畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)電動(dòng)汽車變速傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)

分類號(hào)鄭州電力高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目電動(dòng)汽車變速傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)并列英文題目Electricvehicletransmissionanddrivelinesystemdesign系部機(jī)電工程系專業(yè)機(jī)電一體化技術(shù)姓名班級(jí)機(jī)電0802指導(dǎo)教師時(shí)存職稱助教論文報(bào)告提交日期二〇一一年六月八日鄭州電力高等?？茖W(xué)校摘要隨著石油資源的日益減少和環(huán)境保護(hù)要求的提高，電動(dòng)汽車的發(fā)展越來(lái)越受到人們的重視，然而，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行研究是提高電動(dòng)汽車性能的重要手段之一。變速器是汽車重要的傳動(dòng)系組成，在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小。電動(dòng)汽車的變速器與普通變速器相比，其結(jié)構(gòu)有所不同。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)的旋向可以通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)變換，所以電動(dòng)汽車無(wú)需內(nèi)燃機(jī)汽車變速器中的倒檔而設(shè)置倒檔軸，只需應(yīng)用電機(jī)反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)倒車行駛。設(shè)計(jì)中利用已知參數(shù)確定變速器各參數(shù)，對(duì)軸和各擋齒輪進(jìn)行校核，繪制出裝配圖及零件圖。同時(shí)本設(shè)計(jì)對(duì)電動(dòng)汽車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了匹配設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明達(dá)到性能要求。關(guān)鍵詞：電動(dòng)汽車、傳動(dòng)系、變速箱、匹配AbstractWithoilresourcesdwindlingandenvironmentalimprovement,thedevelopmentofelectricvehiclesisreceivingincreasingattention.However,inthemotivepowerandothertechnicalbreakthroughsmadeeffectivebeforethepowertraincomponentsofthedesignparametersofthestudyistoimprovetheperformanceofelectricvehicles,oneoftheimportantmeans.Transmissionisimportantautomotivepowertraincomponents,achangeinawiderangeofsizeofvehiclespeedandtorqueofthemotorvehiclewheelsize.Thetransmissionofelectricvehiclesascomparedwithordinarytransmission,itsstructureisdifferent.Becauseoftherotarydrivemotorcircuitcanbecontrolledtoachievethetransformation,sonointernalcombustionengineforelectricvehiclesintheautomubiletransmissionandsetupreverseaxis.simplytheapplicationofinversionroachievethereversingmotortraffic.Knownparametersofthedesignoftransmissionoftheblocktodeterminethetransmissionratio.Atthesametime,thedesignofmatchingcalculationresultsshowthattheperformancerequirementstomeet.Keywords:electricvehicle、transmissionsystem;gearbox;matching目錄第1章緒論…………………11.1電動(dòng)汽車的簡(jiǎn)介…………………11.2電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)………11.3電動(dòng)汽車變速器的功用…………2第2章電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配計(jì)算…32.1計(jì)算最高車速………v…………………v………32.2車輛加速時(shí)間的計(jì)算……………42.3車輛爬坡的計(jì)算………………42.4續(xù)駛里程的計(jì)算………………4第3章電動(dòng)汽車變速囂設(shè)計(jì)方案及論證……53.1電動(dòng)汽車變速器的要求………73.2變速器設(shè)計(jì)方案論證…………8第4章變速置備主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核………………84.1主要參數(shù)設(shè)計(jì)…………………84.2齒輪強(qiáng)度計(jì)算…………………134.3確定軸的尺寸…………………16第5章同步器的設(shè)計(jì)……………185.1同步器的工作原理……………195.2同步器的功用同步器的種類…………………195.3同步器的參數(shù)的確定…………20第6章變速器操縱機(jī)構(gòu)…………236.1對(duì)變速器操縱機(jī)構(gòu)的要求……236.2直接操縱手動(dòng)換擋變速器……236.3遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器…………………246.4變速器自鎖、互鎖、倒擋鎖裝置……………24第7章變速器軸承…………26第8章變速器的潤(rùn)滑與密封………………27第9章零件的加工工藝……289.1齒輪軸加工工藝……………289.2齒輪加工工藝………………289.3端蓋加工工藝………………299.4裝配圖………30第10章結(jié)論………………31參考文獻(xiàn)…………………32結(jié)束語(yǔ)……………………33附錄………34電動(dòng)汽車變速傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)PAGE41第1章緒論1.1電動(dòng)汽車的簡(jiǎn)介電動(dòng)汽車是指以車我電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車輛。電動(dòng)汽車的優(yōu)點(diǎn)是：1、

無(wú)污染，噪聲低

電動(dòng)汽車無(wú)內(nèi)燃機(jī)汽車工作時(shí)產(chǎn)生的廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，對(duì)環(huán)境保護(hù)和空氣的潔凈是十分有益的，有"零污染"的美稱。電動(dòng)汽車無(wú)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的噪聲，電動(dòng)機(jī)的噪聲也較內(nèi)燃機(jī)小2、

能源效率高，多樣化

電動(dòng)汽車的研究表明，其能源效率已超過(guò)汽油機(jī)汽車，特別是在城市運(yùn)行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動(dòng)汽車更加適宜。電動(dòng)汽車停止時(shí)不消耗電量，在制動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)可自動(dòng)轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)減速時(shí)能量的再利用。

另一方面，電動(dòng)汽車的應(yīng)用可有效地減少對(duì)石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽(yáng)能、風(fēng)力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開(kāi)用電高峰，有利于電網(wǎng)均衡負(fù)荷，減少費(fèi)用。

3、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用維修方便

電動(dòng)汽車較內(nèi)燃機(jī)汽車結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)轉(zhuǎn)、傳動(dòng)部件少，維修保養(yǎng)工作量小，當(dāng)采用交流感應(yīng)電動(dòng)機(jī)時(shí)，電機(jī)無(wú)需保養(yǎng)維護(hù)，更重要的是電動(dòng)汽車易操縱。1.2電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置的特點(diǎn)電動(dòng)汽車傳動(dòng)裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動(dòng)軸，當(dāng)采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)裝置的多數(shù)部件常?？梢院雎?。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)可以帶負(fù)載啟動(dòng)．所以電動(dòng)汽車上無(wú)需傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車朐離合器。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)的旋向可以通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)變換，所以電動(dòng)汽車無(wú)需內(nèi)燃機(jī)汽車變速器中的倒檔．當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速控制時(shí)，電動(dòng)汽車可以忽略傳統(tǒng)汽車的變速器．在采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)汽車也可以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的差速器。1.3電動(dòng)汽車變速器的功用(l)改變傳動(dòng)比，滿足不同行駛條件對(duì)牽引力的需要，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在有利的工況下，滿足可能的行駛速度要求。在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動(dòng)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(dòng)扭矩能在很大范圍內(nèi)變化。(3)中斷動(dòng)力傳遞，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，汽車換檔或需要停車進(jìn)行動(dòng)力輸出時(shí)，中斷向驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力傳遞。(4)實(shí)現(xiàn)空檔，當(dāng)離合器接合時(shí)，變速箱可以不輸出動(dòng)力。例如，可以保證駕駛員在電動(dòng)機(jī)不熄火時(shí)松開(kāi)離合器踏板離開(kāi)駕駛員座位。汽車變速器是通過(guò)改變傳動(dòng)比，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。第2章電動(dòng)汽車動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配計(jì)算汽車的動(dòng)力性是指汽車在良好的路面上直線行駛時(shí)由汽車受到的縱向外力決定的，所能達(dá)到的平均行駛速度。汽車是一種高效率的運(yùn)輸工具，運(yùn)輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動(dòng)力性。所以，動(dòng)力性使汽車各種性能中最基本、最重要的性能。普通汽車的動(dòng)力性能指標(biāo)包括最高車速、加速時(shí)間和最大坡度,但對(duì)于電動(dòng)汽車還必須包括續(xù)駛里程。2.1計(jì)算最高車速∑F=(ma十mb)gcosα*f+(ma+mb)gSinα+CdAua2/21.15+δ(ma+mb)dua/3.6dt(2-1)其中：∑F為車輛行駛的總阻力．N；ma為最大整車質(zhì)量,kg;ma=900kg；mb為電池組質(zhì)量．kg：mb=450kg;f為滾動(dòng)阻力系數(shù)；f=0.013；α為坡道角：α=15%；Cd為空氣阻力系數(shù)：Cd=0.35;A為迎風(fēng)面積：A=1.4*1.1=1.54;ua為行駛車速．km/h；δ為車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)：δ=1+∑Iw/mr2+Ifig2io2ηr/mr2(2-2)其中：If為飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，If=0.7；Iw為車輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，Iw=0.5；io為主減速比，io=4.714；Ff≥∑Fnm≤nmaxua=0.377rnm/io=77.7km/h其中：Ft主驅(qū)動(dòng)電機(jī)一最大限流工作時(shí)車輛獲得的驅(qū)動(dòng)力：nm為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速．r/min；nm=3567rpmr為車輪半徑：r=0.2724io為主減速比；io=4.7142.2車輛加速時(shí)間的計(jì)算t=1/3.6(2-3)其中v1為加速行駛起始車速m/h，v1=0v2為加速行駛終止車速m/h，v2=45km/h2.3車輛爬坡的計(jì)算由公式計(jì)算得：b=Ft–Cdua2／21.15/(ma+mb)g(2-4)i=tanα=tan{arcsin[b]-arctanf}=15.5%(2-5)2.4續(xù)駛里程的計(jì)算s=E/e=wbmb／(ma+mb)e0=113km(2-6)其中：E為電池組充滿電時(shí)的總能量．kwh．E=16kwh;e為電動(dòng)車輛單位里程能耗．kwh/kw;wb為電池比能量．kwh/kg．w=36.7kwh/kg;e0為電動(dòng)車輛行駛的比耗．kwh/km。第3章電動(dòng)汽車變速器設(shè)計(jì)方案及論證3.1電動(dòng)汽車變速器的要求：正確選擇變速器的擋位數(shù)和傳動(dòng)比，使之與電動(dòng)機(jī)參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證電動(dòng)汽車具有良好動(dòng)力性能：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(lái)切斷電動(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。汽車行駛過(guò)程中，變速器不得有跳擋，亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生；7)變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率；8)變速器的工作噪聲低；除此以外，變速器還應(yīng)當(dāng)達(dá)到輪廓尺寸和質(zhì)量小，制造成本低，維修方便的目標(biāo)。滿足汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的檔數(shù)，傳動(dòng)比范圍和各擋傳動(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。近年來(lái)，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操縱方向發(fā)展的趨勢(shì)。為滿足以上使用性能要求，本變速器采用有級(jí)式變速器。變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)構(gòu)成。變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括歡動(dòng)齒輪、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸。實(shí)現(xiàn)操作需要避免、避免沖擊不值得同步器，操作機(jī)構(gòu)還要求有自鎖和互鎖裝置。轎車多采用兩軸式變速器，貨車多采用三軸式變速器。同步器設(shè)計(jì)采用鎖環(huán)式同步器。3.2變速器設(shè)計(jì)方案論證1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有兩種分類方法。根據(jù)軸的形式不同，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式（常配合行星齒輪傳動(dòng)）兩類。固定軸式又分為兩軸式，中間軸式．雙中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，。其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液壓機(jī)械式變速囂。與中間軸式變速囂比較，兩軸式具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小，布置方便。此外，因?yàn)槠浣?jīng)過(guò)一對(duì)齒輪嚙合傳動(dòng)動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高同時(shí)噪音低。三軸式變速囂與兩軸式相比各檔多了一對(duì)齒輪傳動(dòng)因而傳遞效率低噪音大。所以選擇本設(shè)計(jì)兩軸式雙擋變速器。2）變速其主要參數(shù)選擇（l）擋數(shù)增加變速器的檔數(shù)能改善汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大．同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率也增高．由于電動(dòng)汽車的發(fā)展起步晚，受技術(shù)限制所以選用兩擋變速箱，倒擋由電機(jī)反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。(2)傳動(dòng)比范圍變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的比值．傳動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。(3)中心距A對(duì)兩軸式變速器，輸入軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距，其大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸，體積和質(zhì)量大小，而日對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力大，齒輪壽命短。最小允許中心距當(dāng)有保證齒輪有必要的接觸強(qiáng)度來(lái)確定。（4）各檔齒輪齒數(shù)的分配在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后．可更據(jù)變速器的擋數(shù)，傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。兩檔變速器為例，說(shuō)明分配齒數(shù)的方法．盡可能使各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該不是整數(shù)。3)變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算(1)齒輪的損環(huán)形式輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動(dòng)換擋齒輪端部破壞，輪齒折斷分兩種：輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒再重復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)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)的很少，后看出現(xiàn)的多。（2)齒輪強(qiáng)度計(jì)算與其他機(jī)械行業(yè)相比，不同用途汽車的變速器齒輪使用田間仍是相似的。此外，機(jī)車變速器齒輪用的材抖，熱處理方法，加工方法，精度級(jí)別，支承方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳鋼制作，采用剃齒與磨齒精加工，齒輪表面采用溶碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為JBI79-83，6級(jí)和7級(jí)。4）軸承的選擇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，采用尺寸大些的軸承結(jié)構(gòu)受限制，常在布置上有困難。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(shí)可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承．變速器笫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球軸承來(lái)承受向力。5)變速器操縱機(jī)構(gòu)根據(jù)汽車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)換擋或退到空擋的工作。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，換擋輕便。用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的是由變速軒，撥塊，撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋鎖裝置等主要件組成，并依靠駕駛員手力完成換擋或退到空擋工作，稱為手動(dòng)換擋變速器。第4章變速器各主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核4.1主要參數(shù)設(shè)計(jì)1）傳動(dòng)比范圍變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值，最高擋通常是直接擋，傳動(dòng)比為1.0；有的變速器最高檔是超速擋，傳動(dòng)比為0.7-0.8．本設(shè)計(jì)選用直接檔，傳動(dòng)比為1即減速比為1；Tmin≥G(fcosαmax+sinαmax)r/ηr（4-1）可得出傳動(dòng)系輸出最小轉(zhuǎn)矩443.3178NM由T=30×4.388×1.2×ig≥443.3178(4-2)得列ig≥2.4905．所以，新設(shè)計(jì)變速器兩個(gè)檔位傳動(dòng)比分別為1和2.4905取1和2.52)中心距的計(jì)算中心距對(duì)變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距，應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度．兩軸式變速器的中心距A(mm)可根據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初定：A=KA式中KA為中心距系數(shù)，對(duì)轎車，KA~8.9--9,3；對(duì)貨車，KA~8.6--9.6；對(duì)多檔主變速器，KA~9.5-1I；存此取K=9.3。式中T1max為變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩：T1max=Temaxigrη=107*2.5*0.93=248.775Nm故可取得初始中心距A58.5mm,取60mm.3)外型尺寸變速箱的橫向外型尺寸，報(bào)據(jù)齒輪直徑以及換擋機(jī)構(gòu)的布置初步確定．影響變速箱殼體軸向尺寸的因素有擋數(shù)、換擋機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式．另外根據(jù)變速箱在電動(dòng)汽車中的安裝空間來(lái)設(shè)計(jì)。4)齒輪參數(shù)(1)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有報(bào)多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲和工藝要求等。根據(jù)變速器用齒輪模數(shù)的范圍（見(jiàn)表4-1、表4-2）及計(jì)算得本設(shè)計(jì)所用變速箱齒輪摸數(shù)如下：斜齒輪：ma=0.47=0.47*=2.23根據(jù)汽車設(shè)計(jì)書(shū)p91的表格，進(jìn)擇第一系列的模數(shù)所以取ma=2.5直齒輪：m=3表4-1汽車變速器齒輪的法向橫數(shù)mm本型乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/L貨車的最大總質(zhì)量ma/t1.0<v<1.61.6<v<2.56.0<ma<14.0ma>14.0模數(shù)ma/mm2.25~2.752.75~3.003.50~4.504.50~6.00表4-2汽車變速器常用的齒輪模數(shù)mm第一系列1.001.251.52.02.53.0第二系列1.752.252.75（2）齒形、壓力角α、螺旋角β和齒寬b汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表4-3選取，表4-3汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角齒形壓力角α齒寬b轎車高齒并修形的齒形14.50150160160250~400一般貨車GB1356-78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形200200~300重型車同上低檔，倒檔齒輪22.50250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．存本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角a取150嚙合套或同步器取300；斜齒輪螺旋角β取200。應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時(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取右旋，而第一軸和第二軸上的斜齒輪取左旋．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，隊(duì)的承載能力增高．但試驗(yàn)喪明，存齒寬增大判一定數(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(lái)選定齒寬：直齒b=(4.5-8.0)m，mmb=8×3=24mm斜齒b=(6.0-8.5)m，mmb=7×2.5=17.5mm第一軸常嚙合齒輪硎副齒寬的系數(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。5)齒輪齒數(shù)的確定存初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后．可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)，下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明分配各檔齒數(shù)的方法。圖4.1變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖(1)確定一檔齒輪的齒數(shù)（如圖3.1）一擋傳動(dòng)比 igl=Z2/Z1(4-4)為了確定Z1和Z2的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和Z∑：Z∑=2A/m（4-5）其中A=59mm、m=3:故有Z∑=39.33igl=2.5=Z2/Z1；Z1+Z2=39.3;Z1=11.2；Z2=28.1取Z1=11；Z2=28上面根據(jù)初選的A及m計(jì)算出的Z2可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，看出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從Z2及齒輪變位系數(shù)反過(guò)來(lái)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Z∑修正為39．反推出A=60mm．(2)確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動(dòng)比的計(jì)算 A=mn(Z1+Z2)/2cosβ(4-6)Z3+Z4=2Acosβ/mn=2×59×cos200/2.5=44.35(4-7)ig2=Z3/Z4=1Z3=Z4=22(3)齒輪變位系數(shù)的選擇齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(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、耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。變位齒輪主要有兩類：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)的和為零,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)度想接近的程度，高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(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,角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又難免了其缺點(diǎn)。有幾對(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)因保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合齒輪剮的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，則對(duì)齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多;對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)，為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，同樣兩齒輪的齒輪漸開(kāi)線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對(duì)于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象?？傋兾幌禂?shù)越小，一對(duì)齒輪齒更總厚度越薄，齒根越弱，執(zhí)彎強(qiáng)度越低．但是由于輪齒的剛度較?。子谖諞_擊振動(dòng)，故噪聲要小些。根據(jù)上述理由，為降低噪聲，變速器中一、二擋的齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。其中，一擋主動(dòng)齒輪的齒數(shù)Z=11．因此一檔齒輪需要變位．變位系數(shù)ξ=（17–Z）/17(4-8)式中Z為要變位的齒輪齒數(shù)．因?yàn)榍?的齒數(shù)為11．所以會(huì)發(fā)生根切，所以需要變位．變?yōu)橄禂?shù)為ξ=(17-ll)/17=0.35。4.2齒輪強(qiáng)度計(jì)算齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，有所不同。但不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級(jí)、支撐方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于7級(jí)。因此，比用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化一些的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果．在這里所選擇的齒輪材料為45。1）直齒輪彎曲應(yīng)力σwσw=F1KσKf/bty(4-9)式中：σw為彎曲應(yīng)力(MPa);F1為一檔齒輪1的圓周力(N)；d為節(jié)圓直徑(mm)；Kσ為應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取1.65；Kf為摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，從動(dòng)齒輪取0.9；b為齒寬(mm)，取24mt為端面齒距(mm)，r=πm=3.14x3=9.42；y為齒形系數(shù)齒形系數(shù)如圖4.1齒形系數(shù)圖4.1當(dāng)處于一檔時(shí)，故由Tg=Temax·i1=107×2.5×1000=267500(4-10)d1=mz1=3×11=33mm(4-11)F1=2Tg/d1=2×267500/33=16212.12N(4-12)σW1=16212.12×1.65×1.1/24×9.42×0.18=611.3MPa(4-13)σW2=16212.12×1.65×0.9/24×9.42×0.18=591.6MPa(4-14)當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩Temax時(shí)，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力在400~850MPa之間。2）斜齒輪彎曲應(yīng)力σW=F1KσKf/BtyKg（4-16）式中σw為彎曲應(yīng)力(MPa);B為齒寬(mm)，取24mm；t為端面齒距(mm)，r=πm=3.14x3=9.42；y為齒形系數(shù)．如齒形系數(shù)圖4.1；F1為一擋齒輪1的圓周力(N)；d為節(jié)圓直徑(mm)；Kσ為應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取1.5；Kf為摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，從動(dòng)齒輪取0.9；Kg為重合度影響系數(shù)，取2.0；選擇齒形系數(shù)y時(shí)，按當(dāng)量模數(shù)zn=z/cos3β在齒形系數(shù)表中查的，y=0.14二檔齒輪圓周力：Tg=TemaxZ4/Z3=107000Nm（4-17）d3=mz/cosβ=2.5×22/cos20=58.5（4-18）F3=2Tg/d3=2×107000/58.5=5035.5N(4-19)σW3=5035.5×1.5/17.5×7.85×0.14×2=196.4Mpa(4-20)σW4=196.4MPa當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時(shí)，對(duì)常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在180~350MPa范圍內(nèi)，因此，上述計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng),度要求。2）齒輪接觸應(yīng)力σf=0.418（4-21）式中σf為齒輪的接觸應(yīng)力(MPa)；F為齒面上的法向力(N)，F(xiàn)=F1/（cosαcosβ）;F1為圓周力（N），F(xiàn)1=2Tg/d；α為節(jié)點(diǎn)處的壓力角(200)；β為齒輪螺旋角；E為齒輪材料的彈性模量（MPa）．材料為45可取E=190×103t(MPa)；B為齒輪接觸的實(shí)際寬度(mm)；直齒輪B=20mm、斜齒輪B=17.5mmρz、ρb為主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑(mm);直齒輪：ρz=rzsinα(4-22)Ρb=rbsinα(4-23)斜齒輪：ρz=rzsinα/cos2β(4-24)ρb=rbsinα/cos2β(4-25)其中，rz、rb分別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑(mm)。將作用在變速器第一軸上的載荷Temax作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力ρj見(jiàn)下表：表4-4變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪ρj/MPa滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一檔和倒檔1900~2000950~1000常嚙合齒輪和高檔1300~1400650~700通過(guò)計(jì)算可以得出各檔齒輪的接觸應(yīng)力分別如下：一檔：1856.74MPa二檔：1290.45MPa對(duì)照上表4-4可知，所設(shè)計(jì)變速器隊(duì)輪的接觸應(yīng)力基本符合要求。4.3確定軸的尺寸變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。存草圖設(shè)計(jì)時(shí)，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長(zhǎng)度。而軸的直徑可參考同類汽車變進(jìn)器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定：第一軸d=(0.4～0.5)A=0.45A=0.45×59=26.55mm第二軸：d=1.07（Temax）1/3=1.07×（107）1/3=5d與l關(guān)系： 一軸：d/l=0.l6~0.18=0.l7二軸：d/l=0.l8~0.21=0.2所以，一軸：l=d/0.17=26.5/0.17=156.2mm二軸：l=d/0.2=50.8/0.2=2軸的校核是評(píng)定變速器是否滿足所要求的強(qiáng)度、剛度等條件，是否滿足使用要求，是設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要步驟，主要是為了對(duì)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)校核，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。變速器齒輪在軸上的位置如圖4-3所示：AABabLFFFFF圖4.3軸受力簡(jiǎn)圖軸在垂直面內(nèi)撓度為fc，在水平面為fx．轉(zhuǎn)角為δ，則fc=F1a2b2/3EIL;fx=F2a2b2/3EIL；δ=F1F1為輪齒齒寬在中間平面上的圓周力；F2為齒輪齒寬在中間面上的徑向力；E為彈性模量，E=2.l×105Mpa；I為慣性力矩，對(duì)于實(shí)心軸：I=πd4/64；D為軸的直徑，花鍵處按平均直徑；a,b為齒輪上作用力矩與支座A，B的距離；L為支座間的距離；軸的全撓度為：f=存其作用下應(yīng)力為：σ=M/W=32M／πd3M=；W為抗彎截面系數(shù)軸在垂直面和水平面撓度的允許值為fc=0.05~0.10mm．f'x=0.10~0.15mm.齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.002rad。經(jīng)過(guò)計(jì)算校核后該第5章同步器的設(shè)計(jì)圖5.1同步器的結(jié)構(gòu)及安裝圖示同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種，常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但有不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下（即角速度相等）換擋的缺點(diǎn)，現(xiàn)己不用。得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器．慣性式同步器是依靠摩擦作用實(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存在達(dá)到同步之前不可能接觸，從而避免齒問(wèn)沖擊。由于變速器輸入軸與輸出軸以各自的速度旋轉(zhuǎn)，變換擋位時(shí)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，舊式變速器的換擋要采用“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。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。5.1同步器的工作原理同步器換檔過(guò)程由三個(gè)階段組成。第一階段：同步器離開(kāi)中間位置，做軸向移動(dòng)并靠在摩擦面上。摩擦面相互接觸瞬間，假如齒輪3的角速度ω3。和滑動(dòng)齒套1的角速度ωl不同，在摩擦力矩作用下鎖銷相對(duì)滑動(dòng)齒套1轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)不大的角度，并占據(jù)鎖止位置。此時(shí)鎖止面接觸，阻止了滑動(dòng)齒套向換檔方向移動(dòng)。第二階段：來(lái)自手柄傳至換檔撥叉并作用在滑動(dòng)齒套上的力F，經(jīng)過(guò)鎖止元件又作用到摩擦面上。由于ω3和ωl不等，存上述表面產(chǎn)生摩擦力。滑動(dòng)齒套1和齒輪3分別與整車和變速器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)零件相連接。于是，在摩擦力矩作用下，滑動(dòng)齒套l和齒輪3的轉(zhuǎn)速逐漸接近，其角速度差Δω=︱ω1-ω3︱減小了。在Δω=0瞬間同步過(guò)程結(jié)束。第三階段：Δω=0，摩擦力矩消失，而軸向力F仍作用在鎖止元件上，使之解除鎖止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)滑動(dòng)齒套和鎖銷上的斜面相對(duì)移動(dòng)，從而使滑動(dòng)齒套占據(jù)了換檔位置．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技合套的轉(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，但所依掘的速度分析原理是一樣的。5.2同步器的功用同步器的種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．它主要由接臺(tái)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。鎖止角與錐面存設(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，防止齒輪存同步前進(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）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，這是在作用力的推動(dòng)下，接合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈嚙合，并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過(guò)程。5.3同步器的參數(shù)的確定5.3.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)滑油種類和溫度等因素有關(guān)．作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪上的錐面部分與齒輪做成一體，用低碳合金鋼制成。對(duì)錐面的表面粗糙度要求較高，用來(lái)保證在使用過(guò)程中摩擦因數(shù)變化小。若惟面的表面粗糙度差，在使用初期容易損害同步環(huán)錐面。同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強(qiáng)度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等。早期用青銅合金制造的同步環(huán)因使用壽命短，已遭淘汰。由黃銅合金與銅材構(gòu)成的磨擦副，存油中工作的摩擦因數(shù)取為0.1。摩擦因數(shù)對(duì)換檔齒輪和軸的角速度能迅速達(dá)到相同有重要作用。摩擦因數(shù)大，換檔省力或縮短同步時(shí)間；摩擦因數(shù)小則反之，甚至失去同步作用。為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽，用來(lái)保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。5.3.2同步環(huán)主要尺寸確定同步環(huán)錐面上的螺紋槽如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計(jì)得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過(guò)窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。試驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)的影響很大，隨齒頂?shù)哪p而降低，換檔費(fèi)力，故齒頂寬不易過(guò)大，螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來(lái)的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會(huì)使接觸面減少．增加磨損速度．通常軸向灌油槽為6～l2個(gè)，槽寬3～4mm。錐面半錐角口α摩擦錐面半錐角越小，摩擦力矩越大。但過(guò)小則磨擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是tanα>．一般取60～80。取60時(shí)，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在70時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。鎖止角領(lǐng)止角選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換擋。影響鎖止角選取的因素主要有摩擦因敏擦錐面的平均半徑R，鎖止面平均半徑和錐面半錐角。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在260—460范圍內(nèi)變化。摩擦錐面平均半徑RR往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，盡可能將R取大些。同步時(shí)間同步器工作時(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。軸向力大，同步時(shí)間減少。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關(guān)．不同車型要求作用到手柄上的力也不相同。為此，同步時(shí)間與車型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可存下屬范圍內(nèi)選取：對(duì)轎車變速器高檔取0.l5-0.30s，低檔取1.00~1.5s;對(duì)貨車變速器高檔取0.30～0.80s．低檔取1.00~1.50s。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算換檔過(guò)程中依靠同步器改變轉(zhuǎn)速的零件統(tǒng)稱為輸入端零件，它包括第一軸及離合器的從動(dòng)盤，中間軸及其上的齒輪，與中間軸上齒輪相嚙合的第二周上的常嚙合齒輪。其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算：首先求得各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后按不同檔位轉(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)公式合成求出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。第6章變速器操縱機(jī)構(gòu)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)。根據(jù)汽車使用條件的需要．駕駛員利用變速器的操縱機(jī)構(gòu)完成選檔和實(shí)現(xiàn)換檔或退到空檔的工作。變速器操縱機(jī)構(gòu)按照變速操縱桿（變速桿）位置的不同，可分為直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式兩種類型。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)檔位，換檔后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，防止自動(dòng)脫檔或自動(dòng)掛檔，防止誤掛倒檔，換檔輕便。用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖等主要件組成，并依靠駕駛員手力完成選檔、換檔或退到空檔工作，稱為手動(dòng)換檔變速器。6.1對(duì)變速器操縱機(jī)構(gòu)的要求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）。在振動(dòng)等條件影響下，操級(jí)機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器不自行掛檔或自行脫檔。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置；(2)為了防止同時(shí)掛上兩個(gè)檔而使變速器卡死或損壞，在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有互鎖裝置；(3)為了防止在汽車前進(jìn)時(shí)誤掛倒檔，導(dǎo)致零件損壞，在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有倒檔鎖裝置。6.2直接操縱手動(dòng)換檔變速器這種形式的變速器布置在駕駛員座椅附近，變速桿由駕駛室底板伸出，駕駛員可以直接操縱．本次設(shè)計(jì)的兩檔變速器的操縱機(jī)構(gòu)就采用這種形式，多用于后輪驅(qū)動(dòng)的車輛。撥叉軸的兩端均支承于變速器蓋的相應(yīng)孔中，可以軸向滑動(dòng)。所有的撥叉和撥塊都以彈性銷固定于相應(yīng)的撥叉軸上。三、四檔撥叉的上端具有撥塊。撥叉和撥塊的頂部制有凹槽。變速器處于空檔時(shí)，各凹槽在橫向平面內(nèi)對(duì)齊，叉形撥桿下端的球頭即伸人返些凹槽中。選檔時(shí)可使變速桿繞其中部球形支點(diǎn)橫向擺動(dòng)，則其下端推動(dòng)叉形撥桿繞換檔軸的軸線擺動(dòng)，從而使叉形撥桿下端球頭對(duì)準(zhǔn)與所選檔位對(duì)應(yīng)的撥塊凹槽，然后使變速桿縱向擺動(dòng)，帶動(dòng)撥叉軸及撥叉向前或向后移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)掛檔。例如，橫向擺動(dòng)變速桿使叉形撥桿下端球頭深入撥塊項(xiàng)部凹槽中，撥塊連同撥叉軸和撥叉沿縱向向前移動(dòng)一定距離，便可掛檔；若向后移動(dòng)一段距離，則掛入另一擋。各種變速器由于檔位數(shù)及檔位排列位置不同，其撥叉和撥叉軸的數(shù)量及排列位置也不相同。6.3遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換檔變速器在有些汽車上，由于變速器離駕駛員座位較遠(yuǎn)，則需要在變速桿與撥叉之間加裝一些輔助杠桿或一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，構(gòu)成遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)．由于其變速器安裝在前驅(qū)動(dòng)橋處，遠(yuǎn)離駕駛員座椅，因此需要采用這種操縱方式。而在變速器殼體上則具有類似于直接操縱式的內(nèi)換檔機(jī)構(gòu)。另外，有些轎車和輕型貨車的變速器，將變速桿安裝在轉(zhuǎn)向柱管上。因此，在變速桿與變速器之間也是通過(guò)一系列的傳動(dòng)件進(jìn)行傳動(dòng)，這也是遠(yuǎn)距離操縱方式。它具有變速桿占據(jù)駕駛室空間小，乘坐方便等優(yōu)點(diǎn)。6.4變速器自鎖、互鎖、倒檔鎖裝置6.4.1自自鎖裝置用于防止變速器自動(dòng)脫檔或掛檔，井保證輪齒以全齒寬嚙合。大多數(shù)變速器的自鎖裝置都是采用自鎖鋼球?qū)懿孑S進(jìn)行軸向定位鎖止．在變速器蓋中鉆有三個(gè)深孔，孔中裝入自鎖鋼球和自鎖彈簧，其位置正處于撥叉軸的正上方，每根撥叉軸對(duì)著鋼球的表面沿軸向設(shè)有三個(gè)凹糟，糟的深度小于鋼球的半徑。中間的凹槽對(duì)正鋼時(shí)為空檔位置，前邊或后邊的凹槽對(duì)正鋼球時(shí)則處于某一工作檔位置，相鄰凹槽之間的距離保證齒輪處于全齒長(zhǎng)嚙合或是完全退出嚙合。凹槽對(duì)正鋼球時(shí)，鋼球便在自鎖彈簧的壓力作用下嵌入該凹槽內(nèi)，拔叉軸的軸向位置便被固定，不能自行掛擋或自行脫檔。當(dāng)需要換檔時(shí)，駕駛員通過(guò)變速桿對(duì)撥叉軸施加一定的軸向力，克服自鎖彈簧的壓力而將自鎖鋼球從撥叉軸凹槽中擠出并推回孔中，撥叉軸便可滑過(guò)鋼球進(jìn)行軸向移動(dòng)．并帶動(dòng)撥叉及相應(yīng)的接合套或滑動(dòng)齒輪軸向移動(dòng)，當(dāng)撥叉軸移至其另一凹槽與鋼球相對(duì)正時(shí)，鋼球又被壓入凹槽，駕駛員具有很強(qiáng)的手感，此時(shí)撥叉所帶動(dòng)的接合套或滑動(dòng)齒輪便被撥入空檔或被撥入另一工作檔位。6.4.2互鎖裝置互鎖裝管用于防止同時(shí)掛上兩個(gè)檔位?；ユi裝置由互鎖鋼球和互鎖銷組成。當(dāng)變速器處于空檔時(shí)，所有撥叉軸的側(cè)面凹槽同互鎖鋼球、互鎖銷都在一條直線上．當(dāng)移動(dòng)中間撥叉軸2時(shí)，軸2兩側(cè)的內(nèi)鋼球從其側(cè)凹槽中被擠出，而兩外鋼球則分別嵌入兩根撥叉軸的側(cè)面凹槽中，因而將兩根撥叉軸剛性地鎖止在其空檔位置。若欲移動(dòng)撥叉軸，則應(yīng)先將撥叉軸退回到空檔位置。于是存移動(dòng)撥叉軸時(shí)，鋼球便從軸的凹槽中被擠出，同時(shí)通過(guò)互鎖銷和其他鋼球?qū)⑤S和軸均鎖止在空檔位置。同理，當(dāng)移動(dòng)撥叉軸時(shí)，則兩根軸被鎖止在空檔位置，由此可知，互鎖裝置：作用的機(jī)理是當(dāng)駕駛員用變速桿推動(dòng)某一撥叉軸時(shí)。即可自動(dòng)鎖止其余的撥叉軸，從而防止同時(shí)掛上兩個(gè)擋位。 第7章變速器軸承變速器軸承常用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾針軸承、滑動(dòng)軸套等，軸承在變速器中起支撐作用，其選擇需依據(jù)軸的直徑，公差配合，還要保證能夠軸向定位，饒徑向轉(zhuǎn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)的變速器多處采用滾針軸承，在箱體處的支撐采用深溝球軸承。因此，其選用對(duì)變速器的實(shí)用性具有很大影響。一軸導(dǎo)向軸采用內(nèi)徑20mm，外徑32mm，厚l0mm的深溝球軸承，即選自GB/T276-l994深溝球軸承，軸承型號(hào)為60000型02系列。二軸前采用內(nèi)徑20mm，外徑50mm，厚l4mm深溝球軸承，即選自GB/T283-1994圓柱滾子軸承N型02系列。后面的圓柱滾子軸承采用內(nèi)徑25mm，外徑47mm，厚11mm的圓柱滾子軸承，即GB/T283-1994，本設(shè)計(jì)選用的軸承符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的系列，同時(shí)包括軸的直徑，以齒輪作為選取軸承的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檩S承是標(biāo)準(zhǔn)件。同時(shí)這樣可實(shí)現(xiàn)系列化，并盡量能滿足三化的要求。第8章變速器的潤(rùn)滑與密封本設(shè)計(jì)在第一軸常嚙合傳動(dòng)齒輪和第二軸上的齒輪上鉆有徑向油孔或是開(kāi)有徑向油槽，以便潤(rùn)滑所在部位的滾針軸承。為了防止變速器工作時(shí)油溫升高，氣壓增大而造成潤(rùn)滑油滲漏現(xiàn)象，在變速器上裝有通氣塞。為減少內(nèi)摩擦引起的零件磨損和功率損失，需在殼體內(nèi)注入齒輪油，采用飛濺方式潤(rùn)滑各齒輪副，軸與軸承等零件表面。因此，殼體一側(cè)有加油口，殼體底部有放油塞，油面高度即由加油口控制。除此之外，對(duì)脂潤(rùn)滑與稀油潤(rùn)滑等予以區(qū)分，并掌握潤(rùn)滑方式和密封方式，他們對(duì)變速器的密封與潤(rùn)滑起決定性作用，采用的不同密封材料，對(duì)于掌握和進(jìn)行設(shè)計(jì)有很好的幫助。第9章零件的加工工藝9.1齒輪軸加工工藝齒輪軸是大批量生產(chǎn)的，而在大批生產(chǎn)中．一般多采用專用機(jī)床和常規(guī)加工方法。為提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，也應(yīng)該注意采用數(shù)控機(jī)床、數(shù)顯裝置、柔性制造系統(tǒng)(FMS)以及成組技術(shù)等先進(jìn)設(shè)備和先進(jìn)的加工方法。齒輪軸的毛柸均選用45號(hào)鋼(如圖9.1)10．下料（45棒料）20.車端面及外圓30.滾齒40.磨外圓50.磨齒60.檢驗(yàn)圖9.1齒輪軸9.2齒輪加工工藝齒輪為大批量生產(chǎn)件，材料為45（見(jiàn)圖9.2）10.下料20.粗車外圓及端面，留余量1.5～2mm，30.鉆鏜軸承底孔及花鍵孔40．鉗工去毛刺50.上芯軸，精車外圓，端面檢驗(yàn)60.滾齒70.插齒80.倒角90．鉗工去毛刺100.剃齒110.齒部高頻淬火推孔120．衍齒130.總檢入庫(kù)圖10.2齒輪9.3端蓋加工工藝端蓋從材料及強(qiáng)度等多方面考慮材料選用08F(見(jiàn)圖10.3)10．下料20．沖壓30.鉆孔40.去毛刺50.最終檢驗(yàn)圖10.3端蓋9.4裝配圖圖10.4裝配圖第十章結(jié)論變速器用來(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，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有兩擋．倒檔由電機(jī)的反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。需要時(shí)變速器還有動(dòng)力輸出功能；汽車傳動(dòng)系是汽車的主要組成部分，變速器又是傳動(dòng)系的重要部件，它們的任務(wù)就是充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力有效而經(jīng)濟(jì)地傳到驅(qū)動(dòng)輪，以滿足汽車行駛上的各項(xiàng)要求。變速器的優(yōu)劣是決定汽車整車性能的重要因素。因而，變速器的設(shè)計(jì)與制造歷來(lái)受到汽車界的極大重視。變速器設(shè)計(jì)和一些主要多數(shù)選擇結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、傳動(dòng)效率高、工作可靠、壽命長(zhǎng)、噪音低等。而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法缺乏嚴(yán)密的科學(xué)性，如為了強(qiáng)調(diào)零件可靠性，往往取較大安全系數(shù)，結(jié)果增加了設(shè)計(jì)零件的重量。并且生產(chǎn)周期長(zhǎng)，方法上依然沿襲傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展對(duì)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)工作提出了更高的要求。在這種情況下，傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，不但要滿足動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，而且要求設(shè)計(jì)質(zhì)量低，材料消耗大。因而采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法進(jìn)行變速器設(shè)計(jì)已不能滿足汽車發(fā)展的客觀需要，必須采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。本次設(shè)計(jì)的變速器，在保證零件的強(qiáng)度、剛度、使用壽命等條件下，以減少重量和體積作為目標(biāo)，運(yùn)用材料力學(xué)軸、軸承等參數(shù)進(jìn)行校核與優(yōu)化，將對(duì)汽車動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性有所改善，使換擋輕便，沖擊噪聲小，提高設(shè)計(jì)效率，具有實(shí)際應(yīng)用意義．變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的合理性直接影響到汽車動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。該設(shè)計(jì)達(dá)到換擋迅速、省力、方便、有較高的工作效率、工作噪聲低的要求。通過(guò)對(duì)該傳動(dòng)系統(tǒng)匹配計(jì)算的結(jié)果與原車的要求結(jié)果比較，可以看出本設(shè)計(jì)是符合要求的。參考文獻(xiàn)林學(xué)東，汽車工程手冊(cè)[M]，北京：人民教育出版社，2001林學(xué)東，汽車動(dòng)力匹配技術(shù)[M]，北京:人民教育出版社，2001黃曉榮，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M]，北京：中國(guó)電力出版社2009黃曉榮，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)[M]北京：中國(guó)電力出版社2009陳于萍，互換性與測(cè)量技術(shù)[M],北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2008趙先仲，機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社2001李富波張海萍，工程制圖與計(jì)算機(jī)繪圖[M]，北京：中國(guó)電，力出版社，2005李華，機(jī)械制造技術(shù)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社2003謝剛沈冰，工程力學(xué)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社2001朱孝錄，齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010結(jié)束語(yǔ)本設(shè)計(jì)主要闡述了電動(dòng)汽車兩檔變速器的設(shè)計(jì)及傳動(dòng)系統(tǒng)的匹配計(jì)算。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，尤其是《機(jī)械設(shè)計(jì)》，又接觸了新的知識(shí)，像《汽車動(dòng)力匹配技術(shù)》。作為大學(xué)生活的最后一個(gè)環(huán)節(jié)一畢業(yè)設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)近9周的緊張準(zhǔn)備，也將接近尾聲，我從中學(xué)到了很多的東西。在設(shè)計(jì)中時(shí)存老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的敬業(yè)精神、一絲不茍的治學(xué)態(tài)度以及無(wú)私的奉獻(xiàn)精神，給我留下了深刻的印象，使我受益匪淺，在時(shí)老師的指導(dǎo)點(diǎn)撥和熱心幫助下，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)才得以順利完成。老師的言傳身教將使我受益一生。在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，時(shí)老師在設(shè)計(jì)上給我的指導(dǎo)，和熱心幫助對(duì)我的影響很大，并就設(shè)計(jì)中的部分問(wèn)題和處理方法共同進(jìn)行了有益的探討，在此一并向他們致以誠(chéng)摯的謝意！在此也對(duì)審閱和評(píng)議本畢業(yè)設(shè)計(jì)及答辯老師和教授致以崇高的敬意和誠(chéng)摯的感謝！最后，對(duì)在大學(xué)期間關(guān)心與幫助過(guò)我的其他所有人表示感謝！附錄外文翻譯（第六章變速器操縱機(jī)構(gòu)）Thesixpart:AutomobileTransmissionsandPowerSteering.Themodernautomatictransmissionisbyfar,themostcomplicatedmechanicalcomponentintoday’sautomobile.Itisatypeoftransmissionthatsiftsitself.Afluidcouplingortorqueconverterisusedinsteadofamanuallyoperatedclutchtoconnectthetransmissiontotheengine.Therearetwobasictypesofautomatictransmissionbasedonwhetherthevehicleisrearwheeldriveorfrontwheeldrive.Onarearwheeldrivecar,thetransmissionisusuallymountedtothebackoftheengineandislocatedunderthehumpinthecenterofthefloorboardalongsidethegaspedalposition.Adriveshaftconnectsthetransmissiontothefinaldrivewhichislocatedintherearaxleandisusedtosendpowertotherearwheels.Powerflowonthissystemissimpleandstraightforwardgoingfromtheengine,throughthetorqueconverter,thentroughthetransmissionanddriveshaftuntilitreachesthefinaldrivewhereitissplitandsenttothetworeartransmission.Onafrontwheeldrivecar,thetransmissionisusuallycombinedwiththefinaldrivetoformwhatiscalledatransaxle.Theengineonafrontwheeldrivecarisusuallymountedsidewaysinthecarwiththetransaxletuckedunderitonthesideoftheenginefacingtherearofthecar.Frontaxlesareconnecteddirectlytothetransaxleandprovidepowertofrontwheels.Inthisexample,powerfloesfromtheengine,throughthetorqueconvertertoalargerchainthatsendsthepowerthrougha180degreeturntothetransmissionthatisalongsidetheengine.Fromthere,thepowerisroutedthroughthetransmissiontothefinaldrivewhereitissplitandsenttothetwofrontwheelsthroughthedriveaxles.Thereareanumberofotherarrangementsincludingfrontdrivevehicleswheretheengineismountedfronttobackinsteadofsidewaysandthereareothersystemsthatdriveallfourwheelsbutthetwosystemsdescribedherearebyfarthemostpopular.Amuchlesspopularrearandisconnectedbyadriveshafttothetorqueconverterwhichisstillmountedontheengine.ThissystemisfoundonthenewCorvetteandisusedinordertobalancetheweightevenlybetweenthefrontandrearwheelsforimprovedperformanceandhandling.Anotherreardrivesystemmountseverything,theengine,transmissionandfinaldriveintherear.ThisrearenginearrangementispopularonthePorsche.Themodernautomatictransmissionconsistsofmanycomponentsandsystemsthatdesignedtoworktogetherinasymphonyofplanetarygearsets,thehydraulicsystem,sealsandgaskets,thetorqueconverter,thegovernorandthemodulatororthrottlecableandcomputercontrolsthathasevolvedovertheyearsintowhatmanymechanicalinclinedindividualsconsidertobeanartfrom.Heretrytousedsimple,genericexplanationwherepossibletodescribethesesystems.Automatictransmissioncontainmanygearsinvariouscombinations.Inamanualtransmission,gearsslidealongshaftsasyoumovetheshiftleverfromonepositiontoanother,engagingvarioussizesgearsasrequiredinordertoprovidethecorrectgearratio.Inanautomatictransmission,however,thegearsareneverphysicallymovedandarealwaysengagedtothesamegears.Thisisaccomplishedthroughtheuseofplanetarygearsets.Thebasicplanetarygearsetconsistsofasungear,aringandtwoormoreplanetgears,allremaininginconstantmesh.Theplanetgearsareconnectedtoeachotherthroughacommoncarrierwhichallowsthegearstospinonshaftscalled“pinions”whichareattachedtothecarrier.Oneexampleofawaythatthissystemcanbeusedisbyconnectingtheringgeartotheinputshaftcomingfromtheengine,connectingtheplanetcarriertotheoutputshaft,andlockingthesungearsothatitcan’tmove.Inthisscenario,whenweturntheringgear,theplanetswill“walk”alongthesungear(whichisheldstationary)causingtheplanetcarriertoturntheoutputshaftinthesamedirectionastheinputshaftbutataslowerspeedcausinggearreduction(similartoacarinfirstgear).Ifweunlockthesungearandlockanytwoelementstogether,thiswillcauseallthreeelementstoturnatthesamespeedsothattooutputshaftwillturnatthesamerateofspeedastheinputshaft.Thisislikeacarthatisthirdorhighgear.Anotherwaywecanuseaplanetarygearsetisbylockingtheplanetcarrierfrommoving,thenapplyingpowertotheringgearwhichwillcausethesungeartoturninoppositedirectiongivingusreversegear.TheillustrationinFigureshowshowthesimplesystemdescribedabovewouldlookinanactualtransmission.Theinputshaftisconnectedtotheringgear,theoutputshaftisconnectedtotheplanetcarrierwhichisalsoconnectedtoa“Multi-disk”clutchpack.Thesungearisconnectedtodrumwhichisalsoconnectedtotheotherhalfoftheclutchpack.Surroundingtheoutsideofthedrumisabandthatcanbetightenedaroundthedrumwhenrequiredtopreventthedrumwiththeattachedsungearfromturning.Theclutchpackisused,inthisinstance,tolocktheplanetcarrierwiththesungearforcingbothtoturnatthesamespeed.Ifboththeclutchpackandthebandwerereleased,thesystemwouldbeinneutral.Turningtheinputshaftwouldturntheplanetgearsagainstthesungear,butsincenotingisholdingthesungear,itwilljustspinfreeandhavenoeffectontheoutputshaft.Toplacetheunitinfirstgear,thebandisappliedtoholdthesungearfrommoving.Toshiftfromfirsttohighgear,thebandisreleasedandtheclutchisappliedcausingtheoutputshafttoturnatthesamespeedastheinputshaft.Manymorecombinationsarepossibleusingtwoormoreplanetarysetsconnectedinvariouswaytoprovidethedifferentforwardspeedsandreversethatarefoundinmodernautomatictransmission.Aclutchpackconsistsofalternatingdisksthatfitinsideaclutchdrum.Halfofthedisksaresteelandhavesplinesthatfitintogrovesontheinsideofthedrum.Theotherhalfhaveafrictionmaterialbondedtotheirsurfaceandhavesplinesontheinsideedgethatfitgrovesontheoutersurfaceoftheadjoininghub.Thereisapistoninsidethedrumthatisactivatedbyoilpressureattheappropriatetimetosqueezetheclutchpacktogethersothatthetwocomponentsbecomelockedandturnasone.Aone-waycl