車輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-比亞迪F3R手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)

1、本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)比亞迪F3R車型變速器設(shè)計(jì) 系部名稱： 汽車工程系 專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 高級(jí)實(shí)驗(yàn)師 The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign on transmission of BYD F3R Candidate：Specialty：Vehicle engineeringClass：B07-8Supervisor：Senior Technician. Heilongjiang Institute of Technology 摘 要本文設(shè)計(jì)研究了三軸式五擋手動(dòng)變速器。首先，對(duì)于變速器的工作原理做了闡述，

2、從傳動(dòng)機(jī)構(gòu)到倒檔布置方案都一一做了詳細(xì)的說明，完成了換擋機(jī)構(gòu)形式和軸承的選擇等，特別值得一提的是在倒檔的選擇和布置上。因?yàn)樽兯傧湓诘蜋n工作時(shí)作用有較大的力，所以一般變速箱的低檔都布置靠近軸的后支承處。緊接著對(duì)變速器的各擋齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，包括了檔數(shù)、傳動(dòng)比、中心距以及各檔齒輪的齒數(shù)，并且進(jìn)行了強(qiáng)度校核，緊接著對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型，其中包括同步器、操縱機(jī)構(gòu)、固定件以及密封件等等。最后進(jìn)行的是齒輪、軸以及軸承的校核，其中齒輪校核包括彎曲強(qiáng)度和接觸應(yīng)力，軸校核包括強(qiáng)度和剛度的計(jì)算，軸承校核的那么是其壽命計(jì)算，并講述了變速器中各部件材料的選擇。全套圖紙，加153893706關(guān)鍵字：變速器；

3、設(shè)計(jì)；齒輪；軸；校核ABSTRACTThis design of a three-axis five-speed manual transmission. First, the working principle of transmission are described in detail, from the transmission to reverse layout programs are all doing a detailed description, complete the form and bearing of shift the choice of institutions

4、 and so on, is particularly worth mentioning is the reverse of the on the selection and arrangement. Because the role of transmission in low-grade work, a greater force, it is generally low-grade gearbox are arranged near the support at the rear axle. Then each block of the transmission gears and sh

5、afts made a detailed design calculations, including the gears, transmission ratio, center distance and the number of teeth of the gear profile and strength check carried out, followed by a number of standard parts were selected type, including synchronization, control mechanism, fixed fittings and s

6、eals and so on. Finally, the gear, shaft and bearing checking, checking gear which includes bending strength and contact stress, axial strength and rigidity checking, including the calculation of the bearing checking is its life span, and about each transmission component materials of choice. . Keyw

7、ords : Transmission; Design; Gear; Axis;Checking目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc296502055 摘 要 PAGEREF _Toc296502055 h I HYPERLINK l _Toc296502056 ABSTRACT PAGEREF _Toc296502056 h II HYPERLINK l _Toc296502057 第1章 緒 論 PAGEREF _Toc296502057 h 1 HYPERLINK l _Toc296502058 選題的背景 PAGEREF _Toc296502058

8、h 1 HYPERLINK l _Toc296502059 設(shè)計(jì)目的及意義 PAGEREF _Toc296502059 h 2 HYPERLINK l _Toc296502060 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc296502060 h 2 HYPERLINK l _Toc296502061 1.3.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc296502061 h 2 HYPERLINK l _Toc296502062 1.3.2 國外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc296502062 h 3 HYPERLINK l _Toc296502063 1.4 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 PAGER

9、EF _Toc296502063 h 3 HYPERLINK l _Toc296502064 第 2 章 變速器總體方案設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296502064 h 5 HYPERLINK l _Toc296502065 設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc296502065 h 5 HYPERLINK l _Toc296502066 2.2 變速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的根本要求 PAGEREF _Toc296502066 h 5 HYPERLINK l _Toc296502067 2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 PAGEREF _Toc296502067 h 6 HYPERLINK l _To

10、c296502068 兩軸式變速器和中間軸式變速器的特點(diǎn)分析 PAGEREF _Toc296502068 h 6 HYPERLINK l _Toc296502069 2.3.2 倒擋布置方案 PAGEREF _Toc296502069 h 6 HYPERLINK l _Toc296502070 2.3.3 其他問題 PAGEREF _Toc296502070 h 7 HYPERLINK l _Toc296502071 各檔齒輪位置安排 PAGEREF _Toc296502071 h 7 HYPERLINK l _Toc296502072 變速器齒輪形式與自動(dòng)脫檔分析 PAGEREF _Toc2

11、96502072 h 8 HYPERLINK l _Toc296502073 齒輪形式 PAGEREF _Toc296502073 h 8 HYPERLINK l _Toc296502074 變速器自動(dòng)脫檔分析 PAGEREF _Toc296502074 h 9 HYPERLINK l _Toc296502075 2.6換擋機(jī)構(gòu)形式 PAGEREF _Toc296502075 h 9 HYPERLINK l _Toc296502076 本章小結(jié) PAGEREF _Toc296502076 h 10 HYPERLINK l _Toc296502077 第3章 變速器主要參數(shù)設(shè)計(jì) PAGEREF

12、_Toc296502077 h 12 HYPERLINK l _Toc296502078 3.1 擋數(shù)的選擇和確定 PAGEREF _Toc296502078 h 12 HYPERLINK l _Toc296502079 3.2 各檔傳動(dòng)比確實(shí)定 PAGEREF _Toc296502079 h 12 HYPERLINK l _Toc296502080 主減速器傳動(dòng)比 PAGEREF _Toc296502080 h 12 HYPERLINK l _Toc296502081 最低檔傳動(dòng)比計(jì)算 PAGEREF _Toc296502081 h 13 HYPERLINK l _Toc296502082

13、3.2.3 各檔傳動(dòng)比 PAGEREF _Toc296502082 h 14 HYPERLINK l _Toc296502083 初選中心距 PAGEREF _Toc296502083 h 14 HYPERLINK l _Toc296502084 變速器的外形尺寸 PAGEREF _Toc296502084 h 15 HYPERLINK l _Toc296502085 3.3 齒輪參數(shù)計(jì)算 PAGEREF _Toc296502085 h 15 HYPERLINK l _Toc296502086 3.3.1 模數(shù)的選取 PAGEREF _Toc296502086 h 15 HYPERLINK l

14、 _Toc296502087 3.3.2 齒形、壓力角及螺旋角確實(shí)定 PAGEREF _Toc296502087 h 15 HYPERLINK l _Toc296502088 3.4 各擋齒輪齒數(shù)的分配 PAGEREF _Toc296502088 h 17 HYPERLINK l _Toc296502089 3.4.1 確定一擋齒輪的齒數(shù) PAGEREF _Toc296502089 h 17 HYPERLINK l _Toc296502090 3.4.2 對(duì)中心距進(jìn)行修正 PAGEREF _Toc296502090 h 18 HYPERLINK l _Toc296502091 3.4.3 確定

15、常嚙合傳動(dòng)齒輪副齒數(shù)及變位系數(shù) PAGEREF _Toc296502091 h 18 HYPERLINK l _Toc296502093 3.4.4 確定其他各擋的齒數(shù)及變位系數(shù) PAGEREF _Toc296502093 h 18 HYPERLINK l _Toc296502094 3.4.5 確定倒擋齒輪齒數(shù)及變位系數(shù) PAGEREF _Toc296502094 h 20 HYPERLINK l _Toc296502095 3.5 本章小結(jié) PAGEREF _Toc296502095 h 21 HYPERLINK l _Toc296502096 第4章 變速器的校核 PAGEREF _To

16、c296502096 h 22 HYPERLINK l _Toc296502097 4.1 齒輪的損壞形式 PAGEREF _Toc296502097 h 22 HYPERLINK l _Toc296502098 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 PAGEREF _Toc296502098 h 22 HYPERLINK l _Toc296502099 輪齒的彎曲應(yīng)力 PAGEREF _Toc296502099 h 23 HYPERLINK l _Toc296502100 輪齒的接觸應(yīng)力 PAGEREF _Toc296502100 h 24 HYPERLINK l _Toc296502101 各檔齒輪的強(qiáng)度校核 P

17、AGEREF _Toc296502101 h 25 HYPERLINK l _Toc296502102 4.3 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc296502102 h 32 HYPERLINK l _Toc296502103 4.4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 PAGEREF _Toc296502103 h 33 HYPERLINK l _Toc296502104 4.4.1 軸的剛度的計(jì)算 PAGEREF _Toc296502104 h 33 HYPERLINK l _Toc296502105 4.4.2 軸的強(qiáng)度的計(jì)算 PAGEREF _Toc296502105 h 37 HYPERLINK

18、l _Toc296502106 軸承壽命計(jì)算 PAGEREF _Toc296502106 h 40 HYPERLINK l _Toc296502107 4.6 本章小結(jié) PAGEREF _Toc296502107 h 43 HYPERLINK l _Toc296502108 第5章 同步器的選擇 PAGEREF _Toc296502108 h 44 HYPERLINK l _Toc296502109 鎖銷式同步器 PAGEREF _Toc296502109 h 44 HYPERLINK l _Toc296502110 鎖環(huán)式同步器 PAGEREF _Toc296502110 h 45 HYPE

19、RLINK l _Toc296502111 本章小結(jié) PAGEREF _Toc296502111 h 46 HYPERLINK l _Toc296502112 第6章 變速器操縱機(jī)構(gòu)的選擇 PAGEREF _Toc296502112 h 47 HYPERLINK l _Toc296502113 直接操縱手動(dòng)換擋變速器 PAGEREF _Toc296502113 h 47 HYPERLINK l _Toc296502114 6.1.1 變速操縱桿的布置 PAGEREF _Toc296502114 h 47 HYPERLINK l _Toc296502115 換檔鎖裝置 PAGEREF _Toc2

20、96502115 h 47 HYPERLINK l _Toc296502116 6.2 本章小結(jié) PAGEREF _Toc296502116 h 49 HYPERLINK l _Toc296502117 結(jié) 論 PAGEREF _Toc296502117 h 50 HYPERLINK l _Toc296502118 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc296502118 h 51 HYPERLINK l _Toc296502119 致 謝 PAGEREF _Toc296502119 h 52 HYPERLINK l _Toc296502120 附 錄 PAGEREF _Toc296502120

21、h 53第1章 緒 論21世紀(jì)，汽車工業(yè)成為各國經(jīng)濟(jì)開展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對(duì)各系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)需求旺盛。其實(shí)，汽車與人一樣，也是有著整套健康系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體。發(fā)動(dòng)機(jī)是心臟，車輪、底盤與懸掛是軀干與四肢，然而連接它們的，是類似于人體經(jīng)脈的變速器系統(tǒng)。如果汽車喪失了變速器這個(gè)中心環(huán)節(jié)，心臟、四肢與軀干再好，汽車只能如同植物人般成為廢鐵一堆！可以說，變速器是伴隨著汽車工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是汽車上的必需品。在完成了最根本的傳動(dòng)功能之外，我們對(duì)變速器的要求也是越來越高，這是變速箱演變過程的首要催產(chǎn)素。由此可見，對(duì)汽車的變速器進(jìn)行研究具有十分重要的意義。隨著汽車工業(yè)的不斷開展，人們對(duì)汽車的性能要求越來

22、越高，汽車的性能、使用壽命、能源消耗、振動(dòng)噪聲等很大程度取決于變速器的性能，因此必須重視對(duì)變速器的設(shè)計(jì)。它的性能影響到汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。變速器的結(jié)構(gòu)除了對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有影響同時(shí)對(duì)汽車操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)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(dòng)機(jī)的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖及互鎖裝置，倒檔平安裝置，其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不產(chǎn)生跳檔、亂檔、自動(dòng)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(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低。眾多汽車工程師在改良汽車變速器性能的研究中傾注了大量心血，使變速器技術(shù)得到飛速的

23、開展。目前許多變速器生產(chǎn)企業(yè)正在研發(fā)一些能大幅提高離合器、同步器壽命和行車平安性，且保存了傳統(tǒng)有級(jí)機(jī)械變速器傳動(dòng)效率高、體積小、機(jī)構(gòu)簡單、使用可靠、易于制造、本錢低、燃油消耗少和維護(hù)與使用費(fèi)用低、多檔位、大速比變化范圍改善了汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和換檔平順性的變速器?，F(xiàn)在汽車變速器的開展趨勢是向著可調(diào)自動(dòng)變速箱或無級(jí)變速器方向開展。手動(dòng)變速器即MT，自動(dòng)變速器包括傳統(tǒng)AT、AMT、CVT及DCT。如果按變速結(jié)構(gòu)可分為三類：圓柱齒輪、行星齒輪及錐盤。圓柱齒輪類包括MT、AMT、DCT；行星齒輪類包括傳統(tǒng)AT及使用了多片濕式離合器替代液力變矩器的AT。錐盤類包括金屬鋼帶CVT及半環(huán)面錐輪無級(jí)變速

24、器等?？刂萍夹g(shù)和電子信息技術(shù)的高速開展，使得自動(dòng)變速器得到快速開展，手動(dòng)變速器向自動(dòng)變速器開展的趨勢越創(chuàng)造顯。新技術(shù)的開展一方面仍在不斷改善現(xiàn)有變速器的性能。我所要設(shè)計(jì)的是手動(dòng)變速器也就是MT。MT的優(yōu)勢是傳動(dòng)效率高及本錢低，但換檔復(fù)雜。AMT傳動(dòng)效率也高。且具備自動(dòng)換檔功能，但換檔沖擊性有待解決。1.2 設(shè)計(jì)目的及意義汽車變速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，其設(shè)計(jì)的成功與否決定著車輛的平順性、動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性等多方面的設(shè)計(jì)要求。這就對(duì)變速器設(shè)計(jì)人員提出較高的要求。我們除了要對(duì)汽車變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的布置外，還運(yùn)用了材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí)，對(duì)變速器的重要零件軸和齒輪進(jìn)行受力分析

25、，強(qiáng)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(shí)也為變速器選擇合理的同步器和操縱機(jī)構(gòu)。本設(shè)計(jì)研究根本內(nèi)容是比亞迪F3R的機(jī)械變速器的組成、結(jié)構(gòu)與原理，弄清楚同步器、齒輪、軸等零部件之間的配合關(guān)系。選擇標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)在總當(dāng)數(shù)和一檔傳動(dòng)比確定后，合理分配各檔位的速比，接著計(jì)算出齒輪參數(shù)和中心距，并對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，確定齒輪的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出所有齒輪的零件圖，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初步計(jì)算出所有軸的根本尺寸，對(duì)每個(gè)檔位下對(duì)軸的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，確定出軸的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出各個(gè)軸的結(jié)構(gòu)與尺寸，對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良、完善，最終完成變速器的零件圖和裝備圖的繪制。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)

26、軟件繪制變速器的各零件的零件圖，并完成變速器的總裝配圖。在此次設(shè)計(jì)中對(duì)變速器作了總體設(shè)計(jì)，對(duì)變速器的傳動(dòng)方案進(jìn)行了選擇，變速器的齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)同步器和一些標(biāo)準(zhǔn)件做了選型設(shè)計(jì)。 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 國內(nèi)研究現(xiàn)狀 改革開放30年來，我國汽車變速器行業(yè)隨著整車行業(yè)的快速開展而不斷開展壯大，形成了一批頗具規(guī)模的變速器企業(yè)。大多數(shù)外鄉(xiāng)變速器企業(yè)在引進(jìn)消化吸收國外先進(jìn)技術(shù)方面取得了突出成績，并不斷堅(jiān)持自主創(chuàng)新，在手動(dòng)變速器領(lǐng)域,，尤其是在重型車用和微型車用手動(dòng)變速器上，涌現(xiàn)了大量自主創(chuàng)新的產(chǎn)品。另外，一些跨國公司獨(dú)資或合資的變速器企業(yè)開始陸續(xù)在中國設(shè)廠，為滿足持續(xù)高速增長的中國汽車市場

27、需求作出了非常大的奉獻(xiàn)。隨著中共十七屆五中全會(huì)召開，中國政府起草并通過了國家“十二五規(guī)劃，規(guī)劃中明確提出，中國迫切需要完成從汽車大國到汽車強(qiáng)國的轉(zhuǎn)變。中國要成為汽車強(qiáng)國，首先要克服自主技術(shù)這塊短板。而汽車的核心局部動(dòng)力總成，仍是國內(nèi)一直沒有完全掌握的關(guān)鍵汽車零部件技術(shù)之一。目前，在中國乘用車手動(dòng)變速器市場，國產(chǎn)品牌已占主導(dǎo)地位，隨著中國乘用車市場的快速開展，對(duì)變速器的要求無論從數(shù)量上還是從技術(shù)水平上均不斷提高，但技術(shù)落后嚴(yán)重阻礙著國產(chǎn)品牌變速器企業(yè)的開展。雖然現(xiàn)在越來越多的人在買車的時(shí)候選擇了自動(dòng)變速器，但是在中國，手動(dòng)變速器仍然是車用變速器的主流。具體有兩個(gè)原因：首先，目前國內(nèi)企業(yè)已經(jīng)根本掌

28、握對(duì)手動(dòng)變速器的開發(fā)，所以在一定程度上加大了手動(dòng)變速器的價(jià)格優(yōu)勢；另外，絕大多數(shù)中國駕駛者在學(xué)車時(shí)就用的是手動(dòng)車，他們更加享受手動(dòng)車帶來的駕駛樂趣2006年中國手動(dòng)檔乘用車共銷售354.54萬輛，較2005年增長20.54%。2007年19月份，手動(dòng)檔乘用車共銷售308.65萬輛，同比增長21.70%。在中國乘用車用手動(dòng)變速器市場中，國產(chǎn)品牌占主導(dǎo)地位，進(jìn)口量很小，因而隨著手動(dòng)檔乘用車銷量的快速增長，手動(dòng)變速器市場也將不斷擴(kuò)大，隨著全球能源及原材料價(jià)格的不斷上漲，汽車銷售價(jià)格的下降，要求汽車變速器向著體積小質(zhì)量輕、承載能力大、結(jié)構(gòu)緊湊上開展。這就要求零件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)機(jī)械性能也要相應(yīng)有所改變，向著小

29、巧緊湊高強(qiáng)度，高剛性方向改良，進(jìn)而也要求有新技術(shù)新工藝來保證能夠制造出來。 國外研究現(xiàn)狀國外在手動(dòng)變速器的研究上開始趨于自動(dòng)變速器，這是為了節(jié)省燃油以及緩解駕駛者在頻繁換擋中產(chǎn)生的疲勞感等一系列缺點(diǎn)。據(jù)預(yù)測，2021年歐洲變速器市場上，配備手動(dòng)變速器的汽車將占52%，配備自動(dòng)手動(dòng)變速器的將占10%，配備無極變速器的將占2%，配備雙離合器變速器的將占16%，配備自動(dòng)變速器的將占20%。,可見手動(dòng)變速器依然占據(jù)著半壁江山，這證實(shí)了手動(dòng)變速器在消費(fèi)者心中的分量。國外專家指出，新變速器產(chǎn)品還在不斷研發(fā)的過程中，因此，今后汽車市場的變速器情況可能還會(huì)出現(xiàn)一些變化。 目前許多變速器生產(chǎn)企業(yè)正在研發(fā)一些燃油

30、經(jīng)濟(jì)性更好、換擋性能更高的變速器，以滿足市場上的多層次需求。例如，某公司正在研制一種傳動(dòng)效率可達(dá)92%、換擋性能更好的變速器。1.4 設(shè)計(jì)主要內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的變速器是在原有比亞迪F3R的變速器的根底上，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，主要完成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并繪制出變速器裝配圖及主要零件的零件圖。1、對(duì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析與選擇 通過比擬兩軸和中間軸式變速器各自的優(yōu)缺點(diǎn)，以及所設(shè)計(jì)車輛的特點(diǎn)，確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置形式。2、變速器主要參數(shù)的選擇：檔數(shù)、傳動(dòng)比、中心距、齒輪參數(shù)等。3、變速器齒輪強(qiáng)度校核 變速器齒輪強(qiáng)度的校核主要對(duì)變速器的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)

31、行校核。4、軸的根本尺寸計(jì)算及強(qiáng)度校核 對(duì)于軸的強(qiáng)度計(jì)算那么是對(duì)軸的剛度和強(qiáng)度分別進(jìn)行校核。5、軸承的選擇與壽命計(jì)算 對(duì)變速器軸的支撐局部選用圓錐磙子軸承，壽命計(jì)算是按汽車的大修里程來衡量，轎車的為30萬公里。 本次設(shè)計(jì)主要是查閱近幾年來有關(guān)國內(nèi)外變速器設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)資料，結(jié)合所學(xué)專業(yè)知識(shí)，在老師的正確指導(dǎo)下進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過比擬不同方案和方法選取最正確方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算變速器的齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)并對(duì)其進(jìn)行校核計(jì)算；同時(shí)對(duì)同步器、換檔操縱機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)件進(jìn)行分析設(shè)計(jì)；另外，對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改良、完善。第 2 章 變速器總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù) 變速器設(shè)計(jì)所需的汽車根本參數(shù)如表:表2.1 設(shè)計(jì)根本參

32、數(shù)表發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)BYD473QB排量1500ml發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率75kw 最高車速 170km/h 總質(zhì)量1170kg 最大轉(zhuǎn)矩135 Nm最大功率轉(zhuǎn)速5800 r/min最大扭矩轉(zhuǎn)速4800 r/min 變速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的根本要求汽車傳動(dòng)系是汽車的核心組成局部。其任務(wù)是調(diào)節(jié)、變換發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，將動(dòng)力有效而經(jīng)濟(jì)地傳至驅(qū)動(dòng)車輪，以滿足汽車的使用要求。變速器是完成傳動(dòng)系任務(wù)的重要部件，也是決定整車性能的主要部件之一。變速器的結(jié)構(gòu)要求對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、換檔操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。隨著汽車工業(yè)的開展，轎車變速器的設(shè)計(jì)趨勢是增大其傳遞功率與重量之比，并要求其具有更小

33、的尺寸和良好的性能。在汽車變速器的設(shè)計(jì)工作開始之前，首先要根據(jù)變速器運(yùn)用的實(shí)際場合來對(duì)一些主要參數(shù)做出選擇。主要參數(shù)包括中心距、變速器軸向尺寸、軸的直徑、齒輪參數(shù)、各檔齒輪的齒數(shù)等。1正確選擇變速器的檔位數(shù)和傳動(dòng)比，使之與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證汽車具有良好的動(dòng)力性與經(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，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出；5換擋迅速、省力、方便；6工作可靠；7變速器應(yīng)有高的工作效率；8變速器的工作噪聲低。除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造本錢低、拆裝容易、維修方便等要求。2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析2.3.1

34、兩軸式變速器和中間軸式變速器的特點(diǎn)分析1兩軸式變速器 兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。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)，主減速器采用弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)那么采用斜齒圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒檔傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其他檔位均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)。與中間軸式變速器相比，它具有軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小、易布置等優(yōu)點(diǎn)。此外，各中間檔因只經(jīng)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高，同時(shí)噪聲低。但兩軸式變速器不能設(shè)置直接檔，所以在高檔工作時(shí)齒輪和軸承均承載，工作噪聲增大且易損壞；受結(jié)構(gòu)限制其一檔速比不能設(shè)計(jì)的很大；對(duì)于前進(jìn)檔，兩軸式變速器輸入軸的傳動(dòng)方

35、向與輸出軸的傳動(dòng)方向相反。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)的汽車上。其特點(diǎn)是：變速器一軸后端與常嚙合齒輪做成一體。絕大多數(shù)方案的第二軸前端經(jīng)軸承支承在第一軸后端的孔內(nèi)，且保持兩軸軸線在同一條直線上，經(jīng)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(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)橹苯訖n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)。 倒擋布置方案常見的倒

36、檔布置方案如圖2.2所示。圖2.2b方案的優(yōu)點(diǎn)是倒檔利用了一檔齒輪，縮短了中間軸的長度。但換檔時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換檔困難；圖2.2c方案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理；圖2.2d方案對(duì)2.2c的缺點(diǎn)做了修改；圖2.2e所示方案是將一、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長；圖2.2f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換檔換更為輕便。與前進(jìn)檔位比擬，倒檔使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒檔，故多數(shù)方案采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換倒檔。為實(shí)現(xiàn)倒檔傳動(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，參加一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案。圖2.2 倒檔的布置方案綜合考慮以上因素，為了換

37、檔輕便，減小噪聲，倒檔傳動(dòng)采用圖2.2f所示方案。2.3.3 其他問題 經(jīng)常使用的擋位，其齒輪因接觸應(yīng)力過高而造成外表電蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的支承中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)角較小，齒輪保持較好的嚙合狀態(tài)，偏載減少能提高齒輪壽命。某些汽車變速器有僅在好路或空車行駛時(shí)才使用的超速擋。使用傳動(dòng)比小于1為的超速擋，能夠充分地利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，使汽車行駛1km所需發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的總轉(zhuǎn)速降低，因而有助于減少發(fā)動(dòng)機(jī)磨損和降低燃料消耗。但是與直接擋比擬，使用超速擋會(huì)使傳動(dòng)效率降低，噪聲增大。機(jī)械式變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力時(shí)處于工作狀態(tài)的齒輪對(duì)數(shù)，每分鐘轉(zhuǎn)速，

38、傳遞的功率，潤滑系統(tǒng)的有效性，齒輪和殼體等零件的制造精度等。 2.4各檔齒輪位置安排各齒輪副的相對(duì)安裝位置對(duì)于整個(gè)變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。各檔位置的安排應(yīng)考慮以下四個(gè)方面：1整車總布置 根據(jù)整車的總布置，對(duì)變速器輸入軸和輸出軸的相對(duì)位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機(jī)構(gòu)提出要求。2駕駛員的使用習(xí)慣 人們習(xí)慣于按檔的上下順序，由左到右或由右到左排列來換檔。值得注意的是倒檔，雖然他是平常換檔序列之外的一個(gè)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(xí)慣，倒檔最好與序列不接合。從平安角度考慮，將倒檔與一檔放在一起較好。3提高平均傳動(dòng)效率 為提高平均傳動(dòng)效率，在中間軸式變速器中，普遍采用具有直接

39、檔的傳動(dòng)方案，并盡可能地將使用時(shí)間最多的檔位設(shè)計(jì)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(yīng)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(shù)不致下降過多。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過高而造成外表點(diǎn)蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支撐較遠(yuǎn)處較好。因?yàn)樽兯倨髟谝粰n和倒檔工作時(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檔，都應(yīng)當(dāng)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。2.5變速器齒輪形式與自動(dòng)脫檔分析齒

40、輪形式變速器齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪比擬，有運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)工藝復(fù)雜，工作時(shí)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(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)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(shè)計(jì)為一體或與軸分開，然后用花鍵、過盈配合或者滑動(dòng)支承等方式之一與軸連接。齒輪尺寸小又與軸分開，其內(nèi)徑直徑到齒根圓處的厚度圖2-2影響齒輪強(qiáng)度。要求尺寸應(yīng)該大于或等于輪齒危險(xiǎn)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，齒輪輪轂局部的寬度尺寸，在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)盡可能取大些，至少滿足尺寸要求

41、： 式中：花鍵內(nèi)徑。圖2-2 變速器齒輪尺寸控制圖齒輪外表粗糙度數(shù)值降低，那么噪聲減少，齒面磨損速度減慢，提高了齒輪壽命。變速器齒輪齒面的外表粗糙度應(yīng)在m范圍內(nèi)選用。變速器自動(dòng)脫檔分析自動(dòng)脫檔是變速器的主要故障之一。由于接合齒磨損、變速器剛度缺乏以及振動(dòng)等原因，都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)脫檔。為解決這個(gè)問題，除工藝上采取措施以外，目前在結(jié)構(gòu)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(cuò)開，如圖2-3a所示。這樣在嚙合時(shí)，使接合齒端部超過被接合齒的13mm。使用中兩齒接觸局部受到擠壓同時(shí)磨損，并在接合齒端部形成凸肩，可用來阻止接合齒自動(dòng)脫檔。2將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切薄切下，這樣，換檔后

42、嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動(dòng)脫檔，如圖2-3b所示。3將接合齒的工作面設(shè)計(jì)并加工成斜面，形成倒錐角一般傾斜23，使接合齒面產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫檔的軸向力，如圖2-3c所示。這種方案比擬有效，應(yīng)用較多。將接合齒的齒側(cè)設(shè)計(jì)并加工成臺(tái)階形狀，也具有相同的阻止自動(dòng)脫檔的效果。a b) c)圖2-3防止自動(dòng)脫擋的機(jī)構(gòu)措施換擋機(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)各擋齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動(dòng)直齒齒輪的方式換擋，會(huì)在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨有噪聲。這使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)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。只有駕駛員

43、用熟練的操作技術(shù)如兩腳離合器，時(shí)齒輪換擋時(shí)無沖擊，才能克服上述缺點(diǎn)。但是該瞬間駕駛員注意力被分散，會(huì)影響行駛平安性。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡單，但除一擋，倒擋外已很少使用。由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)，所以可用移動(dòng)嚙合套換擋。這時(shí)，因同時(shí)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，它們都不會(huì)過早損壞，但不能消除換擋沖擊，所以仍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)局部的總慣性矩增大。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的公比擬小，那么換擋機(jī)構(gòu)連件之間的角速度差也小，因此采用嚙

44、合套換擋，并且還能降低制造本錢及減小變速器長度。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)性和行駛平安性。同上述兩種換擋方法比擬，雖然它有機(jī)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。使用同步器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程小。在滑動(dòng)齒輪特別寬的情況下，這種差異就更為明顯。為了操縱方便，換入不同擋位的變速桿行程要求盡可能一樣。自動(dòng)脫擋是變速器的主要故障之一。為解決這個(gè)問題，除工藝上采取措施外，目前在結(jié)構(gòu)上采取措施比擬有效的方案有以下幾種：互鎖裝置是保證移動(dòng)某一變速叉軸時(shí)，其它變速叉軸互被鎖住，該機(jī)構(gòu)的作

45、用是防止同時(shí)掛入兩檔，而使掛檔出現(xiàn)重大故障。常見的互鎖機(jī)構(gòu)有：1互鎖銷式圖2.4是汽車上用得最廣泛的一種機(jī)構(gòu)，互鎖銷和頂銷裝在變速叉軸之間，用銷子的長度和凹槽來保證互鎖。圖2.4，a為空檔位置，此時(shí)任一叉軸可自由移動(dòng)。圖2.4，b、c、d為某一叉軸在工作位置，而其它叉軸被鎖住。圖2.4 互鎖銷式互鎖機(jī)構(gòu)2擺動(dòng)鎖塊式圖2.5為擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu)工作示意圖，鎖塊用同心軸螺釘安裝在殼體上，并可繞螺釘軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，操縱桿的撥頭置于鎖塊槽內(nèi)，此時(shí)，鎖塊的一個(gè)或兩個(gè)突起局部A檔住其它兩個(gè)變速叉軸槽，保證換檔時(shí)不能同時(shí)掛入兩檔。 本章首先先確定了設(shè)計(jì)變速器所需的汽車主要參數(shù)以及設(shè)計(jì)變速器所應(yīng)滿足的根本要求，

46、對(duì)自己的設(shè)計(jì)也有了一定的標(biāo)準(zhǔn)。然后又對(duì)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和檔位的布置形式的進(jìn)行了簡單的介紹，分析了各個(gè)傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選取了合理高效的的傳動(dòng)方案和一些在設(shè)計(jì)變速器時(shí)常遇的問題，為后面齒輪和軸的計(jì)算打下了良好的根底。最后對(duì)齒輪的形式做了介紹和優(yōu)缺點(diǎn)的比擬，通過以上比擬合理的選擇齒輪形式。分析了幾種換擋形式，和容易出現(xiàn)的問題，并提供了相關(guān)的解決方法第3章 變速器主要參數(shù)設(shè)計(jì)3.1 擋數(shù)的選擇和確定在最低擋傳動(dòng)比不變的條件下，增加變速器的當(dāng)屬會(huì)是變速器相鄰的低擋與高擋之間傳動(dòng)比比值減小，是換擋工作容易進(jìn)行。要求相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值在以下,該制約小換擋工作越容易進(jìn)行。要求高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比

47、比值要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值小。近年來為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢。目前轎車一般用45個(gè)擋位，級(jí)別高的轎車變速器多用5個(gè)擋，貨車變速器采用45個(gè)擋位或多擋。裝載質(zhì)量在23.5T的貨車采用5擋變速器，裝載質(zhì)量在48T的貨車采用6擋變速器。多擋變速器多用于重型貨車和越野車。本設(shè)計(jì)為5擋變速器。3.2 各檔傳動(dòng)比確實(shí)定3.2.1主減速器傳動(dòng)比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為： 3.1式中 汽車行駛速度km/h； 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r/min； 車輪滾動(dòng)半徑m； 變速器傳動(dòng)比； 主減速器傳動(dòng)比由上文可知最高車速=170km/h；最高檔為超速檔，傳動(dòng)比=；車輪滾動(dòng)半徑由所選用的輪胎規(guī)格

48、19/60R15得到=226.5mm；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=4800r/min；由公式3.1得到主減速器傳動(dòng)比計(jì)算公式： 3.2.2最低檔傳動(dòng)比計(jì)算按最大爬坡度設(shè)計(jì)，滿足最大通過能力條件，即用一檔通過要求的最大坡道角坡道時(shí)，驅(qū)動(dòng)力應(yīng)大于或等于此時(shí)的滾動(dòng)阻力和上坡阻力加速阻力為零，空氣阻力忽略不計(jì)。用公式表示如下： 3.2式中 G 車輛總重量N；滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)良好路面=0.010.02；發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩Nm；主減速器傳動(dòng)比；變速器傳動(dòng)比；為傳動(dòng)效率0.750.85；R 車輪滾動(dòng)半徑；最大爬坡度本設(shè)計(jì)為能爬30%的坡，大約。由公式3.2得： 3.3：m=4060kg；775m； Nm；g=/s2；，把以上數(shù)

49、據(jù)代入3.3式：滿足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。即用一檔發(fā)出最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公式表示如下： 3.4式中 驅(qū)動(dòng)輪的地面法向反力，； 驅(qū)動(dòng)輪與地面間的附著系數(shù)；對(duì)混凝土或?yàn)r青路面可取0.50.6之間。取0.55，把數(shù)據(jù)代入3.4式得：所以，一檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的選擇范圍是：初選一檔傳動(dòng)比為4。3.2.3 各檔傳動(dòng)比變速器的檔傳動(dòng)比應(yīng)根據(jù)上述條件確定。變速器的最高檔一般為直接檔，有時(shí)用超速擋，在本設(shè)計(jì)中最高檔即為超速擋。中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為其中n為檔位數(shù)的幾何級(jí)數(shù)排列，實(shí)際上與理論值略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。 3.2.4初選中心距初選中

50、心距可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： 3.5式中 變速器中心距mm； 中心距系數(shù)， =；發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)距為135Nm；變速器一檔傳動(dòng)比為4；變速器傳動(dòng)效率，取96%。9.6=75mm變速器的中心距在60100mm范圍內(nèi)變化。所以根據(jù)計(jì)算結(jié)果，初取A=75m。3.2.5變速器的外形尺寸變速器的外形尺寸主要指變速器的軸向尺寸，其軸向尺寸與檔位數(shù)、齒輪型式、換檔機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距的尺寸參照以下關(guān)系式初選。商用車變速器殼體的軸向尺寸可參考以下數(shù)據(jù)選用：四檔 五檔 六檔 此變速器為五檔，故初選外形尺寸為=270300mm。3.3 齒輪參數(shù)計(jì)算3.3.1 模數(shù)的選取遵循的一般原那么：為

51、了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)，增加尺寬；為使質(zhì)量小，增加數(shù)，同時(shí)減少尺寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒數(shù)應(yīng)有不同的模數(shù)。減少轎車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選??；對(duì)貨車，減小質(zhì)量比噪聲更重要，故齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)。低擋齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)，其他擋位選另一種模數(shù)。少數(shù)情況下汽車變速器各擋齒輪均選用相同的模數(shù)。嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒輪。由于工藝上的原應(yīng)，同一變速器的接合齒模數(shù)相同。其取用范圍是：乘用車和總質(zhì)量在t的貨車為mm。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利換擋。初選齒輪模數(shù) =mm 齒輪法向模數(shù) =mm3.3.2 齒形、壓力角及

52、螺旋角確實(shí)定壓力角較小時(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)度和外表接觸強(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。變速器齒輪用20,嚙合套或同步器的接合齒壓力角用30。斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。選斜齒輪的螺旋角，要注意它對(duì)齒輪工作噪聲齒輪的強(qiáng)度和軸向力的影響。從提上下檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，不希望用過大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上的不同檔位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一

53、樣的。為使工藝簡便，在中間軸軸向力不大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。中間軸上全部齒輪的螺旋方向應(yīng)一律取為右旋，那么第一、第二軸上的斜齒輪應(yīng)取為左旋。軸向力經(jīng)軸承蓋作用到殼體上。一檔和倒檔設(shè)計(jì)為直齒時(shí)，在這些檔位上工作，中間軸上的軸向力不能抵消(但因?yàn)檫@些檔位使用得少，所以也是允許的)，而此時(shí)第二軸那么沒有軸向力作用。根據(jù)圖3-2可知，欲使中間軸上兩個(gè)斜齒輪的軸向力平衡，須滿足下述條件：； ()由于T=，為使兩軸向力平衡，必須滿足 ()式中，為軸向力，為圓周力，為節(jié)圓半徑；為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。圖3-2中間軸軸向力的平衡最后可用調(diào)整螺旋角的方法，使各對(duì)嚙合齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同

54、等原因而造成的中心距不等現(xiàn)象得以消除。斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用：兩軸式變速器為 ：2030中間軸式變速器為：22343.4 各擋齒輪齒數(shù)的分配在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。3.4.1 確定一擋齒輪的齒數(shù)一擋傳動(dòng)比 3.9如果，齒數(shù)確定了，那么與的傳動(dòng)比可求出，為了求，的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和直齒=2A/m 3.10 斜齒=2A/ 3.11因?yàn)橐粨跤玫氖切饼X輪，所以=2A/m=55計(jì)算后取整，然后進(jìn)行大小齒輪齒數(shù)的分配。中間軸上的一檔小齒輪的齒數(shù)盡可能取小些

55、，以便使/的傳動(dòng)比大些，在已定的情況下，/的傳動(dòng)比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)多些，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承并保證輪軸有足夠的厚度?？紤]到殼體上的第一軸軸孔尺寸的限制和裝配的可能性，該齒輪齒數(shù)又不宜取多。中間軸上小齒輪的最少齒數(shù)，還受中間軸軸經(jīng)尺寸的限制，即受剛度的限制。在選定時(shí)，對(duì)軸的尺寸及齒輪齒數(shù)都要統(tǒng)一考慮。商用車中間軸式變速器一擋傳動(dòng)比=56時(shí)，中間軸上一擋齒輪數(shù)可在1517間取，貨車在1217間取。因?yàn)?4取中間軸上一擋齒輪=13 輸出軸上一擋齒輪=-=55-13=42根據(jù)確定的中心距A求嚙合角：得： =故總變位 即為高度變位根據(jù)齒數(shù)比u= 查得： 那么兩齒輪分度圓仍相

56、切，節(jié)圓與分度圓重合，合齒高度不變。3.4.2 對(duì)中心距進(jìn)行修正因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)和齒輪變位系數(shù)新計(jì)算中心距，在以修正后的中心距作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。故修正后中心距A取90mm3.4.3 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副齒數(shù)及變位系數(shù) 求出傳動(dòng)比 3.12而常嚙合傳動(dòng)齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等，即A=/2 3.13 75=+/2cos24求得常嚙合齒輪齒數(shù)為 =25 =31核算 =4 在誤差允許范圍內(nèi)故可得齒輪1、2精確的螺旋角為湊配中心距 斜齒端面模數(shù)為mm嚙合角 高度變位根據(jù)齒數(shù)比 查得變位系數(shù) 故3.4.4 確定其他各擋的齒數(shù)及變位系數(shù)二擋齒輪是斜齒

57、輪螺旋角與常嚙合齒輪不同 3.14 3.15此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足以下關(guān)系式： 3.16聯(lián)解上述三式，采用試湊法，當(dāng)螺旋角為時(shí)，解3.14、3.15得：求得二擋齒輪齒數(shù)為 ： 代入上式近似滿足軸向力平衡 湊配中心距 正角度變位 斜齒面模數(shù) 嚙合角 根據(jù)齒數(shù)比 查得變位系數(shù) 選擇變位系數(shù)線路圖同理：三擋齒輪齒數(shù) 時(shí)近似滿足軸向力平衡關(guān)系 湊配中心距 斜齒端面模數(shù) 嚙合角 根據(jù)齒數(shù)比 查得變位系數(shù) 五擋齒輪齒數(shù) 時(shí)近似滿足軸向力平衡關(guān)系 湊配中心距 斜齒端面模數(shù) 嚙合角 根據(jù)齒數(shù)比 查得變位系數(shù) 3.4.5 確定倒擋齒輪齒數(shù)及變位系數(shù)倒檔齒輪選用的模數(shù)往往與一檔相近，倒

58、檔齒輪的齒數(shù)一般在23之間初選 計(jì)算輸入軸與倒檔軸的中心距 設(shè)有中心距 圓整后取為保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干預(yù)，齒輪11和12的齒頂圓之間應(yīng)保持有mm以上的間隙，故取滿足輸入軸與中間軸距離假設(shè)當(dāng)齒輪11和齒輪12嚙合時(shí)中心距：=77.5A且mm故倒檔軸與中間軸的中心距3.5 本章小結(jié)本章主要介紹了變速器主要參數(shù)的選擇，包括確定擋數(shù)、傳動(dòng)比范圍，根據(jù)最大爬坡度和驅(qū)動(dòng)輪與地面的附著力確定一擋傳動(dòng)比和五擋傳動(dòng)比，進(jìn)而確定其它各擋傳動(dòng)比，選擇中心距、外形尺寸以及齒輪參數(shù)，根據(jù)變速器的傳動(dòng)示意圖確定各擋齒輪齒數(shù)，進(jìn)行各擋齒輪變位系數(shù)的分配。最后列出了各擋齒輪的幾何尺寸。這些為之后齒輪、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算

59、做好了準(zhǔn)備。第4章 變速器的校核4.1 齒輪的損壞形式變速器齒輪的損壞形式主要有三種：齒輪折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合。1齒輪折斷齒輪在嚙合過程中，輪齒外表承受有集中載荷的作用?？梢园演嘄X看作懸臂梁，輪齒根部彎曲應(yīng)力很大，過渡圓角處又有應(yīng)力集中，故輪齒根部很容易發(fā)生斷裂。齒輪折斷有兩種情況，一種是齒輪受到足夠大的突然載荷的沖擊作用，導(dǎo)致齒輪斷裂，這種破壞的斷面為粗粒狀。另一種是受到屢次重復(fù)載荷的作用，齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，裂縫逐漸擴(kuò)展到一定深度后，齒輪突然折斷。2齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕是閉式齒輪傳動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪傳動(dòng)齒輪在潤滑油中工作，齒面長期受到脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用，會(huì)

60、逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。面裂縫中充滿了潤滑油，嚙合時(shí)，由于齒面互相擠壓，裂縫中油壓增高，使裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，最后導(dǎo)致齒面表層一塊塊剝落，齒面出現(xiàn)大量扇形小麻點(diǎn)，這就是齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象。3齒面膠合高速重載齒輪傳動(dòng)、軸線不平行的螺旋齒輪傳動(dòng)及雙曲面齒輪傳動(dòng)，由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度大，接觸壓力大，使齒面間滑動(dòng)油模破壞，兩齒面間金屬材料直接接觸，局部溫度過高，互相熔焊粘聯(lián)，齒面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡，這種損壞形式叫膠合。增大輪齒根部齒厚，加大齒根圓角半徑，采用高齒，提高重合度，增多同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)，提高輪齒柔度，采用優(yōu)質(zhì)材料等，都是提高輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度的措施。合理選擇齒輪參數(shù)及變位系數(shù)，增大齒廓曲率