚙合主動(dòng)齒輪做成一體。絕大多數(shù)方案的 第二軸前端經(jīng)軸支撐在第一軸的后端的孔內(nèi) , 并且保持兩軸軸線在同一直 線上 , 經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接擋。使用直接擋 , 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)到 90%以上 , 噪聲低 , 齒輪和軸承的磨損減少。 因?yàn)橹苯訐醯睦寐室哂谄渌鼡跷? 因而提高了變速器的使用壽命; 在其它前進(jìn)擋位工作時(shí) , 變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過(guò)設(shè)置在第一軸, 中間軸和第 二軸上

12、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不大的條件下 ,一擋仍然有較大的傳動(dòng)比 ; 檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng) ,擋 位低的齒輪的齒輪可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng), 多數(shù)傳動(dòng)方案中除一擋以外的其它擋位的換檔機(jī)構(gòu) , 均采用同步器或嚙合套換擋 , 少數(shù)結(jié)構(gòu)的 一擋也采用同步器或嚙合套換擋 , 還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝 在第二軸上。在除直接擋以外的其它擋位工作時(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)。在擋數(shù)相同的情況下 , 中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù), 軸的支撐方式 , 換擋方式和倒擋傳動(dòng)方案以及擋位布置順序上有差別。圖 2-2 變速

13、器傳動(dòng)方案如圖 22 中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案中 ,圖 a 所示方案中 ,除一,倒 擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋外 , 其余各擋為常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖b、 c 所示的方案的各前進(jìn)擋均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖 d 所示方案中的倒擋和超速擋安 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 磨損和降低噪聲外還可以在不需要超速擋的條件下 , 很容易形成一個(gè)只有 四個(gè)前進(jìn)擋的變速器。圖 a 所示方案中的一擋 , 倒擋和圖 b 所示方案中的倒 擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋 , 其余各擋均為常嚙合齒輪。以上各方案中 ,凡采用嚙合齒輪傳動(dòng)的擋位 , 其換擋方式可以用同步器 或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。同一變速

14、器中 , 有的擋位用用同步器換擋 , 有的擋位用嚙 合套換擋 , 那么一定是擋位高的用同步器換擋, 擋位低的用嚙合套換擋。發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的承用車采用中間軸式變速器 , 為縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng) 度, 將第二軸加長(zhǎng)置于附加殼體內(nèi) , 如果在附加殼體內(nèi)布置倒擋傳動(dòng)齒輪和 換擋機(jī)構(gòu) , 還能減少變速器主體部分的外形尺寸及提高中間軸和輸出軸的 剛度。變速器用圖 22c 所示的多支撐結(jié)構(gòu)方案 ,能提高軸的剛度。這時(shí)如用 在軸的平面上可分開(kāi)的殼體 , 就能很好的解決軸和齒輪等零部件裝配困難 的問(wèn)題。圖 22 c 所示方案的高檔從動(dòng)齒輪處于懸臂狀態(tài) , 同時(shí)一擋和倒 擋齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里 , 而中間

15、擋的同步器布置在中間軸 上是這個(gè)方案的特點(diǎn)。本次設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的是發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的微型客車變速器，通過(guò)對(duì) 上述方案的分析，決定采用中間軸式變速器 二、 倒擋布置方案 與前進(jìn)擋相比，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒擋， 故多數(shù)方案均采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換擋。為了實(shí)現(xiàn)倒擋傳動(dòng)，有些方案 利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動(dòng)路線中 加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方 案。圖 2 3 倒擋布置方案圖 23 為常見(jiàn)的倒擋布置方案。圖 23b 所示方案的優(yōu)點(diǎn)是倒擋時(shí)利 用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間周的長(zhǎng)度；但倒擋時(shí)要求有兩 隊(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使倒擋困難，圖2 3c 所示方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比

16、，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖2 3d 所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)作了修改，因而取代了圖 23c 所示方案。圖 23e 所示方案是將中間軸上的 一倒擋齒輪做成一體，將齒寬加長(zhǎng)。圖 2 3f 所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器的軸 向長(zhǎng)度，有的客車倒擋傳動(dòng)采用圖2 3g 所示方案；其缺點(diǎn)是一，倒擋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。 變速器的一擋或倒擋因傳動(dòng)比大，工作時(shí)在齒輪上作用的力也大，并導(dǎo)致 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)出 齒輪磨損加快和工作噪聲增加。為此，無(wú)論使兩軸式變速器還是中間軸式 變

17、速器的一擋與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不 良狀況， 然后按照從低擋到高擋的三順序布置各擋齒輪，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 靠近軸的支撐處 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(shí)現(xiàn)，不同之處是掛倒擋 時(shí)駕駛員移動(dòng)變速桿的方向改變了。為防止以外掛如倒擋，一般在掛倒擋 時(shí)設(shè)有一個(gè)掛倒擋時(shí)需要克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來(lái)提醒駕駛員注意。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

18、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。變速 器中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。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋C 本次設(shè)計(jì)除一檔和倒檔用直齒圓柱齒輪外其余全部采用斜齒圓柱齒輪。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(guò)早損壞，同時(shí)使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使承 坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)才能使換

19、擋時(shí)齒輪無(wú)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(guò)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?擋位間的公

20、比較小，則換擋機(jī)構(gòu)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)。尺寸大等使用同步器能保證迅速，無(wú)沖擊，無(wú)噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練 程度無(wú)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 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)。我采用的換擋機(jī)構(gòu)

21、形式是除了一擋和倒擋采用嚙合套換擋之外，其余 各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(lái)承受軸向力和徑向力。變速器第一 軸前端支撐在飛輪的

22、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(lái)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(wú)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(lái)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(lái)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

23、高負(fù)荷和通過(guò)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 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)

24、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)?；瑒?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?；瑒?dòng)軸套的優(yōu)點(diǎn)是制造容易、成本低。第二軸的兩端采用深溝球軸承, 第二軸中和齒輪配合的軸承采用滾針軸承，中間軸兩端采用深溝球軸承。第三章變速器主要參數(shù)的選擇各檔傳動(dòng)比的分配分析該車發(fā)動(dòng)機(jī)及相關(guān)參數(shù)：該車總重量為1680kg，i0 =，rr按最大爬坡度計(jì)算一擋傳動(dòng)比：igimgmaxsTe maxi0 T(3-1)試中:m為汽車重質(zhì)量 m=1680kg,g為重力加速度 g=Kg, Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最 大轉(zhuǎn)矩Te

25、max =, i為主減速器傳動(dòng)比等于，max為道路最大阻力系數(shù)等于，R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igi 0根據(jù)車輪與路面附著條件確定一檔傳動(dòng)比：igiG2 1Temax i0 T(3-2)G2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 G2=11172Kg,為道路附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取=，在此取。代入數(shù)據(jù)得ig1參考同類車型初選一檔傳動(dòng)比為ig1 =其他各檔傳動(dòng)比按等比數(shù)列來(lái)分配：則ig2=， ig3=，ig4=1, ig5=。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Ao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

26、離稱 為變速器的中心距 Ao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(lái)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(guò)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(guò)少的限制，要 求中心距也要大些。還有，變速器中心距取的過(guò)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=Ka 3 Temaxhg（3

27、-3）式中，A為中心距（mm； KA為中心距系數(shù)，貨車取KA = 15； Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩（）；h為變速器一擋傳動(dòng)比；g為變速器傳動(dòng)效率，取95 %。把一檔傳動(dòng)比代入中心距公式計(jì)算變速器中心距：A=15 3 57 5.7 95% =101.2mm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，

28、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；直齒輪模數(shù)(3-4 )2K Kfm MzKcy w式中一計(jì)算載荷，N?mm ;K =；K 應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪取Kf 摩擦力影響系數(shù)，因主、被動(dòng)齒輪在嚙合處的摩擦力方向不同，故對(duì)彎曲應(yīng)力的影響系數(shù)也不同：主動(dòng)齒輪取Kf=,被動(dòng)齒輪取 Kf=;z 齒輪的齒數(shù)；y齒型系數(shù)，見(jiàn)圖 w齒輪彎曲應(yīng)力,4-1Mpa,當(dāng)Tj=Temax時(shí)，直齒輪的許用應(yīng)力【=400800Mpa。 m = mm取 m =mm；斜齒輪法面模數(shù)mn3 2TjK cos zKcK y w(3-5

29、)式中 K 應(yīng)力集中系數(shù)，斜齒輪取K =；斜齒輪螺旋角；Kc 齒寬系數(shù)，斜齒輪取Kc =；K 重合度影響系數(shù)，取 K =2；y齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)Zn乙cos3由圖4-1查得；w 彎曲應(yīng)力，Mpa,對(duì)轎車變速器斜齒輪取【 w】=180350Mpa, 對(duì)貨車斜齒輪取【w】=100250Mpa；mn = mm取 mn =3 mm表3 - 1汽車變速器齒輪的法向模數(shù)mn車 微型、輕型轎 型 車中級(jí)轎車中型貨車重型汽 車由于設(shè)計(jì)車型為微型客車，所以取mn=3 mm。二、壓力角齒輪壓力角較小時(shí)。重合度較大并降低了齒輪的剛度，為此能減少進(jìn) 入嚙合和推出嚙合時(shí)的動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較

30、大時(shí)，可提高齒輪的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。試驗(yàn)證明：對(duì)于直齒輪， 壓力角為28。時(shí)強(qiáng)度最高，超過(guò) 28。時(shí)強(qiáng)度增加不多；對(duì)于斜齒輪，壓力 角為25時(shí)強(qiáng)度最高。因此理論上對(duì)于乘用車，為加大重合度以降低噪聲 應(yīng)取用。，15 , 16 ,等小些的壓力角；對(duì)商用車，為提高齒輪承載 能力應(yīng)選用?；?25等大些的壓力角。實(shí)際上，因國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20。，所以變速器齒輪普遍采用壓力角為 20。在這次設(shè)計(jì)中我選用壓力角三、 螺旋角 的選取 選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意它對(duì)齒輪工作噪聲的、齒輪的強(qiáng)度和 軸向力的影響。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加， 因而工作平穩(wěn)、噪聲低。試驗(yàn)還證明：隨著

31、螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相 應(yīng)的提高。不過(guò)當(dāng)螺旋角大于30 時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。斜齒輪的螺旋角一般在20到 30之間。四、齒寬 b 在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、工作平穩(wěn) 性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度均有影響?？紤]到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒 寬。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的有點(diǎn)被削弱，此時(shí)雖然可以 用增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時(shí)軸承承受的軸向力增大，使其 壽命降低。齒寬窄又會(huì)使齒寬方向受力不均勻造成便載，導(dǎo)致承載能力降 低，并載齒寬方向磨損不均勻。通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬：斜齒 b=

32、mn Kc, Kc 為齒寬系數(shù)取為 24直齒 Kc =20第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù) Kc 可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加，接 觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。對(duì)于模數(shù)相同的各擋，擋位 低的齒輪的齒寬系數(shù)取得稍大。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)

33、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)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，可以通過(guò) 選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。我在齒輪設(shè)計(jì)中齒輪沒(méi)有達(dá) 到根切，采用改變螺旋角大小的方法來(lái)保證中心距，所以沒(méi)有采用齒輪變 位。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(lái)分配各擋齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各擋齒

34、輪的齒數(shù)比不應(yīng) 該盡可能不是整數(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，同取m=3mm1. 確定一檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比:一擋的傳動(dòng)比為：(3 - 6)ZZ!Z0Z直齒Z7和Z8的齒數(shù)和2A 2 理 89(3 - 7)1268。由公式igi互彳ZiZo(3 8)取 z =89般情況下承用車中間軸式變速器的中間軸一擋齒輪的齒數(shù)可在14之間選擇，現(xiàn)在選取中間軸上一擋齒輪z； 21，所以z, 89 212 A代入(3 2)式修正中心距 89 A 102mm2.3mn 乙 Z22cosZo22， Z 039 ,所以ig1弓勺5.74，Z1 Z02. 確定二檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比:I2z。Z2Z

35、0 Z2(3 9)mn Z2 z 22cos 2(3 10)Z222 ,z239。所以ig239 223.1439 223. 確定三檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比:i3%Z3Z0 z3(3 11)mn Z3 Z32cos 3(3 12)Z329.34 ,取Z330 。30.76，取 z331。所以ig339 3022 311.724 .確定五檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比Z5所以ig5i3Z 0Z5Z5A X2cos 320 , z541 0心 0.8622 41(3 13)(3 14)5.確定倒檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比：HH倒擋軸齒輪的齒數(shù)Z6一般在21 23之間，初選ir 5.5 Z6 21 = 23;zoZ6 .Ig

36、rZoz 6A m Z6z6A2Z667 , z6 22。igr(3 15)(3 16)3!旦5.422 22中間軸與倒擋軸的中心距A m（22 21） 62 mm倒擋軸于第二軸的中心距：A尹1 67）107 mm變速器齒輪參數(shù)表3-2齒輪齒輪模數(shù)壓力角螺旋角齒數(shù)3202232039206820213203932022320253032025313202520320254120222067第四章變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算軸的計(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圖4-1中間軸受力分析中間軸的軸向力基本上已相互抵

37、消可以不予考慮1.Temax57000 ( N ?mm)2.Ft12Tid1FtitgFa1T2Ft2Fr22 570001557.3 (N)73.2ncosFtitgT生emax乙(4 - 1)1557.3 tg201212.2 (N)cos251557 tg25 1139.5184571.4 (N ?mm)(N)(4 - 2)(4- 3)(4- 4)2T2 13562.9( N)d8Ft2 tan ncos 83465.3(N)XZ面受力分析:1.FR173代入數(shù)據(jù)得:2.Fr2 298Fa1代入數(shù)據(jù)得:4-2 x-z面受力分析2688.5 126.5 FrFr1732Fr2178.5 1

38、26.5 Fd 126.5131.2 02(4 - 5)3424.1 (N)Fr1 73 Fl 201.5 0(4- 6)(N)X-丫面受力分析:圖4-3 x-y面受力分析1. FR 73 268.5 126.5 Ft1 73 268.5 Ft2 126.5 0代入數(shù)據(jù)得：FRJ(N)2. FR/ 73 268.5 126.5 Ft, 73 Ft2 201.5 0代入數(shù)據(jù)得：FR2(N) 四.作力矩圖1. x z 面1. x 丫面3. 合成圖4-4力矩圖五.校核計(jì)算T 273265.7Ngmm ；d3323156.67 mm3 ；(4 7)軸的材料選用 20GrMnTi,采用滲碳、淬火、回火處

39、理caW327.3Mpaca ；(4 6)驗(yàn)算合格齒輪的計(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。、齒輪的計(jì)算校核公式:1. 彎曲應(yīng)力：直齒,F1k kfbty營(yíng)(4-7)mZKcy式中： F1 圓周力；t 法向齒距;Rk kfbty2Tgk Kfm3ZKcy(4-8)k 應(yīng)力集中系數(shù)；y 齒行系數(shù)；kkc齒面寬系數(shù)；重合度影響系數(shù);kf 摩擦力影響系數(shù)2. 齒面接觸應(yīng)力：3. j 0.418 FE 11(4-9)j b z b式中： F 齒面上的法向力；E齒輪材料的

40、彈性模量E=190000;b齒輪接觸的實(shí)際寬度；z, b 主從動(dòng)齒輪節(jié)圓處的曲率半徑。圖4-5齒形系數(shù)圖二、校核第二軸一擋齒輪:1. 彎曲應(yīng)力：其中： k =kf = k c= y= z=68m=代入數(shù)據(jù)得:2 184571.4 1.65 0.92.33 68 8 0.152735.26Mpa ；許用應(yīng)力在 400-850 Mpa之間，所以合適。2.接觸應(yīng)力:F1 2Tg 16912.6N, F巴一dcos ?cos17998N , b=25,zrzsi n7.78, brb si n26.3。代入數(shù)據(jù)得：c“c 17998 19000011ei 0.418 1994.6MpajV257.78

41、 26.3一檔和倒檔得許用接觸應(yīng)力在1900-2000Mpa之間，所以合適。校核中間軸一擋齒輪:1.彎曲應(yīng)力:其中： k =kf = k c=8 y= z=21 m=代入數(shù)據(jù)得:2 782060.12 1.65 1.132.321 8 0.138573.64Mpa許用應(yīng)力在 400-850 Mpa之間，所以合適。2. 接觸應(yīng)力：F1 2Tg 16912.6N dF1cos ?cos17998N, b=25 ,zrz sin7.78, brb sin 26.3 。代入數(shù)據(jù)得:0.41817998 1900001257.78 26.31994.6Mpa一檔和倒檔得許用接觸應(yīng)力在1900-2000M

42、pa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 Temax 57000N ?mm , k = , y= , k =2 , k c= ,3 ,225 ,z=22。2 57000 cos 251.65代入數(shù)據(jù)得： w3175.83Mpa3 22 8.5 0.14 2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)，常嚙合持論許用彎曲應(yīng)力為w 100 250Mpa，所以合格。2. 接觸應(yīng)力：Tg 號(hào) 28500N?mm2932.7 N ，F(xiàn)1F3410.7N N, b=27 ,cos ? cos叫 9.29，cosrb sinb2cos31.4 。m x 舷七彭曰341

43、0.7 190000 11” 代入數(shù)據(jù)得： j 0.418J 764.9MpajY 279.29 31.4當(dāng)取Tg衛(wèi)尹 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 Temax 57000 , k = , y= ,k =2 , k cmn3 ,225 ,z=39。代入數(shù)據(jù)得：2 57000 cos25 1.65w3101.3Mpa339 8.5 0.145 2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)，常嚙合持論許用彎曲應(yīng)力為2.接觸應(yīng)力：100 250Mpa，所以合格Temax g-2F12Tgd29

44、32.7 NF1F3410.7 N, b=27 ,cos ?cosrz sinzcos9.29rb sinb2cos31.4 。代入數(shù)據(jù)得:0.41834107 19000011764.9Mpa9.29 31.427當(dāng)取TgTr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。軸承的計(jì)算與校核一.圓錐滾子軸承的校核計(jì)算校核中間軸右軸承，當(dāng)掛一擋時(shí)其承載最大，所以只要它滿足要求, 其它的都滿足要球。已知軸承：額定動(dòng)載荷Cr = (KN)額定靜載荷Cor = (KN)Fa Fa2 Fa1 11269.101269.1 (N)Fr24535.3 11198.22 12081.7

45、 (N)皂1269.10.105 , 旦1269.10.034 ,查表得：e=Fr212081.7Cor37200旦 e，所以 P or Fr212081.7 ,Fr2取 Por Fr212081.7沖擊載荷系數(shù) fp 1.5401050c min ,代入數(shù)據(jù)得:Lh610 c10634920060n p60 1050 18112.55318.2 (h) (4-4)因?yàn)橐粨跏褂寐适?1 %所以應(yīng)如下驗(yàn)算其里程:318.21%60 1050 3.14 1050 106609364.02km (km)所以滿足要求。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

46、擋均采用花鍵聯(lián)結(jié)，這里只校核第二軸一擋齒輪的花鍵。1. 花鍵的校核計(jì)算花鍵應(yīng)滿足擠壓強(qiáng)度:(4-10)2T 1000Zhld m式中為載荷分配不均系數(shù)這里取，Z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，dm為花鍵直徑。p為花鍵許用擠壓應(yīng)力取 70 Mpa。第一軸花鍵規(guī)格：N d D B為8 32 39 10，工作長(zhǎng)度 L為45mm70 Mpa,適合。2 57 1000 5.1466.28 0.8 4 45 452. 平鍵的校核計(jì)算普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為:2T 1000kldp(4-11 )式中:T為傳遞的轉(zhuǎn)矩(T Fy F d)，N ?m ;2k 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，k 0.

47、5h，此處h為鍵的高度， mm；l 鍵的工作長(zhǎng)度，mm ,圓頭平鍵l L b，這里的L為鍵的公稱長(zhǎng)度, mm ； b為鍵的寬度， mm ；d 軸的直徑，mm ；p鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，此處 p 100 120Mpa 。T=101 N ?m， k=4， l =22，d =33。所以鍵的規(guī)格都滿足設(shè)計(jì)要求。第五章 同步器的設(shè)計(jì)由于變速器輸入軸與輸出軸以各自的速度旋轉(zhuǎn)，變換檔位時(shí)合存 在一個(gè)同步問(wèn)題。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)速度不一樣齒輪強(qiáng)行嚙合必然會(huì)發(fā)生沖 擊碰撞，損壞齒輪。因此，舊式變速器的換檔要采用兩腳離合的方 式，升檔在空檔位置停留片刻，減檔要在空檔位置加油門，以減少齒 輪的轉(zhuǎn)速差。但這

48、個(gè)操作比較復(fù)雜，難以掌握精確。因此設(shè)計(jì)師創(chuàng)造 出同步器，通過(guò)同步器使將要嚙合的齒輪達(dá)到一致的轉(zhuǎn)速而順利嚙 合。主要分類同步器有常壓式和慣性式。目前全部同步式變速器上采用的是慣性同步器，它 主要由接合套、 同步鎖環(huán)等組成，它的特點(diǎn)是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步。接合套、同 步鎖 環(huán)和 待接 合齒 輪的 齒圈上均有倒角（ 鎖止 角），同 步鎖環(huán)的內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產(chǎn)生摩擦。鎖止角與錐 面在設(shè)計(jì)時(shí)已作了適當(dāng)選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速 同步，同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進(jìn)行嚙合。當(dāng)同步鎖環(huán)內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩 的作用下齒輪轉(zhuǎn)速迅速降低（或升高

49、）到與同步鎖環(huán)轉(zhuǎn)速相等，兩者 同步旋轉(zhuǎn)，齒輪相對(duì)于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速為零，因而慣性力矩也同時(shí)消 失，這 時(shí)在作用力的推動(dòng)下，接 合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈接合， 并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過(guò)程。 同步器的作用相鄰檔位相互轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)該采取不同操作步驟的道理同樣適用于 移動(dòng)齒輪換檔的情況，只是前者的待接合齒圈與接合套的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度 要求一致，而后者的待接合齒輪嚙合點(diǎn)的線速度要求一致，但所依據(jù) 的速度分析原理是一樣的。變速器的換檔操作，尤其是從高檔向低檔的換檔操作比較復(fù)雜， 而且很容易產(chǎn)生輪齒或花鍵齒間的沖擊。為了簡(jiǎn)化操作，并避免齒間 沖擊，可以在換檔裝置中設(shè)置同步器。慣性式同步器是依靠摩

50、擦作用實(shí)現(xiàn)同步的，在其上面設(shè)有專設(shè)機(jī) 構(gòu)保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，從而 避免了齒間沖擊。一 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， 在滑快側(cè)面壓在鎖環(huán)缺口 側(cè)邊的同時(shí)，且嚙合套相對(duì)滑快作軸向移動(dòng)之前，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接 合齒倒角之間的軸向距離b,稱為接近尺寸。尺寸b應(yīng)大于零，取 b=-0.3mm。2. 分度尺寸 a 滑塊側(cè)面與鎖環(huán)口側(cè)邊接觸時(shí)，嚙合套結(jié)合齒與鎖環(huán) 接合齒中心線間的距離 a 稱為分度尺寸。尺寸 a 應(yīng)等于 1/4 接合齒距離。3. 滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離 c 滑塊在鎖環(huán)缺口內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)距離影響分度尺寸a?；瑝K寬度d、滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離 c與

51、缺口寬度尺寸 E之間的關(guān)系為 E=d+2c。4. 滑塊端隙 1 滑塊端隙 1 系指滑塊端面與鎖環(huán)缺口端面之間的間 隙。通常取 1等于0.5mm左右。二主要參數(shù)的確定1. 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。2. 同步環(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)

52、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(guò)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 34mm。(2) 錐面半錐角a摩擦錐面半錐角a越小，摩擦力矩就越大。但a過(guò)小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖。通常取口=6 8。一般取二7。(3) 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。(5) 同步環(huán)徑向厚度與摩擦錐面平均半徑一樣

53、，同步環(huán)的徑向厚度 要受結(jié)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距的及相關(guān)零件的限制，不易取 得很厚，但必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。承用車同步環(huán)厚度比貨車小些， 應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，這能提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。3. 鎖止角B鎖止角B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26 - 42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-，低擋取。5. 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。第六章變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)能讓駕駛員使變速器掛上或摘下某一檔，從而改變變 速器的工作狀態(tài)。為了保證變速器的可靠工作，變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)能滿足以下要求：(1) 掛檔后應(yīng)保證結(jié)合套于與結(jié)合齒圈的全部套合(或滑動(dòng)齒輪換檔 時(shí)，全齒長(zhǎng)都進(jìn)入嚙合)。