中型貨車變速器設(shè)計說明書帶圖紙

程宇丹：中型貨車變速器設(shè)計畢業(yè)設(shè)計說明書論文QQ1961660126PAGE50課件之家的資料精心整理好資料-本資料來自目錄前言 11概述 21.1汽車的誕生和發(fā)展 21.2變速器簡介 41.3典型變速器舉例分析 51.3.1通用Hydra-Matic 51.3.2奧迪Multitronic變速器 61.3.3雷諾R25F1賽車變速器 71.4變速器的要求及功能 72汽車總體參數(shù)的選擇及計算 92.1汽車主要尺寸的確定 92.2汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 102.2.1整車裝備質(zhì)量 102.2.2汽車的載客量和裝載質(zhì)量 102.2.3汽車性能參數(shù)的確定 112.3發(fā)動機的選擇 122.3.1發(fā)動機形式的選擇 122.3.2發(fā)動機主要性能指標的確定 133變速器結(jié)構(gòu)方案的選擇 153.1變速器軸式的選擇 153.1.1變速器的徑向尺寸 153.1.2變速器的壽命 153.1.3變速器的效率 153.2變速器的工作原理 163.2.1變速器動力傳遞路線 163.3齒輪安排 173.4換檔的結(jié)構(gòu)方式 183.5倒檔的結(jié)構(gòu)方案及倒檔軸的位置 194變速器主要參數(shù)的確定 204.1變速器檔數(shù)及各檔傳動比 204.1.1根據(jù)最大爬坡度確定一檔傳動比 204.1.2根據(jù)驅(qū)動輪與路面的附著力確定一檔傳動比 214.1.3根據(jù)最低穩(wěn)定車速確定一檔傳動比 224.2變速器齒輪參數(shù)的確定 234.2.1齒數(shù) 234.2.2模數(shù) 234.2.3中心距 234.2.4齒寬 244.2.5各檔齒輪齒數(shù)的計算 244.2.6確定各檔齒輪基本參數(shù) 275輪齒強度 305.1齒輪壞損形式 305.2齒輪折斷 305.3齒面點蝕 305.4齒面膠合 305.4.1齒輪強度計算 315.4.1彎曲強度計算 326變速器軸的計算 346.1軸的功用及設(shè)計要求 346.2軸尺寸初選 347軸的強度與剛度計算 367.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 367.2軸的強度校荷 367.2.1繪制軸的受力 377.2.2計算軸上的作用力 377.2.3計算支反力及彎矩 377.2.4確定危險截面以及校核其強度 388同步器的選型 419結(jié)論 43致謝 44參考文獻 45附錄A 46附錄B 54摘要汽車迄今已有100余年的歷史了，在歷史的長河中也給我們留下了許許多多的經(jīng)驗，從第一輛三輪汽車以每小時18公里的速度，跑到現(xiàn)在，從速度為零到加速到100公里/小時只需要三秒鐘多一點的超級跑車。這一百年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！現(xiàn)代汽車的動力裝置，幾乎都采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。它具有體積小，質(zhì)量輕，工作可靠，使用方便等優(yōu)點。其性能與汽車的動力性之間存在著較大的矛盾。發(fā)動機的扭矩，轉(zhuǎn)速與汽車的牽引力，車速要求之間的矛盾，傳動系中設(shè)置了變速靠現(xiàn)代汽車的內(nèi)燃機本身是無法解決的。為此，在汽車傳動系中設(shè)置了變速器。本設(shè)計是中型貨車變速器的設(shè)計，采用的是機械式變速器，我們通過中型貨車的總體性能參數(shù)，確定較合適的變速器結(jié)構(gòu)方案、變速器的主要參數(shù)，其次對變速器各檔齒輪參數(shù)、齒輪強度進行計算和校核；對變速器軸的計算及其校核，最后對同步器進行選型。關(guān)鍵詞：汽車；變速器；齒輪；軸；同步器；強度AbstractTheautomobileuptonowhadmorethan100yearsthehistory,hasalsoleftbehindmanyexperiencesinthehistoricalperpetualflowtous,fromthefirstthree-wheeledautomobilebyeachhour18kilometerspeeds,runsthepresent,toacceleratesfromthespeedforzeroonlytoneedthreesecondmorethan1superracingbicyclesto100kilometers/hours.This100years,theautomobiledevelopsthespeedissoastonishing!Themodernautomobilepowerunit,nearlyallusesthereciprocationinternal-combustionreciprocatingengine.Ithasthevolumeyoung,qualitylight,theworkisreliable,meritandsooneasytooperate.Itsperformanceandbetweentheautomobilepowerhasabiggercontradiction.Theenginetorque,therotationalspeedandtheautomobileforceoftraction,betweenthevehiclespeedrequirementcontradiction,Transmissioncentersetthespeedchangetodependonthemodernautomobileinternalcombustionengineitselfisunabletosolve.Therefore,Transmissioncenterhassetthetransmissiongearboxintheautomobile.Thisdesignisthemediumfreightvehicletransmissiongearboxdesign,usesisthemechanicaltypetransmissiongearbox,wethroughthemediumfreightvehicleoverallperformanceparameter,determinedthemoreappropriatetransmissiongearboxstructureplan,thetransmissiongearboxmainparameter,nexttothetransmissiongearboxvariousgradeofgearsparameter,thegearintensitycarriesonthecomputationandtheexamination;Tothetransmissiongearboxaxiscomputationandit’stheexamination,finallycarriesontheshapingtothesynchromesh.

Keyword:Automobile；transmissiongearbox；gear；axis；synchromesh；intensity

前言汽車問世百余年來，特別是從汽車產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來，汽車已經(jīng)對世界經(jīng)濟大發(fā)展和人類進入現(xiàn)代生活產(chǎn)生了無法估量的巨大影響，為人類社會的進步做出了不可磨滅的巨大貢獻。目前汽車上廣泛采用的動力裝置是汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機，它們的扭矩與轉(zhuǎn)速變化范圍都較小，而汽車的行駛條件非常復(fù)雜，行駛速度和行駛阻力的變化范圍很大，為了解決這一矛盾，在汽車傳動系中設(shè)置了變速器。變速器的發(fā)展趨勢是越來越復(fù)雜，自動化程度也越來越高，自動變速器將是未來的主流。汽車自動變速器常見的有三種型式：分別是液力自動變速器(AT)、機械無級自動變速器(CVT)、電控機械自動變速器(AMT)。本設(shè)計結(jié)合EQ1090汽車變速器為例，從汽車的誕生與汽車工業(yè)的發(fā)展以及對人類社會的影響談起，全面而系統(tǒng)的對汽車變速器進行了介紹，從汽車的總體參數(shù)的確定到最后的同步器選型，本設(shè)計共分為八個章節(jié)。1概述1.1汽車的誕生和發(fā)展汽車的誕生和發(fā)展，在歷史的長河中給我們留下了許許多多的故事。汽車自上個世紀末誕生以來，已經(jīng)走過了風(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18公里的速度，跑到現(xiàn)在，從速度為零到加速到100公里/小時只需要三秒鐘多一點的超級跑車。這一百年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！同時，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經(jīng)濟中舉足輕重的著名公司。19世紀末，出現(xiàn)了眾多的汽車發(fā)明家和形形色色的汽車。同其他重大的發(fā)明一樣，究竟是誰發(fā)明了第一輛汽車，成了人們長期爭論的論題。

汽車發(fā)展迄今已有100余年的歷史了，但各個國家都有不同的汽車發(fā)展史，各國科學(xué)家們也不是相互隔絕、閉門造車的，他們之間有著千絲萬縷的聯(lián)系?？梢哉f，綜合各國不同的汽車發(fā)展史，就能更加全面地了解汽車的誕生和發(fā)展。

1858年，法國里諾（EtienneLenoir）發(fā)明了煤氣發(fā)動機，并于1860年申請了專利。他的發(fā)動機燃煤氣而不經(jīng)壓縮，用電火花點火，該發(fā)動機裝在一輛三輪車上的作動力，這一報道登在1860年的報紙上。

1862年，一種使用液體燃料采用原始化油器的發(fā)動機誕生。1863年，這種發(fā)動機裝在一輛三輪小客車上，從巴黎到喬維里博達來回跑了18公里，該車是采用火花點燃汽油機、具有行駛價值的第一輛汽車。

蒸汽汽車和生產(chǎn)技術(shù)方面，美國具有明顯的優(yōu)勢，大阿迷迪、博利是蒸汽汽車最著名的開拓者。1878年，他制造了前置發(fā)動機的勒曼薩爾汽車，采用差速器、鏈條驅(qū)動輪，方向盤裝在垂直軸上，駕駛員座位在發(fā)動機之后，鍋爐置于乘客間的后部位。同年，大阿米斯還發(fā)明了彈簧片做的前輪獨立懸架裝置，減輕了汽車行進中的振動但是蒸汽機由于其固有的缺陷--笨重和遲鈍，沒有能夠使汽車走上實用和工業(yè)生產(chǎn)的道路。如今的汽車一般都采用內(nèi)燃機驅(qū)動，這是蒸汽驅(qū)動汽車沒有被認為是現(xiàn)代汽車鼻祖的主要原因。

1885年，德國人卡爾·本茨研制成四沖程發(fā)動機，在進氣口前裝了一個滑閥，并采用高壓點火線圈的火花塞，利用表面化油器產(chǎn)生混合氣，而把調(diào)整器置于進氣歧管上。卡爾·本茨的單缸發(fā)動機排量為0.954升，轉(zhuǎn)速為250轉(zhuǎn)/分，輸功率為0.49千瓦。本茨又在該種發(fā)動機的基礎(chǔ)上設(shè)計了一輛用皮帶傳動的輕型三輪汽車，1886年6月首次在曼海姆市的街上運行。這就是卡爾·本茨發(fā)明的舉世人公認的第一輛汽車。

1890年，勒內(nèi)·帕哈德和埃米爾·勒瓦瑟仿制了德國人戴姆勒發(fā)明的汽車發(fā)動機，用金屬罩裹住發(fā)動機放在汽車前端，并裝了齒輪箱和變速器，汽車設(shè)計基本定型。1908年，美國的福特T型（Ford-T）汽車開始在市場上出現(xiàn)，由此揭開了汽車批量生產(chǎn)的序幕，并被汽車界認為是大眾化汽車的開端。短幾年時間，汽車已經(jīng)從一種實驗性的發(fā)明轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)最廣、工業(yè)技術(shù)波及效果最大的綜合性工業(yè)。因此，汽車工業(yè)的發(fā)展不僅依賴于汽車行業(yè)本身的技術(shù)進步，而且也取決于汽車工業(yè)應(yīng)用這些技術(shù)的投資能力和世界汽車市場的投放容量，兩者相互影響并受到整個經(jīng)濟形勢的發(fā)展，及人們對環(huán)境要求和能源及原材料供應(yīng)、意外變化及國家政策等的影響。例如第一次世界大戰(zhàn)表明了汽車運輸?shù)臋C動性，而且還培訓(xùn)了不少駕駛軍用卡車的駕駛員，他們中的很多人還學(xué)習(xí)到了一些汽車機械技術(shù)，于是戰(zhàn)后汽車買賣興隆，在美國，汽車制造商和附件的供應(yīng)商全負荷生產(chǎn)仍不能滿足要求的迅猛增長。汽車價格幾倍于戰(zhàn)前。但時隔不久由于經(jīng)濟簫條汽車高需求即宣告結(jié)束。到了第二次世界大戰(zhàn)后，在英國，汽車的需要量比第一次世界大戰(zhàn)后更高，幾乎生產(chǎn)多少就可售出多少。大戰(zhàn)中的美國發(fā)了橫財，戰(zhàn)后的美國工業(yè)越發(fā)興旺，汽車生產(chǎn)在世界上始終處于遙遙領(lǐng)先的地位。汽車、鋼鐵、建筑這三大工業(yè)曾被譽為“三大支柱”，而汽車工業(yè)更是美國工業(yè)驕傲的象征，長期以來，他們一直以研究豪華小汽車為主。但當(dāng)1973年首次發(fā)生石油危機時，美國汽車工業(yè)便受到很大的沖擊，而日本似乎對此早有察覺，他們大量研制生產(chǎn)的是小型節(jié)油汽車，結(jié)果終于在1980年把美國趕下了“汽車王國”的寶座，取而代之。

日本真可謂“后起之秀”，當(dāng)歷史進入20世紀，日本才出現(xiàn)第一部汽車，幾年后日本人才開始研制汽車。但誰又能料到1925年才第一次出口汽車(向我國上海)的日本，60年后竟然出口汽車達6400萬輛，登上了汽車王國的寶座。這件事引起了全世界的廣泛關(guān)注，成為汽車發(fā)展史上一個特大新聞。當(dāng)然美國也決不會就此罷休，到底鹿死誰手還很難預(yù)料。未來的汽車市場仍是世界市場中競爭最為激烈的市場。有人以美國汽車之王通用汽車公司為例，它平均每15分鐘用于汽車生產(chǎn)的投資就高達180萬美元，這真是令人驚訝的數(shù)字。因此，人們預(yù)料在將來，只有資金龐大的汽車公司才能有這樣的投資能力，不過由于有政府等各界支持，未來汽車舞臺也不是大公司唱獨角戲，中小型汽車公司也會有很大的發(fā)展。

為了占領(lǐng)未來汽車市場，如今已有許多公司把各種先進技術(shù)和裝備，如微型電子計算機、無線電通訊、衛(wèi)星導(dǎo)航等等新技術(shù)、新設(shè)備和新方法、新材料廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)中，汽車正在走向自動化和電子化。有了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，汽車可接收交通衛(wèi)星的通信資料，確定汽車所在位置，從而自動提供最優(yōu)行車路線，并且顯示出交通圖；汽車的雷達系統(tǒng)可以把障礙物的距離和大小告訴給駕駛員，這樣停車就更容易；而語言感知系統(tǒng)可以用圖、表和聲音告訴駕駛?cè)藛T汽車的各個部位情況，此外還可按“音”行事，執(zhí)行駕駛有關(guān)指令等等。另外汽車的能耗、排放廢氣、噪聲和污染等公害也日將減少，安全性、使用方便性將日益提高，即使再次發(fā)生石油危機，汽車工業(yè)也不會受到很大的影響。專家們認為，汽車是當(dāng)前世界最主要的交通工具，在將來它仍然是世界上的主要交通工具，別的任何開工交通工具都不可能完全把汽車取代。汽車不僅已經(jīng)成為我們生活中不可缺少的一部分，而且寫著許多鮮為人知的創(chuàng)業(yè)史。讓我們一起來回望這段歷史，品味其中的辛酸與喜悅，體會汽車給我們帶來的種種歡樂與夢想。1.2變速器簡介現(xiàn)代汽車的動力裝置，幾乎都采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。它具有體積小，質(zhì)量輕，工作可靠，使用方便等優(yōu)點。其性能與汽車的動力性之間存在著較大的矛盾。發(fā)動機的扭矩，轉(zhuǎn)速與汽車的牽引力，車速要求之間的矛盾，靠現(xiàn)代汽車的內(nèi)燃機本身是無法解決的。為此，在汽車傳動系中設(shè)置了變速器。即可使驅(qū)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(zhuǎn)速減小到發(fā)動機轉(zhuǎn)速的若干分之一[12]。此外，汽車的使用條件頗為復(fù)雜，變化很大。如汽車的載重量、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，以適應(yīng)使用的需要。當(dāng)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；如果在不平的路面上或爬坡度較大的坡道時，應(yīng)掛入變速器的低速檔。根據(jù)汽車的使用要求，選擇不同的合適的變速器檔位，不僅是汽車動力性的要求，而且也是汽車顏料經(jīng)濟性的要求。例如汽車在同樣的載貨量，道路，車速等條件下行駛，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(zhuǎn)速或大或小而已，可是發(fā)動機在不同的工況下，顏料的消耗是不一樣的。一般變速器具有四個或更多的檔位，駕駛員可根據(jù)情況選擇合適的檔位，使發(fā)動機燃料消耗量減小[11]。汽車在某些情況下，如今出停車場后車庫，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(zhuǎn)工作，因此在變速器內(nèi)設(shè)有倒檔。此外，變速器還設(shè)有空檔，可中斷動力傳遞，以滿足汽車暫時停駛和對發(fā)動機檢查調(diào)整的需要。發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的轉(zhuǎn)速區(qū)出現(xiàn)。為了發(fā)揮發(fā)動機的最佳性能，就必須有一套變速裝置，來協(xié)調(diào)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和車輪的實際行駛速度。變速器可以在汽車行駛過程中，在發(fā)動機和車輪之間產(chǎn)生不同的變速比，通過換擋可以使發(fā)動機工作在其最佳的動力性能狀態(tài)下。變速器的發(fā)展趨勢是越來越復(fù)雜，自動化程度也越來越高，自動變速器將是未來的主流。

汽車自動變速器常見的有三種型式：分別是液力自動變速器(AT)、機械無級自動變速器(CVT)、電控機械自動變速器(AMT)。目前應(yīng)用最廣泛的是AT，AT幾乎成為自動變速器的代名詞。

AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式來實現(xiàn)變速變矩。其中液力變扭器是最重要的部件，它由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，兼有傳遞扭矩和離合的作用。

與AT相比，CVT省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動，而是兩組帶輪進行變速傳動。通過改變驅(qū)動輪與從動輪傳動帶的接觸半徑進行變速。由于取消了齒輪傳動，因此其傳動比可以隨意變化，變速更加平順，沒有換擋的突跳感。

AMT和液力自動變速器（AT）一樣是有級自動變速器。它在普通手動變速器的基礎(chǔ)上，通過加裝微電腦控制的電動裝置，取代原來由人工操作完成的離合器的分離、接合及變速器的選擋、換擋動作，實現(xiàn)自動換擋。1.3典型變速器舉例分析1.3.1通用Hydra-Matic

通用可稱得上是汽車自動變速器的鼻祖了。世界上第一個自動變速器就是1940年應(yīng)用在美國通用的奧斯莫比爾汽車上的，它是一臺串聯(lián)式行星齒輪結(jié)構(gòu)的液控變速器。而應(yīng)用于凱迪拉克

STS-V的最新Hydra-Matic六速自動變速器6L80，則可稱得上是世界上最先進的液力自動變速器(AT)了。

對于液力自動變速器來說，它的內(nèi)部其實也有擋位之分，只是取消了離合器。擋位越多，則換擋的平順性就越好。目前常見的自動變速器一般都是四速的，即有4個前進擋。6L80則有6個前進擋，齒數(shù)比分別是1擋4.03、2擋2.36、3擋1.53、4擋1.15、5擋0.85、6擋0.67。顯然，它比4速自動變速器具有更大的速比和更小的速比級差，因此變速時也就更加平順。

除了擋數(shù)更多以外，6L80還具有很多獨有的特殊絕技：

駕駛換擋控制系統(tǒng)——通過它，司機將車輛從自動擋變成無需離合器的高性能五速手動擋。司機把排擋桿推到DSC位置上后，輕輕一碰就可以在指定的范圍內(nèi)利落、流暢地實現(xiàn)加減擋。在司機切換控制狀態(tài)下，變速器控制模塊會監(jiān)控車輛的速度、發(fā)動機扭力以及所使用的擋位來決定是否自動加擋，避免對動力總成造成破壞。每個擋位上都有滑行離合器，能在所有五個擋位上進行發(fā)動機制動。

性能運算降擋系統(tǒng)——在連續(xù)高速行駛后，阻止升擋，保持發(fā)動機制動。變速器控制模塊根據(jù)駕駛行為來決定是否啟動這一裝置。如果系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)車輛拐彎前速度下降，變速器可能會連降兩擋以避免失速。

性能運算換擋系統(tǒng)——它在關(guān)閉油門高速水平加速時自動調(diào)節(jié)擋位，在油門重新打開時降擋迅速提升動力。變速器控制模塊一旦察覺高速水平指令，這項功能立即啟動。

這款變速器還有在崎嶇山路上減少“擋位搜索”的換擋穩(wěn)定功能，帶有制動助力的降擋監(jiān)視功能，電控發(fā)動機制動，以及適應(yīng)這些高動力、高扭力的新式發(fā)動機所需的新型雙片式扭力變換器。另外，SRX還配備了性能卓越的Downgrade

Detection下坡剎車輔助系統(tǒng)。1.3.2奧迪Multitronic變速器

CVT無疑是變速最為平穩(wěn)的自動變速器，但是它也有其弱點，比如傳動帶容易損壞，無法承受較大的載荷等，這些技術(shù)上的難關(guān)使得它一直以來多應(yīng)用在小排量、低功率的汽車上。但是，奧迪的Multitronic變速器卻打破了這一常規(guī)，將無級自動變速器(CVT)拓寬到了大排量、中高檔車領(lǐng)域。

傳統(tǒng)的CVT的核心是數(shù)比變換器，由兩組輪盤組和一條張緊的鏈條組成。Multitronic變速器對鏈條的結(jié)構(gòu)進行了改進，它采用一種稱為多片式鏈帶的傳動組件，其鏈條采用了層狀的結(jié)構(gòu)，每一層都有銷釘來承受齒輪組斜面給予的壓力。此外，鏈條也是由很多的片組成，從而分化了其所承受的拉力，增加了傳輸轉(zhuǎn)矩的適應(yīng)性。這種組件大大拓展了無級變速器的使用范圍，能夠傳遞和控制峰值高達280

N/m的動力輸出，其傳動比超過了以前各種自動變速器的極限值，完全可以滿足奧迪A6、A8這樣的大型車的要求。

Multitronic還利用了濕式多片式離合器，取代了以前傳統(tǒng)CVT和普通自動變速器車上的液壓變矩器。這種離合器和F1賽車采用的半機械式電子離合器極為相似，它耗能少，反應(yīng)更快，而且具有質(zhì)量小、尺寸小、傳動效率高的特點。

Multitronic對液壓控制系統(tǒng)也作了優(yōu)化，它內(nèi)部有兩個活塞，而且高壓油路和冷卻油路彼此是獨立的，這樣油泵輸油量就比常規(guī)配置中的輸油量要低得多，也就提高了變速器的效率，行駛性能也因此得到改善。傳統(tǒng)無級變速器的“橡膠效應(yīng)”和“離合器打滑現(xiàn)象”也隨之消失。

全新的電子控制系統(tǒng)中還包含了DRP動態(tài)控制程序，它能對駕駛員使用油門踏板的方式進行評估，從而確定是把重點放在性能上還是經(jīng)濟性上。若是強調(diào)經(jīng)濟性，當(dāng)車速低至60km/h以下時，它會根據(jù)事先設(shè)計好的以經(jīng)濟性為主的特性圖，通過調(diào)低速比，將發(fā)動機的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化成車輛前進的動力。如果駕駛員把油門踩到底，該程序立即切換到用于驅(qū)動的特性圖，并轉(zhuǎn)換到低速擋，這時即使行車速度很低，發(fā)動機也會以最大功率輸出所需的高轉(zhuǎn)速運轉(zhuǎn)。在正常駕駛條件下，它會在這兩個極端之間選擇最合適的速比。1.3.3雷諾R25F1賽車變速器雷諾的R2賽車在2005年的F1大獎賽中，可以說是風(fēng)光無限，力壓法拉力、邁凱倫、威廉姆斯等老牌勁旅，而穩(wěn)居第一。這除了得益于車手的優(yōu)秀表現(xiàn)外，更與明顯改善的賽車性能密不可分，R25賽車的6擋半自動變速器自然也是功不可沒。

F1賽車的變速器一般是電控機械自動變速器(AMT)形式，它像手動變速器那樣操縱靈活、能最大限度地發(fā)揮車手的駕駛經(jīng)驗，同時，它內(nèi)部采用電腦實現(xiàn)自動換擋控制，因此又和自動變速器一樣控制簡便，可以說是個半自動變速器。這種變速器集成了手動變速器和自動變速器的優(yōu)點，因此成為F1賽車的首選。

目前大多數(shù)車隊普遍采用7擋AMT變速器，即賽車有7個前進擋和1個倒擋。而R25卻有所不同，采用6擋半自動變速器。由于少了一擋，在高速時會有些吃虧，但是，由于變速比的不同，它還是會在中低速時獲得更大的扭矩，以提高賽車的加速能力。而本賽季雷諾R25的杰出表現(xiàn)，也認證了這種設(shè)計的合理性：在最高車速上，R25并不占優(yōu)勢，甚至比F2005要差一些，但是它的加速性能突出，在比賽一開始就能迅速擺脫其他賽車。而且在加減速頻繁的轉(zhuǎn)彎處，它的出色加速性能使其他賽車很難超過1.4變速器的要求及功能變速器的要求對于變速器的要求，除一般的便于制造、使用、維修以及質(zhì)量輕，尺寸緊湊外，主要還有以下幾點：1)汽車具有良好的動力性和經(jīng)濟性指標；2)具有較高的傳動效率；3)操縱輕便，工作可靠，噪聲??；4)具有空檔和倒檔變速器的功能變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。它的功用是：1)在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動輪上扭矩的大小。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)，車速常在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)實現(xiàn)倒車行駛汽車發(fā)動機曲軸一般都是只能向一個方向轉(zhuǎn)動的，而汽車有時需要能倒退行駛，因此，往往利用變速箱中設(shè)置的倒檔來實現(xiàn)汽車倒車行駛。3)實現(xiàn)空檔當(dāng)離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。例如可以保證駕駛員在發(fā)動機不熄火時松開離合器踏板離開駕駛員座位。變速箱由變速傳動機構(gòu)和變速操縱機構(gòu)兩部分組成。變速傳動機構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機構(gòu)的主要作用是控制傳動機構(gòu)，實現(xiàn)變速器傳動比的變換，即實現(xiàn)換檔，以達到變速變矩。機械式變速箱主要應(yīng)用了齒輪傳動的降速原理。簡單的說，變速箱內(nèi)有多組傳動比不同的齒輪副，而汽車行駛時的換檔行為，也就是通過操縱機構(gòu)使變速箱內(nèi)不同的齒輪副工作。如在低速時，讓傳動比大的齒輪副工作，而在高速時，讓傳動比小的齒輪副工作。所以本設(shè)計就是使汽車在不同的使用條件下，選擇合適的變速器擋位，使汽車的動力性和經(jīng)濟性都可以達到要求。并使汽車動力傳動方向不改變的條件下，使汽車實現(xiàn)倒向行駛，利用空檔切斷發(fā)動機動力的傳送。2汽車總體參數(shù)的選擇及計算2.1汽車主要尺寸的確定汽車的主要尺寸有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸、貨車車頭和車廂尺寸等[6]。1)外廓尺寸GB1589—89汽車外廓尺寸限界規(guī)定汽車外廓尺寸長：貨車、越野車、整體式客車不應(yīng)超過12m，但鉸接式客車不超過18m，半掛汽車列車不超過16.5m，全掛汽車列車不超過20m；不包括后視鏡，汽車寬度不超過2.5m；空載、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下，汽車高不超過4m；后視鏡等單側(cè)外伸量不得超出最大寬度處250mm；頂窗、換氣裝置開啟時不得超出車高300mm。2)軸距軸距對裝備質(zhì)量、汽車總長、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動軸長度、縱向通過半徑有影響。當(dāng)軸距短時，上述個指標減小。此外，軸距還對軸荷分配有影響。軸距過短會使車廂長度不足或后懸過長；上坡或制動是軸荷轉(zhuǎn)移過大，汽車制動性和操縱穩(wěn)定性變壞；車身縱向角振動增大，對平順性不利；萬向節(jié)傳動軸的夾角增大[9]。3)前輪距和后輪距增大輪距，隨之而來的是室內(nèi)寬并有利于增加側(cè)傾剛度。但是此時汽車總寬度和總質(zhì)量增加，并影響最小轉(zhuǎn)彎直徑變化。受汽車總寬度不得超過2.5m限制，輪距不宜過大。但在取定的前輪距范圍內(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動機、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運動間隙。在確定后輪距時應(yīng)考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它們之間應(yīng)留有必要的間隙。4)前懸和后懸前、后懸長時，汽車接近角和離去角都小，影響汽車通過性能。對長頭汽車，前懸不能縮短的原因是在這段尺寸內(nèi)要布置保險杠、散熱器、風(fēng)扇、發(fā)動機等部件。從撞車安全性考慮希望前懸長些，從視角度考慮又要求前懸短些。前懸對平頭汽車上下車的方便性有影響，前鋼板彈簧長度也影響前懸尺寸。長頭貨車前懸一般在1100—1300mm。貨車后懸長度取決于貨箱、軸距和軸荷分配的要求。輕型、中型貨車的后懸一般在1200—2200mm之間，特長貨箱汽車的后懸可達2600mm，但不得超過軸距的55%。轎車后懸長度影響行李箱尺寸?？蛙嚭髴议L度不得超過軸距的65%，絕對值不大于3500mm。對于三軸汽車，若二、三軸為雙后軸，其軸距應(yīng)按第一軸至雙后軸中心線的距離計算；若一、二軸為雙轉(zhuǎn)向軸，其軸距按一、三軸的軸距計算。5)貨車車頭長度貨車車頭長度系指從汽車的前保險杠到駕駛室后圍的距離。車身形式即長頭型還是平頭型對車頭長度有絕對影響。此外，車頭長度尺寸對汽車外觀效果、駕駛室居住性和發(fā)動機的接近性等有影響。6)貨車車廂尺寸要求車廂尺寸在運送散裝煤和袋裝糧食時能裝足噸數(shù)。車廂邊板高度對汽車質(zhì)心高度和裝卸貨物的方便性有影響，一般應(yīng)在450—650mm范圍內(nèi)選取。車廂內(nèi)寬度應(yīng)在汽車外寬符合國家標準的前提下適當(dāng)取寬些，以利縮短邊板高度和車廂長度。行駛速度能達到較高車速貨車。使用過寬的車廂會增加汽車迎風(fēng)面積，導(dǎo)致空氣阻力增加。車廂內(nèi)長應(yīng)在能滿足運送上述貨物額定噸位的條件下可能取短些，以利于減小裝備質(zhì)量。2.2汽車質(zhì)量參數(shù)的確定2.2.1整車裝備質(zhì)量整車裝備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備，加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時的整車質(zhì)量。整車裝備質(zhì)量對汽車的成本和使用經(jīng)濟性均有影響。目前，盡可能減少整車整備質(zhì)量的目的是通過減輕整備質(zhì)量增加裝載量或載客量；抵消因滿足安全標準、排氣凈化標準和躁聲標準所帶來的整備質(zhì)量的增加；節(jié)約燃料。減少整車整備質(zhì)量的措施主要有：采用強度足夠的輕質(zhì)材料，新設(shè)計的車型應(yīng)使其結(jié)構(gòu)更合理。減少整車整備質(zhì)量，是從事汽車設(shè)計工作中必須遵守的一項重要原則。2.2.2汽車的載客量和裝載質(zhì)量1)汽車的載客量轎車的載客量用坐位數(shù)表示。微型和普通級轎車為2—4座；中級以上轎車為4—7座。城市大客車的載客量，由等于座位數(shù)的乘客和站立乘客兩部分構(gòu)成。站立乘客按每平方米8—10人計算。長途大客車和專供游覽觀光用的大客車，其載客量等于座位數(shù)[7]。2)汽車的裝載質(zhì)量汽車的裝載質(zhì)量是指在硬質(zhì)良好路面上行駛時允許的額定裝載量。汽車在碎石路面上行駛時，裝載質(zhì)量約為好路面的75%—85%。越野汽車的裝載量是指越野行駛時或在土路上行駛時的額定裝載量。3)質(zhì)量系數(shù)質(zhì)量系數(shù)是指汽車裝載質(zhì)量與整車質(zhì)量的比值，即。該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計水平和工藝水平，值越大，說明該汽車結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進。參考同類汽車選定的以后，可根據(jù)值計算出整車的裝備質(zhì)量。4)軸荷分配汽車的軸荷分配是指汽車在空載或滿載靜止狀態(tài)下，各車軸對支承平面的垂直載荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。軸荷分配對輪胎壽命和汽車的使用性能有影響。從輪胎磨損均勻和壽命相近考慮，各個車胎的載荷應(yīng)相差不大；為了保證汽車有良好的動力性和通過性，驅(qū)動橋應(yīng)有足夠大的載荷，而從動軸載荷可以適當(dāng)減少；為了保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向軸的載荷不應(yīng)過小。汽車的發(fā)動機位置與驅(qū)動形式不同，對軸荷分配有顯著影響。2.2.3汽車性能參數(shù)的確定1.動力性參數(shù)1)最高車速隨著道路條件的改善，汽車特別是中、高級轎車的最高車速有逐漸提高的趨勢。轎車的最高車速大于貨車、客車的最高車速。級別高的轎車的最高車速要大于級別低些轎車的最高車速。微型、輕型貨車最高車速大于中型、重型貨車的最高車速，重型貨車最高車速較低。2)加速時間t汽車在平直的良好路面上，從原地開始以最大的加速強度加速到一定車速所用去的時間稱為加速時間。對于最高車速的汽車，常用加速到所需的時間來評價，對于低于的汽車，可用的加速時間來評價。3)上坡能力用汽車滿載時在良好路面上的最大坡度阻力系數(shù)來表示汽車上坡能力。因轎車、貨車、越野汽車的條件不同，對它們的上坡能力要求也不一樣。通常要求貨車能克服30%坡度，越野汽車能克服60%坡度。4)汽車比功率和比轉(zhuǎn)矩比功率是汽車所裝發(fā)動機的標定最大功率與汽車最大總質(zhì)量之比。它可以綜合反映汽車的動力性。轎車的比功率大于貨車和客車，貨車的比功率隨總質(zhì)量的增加而減小。為保證路上行駛車輛的動力性不低于一定的水平，為防止某些性能差的車輛防礙交通，應(yīng)對車輛的最小比功率做出規(guī)定。比轉(zhuǎn)矩是汽車所裝發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩與汽車總質(zhì)量之比。它能反映汽車的牽引能力。不同的車型的比功率和比轉(zhuǎn)矩范圍見上表。2.燃油經(jīng)濟性參數(shù)汽車的燃油經(jīng)濟性用汽車在水平的水泥或瀝青路面上，以經(jīng)濟車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量來評價。該值越小燃油經(jīng)濟性越好。級別低的轎車，百公里燃油消耗量要低于級別高的轎車。3.最小轉(zhuǎn)彎直徑[8]轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓稱為最小轉(zhuǎn)彎直徑，它用來描述汽車轉(zhuǎn)向機動性，是汽車轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性能的一項重要指標。轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角、汽車軸矩、輪矩等對汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑均有影響。對機動性要求高的汽車，應(yīng)取小些。2.3發(fā)動機的選擇2.3.1發(fā)動機形式的選擇當(dāng)前汽車上使用的發(fā)動機仍然是以往復(fù)式內(nèi)燃機為主。它分為汽油機、柴油機兩類。與汽油機比較，柴油機具有較好的燃油經(jīng)濟性，使用成本低，在相同的續(xù)駛里程內(nèi)，可以設(shè)置容積小些的油箱。柴油機壓縮比可以達到15—23，而汽油機一般控制在8—10；柴油機熱效率高達38%，而汽油機為30%；柴油機工作可靠，壽命長，排污量少。根據(jù)發(fā)動機汽缸排列形式不同，發(fā)動機有直列、水平對置和V型三種。汽缸直列式排列具有結(jié)構(gòu)簡單、寬度窄、布置方便等優(yōu)點。但當(dāng)發(fā)動機缸數(shù)多時，長度尺寸長，在汽車上布置困難，因此直列式適用于6缸以下的發(fā)動機。此外，直列式還有高度尺寸大的缺點。根據(jù)發(fā)動機冷卻方式不同，發(fā)動機分為水冷與風(fēng)冷兩種。大部分汽車用水冷發(fā)動機，因為它具有冷卻均勻可靠、散熱良好、躁聲小和能解決車內(nèi)供暖問題，以及加大散熱器面積后，能較好適應(yīng)發(fā)動機增壓后散熱的需要等優(yōu)點。水冷發(fā)動機的主要缺點是冷卻系結(jié)構(gòu)復(fù)雜；使用與維修不方便；冷卻性能受環(huán)境溫度影響較大，夏季冷卻水容易過熱，動機又容易過冷，并且在室外存放，水結(jié)冰后能凍壞氣缸缸體和散熱器。當(dāng)選用尺寸和質(zhì)量小的發(fā)動機時，不僅有利于汽車小型化、輕量化，同時在保證客廂內(nèi)都有足夠空間的條件下，還能節(jié)約燃料。2.3.2發(fā)動機主要性能指標的確定1.發(fā)動機最大功率和相應(yīng)轉(zhuǎn)速我們可以根據(jù)所需的最高車速，用下式估算發(fā)動機最大功率（2—1）式中：為傳動率效率，取90%；為汽車總質(zhì)量，為重力加速度，，取10；為滾動阻力系數(shù)，取0.02；A為汽車正面投影面積，A=h為最高車速，取120為空氣阻力系數(shù)，取1.0則：(2—2)最大功率轉(zhuǎn)速的范圍如下：汽油機的在3000—7000，因轎車最高車速高，值多在4000以上，輕型貨車的值在4000—5000之間，中型貨車的值更低些。最大功率轉(zhuǎn)速2.發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速我們可以用下式計算確定（2—3）式中：為轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，一般在1.1—1.3之間，取1.2；為最大功率轉(zhuǎn)矩，一般在4000—5000之間，取4000；為發(fā)動機最大功率，得180則：（2—4）最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速，選在1.4~2.0之間，取1.6，則（2—5）3變速器結(jié)構(gòu)方案的選擇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，在不同形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用。目前，汽車上采用的變速器汽車上采用的變速器結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)形式，仍具有很多共同點。多種結(jié)構(gòu)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(shè)計人員應(yīng)深入實際，收集質(zhì)料，調(diào)查研究，對結(jié)構(gòu)進行分析比較，并盡可能地考慮到產(chǎn)品的系列化、通用化和標準化，最后確定較合適的方案。3.1變速器軸式的選擇根據(jù)軸式的形式不同，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩類。固定軸式又分為兩軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機械式變速器?，F(xiàn)代汽車大多數(shù)都采用三軸式變速器。究竟采用哪一種形式，除了汽車總布置的要求外，主要考慮以下三個方面：3.1.1變速器的徑向尺寸兩軸式變速器，它的前進檔均由一對齒輪傳遞動力，當(dāng)需要大的傳動比十，需將主動齒輪做得小些，而將從動輪做得很大，因此兩軸的中心距和變速器殼的相關(guān)尺寸也必然增大。而三軸式變速器，由兩對齒輪傳遞動力，在同樣傳動比的情況下，可將大齒輪的徑向尺寸做得小些，因此中心距及變速器殼的相關(guān)尺寸均可減小。3.1.2變速器的壽命兩軸式變速器的低檔齒輪副，大小相差懸殊，小齒輪工作循環(huán)次數(shù)比大齒輪要高得多。因此小齒輪的壽命，比大齒輪的壽命短。三軸式變速器各前進檔（除直接檔），均為常嚙合斜齒輪傳動，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，工作循環(huán)次數(shù)和齒輪壽命也比較接近。用直接檔工作時，因第一軸與第二軸直接連在一起，齒輪只是空轉(zhuǎn)，并不傳送動力，故不影響齒輪壽命。3.1.3變速器的效率兩軸式變速器，雖然可以有等于1的傳動比，但仍要經(jīng)過一對齒輪傳遞動力，因此有功率損失。而三軸式變速器，可將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔。這種動力傳遞方式，幾乎無功率損失，且躁聲較小。所以根據(jù)上述的三個方面，本設(shè)計采用三軸式變速器。3.2變速器的工作原理中型貨車變速器采用五檔的，它共有5個前進檔和一個倒檔，第五檔為直接檔，沒有超速檔。它的結(jié)構(gòu)特點如下：1）第二軸的二、三檔和四、五檔之間各裝有一只同步器。2）第二軸的二、三、四檔齒輪，都與中間軸齒輪嚙合，即為常嚙合齒輪，并且都空套在第二軸上。3）中間軸一檔齒輪（直齒）與中間軸制成一體，其余齒輪都用半圓鍵固定在軸上。4）中間軸一檔齒輪又是倒檔齒輪。5）二檔齒輪后端，用一個帶內(nèi)華建的止推墊圈限位。3.2.1變速器動力傳遞路線1）空檔：變速器對外不輸出動力。2）一檔：將齒輪Z2前移與齒輪Z10捏合，動力從第一軸1齒輪Z10齒輪Z9中間軸→齒輪Z1第二軸2輸出動力。3）二檔：將同步器6后移與齒輪Z3的齒圈套合，動力從第一軸1傳動齒輪Z10齒輪Z9中間軸3齒輪Z4齒輪Z3同步器6第二軸2輸出動力。4）三檔：將同步器6前移，并與齒輪Z6的齒套合，動力從第一軸1傳動齒輪Z10傳動齒輪Z9中間軸3三檔主動齒輪Z5三檔從動齒輪Z6同步器6第二軸2輸出動力。5）四檔：當(dāng)同步器5后移，并與四檔從動齒輪Z7得齒圈套合。動力從第一軸1傳動齒輪Z10傳動齒輪Z9中間軸3四檔主動齒輪Z8四檔從動齒輪Z7同步器5第二軸2輸出動力。6）五檔：將同步器5前移，并與齒輪Z10的齒圈套合，動力從第一軸1傳動齒輪Z10同步器5第二軸2輸出動力。7）倒檔：將倒檔從動齒輪Z2后移，并與倒檔主動齒輪Z12捏合，動力從第一軸1傳動齒輪Z10傳動齒輪Z9中間軸3一檔主動齒輪Z1倒檔常嚙合齒輪Z11、Z12倒檔齒輪Z2第二軸2輸出動力。3.3齒輪安排各齒輪副的相對安裝位置，對于整個變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。各檔位置的安排，應(yīng)考慮以下四個方面的要求：1）整車總裝置根據(jù)整車的總布置，對變速器輸入軸與輸出軸的相對位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機構(gòu)提出要求。2）駕駛員的使用習(xí)慣有人認為人們習(xí)慣于按檔的高低順序，由左到右或有右到左排列來換檔，但是也有人認為應(yīng)該將常用檔放在中間位置，而將不常用的低檔放在兩邊。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，普遍采用具有直接擋的傳動方案，并盡可能地將使用時間最多的檔位設(shè)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(yīng)考慮齒輪的受載狀況。承受載荷的低檔齒輪，一般安置在離軸承較近的地方，以減小的變形，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)力過高而造成表面點蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支承較遠處較好。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小，故齒輪的偏載也小。3.4換檔的結(jié)構(gòu)方式目前汽車上的機械式變速器采用的換檔結(jié)構(gòu)形式有三種：1）滑動齒輪換檔通常是采用滑動直齒輪進行換檔，但也有采用滑動斜齒輪換檔的?；瑒又饼X輪換檔的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、容易制造。缺點是換檔時齒端面承受很大的沖擊，會導(dǎo)致齒輪過早損壞。并且直齒輪工作躁聲大，所以這種換檔方式，一般僅用在倒檔上。采用滑動斜齒輪換檔，雖然工作平穩(wěn)、承載能力大、躁聲小的優(yōu)點。但它的換檔仍然避免不了齒端面承受沖擊，所以現(xiàn)代汽車的變速器中，前進檔采用滑動齒輪換檔的已甚為少見。2）嚙合套換檔用嚙合套換檔，可將構(gòu)成某傳動比的一對齒輪，制成常嚙合的斜齒輪。而斜齒輪上另外有一部分做成直的接合齒，用來與嚙合套相嚙合。這種結(jié)構(gòu)既具有斜齒輪傳動的優(yōu)點，同時克服了滑動齒輪換檔時，沖擊力集中在1—2個齒上的缺陷。3）同步器換檔現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器。使用同步器可減輕接合齒換檔時引起的沖擊及零件的損壞。并且具有操縱輕便，經(jīng)濟性和縮短換檔時間等優(yōu)點，從而改善了汽車的加速性，經(jīng)濟性和山區(qū)行駛的安全性。上述的換檔方案，可以同時用在同一變速器中的不同檔位上。所以本設(shè)計考慮的原則是不常用的倒檔和一檔，采用結(jié)構(gòu)較簡單的滑動直齒輪或嚙合套的形式。對于常用的檔位則采用同步器。3.5倒檔的結(jié)構(gòu)方案及倒檔軸的位置倒檔齒輪的結(jié)構(gòu)及其軸的位置，應(yīng)與變速器的整體結(jié)構(gòu)方案同時考慮。倒檔設(shè)計在變速器的左側(cè)或右側(cè)在機構(gòu)上均能實現(xiàn)，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(jié)構(gòu)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(shè)有一個掛倒檔時需克服彈簧所產(chǎn)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。4變速器主要參數(shù)的確定4.1變速器檔數(shù)及各檔傳動比變速器檔數(shù)的多少對汽車動力性、經(jīng)濟性影響很大。檔數(shù)多，可以使發(fā)動機經(jīng)常在最大功率附近的轉(zhuǎn)速工作，而且十發(fā)動機轉(zhuǎn)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(shù)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(jīng)濟性。但它的缺點是使變速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量增大、操縱不輕便等[3]。所以本設(shè)計采用的是五檔變速器。首先，確定低檔傳動比時，要考慮下列因素：汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車最低穩(wěn)定車速及主要傳動比等。4.1.1根據(jù)最大爬坡度確定一檔傳動比汽車在最大上坡路面行駛時，最大驅(qū)動力應(yīng)能克服輪胎與路面間滾動阻力及上坡阻力。由于汽車上坡行駛時，車速不高，故忽略空氣阻力，這時有：（4—1）式中：為最大驅(qū)動力為滾動阻力為最大上坡阻力。帶入式（4—1），得（4—2）式中：為發(fā)動機最大扭矩；為變速器一檔傳動比；為主傳動器傳動比；為汽車傳動系總效率；為汽車總質(zhì)量；為重力加速度；為道路最大阻力系數(shù)；為驅(qū)動輪滾動半徑；為滾動阻力系數(shù)；為道路最大上坡角。4.1.2根據(jù)驅(qū)動輪與路面的附著力確定一檔傳動比汽車行駛時，為了使驅(qū)動輪不打滑，必須使驅(qū)動力等于或小于驅(qū)動輪與路面間的附著力，此條件可用下列不等式表示：（4—3）式中：為道路附著系數(shù)，計算時??；為驅(qū)動輪垂直反力，用下列公式計算：式中：、為后輪驅(qū)動時，；前輪驅(qū)動時，；前后驅(qū)動時，；為路面坡度角；、分別為汽車重心矩前后軸的距離，汽車在水平位置量度；為汽車軸距；為汽車滿載時重心高度。4.1.3根據(jù)最低穩(wěn)定車速確定一檔傳動比為了避免汽車在松軟里面上行駛時，由于土壤受沖擊剪切破壞而損失地面附著力，應(yīng)保證汽車能在極低車速下穩(wěn)定行駛。設(shè)最低穩(wěn)定車速為，則有：（4—4）其中：為汽車滾動半徑；為發(fā)動機最低轉(zhuǎn)速；為分動器低檔傳動比。根據(jù)上述三個條件確定的一檔傳動比可能不相等，應(yīng)選其中的小值。最高檔傳動比一般取1，即三軸變速器的直接檔做為最高檔。其他各檔傳動比為：；；；其中：為幾何級做的公式：（4—5）即：4.2變速器齒輪參數(shù)的確定4.2.1齒數(shù)確定變速器齒輪齒數(shù)時，應(yīng)考慮：1）盡量符合動力性、經(jīng)濟性等對各檔傳動比的要求；2）最少齒數(shù)不應(yīng)產(chǎn)生根切。通常，變速器中間軸一檔齒輪是齒數(shù)最少的齒輪，此齒輪不應(yīng)產(chǎn)生根切，而且根圓直徑應(yīng)大于中間軸直徑；3）互相嚙合的齒輪，齒數(shù)間不應(yīng)有公因數(shù)，速度高的齒輪更應(yīng)注意這點；4）齒數(shù)多，可降低齒輪傳動的躁聲。4.2.2模數(shù)決定齒輪模數(shù)的因素很多，其中最主要的是載荷的大小。由于高檔齒輪和低檔齒輪載荷不同，故高檔和低檔齒輪的模數(shù)不宜相同。從加工工藝及維修觀點考慮，同一變速器中齒輪模數(shù)種類不應(yīng)過多?，F(xiàn)代汽車變速器通常是高檔齒輪用一種模數(shù)，一檔和倒檔齒輪用另一種模數(shù)。在初選模數(shù)時可根據(jù)下面的公式進行初選模數(shù)：高檔齒輪（4—6）一檔齒輪（4—7）其中：為發(fā)動機最大扭矩為變速器一檔傳動比為變速器傳動效率，可取所以：取整mm.54.2.3中心距齒輪中心距是變速器很重要的參數(shù)，它對變速器整體尺寸及質(zhì)量有很大影響。在良好路面上行駛的汽車取小值，確定中心距時還要考慮齒輪幾何參數(shù)及結(jié)構(gòu)要求，初選中心距可根據(jù)下面的公式：轎車（4—8）載貨汽車（4—9）其中：為發(fā)動機扭距，取516得：4.2.4齒寬在選擇齒寬時，應(yīng)該注意到齒寬對變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強度和齒輪工作時受力的均勻程度等均有影響。齒輪寬度的大小，承載能力高。但齒輪受載后，由于齒向誤差及軸的撓度變形等原因，沿齒寬方向受力不均勻，因而齒寬不宜太大。初選時可根據(jù)下面的公式：直齒輪（4—10）=64.5=27斜齒輪（4—11）=74=284.2.5各檔齒輪齒數(shù)的計算在初選中心距、齒數(shù)模數(shù)以后可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。1~4檔和倒檔是直齒輪，5檔是斜齒輪。1）確定一檔齒輪的齒數(shù)一檔傳動比（4—12）為求的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和（4—13）得：貨車中間軸上的一檔齒輪數(shù)可在12—14之間選用。故取取2）對中心距A進行修正因為計算齒數(shù)和和齒數(shù)變化系數(shù)計算中心距A，故修正后的中心距A取128。3）確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù)（4—14）因為常嚙合傳動齒輪副與1檔齒輪副以及其他各檔齒輪副的中心距相同，故（4—15）解（4—14）和（4—15），得：取驗證傳動比4）確定二檔齒輪齒數(shù)，若為直齒輪且模數(shù)與1檔相同時，有（4—16）（4—17）解（4—16）和（4—17），得：取驗證中心距A=5）確定3檔齒輪齒數(shù)（4—18）（4—19）解（4—18）和（4—19），得，取，6）確定5檔齒輪齒數(shù)解上式得：，取整，驗證合格7）確定倒檔齒輪倒檔齒輪使用的模數(shù)與1檔相同，倒擋齒輪的齒數(shù)一般在]21~23之間，取22，初選后，可計算出中間軸與倒檔軸的中心距?！?為了保證倒擋齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運動干涉，齒輪1和齒輪12的齒頂圓之間保持0.5mm以上的間隙，則齒輪12的齒頂圓直徑應(yīng)為：=89，m=4，f=1解得故各檔齒輪齒數(shù)如下：，，，，，，，，，4.2.6確定各檔齒輪基本參數(shù)分度圓直徑齒頂高齒根高齒全高齒頂圓直徑齒根圓直徑齒距齒厚齒槽寬頂隙齒寬5輪齒強度5.1齒輪壞損形式變速器齒輪的損壞形式主要有三種：齒輪折斷、齒面點蝕、齒面膠合。齒輪折斷發(fā)生在兩種情況下：齒輪受到足夠大的沖擊載荷作用，造成齒輪彎曲折斷輪齒在重復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)得極少，而后者出現(xiàn)得多一些。齒輪工作時，一對齒輪互相嚙合，齒面相互擠壓，這時存在于齒面細小裂縫中的潤滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀剝落而形成小麻點，它使齒形誤差加大，產(chǎn)生動載荷，并可能導(dǎo)致齒輪折斷。5.2齒輪折斷齒輪在嚙合過程中，輪齒表面承受有集中載荷的作用?？梢园演嘄X看作懸掛梁，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。另一種是受到多次重復(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，裂縫逐漸擴展到一定深度后，齒輪突然折斷。這種破壞的斷面在疲勞斷裂部分呈光滑表面，在突然斷裂部分呈粗粒狀表面。變速器中齒輪的折斷以疲勞破壞居多數(shù)。5.3齒面點蝕齒面點蝕是閉式齒輪傳動經(jīng)常出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪傳動齒輪在潤滑油中工作，齒面長期受到脈動的接觸應(yīng)力作用，會逐漸產(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，由于齒面互相擠壓，裂縫中油壓增高，使裂縫繼續(xù)擴展，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，這就是齒面點蝕現(xiàn)象。若以節(jié)圓為界，把齒輪分為根部及頂部兩段，則靠近節(jié)圓的跟部齒面處，較靠近節(jié)圓的頂部齒面處點蝕嚴重；兩個互相嚙合的齒輪中，主動的小齒輪點蝕嚴重。點蝕的后果不僅是齒面出現(xiàn)許多小麻點，而且由此使齒形誤差加大，產(chǎn)生動載荷，也可能引起輪齒折斷。5.4齒面膠合高速重載齒輪傳動、軸線不平行的螺旋齒輪傳動及雙曲面齒輪傳動，由于齒面相對滑動速度大，接觸壓力大，使齒面間滑動油模破壞，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)，齒面沿滑動方向形成撕傷痕跡，這種損壞形式叫膠合。在汽車變速器齒輪中，膠合損壞情況不多。5.4.1齒輪強度計算輪齒接觸強度計算（5—1）由式（5—1）得：經(jīng)過計算齒輪的接觸應(yīng)力均不大于1900N/mm2，。故合適（5—2）由式（5—2）得：經(jīng)過計算齒輪的接觸應(yīng)力均不大于1900N/mm2，。故合適。式中：—法面內(nèi)基圓周切向力，；—端面內(nèi)分度圓切向力，；—計算扭矩，計算扭矩；—節(jié)圓直徑；—節(jié)圓壓力角；—螺旋角；—齒輪材料彈性摸量，鋼材?。?.4.1彎曲強度計算（5—3）由式（5—3）得：式中：w—彎曲應(yīng)力（）—圓周力，—應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪取1.65，斜齒輪取1.5；—摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取1.1，被動齒輪取0.9；—端面周節(jié)，；Tg—計算載荷（Nmm）d—節(jié)圓直徑mm—應(yīng)力集中系數(shù)近似取=1.65b—齒寬b=kcmkc—6.0—齒形系數(shù)；經(jīng)過計算齒輪彎曲應(yīng)力w均不大于，故合格6變速器軸的計算6.1軸的功用及設(shè)計要求變速器軸在工作時承受扭矩、彎矩，因此應(yīng)具備足夠的強度和剛度。軸的剛度不足，在負荷作用下，軸會產(chǎn)生過大的變形，影響齒輪的不常嚙合，產(chǎn)生過大的躁聲，并會降低齒輪的使用壽命。這一點很重要，與其它零件的設(shè)計不同。設(shè)計變速器軸時主要考慮以下幾個問題：軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸直徑、長度、軸的強度和剛度，軸上花鍵型式和尺寸等。軸的結(jié)構(gòu)主要依據(jù)變速器結(jié)構(gòu)布置的要求，并考慮加工工藝，裝配工藝而最后確定。6.2軸尺寸初選待變速器結(jié)構(gòu)方案及齒輪基本參數(shù)，齒輪、軸承等布置的變速器草圖設(shè)計后，變速器軸的長度可以初步確定。軸的長度對軸的剛度影響很大。滿足剛度要求，軸的長度須和直徑保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。軸直徑與軸傳遞扭矩有關(guān)，因而與變速器中心距有一定關(guān)系，可按以下公式初選軸直徑：各軸的最小直徑：[2]（6—1）第一軸花鍵部分：（6—2）第二軸及中間軸最大軸徑：（6—3）式中：為經(jīng)驗系數(shù)，為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩軸的尺寸還與齒輪、軸承花鍵標準等有一定聯(lián)系，需要根據(jù)具體情況，參照軸承、花鍵標準進行修正。⑴第一軸直徑計算[10]由式（6—1）得：由式（6—2）得：第二軸直徑計算：確定軸的最小直徑，由式（6—1）得：為了同步器的軸向定位，軸段右端制定出定位軸肩，取軸肩高度，所以軸段的直徑為：軸段同軸段，為了同步器的軸向定位，制定出軸肩，故取軸肩為所以軸段的直徑為：軸段直徑與軸段相同，故取軸段的直徑為：7軸的強度與剛度計算1）選擇軸的材料軸無特殊要求，故選用45鋼，正火處理。2）初估軸的外伸端直徑（7—1）式中：C=126~103由式（7—1），得：7.1軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)分析要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式，因為不同的裝拆順序和固定方式對應(yīng)著不同的軸的形狀。兩軸承相對齒輪對稱布置