FR手動(dòng)五檔汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明

1、i手動(dòng)五檔汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明手動(dòng)五檔汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明摘要摘要本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于 suv 上的 fr 式的手動(dòng)變速器。本設(shè)計(jì)采用中間軸式變速器，該變速器具有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是其直接檔的傳動(dòng)效率高，磨損及噪聲也最??；二是在齒輪中心距較小的情況下仍然可以獲得較大的一檔傳動(dòng)比。 根據(jù)越野車(chē)的外形、輪距、軸距、最小離地間隙、最小轉(zhuǎn)彎半徑、車(chē)輛重量、滿(mǎn)載重量以及最高車(chē)速等參數(shù)結(jié)合自己選擇的適合于該越野車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)可以得出發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率、最大扭矩、排量等重要的參數(shù)。再結(jié)合某些越野車(chē)的基本參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比。根據(jù)上述參數(shù)，再結(jié)合汽車(chē)設(shè)計(jì)、汽車(chē)?yán)碚?、機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)，計(jì)算出相關(guān)的變速器參

2、數(shù)并論證設(shè)計(jì)的合理性。變速器的功用是：改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作；在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車(chē)能倒退行駛；利用空檔，中斷動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于發(fā)動(dòng)機(jī)換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。變速器的基本要求是：保證汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。換檔迅速、省力、方便。工作可靠。變速器不得有跳檔、亂檔及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。變速器應(yīng)有高的工作效率。變速器的工作噪聲低。變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成，變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有前進(jìn)檔位數(shù)和軸的形式兩種分類(lèi)方法。根據(jù)前進(jìn)檔數(shù) 根據(jù)軸的型式 固定軸式多擋變速器五擋

3、變速器四擋變速器三擋變速器 旋轉(zhuǎn)軸式固定軸式 多中間軸上變速器雙中間軸式變速器中間軸式變速器兩軸式變速器 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(chē)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(chē)上。這臺(tái)變速器具有五個(gè)前進(jìn)檔（包括一個(gè)超速檔五檔）和一個(gè)倒檔，并通過(guò)鎖環(huán)ii式同步器來(lái)實(shí)現(xiàn)換檔。關(guān)鍵詞：變速器，鎖環(huán)式同步器，傳動(dòng)比，中間軸，第二軸，齒輪。iii目錄目錄前 言.1第一節(jié) 機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定.8第一節(jié)變速器的功用和要求.8第二節(jié) 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定.8第三節(jié) 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析.14一 齒輪型式.14二 換檔結(jié)構(gòu)型式.14第二章 變速器主

4、要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì).17第一節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇.17一 檔數(shù)和傳動(dòng)比.17二 中心距.18三 軸向尺寸.19四 齒輪參數(shù).19第二節(jié) 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定.21一 確定一檔齒輪的齒數(shù).21二 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù).22三 確定其他檔位的齒數(shù).22四 確定倒檔齒輪的齒數(shù).23第三節(jié) 齒輪變位系數(shù)的選擇.23第三章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇.24第一節(jié) 齒輪的損壞原因及形式.24第二節(jié) 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核.25一 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算.25二 齒輪接觸應(yīng)力.27第四章 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核.29第一節(jié) 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸.29一 軸的結(jié)構(gòu).29第二節(jié) 軸的校核

5、.31一 第一軸的剛度與強(qiáng)度校核.31第五章 變速器同步器的設(shè)計(jì).34第一節(jié)同步器的結(jié)構(gòu).34第二節(jié) 同步環(huán)主要參數(shù)的確定.35一 同步環(huán)錐面上的螺紋槽.35二 錐面半錐角.36三 摩擦錐面平均半徑 r.36四 錐面工作長(zhǎng)度 b.36五 同步環(huán)徑向厚度.37六 鎖止角.37七 同步時(shí)間 t.37第六章 變速器的操縱機(jī)構(gòu).38第七章 結(jié)論.38參考文獻(xiàn).39致 謝.401前前 言言從現(xiàn)在市場(chǎng)上不同車(chē)型所配置的變速器來(lái)看，主要分為：手動(dòng)變速器（mt） 、自動(dòng)變速器（at） 、手動(dòng)/自動(dòng)變速器（amt） 、無(wú)級(jí)變速器（cvt） 。一 手動(dòng)變速器(mt)手動(dòng)變速器（manual transmissio

6、n）采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個(gè)定值(也就是所謂的“級(jí)” )。比如，一檔變速比是 3.85,二檔是 2.55,再到五檔的 0.75,這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動(dòng)比，總共只有 5 個(gè)值(即有 5 級(jí))，所以說(shuō)它是有級(jí)變速器。 曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點(diǎn)，阻礙了汽車(chē)高速發(fā)展的步伐，手動(dòng)變速器會(huì)在不久“下課” ，從事物發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，這話(huà)確實(shí)有道理。但是從目前市場(chǎng)的需求和適用角度來(lái)看，筆者認(rèn)為手動(dòng)變速器不會(huì)過(guò)早的離開(kāi)。 首先，從商用車(chē)的特性上來(lái)說(shuō)，手動(dòng)變速器的功用是其他變速器所不能替代的。以卡車(chē)為例，卡車(chē)用來(lái)運(yùn)輸，通常要裝載數(shù)噸的貨品，面對(duì)如此高的“壓力”

7、 ，除了發(fā)動(dòng)機(jī)需要強(qiáng)勁的動(dòng)力之外，還需要變速器的全力協(xié)助。我們都知道一檔有“勁” ，這樣在起步的時(shí)候有足夠的牽引力量將車(chē)帶動(dòng)。特別是面對(duì)爬坡路段，它的特點(diǎn)顯露的非常明顯。而對(duì)于其他新型的變速器，雖然具有操作簡(jiǎn)便等特性，但這些特點(diǎn)尚不具備。 其次，對(duì)于老司機(jī)和大部分男士司機(jī)來(lái)說(shuō)，他們的最?lèi)?ài)還2是手動(dòng)變速器。從我國(guó)的具體情況來(lái)看，手動(dòng)變速器幾乎貫穿了整個(gè)中國(guó)的汽車(chē)發(fā)展歷史，資歷郊深的司機(jī)都是“手動(dòng)”駕車(chē)的，他們對(duì)手動(dòng)變速器的認(rèn)識(shí)程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實(shí)的。雖然自動(dòng)變速器以及無(wú)級(jí)變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機(jī)還是崇尚手動(dòng)，尤其是喜歡超車(chē)時(shí)手動(dòng)變速帶來(lái)的那種快感

8、，所以一些中高檔的汽車(chē)（尤其是轎車(chē)）也不敢輕易放棄手動(dòng)變速器。另外，現(xiàn)在在我國(guó)的汽車(chē)駕駛學(xué)校中，教練車(chē)都是手動(dòng)變速器的，除了經(jīng)濟(jì)適用之外，關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實(shí)的基本功以及鍛煉?cǎi){駛協(xié)調(diào)性。 第三，隨著生活水平的不斷提高現(xiàn)在轎車(chē)已經(jīng)進(jìn)入了家庭，對(duì)于普通工薪階級(jí)的老百姓來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)最為合適，手動(dòng)變速器以其自身的性?xún)r(jià)比配套于經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)廠家，而且經(jīng)濟(jì)適用型轎車(chē)的銷(xiāo)量一直在車(chē)市名列前茅。例如：奇瑞、吉利等國(guó)內(nèi)廠家的經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)都是手動(dòng)變速的車(chē)，它們的各款車(chē)型基本上都是 5 檔手動(dòng)變速。二 自動(dòng)變速器（at） 自動(dòng)變速器（automatictransmission） ，利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根

9、據(jù)油門(mén)踏板程度和車(chē)速變化，自動(dòng)地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車(chē)速即可。雖說(shuō)自動(dòng)變速汽車(chē)沒(méi)有離合器，但自動(dòng)變速器中有很多離合器，這些離合器能隨車(chē)速變化而自動(dòng)分離或合閉，從而達(dá)到自動(dòng)變速的目的。3 在中檔車(chē)的市場(chǎng)上，自動(dòng)變速器有著一片自己的天空。使用此類(lèi)車(chē)型的用戶(hù)希望在駕駛汽車(chē)的時(shí)候?yàn)榱撕?jiǎn)便操作、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時(shí)快樂(lè)的感覺(jué)。在高速公路上，這是個(gè)體現(xiàn)地非常完美。而且，以北京市來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的交通狀況不好，堵車(chē)是經(jīng)常的事情，有時(shí)要不停地起步停步數(shù)次，司機(jī)如果使用手動(dòng)檔，則會(huì)反復(fù)地掛檔摘檔，操作十分煩瑣，尤其對(duì)于新手來(lái)說(shuō)更是苦不堪言。使用自動(dòng)檔，就不會(huì)這樣麻煩了。 在市場(chǎng)上，此

10、類(lèi)汽車(chē)銷(xiāo)售狀況還是不錯(cuò)的，尤其是對(duì)于女性朋友比較適合，通常女性朋友駕車(chē)時(shí)力求便捷。而我國(guó)要普及這種車(chē)型，關(guān)鍵要解決的是路況問(wèn)題，現(xiàn)在的路況狀況不均勻，難以發(fā)揮自動(dòng)檔汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)。三 手動(dòng)/自動(dòng)變速器（amt） 其實(shí)通過(guò)對(duì)一些車(chē)友的了解，他們并不希望摒棄傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器，而且在某些時(shí)候也需要自動(dòng)的感覺(jué)。這樣手動(dòng)/自動(dòng)變速器便由此誕生。這種變速器在德國(guó)保時(shí)捷車(chē)廠 911 車(chē)型上首先推出，稱(chēng)為 tiptronic，它可使高性能跑車(chē)不必受限于傳統(tǒng)的自動(dòng)檔束縛，讓駕駛者也能享受手動(dòng)換檔的樂(lè)趣。此型車(chē)在其檔位上設(shè)有“+” 、 “-”選擇檔位。在 d 檔時(shí)，可自由變換降檔(-)或加檔(+)，如同手動(dòng)檔一樣。

11、自動(dòng)手動(dòng)變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式為了駕駛4樂(lè)趣使用手動(dòng)檔，而在交通擁擠時(shí)使用自動(dòng)檔，這樣的變速方式對(duì)于我國(guó)的現(xiàn)狀還是非常適合的。筆者曾在上面提到，手動(dòng)變速器有著很大的使用群體,而自動(dòng)變速器也能適應(yīng)女士群體以及解決交通堵塞帶來(lái)的麻煩，這樣對(duì)于一些夫妻雙方均會(huì)駕車(chē)的家庭來(lái)說(shuō)，可謂是兼顧了雙方，體現(xiàn)了“夫妻檔” 。雖然這種二合一的配置擁有較高的技術(shù)含量，但這類(lèi)的汽車(chē)并不會(huì)在價(jià)格上都高不可攀，比如廣州本田飛度 1.3l cvt 兩廂、南京菲亞特 2004 派力奧 1.3 hl speedgear、南京菲亞特 西耶那speedgear el 這些“二合一”的車(chē)型價(jià)格均在 10 萬(wàn)元左右，這個(gè)價(jià)格層

12、面還比較低的。 所以，手動(dòng)/自動(dòng)車(chē)在普及上還是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。而汽車(chē)廠商和配套的變速器廠家應(yīng)該以此為契機(jī)，根據(jù)市場(chǎng)要求精心打造此類(lèi)變速器。因?yàn)檫@類(lèi)變速器是有比較廣闊的市場(chǎng)的。四 無(wú)級(jí)變速器 當(dāng)今汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶(hù)對(duì)于汽車(chē)性能的要求是越來(lái)越高的。汽車(chē)變速器的發(fā)展也并不僅限于此，無(wú)級(jí)變速器便是人們追求的“最高境界” 。無(wú)級(jí)變速器最早由荷蘭人范多尼斯（vandoornes）發(fā)明。無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)不像手動(dòng)變速器或自動(dòng)變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個(gè)滑輪和一個(gè)鋼帶來(lái)變速，其傳動(dòng)比可以隨意變化，沒(méi)有換檔的突跳感覺(jué)。它能克服普通自動(dòng)變速器“突然換檔” 、油門(mén)反應(yīng)慢、油耗高等缺點(diǎn)。通常有些朋友將自

13、動(dòng)變速器稱(chēng)為無(wú)級(jí)變速器，這是錯(cuò)5誤的。雖然它們有著共同點(diǎn)，但是自動(dòng)變速器只有換檔是自動(dòng)的，但它的傳動(dòng)比是有級(jí)的，也就是我們常說(shuō)的檔，一般自動(dòng)變速器有 27 個(gè)檔。而無(wú)級(jí)變速器能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)速比的無(wú)級(jí)變化，并選定幾個(gè)常用的速比作為常用的“檔” 。裝配該技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)可在任何轉(zhuǎn)速下自動(dòng)獲得最合適的傳動(dòng)比。從市場(chǎng)走向來(lái)看，雖然無(wú)級(jí)變速器是一個(gè)技術(shù)分量比較高的部件，但是也已經(jīng)走進(jìn)了普通轎車(chē)的“身體” 之中，廣本兩廂飛度每個(gè)排量都有一款配置了 cvt 無(wú)級(jí)變速器，既方便又省油，且售價(jià)也僅在 9.6811.68 萬(wàn)元。而且奇瑞汽車(chē)銷(xiāo)售公司表示 qq 無(wú)級(jí)變速器型年底上市?？磥?lái)無(wú)級(jí)變速器在中檔車(chē)中的運(yùn)用將

14、越為廣泛。本設(shè)計(jì)是以東風(fēng)本田 crv 的某些參數(shù)為依據(jù)而開(kāi)展的，設(shè)計(jì)中所采用的相關(guān)參數(shù)如下：主減速比：4.5 全 長(zhǎng)(含備用胎) 4700mm 最高車(chē)速 140km/h 全 高 (空載) 1880mm輪胎型號(hào)：225/65r17 最小離地間隙 200mm最大扭矩：190nm/4000 接近角 40.5最大功率：90kw/4300 離去角 26.5最高轉(zhuǎn)速 4600r/min 縱向通過(guò)角 23.5整車(chē)整備質(zhì)量 1750kg 最高車(chē)速 140km/h允許最大總質(zhì)量 2250kg 直接檔最低穩(wěn)定車(chē)速 25km/h大爬坡度 35% 滿(mǎn)載駐坡度 20%6最小轉(zhuǎn)彎直徑 13m 最大涉水深度 500mmab

15、stractabstractthe duty of this design is to design a fr type manual transmission used in the saloon,its the countershaft-type transmission gearbox.this transmission has two prominent merits: firstly,the transmission efficiency of the direct drive keeps off high, the attrition and the noise are also

16、slightest;secondly ,its allowed to obtain in the biger gear ratio of the first gear when the center distance is smaller.according to the contour,track，wheel base，the smallest ground clearance,the smallest turning radium,the vehicles weight, the all-up weight as well as the highest speed and so on, u

17、nion the choosing engine model we can obtain the important parameters of the max power,the max torque, the displacement and so on. according to the basic parameters of the certain saloon,choose the suitable final drive ratio.according to the above parameters,combining the knowledge of automobile des

18、ign, automobile theory, machine design 7and so on, calculate the correlated parameters of the gearbox and proof the rationality of the design. its function is:changing gear ratio,expanding the torque of the driving wheel and the range of the rotational speed,to adapt the travel condition which frequ

19、ently changes, like start, acceleration, climbing and so on, simultaneously causes the engine to work under the advantageous operating mode;under the premise of the invariable rotation, enables the automobile to travel back;using neutral, severances the power transmission, to make the engine start,

20、idle, and is advantageous for the engine to shift gears or to carry on the dynamic output. this gearbox has five (including over drivefifth gear) and a reverse gear, and through the inertial type of synchronizer to realize shift gears.keykey wordswords：transmission, inertial type of synchronizer,gea

21、r ratio, countershaft,second axis, gear8第一章第一章 機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定第一節(jié)第一節(jié)變速器的功用和要求變速器的功用和要求變速器的功用是根據(jù)汽車(chē)在不同的行駛條件下提出的要求，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車(chē)具有適合的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。為保證汽車(chē)倒車(chē)以及使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能夠分離，變速器具有倒檔和空檔。在有動(dòng)力輸出需要時(shí)，還應(yīng)有功率輸出裝置。對(duì)變速器的主要要求是：1. 應(yīng)保證汽車(chē)具有高的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在汽車(chē)整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車(chē)載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)及汽車(chē)使用要求，選擇合理的變速

22、器檔數(shù)及傳動(dòng)比，來(lái)滿(mǎn)足這一要求。2. 工作可靠，操縱輕便。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動(dòng)跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過(guò)采用同步器和預(yù)選氣動(dòng)換檔或自動(dòng)、半自動(dòng)換檔來(lái)實(shí)現(xiàn)。3. 重量輕、體積小。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計(jì)合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。4. 傳動(dòng)效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接檔。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油都可以提高傳動(dòng)效率。5. 噪聲小。采用斜齒輪傳動(dòng)及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛

23、性可減小齒輪的噪聲。第二節(jié)第二節(jié) 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定變速器結(jié)構(gòu)方案的確定變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)組成。91變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇有級(jí)變速器與無(wú)級(jí)變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造低廉，具有高的傳動(dòng)效率（=0.960.98） ，因此在各類(lèi)汽車(chē)上均得到廣泛的應(yīng)用。 設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的使用條件及要求確定變速器的傳動(dòng)比范圍、檔位數(shù)及各檔的傳動(dòng)比，因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車(chē)的動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影響。傳動(dòng)比范圍是變速器低檔傳動(dòng)比與高檔傳動(dòng)比的比值。汽車(chē)行駛的道路狀況愈多樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車(chē)質(zhì)量之比愈小，則變速器的傳動(dòng)比范圍應(yīng)愈大。目前，轎車(chē)變速器的傳動(dòng)比范圍為 3.04.5；一般用途的貨

24、車(chē)和輕型以上的客車(chē)為5.08.0；越野車(chē)與牽引車(chē)為 10.020.0。通常，有級(jí)變速器具有 3、4、5 個(gè)前進(jìn)檔；重型載貨汽車(chē)和重型越野汽車(chē)則采用多檔變速器，其前進(jìn)檔位數(shù)多達(dá) 616 個(gè)甚至 20 個(gè)。變速器檔位數(shù)的增多可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用效率、汽車(chē)的燃料經(jīng)濟(jì)性及平均車(chē)速，從而可提高汽車(chē)的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。但采用手動(dòng)的機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)迅速、無(wú)聲換檔，對(duì)于多于 5 個(gè)前進(jìn)檔的變速器來(lái)說(shuō)是困難的。因此，直接操縱式變速器檔位數(shù)的上限為 5 檔。多于 5 個(gè)前進(jìn)檔將使操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，或者需要加裝具有獨(dú)立操縱機(jī)構(gòu)的副變速器，后者僅用于一定行駛工況。某些轎車(chē)和貨車(chē)的變速器，采用僅在好路和空

25、載行駛時(shí)才使用的超速檔。采用傳動(dòng)比小于 1（0.70.8）的超速檔，可以更充分地利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，降低單位行駛里程的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸總轉(zhuǎn)數(shù)，因而會(huì)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，降低燃料消耗。但與傳動(dòng)比為 1 的直接檔比較，采用超速檔會(huì)降低傳動(dòng)效率。有級(jí)變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力的齒輪副數(shù)目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。三軸式和兩軸式變速器得到的最廣泛的應(yīng)用。三軸式變速器如圖 1-1 所示，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。將第一、第二軸直接連接起來(lái)傳遞扭矩則稱(chēng)為直接檔。此時(shí)，齒輪、軸承

26、及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉(zhuǎn)矩。因此，直接檔的傳遞效率高，磨損及噪音也最小，這是三軸式變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。其他前進(jìn)檔需依次經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。因此。在齒輪中心距（影響變速器尺寸的重要參數(shù)）較小的情況下仍然可以獲得大的一檔傳動(dòng)比，這是三軸式10變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：處直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率有所下降。 圖 1-1 轎車(chē)中間軸式四檔變速器1 第一軸；2第二軸；3中間軸兩軸式變速器如圖 1-2 所示。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動(dòng)效率高、噪聲低。轎車(chē)多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的布置，因?yàn)檫@種布置使汽車(chē)的動(dòng)力-傳動(dòng)系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車(chē)質(zhì)量降低6

27、%10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖所示，兩軸式變速器的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪，從而簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了成本。除倒檔常用滑動(dòng)齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動(dòng)；個(gè)檔的同步器多裝在第二軸上，這是因?yàn)橐粰n的主動(dòng)齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可以裝在第一軸的后端，如圖示。兩軸式變速器沒(méi)有直接檔，因此在高檔工作時(shí)，齒輪和軸承均承載，因而噪聲比較大，也增加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。另外，低檔傳動(dòng)比取值的上限（ig=4.04.5）也受到較大限制,但這

28、一缺點(diǎn)可通過(guò)減小各檔傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來(lái)取消。 11圖 1-2 兩軸式變速器1-第一軸；2第二軸；3同步器有級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒輪。后者比直齒輪有更長(zhǎng)的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍復(fù)雜些且在工作中有軸向力。因此，在變速器中，除低檔及倒檔外，直齒圓柱齒輪已經(jīng)被斜齒圓柱齒輪所代替。但是在本設(shè)計(jì)中，由于倒檔齒輪采用的是常嚙式，因此也采用斜齒輪。由于所設(shè)計(jì)的汽車(chē)是發(fā)動(dòng)機(jī)前置，后輪驅(qū)動(dòng)，因此采用中間軸式變速器。圖 1-3、圖 1-4、圖 1-5 分別示出了幾種中間軸式四，五，六檔變速器傳動(dòng)方案。它們的共同特點(diǎn)是：變速器第一軸和第二軸的軸線(xiàn)在同一直線(xiàn)上，經(jīng)嚙

29、合套將它們連接得到直接檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高，可達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訖n的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)檔位工作時(shí)，變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過(guò)設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對(duì)齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動(dòng)比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)；多數(shù)傳動(dòng)方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同

30、步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接檔以外的其他檔位工作時(shí)，中間軸式變速器的傳動(dòng)效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。在檔數(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(duì)數(shù)，換檔方式和到檔傳動(dòng)方案上有差別。圖 1-3 中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案如圖 1-3 中的中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案示例的區(qū)別：圖 1-3a、b 所示方案有四對(duì)常嚙合齒輪，倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔；圖 1-3c 所示傳動(dòng)方案的二，三，四12檔用常嚙合齒輪傳動(dòng)，而一檔和倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔。圖 1-4a 所示方案，除一，倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖 1-4b、c、d 所示

31、方案的各前進(jìn)檔，均用常嚙合齒輪傳動(dòng)；圖 1-4d 所示方案中的倒檔和超速檔安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)，這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)檔的變速器。 圖 1-4 中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案圖 1-5a 所示方案中的一檔、倒檔和圖 b 所示方案中的倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔，其余各檔均用常嚙合齒輪。圖 1-5 中間軸式六檔變速器傳動(dòng)方案 以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動(dòng)的檔位，其換檔方式可以用同步器或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。同一變速器中，有的檔位用同步器換檔，有的檔位用嚙合套換檔，13那么一定是檔位高的用同步器換檔，檔位低

32、的用嚙合套換檔。發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)采用中間軸式變速器，為縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，可將變速器后端加長(zhǎng)，如圖 1-3a、b 所示。伸長(zhǎng)后的第二軸有時(shí)裝在三個(gè)支承上，其最后一個(gè)支承位于加長(zhǎng)的附加殼體上。如果在附加殼體內(nèi)，布置倒檔傳動(dòng)齒輪和換檔機(jī)構(gòu)，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。變速器用圖 1-4c 所示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。這時(shí)，如用在軸平面上可分開(kāi)的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問(wèn)題。圖 1-4c 所示方案的高檔從動(dòng)齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時(shí)一檔和倒檔齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而中間檔的同步器布置在中間軸上是這個(gè)方案的特點(diǎn)。2倒檔傳動(dòng)方案圖 1-6 為常見(jiàn)的倒擋布

33、置方案。圖 1-6b 所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖 1-6c 所示方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖 1-6d 所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖 1-6c 所示方案。圖 1-6e所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。圖 1-6f 所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有的貨車(chē)倒擋傳動(dòng)采用圖 1-6g 所示方案。其缺點(diǎn)是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。本設(shè)計(jì)采用圖 1

34、-6f 所示的傳動(dòng)方案。14圖 1-6 變速器倒檔傳動(dòng)方案因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r(shí)有較大的力，所以無(wú)論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低檔與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低檔到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動(dòng)比雖然與一擋的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r(shí)間非常短，從這點(diǎn)出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處。第三節(jié)第三節(jié) 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析變速器的設(shè)計(jì)方案必需滿(mǎn)足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，也要考慮齒輪型式、換檔

35、結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤(rùn)滑和密封等因素。一一 齒輪型式齒輪型式與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)，工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。但是，在本設(shè)計(jì)中由于倒檔采用的是常嚙合方案，因此倒檔也采用斜齒輪傳動(dòng)方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。二二 換檔結(jié)構(gòu)型式換檔結(jié)構(gòu)型式換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。直齒滑動(dòng)齒輪換檔的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時(shí)齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動(dòng)花鍵磨損后易造成脫檔、噪

36、聲大等原因，初一檔、倒檔外很少采用。嚙合套換檔型式一般是配合斜齒輪傳動(dòng)使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動(dòng)載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。嚙合套有分為內(nèi)齒嚙合套和外齒嚙合套，視結(jié)構(gòu)布置而選定，若齒輪副內(nèi)空間允許，采用內(nèi)齒結(jié)合式，以減小軸向尺寸。結(jié)15合套換檔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但還不能完全消除換檔沖擊，目前在要求不高的檔位上常被使用。采用同步器換檔可保證齒輪在換檔時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短了換檔時(shí)間，從而提高了汽車(chē)的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣

37、泛應(yīng)用于各式變速器中。自動(dòng)脫檔是變速器的主要障礙之一。為解決這個(gè)問(wèn)題，除工藝上采取措施外，在結(jié)構(gòu)上，目前比較有效的方案有以下幾種：1） 將嚙合套做得長(zhǎng)一些（如圖 1-7a）或者兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開(kāi)（圖 1-7b） ，這樣在嚙合時(shí)使接合齒端部超過(guò)被接合齒約 13mm。使用中因接觸部分?jǐn)D壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以阻止自動(dòng)脫檔。2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切?。?.30.6mm） ，這樣，換檔后嚙合套的后端面便被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動(dòng)脫檔（圖 1-8） 。3）將接合齒的工作面加工成斜齒面，形成倒錐角（一般傾斜 2030） ，使接合齒面產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫檔的軸向力 a b（圖 1

38、-9） 。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效， 圖 1-7 防止自動(dòng)脫檔的結(jié)構(gòu)措施采用較多。 此段切薄16圖 1-8 防止自動(dòng)脫檔的結(jié)構(gòu)措施圖 1-9 防止自動(dòng)脫檔的結(jié)構(gòu)措施在本設(shè)計(jì)中所采用的是鎖環(huán)式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。但它可以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。同步器的結(jié)構(gòu)如圖 1-10 所示：圖 1-10 鎖環(huán)式同步器l、4-同步環(huán);2-同步器齒鼓;3-接合套;5-彈簧;6滑塊;7-止動(dòng)球;8-卡環(huán);9輸出軸;10、11-齒輪三三 變速器軸承變速器軸承 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(dòng)軸套等。變速器

39、第一軸、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。中間軸上齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后17max0maxmaxmax(cossin)egitrti img fmgr軸承來(lái)承受都可以；但當(dāng)在殼體前端面布置軸承蓋有困難的時(shí)候，必須由后端軸承承受軸向力，前端采用圓柱滾子軸承來(lái)承受徑向力。滾針軸承、滑動(dòng)軸套用于齒輪與軸不固定連接，有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的地方，比如高檔區(qū)域同步器換檔的第二軸齒輪與第二軸的連接，由于滾針軸承滾動(dòng)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，在不影響齒輪結(jié)構(gòu)的情況下，應(yīng)盡量使用滾針軸承第二章第二章 變速器主

40、要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)第一節(jié)第一節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇變速器主要參數(shù)的選擇一一 檔數(shù)和傳動(dòng)比檔數(shù)和傳動(dòng)比近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車(chē)一般用45 個(gè)檔位的變速器。本設(shè)計(jì)也采用 5 個(gè)檔位。 選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車(chē)最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力、汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮、確定。汽車(chē)爬陡坡時(shí)車(chē)速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有 則由最大爬坡度要求的變速器檔傳動(dòng)比為 （2-1）tergitrmgi0maxmax式中 m-汽車(chē)總質(zhì)量；

41、g-重力加速度； max-道路最大阻力系數(shù)； rr-驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑； temax-發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；18max2egitrtigr2max 0rgietgritimax1mingngiqi i0-主減速比； -汽車(chē)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。t根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著條件 求得的變速器 i 檔傳動(dòng)比為： （2-2） 式中 g2-汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給路面的載荷； -路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取=0.5。由已知條件：滿(mǎn)載質(zhì)量 2250kg，則（n）220508 . 922502g rr=362.2mm； te max=190nm； i0=4.5； =0.95。t根據(jù)公式（2-2）可得：igi =4.

42、92。超速檔的的傳動(dòng)比一般為 0.70.8，本設(shè)計(jì)去五檔傳動(dòng)比 ig=0.75。中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為： （2-3） )575. 091. 4(minmaxniiiigvggig的等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可的出：=1.6。q 故有：) 1(2 . 192. 107. 3修正為givgiiigiiiii二二 中心距中心距中心距對(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)193iamaxakt度。三軸式變速器的中心局a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： (2-4)式中 k

43、 a-中心距系數(shù)。對(duì)轎車(chē)，k a =8.99.3；對(duì)貨車(chē)，k a =8.69.6；對(duì)多檔主變速器，k a =9.511； ti max -變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩：t=ti =895.58 n.mmaximaxegig轎車(chē)變速器的中心距在 6580mm 范圍內(nèi)變化，而貨車(chē)的變速器中心距在80170mm 范圍內(nèi)變化。對(duì)于越野車(chē)，本設(shè)計(jì)中取k =9.0，按照已有參數(shù)計(jì)算式（2-4）可得aa=86.81mm。 三三 軸向尺寸軸向尺寸變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確定。轎車(chē)四檔變速器殼體的軸向尺寸 3.03.4a。貨車(chē)變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)：四檔(2

44、.22.7)a五檔(2.73.0)a六檔(3.23.5)a當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對(duì)數(shù)和同步器多時(shí)，中心距系數(shù)ka應(yīng)取給出系數(shù)的上限。為檢測(cè)方便，a取整。本次設(shè)計(jì)的 5 檔變速器殼體的軸向尺寸取 2.8a，則殼體的軸向尺寸為 243mm。變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。四四 齒輪參數(shù)齒輪參數(shù)（1）齒輪模數(shù)齒輪模數(shù)選取的一般原則： 為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時(shí)增加齒寬； 為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬； 從工藝方面考慮，各檔齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)；20 從強(qiáng)度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對(duì)于轎車(chē)，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些； 對(duì)于貨車(chē)，減小

45、質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些。 低檔齒輪選用大一些的模數(shù)，其它檔位選用另一種模數(shù)變速器用齒輪模數(shù)范圍大致如下：微型和輕型轎車(chē)為 2.252.75；中級(jí)轎車(chē)為2.753.0；重型貨車(chē)為 4.256.0。所選取的模數(shù)大小應(yīng)符合 jb111-60 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)值。建議用下列各式選取齒輪模數(shù)。第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù)mn (2-5) 3max0.47nemtmm其中=190nm，可得出mn=2.7。據(jù) jb111-60 第一系列的標(biāo)準(zhǔn)值選取mn=2.5maxet一檔直齒輪的模數(shù)m mm (2-6)31max0.33mt通過(guò)計(jì)算m=3。同步器和嚙合套的接合大都采用漸開(kāi)線(xiàn)齒形。由于制造工藝上

46、的原因，同一變速器中的結(jié)合套模數(shù)都去相同，轎車(chē)和輕型貨車(chē)取 23.5。本設(shè)計(jì)取 2.5。（2）齒形、壓力角 、螺旋角 和齒寬 b 汽車(chē)變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 2-1 選取。表 2-1 汽車(chē)變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角 項(xiàng)目 車(chē)型齒形 壓力角螺旋角轎車(chē)高齒并修形的齒形14.5、15、16、16.52545一般貨車(chē)gb1356-78 規(guī)定的齒形202030重型車(chē)同上低檔、倒檔齒輪 22.5、25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(chē)，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車(chē)，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪

47、壓力角取 20,嚙合套或同步器取30；斜齒輪螺旋角取 30。2110912zzzzigimaz2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去右旋，而第一軸和第二軸上的的斜齒輪去左旋，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，齒的承載能力增高。但試驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(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=(4.58.0)m，mm斜齒 b=(6.08.

48、5)m，mm嚙合套或同步器接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為 24mm。第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線(xiàn)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。本設(shè)計(jì)中取第一軸一檔齒輪的齒寬為 21mm,其余齒輪的齒寬都取 20mm。第二節(jié)第二節(jié) 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定在初選了中心距、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。一一 確定一檔齒輪的齒數(shù)確定一檔齒輪的齒數(shù)一檔齒輪 9 和 10 選用直齒圓柱齒輪 一檔傳動(dòng)比 （2-7） 為了確定 z9和 z10的齒數(shù)，先

49、求其齒數(shù)和:z2291012zzizzgi87. 112zzcos2)(21zzmannmazzcos221875. 4gii8712zzzzig653. 187zz07. 3gi （2-8） 其中 a =86.81mm、m =3；故有，圓整為 58。 9 .57z圖 2-1 五檔變速器示意圖轎車(chē)中間軸式變速器一擋齒輪齒數(shù)可在 1517 之間選??；貨車(chē)可在 1217 之間選取。一擋大齒輪齒數(shù)用 z =-計(jì)算求得。取=16，則可得出=42。9z10z10z9z上面根據(jù)初選的a及m計(jì)算出的可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式z（2-8）看出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從及齒輪變位系數(shù)反過(guò)來(lái)計(jì)算中心距a，

50、再z以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。這里修正為 58，則根據(jù)式（2-8）反推出a=87mm。z二二 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)由式（2-7）求出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 （2-）由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 （2-10） 由此可得： (2-11)而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出：（圓整為 60） 。 3 .6021 zz 與聯(lián)立可得：=21、=39。1z2z則根據(jù)式（2-7）可計(jì)算出一檔實(shí)際傳動(dòng)比為： 三三 確定其他檔位的齒數(shù)確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動(dòng)比 （2-12）而 故有： 23nmazcos21212131311zzzzzzigr)(21

51、1312zzmn)(211311zza 988. 2giii對(duì)于斜齒輪， （2-13）故有： 圓整為 56 。 8 .5587 zz聯(lián)立與得：233787zz、則根據(jù)式（2-12）可計(jì)算出二檔實(shí)際傳動(dòng)比為 按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪齒數(shù)，實(shí)際傳動(dòng)比為303065zz、；四檔齒輪實(shí)際傳動(dòng)比為;五檔齒輪齒數(shù)，實(shí)875. 1giiii1ivi431743zz、際傳動(dòng)比為。 734. 0gvi四四 確定倒檔齒輪的齒數(shù)確定倒檔齒輪的齒數(shù)一般情況下，倒檔傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動(dòng)比取gri4.5。中間軸上倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)齒輪 10 略小，取。1312z而通常情況下，

52、倒檔軸齒輪取 2123，此處取=23。13z13z由 （2-14）可計(jì)算出，取整為 325 .3111z故可得出中間軸與倒檔軸的中心距a= (2-15) =54mm 而倒檔軸與第二軸的中心: (2-16) =82.5mm。第三節(jié)第三節(jié) 齒輪變位系數(shù)的選擇齒輪變位系數(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241717z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(lèi)：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

53、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)，有避免了其缺點(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，使各相互嚙合齒輪副的齒數(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

54、，其主要損壞形勢(shì)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，這樣兩齒輪的齒輪漸開(kāi)線(xiàn)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，抗彎強(qiáng)度越低。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動(dòng)，故噪聲要小些。根據(jù)上述理由，為降低噪聲，變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其他各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。其中，一檔主動(dòng)齒輪 10 的齒數(shù) z1017，因此一

55、檔齒輪需要變位。變位系數(shù) （2-17）式中 z為要變位的齒輪齒數(shù)。2510tfwf k kbty第三章第三章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 第一節(jié)第一節(jié) 齒輪的損壞原因及形式齒輪的損壞原因及形式齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷、齒面疲勞剝落和移動(dòng)換檔齒輪端部破壞。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，后者出現(xiàn)的多。齒輪工作時(shí)，一對(duì)相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細(xì)小裂縫中的潤(rùn)滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形

56、成齒面點(diǎn)蝕。他使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，導(dǎo)致輪齒折斷。用移動(dòng)齒輪的方法完成換檔的抵擋和倒擋齒輪，由于換檔時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度茶，換檔瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。第二節(jié)第二節(jié) 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核齒輪的強(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，不同用途汽車(chē)的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車(chē)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(chē)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(chē)齒輪，同樣、可以獲得較為

57、準(zhǔn)確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為 40cr。一一 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算（1） 直齒輪彎曲應(yīng)力 （3-1）w26kgt 式中，-彎曲應(yīng)力（mpa） ；w -a 檔齒輪 b 的圓周力abf（n） ，其中 為計(jì)算載dtfgab2荷（nmm） ，d為節(jié)圓直徑。 ； -應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 1.65； -摩擦力影響系數(shù)，主fk動(dòng)齒輪取 1.1，從動(dòng)齒輪取 0.9； b-齒寬（mm） ； t-端面齒距(mm)，t=m； m 為模數(shù)(mm)圖 3-1 齒形系數(shù)圖 y-齒形系數(shù)，如圖 3-1 所示。 當(dāng)計(jì)算載荷gt取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩maxet時(shí)，一檔、倒檔直齒輪許用彎曲應(yīng)力在

58、400850mpa，貨車(chē)可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒檔齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。對(duì)于本例，tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩temax根據(jù)傳動(dòng)比換算到一檔的值，已知 temax=1900000nmm，代入下式： 12maxzztteg (3-2) 得：tg=352857 nmm一檔直齒圓柱齒輪齒寬 b=20mm，代入式(3-1)解得：mckafgwmpbzymkkt7 .83217. 01620314159. 31 . 165.曲應(yīng)力在 400850mpa 之間，可以滿(mǎn)足要求。倒檔軸上的倒檔直齒齒輪與一檔齒輪基本相同，且不承受交變載荷，同樣適用。27j12/gf

59、tdsinsinzzbbrr(2)斜齒輪彎曲應(yīng)力w kykzmktcngw3cos2 (3-3)式中， tg為計(jì)算載荷(nmm)； nm為法面模數(shù)(mm)；z為齒數(shù)；為斜齒輪螺旋角()；k為應(yīng)力集中系數(shù)，k=1.5；y為齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)3cos/zzn在圖 3-1 中查得；k為重合度影響系數(shù)，k=2。當(dāng)計(jì)算載荷gt取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩maxet時(shí)，對(duì)轎車(chē)常嚙合齒輪和高檔齒輪的許用應(yīng)力在 180350mpa 范圍，對(duì)貨車(chē)為 100250mpa。對(duì)于本例，常嚙合齒輪計(jì)算載荷tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩temax，已知 temax=190000nmm，齒寬為 b=20，代入

60、式(4-31)解得：ncmk，滿(mǎn)足彎曲應(yīng)力要agwmpbzykmkt3 .2602115. 021205 . 214159. 35 . 130cos1900002cos222n。求。二二 齒輪接觸應(yīng)力齒輪接觸應(yīng)力 bzjbfe11418. 0 (3-4)式中， -齒輪的接觸應(yīng)力（mpa） ； f-齒面上的法向力（n） ，；1/(coscos)ff -圓周力在（n） ， ；gt為計(jì)算載荷(nmm)；d 為節(jié)圓直徑(mm)；1f -節(jié)點(diǎn)處的壓力角（） ；-齒輪螺旋角（） ；e-齒輪材料的彈性模量（mpa） ，5101 . 2empa；b-齒輪接觸的實(shí)際寬度；-主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm）