汽車設(shè)計(jì)（第6版） 課件 閔海濤 第3、4章 機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)、萬(wàn)向傳動(dòng)設(shè)計(jì)

汽車設(shè)計(jì)第三章機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)第六節(jié)變速器操縱機(jī)構(gòu)第一節(jié)概述一、功用改變轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速中斷動(dòng)力傳遞使汽車獲得倒退行駛能力具有動(dòng)力輸出功能二、組成操縱機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)第一節(jié)概述三、設(shè)計(jì)要求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)切斷動(dòng)力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)進(jìn)行功率輸出5、換擋迅速、省力、方便6、工作可靠，無(wú)跳檔、亂擋、換擋沖擊現(xiàn)象7、傳動(dòng)效率要高8、工作噪聲低9、輪廓尺寸和質(zhì)量小，成本低，維修方便第一節(jié)概述四、分類第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（1）兩軸式變速器第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（1）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)方向相反軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小，易布置中間檔位傳動(dòng)效率高，噪聲低；不能設(shè)置直接檔，高檔工作噪聲大，易損壞；受結(jié)構(gòu)限制，一檔速比不可能設(shè)計(jì)得很大；多用于FF布置形式。第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（1）兩軸式變速器第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（1）兩軸式變速器圖3-1：輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪一致（橫/縱區(qū)別）前進(jìn)檔常嚙合+倒檔滑動(dòng)（f)全同步器換檔（含倒）同步器多放置輸出軸（一檔主動(dòng)齒輪?。╠）中加輔助支承第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（2）中間軸式變速器多用于FR乘用車和RR客車。一軸的前端經(jīng)軸承支承在飛輪上，花鍵用來(lái)從動(dòng)盤，而二軸末端經(jīng)花鍵與萬(wàn)向節(jié)連接。第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（2）中間軸式變速器——四檔第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（2）中間軸式變速器——五檔第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（2）中間軸式變速器——六檔第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（2）中間軸式變速器一軸后端與常嚙合主動(dòng)齒輪制成一體多數(shù)二軸前段支承在一軸后端孔內(nèi)（同軸/直接檔）二級(jí)傳動(dòng)方式使一檔速比較大（效率略低）多采用同步器換擋（一/倒檔可能不是）多支承結(jié)構(gòu)提高軸的剛度第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（3）雙離合自動(dòng)變速器采用兩套變速器和兩個(gè)離合器，一個(gè)變速器處于工作狀態(tài)時(shí)另一變速器空轉(zhuǎn)，通過(guò)兩個(gè)離合器的切換來(lái)實(shí)現(xiàn)兩變速器交替進(jìn)入工作狀態(tài)，可在動(dòng)力切斷時(shí)間很短的情況下完成換擋第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析1.固定軸式變速器（3）雙離合自動(dòng)變速器第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析2.倒檔布置方案與前進(jìn)檔相比，倒檔使用率較低，而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒檔，故可采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換擋為實(shí)現(xiàn)倒檔傳動(dòng)，一些方案利用在中間軸和第二軸之間加入一個(gè)中間傳動(dòng)傳動(dòng)齒輪的方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但中間齒輪輪齒在最不利的正負(fù)交替對(duì)稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)工作可利用聯(lián)體齒輪方案，使其在較有利的單向循環(huán)彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，并使倒檔傳動(dòng)比略有增加第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析2.倒檔布置方案第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析2.倒檔布置方案倒檔設(shè)置在變速器左側(cè)或右側(cè)，在結(jié)構(gòu)上均能實(shí)現(xiàn)，不同之處在于掛倒檔時(shí)駕駛員移動(dòng)變速桿方向不同。為防止意外掛入倒檔，其掛檔力要大一些。倒檔位置最好單獨(dú)設(shè)置，便于掛倒檔。第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析2.倒檔布置方案倒檔齒輪位于一二軸中心線右側(cè)，倒擋軸受力較小第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析3.其他問(wèn)題由于接觸應(yīng)力過(guò)高，常用檔位的輪齒表面易形成點(diǎn)蝕損壞。通過(guò)將高檔齒輪布置在軸兩端支承點(diǎn)中間區(qū)域的方式可以較少由軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)角，進(jìn)而提高齒輪壽命。使用傳動(dòng)比小于1的超速檔，能夠更充分地利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率。但是與直接檔比較，使用超速擋會(huì)使傳動(dòng)效率降低、工作噪聲增加。第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案一、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析3.其他問(wèn)題傳動(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)數(shù)傳遞的功率潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性齒輪和殼體等零件的制造精度第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案二、零部件結(jié)構(gòu)方案分析1.齒輪形式直齒、斜齒第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案二、零部件結(jié)構(gòu)方案分析2.換檔機(jī)構(gòu)形式第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案二、零部件結(jié)構(gòu)方案分析3.防止自動(dòng)脫檔方案結(jié)構(gòu)措施1：將兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開，在嚙合時(shí)使接合齒端部超過(guò)被接合齒約1~3mm。使用中兩齒接觸部分受到擠壓同時(shí)磨損，并在接合齒端部形成凸肩，阻止自動(dòng)脫檔第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案二、零部件結(jié)構(gòu)方案分析3.防止自動(dòng)脫檔方案結(jié)構(gòu)措施2：將嚙合套齒座齒厚切薄0.3-0.6，使換擋后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，阻止自動(dòng)脫檔第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案二、零部件結(jié)構(gòu)方案分析3.防止自動(dòng)脫檔方案結(jié)構(gòu)措施3：將接合齒工作面加工成斜面，形成倒錐角，使接合齒面產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫擋的軸向力；這種方案比較有效，應(yīng)用較多（將接合齒齒側(cè)設(shè)計(jì)成臺(tái)階形狀，有相似效果）第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案二、零部件結(jié)構(gòu)方案分析4.變速器軸承圓錐滾子軸承直徑小、寬度大，負(fù)荷高，容量大；需要調(diào)整預(yù)緊度，裝配麻煩，且磨損后軸易歪斜；不適合用在線膨脹系數(shù)較大的鋁合金殼體上。滾針軸承摩擦損失小、傳動(dòng)效率高；徑向配合間隙小、定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合；用于齒輪與軸有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方；滑動(dòng)軸套徑向配合間隙大、易磨損；間隙增大，齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度下降，工作噪聲增加。制造容易、成本低。

第二節(jié)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案二、零部件結(jié)構(gòu)方案分析5.變速器殼體變速器殼體要盡可能小，同時(shí)質(zhì)量也要小，并具有足夠大的剛度，用來(lái)保證軸和軸承工作時(shí)不會(huì)歪斜。橫向斷面尺寸應(yīng)保證能布置下齒輪，而且設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)注意到殼體側(cè)面的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪齒頂之間留有5～8mm的間隙。齒輪齒頂?shù)阶兯倨鞯撞块g要留有不小于15mm的間隙加強(qiáng)肋注油孔和放油孔（通氣孔）動(dòng)力輸出孔第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇一、檔數(shù)增加檔數(shù)，可以改善汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和平均車速；在傳動(dòng)比范圍不變的條件下，檔數(shù)增加會(huì)使相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值減小，使換檔容易；要求相鄰檔位速比比值在1.8以下，該值越小換檔越容易；高擋區(qū)相鄰檔位之間的速比比值，要比低檔區(qū)的小。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇一、檔數(shù)但檔數(shù)增多，將使結(jié)構(gòu)復(fù)雜，輪廓尺寸和質(zhì)量加大，換擋頻率增高將增加換檔難度。乘用車4~5個(gè)檔位，排量大用5檔；貨車裝載量2.0~3.5t（5檔），4.0~8.0t（6檔）多檔變速器用于總質(zhì)量大些的貨車和越野汽車上。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇二、傳動(dòng)比范圍指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高檔傳動(dòng)比的比值。最高檔傳動(dòng)比是1.0（直接檔）或0.7~0.8（超速檔）；最低檔傳動(dòng)比選取的影響因素有:汽車最大爬坡能力；驅(qū)動(dòng)輪與路面間的附著力；主減速比；驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑；汽車的最低穩(wěn)定行駛車速。傳動(dòng)比范圍：乘用車：3.0~4.5；輕型商用車：5.0~8.0；其它商用車輛更大第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇三、中心距A是指中間軸與第二軸或（輸入軸與輸出軸）軸線之間的距離。中心距選取的影響因素：中心距小，則變速器的外形尺寸和質(zhì)量?。坏行木嘣叫?，輪齒的接觸應(yīng)力越大；且布置軸承不方便，殼體強(qiáng)度差；一擋小齒輪齒數(shù)可能過(guò)少；特別是中心距過(guò)小，為保證強(qiáng)度會(huì)使變速器長(zhǎng)度增加，影響軸的剛度和齒輪的嚙合狀態(tài)。應(yīng)當(dāng)在保證輪齒接觸強(qiáng)度等設(shè)計(jì)要求的前提下，盡量取小。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇三、中心距A中間軸式變速器中心距的確定根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選中心距：KA為中心距系數(shù)乘用車8.9~9.3商用車8.6~9.6多擋變速器9.5~11.0Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N·m）i1為變速器1檔傳動(dòng)比ηg為變速器傳動(dòng)效率，取96%

第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇三、中心距A乘用車變速器中心距的確定可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量進(jìn)行初選排量越大，中心距越大中心距的范圍乘用車：65~80mm；商用車：80~170mm；總質(zhì)量小，則中心距也小。為了檢測(cè)方便，中心距A最好取為整數(shù)。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇四、外形尺寸確定橫向尺寸的影響因素：齒輪直徑殼體壁厚及其與齒輪之間的間隙倒檔齒輪的布置換檔機(jī)構(gòu)形式和尺寸第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇四、外形尺寸軸向尺寸的影響因素：擋數(shù)：乘用車四擋（3.0~3.4）A；商用車四擋（2.2~2.7）A；五擋（2.7~3.0）A；六擋（3.2~3.5）A。換擋機(jī)構(gòu)型式：選用同步器多時(shí)，取上限。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)1.

模數(shù)——選取的影響因素：第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)1.

模數(shù)——選取的一般原則：對(duì)于乘用車減少噪聲有較大意義，應(yīng)選用小模數(shù)；對(duì)于商用車減少質(zhì)量有較大意義，應(yīng)選用大模數(shù)；低檔齒輪用大模數(shù)，而高檔選用小模數(shù)；應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)（GB/T1357—2008）的規(guī)定。接合齒模數(shù)選取的原則：從工藝方面考慮，同一變速器的接合齒模數(shù)相同。選取較小的模數(shù)可使齒數(shù)增多，有利于換擋。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)1.

模數(shù)——模數(shù)的選用范圍（mm）第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)2.

壓力角α是指齒輪在嚙合點(diǎn)所受正壓力方向與該點(diǎn)速度方向所形成的銳角壓力角選取的影響因素：第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)2.

壓力角α選取α的一般原則：乘用車要加大重合度以降低噪聲，應(yīng)選小壓力角商用車要增大齒輪承載能力，應(yīng)選大壓力角直齒輪28°時(shí)強(qiáng)度最高；斜齒輪25°時(shí)強(qiáng)度最高。符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求齒輪α=20°接合齒α=30°第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)2.

壓力角α國(guó)外有些乘用車變速器齒輪采用兩種壓力角：高擋齒輪采用小壓力角以減少噪聲；低擋和倒擋齒輪采用較大壓力角以增加強(qiáng)度；齒輪采用小壓力角和小模數(shù)時(shí)，必須采用大的齒高系數(shù)和大圓弧齒根，以提高彎曲強(qiáng)度第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)3.

螺旋角β——選取的影響因素：第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)3.

螺旋角β——選取的影響因素：螺旋角選取的一般原則：轎車變速器齒輪的螺旋角應(yīng)大于貨車的；大于30°時(shí)，輪齒抗彎強(qiáng)度下降，因此低檔齒輪β應(yīng)小些，以15°~25°為宜；β增大時(shí)，接觸強(qiáng)度持續(xù)提高，因此高檔齒輪β應(yīng)大些；中間軸上的軸向力應(yīng)盡量抵消，以減輕軸承負(fù)荷。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)3.螺旋角β——中間軸上軸向力的平衡抵消中間軸上兩對(duì)齒輪產(chǎn)生的軸向力（減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命）不同擋位齒輪螺旋角不同在中間軸軸向力不大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的（工藝簡(jiǎn)便）中間軸上斜齒輪取右旋，第一、第二軸上斜齒輪應(yīng)取為左旋一、倒擋設(shè)計(jì)為直齒時(shí)，中間軸上的軸向力不能抵消（使用很少），此時(shí)第二軸沒(méi)有軸向力作用

第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)3.螺旋角β——中間軸上軸向力的平衡軸向力：根據(jù)得到中間軸上兩斜齒輪軸向力平衡的條件：

第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)3.螺旋角β——選用范圍當(dāng)各對(duì)齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因造成中心距不等時(shí)，可以通過(guò)調(diào)整螺旋角消除第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)4.齒寬b第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)4.齒寬b若要提高斜齒輪工作平穩(wěn)性，需要齒輪寬度b加大，但質(zhì)量增大；螺旋角β增大，但軸向力增大，軸承壽命下降；壓力角α減?。ㄒ话銥闃?biāo)準(zhǔn)值）。當(dāng)齒輪傾斜時(shí)，大齒寬則受力不均造成偏載，可能導(dǎo)致磨損不均第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)4.齒寬b選用范圍（通常根據(jù)模數(shù)來(lái)選定齒寬）第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，使接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命；若模數(shù)相同，則擋位低的齒寬系數(shù)可取的稍大第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)5.變位系數(shù)第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)5.變位系數(shù)（1）齒輪變位的目的

消除齒輪根切現(xiàn)象，提高抗彎強(qiáng)度配湊中心距A要求中間軸、第二軸上各對(duì)齒輪的中心距必須相同在模數(shù)已定時(shí)，為滿足傳動(dòng)比的需要，各對(duì)齒輪的中心距（齒數(shù)和）可能不相同，要配湊中心距改善接觸強(qiáng)度，使傳動(dòng)平穩(wěn)、耐磨損，并降低嚙合噪聲第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)5.變位系數(shù)（2）齒輪變位的分類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?？稍黾有↓X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。但不能同時(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)，又避免了其缺點(diǎn)第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)5.變位系數(shù)（3）選取原則對(duì)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；對(duì)齒數(shù)和少的齒輪副應(yīng)該采用正角度變位；為保證接觸應(yīng)力低，應(yīng)使高檔齒輪變位系數(shù)和盡可能取大；為減少傳動(dòng)噪聲，變位系數(shù)和

c可以取得少一些；對(duì)低檔齒輪，應(yīng)從保證大、小輪齒危險(xiǎn)斷面齒厚相等條件來(lái)選

1和

2，其中小齒輪的

>0。齒數(shù)少、有根切時(shí)應(yīng)選取正變位修正。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)5.變位系數(shù)（4）實(shí)際應(yīng)用高檔位的

c均選用較小值，以獲得低噪聲傳動(dòng)。如：最高檔及一軸齒輪副的

c約在-0.2~0.2。檔位愈低，

c應(yīng)該逐漸加大，以獲得高強(qiáng)度。如：一檔齒輪的

c可在1.0以上。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)6.齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度有影響若齒頂高系數(shù)小，則重合度小、工作噪聲大；但輪齒受到的彎矩減小，彎曲應(yīng)力也減少規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)齒頂高系數(shù)為1第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇五、齒輪參數(shù)6.齒頂高系數(shù)為了增加重合度，降低噪聲和提高齒根強(qiáng)度，有些變速器采用齒頂高系數(shù)大于1的細(xì)高齒制。采用細(xì)高齒制時(shí)，必須保證齒頂厚度不小于0.3m和齒輪沒(méi)有根切和齒頂干涉目前尚無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，由各行業(yè)自行確定1.05-1.9許多變速器的一對(duì)主從動(dòng)齒輪的齒頂高系數(shù)不同第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六、各檔齒數(shù)的分配初選A、m和

以后，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)各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以利齒面磨損均勻第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六、各檔齒數(shù)的分配1.確定一檔齒輪的齒數(shù)一檔傳動(dòng)比先求齒數(shù)和計(jì)算后取整，然后進(jìn)行大小齒數(shù)的分配。

輸入軸→i1→i2→i11→i12第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六、各檔齒數(shù)的分配1.確定一檔齒輪的齒數(shù)若Z11取少，則Z12/Z11比值較大，則：在i1已定的條件下，Z2/Z1就小，于是Z1可多取些齒，便于在Z1內(nèi)裝第二軸的前軸承，并使齒輪輪輻有足夠的厚度。要求齒輪1的外徑要小于軸承孔直徑。Z11=15~17（乘用車）；Z11=12~17（商用車）計(jì)算Z12=Zh-Z11第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六、各檔齒數(shù)的分配2.對(duì)中心距A進(jìn)行修正修正A的原因：Zh被圓整過(guò)。根據(jù)齒數(shù)和、變位系數(shù)等重新計(jì)算A（精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位）。再以修正后的A作為其余各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六、各檔齒數(shù)的分配3.確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)Z1、Z2根據(jù)上式求得Z1、Z2，進(jìn)行圓整。再重新核算傳動(dòng)比和螺旋角。

第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六、各檔齒數(shù)的分配4.確定其他各檔的齒數(shù)設(shè)二檔齒輪為直齒，模數(shù)與一檔齒輪相同，則根據(jù)上式可求得Z7、Z8

齒數(shù)取整，核算傳動(dòng)比和中心距，通過(guò)變位調(diào)整。

輸入軸→i1→i2→i8→i7第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六、各檔齒數(shù)的分配4.確定其他各檔的齒數(shù)設(shè)二檔為斜齒，螺旋角β8與常嚙合齒β2不同，有：中間軸上齒輪軸向力相互抵消可求得Z7、Z8、β8； 齒數(shù)取整，核算傳動(dòng)比和中心距，通過(guò)變位調(diào)整。

輸入軸→i1→i2→i8→i7第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六、各檔齒數(shù)的分配4.確定其他各檔的齒數(shù)其它各擋齒輪的齒數(shù)用同一方法確定。三檔：輸入軸→i1→i2→i6→i5四檔：輸入軸→輸出軸（無(wú)需配齒）五檔：輸入軸→i1→i2→i4→i3第三節(jié)變速器主要參數(shù)的選擇六、各檔齒數(shù)的分配5.確定倒檔齒輪的齒數(shù)倒檔齒輪模數(shù)與一檔相近。初選倒檔齒數(shù)Z10=21-23計(jì)算倒檔軸與中間軸距離：A’=m(Z9+z10)/2選擇齒輪13合適的齒數(shù)Z13計(jì)算倒檔軸與中間軸距離：A”=m(Z12+z13)/2輸入軸→i1→i2→i9→i10→i13→i12第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算一、齒輪的損壞形式輪齒折斷齒面疲勞剝落(點(diǎn)蝕)移動(dòng)換擋齒輪端部破壞齒面膠合第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算1.輪齒抗彎強(qiáng)度計(jì)算（1）直齒彎曲應(yīng)力σW

F1——圓周力，F(xiàn)1=2Tg/d（Tg—計(jì)算載荷，d—節(jié)圓直徑,d=mz）Kσ——應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取Kσ=1.65；Kf——摩擦力影響系數(shù)，Kf=1.1（主動(dòng)）或

=0.9（從動(dòng)）；b——齒寬,b=kcm；t——端面齒距，t=πm，

m為模數(shù)；y——齒形系數(shù)。

第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算

第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算2.輪齒接觸應(yīng)力計(jì)算公式

F——法向力，F(xiàn)=F1/(cos

cosβ)，F(xiàn)1為圓周力，F(xiàn)1=2Tg/d；Tg為計(jì)算載荷；d為節(jié)圓直徑E——彈性模量b——齒輪接觸實(shí)際寬度（斜齒輪用b/cosβ）ρz、ρb——主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處曲率半徑。

第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算2.輪齒接觸應(yīng)力曲率半徑ρ=rsinα（直齒輪）或ρ=(rsinα)/cos2β（斜齒輪）計(jì)算載荷按第一軸上載荷為Temax/2計(jì)算。變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力：第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算影響因素使用條件齒輪材料（低碳合金鋼：20CrMnTi/15MnCr5等）熱處理滲碳淬火表面58-63HRC心部33-48HRC其它處理強(qiáng)化：噴丸、加大齒根圓弧半徑、加大壓力角加工工藝：剃齒→磨齒第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算影響因素精度級(jí)別運(yùn)動(dòng)精度、平穩(wěn)性精度、接觸精度、齒側(cè)間隙精度不低于7級(jí)齒面粗糙度1.6齒根粗糙度3.2效率98%支承方式（兩點(diǎn)/三點(diǎn)）第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算輪齒修形齒向修形：沿齒線方向修削齒面齒端修薄鼓形修整螺旋角修整齒端修薄與鼓形修整的綜合應(yīng)用第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算輪齒修形齒廓修形：微量修削齒廓（減緩嚙入和嚙出沖擊）修緣修根挖根第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算二、輪齒強(qiáng)度計(jì)算輪齒修形齒端修?。簩?duì)齒輪輪齒的一端或兩端，在一小段齒寬范圍內(nèi)，按照對(duì)輪齒齒端逐漸加大削薄量的要求，將齒厚給予削薄稱齒端修薄。齒端修薄的輪齒亦稱卸載齒齒端修薄可以減小齒向方向的載荷集中，從而減小載荷分布不均勻系數(shù)直線修薄/曲線修薄第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算三、軸的強(qiáng)度計(jì)算概述輸入軸、輸出軸、中間軸第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算三、軸的強(qiáng)度計(jì)算概述齒輪上存在圓周力、徑向力、軸向力，變速器軸受到轉(zhuǎn)矩和彎矩的共同作用要求軸應(yīng)有足夠剛度和強(qiáng)度剛度不足會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，影響齒輪的強(qiáng)度、耐磨性和工作噪聲

第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算三、軸的強(qiáng)度計(jì)算（一）初選軸的直徑第二軸和中間軸中部直徑d≈0.45A最大直徑dm和支承間距l(xiāng)之比第一軸與中間軸：dm/L=0.16~0.18第二軸：dm/L=0.18~0.21第一軸花鍵部分直徑d（mm）可按經(jīng)驗(yàn)公式初選：經(jīng)驗(yàn)系數(shù)K=4.0~4.6，Temax的單位是Nm。

第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算三、軸的強(qiáng)度計(jì)算（二）軸的剛度驗(yàn)算關(guān)鍵參數(shù)：軸在垂直面內(nèi)的撓度和水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角垂直面內(nèi)的撓度使齒輪中心距變化，破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜，致使沿齒長(zhǎng)方向的壓力分布不均勻，磨損增大，壽命降低。第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算三、軸的強(qiáng)度計(jì)算（二）軸的剛度驗(yàn)算變速器軸撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算Ft—圓周力，F(xiàn)r—徑向力，F(xiàn)a—軸向力。軸在垂直面撓度允許值[fc]=0.05~0.10mm；軸在水平面撓度允許值[fs]=0.10~0.15mm；齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.002rad；軸的全撓度f(wàn)≤0.2mm

第四節(jié)變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算三、軸的強(qiáng)度計(jì)算（三）軸的強(qiáng)度驗(yàn)算軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩同時(shí)作用下其等效彎矩和應(yīng)力為：在低擋工作時(shí)，[σ]≤400MPa；應(yīng)驗(yàn)算軸上花鍵的齒面擠壓應(yīng)力T轉(zhuǎn)矩,ψ載荷不均勻系數(shù)(0.7-0.8),z齒數(shù),h工作高,l工作高,d平均直徑變速器的軸用與齒輪相同的材料制造

第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器慣性式同步器能做到換擋時(shí)，在兩換擋元件之間的角速度達(dá)到完全相等之前不允許換擋，因而能很好地完成同步器的功能和實(shí)現(xiàn)對(duì)同步器的基本要求按結(jié)構(gòu)形式，慣性式同步器可分為鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式它們都包括摩擦元件、鎖止元件和彈性元件第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器（一）鎖環(huán)式同步器1.基本結(jié)構(gòu)RingSynchronizer第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器（一）鎖環(huán)式同步器2.工作原理工作可靠、零件耐用第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器（一）鎖環(huán)式同步器3.主要尺寸的確定（1）接近尺寸：同步器換擋第一階段中間，在滑塊側(cè)面壓在鎖環(huán)缺口側(cè)邊的同時(shí)，且嚙合套相對(duì)滑塊作軸向移動(dòng)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=0.2-0.3mm第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器（一）鎖環(huán)式同步器3.主要尺寸的確定（2）分度尺寸：滑塊側(cè)面與鎖環(huán)缺口側(cè)邊接觸時(shí)，嚙合套接合齒與鎖壞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接合齒齒距第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器（一）鎖環(huán)式同步器3.主要尺寸的確定（3）滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離c：滑塊在鎖壞缺口內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的距離c影響分度尺寸a。滑塊寬度d、滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離c與缺口寬度尺寸E之間的關(guān)系有：E=d+2c滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離c與接合齒齒距t的關(guān)系：c=R1t/4R2R1為滑塊軸向移動(dòng)后的外半徑，R2為接合齒分度圓半徑第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器（一）鎖環(huán)式同步器3.主要尺寸的確定（4）滑塊端隙δ1：δ1

指滑塊端面與鎖環(huán)缺口端面之間的間隙。同時(shí)嚙合套端面與鎖環(huán)端面的間隙為δ2，要求δ2>δ1

。若δ2<

δ1

，則b<0，在換擋時(shí)會(huì)使同步器失去鎖止作用第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器（一）鎖環(huán)式同步器3.主要尺寸的確定（5）后備行程δ3：指鎖環(huán)端面與齒輪接合齒端面的間隙。預(yù)留后備行程的原因是鎖環(huán)的摩擦錐面會(huì)因摩擦而磨損，并在接下來(lái)的換擋時(shí)，鎖環(huán)要向齒輪方向增加少量移動(dòng)。隨著磨損增加，這種移動(dòng)也逐漸增多，導(dǎo)致間隙δ3逐漸減少直至為零。此后摩擦錐面會(huì)出現(xiàn)間隙和失去摩擦力矩一般取1.2-2.0第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)一、慣性式同步器（二）多錐式同步器鎖止面仍在同步環(huán)的接合齒上，只是在原有的兩個(gè)錐面之間再插入輔助同步錐由于錐表面的有效摩擦面積成倍增加，同步轉(zhuǎn)矩也相應(yīng)增加，因而具有較大的轉(zhuǎn)矩容量和低熱負(fù)荷第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)二、主要參數(shù)的確定1.摩擦因數(shù)f為了獲得較大的摩擦力矩，要求摩擦因數(shù)大且穩(wěn)，鎖環(huán)常選用黃銅合金（如：錳黃銅）制造；黃銅合金——鋼材摩擦副在油中工作的摩擦因數(shù)取為0.1；對(duì)錐面的表面粗糙度要求較高，保證在使用過(guò)程中摩擦因數(shù)變化?。荒Σ烈驍?shù)大，則換擋省力或同步時(shí)間縮短；在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及泄油槽，以保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)二、同步器主要參數(shù)的確定2.同步環(huán)主要尺寸（1）錐面螺紋槽的尺寸螺紋槽頂部窄一些，則刮油效果好；但過(guò)窄會(huì)使磨損加快，摩擦系數(shù)降低，換擋費(fèi)力；螺紋槽大一些，便于儲(chǔ)存刮下來(lái)的油，但螺距增大又會(huì)使接觸面減少，增加磨損速度。軸向泄油槽通常為6~12個(gè)，槽寬3~4mm。輕、中型汽車總質(zhì)量大些的貨車第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)二、同步器主要參數(shù)的確定2.同步環(huán)主要尺寸（2）錐面半錐角αα越小，摩擦力矩越大；但α過(guò)小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象；避免自鎖的條件是tanα≥f。一般取α=6°~8°。（3）摩擦錐面平均半徑RR越大，則摩擦力矩越大；原則上是在可能的條件下，盡可能將R取大些；R會(huì)受到中心距A和相關(guān)零件尺寸（如：同步環(huán)徑向厚度）和布置的限制；第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)二、同步器主要參數(shù)的確定2.同步環(huán)主要尺寸（4）錐面工作長(zhǎng)度bb小，可縮短變速器軸向長(zhǎng)度，但減少了錐面工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。p——摩擦面的許用壓力Mm——摩擦力矩第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)二、同步器主要參數(shù)的確定2.同步環(huán)主要尺寸（5）同步環(huán)徑向厚度受結(jié)構(gòu)布置的限制（中心距A、錐面平均半徑R等）不易取厚，但必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度；乘用車同步環(huán)厚度較小，選用錳黃銅等材料采用鍛造工藝加工，能提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命；貨車同步環(huán)用鋁黃銅等材料壓鑄加工；鋼—鉬摩擦副（鋼或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬）比銅環(huán)的強(qiáng)度高、耐磨損；第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)二、同步器主要參數(shù)的確定3.鎖止角β正確選擇β，可以保證只有同步時(shí)才能進(jìn)行換擋；選取β的影響因素：f、R、α和鎖止面平均半徑r。β在26°~42°范圍內(nèi)變化。第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)二、同步器主要參數(shù)的確定4.同步時(shí)間：越短越好影響因素同步器的結(jié)構(gòu)尺寸；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；接合零件的角速度差；摩擦錐面上的軸向力：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。同步時(shí)間乘用車：高擋0.15~0.30s，低擋0.50~0.80s；貨車：高擋0.30~0.80s，低擋1.00~1.50s。第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)二、同步器主要參數(shù)的確定5.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算換擋過(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軸上的常嚙合齒輪。其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(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，可將其分解為標(biāo)準(zhǔn)的幾何體，并按數(shù)學(xué)公式合成求出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)三、同步器的計(jì)算1.計(jì)算目的計(jì)算摩擦力矩，核算同步時(shí)間；計(jì)算摩擦錐面和鎖止面的角度，確定鎖止條件。2.輸入端轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Jr的計(jì)算輸入端：換擋過(guò)程中依靠同步器改變轉(zhuǎn)速的零件。包括第一軸及離合器從動(dòng)盤、中間軸及其齒輪、與中間軸上齒輪相嚙合的第二軸上的常嚙合齒輪；計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，首先求出各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后按不同擋位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上；可以用扭擺測(cè)量等實(shí)測(cè)或用數(shù)學(xué)公式計(jì)算。

第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)三、同步器的計(jì)算3、摩擦力矩和同步時(shí)間的計(jì)算整車慣量Jc很大，可認(rèn)為其速度基本不變。要想在時(shí)間t內(nèi)同步，所需的摩擦力矩：ωe——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度；ωa、ωb——換擋前\后的擋位齒輪角速度；ik、ik+1——變速器低速檔和高速檔的傳動(dòng)比。

第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)三、同步器的設(shè)計(jì)計(jì)算3.摩擦力矩和同步時(shí)間的計(jì)算換檔時(shí)，實(shí)際作用在同步器上的摩擦力矩：F——作用在同步器摩擦錐面上的軸向力，F(xiàn)=Fsigsη；若想在時(shí)間t內(nèi)實(shí)現(xiàn)同步，則需有：得到所需的同步時(shí)間：

第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)三、同步器的計(jì)算4.鎖止條件的計(jì)算為防止同步前換入檔位，必須保證在鎖環(huán)鎖止面上由摩擦力矩Mm2產(chǎn)生的圓周力F1

應(yīng)大于撥環(huán)力矩產(chǎn)生的圓周力F2

。第五節(jié)同步器設(shè)計(jì)三、同步器的計(jì)算4.鎖止條件的計(jì)算要想保證同步時(shí)換擋，必須正確選取α、β使之滿足:

第六節(jié)變速器操縱機(jī)構(gòu)一、操縱機(jī)構(gòu)的功用和組成根據(jù)汽車使用條件的需要完成選擋、換擋或退到空擋。由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及安全裝置組成。二、操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求（1）換擋時(shí)只能掛入一個(gè)擋位，通過(guò)互鎖裝置實(shí)現(xiàn)。（2）換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，并防止自動(dòng)脫擋或自動(dòng)掛擋，通過(guò)自鎖裝置實(shí)現(xiàn)。（3）防止誤掛倒擋，通過(guò)倒擋鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)第六節(jié)變速器操縱機(jī)構(gòu)三、操縱機(jī)構(gòu)分類直接操縱式單軌式操縱機(jī)構(gòu)減少了變速叉軸，各擋同用一組自鎖裝置，簡(jiǎn)化了操縱機(jī)構(gòu)，但要求各擋換擋行程相等。遠(yuǎn)距離操縱式要求系統(tǒng)有足夠的剛性，各連接件之間間隙不能過(guò)大，否則換擋手感不明顯；變速桿支座應(yīng)固定在受車架振動(dòng)、變形影響較小的地方，以避免對(duì)操縱有不利影響。電控操縱式?jīng)]有變速桿、離合器踏板，駕駛員通過(guò)控制油門踏板實(shí)現(xiàn)換檔。汽車設(shè)計(jì)第四章萬(wàn)向傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)第一節(jié)概述第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算第五節(jié)傳動(dòng)軸和中間支承結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)第一節(jié)概述一、功用相對(duì)位置不斷改變的兩軸間動(dòng)力與運(yùn)動(dòng)傳遞二、組成萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸管伸縮花鍵中間支承（長(zhǎng)軸距）第一節(jié)概述三、基本設(shè)計(jì)要求1）保證所連接的兩軸的夾角及相對(duì)位置在一定范圍內(nèi)變化時(shí)，能可靠而穩(wěn)定地傳遞動(dòng)力。2）保證所連接的兩軸盡可能等速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于萬(wàn)向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動(dòng)和噪聲應(yīng)在允許的范圍內(nèi)，在使用車速范圍內(nèi)不應(yīng)產(chǎn)生共振現(xiàn)象。3）傳動(dòng)效率高，使用壽命長(zhǎng)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，維修容易等。第一節(jié)概述四、萬(wàn)向節(jié)的應(yīng)用(a)變速器與驅(qū)動(dòng)橋之間(b)多軸汽車分動(dòng)器與驅(qū)動(dòng)橋間或驅(qū)動(dòng)橋與驅(qū)動(dòng)橋之間(c)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間（由于車架的變形造成軸線間相互位置變化的兩傳動(dòng)部件）

(d)采用獨(dú)立懸架的汽車差速器之間

(e)轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)車橋的差速器與車輪之間(f)汽車的動(dòng)力輸出裝置和轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)中第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析一、萬(wàn)向節(jié)分類第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)由萬(wàn)向節(jié)叉、十字軸、油封、滾針軸承及其軸向定位件和密封件等組成。兩萬(wàn)向節(jié)叉上的孔分別活套在十字軸的兩對(duì)軸頸上。當(dāng)主動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)軸既可隨之轉(zhuǎn)動(dòng)，又可繞十字軸中心在任意方向擺動(dòng)第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)滾針軸承的潤(rùn)滑和密封毛氈油封：因防漏油、防水、防塵效果差，已淘汰雙刃口復(fù)合油封：防漏油、防水、防塵效果好。在灰塵較多的環(huán)境中萬(wàn)向節(jié)壽命顯著提高。多刃口油封：防漏油、防水、防塵效果更好。第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)滾針軸承的潤(rùn)滑和密封滾針直徑差值應(yīng)控制在0.003mm以內(nèi)滾針軸承徑向間隙0.009~0.095mm滾針周向總間隙取0.08~0.30mm為宜重型汽車有時(shí)采用較粗的滾針并分成兩段以提高其壽命，也有以滾柱代替滾針的結(jié)構(gòu)。為防止十字軸軸向竄動(dòng)及避免摩擦發(fā)熱，有的在十字軸軸端和軸承碗之間加裝端面滾針軸承。第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)滾針軸承的軸向定位方式內(nèi)卡式、外卡式、翼型式第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，傳動(dòng)效率高，生產(chǎn)成本低；且允許相鄰兩傳動(dòng)軸之間有一定交角，故應(yīng)用普遍。但當(dāng)所連接的兩軸夾角由4°增至16°，萬(wàn)向節(jié)中滾針軸承的壽命下降為原來(lái)的1/4。萬(wàn)向節(jié)安裝位置或相連接總成α不大于離合器-變速器；變速器-分動(dòng)器（相連接總成均安裝在車架上）1°~3°驅(qū)動(dòng)橋傳動(dòng)軸汽車滿載靜止夾角一般汽車6°越野汽車12°行駛中的極限夾角一般汽車15°~20°越野汽車30°第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析三、雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)將傳動(dòng)軸長(zhǎng)度減縮至最小的雙十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)裝置不帶定心機(jī)構(gòu)第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析三、雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)帶定心機(jī)構(gòu)：為了保證雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)連接的軸工作轉(zhuǎn)速趨于相等，用分度機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)定心，以確保所連接的兩軸接近等速轉(zhuǎn)動(dòng)第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析三、雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)現(xiàn)在的雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)多采用偏心式結(jié)構(gòu)，即使萬(wàn)向節(jié)中心與轉(zhuǎn)向中心偏離一定距離（一般偏離1.0～3.5mm），從而使輸入軸與輸出軸的角速度接近相等第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析三、雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)兩軸夾角大（一般50°，偏心式可達(dá)60°）密封性好，傳動(dòng)效率高，工作可靠，制造方便尺寸大，零件多，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，傳遞轉(zhuǎn)矩有限當(dāng)應(yīng)用于轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中，由于軸向尺寸大，為使主銷軸線的延長(zhǎng)線與地面交點(diǎn)到輪胎的印跡中心偏離不大，需要較大的主銷內(nèi)傾角第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析四、等速萬(wàn)向節(jié)1.球籠式萬(wàn)向節(jié)（1）固定型球籠式萬(wàn)向節(jié)星形套7以內(nèi)花鍵與主動(dòng)軸1相連，其外表面設(shè)置有6條凹槽（形成內(nèi)滾道）。球形殼8的內(nèi)表面設(shè)置有對(duì)應(yīng)的6條凹槽（形成外滾道）。6個(gè)鋼球分別嵌裝在6條滾道中，并由保持架4使之保持在同一平面內(nèi)。動(dòng)力由主動(dòng)軸1經(jīng)過(guò)鋼球6、球形殼8輸出。第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析四、等速萬(wàn)向節(jié)1.球籠式萬(wàn)向節(jié)（1）固定型球籠式萬(wàn)向節(jié)RF型滾道為圓形，鋼球與滾道為兩點(diǎn)接觸BJ型滾道為橢圓形，鋼球與滾道為四點(diǎn)接觸第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析四、等速萬(wàn)向節(jié)1.球籠式萬(wàn)向節(jié)（1）固定型球籠式萬(wàn)向節(jié)兩軸交角范圍較大，通常在45°~50°范圍之內(nèi)在工作時(shí)，無(wú)論傳動(dòng)方向如何，6個(gè)鋼球全部參與傳遞動(dòng)力具有承載能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊、拆裝方便等優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)用較為廣泛第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析四、等速萬(wàn)向節(jié)1.球籠式萬(wàn)向節(jié)（2）伸縮型球籠式萬(wàn)向節(jié)內(nèi)外滾道采用圓筒形直槽，在傳動(dòng)動(dòng)力過(guò)程中，星形套2和筒形殼4可沿軸向相對(duì)移動(dòng)第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析四、等速萬(wàn)向節(jié)1.球籠式萬(wàn)向節(jié)（2）伸縮型球籠式萬(wàn)向節(jié)兩軸交角范圍約為20°~25°，相較十字軸式萬(wàn)向節(jié)相鄰兩軸的交角范圍有所增大，但要小于固定型球籠式萬(wàn)向節(jié)多用于前置前驅(qū)且采用獨(dú)立懸架的乘用車轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋靠近主減速器側(cè)第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析四、等速萬(wàn)向節(jié)2.三樞軸式萬(wàn)向節(jié)主要由筒形殼、球面滾輪、滾針、三樞軸、彈性擋圈、卡簧等元件組成

第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析四、等速萬(wàn)向節(jié)2.三樞軸式萬(wàn)向節(jié)

三樞軸式萬(wàn)向節(jié)能允許最大軸間交角為43°具有體積小、質(zhì)量輕、潤(rùn)滑好、散熱快、承載大、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、布置緊湊、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工藝性突出等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用在汽車驅(qū)動(dòng)橋中，特別是采用輕量化設(shè)計(jì)和布置較為困難的中小排量乘用車中第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析五、撓性萬(wàn)向節(jié)依靠橡膠彈性元件的彈性變形來(lái)保證在相交兩軸間傳動(dòng)時(shí)不發(fā)生干涉。彈性元件可以是橡膠盤、橡膠金屬套筒、鉸接塊、六角環(huán)形橡膠圈等多種形狀第二節(jié)萬(wàn)向節(jié)結(jié)構(gòu)方案分析五、撓性萬(wàn)向節(jié)撓性萬(wàn)向節(jié)能減小傳動(dòng)系扭轉(zhuǎn)振動(dòng)、動(dòng)載荷和噪聲，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用中不需潤(rùn)滑，一般用于兩軸間夾角不大（一般為3°~5°）和有很小軸向位移的萬(wàn)向傳動(dòng)場(chǎng)合橡膠應(yīng)具有的力學(xué)特性：抗拉強(qiáng)度不小于15MPa；相對(duì)伸長(zhǎng)率不小于350%；肖氏硬度為65～75HS；最大擠壓應(yīng)力為7.5～8.0MPa；切變模量G=0.85MPa；工作溫度為-45～80℃第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析一、十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)1.單十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)

轉(zhuǎn)速不均勻系數(shù)第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析

第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析一、十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)1.單十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)十字軸萬(wàn)向節(jié)的力矩平衡

第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析

第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析一、十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)1.單十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)十字軸萬(wàn)向節(jié)的力矩平衡附加彎矩可引起與萬(wàn)向節(jié)相連零部件的彎曲振動(dòng)，在萬(wàn)向節(jié)主、從動(dòng)軸支承上引起周期性變化的徑向載荷，從而激起支承處的振動(dòng)，使傳動(dòng)軸產(chǎn)生附加應(yīng)力和變形，從而降低傳動(dòng)軸的疲勞強(qiáng)度為了控制附加彎矩，應(yīng)避免兩軸之間的夾角過(guò)大第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析一、十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)1.單十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)如果十字軸萬(wàn)向節(jié)的主動(dòng)叉軸轉(zhuǎn)速不變，則從動(dòng)叉軸周期地加速、減速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的慣性力矩為

第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析一、十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)2.雙十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)①第一萬(wàn)向節(jié)兩軸間夾角α1與第二萬(wàn)向節(jié)兩軸間夾角α2相等②第一萬(wàn)向節(jié)的從動(dòng)叉與第二萬(wàn)向節(jié)的主動(dòng)叉處于同一平面內(nèi)第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析一、十字軸萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)3.多十字軸式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)從動(dòng)叉相對(duì)主動(dòng)叉的轉(zhuǎn)角叉與單萬(wàn)向節(jié)相似：假如多萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)的各軸軸線均在同一平面，且各傳動(dòng)軸兩端萬(wàn)向節(jié)叉平面之間的夾角為零或π/2，則當(dāng)量夾角

第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析二、雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)偏心式雙聯(lián)式萬(wàn)向節(jié)

第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析三、球籠式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)等速原理第三節(jié)萬(wàn)向傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)和受力分析三、球籠式萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)鋼球是主要的傳力部件，鋼球的運(yùn)動(dòng)對(duì)萬(wàn)向節(jié)的工作能力和使用性能有著重要的作用當(dāng)主、從動(dòng)軸之間夾角為零時(shí)，鋼球的運(yùn)動(dòng)平面與傳動(dòng)軸垂直，此時(shí)鋼球的運(yùn)動(dòng)軌跡為圓當(dāng)主動(dòng)軸與從動(dòng)軸之間存在夾角α之后，鋼球三種運(yùn)動(dòng)：繞軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓；平行于軸線的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周中鋼球往返一次垂直于軸線的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，每轉(zhuǎn)動(dòng)一周中鋼球往返兩次因此在某一夾角α下高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，鋼球?qū)a(chǎn)生很大的軸向力第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算一、計(jì)算載荷1.起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算一、計(jì)算載荷2.附著轉(zhuǎn)矩

第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算一、計(jì)算載荷3.日常行駛平均轉(zhuǎn)矩

日常汽車行駛的平均牽引力道路滾動(dòng)阻力系數(shù)平均爬坡能力系數(shù)性能系數(shù)第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算一、計(jì)算載荷第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算損壞形式滾針軸承和十字軸軸頸的磨損過(guò)度磨損后，滾針軸承碗和十字軸軸頸工作表面將出現(xiàn)壓痕和剝落一般情況下，當(dāng)磨損或壓痕超過(guò)0.15mm時(shí)便應(yīng)報(bào)廢滾針直徑不小于1.6mm，公差帶0.003mm合適間隙0.009-0.095長(zhǎng)度不超過(guò)軸頸第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算滾針軸承接觸應(yīng)力

第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算十字軸失效：軸頸根部斷裂軸頸應(yīng)力

T1計(jì)算轉(zhuǎn)矩rF到十字軸中心距

α最大夾角d1軸頸直徑d2油道直徑sF到軸頸根部距離第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算萬(wàn)向節(jié)叉

h/b1.01.51.752.02.53.04.010k0.2080.2310.2390.2460.2580.2670.2820.312

第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算

第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算十字軸十字軸常用材料為20CrMnTi、20Cr、20MnVB、12CrNi3A等低碳合金鋼軸頸表面進(jìn)行滲碳淬火處理表面硬度為58～64HRC軸頸端面硬度不低于55HRC>-183050<=183050-有效硬化層深度mm0.6~1.00.8~1.21.0~1.41.1~1.5心部硬度HRC35~4833~4830~4525~40第四節(jié)萬(wàn)向節(jié)的設(shè)計(jì)計(jì)算二、十字軸式萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)計(jì)算十字軸軸頸表面表面粗糙度不超過(guò)0.4μm軸頸端面表面粗糙度不超過(guò)0.8μm軸頸根部圓弧表面粗糙度不超過(guò)1.6μm其它非磨加工處表面粗糙度不超過(guò)3.2μm第四