畢業(yè)設(shè)計(jì)論文中型貨車變速器設(shè)計(jì)含全套CAD圖紙

1、前言汽車問(wèn)世百余年來(lái)，特別是從汽車產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來(lái)，汽車已經(jīng)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)大發(fā)展和人類進(jìn)入現(xiàn)代生活產(chǎn)生了無(wú)法估量的巨大影響，為人類社會(huì)的進(jìn)步做出了不可磨滅的巨大貢獻(xiàn)。目前汽車上廣泛采用的動(dòng)力裝置是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，它們的扭矩與轉(zhuǎn)速變化范圍都較小，而汽車的行駛條件非常復(fù)雜，行駛速度和行駛阻力的變化范圍很大，為了解決這一矛盾，在汽車傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器。從汽車的誕生與汽車工業(yè)的發(fā)展以及對(duì)人類社會(huì)的影響談起，全面而系統(tǒng)的對(duì)汽車變速器進(jìn)行了介紹，從汽車的總體參數(shù)的確定到最后的同步器選型，本設(shè)計(jì)共分為八個(gè)章節(jié)。全套設(shè)計(jì)，聯(lián)系 1538937061 概述 1.1 汽車的誕生和發(fā)展汽

2、車的誕生和發(fā)展，在歷史的長(zhǎng)河中給我們留下了許許多多的故事。汽車自上個(gè)世紀(jì)末誕生以來(lái)，已經(jīng)走過(guò)了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車以每小時(shí)18公里的速度，跑到現(xiàn)在，從速度為零到加速到100公里/小時(shí)只需要三秒鐘多一點(diǎn)的超級(jí)跑車。這一百年，汽車發(fā)展的速度是如此驚人！同時(shí)，汽車工業(yè)也造就了多位巨人，他們一手創(chuàng)建了通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國(guó)經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的著名公司。汽車不僅已經(jīng)成為我們生活中不可缺少的一部分，而且寫著許多鮮為人知的創(chuàng)業(yè)史。讓我們一起來(lái)回望這段歷史，品味其中的辛酸與喜悅，體會(huì)汽車給我們帶來(lái)的種種歡樂與夢(mèng)想。1.2 變速器簡(jiǎn)介 現(xiàn)代汽車的動(dòng)力裝置，幾乎都采用往復(fù)

3、活塞式內(nèi)燃機(jī)。它具有體積小，質(zhì)量輕，工作可靠，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。其性能與汽車的動(dòng)力性之間存在著較大的矛盾。發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，轉(zhuǎn)速與汽車的牽引力，車速要求之間的矛盾，靠現(xiàn)代汽車的內(nèi)燃機(jī)本身是無(wú)法解決的。為此，在汽車傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器。即可使驅(qū)動(dòng)車輪的扭矩增大為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的若干倍，同時(shí)又可使其轉(zhuǎn)速減小到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的若干分之一12。此外，汽車的使用條件頗為復(fù)雜，變化很大。如汽車的載重量、道路坡度、路面好壞以及交通情況等。這就要求汽車的牽引力和車速具有較大的變化范圍，以適應(yīng)使用的需要。當(dāng)汽車在平坦的道路上，以高速行駛時(shí)，可掛入變速器的高速檔；如果在不平的路面上或爬坡度較大的坡道時(shí)，應(yīng)掛入變速器的低速檔。根

4、據(jù)汽車的使用要求，選擇不同的合適的變速器檔位，不僅是汽車動(dòng)力性的要求，而且也是汽車顏料經(jīng)濟(jì)性的要求。例如汽車在同樣的載貨量，道路，車速等條件下行駛，往往可掛入較高的變速器檔位，也可掛入較低的檔位工作。此時(shí)只是發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門開度和轉(zhuǎn)速或大或小而已，可是發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下，顏料的消耗是不一樣的。一般變速器具有四個(gè)或更多的檔位，駕駛員可根據(jù)情況選擇合適的檔位，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗量減小11。汽車在某些情況下，如今出停車場(chǎng)后車庫(kù)，或在較、窄的路上掉頭等，需要倒向行駛。然而，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不能倒轉(zhuǎn)工作，因此在變速器內(nèi)設(shè)有倒檔。此外，變速器還設(shè)有空檔，可中斷動(dòng)力傳遞，以滿足汽車暫時(shí)停駛和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)檢查調(diào)整的需要。

5、1.3 典型變速器舉例分析 通用Hydra-Matic 奧迪Multitronic變速器 雷諾R25 F1 賽車變速器雷諾的R2賽車在2005年的F1大獎(jiǎng)賽中，可以說(shuō)是風(fēng)光無(wú)限，力壓法拉力、邁凱倫、威廉姆斯等老牌勁旅，而穩(wěn)居第一。這除了得益于車手的優(yōu)秀表現(xiàn)外，更與明顯改善的賽車性能密不可分，R25賽車的6擋半自動(dòng)變速器自然也是功不可沒。F1賽車的變速器一般是電控機(jī)械自動(dòng)變速器(AMT)形式，它像手動(dòng)變速器那樣操縱靈活、能最大限度地發(fā)揮車手的駕駛經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)，它內(nèi)部采用電腦實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋控制，因此又和自動(dòng)變速器一樣控制簡(jiǎn)便，可以說(shuō)是個(gè)半自動(dòng)變速器。這種變速器集成了手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn)，因此成

6、為F1賽車的首選。目前大多數(shù)車隊(duì)普遍采用7擋AMT變速器，即賽車有7個(gè)前進(jìn)擋和1個(gè)倒擋。而R25卻有所不同，采用6擋半自動(dòng)變速器。由于少了一擋，在高速時(shí)會(huì)有些吃虧，但是，由于變速比的不同，它還是會(huì)在中低速時(shí)獲得更大的扭矩，以提高賽車的加速能力。而本賽季雷諾R25的杰出表現(xiàn)，也認(rèn)證了這種設(shè)計(jì)的合理性：在最高車速上，R25并不占優(yōu)勢(shì)，甚至比F2005要差一些，但是它的加速性能突出，在比賽一開始就能迅速擺脫其他賽車。而且在加減速頻繁的轉(zhuǎn)彎處，它的出色加速性能使其他賽車很難超過(guò)1.4 變速器的要求及功能變速器的要求對(duì)于變速器的要求，除一般的便于制造、使用、維修以及質(zhì)量輕，尺寸緊湊外，主要還有以下幾點(diǎn)：

7、1) 汽車具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)；2) 具有較高的傳動(dòng)效率；3) 操縱輕便，工作可靠，噪聲??；4) 具有空檔和倒檔變速器的功能1)2) 3) 所以本設(shè)計(jì)就是使汽車在不同的使用條件下，選擇合適的變速器擋位，使汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性都可以達(dá)到要求。并使汽車動(dòng)力傳動(dòng)方向不改變的條件下，使汽車實(shí)現(xiàn)倒向行駛，利用空檔切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的傳送。2 汽車總體參數(shù)的選擇及計(jì)算2.1 汽車主要尺寸的確定 汽車的主要尺寸有外廓尺寸、軸距、輪距、前懸、后懸、貨車車頭和車廂尺寸等6。1) 外廓尺寸GB158989汽車外廓尺寸限界規(guī)定汽車外廓尺寸長(zhǎng)：貨車、越野車、整體式客車不應(yīng)超過(guò)12m，但鉸接式客車不超過(guò)18m，半掛

8、汽車列車不超過(guò)16.5m，全掛汽車列車不超過(guò)20m；不包括后視鏡，汽車寬度不超過(guò)2.5m；空載、頂窗關(guān)閉狀態(tài)下，汽車高不超過(guò)4m；后視鏡等單側(cè)外伸量不得超出最大寬度處250mm；頂窗、換氣裝置開啟時(shí)不得超出車高300mm。2) 軸距軸距對(duì)裝備質(zhì)量、汽車總長(zhǎng)、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò)半徑有影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述個(gè)指標(biāo)減小。此外，軸距還對(duì)軸荷分配有影響。軸距過(guò)短會(huì)使車廂長(zhǎng)度不足或后懸過(guò)長(zhǎng)；上坡或制動(dòng)是軸荷轉(zhuǎn)移過(guò)大，汽車制動(dòng)性和操縱穩(wěn)定性變壞；車身縱向角振動(dòng)增大，對(duì)平順性不利；萬(wàn)向節(jié)傳動(dòng)軸的夾角增大9。3) 前輪距和后輪距增大輪距，隨之而來(lái)的是室內(nèi)寬并有利于增加側(cè)傾剛度。但是此時(shí)汽車總寬度

9、和總質(zhì)量增加，并影響最小轉(zhuǎn)彎直徑變化。受汽車總寬度不得超過(guò)2.5m限制，輪距不宜過(guò)大。但在取定的前輪距范圍內(nèi)，應(yīng)能布置下發(fā)動(dòng)機(jī)、車架、前懸架和前輪，并保證前輪有足夠的轉(zhuǎn)向空間，同時(shí)轉(zhuǎn)向桿系與車架、車輪之間有足夠的運(yùn)動(dòng)間隙。在確定后輪距時(shí)應(yīng)考慮兩縱梁之間的寬度、懸架寬度和輪胎寬度及它們之間應(yīng)留有必要的間隙。4) 前懸和后懸前、后懸長(zhǎng)時(shí)，汽車接近角和離去角都小，影響汽車通過(guò)性能。對(duì)長(zhǎng)頭汽車，前懸不能縮短的原因是在這段尺寸內(nèi)要布置保險(xiǎn)杠、散熱器、風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)等部件。從撞車安全性考慮希望前懸長(zhǎng)些，從視角度考慮又要求前懸短些。前懸對(duì)平頭汽車上下車的方便性有影響，前鋼板彈簧長(zhǎng)度也影響前懸尺寸。長(zhǎng)頭貨車前懸

10、一般在11001300mm。貨車后懸長(zhǎng)度取決于貨箱、軸距和軸荷分配的要求。輕型、中型貨車的后懸一般在12002200mm之間，特長(zhǎng)貨箱汽車的后懸可達(dá)2600mm，但不得超過(guò)軸距的55%。轎車后懸長(zhǎng)度影響行李箱尺寸。客車后懸長(zhǎng)度不得超過(guò)軸距的65%，絕對(duì)值不大于3500mm。對(duì)于三軸汽車，若二、三軸為雙后軸，其軸距應(yīng)按第一軸至雙后軸中心線的距離計(jì)算；若一、二軸為雙轉(zhuǎn)向軸，其軸距按一、三軸的軸距計(jì)算。5) 貨車車頭長(zhǎng)度貨車車頭長(zhǎng)度系指從汽車的前保險(xiǎn)杠到駕駛室后圍的距離。車身形式即長(zhǎng)頭型還是平頭型對(duì)車頭長(zhǎng)度有絕對(duì)影響。此外，車頭長(zhǎng)度尺寸對(duì)汽車外觀效果、駕駛室居住性和發(fā)動(dòng)機(jī)的接近性等有影響。6) 貨車

11、車廂尺寸要求車廂尺寸在運(yùn)送散裝煤和袋裝糧食時(shí)能裝足噸數(shù)。車廂邊板高度對(duì)汽車質(zhì)心高度和裝卸貨物的方便性有影響，一般應(yīng)在450650mm范圍內(nèi)選取。車廂內(nèi)寬度應(yīng)在汽車外寬符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的前提下適當(dāng)取寬些，以利縮短邊板高度和車廂長(zhǎng)度。行駛速度能達(dá)到較高車速貨車。使用過(guò)寬的車廂會(huì)增加汽車迎風(fēng)面積，導(dǎo)致空氣阻力增加。車廂內(nèi)長(zhǎng)應(yīng)在能滿足運(yùn)送上述貨物額定噸位的條件下可能取短些，以利于減小裝備質(zhì)量。2.2 汽車質(zhì)量參數(shù)的確定 整車裝備質(zhì)量 整車裝備質(zhì)量是指車上帶有全部裝備，加滿燃料、水，但沒有裝貨和載人時(shí)的整車質(zhì)量。整車裝備質(zhì)量對(duì)汽車的成本和使用經(jīng)濟(jì)性均有影響。目前，盡可能減少整車整備質(zhì)量的目的是通過(guò)減輕整備質(zhì)

12、量增加裝載量或載客量；抵消因滿足安全標(biāo)準(zhǔn)、排氣凈化標(biāo)準(zhǔn)和躁聲標(biāo)準(zhǔn)所帶來(lái)的整備質(zhì)量的增加；節(jié)約燃料。減少整車整備質(zhì)量的措施主要有：采用強(qiáng)度足夠的輕質(zhì)材料，新設(shè)計(jì)的車型應(yīng)使其結(jié)構(gòu)更合理。減少整車整備質(zhì)量，是從事汽車設(shè)計(jì)工作中必須遵守的一項(xiàng)重要原則。 汽車的載客量和裝載質(zhì)量 1) 汽車的載客量 轎車的載客量用坐位數(shù)表示。微型和普通級(jí)轎車為24座；中級(jí)以上轎車為47座。城市大客車的載客量，由等于座位數(shù)的乘客和站立乘客兩部分構(gòu)成。站立乘客按每平方米810人計(jì)算。長(zhǎng)途大客車和專供游覽觀光用的大客車，其載客量等于座位數(shù)7。2) 汽車的裝載質(zhì)量汽車的裝載質(zhì)量是指在硬質(zhì)良好路面上行駛時(shí)允許的額定裝載量。汽車在碎

13、石路面上行駛時(shí)，裝載質(zhì)量約為好路面的75%85%。越野汽車的裝載量是指越野行駛時(shí)或在土路上行駛時(shí)的額定裝載量。3) 質(zhì)量系數(shù)質(zhì)量系數(shù)是指汽車裝載質(zhì)量與整車質(zhì)量的比值，即。該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計(jì)水平和工藝水平，值越大，說(shuō)明該汽車結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進(jìn)。參考同類汽車選定的以后，可根據(jù)值計(jì)算出整車的裝備質(zhì)量。4) 軸荷分配汽車的軸荷分配是指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對(duì)支承平面的垂直載荷，也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來(lái)表示。軸荷分配對(duì)輪胎壽命和汽車的使用性能有影響。從輪胎磨損均勻和壽命相近考慮，各個(gè)車胎的載荷應(yīng)相差不大；為了保證汽車有良好的動(dòng)力性和通過(guò)性，驅(qū)動(dòng)橋應(yīng)有足夠大的載荷，而從動(dòng)軸載

14、荷可以適當(dāng)減少；為了保證汽車具有良好的操縱穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)向軸的載荷不應(yīng)過(guò)小。汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)位置與驅(qū)動(dòng)形式不同，對(duì)軸荷分配有顯著影響。 汽車性能參數(shù)的確定1. 動(dòng)力性參數(shù)1) 最高車速 隨著道路條件的改善，汽車特別是中、高級(jí)轎車的最高車速有逐漸提 高的趨勢(shì)。轎車的最高車速大于貨車、客車的最高車速。級(jí)別高的轎車的最高車速要大于級(jí)別低些轎車的最高車速。微型、輕型貨車最高車速大于中型、重型貨車的最高車速，重型貨車最高車速較低。2) 加速時(shí)間t 汽車在平直的良好路面上，從原地 開始以最大的加速?gòu)?qiáng)度加速到一定車速所用去的時(shí)間稱為加速時(shí)間。對(duì)于最高車速的汽車，常用加速到所需的時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)，對(duì)于低于的汽車，可用的加速

15、時(shí)間來(lái)評(píng)價(jià)。3) 上坡能力 用汽車滿載時(shí)在良好路面上的最大坡度阻力系數(shù)來(lái)表示汽車上坡能力。因轎車、貨車、越野汽車的條件不同，對(duì)它們的上坡能力要求也不一樣。通常要求貨車能克服30%坡度，越野汽車能克服60%坡度。4) 汽車比功率和比轉(zhuǎn)矩 比功率是汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定最大功率與汽車最大總質(zhì)量之比。它可以綜合反映汽車的動(dòng)力性。轎車的比功率大于貨車和客車，貨車的比功率隨總質(zhì)量的增加而減小。為保證路上行駛車輛的動(dòng)力性不低于一定的水平，為防止某些性能差的車輛防礙交通，應(yīng)對(duì)車輛的最小比功率做出規(guī)定。比轉(zhuǎn)矩是汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與汽車總質(zhì)量之比。它能反映汽車的牽引能力。不同的車型的比功率和比轉(zhuǎn)矩范圍見上表

16、。2. 燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性用汽車在水平的水泥或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量來(lái)評(píng)價(jià)。該值越小燃油經(jīng)濟(jì)性越好。級(jí)別低的轎車，百公里燃油消耗量要低于級(jí)別高的轎車。3. 最小轉(zhuǎn)彎直徑 8轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓稱為最小轉(zhuǎn)彎直徑，它用來(lái)描述汽車轉(zhuǎn)向機(jī)動(dòng)性，是汽車轉(zhuǎn)向能力和轉(zhuǎn)向安全性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。轉(zhuǎn)向輪最大轉(zhuǎn)角、汽車軸矩、輪矩等對(duì)汽車最小轉(zhuǎn)彎直徑均有影響。對(duì)機(jī)動(dòng)性要求高的汽車，應(yīng)取小些。2.3 發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇2.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)形式的選擇當(dāng)前汽車上使用的發(fā)動(dòng)機(jī)仍然是以往復(fù)式內(nèi)燃機(jī)為主。它分為汽油機(jī)、柴油機(jī)兩類。與汽油機(jī)比較，柴

17、油機(jī)具有較好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使用成本低，在相同的續(xù)駛里程內(nèi)，可以設(shè)置容積小些的油箱。柴油機(jī)壓縮比可以達(dá)到1523，而汽油機(jī)一般控制在810；柴油機(jī)熱效率高達(dá)38%，而汽油機(jī)為30%；柴油機(jī)工作可靠，壽命長(zhǎng)，排污量少。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸排列形式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)有直列、水平對(duì)置和V型三種。汽缸直列式排列具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、寬度窄、布置方便等優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)缸數(shù)多時(shí)，長(zhǎng)度尺寸長(zhǎng)，在汽車上布置困難，因此直列式適用于6缸以下的發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，直列式還有高度尺寸大的缺點(diǎn)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻方式不同，發(fā)動(dòng)機(jī)分為水冷與風(fēng)冷兩種。大部分汽車用水冷發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗哂欣鋮s均勻可靠、散熱良好、躁聲小和能解決車內(nèi)供暖問(wèn)題，以及加大散熱器面積

18、后，能較好適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)增壓后散熱的需要等優(yōu)點(diǎn)。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的主要缺點(diǎn)是冷卻系結(jié)構(gòu)復(fù)雜；使用與維修不方便；冷卻性能受環(huán)境溫度影響較大，夏季冷卻水容易過(guò)熱，動(dòng)機(jī)又容易過(guò)冷，并且在室外存放，水結(jié)冰后能凍壞氣缸缸體和散熱器。當(dāng)選用尺寸和質(zhì)量小的發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，不僅有利于汽車小型化、輕量化，同時(shí)在保證客廂內(nèi)都有足夠空間的條件下，還能節(jié)約燃料。 2.3.2 發(fā)動(dòng)機(jī)主要性能指標(biāo)的確定1.發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率和相應(yīng)轉(zhuǎn)速我們可以根據(jù)所需的最高車速，用下式估算發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 （21）式中：為傳動(dòng)率效率，取90% ； 為汽車總質(zhì)量， 為重力加速度，取10；為滾動(dòng)阻力系數(shù)，取0.02 ；A為汽車正面投影面積，A=h 為最高車速，取1

19、20 為空氣阻力系數(shù)，取1.0則： (22)最大功率轉(zhuǎn)速的范圍如下：汽油機(jī)的在30007000，因轎車最高車速高，值多在4000以上，輕型貨車的值在40005000之間，中型貨車的值更低些。最大功率轉(zhuǎn)速2. 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩及相應(yīng)轉(zhuǎn)速我們可以用下式計(jì)算確定 （23）式中： 為轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，一般在1.11.3之間，取1.2 ； 為最大功率轉(zhuǎn)矩，一般在40005000之間，取4000 ； 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，得180則： （24）最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速，選在1.42.0之間，取1.6，則 （25）3 變速器結(jié)構(gòu)方案的選擇 機(jī)械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，在不同形式的汽車上得

20、到廣泛應(yīng)用。目前，汽車上采用的變速器汽車上采用的變速器結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，這是由于各國(guó)汽車的使用、制造、修理等條件不同，也由于各種類型汽車的使用要求不同所決定的。盡管如此，一般變速器的結(jié)構(gòu)形式，仍具有很多共同點(diǎn)。多種結(jié)構(gòu)形式都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這些優(yōu)缺點(diǎn)隨主觀和客觀條件的變化而變化。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入實(shí)際，收集質(zhì)料，調(diào)查研究，對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較，并盡可能地考慮到產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，最后確定較合適的方案。3.1 變速器軸式的選擇根據(jù)軸式的形式不同，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩類。固定軸式又分為兩軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)

21、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)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器?，F(xiàn)代汽車大多數(shù)都采用三軸式變速器。究竟采用哪一種形式，除了汽車總布置的要求外，主要考慮以下三個(gè)方面： 變速器的徑向尺寸 兩軸式變速器，它的前進(jìn)檔均由一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，當(dāng)需要大的傳動(dòng)比十，需將主動(dòng)齒輪做得小些，而將從動(dòng)輪做得很大，因此兩軸的中心距和變速器殼的相關(guān)尺寸也必然增大。而三軸式變速器，由兩對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，在同樣傳動(dòng)比的情況下，可將大齒輪的徑向尺寸做得小些，因此中心距及變速器殼的相關(guān)尺寸均可減小。 變速器的壽命 兩軸式變速器的低檔齒輪副，大小相差懸殊，小齒輪工作循環(huán)次數(shù)比大齒輪要高得多。

22、因此小齒輪的壽命，比大齒輪的壽命短。三軸式變速器各前進(jìn)檔（除直接檔），均為常嚙合斜齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，工作循環(huán)次數(shù)和齒輪壽命也比較接近。用直接檔工作時(shí)，因第一軸與第二軸直接連在一起，齒輪只是空轉(zhuǎn)，并不傳送動(dòng)力，故不影響齒輪壽命。 變速器的效率兩軸式變速器，雖然可以有等于1的傳動(dòng)比，但仍要經(jīng)過(guò)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，因此有功率損失。而三軸式變速器，可將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔。這種動(dòng)力傳遞方式，幾乎無(wú)功率損失，且躁聲較小。 所以根據(jù)上述的三個(gè)方面，本設(shè)計(jì)采用三軸式變速器。3.2 變速器的工作原理中型貨車變速器采用五檔的，它共有5個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔，第五檔為直接檔，沒有超速檔

23、。它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：1）第二軸的二、三檔和四、五檔之間各裝有一只同步器。2）第二軸的二、三、四檔齒輪，都與中間軸齒輪嚙合，即為常嚙合齒輪，并且都空套在第二軸上。3）中間軸一檔齒輪（直齒）與中間軸制成一體，其余齒輪都用半圓鍵固定在軸上。4）中間軸一檔齒輪又是倒檔齒輪。5）二檔齒輪后端，用一個(gè)帶內(nèi)華建的止推墊圈限位。 變速器動(dòng)力傳遞路線1）空檔：變速器對(duì)外不輸出動(dòng)力。2）一檔：將齒輪Z2前移與齒輪Z10捏合，動(dòng)力從第一軸1®齒輪Z10®齒輪Z9®中間軸齒輪Z1®第二軸2輸出動(dòng)力。3）二檔：將同步器6后移與齒輪Z3的齒圈套合，動(dòng)力從第一軸1®傳動(dòng)齒輪

24、Z10®齒輪Z9®中間軸3®齒輪Z4®齒輪Z3®同步器6®第二軸2輸出動(dòng)力。4）三檔：將同步器6前移，并與齒輪Z6的齒套合，動(dòng)力從第一軸1®傳動(dòng)齒輪Z10®傳動(dòng)齒輪Z9®中間軸3®三檔主動(dòng)齒輪Z5®三檔從動(dòng)齒輪Z6®同步器6®第二軸2輸出動(dòng)力。5）四檔：當(dāng)同步器5后移，并與四檔從動(dòng)齒輪Z7得齒圈套合。動(dòng)力從第一軸1®傳動(dòng)齒輪Z10®傳動(dòng)齒輪Z9®中間軸3®四檔主動(dòng)齒輪Z8®四檔從動(dòng)齒輪Z7®同步器5

25、4;第二軸2輸出動(dòng)力。6）五檔：將同步器5前移，并與齒輪Z10的齒圈套合，動(dòng)力從第一軸1®傳動(dòng)齒輪Z10®同步器5®第二軸2輸出動(dòng)力。7）倒檔：將倒檔從動(dòng)齒輪Z2后移，并與倒檔主動(dòng)齒輪Z12捏合，動(dòng)力從第一軸1®傳動(dòng)齒輪Z10®傳動(dòng)齒輪Z9®中間軸3®一檔主動(dòng)齒輪Z1®倒檔常嚙合齒輪Z11、Z12®倒檔齒輪Z2®第二軸2輸出動(dòng)力。3.3 齒輪安排各齒輪副的相對(duì)安裝位置，對(duì)于整個(gè)變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。各檔位置的安排，應(yīng)考慮以下四個(gè)方面的要求：1）整車總裝置根據(jù)整車的總布置，對(duì)變速器輸入軸與

26、輸出軸的相對(duì)位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機(jī)構(gòu)提出要求。2）駕駛員的使用習(xí)慣有人認(rèn)為人們習(xí)慣于按檔的高低順序，由左到右或有右到左排列來(lái)?yè)Q檔，但是也有人認(rèn)為應(yīng)該將常用檔放在中間位置，而將不常用的低檔放在兩邊。3）提高平均傳動(dòng)效率為提高平均傳動(dòng)效率，在三軸式變速器中，普遍采用具有直接擋的傳動(dòng)方案，并盡可能地將使用時(shí)間最多的檔位設(shè)計(jì)成直接檔。4）改善齒輪受載狀況各檔齒輪在變速器中的位置安排，應(yīng)考慮齒輪的受載狀況。承受載荷的低檔齒輪，一般安置在離軸承較近的地方，以減小的變形，使齒輪的重疊系數(shù)不致下降過(guò)多。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過(guò)高而造成表面點(diǎn)蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支承較遠(yuǎn)處較好。該處因軸

27、的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小，故齒輪的偏載也小。3.4 換檔的結(jié)構(gòu)方式目前汽車上的機(jī)械式變速器采用的換檔結(jié)構(gòu)形式有三種：1）滑動(dòng)齒輪換檔通常是采用滑動(dòng)直齒輪進(jìn)行換檔，但也有采用滑動(dòng)斜齒輪換檔的。滑動(dòng)直齒輪換檔的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、容易制造。缺點(diǎn)是換檔時(shí)齒端面承受很大的沖擊，會(huì)導(dǎo)致齒輪過(guò)早損壞。并且直齒輪工作躁聲大，所以這種換檔方式，一般僅用在倒檔上。采用滑動(dòng)斜齒輪換檔，雖然工作平穩(wěn)、承載能力大、躁聲小的優(yōu)點(diǎn)。但它的換檔仍然避免不了齒端面承受沖擊，所以現(xiàn)代汽車的變速器中，前進(jìn)檔采用滑動(dòng)齒輪換檔的已甚為少見。2）嚙合套換檔用嚙合套換檔，可將構(gòu)成某傳動(dòng)比的一對(duì)齒輪，制成常嚙合的斜齒輪。而斜齒輪上另

28、外有一部分做成直的接合齒，用來(lái)與嚙合套相嚙合。這種結(jié)構(gòu)既具有斜齒輪傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)克服了滑動(dòng)齒輪換檔時(shí)，沖擊力集中在12個(gè)齒上的缺陷。3）同步器換檔現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器。使用同步器可減輕接合齒 換檔時(shí)引起的沖擊及零件的損壞。并且具有操縱輕便，經(jīng)濟(jì)性和縮短換檔時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，從而改善了汽車的加速性，經(jīng)濟(jì)性和山區(qū)行駛的安全性。上述的換檔方案，可以同時(shí)用在同一變速器中的不同檔位上。所以本設(shè)計(jì)考慮的原則是不常用的倒檔和一檔，采用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的滑動(dòng)直齒輪或嚙合套的形式。對(duì)于常用的檔位則采用同步器。3.5 倒檔的結(jié)構(gòu)方案及倒檔軸的位置倒檔齒輪的結(jié)構(gòu)及其軸的位置，應(yīng)與變速器的整體結(jié)構(gòu)方案同時(shí)考慮。倒

29、檔設(shè)計(jì)在變速器的左側(cè)或右側(cè)在機(jī)構(gòu)上均能實(shí)現(xiàn)，不同之處是掛倒檔時(shí)駕駛員移動(dòng)變速桿的方向改變了。在結(jié)構(gòu)布置上，要注意的是在不掛入倒檔時(shí)，為了防止意外掛入倒檔，一般在掛倒檔時(shí)設(shè)有一個(gè)掛倒檔時(shí)需克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來(lái)提醒駕駛員注意。倒檔齒輪不能與第二軸齒輪有嚙合的狀況。換倒檔時(shí)能順利換入倒檔，而不和其它齒輪發(fā)生干涉。4 變速器主要參數(shù)的確定4.1 變速器檔數(shù)及各檔傳動(dòng)比 變速器檔數(shù)的多少對(duì)汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性影響很大。檔數(shù)多，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在最大功率附近的轉(zhuǎn)速工作，而且十發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍小，發(fā)動(dòng)機(jī)平均功率高，故可提高汽車的動(dòng)力性。即提高汽車的加速能力和爬坡能力。檔數(shù)多也增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低油耗區(qū)工作的

30、可能性，因而提高了汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性。但它的缺點(diǎn)是使變速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量增大、操縱不輕便等3。所以本設(shè)計(jì)采用的是五檔變速器。首先，確定低檔傳動(dòng)比時(shí)，要考慮下列因素：汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力、汽車最低穩(wěn)定車速及主要傳動(dòng)比等。 根據(jù)最大爬坡度確定一檔傳動(dòng)比汽車在最大上坡路面行駛時(shí)，最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)能克服輪胎與路面間滾動(dòng)阻力及上坡阻力。由于汽車上坡行駛時(shí)，車速不高，故忽略空氣阻力，這時(shí)有： （41）式中：為最大驅(qū)動(dòng)力為滾動(dòng)阻力為最大上坡阻力。帶入式（41），得 （42） 式中： 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩； 為變速器一檔傳動(dòng)比； 為主傳動(dòng)器傳動(dòng)比； 為汽車傳動(dòng)系總效率； 為汽車總質(zhì)量； 為重力加速度；

31、 為道路最大阻力系數(shù)； 為驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑； 為滾動(dòng)阻力系數(shù)； 為道路最大上坡角。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力確定一檔傳動(dòng)比汽車行駛時(shí)，為了使驅(qū)動(dòng)輪不打滑，必須使驅(qū)動(dòng)力等于或小于驅(qū)動(dòng)輪與路面間的附著力，此條件可用下列不等式表示： （43）式中： 為道路附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)??； 為驅(qū)動(dòng)輪垂直反力，用下列公式計(jì)算： 式中： 、為后輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，； 前輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，； 前后驅(qū)動(dòng)時(shí)，； 為路面坡度角； 、分別為汽車重心矩前后軸的距離，汽車在水平位置量度； 為汽車軸距； 為汽車滿載時(shí)重心高度。 根據(jù)最低穩(wěn)定車速確定一檔傳動(dòng)比為了避免汽車在松軟里面上行駛時(shí)，由于土壤受沖擊剪切破壞而損失地面附著力，應(yīng)保證汽車能在極低車速下

32、穩(wěn)定行駛。設(shè)最低穩(wěn)定車速為，則有： （44）其中： 為汽車滾動(dòng)半徑； 為發(fā)動(dòng)機(jī)最低轉(zhuǎn)速； 為分動(dòng)器低檔傳動(dòng)比。根據(jù)上述三個(gè)條件確定的一檔傳動(dòng)比可能不相等，應(yīng)選其中的小值。 最高檔傳動(dòng)比一般取1，即三軸變速器的直接檔做為最高檔。其他各檔傳動(dòng)比為： ； ； ；其中： 為幾何級(jí)做的公式： （45） 即： 4.2 變速器齒輪參數(shù)的確定 齒數(shù)確定變速器齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮：1）盡量符合動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等對(duì)各檔傳動(dòng)比的要求；2）最少齒數(shù)不應(yīng)產(chǎn)生根切。通常，變速器中間軸一檔齒輪是齒數(shù)最少的齒輪，此齒輪不應(yīng)產(chǎn)生根切，而且根圓直徑應(yīng)大于中間軸直徑；3）互相嚙合的齒輪，齒數(shù)間不應(yīng)有公因數(shù)，速度高的齒輪更應(yīng)注意這點(diǎn)；4

33、）齒數(shù)多，可降低齒輪傳動(dòng)的躁聲。 模數(shù)決定齒輪模數(shù)的因素很多，其中最主要的是載荷的大小。由于高檔齒輪和低檔齒輪載荷不同，故高檔和低檔齒輪的模數(shù)不宜相同。從加工工藝及維修觀點(diǎn)考慮，同一變速器中齒輪模數(shù)種類不應(yīng)過(guò)多?，F(xiàn)代汽車變速器通常是高檔齒輪用一種模數(shù)，一檔和倒檔齒輪用另一種模數(shù)。在初選模數(shù)時(shí)可根據(jù)下面的公式進(jìn)行初選模數(shù)： 高檔齒輪 （46） 一檔齒輪 （47）其中： 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 為變速器一檔傳動(dòng)比 為變速器傳動(dòng)效率，可取所以： 取整 mm .5 中心距齒輪中心距是變速器很重要的參數(shù)，它對(duì)變速器整體尺寸及質(zhì)量有很大影響。在良好路面上行駛的汽車取小值，確定中心距時(shí)還要考慮齒輪幾何參數(shù)及結(jié)構(gòu)要

34、求，初選中心距可根據(jù)下面的公式： 轎車 （48） 載貨汽車 （49）其中： 為發(fā)動(dòng)機(jī)扭距，取516得： 齒寬在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意到齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)受力的均勻程度等均有影響。齒輪寬度的大小，承載能力高。但齒輪受載后，由于齒向誤差及軸的撓度變形等原因，沿齒寬方向受力不均勻，因而齒寬不宜太大。初選時(shí)可根據(jù)下面的公式： 直齒輪 （410） =6 4.5=27 斜齒輪 （411） =7 4=28 各檔齒輪齒數(shù)的計(jì)算在初選中心距、齒數(shù)模數(shù)以后可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。14檔和倒檔是直齒輪，5檔是斜齒輪。1）確定一檔齒輪的齒數(shù)一檔

35、傳動(dòng)比 （412）為求的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 （413）得： 貨車中間軸上的一檔齒輪數(shù)可在1214之間選用。故取 取 2）對(duì)中心距A進(jìn)行修正因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和和齒數(shù)變化系數(shù)計(jì)算中心距A，故修正后的中心距A取128。3）確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) （414）因?yàn)槌Ш蟼鲃?dòng)齒輪副與1檔齒輪副以及其他各檔齒輪副的中心距相同，故 （415）解（414）和（415），得： 取 驗(yàn)證傳動(dòng)比 4）確定二檔齒輪齒數(shù)，若為直齒輪且模數(shù)與1檔相同時(shí)，有 （416） （417）解（416）和（417），得： 取 驗(yàn)證中心距 A= 5）確定3檔齒輪齒數(shù) （418） （419）解（418）和（419），得 ， 取 ，6）確定

36、5檔齒輪齒數(shù) 解上式得： ， 取整 ， 驗(yàn)證 合格 7）確定倒檔齒輪倒檔齒輪使用的模數(shù)與1檔相同，倒擋齒輪的齒數(shù)一般在2123之間，取22，初選后，可計(jì)算出中間軸與倒檔軸的中心距。=為了保證倒擋齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪1和齒輪12的齒頂圓之間保持0.5mm以上的間隙，則齒輪12的齒頂圓直徑應(yīng)為： =89 ，m=4 ，f=1解得 故各檔齒輪齒數(shù)如下： ， ， ， ， ， ， ， ， 確定各檔齒輪基本參數(shù)分度圓直徑 齒頂高 齒根高 齒全高 齒頂圓直徑 齒根圓直徑 齒距 齒厚 齒槽寬 頂隙 齒寬 5 輪齒強(qiáng)度5.1 齒輪壞損形式 變速器齒輪的損壞形式主要有三種：齒輪折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合。

37、齒輪折斷發(fā)生在兩種情況下：齒輪受到足夠大的沖擊載荷作用，造成齒輪彎曲折斷輪齒在重復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(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)得極少，而后者出現(xiàn)得多一些。齒輪工作時(shí)，一對(duì)齒輪互相嚙合，齒面相互擠壓，這時(shí)存在于齒面細(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)塊狀剝落而形成小麻點(diǎn)，它使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，并可能導(dǎo)致齒輪折斷。5.2 齒輪折斷齒輪在嚙合過(guò)程中，輪齒表面承受有集中載荷的作用。可以把輪齒看作懸掛梁，輪齒根部彎曲應(yīng)力很大，過(guò)渡圓角處又有應(yīng)力集中，故輪齒根部很容易發(fā)生斷裂。齒輪折斷有兩種情況，一種是齒輪受到足夠大的突然載荷的沖

38、擊作用，導(dǎo)致齒輪斷裂，這種破壞的斷面為粗粒狀。另一種是受到多次重復(fù)載荷的作用，齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，裂縫逐漸擴(kuò)展到一定深度后，齒輪突然折斷。這種破壞的斷面在疲勞斷裂部分呈光滑表面，在突然斷裂部分呈粗粒狀表面。變速器中齒輪的折斷以疲勞破壞居多數(shù)。5.3 齒面點(diǎn)蝕齒面點(diǎn)蝕是閉式齒輪傳動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪傳動(dòng)齒輪在潤(rùn)滑油中工作，齒面長(zhǎng)期受到脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。面裂縫中充滿了潤(rùn)滑油，嚙合時(shí)，由于齒面互相擠壓，裂縫中油壓增高，使裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，最后導(dǎo)致齒面表層一塊塊剝落，齒面出現(xiàn)大量扇形小麻點(diǎn)，這就是齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象。若以節(jié)圓為界，把齒輪分為根

39、部及頂部?jī)啥?，則靠近節(jié)圓的跟部齒面處，較靠近節(jié)圓的頂部齒面處點(diǎn)蝕嚴(yán)重；兩個(gè)互相嚙合的齒輪中，主動(dòng)的小齒輪點(diǎn)蝕嚴(yán)重。點(diǎn)蝕的后果不僅是齒面出現(xiàn)許多小麻點(diǎn)，而且由此使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，也可能引起輪齒折斷。5.4 齒面膠合高速重載齒輪傳動(dòng)、軸線不平行的螺旋齒輪傳動(dòng)及雙曲面齒輪傳動(dòng)，由于齒面相對(duì)滑動(dòng)速度大，接觸壓力大，使齒面間滑動(dòng)油模破壞，兩齒面間金屬材料直接接觸，局部溫度過(guò)高，互相熔焊粘聯(lián)，齒面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡，這種損壞形式叫膠合。在汽車變速器齒輪中，膠合損壞情況不多。 齒輪強(qiáng)度計(jì)算輪齒接觸強(qiáng)度計(jì)算 （51）由式（51）得： 經(jīng)過(guò)計(jì)算齒輪的接觸應(yīng)力均不大于1900 N/mm2，。故合適

40、（52）由式（52）得： 經(jīng)過(guò)計(jì)算齒輪的接觸應(yīng)力均不大于1900 N/mm2，。故合適。式中：法面內(nèi)基圓周切向力，；端面內(nèi)分度圓切向力，；計(jì)算扭矩，計(jì)算扭矩；節(jié)圓直徑；節(jié)圓壓力角；螺旋角；齒輪材料彈性摸量，鋼材??； 彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （53）由式（53）得： 式中： w彎曲應(yīng)力（）圓周力， 應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪取1.65，斜齒輪取1.5； 摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，被動(dòng)齒輪取0.9；端面周節(jié)，；Tg計(jì)算載荷（Nmm） d節(jié)圓直徑mm應(yīng)力集中系數(shù) 近似取=1.65b齒寬 b=kcm kc6.0齒形系數(shù)；經(jīng)過(guò)計(jì)算齒輪彎曲應(yīng)力w均不大于，故合格6 變速器軸的計(jì)算6.1 軸的功用及設(shè)計(jì)要求變速器軸

41、在工作時(shí)承受扭矩、彎矩，因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。軸的剛度不足，在負(fù)荷作用下，軸會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形，影響齒輪的不常嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的躁聲，并會(huì)降低齒輪的使用壽命。這一點(diǎn)很重要，與其它零件的設(shè)計(jì)不同。設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)主要考慮以下幾個(gè)問(wèn)題：軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸直徑、長(zhǎng)度、軸的強(qiáng)度和剛度，軸上花鍵型式和尺寸等。軸的結(jié)構(gòu)主要依據(jù)變速器結(jié)構(gòu)布置的要求，并考慮加工工藝，裝配工藝而最后確定。6.2 軸尺寸初選待變速器結(jié)構(gòu)方案及齒輪基本參數(shù)，齒輪、軸承等布置的變速器草圖設(shè)計(jì)后，變速器軸的長(zhǎng)度可以初步確定。軸的長(zhǎng)度對(duì)軸的剛度影響很大。滿足剛度要求，軸的長(zhǎng)度須和直徑保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。 軸直徑與軸傳遞扭矩有關(guān)，因而與變速

42、器中心距有一定關(guān)系，可按以下公式初選軸直徑：各軸的最小直徑： 2 （61）第一軸花鍵部分： （62）第二軸及中間軸最大軸徑： （63）式中：為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩軸的尺寸還與齒輪、軸承花鍵標(biāo)準(zhǔn)等有一定聯(lián)系，需要根據(jù)具體情況，參照軸承、花鍵標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正。 第一軸直徑計(jì)算 10由式 （61） 得： 由式 （62） 得： 2 第二軸直徑計(jì)算：確定軸的最小直徑，由式 （61） 得： 為了同步器的軸向定位，軸段右端制定出定位軸肩，取軸肩高度 ，所以軸段的直徑為： 軸段同軸段，為了同步器的軸向定位，制定出軸肩，故取軸肩為 所以軸段的直徑為： 軸段直徑與軸段相同，故取軸段的直徑為： 7 軸的強(qiáng)度與剛

43、度計(jì)算1）選擇軸的材料軸無(wú)特殊要求，故選用45鋼，正火處理。2）初估軸的外伸端直徑 （71）式中： C=126103由式（71），得：7.1 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)分析 要確定軸的結(jié)構(gòu)形狀，必須先確定軸上零件的裝拆順序和固定方式，因?yàn)椴煌难b拆順序和固定方式對(duì)應(yīng)著不同的軸的形狀。兩軸承相對(duì)齒輪對(duì)稱布置，并取相同的內(nèi)徑，最后確定軸的形狀。確定軸各段直徑 根據(jù)軸各段直徑確定的原則，各段直徑選取為：軸段中間軸式變速器的第二軸和中間軸中部最大直徑d=0.40.5，取。軸段為最小直徑，且與軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列相符，故??；軸段、和安裝齒輪，此直徑盡可能采用推薦的標(biāo)準(zhǔn)系列值，但軸的尺寸不宜取得太大，故取。確定軸各

44、段長(zhǎng)度 為保證齒輪固定可靠，軸段、分別為139、108、305、211。7.2 軸的強(qiáng)度校荷初步確定軸的尺寸以后，可以對(duì)軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算，欲求中間軸式變速器第一軸的支點(diǎn)后作用力，必須先求出z中間軸的支點(diǎn)及力。軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按材料力學(xué)有關(guān)公式計(jì)算，計(jì)算時(shí)僅計(jì)算齒輪所在位置處軸的撓度和轉(zhuǎn)角。第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點(diǎn)近，負(fù)荷又小，通常撓度不大，故可以不必計(jì)算。 繪制軸的受力 計(jì)算軸上的作用力從動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩 齒輪分度圓直徑 齒輪的圓周力 齒輪的徑向力 計(jì)算支反力及彎矩1）求垂直平面內(nèi)的支反力及彎矩求支反力：由，得 求垂直平面截面的彎矩2）求水平面內(nèi)的支反力及彎矩求支反力：對(duì)稱布置，只受一

45、個(gè)力，故求水平平面截面的彎矩3）求各剖面的合成彎矩 確定危險(xiǎn)截面以及校核其強(qiáng)度 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得，則，即，取軸的計(jì)算應(yīng)力 （71） 精確校核軸的疲勞強(qiáng)度1）危險(xiǎn)截面應(yīng)該是應(yīng)力較大，同時(shí)應(yīng)力集中較嚴(yán)重的截面。從受載荷情況觀察，截面C上最大，但應(yīng)力集中不大，而且這里軸徑最大，所以分析可知：截面右側(cè)彎矩為 截面上的扭矩為 抗彎截面系數(shù) 抗扭截面系數(shù) 截面上的彎曲應(yīng)力 截面上的扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力 彎曲應(yīng)力幅 彎曲平均應(yīng)力 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的應(yīng)力幅與平均應(yīng)力相等，即2）確定影響系數(shù)軸的材料45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表查得材料彎曲、扭轉(zhuǎn)的特性系數(shù)、 取軸肩圓角處的有效應(yīng)力集中系數(shù)。根據(jù)由表可得尺寸系數(shù)

46、根據(jù)軸截面為圓截查圖得表面質(zhì)量系數(shù) 根據(jù)和表面加工方法為精車，得由上面結(jié)果可得 （72） （73） (74)查表中的安全系數(shù)值，可知該軸安全。8 同步器的選型 在普通齒輪變速器中采用同步器，可以保證換檔時(shí)嚙合不受沖擊，消除噪音，延長(zhǎng)齒輪壽命，是換檔動(dòng)作方便迅速，有利于提高汽車的動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性。普通的齒輪變速器，從一個(gè)傳動(dòng)比換到另一個(gè)傳動(dòng)比時(shí)，由于換檔時(shí)要進(jìn)行嚙合的一對(duì)齒輪或嚙合套的嚙合線速度不相等，所以在嚙合時(shí)要發(fā)生沖擊，引起噪音，甚至損壞輪齒。早期是用兩腳離合器換檔操作法來(lái)改善這一狀況，有些地方現(xiàn)在還在延用。常壓式同步器是一種早期的同步器結(jié)構(gòu)。這種同步器在嚙合套受軸向推力時(shí)，通過(guò)三個(gè)受彈

47、簧作用的限壓鋼球把此推力傳到齒轂，從而使制作在齒轂上的從動(dòng)錐面向主動(dòng)件上的錐面靠緊，由于摩擦作用使兩錐面的轉(zhuǎn)速逐漸同步。不過(guò)在軸向力達(dá)到限壓鋼球所受彈簧里的極值時(shí)，鋼球即被壓下去，和嚙合套分開。這是加在嚙合套上的軸向力即突然下降，降為限壓鋼球和嚙合套花鍵槽之間的摩擦力，結(jié)果兩錐面之間的摩擦（同步）力矩銳減，這時(shí)不管兩錐面達(dá)到同步與否，嚙合套都能和主動(dòng)錐面作成一體的齒輪進(jìn)行嚙合，結(jié)果仍然不能可靠的保證無(wú)沖擊嚙合。這一點(diǎn)是和兩腳離合器換檔操作法十分相似的。由于常壓式同步器不能從根本上解決換檔時(shí)的嚙合沖擊問(wèn)題，所以這種同步器現(xiàn)在已被淘汰?，F(xiàn)代變速器中所用的同步器都是所謂慣性鎖止式同步器。他們的結(jié)構(gòu)各有不同，但工作原理都是一樣的，即把要結(jié)合的轉(zhuǎn)動(dòng)體的轉(zhuǎn)速在同步之前，利用其相對(duì)角加（或減）速度所產(chǎn)生的慣性力距，來(lái)阻止它們的不同步嚙合，從后面的理論分析可知，慣性鎖止式同步其能確保同步嚙合換檔。同步器一般用于場(chǎng)嚙合齒輪變速器中，但也有用于