八檔變速器說明書

1、LU東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書目錄 1 X1刖 話11.1課題背景11.2課題的意義11.3課題的研究內(nèi)容11.4課題的研究手段22冷藏半掛車變速器的總體設(shè)計32.1變速器的基本要求32.2變速器傳動方案分析32.2.1變速器（采用中間軸式）布置形式42.2.2副變速器的布置方案52.2.3倒擋布置方案72.3零、部件結(jié)構(gòu)方案分析82.3.1齒輪形式82.3.2換擋機構(gòu)的形式92.3.3防止自動脫擋92.3.4變速器軸承102.4變速器主要參數(shù)的選擇102.4.1冷藏半掛車及發(fā)動機的有關(guān)數(shù)據(jù)：102.4.2傳動比的范圍112.4.3確定外形尺寸122.5齒輪參數(shù)的確定122.5.1 模數(shù)

2、122.5.2壓力角a 122.5.3螺旋角p132.5.4 齒寬 b132.6各擋齒輪齒數(shù)的分配14卜2.6.1各檔傳動比分析142.6.2 一擋齒輪齒數(shù)計算153VB程序173.1程序框圖173.1.1設(shè)計流程圖173.1.2行駛阻力-驅(qū)動力圖183.1.3加速度曲線圖183.1.4功率曲線圖203.1.5最大爬坡度203.1.6后備功率213.2程序的實現(xiàn)214冷藏半掛車的動力計算224.1汽車的行駛方程式224.2動力性評價指標的計算224.2.1 最高車速 Uamax224.2.2最大爬坡度imax234.2.3最大加速度235總結(jié)246參考文獻25 261前言1.1課題背景變速器是

3、汽車的重要組成部分，在機械傳動系中作為一個獨立的總成而存在。 隨著汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速、功率的不斷提高和汽車電子技術(shù)的發(fā)展，對于與高性能發(fā) 動機配合使用的汽車變速器的要求越來越高，這不僅僅要求變速器本身性能優(yōu)異, 而且要能充分發(fā)揮發(fā)動機的性能。從現(xiàn)代汽車變速器的市場狀況和發(fā)展來看，全世界的各大廣商都對提高AT 的性能及研制無級變速器CVT表現(xiàn)積極，汽車業(yè)界非常重視CVT在汽車上的實用 化進程。然而，因無級變速器技術(shù)難度很大，發(fā)展相對較慢，從而成為世界范圉內(nèi) 尚未解決的難題之一。LI前世界上裝車較多的汽車變速器是機械變速器、電控液 力自動變速器、金屬帶鏈式無級變速器、電控機械式自動變速器、雙離合器變速

4、 器等數(shù)種，并具有各自優(yōu)勢，但其中金屬帶式無級變速器的前景看好。山于自己 能力相對有限，故在此次研究課題為設(shè)計一個機械式變速器。1.2課題的意義隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型的多樣化、個性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢。 而變速器設(shè)計是汽車設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)之一。盡管近年來，自動變速器和無級變 速器技術(shù)迅猛發(fā)展，對長期以來主導市場地位的機械變速器產(chǎn)生很大沖擊，但機 械變速器已應用了很長一個時期,經(jīng)過反復改進，成為現(xiàn)在的形式,制造技術(shù)趨于 成熟化，變速器會應對市場要求朝操縱舒適、輕柔、傳動效率高、低油耗、環(huán)保 與低噪聲方向發(fā)展，汽車變速器市場的需求量將繼續(xù)持續(xù)增長。所以LI前研究此類重型運輸車的變速器機構(gòu)

5、很有市場需求，研究這類變速器 也有非常積極的意義。1.3課題的研究內(nèi)容本課主要研究的是基于整車匹配的變速器總體設(shè)訃及整車動力性計算。LU東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書1.4課題的研究手段文獻法、實驗模擬法山東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書2冷藏半掛車變速器的總體設(shè)計2.1變速器的基本要求變速器用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，LI的是在原地起步、爬 坡、轉(zhuǎn)彎加速等各種工況下使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最 有力的工況范圍內(nèi)丄作。變速器設(shè)有空擋，可在啟動發(fā)動機、汽車滑行或停車時 使發(fā)動機的動力停止向驅(qū)動輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽車獲得倒退行駛能力。 需要時，變速器還有動力

6、輸出功能。所以對變速器提出以下要求：1）保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。2）設(shè)置空擋用來切斷發(fā)動機動力向驅(qū)動輪的傳輸。3）設(shè)置倒擋，是汽車能倒退行駛。4）設(shè)置動力輸出裝置，需要時能進行功率輸出。5）換擋迅速、省力、方便。6）工作可靠。汽車行駛過程中變速器不得有跳擋、亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā) 生。7）變速器應當有相當高的工作效率。8）變速器的工作噪聲低。以上要求中的1）、5）可以由合理的傳動比保證（設(shè)計合理的齒輪齒數(shù)），詢 的要求則需要盡量簡短的傳動路線或者需要設(shè)置直接擋（本設(shè)計是靠直接擋來保 證的），4）要求由于任務(wù)書中沒有涉及在此不作考慮而2）要求的空擋需要曲操縱 機構(gòu)實現(xiàn)即保證動力不經(jīng)過二

7、軸，而要求6）需要通過結(jié)構(gòu)設(shè)計來保證，將在下面 提到。除此之外，變速器還應滿足出廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、 維修方便等要求。山于所要求設(shè)計的變速器擋數(shù)較多，所以需要附加副變速器，釆用這種方式 使變速器結(jié)構(gòu)變化不大。2.2變速器傳動方案分析在固定軸式變速器中兩軸式變速器和中間軸式變速器最為常用。兩軸式變速 器具有結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小和容易布置的特點并且傳動效率較高工作噪聲低, 但是受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋傳動比不可能設(shè)訃得很大。因兩軸式變速 器不能設(shè)置直接擋，在高擋工作時噪聲較大。兩軸式變速器常用于后置后驅(qū)與前 置前驅(qū)車輛上。中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后驅(qū)汽車和發(fā)動機后置后

8、驅(qū)客車上。中間 軸式變速器通常共有的特點是：絕大多數(shù)傳動方案的第二軸前端經(jīng)軸承支撐在笫 一軸后端的孔內(nèi)，且保持兩軸軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合齒套將它們連接后可得 到直接擋。使用直接擋變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承受載荷，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩 經(jīng)過變速器笫一軸與笫二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率最高，并且噪音低, 齒輪和軸承的磨損降低提高變速器使用壽命。而本次設(shè)計是42t的冷藏半掛車變速器，需要較大的驅(qū)動力，它要求需要較 大傳動比，隨意在本設(shè)訃中采用中間軸式變速器。山于設(shè)計任務(wù)是設(shè)計一臺具有 八擋的變速器，當擋數(shù)超過六擋以后，可以在6擋以下的主變速器基礎(chǔ)上，再行 配置副變速器，通過兩者組合獲得多擋變速器

9、。所以為了獲得八個擋位需要先確 定一個四擋主變速器然后再匹配一個二擋副變速器，組合之后便可組成八擋變速 器。2.2.1變速器（采用中間軸式）布置形式在擋數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)、換擋方 式和倒擋傳動方案上有差別。如圖3.1中的中間軸式四擋變速器傳動方案示例的 區(qū)別為：圖3.1a、b所示方案有四對常嚙合齒輪，倒擋用直齒滑動齒輪換擋。第 二軸為三點支承，前端支承在第一軸的末端孔內(nèi)，軸的中部和后端分別支承在變 速器殼體和附加殼體上。圖3 .la所示傳動方案乂能達到提高中間軸和第二軸剛 度的目的；圖3 .lc所示傳動方案的二、三、四擋用常嚙合齒輪傳動，而一、倒 擋用支持滑

10、動齒輪換擋，第二軸為兩點支撐。-3-山東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書）一L3Ud)圖2-1本次設(shè)計的冷藏半掛車常在重載下工作，圖2-1中的四種布置方案b較好, 一擋布置在支撐端附近，并且b圖較c圖而言釆用四對常嚙合齒輪傳動，比起c 的一擋中間軸齒輪在換擋時要承受著雙向磨損，這不利于變速器的使用壽命，d 也是很好的布置方案，它采用了 5對常嚙合齒輪后則消除了輪齒的端面磨損，并 且在一擋和倒擋行駛時載荷分別山不同的齒輪傳遞，這樣就提高了齒輪的壽命, 但也增多了齒輪數(shù)II、增大了變速器旋轉(zhuǎn)部分的總的慣性力矩，因而使同步器的 工作條件變壞。綜上所述所以設(shè)訃中主變速器傳動方案采用了 b圖的布置形式。2

11、.2.2副變速器的布置方案副變速器用于空、滿載的質(zhì)量變化大、使用條件復雜、加之柴油機轉(zhuǎn)矩變化 平緩、適應性差而需要擴大傳動比范圉、增多擋位數(shù)以適應在各種使用條件下的 動力性與經(jīng)濟性要求的重型車。為不使變速器的結(jié)構(gòu)過于復雜和便于系列化，多以四擋或五擋變速 器與兩（或三、四）擋副變速器組合，后者可裝在變速器之前或后或前及后。前置副變速器多山一對齒輪組成超速擋代替變速器的常嚙合傳動齒輪，結(jié)構(gòu) 緊湊、易變型。前置副變速器用于分割主變速器相鄰擋位之間的間隔，并獲得兩 倍于主變速器擋位數(shù)的擋位。組合后的多擋變速器也只有兩對齒輪同時進入嚙合, 因此傳動效率不變。利用已有的基本型變速器與前置副變速器組合的多擋

12、變速器, 通用化程度高是其基本優(yōu)點，通常用于需要提高車速時（例如對柴油機汽車）或 用于需要不大地提高車輪的牽引力時（在主變速器可以承受的范圉內(nèi)）。副變速 器有兩個擋，即直接擋和非直接擋。后者根據(jù)需要可為超速擋，亦可為降速擋。 當前置副變速器采用具有較大傳動比的降速擋時，要求主變速器有相對較大的中 心距，以便能承受增大了的低擋輸出轉(zhuǎn)矩，這是它的主要缺點。后置副變速器可由兩對齒輪或行星齒輪機構(gòu)組成，傳動比較大，后置可減小 變速器的尺寸及負荷，為常用型。前后均置方案可得到更多擋位。主、副變速器 多聯(lián)成一個單獨總成 以利拆裝。主、副變速器可分段或交替地換擋，前者使兩 種傳動比分段銜接；后者交替插入：也

13、有將分段式與插入式結(jié)合成綜合式的傳動 比搭配。在本設(shè)計中鑒于所需的副變速器傳動比較小用于分割主變速器相鄰擋位之 間的間隔以獲得較好的擋位分配盡可能的發(fā)揮出柴油機轉(zhuǎn)速，來提高中高擋車速。 所以設(shè)計所采用的副變速器布為前置式副變速器如圖2-2所示：圖2-2圖2-2所示變速器為前置式副變速器，有一直接擋跟一傳動比不是很大的 降速擋組成，副變速器笫二軸接主變速器笫一軸，副變速器中間軸接主變速器中 間軸，當主、副變速器均處于直接擋時這時傳動比為1，是該組合式變速器最高 擋（直接擋）八擋。副變速器一軸與二軸通過結(jié)合套連在一起時為高速擋輸出， 不耦合時，通過一對常嚙合齒輪副山副變速器中間軸輸入到主變速器中間

14、軸，對 外輸出。2.2.3倒擋布置方案與前進擋位比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒擋，故 多數(shù)方案均釆用直齒滑動齒輪方式換倒擋。為實現(xiàn)倒擋傳動，有些方案在中間軸 和第二軸上的齒輪傳動路線中加入一個中間傳動齒輪的方案。圖2-3為常見的倒擋布置方案。圖2-3b所示方案的優(yōu)點是換倒擋時利用了中 -7-LU東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書間軸上的一扌當齒輪，因而縮短了中間軸的長度：但換擋時要求有兩對齒輪同時進 入嚙合，使換擋困難。圖2-3 c所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋 程序不合理。圖2-3d所示方案針對前者的缺點作了修改，因而取代了圖2-3c所 示方案。圖2-3e所示方

15、案是將中間軸上的一、倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加 長。圖2-3f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換擋更為輕便。為 了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動釆圖2-3g所示方案； 其缺點是一、倒擋須各用一根變速器撥義軸，致使變速器上蓋中的操縱機構(gòu)復雜 一些。d)c)f)g)圖2-3在本設(shè)計中釆用的主變速器布置方案強度較好，能抵御一定的彎曲應力，所 以關(guān)于倒擋就可以采用簡單可靠的布置方案如圖2-3a,即采用斜齒滑動齒輪換擋, 簡化布置。2.3零、部件結(jié)構(gòu)方案分析 2.3.1齒輪形式與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低等優(yōu)點; 缺點是制造時稍顯復雜，工作時

16、有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓 柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。山于 所設(shè)計的貨車的噸位較大，所以本次設(shè)計變速器中的齒輪均采用斜齒輪。山東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書2.3.2換擋機構(gòu)的形式變速器換擋機構(gòu)有直齒滑動齒輪，嚙合套和同步器換擋三種形式。U前嚙合 套換擋方法仍在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應用。這是因為重型貨 車擋位間的公比較小，則換擋機構(gòu)連件之間的角速度差也小，因此釆用嚙合套換 擋，并且還能降低制造成本及減小變速器長度。所以在我的設(shè)計中副變速器和主 變速器一二檔上使用嚙合套換擋。使用同步器雖能保證迅速、無沖擊、無噪聲換 擋，且

17、與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)提高了汽車的加速性、燃油經(jīng)濟性和行駛安全 性，但是它卻存在機構(gòu)復雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點，故在本次設(shè) 計中并不大范圍使用，只在主變速器三四檔上使用。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。2.3.3防止自動脫擋自動脫擋是變速器的主要故障之一。為解決這個問題，除工藝上采取措施外, 目前在結(jié)構(gòu)上采取措施比較有效的方案有以下兒種：1將兩接合齒的嚙合位置錯開，見圖2-1 o這樣在嚙合時，使接合齒端部超 過被接合齒約使用中接觸部分擠壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸用 來阻止接合齒自動脫擋。2. 將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切?。ㄇ邢?.3-0.6mm）,

18、這樣，換擋后嚙罔2-i他jli動脫抬的機構(gòu)掃謹i圖2-2觀M澈射迪機閉A施【I圖2-4圖R3剣口功說檔他機嗣占誼】1合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動脫擋，見圖24。3將接合齒的工作面加工成斜面，形成倒錐角（一般傾斜2。3。）,使接合 齒面產(chǎn)生阻止自動脫擋的軸向力，見圖24。這種方案比較有效，應用較多。2.3.4變速器軸承變速器軸承常采用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，滑動 軸套等。至于何處應當采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點不同 而不同。變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑小，寬度較寬因而容量大，可承受高 負荷等優(yōu)點，但也有需要調(diào)整預緊，裝配麻煩，磨損后

19、軸易歪斜而影響齒輪正確 嚙合的缺點。變速器笫一軸，第二軸的后部軸承以及中間軸前，后軸承，按直徑系列一般 選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。軸承的直徑根據(jù)變速器中心距確定，并要保 證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于620mm,下限只適用于輕型車和轎車。 而在此冷藏半掛車中只能選用上限了。滾針軸承、滑動軸套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運 動的地方。滾針軸承有滾動摩擦損失小，傳動效率高，徑向配合間隙小，定位及 運轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合等優(yōu)點?；瑒虞S套的徑向配合間隙大，易磨損，間 隙增大后影響齒輪的定位和運轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加。然而滑動軸套的優(yōu)點是 制造容易，成本低。在本次設(shè)計中主

20、要選用了圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承和滾針軸承。2.4變速器主要參數(shù)的選擇2.4.1冷藏半掛車及發(fā)動機的有關(guān)數(shù)據(jù)：表2-1冷藏半掛車有關(guān)數(shù)據(jù)汽車總重量42000kg車輪半徑0.536m滾動阻力系數(shù)0.013主減速器的傳動比4.77軸距3.2m質(zhì)心高度（滿載）0.9m-9-山東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書迎風面積CDA = 7.96m2汽車傳動系的傳動效 率0.85質(zhì)心至前軸距離（滿 載）1.947m擋位數(shù)8表2-2冷藏半掛車發(fā)動機的有關(guān)數(shù)據(jù):發(fā)動機外特性擬合公式島=_0.578x1(T。； +0.1567xl0q +0.5089x10發(fā)動機最大功率275kw (2100r/min)發(fā)動機最大轉(zhuǎn)

21、矩1570N-m(1400r/min)2.4.2傳動比的范圍最小傳動比:主副變速器都選用直接擋，變速器的最小傳動比取lo最大傳動比:根據(jù)公式（21）、（2-2）及相關(guān)參數(shù)大致求出變速器傳動比為 10.5o(2-1)6（/* cos a+sina）Ttq*io“山驅(qū)動車輪與路面附著條件有:(2-2)2.4.3中心距A(2-3)該離合器采用中間軸式，可根據(jù)經(jīng)驗公式（2-3）計算A= *取整后，取A= 154mm2.4.3確定外形尺寸變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間齒輪和換擋機構(gòu)的布 置初步確定。貨車四擋變速器殼體的軸向尺寸（2.42.8）A六擋變速器殼體的軸向 尺寸為（3.23.5

22、）A而本次設(shè)計的變速器是通過主副變速器組合而成，本質(zhì)上類 似于六擋變速器尺寸，但乂比六擋稍大，故加上副變速器軸向尺寸初步取值為 3.6A,那么本設(shè)計八擋變速器軸向尺寸初步定為555o2.5齒輪參數(shù)的確定2.5.1模數(shù)模數(shù)選擇遵循的一般原則：為了減少噪聲應合理減少模數(shù)，增加尺寬：為使 質(zhì)量小，增加模數(shù)，同時減少尺寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應選用同一種模 數(shù)，而從強度方面考慮，各擋齒數(shù)應有不同的模數(shù)。對減少變速器齒輪工作噪聲 有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應選小；低擋齒輪應選大些的模數(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

23、齒輪。山于工藝上的原應，同一變速器的接合齒 模數(shù)相同。對貨車，減小質(zhì)量比噪聲更重要，故齒輪應選大些的模數(shù)而選取較小 的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利換擋。所以考慮到兩者的影響折中一下從磨損均與 傳動平穩(wěn)以及降低噪聲的角度初步取變速器一軸與中間軸常嚙合斜齒輪、二擋斜 齒輪的法向模數(shù)m=5；為提高傳動平穩(wěn)性，降低高速時的噪聲三擋斜齒輪的法向 模數(shù)m=4.5；為磨損均勻，降低噪聲副變速器常嚙合斜齒輪法向模數(shù)、一擋斜齒 輪取、倒擋齒輪模數(shù)m=5mmo2.5.2壓力角a齒輪壓力角較小時，重合度較大并降低了輪齒剛度，為此能減少進入嚙合和 退出嚙合肘的動載荷，使傳動平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時，可提高輪 齒

24、的抗彎強度和表面接觸強度。試驗證明：對于直齒輪，壓力角為28時強度最 高，超過28強度增加不多；對于斜齒輪，壓力角為25時強度最高?；谏鲜鼋?議對于該重型冷藏半掛車的變速器齒輪選用斜齒輪壓力角。取25。2.5.3螺旋角B選斜齒輪的螺旋角，要注意他對齒輪工，作噪聲齒輪的強度和軸向力的影響。 螺旋角也應選擇適宜，太小時發(fā)揮不出斜齒輪的優(yōu)越性，太大乂會使軸向力過大。 增大螺旋角使齒輪嚙合的重合系數(shù)增大，工作平穩(wěn)、噪聲降低，齒的強度也相應 提高，但當卩30時，雖然接觸強度會繼續(xù)提高，而彎曲強度則會驟然下降。III 于需要進一步確定齒輪齒數(shù)在求出P值。具體求解見2-62.5.4齒寬b選擇齒寬時應注意齒

25、寬對變速器的軸向尺寸，齒輪工作平穩(wěn)性，齒輪強度和 齒輪工作受力的均勻程度均有影響?？紤]到盡可能的減少質(zhì)量和縮短變速器的軸 向尺寸，應該選用較小的齒寬。減少齒寬會使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點被削弱，還 會使工作應力增加。使用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導致齒輪傾斜，使齒 輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。通常根據(jù)齒輪模數(shù)m的大 小來選定齒寬：直齒b = kcm , kc為齒寬系數(shù)，取為4.58.0(2-7)斜齒b =匕叫,kc取為6.08.5(2-8)第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)，心可取大些，使接觸線長度增加、接觸 應力降低，以提高傳動平穩(wěn)性和齒輪壽命。初選一擋中間軸斜齒輪召的齒寬系數(shù)&

26、產(chǎn)7與倒擋的齒輪匕=7； 擋第二軸 斜齒輪的齒寬系數(shù)忍2 =6.5；副變速器一軸常嚙合斜齒輪齒寬系數(shù)匕嚴8,副變 速器中間軸常嚙合斜齒輪齒寬系數(shù)匕2=7； 軸常嚙合斜齒輪的齒寬系數(shù)匕產(chǎn)8, 中間軸常嚙合斜齒輪的齒寬系數(shù)匕2 =7：二擋中間軸斜齒輪的齒寬系數(shù)3=7,二 擋一軸斜齒輪的齒寬系數(shù)4=6.5Z；三擋中間軸斜齒輪的齒寬系數(shù)5=6,三擋一 軸斜齒輪的齒寬系數(shù)心6=6.5；聯(lián)合以上已確定的各齒輪副模數(shù)一并代入公式(2-7), (2-8)得到各齒輪的寬度如表2-3表2-3擋位位置齒寬b(mm)副變速器低速擋副變速器一軸40副變速器中間軸35主變速器常嚙合齒輪副一軸40中間軸35主變速器一擋一擋

27、中間軸35一擋二軸32.5主變速器二擋二擋中間軸35二擋二軸32.5主變速器三擋三擋中間軸29.25三擋二軸27倒擋倒擋齒輪1032.5倒擋齒輪9352.5.5齒輪變位系數(shù)的選擇齒輪的變位是齒輪設(shè)計中一個非常重要的環(huán)節(jié)。釆用變位齒輪，除為了避免 齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強度，使用平穩(wěn)性，耐磨性、 抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。具體詳解見2-62.6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，可更據(jù)變速器的擋數(shù)，傳動比和傳 動方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)，方案布置圖如圖3-2。2.6.1各檔傳動比分析在前面我就確定了傳動比范圍為10.6,即一檔傳動比為10.6,最高檔（八

28、檔） 傳動比為1,這樣我們就可以確定中間各檔的傳動比了。-13-LU東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書實際上，汽車傳動系各檔的傳動比大體上是按等比級數(shù)分配的。因為按等比 級數(shù)分配傳動比可以充分利用發(fā)動機提供的功率，提高汽車的動力性。此外還可 以保證汽車換擋平順運行平穩(wěn)。因此先按照等比級數(shù)進行傳動比分配。因為 41二10.6, ig8二1.0,令公比為q (常數(shù))，則各檔傳動比為-7二q -6二g2 ig5 =q3 所以有泊二10.6二即有q二V而=1.4,這樣一來各檔的傳動比也就出來了，如下：i gi=10.6, i g2=757 g3=5.4, i g4 =3.863, i g5 =2.75,

29、 i g6=1.97, i g7-1.4, i gg =1為實現(xiàn)這樣的分段式傳動比則需要副變速器的低檔傳動比為嚴二384圖2-6總布置方案圖2.6.2 一擋齒輪齒數(shù)計算因為副變速器低檔傳動比設(shè)計為3.84,所以有主變速器一擋傳動比為2.76。 取中間軸一擋小齒輪齒數(shù)為16,由公式Zh =(2-9)mn求出Zh后，再由z? = zh- Zg求出z7=42計算齒輪圓整后的中心距：|3 = 2015LU東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書(2-10)屮_ m八(乃+為)2*cos BA1 = 154.3,計算變位系數(shù):2* (A-) 二Mm解出 二0.11,令 8=0.05, 7=0.061由公式(2-

30、12)、(2-13)、(2-14)求出Z- z2 :ZiZqA = mn*(z】+Z2)2*cos 0cos /?8COS 02ZgZ7+Zq(l+m(2 JI)(2-12)(2-13)(2-14)解出Z =29, z2 = 29, cos 傷=26。由公式(2-10). (211)解出 =2.5,令 1=1.25, 2=1.25同理可求出Z3 = 39、z4 = 26、z5 = 38、z6 = 20、z9 = 19、z10 = 23、Z 1 = 12、Z2 = 46 o一軸與中間軸中心距A1二154mm,軸與倒檔軸中心距A2=160.3mm，倒檔軸 與中間軸中心距A3二103.8mm,滿足中

31、心距的要求。各齒輪對應螺旋角屁=26, 02 = 26, 03 = 18,仇=18,傀=20, 06, 傷21 偽=21, % = 18, /?10 = 18, bn = 22, 012 = 22。3VB程序3.1程序框圖在前面初定傳動比的情況下，利用VB編寫程丿了;，來驗證設(shè)計的效果，并優(yōu) 化設(shè)計。3.1.1設(shè)計流程圖圖3-1為了清晰而形象地表示出汽車的工作特性，可以使用VB軟件進行模擬，從 而直觀地顯示出各個參數(shù)特性。如圖3-1是VB的操作過程，它可以按照上述步驟執(zhí)行，并最終得到我們需要的曲線。3.1.2行駛阻力驅(qū)動力圖圖3-2為此八擋變速器對應汽車的驅(qū)動力與行駛阻力平衡圖。藍色線代表各

32、擋在不同轉(zhuǎn)速時的驅(qū)動力，顯然八擋驅(qū)動力曲線與行駛阻力曲線的交點對應的車 速是最大速度。此時的驅(qū)動力和行駛阻力相等，汽車處于穩(wěn)定的平衡狀態(tài)。圖 3-2中最高車速為94.85Km./ho從圖3-2還可以看出，當車速低于最高車速時，驅(qū)動力大于行駛阻力。這樣, 汽車就可以利用剩余的驅(qū)動力加速或爬坡。圖3-23.1.3加速度曲線圖圖3-3為汽車加速度與速度之間的關(guān)系曲線。在進行一般動力性分析而計算 原地起步加速時間時，可以忽略原地起步時的離合器打滑過程。為了獲得最短加 速時間，若相鄰兩黨的加速度曲線有交點，應在交點對應車速山一擋換二擋；若 沒有交點，則應在一擋加速行駛至發(fā)動機轉(zhuǎn)速達到最高轉(zhuǎn)速時換入二擋。

33、204060$3ICO120圖3-3:加速度曲線可以根據(jù)加速度倒數(shù)曲線計算出從某一車速加速到另一車速所需要的時間。-19-圖34 :加速慶倒數(shù)曲線3.1.4功率3.1.4功率曲線圖圖3-5圖中發(fā)動機功率曲線（VIII擋）與阻力功率曲線相交點處對應的車速便是在良 好水平路面上汽車的最高車速Umaxo從功率平衡圖中可以看出行駛時發(fā)動機的 負荷率，所以在燃油經(jīng)濟性分析時也常用。3.1.5最大爬坡度圖36:最大爬坡度汽車最大的爬坡度為I擋時的最大爬坡度，最高擋的最大爬坡度也應該引起LU東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書重視，特別是貨車。因為貨車經(jīng)常以最高擋行駛，如果最高扌當?shù)淖畲笈榔露冗^小, 迫使貨車在

34、遇到較小的坡度時經(jīng)常換擋，影響了行駛的平均車速。3.1.6后備功率圖37:后備功率圖圖37為汽車各擋的后備功率圖，從圖中可以看出：低擋后備功率大，可以 用來加速、爬坡；高擋后備功率小，負荷率高，經(jīng)濟性好。從圖中也可以看出， 汽車在路況允許時，應該盡快換到高速檔，提高發(fā)動機負荷，提高燃油經(jīng)濟性。綜上所示：傳動比按等比級數(shù)分配并經(jīng)過優(yōu)化的方式，汽車的各項性能均能 滿足，所以，現(xiàn)在就確定按上面的傳動比計算。3.2程序的實現(xiàn) 見附錄4冷藏半掛車的動力計算4.1汽車的行駛方程式Ft = Ff + F： + 氐 + 巧(4-1)(1)驅(qū)動力：代_坯嗎咖 cT(4-2)(2)滾動阻力：Ff = m * g

35、* f * cos a(4-3)(3)坡道阻力：Fj = m * g * sin a(4-4)(4)空氣阻力：FW = *U2乙丄丄n(4-5)汽車的空氣阻力與車速的平方成正比，即式中G空氣阻力系數(shù),A迎 風面積(5) 加速阻力：Fj = 6 ma j其中 = 1 +m*rA24.2動力性評價指標的計算4.2.1最高車速i/amax根據(jù)汽車行駛方程式，假設(shè)汽車在水平路面并以某穩(wěn)定車速行駛行駛則可 以忽略坡度阻力與加速阻力，公式變?yōu)椋篎=G* f+的 則阻力的功率為：Pf +(G訂+ 怒*喲譏 代入已知數(shù)據(jù)得到：F=42000*9.8*0.013+* uaA2(7.969Pf =(42000 *

36、 9.8 * 0.013 +* 船)* ua并且已知該冷藏半掛車的傳動效率術(shù)=0.85令TPmaX=PF PmaX為汽車發(fā)動機最大功率)，求得Uamax = 94.85km/lo然 而考慮到需要為發(fā)動機預留一定的后備功率設(shè)定最高車速mx=90km/ho4.2.2最大爬坡度酩“根據(jù)汽車結(jié)構(gòu)訃算理論等效爬坡度，冷藏半掛車采用后輪驅(qū)動，并且已知汽a車的各種參數(shù)，由等效坡度公式：q = T務(wù)，并代入已知數(shù)據(jù)L=3.2m, a = (P L1.947m,取0=0.75, hg=0.9m,求得 q=0.5783,那么實際角度a = arc tan 0.5378 = 30.04但是要考慮發(fā)動機的實際最大轉(zhuǎn)矩

37、與變速器最大傳動比igmax,在爬坡時略去最 大加速阻力與空氣阻力得：F=G*f+G*i,而汽車所能發(fā)出的驅(qū)動力為：臨= Ttq*igQ*r)Tr令Ft=F,即有互心竺=G*f+G*i,r .廠 進一步推知：0 = ，(其中io=4.77,G=4.2*lOA5N,r=O.536m,f=O.O13, nt=O.85,9 Ttqior)T7；q=1570n/m),當 n =1457.19r/min 時，amax = 16.32: czmax=16.32所以得到該車的最大爬坡度i卯瞰為：igmax = tan(zmax = 0.2928理論上汽車最大爬坡度為0.2928.在實際中還要根據(jù)路況等諸多因

38、素來確定。4.2.3最大加速度根據(jù)發(fā)動機外特性擬合曲線臥=00.578 * 103 * n2 + 0.1576 * 10 * n + 0.5089 * 10A3,并聯(lián)立公式ua = 0.377 * = 込込得到汽車驅(qū)動力方程，ig*ior知水平路面穩(wěn)定車速下的行駛阻力如下：F = G * f + 蠱噸 (衍=0.85, i=4.77, CD * 4=7.96)則汽車驅(qū)動力與行駛阻力之差與汽車總質(zhì)量的比值便是用于加速的加速度下面 進行編程求最大加速度偽皿乂并繪制汽車行駛加速度曲線在設(shè)置兩組傳動比后，并 分別運行程序分別得到最大加速度知心=0.65m/s2,對應的車速為9.85km/h5總結(jié)本次課

39、程設(shè)訃進行到這里已經(jīng)完成了大半部分，現(xiàn)在來總結(jié)一下課程設(shè)訃期 間的心得與體會。首先，本次課程設(shè)計是第一次真正意義上關(guān)于發(fā)動機變速器的設(shè)計，所以也 格外吸引我，在心理上也給與了足夠的重視。因此，在課程設(shè)計中雖然遇到過困 難，也會耐心的逐次解決。因為是基于整車匹配的設(shè)汁，所以免不了需要反復驗 算與優(yōu)化，這也讓我對汽車設(shè)計有了更深的認識和理解。其次，在本次課程設(shè)計中，暴露了一些我在軟件使用上的問題。在VB使用 中，一是軟件設(shè)計界面不夠友好，這主要是對軟件使用不夠熟練；二是對程序沒 有做到及時、正確地保存、備份，在我程序設(shè)計完成后，發(fā)現(xiàn)文件打不來，導致 之前的工作完全白費。不過在用VB制圖的過程中，我

40、做出了基于設(shè)計要求的汽 車的各種特性曲線，雖然最終沒有保留下來，但這個將理論應用的過程中的收獲 還是頗多的，對我們能力的提升也是非常明顯的。除此之外，還有在課程設(shè)計過程中對一些輔助軟件的溫習，如CAD,office辦 公軟件等，進一步深入對軟件的認識。特別是word排版，這是在之前基本沒有 用到的，這次的應用將對畢業(yè)設(shè)計打下基礎(chǔ)。最后我要感謝我們的吳老師和孔老師，謝謝他們在這兒周不畏辛苦的帶領(lǐng)我 們課程設(shè)計，感謝他們乂耐心的對我們不會的東西進行講解。-23-山東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書6參考文獻1 劉惟信.汽車設(shè)計M.北京：清華大學出版社，20012 王望予主編.汽車設(shè)計M.北京：機械工

41、業(yè)出版社，20033 陳家瑞.汽車構(gòu)造M.第3版.北京：機械工業(yè)出版社，2009.24 余志生.汽車理論M.北京：機械工業(yè)出版社，2009.3濮良貴，紀名剛機械設(shè)計M.北京：高等教育岀版社，2006.56 徐達，蔣崇賢.專用汽車結(jié)構(gòu)與設(shè)計M.北京：北京理工大學出版社,19997 張青王曉偉.工程軟件開發(fā)技術(shù)M.北京：國防工業(yè)出版社，2010.88 孫景工董海寬吳珂.冷藏車動力性計算J.專用汽車,1999.1-27-附錄1.驅(qū)動力-行駛阻力平衡曲線Private Sub CommandlClick()Picture1. DrawWidth = 1Picture1 CisDim i, j, n A

42、s IntegerDim Ft, ff, Fw, Ua, Umax, Uamax, Tq, X(1 To 8) As SinglePicturel. Scale (-20, 150000)-(140, -10000)Picturel. Line (0, 0)-(120, 0) : Picturel. Line (0, 0)-(0, 145000)Picture1CurrentX =124: Picturel. CurrentY =0: Picturel.Print“Ud(km/h)“Picture1. CurrentX = 0: Picture1. CurrentY = 145000: Pic

43、ture1. Print F/NPicture1CurrentX = -5: Picture1CurrentY = -5: Picture1Print 0For i = 20 To 120 Step 20Picturel. Line (i, 0)-(i, 150)Picture1. CurrentX 二 i 一 4: Picture1. CurrentY = -5: Picture1. Print iNext iFor i = 3000 To 145000 Step 6000Picture 1 Line (0, i)一(15, i)Picture1. CurrentX 二 一 12: Pict

44、urel.CurrentY = i + 200: Picturel.Print iNext iPicturel. DrawWidth = 2For n = 600 To 2400Tq = -0. 578 * 10 - (-3) * n 2 + 0. 1567 * 10 * n + 0. 5089 * 10 3For j = 1 To 8X(l) = 10. 56: X(2) = 7. 53: X(3) = 5. 38: X(4) = 3. 84: X(5) = 2. 744: X(6)=1.96: X(7) = 1.4: X(8) = 1Ft = Tq * 4. 77 * 0. 85 * X(

45、j) / 0. 536LU東建筑大學汽車設(shè)計課程設(shè)計說明書ff 二 0. 013 * 9. 8 *42000Ua 二 0. 377 * 0. 536* n / (4. 77 * X(j)Fw = 7. 96 * (Ua)2 / 21. 15Picturel. PSet (Ua,Ft), vbBluePicturel. PSet (Ua,(ff + Fw), vbRedIf Ft = Fw + ff ThenUmax = UaElseUmax = UmaxEnd IfNext jNext nEnd Sub2.功率平衡圖Private Sub Command2_Click()Picture1. D

46、rawWidth = 1Picture1 CisDim i, j, n As IntegerDim 5, pe, pf, pw, pa, Ua, Uamax, Tq, X(1 To 8) As SingleDim Ft!, Fw!, ff!Picturel. Scale (-20, 51000)-(140, -1000)Picturel. Line (0, 0)-(120, 0) : Picturel. Line (0, 0)-(0, 50000)Picture1 CurrentX = 124: Picture1. CurrentY 二 1:Picturel PrintUa(km/h)Pict

47、ure1. CurrentX = 120: PicturelCurrentY = 200: Picture1. Print ”Picturel CurrentX = 0: Picture1. CurrentY = 50000: Picture1. Print pe/kwPicturel .CurrentX = 一1.5: Picture1. CurrentY = 50400: Picture1Print ” Picture1CurrentX = 一5: Picture1CurrentY = 一5: Picture1Print 0For i = 20 To 120 Step 20Picturel

48、. Line (i, 0)-(i, 150)Picture1CurrentX 二 i 一 4: Picture1. CurrentY = 一5: Picture1. Print i Next iFor i = 3000 To 50000 Step 5000Picture 1. Line (0, i)一 (13, i)Picture1CurrentX = 一12: Picturel.CurrentY = i + 200: Picturel.Print i / 100Next iPicturel. DrawWidth = 2For j = 1 To 8For n = 600 To 2300 Ste

49、p 1Tq 二 一0. 578 * 10 (一3) * n 2 + 0. 1567 * 10 * n + 0. 5089 * 103X(l) = 10. 56: X(2) = 7.53: X(3) = 5. 38: X(4) = 3.84: X(5) = 2. 744: X(6) =1.96: X(7) = 1.4: X(8) = 1X(l) = Val(Textl) : X(2) = Vai (Text2) : X(3) = Vai (Text 3) : X(4)= Vai (Text4) : X(5) = Vai (Text5) : X(6) = Vai (Text6): X(7) = V

50、ai (Text7) : X(8) =Vai(Text8):Ua = 0. 377 * 0. 536 * n / (4. 77 * X(j)pe = Tq * n / 9550Picturel. PSet (Ua, 100 * pe), vbBlueNext nNext jdrawstly = 1drawidth = 3For Ua = 0 To 120 Step 0. 01pe = 1 / 0. 85 * (42000 * 9. 8 * Ua / 3600 + 7. 96 * Ua 3 / 76140)Picturel. PSet (Ua, 2 * pe)Next UaEnd Sub3. 加

51、速度曲線Private Sub Command3_C1ick()Picture1DrawWidth = 1Picture1.CisDim a!, Ft!, Fw!, ff!, 6 !, U!Dim i, j, n As IntegerDim X(1 To 8) As SinglePicturel. Scale (-20, 15)-(140, -5)Picturel. Line (0, 0)-(120, 0) : Picturel. Line (0, 0)-(0, 14)Picture 1. CurrentX = 120: Picturel CurrentY = 0.3: Picturel.Pr

52、int fPicture 1. CurrentX = 0: Picture 1 CurrentY = 14: Picturel Print a/(m/s2)Picture1CurrentX = 一1: Picture1CurrentY = 一1: Picture1Print 0For i = 20 To 120 Step 20Picturel. Line (i, 0)-(i, 0. 5)Picture1CurrentX 二 i 一 4: Picture1. CurrentY = 一1: Picture1. Print iNext iFor i = 1 To 13 Step 2Picture 1

53、. Line (0, i)一(13, i)Picture1. CurrentX = 一10: Picture1. CurrentY = i: Picture1. Print i / 4Next iDrawWidth = 2For j = 1 To 8For n = 600 To 2350 Step 1Tq 二 一0. 578 * 10 八(一3)歡 n 2 + 0. 1567 * 10 * n + 0. 5089 * 10 3 For j = 1 To 8X(l) = Vai (Text 1) : X(2) = Vai (Text2) : X(3) = Val(Text3) : X(4)=Va

54、i (Text4) : X(5) = Val(Text5): X(6) = Vai (Text6) : X(7) = Vai (Text7) : X(8)=Vai(Text8)U = 0. 377 * o. 536 * n / (4. 77 * X(j)Ft = Tq * 4. 77 * 0. 85 * X(j) / 0. 536ff 二 0. 013 * 9. 8 * 42000Fw = 7. 96 * U 2 / 21. 15S 二 1.025 + 0. 025 * X(j)八 2a = (Ft - (ff + Fw) / 42000 / 6 Picturel. PSet (U, a *

55、4), QBColor (j)Next nNext jEnd Sub4. 后備功率Private Sub Command4_C1ick()Picture1DrawWidth = 1Picture1.CisDim i, j, n As IntegerDim 5, pe, pf, pw, pa, Ua, Uamax, Tq, X(1 To 8) As SingleDim Ft!, Fw!, ff!Picturel. Scale (-20, 51000)-(140, -1000)Picturel. Line (0, 0) -(120, 0) : Picturel. Line (0, 0)-(0, 50000)Picture1. CurrentX =124: Picturel. CurrentY =1: Picturel Print“Ua (km/h) ”Picture1 Curren