五檔變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)001

1、五檔變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)五檔變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)100/110五檔變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)五檔變速器設(shè)計(jì)系部名稱(chēng)： 汽車(chē)及交通工程學(xué)院 專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程B07-2班 學(xué)生姓名： 常圣英 指導(dǎo)教師： 姚佳巖 職 稱(chēng)： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of The Five gear TransmissionCandidate：ChangShengyingSpecialty：Vehicle EngineeringClass：B07-2Supervisor：Associate prof

2、essor . YaoJiayanHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin摘 要變速器用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，是汽車(chē)總成部件中的重要組成部分，是主要的傳動(dòng)系統(tǒng)。變速器的結(jié)構(gòu)要求對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、換檔操縱的可靠性及輕便性、傳動(dòng)平穩(wěn)性及效率等都有直接的影響。本文設(shè)計(jì)研究了三軸式五檔手動(dòng)變速器，其目的主要是基于對(duì)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、AutoCAD等知識(shí)的熟練運(yùn)用和掌握，同時(shí)運(yùn)用汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、互換性測(cè)量等學(xué)科知識(shí)，對(duì)三軸式變速器的各部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并利用AutoCAD軟件繪制裝配圖和零件圖等六項(xiàng)內(nèi)容。首先

3、，本文將概述變速器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，介紹變速器領(lǐng)域的最新發(fā)展?fàn)顩r。其次，對(duì)工作原理做了闡述，對(duì)不同的變速器傳動(dòng)方案進(jìn)行比較，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。再次，對(duì)變速器的各檔齒輪和軸以及軸承做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了受力分析、強(qiáng)度和剛度校核計(jì)算,并為為這些元件選擇合適的工程材料及熱處理方法。對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型以及變速器的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)。簡(jiǎn)單講述了變速器中各部件材料的選擇。最后，本文將對(duì)變速器換檔過(guò)程中的重要部件同步器以及操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行闡述，講述同步器的類(lèi)型、工作原理、選擇方法以及重要參數(shù)。關(guān)鍵詞：變速器；傳動(dòng)比；軸；齒輪；花鍵；校核ABSTRACTTransmission to change

4、the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a

5、direct impact on efficiency. This design study of the three-axis 5-speed manual transmission, the purpose is based on the skillful of using mechanic theory ,mechanic design, AutoCAD. Meanwhile, my paper is incorporated structure of vehicle, design of vehicle, mechanic of materials, and survey of int

6、erchangeability. I will design the parts of three-shaft transmission, and using Auto CAD software, drawing assembly drawings and parts diagrams of five elements. At the same time the use of vehicle construction, automotive design, material mechanics, interchangeability of measurement knowledge of th

7、e subjects on the three-axis gearbox design first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission.The second, I will compare the transmitting scheme of different t

8、ransmission, and choose a better structure scheme.Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment.At last, I will introduce the operation mechanism and th

9、e synchronizer, which plays an important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer.At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design.Key words:

10、 Transmission；Transmission Ratio；Shaft；Gear；spline； Checking TOC o 1-3 h z u 目 錄 HYPERLINK l _Toc263149546 摘要 PAGEREF _Toc263149546 h I HYPERLINK l _Toc263149547 Abstract PAGEREF _Toc263149547 h II HYPERLINK l _Toc263149548 第1章 緒論 PAGEREF _Toc263149548 h 1 HYPERLINK l _Toc263149549 1.1汽車(chē)變速器的概述 PAGER

11、EF _Toc263149549 h 1 HYPERLINK l _Toc263149550 1.2汽車(chē)變速器研究狀況、發(fā)展趨勢(shì)及成果 PAGEREF _Toc263149550 h 2 HYPERLINK l _Toc263149551 1.3汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)的目的和意義 PAGEREF _Toc263149551 h 4 HYPERLINK l _Toc263149552 1.4汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)方法和研究?jī)?nèi)容 PAGEREF _Toc263149552 h 5 HYPERLINK l _Toc263149558 第2章 變速器的結(jié)構(gòu)方案的確定6 HYPERLINK l _Toc2631495

12、59 2.1變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析和布置方案的設(shè)計(jì)62.1.1兩軸式變速器和中間軸式變速器的特點(diǎn)分析6 HYPERLINK l _Toc263149560 2.1.2變速器倒擋布置方案分析確定7 HYPERLINK l _Toc263149561 2.1.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置中齒輪安排的分析確定8 HYPERLINK l _Toc263149562 2.2變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析確定9 HYPERLINK l _Toc263149563 2.2.1齒輪形式9 HYPERLINK l _Toc263149565 2.2.2變速器自動(dòng)脫檔機(jī)構(gòu)形式分析確定10 HYPERLINK l _Toc2631495

13、66 2.3本章小結(jié)11 HYPERLINK l _Toc263149567 第3章 變速器主要參數(shù)的選擇12 HYPERLINK l _Toc263149568 3.1變速器檔位數(shù)目及各檔傳動(dòng)比12 HYPERLINK l _Toc263149569 3.1.1變速器檔位數(shù)目的確定12 HYPERLINK l _Toc263149570 3.1.2主減速比的確定12 HYPERLINK l _Toc263149571 3.1.3 變速器檔傳動(dòng)比的確定13 HYPERLINK l _Toc263149572 3.1.4變速器各檔傳動(dòng)比的確定15 HYPERLINK l _Toc26314957

14、3 3.2變速器中心距的確定15 HYPERLINK l _Toc263149574 3.3變速器的外形尺寸16 HYPERLINK l _Toc263149575 3.4變速器的齒輪參數(shù)的確定17 HYPERLINK l _Toc263149576 3.4.1齒輪齒數(shù)17 HYPERLINK l _Toc263149577 3.4.2齒輪模數(shù)17 HYPERLINK l _Toc263149578 3.4.3齒形、壓力角及螺旋角19 HYPERLINK l _Toc263149579 3.4.4齒寬21 HYPERLINK l _Toc263149580 3.4.5齒頂高系數(shù)21 HYPER

15、LINK l _Toc263149581 3.4.6齒輪的修正21 HYPERLINK l _Toc263149582 3.5變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配23 HYPERLINK l _Toc263149583 3.5.1確定一擋齒輪的齒數(shù)23 HYPERLINK l _Toc263149584 3.5.2對(duì)中心距進(jìn)行修正23 HYPERLINK l _Toc263149585 3.5.3確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)24 HYPERLINK l _Toc263149586 3.5.4確定其他各檔的齒數(shù)26 HYPERLINK l _Toc263149587 3.5.5確定倒檔齒輪齒數(shù)31 HYPER

16、LINK l _Toc263149588 3.6本章小結(jié)33 HYPERLINK l _Toc263149589 第4章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核34 HYPERLINK l _Toc263149590 4.1 齒輪的材料選擇34 HYPERLINK l _Toc263149591 4.1.1 齒輪壞損形式及避免錯(cuò)失34 HYPERLINK l _Toc263149592 4.1.2 齒輪的材料選擇35 HYPERLINK l _Toc263149593 4.2計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩36 HYPERLINK l _Toc263149594 4.3齒輪的強(qiáng)度計(jì)算36 HYPERLINK l _Toc263

17、149595 4.3.1輪齒的彎曲應(yīng)力36 HYPERLINK l _Toc263149596 4.3.2輪齒接觸應(yīng)力39 HYPERLINK l _Toc263149597 4.3.3各檔齒輪的強(qiáng)度計(jì)算校核40 HYPERLINK l _Toc263149598 4.4計(jì)算各檔齒輪的受力48 HYPERLINK l _Toc263149599 4.5本章小結(jié)51 HYPERLINK l _Toc263149600 第5章 變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)及校核52 HYPERLINK l _Toc263149601 5.1軸的設(shè)計(jì)52 HYPERLINK l _Toc263149602 5.1.1軸的功

18、用及其設(shè)計(jì)要求52 HYPERLINK l _Toc263149603 5.1.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)52 HYPERLINK l _Toc263149604 5.1.3軸的尺寸53 HYPERLINK l _Toc263149605 5.2軸的強(qiáng)度驗(yàn)算54 HYPERLINK l _Toc263149606 5.2.1軸的剛度驗(yàn)算54 HYPERLINK l _Toc263149607 5.2.2軸的強(qiáng)度計(jì)算59 HYPERLINK l _Toc263149608 5.2.3軸承的選擇及校核61 HYPERLINK l _Toc263149609 5.3本章小結(jié)65 HYPERLINK l _Toc

19、263149610 第6章 同步器的確定66 HYPERLINK l _Toc263149611 6.1鎖銷(xiāo)式同步器66 HYPERLINK l _Toc263149612 6.2鎖環(huán)式同步器67 HYPERLINK l _Toc263149622 6.3本章小結(jié)68 HYPERLINK l _Toc263149623 第7章 操縱機(jī)構(gòu)和箱體的確定69 HYPERLINK l _Toc263149624 7.1操縱機(jī)構(gòu)的功用69 HYPERLINK l _Toc263149625 7.2 換檔位置69 HYPERLINK l _Toc263149626 7.3變速桿的布置69 HYPERLIN

20、K l _Toc263149627 7.3.1直接操縱手動(dòng)換擋變速器69 HYPERLINK l _Toc263149628 7.3.2遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器70 HYPERLINK l _Toc263149629 7.4鎖止裝置70 HYPERLINK l _Toc263149630 7.4.1互鎖裝置70 HYPERLINK l _Toc263149631 7.4.2自鎖裝置71 HYPERLINK l _Toc263149632 7.4.3倒檔鎖裝置71 HYPERLINK l _Toc263149633 7.5變速器箱體的設(shè)計(jì)71 HYPERLINK l _Toc263149634

21、7.6本章小結(jié)72 HYPERLINK l _Toc263149635 結(jié)論73 HYPERLINK l _Toc263149636 參考文獻(xiàn)74 HYPERLINK l _Toc263149637 致謝75 HYPERLINK l _Toc263149638 附錄76第1章 緒 論1.1汽車(chē)變速器的概述汽車(chē)是一種快速機(jī)動(dòng)的道路交通工具。一般是指自帶動(dòng)力裝置的可以獨(dú)立行駛并完成運(yùn)載任務(wù)的輪式車(chē)輛，具有四個(gè)或四個(gè)以上的車(chē)輪。按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)規(guī)定，汽車(chē)可分為載貨汽車(chē)，越野汽車(chē)，自卸汽車(chē)，牽引汽車(chē)，專(zhuān)業(yè)汽車(chē)，客車(chē)，轎車(chē)等種類(lèi)。汽車(chē)的基本組成是相同的，均由發(fā)動(dòng)機(jī)，底盤(pán)，車(chē)身和電氣設(shè)備四大部分組成，現(xiàn)

22、代汽車(chē)將以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)為主要?jiǎng)恿υ?，而發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速及汽車(chē)的牽引力、車(chē)速要求之間的矛盾，靠現(xiàn)代汽車(chē)的內(nèi)燃機(jī)本身是無(wú)法解決的。為此，在汽車(chē)傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器和主減速器。既可使驅(qū)動(dòng)車(chē)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。變速器用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車(chē)在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下，滿(mǎn)足驅(qū)動(dòng)車(chē)輪牽引力及車(chē)速不同要求的需要。隨著汽車(chē)工業(yè)的不斷發(fā)展，今后要求汽車(chē)車(chē)型的多樣化、個(gè)性化、智能化已成為汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)。但變速器設(shè)計(jì)一直是汽車(chē)設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，同時(shí)

23、使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。因此它的性能影響到汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。變速器能使汽車(chē)以非常低的穩(wěn)定車(chē)速行駛，而這種低的車(chē)速只靠?jī)?nèi)燃機(jī)的最低穩(wěn)定車(chē)速是難以達(dá)到的。變速器的倒檔使汽車(chē)能倒退行駛；其空檔使汽車(chē)在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、停車(chē)和滑行時(shí)能長(zhǎng)時(shí)間將發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系分離1。變速器的結(jié)構(gòu)除了對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有影響同時(shí)對(duì)汽車(chē)操縱的可靠性及輕便性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性及效率等都有直接影響。變速器及主減速器及發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖及互鎖裝置，倒檔安全裝置，其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不產(chǎn)生跳檔、亂檔、自動(dòng)脫檔和誤掛倒檔；采用同步器可使換檔輕便，無(wú)沖擊及噪聲；采用斜齒輪、修

24、形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低，不同的傳動(dòng)比還可以使在其不同路面提高汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，使汽車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)有良好的匹配性。1.2汽車(chē)變速器研究狀況、發(fā)展趨勢(shì)及成果現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展以及人們對(duì)汽車(chē)的要求不斷的變化，機(jī)械式變速器不能滿(mǎn)足人們的需要。從40年代初，美國(guó)成功研制出兩檔的液力-機(jī)械變速器以來(lái)，自動(dòng)變速器技術(shù)得到了迅速發(fā)展。80年代，美國(guó)已將液力自動(dòng)變速器作為轎車(chē)的標(biāo)準(zhǔn)裝備。1983年時(shí)，美國(guó)通用汽車(chē)公司的自動(dòng)變速器裝車(chē)率已經(jīng)達(dá)到了94%。近些年來(lái)，由于電子技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)變速器技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。自動(dòng)變速器及機(jī)械式變速器相比，具有許多不可比擬的優(yōu)勢(shì)：

25、提高發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的使用壽命；提高汽車(chē)的通過(guò)性；具有良好的自適應(yīng)性；操縱更加方便。目前，國(guó)內(nèi)變速器廠商都朝無(wú)級(jí)變速器和自動(dòng)變速器方向發(fā)展，國(guó)內(nèi)現(xiàn)已有好幾款轎車(chē)已經(jīng)應(yīng)用上無(wú)級(jí)變速器，而重型汽車(chē)則采用多中間軸的形式，將低速檔和高速檔區(qū)分開(kāi)。汽車(chē)行駛的速度是不斷變化的，這就要求汽車(chē)的變速器的變速比要盡量多，這就是無(wú)級(jí)變速(Continuously Variable Transmission簡(jiǎn)稱(chēng)CVT) 。盡管傳統(tǒng)的齒輪變速箱并不理想，但其以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、功率大三大顯著優(yōu)點(diǎn)依然占領(lǐng)著汽車(chē)變速箱的主流地位2。在跨越了三個(gè)世紀(jì)的一百多年后的今天，汽車(chē)還沒(méi)有使用上滿(mǎn)意的無(wú)級(jí)變速箱。這是汽車(chē)的無(wú)奈和缺憾。

26、但是,人們始終沒(méi)有放棄尋找實(shí)現(xiàn)理想汽車(chē)變速器的努力,各大汽車(chē)廠商對(duì)無(wú)級(jí)變速器(CVT)表現(xiàn)了極大的熱情，極度重視CVT在汽車(chē)領(lǐng)域的實(shí)用化進(jìn)程。這是世界范圍尚未根本解決的難題，也是汽車(chē)變速器的研究的終極目標(biāo)。圍繞汽車(chē)變速箱四個(gè)研究方向，各國(guó)汽車(chē)變速器專(zhuān)家展開(kāi)了激烈的角逐。1摩擦傳動(dòng)CVT金屬帶式無(wú)級(jí)變速箱3 (VDT-CVT)的傳動(dòng)功率已能達(dá)到轎車(chē)實(shí)用的要求，裝備金屬帶式無(wú)級(jí)變速箱的轎車(chē)已達(dá)100多萬(wàn)輛。據(jù)報(bào)道：大排量6缸內(nèi)燃機(jī)（2.8L）的奧迪A6轎車(chē)上裝備的金屬帶式無(wú)級(jí)變速箱Multitronic CVT ，能傳動(dòng)142kw（193bhp）功率，280 Nm扭矩。這是真正意義的無(wú)級(jí)變速器4。

27、另一種摩擦傳動(dòng)CVT(名為Extroid CVT)是滾輪轉(zhuǎn)盤(pán)式。日產(chǎn)把它裝在概念車(chē)XVL上首次于去年?yáng)|京車(chē)展展示，新款公爵(Cedric)車(chē)也裝用這種CVT?？杉?L以上排量的大馬力內(nèi)燃機(jī)(XVL的引擎輸出為330 Nm /194kw)搭配使用，可謂汽車(chē)變速箱發(fā)展史上又一重要進(jìn)步。從V形橡膠帶CVT到V型金屬帶CVT再到滾輪轉(zhuǎn)盤(pán)式CVT，摩擦傳動(dòng)CVT的研究已持續(xù)了整整一個(gè)世紀(jì)，盡管摩擦傳動(dòng)無(wú)級(jí)變速器的發(fā)展已經(jīng)達(dá)到很高的水平，也已經(jīng)裝備上汽車(chē)達(dá)到了實(shí)用的水平5（1）無(wú)級(jí)變速（CVT）是汽車(chē)變速箱始終追逐的目標(biāo)。（2）摩擦傳動(dòng)CVT實(shí)現(xiàn)大功率的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)是極為困難的。（3）摩擦傳動(dòng)CVT傳動(dòng)效

28、率低是必然的。（4）摩擦傳動(dòng)CVT的效率，功率無(wú)法及齒輪變速相比。2液力傳動(dòng)6人們經(jīng)常把液力自動(dòng)變速器（AT）和無(wú)級(jí)變速器（CVT）兩個(gè)概念混為一談。實(shí)際上這兩種變速器工作原理完全不同。液力自動(dòng)變速器免除了手動(dòng)變速器繁雜的換檔和腳踩離合器踏板的頻繁操作，使開(kāi)車(chē)變得簡(jiǎn)單、省力。但是, 液力自動(dòng)變速器（AT）不是無(wú)級(jí)變速，是有級(jí)變速的自動(dòng)控制，沒(méi)有從根本上滿(mǎn)足汽車(chē)對(duì)變速器的要求。從原始橡膠帶無(wú)級(jí)變速箱到現(xiàn)代金屬鏈無(wú)級(jí)變速箱、滾輪轉(zhuǎn)盤(pán)式CVT，百年大回轉(zhuǎn)說(shuō)明：無(wú)級(jí)變速箱是汽車(chē)變速箱的最終歸屬，液力自動(dòng)變速器只不過(guò)是一種過(guò)渡產(chǎn)品。3電控機(jī)械式自動(dòng)變速器電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(Automated Mech

29、anical Transmission簡(jiǎn)稱(chēng)AMT)和液力自動(dòng)變速器（AT）一樣，不是無(wú)級(jí)變速器，是有級(jí)變速器的自動(dòng)換檔控制。其特點(diǎn)是機(jī)械傳動(dòng)部分沿用了傳統(tǒng)的有級(jí)變速箱，但控制參量太多，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制相當(dāng)困難。 4齒輪無(wú)級(jí)變速器齒輪無(wú)級(jí)變速器（Gear Continuously Variable Transmission）這是一種全新的設(shè)計(jì)思想，是利用齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)高效率、大功率的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。據(jù)最新消息：一種齒輪無(wú)級(jí)變速裝置(Gear Continuously Variable Transmission簡(jiǎn)稱(chēng)G-CVT)已經(jīng)試制成功，并已經(jīng)進(jìn)行了多次樣機(jī)試驗(yàn)。齒輪無(wú)級(jí)變速裝置結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡(jiǎn)單，只有不足2

30、0種非標(biāo)零件，51個(gè)零件，生產(chǎn)成本甚至低于手動(dòng)變速箱。預(yù)計(jì)今年進(jìn)行裝車(chē)試驗(yàn)7。齒輪無(wú)級(jí)變速器的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)為：（1）傳動(dòng)功率大，200KW的傳動(dòng)功率是很容易達(dá)到的；（2）傳動(dòng)效率高，90%以上的傳動(dòng)效率是很容易達(dá)到的；（3）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大幅度降低生產(chǎn)成本，相當(dāng)于自動(dòng)變速箱的1/10；（4）對(duì)汽車(chē)而言，提高傳動(dòng)效率，節(jié)油20%；（5）發(fā)動(dòng)機(jī)在理想狀態(tài)下工作，燃料燃燒完全，排放干凈，極大的減少了對(duì)環(huán)境的污染。1.3汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)的目的和意義現(xiàn)代汽車(chē)的動(dòng)力設(shè)置，幾乎都采用往復(fù)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)。但其性能及汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性之間存在著較大的矛盾。大家知道，汽車(chē)需要

31、克服作用在它上面的阻力，才能起步和正常的行駛。即使在平坦的柏油路上，汽車(chē)以低速等速直線行駛，也需要克服約占汽車(chē)總質(zhì)量1.5%的滾動(dòng)阻力。 例如，NJ130汽車(chē)，滿(mǎn)載時(shí)總質(zhì)量為5360kg，其滾動(dòng)阻力為800N左右。若需要滿(mǎn)載汽車(chē)在坡度為9%的道路上等速上坡行駛，僅上坡阻力就達(dá)4824N。如果用發(fā)動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪，則發(fā)動(dòng)機(jī)需要發(fā)出2050 Nm的扭矩。而NJ130汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩只有205Nm，此時(shí)，所產(chǎn)生的最大牽引力為482N，和上坡阻力相差10倍之多。顯然，如此小的牽引力，不僅不能上坡行駛，即使在平坦的道路上也不能行駛。另一方面，NJ130汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率為51.5kW，此時(shí)曲

32、軸的轉(zhuǎn)速為2800r/min。如發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輪直接相連，則對(duì)應(yīng)于該轉(zhuǎn)速所換算的汽車(chē)速度，竟達(dá)到458km/h。顯然，這樣高的車(chē)速是不能實(shí)現(xiàn)的。上述發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速及汽車(chē)的牽引力、車(chē)速要求之間的矛盾，靠現(xiàn)代汽車(chē)的內(nèi)燃機(jī)本身是無(wú)法解決的。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩變化范圍小，而多變的使用環(huán)境要求汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力和車(chē)速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為此，在傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器，用于轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車(chē)在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪牽引力及車(chē)速的不同要求的需要，以適應(yīng)汽車(chē)經(jīng)常變化的行駛條件，并及發(fā)動(dòng)機(jī)配合工作，使汽車(chē)具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。既可使驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的扭矩增大為發(fā)

33、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。此外，汽車(chē)的使用條件頗為復(fù)雜，變化很大。如汽車(chē)的載貨量、道路坡度、路面好壞以及交通情況等。這就要求汽車(chē)的牽引力和車(chē)速具有較大的變化范圍，以及適應(yīng)使用的需要。當(dāng)汽車(chē)在平坦的道路上，以高速行駛時(shí)，可掛入變速器的高速檔；而在不平的路上或爬較大的坡道時(shí)，則應(yīng)掛入變速器的低速檔。根據(jù)汽車(chē)的使用條件，選擇合適的變速器檔位，不僅是汽車(chē)動(dòng)力性的要求，而且也是汽車(chē)燃料經(jīng)濟(jì)性的要求。例如，汽車(chē)在同樣的載貨量、道路、車(chē)速等條件下行時(shí)，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(mén)開(kāi)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

34、下，燃料的消耗量是不一樣的。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。汽車(chē)在某些情況下，如進(jìn)出停車(chē)場(chǎng)或車(chē)庫(kù)，或在較窄的路上掉頭等需要倒向行駛。然而，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)不能倒轉(zhuǎn)工作，因此在變速器設(shè)立倒檔。此外，變速器還設(shè)有空檔，可中斷動(dòng)力傳遞，以滿(mǎn)足汽車(chē)暫時(shí)停止行駛和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)檢查調(diào)整的需要。1.4汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)方法和研究?jī)?nèi)容在本次設(shè)計(jì)中，由于是對(duì)傳統(tǒng)的變速器進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中參考了一汽集團(tuán)的CA1051K26L4-3中型貨車(chē)的變速器，采用了鎖環(huán)式同步器的換檔方式8。在設(shè)計(jì)中，我們除了對(duì)汽車(chē)變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的布置外，還運(yùn)用了材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)

35、械設(shè)計(jì)等知識(shí)，對(duì)變速器的重要零件軸和齒輪進(jìn)行受力分析，強(qiáng)度、剛度的校核，以及為這些零件選擇合理的工程材料和熱處理方法，同時(shí)也為變速器選擇合理的同步器和操縱機(jī)構(gòu)。通過(guò)參考CA1051K26L4-3中型貨車(chē)的變速器，對(duì)變速器進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)布置，校核軸和齒輪的強(qiáng)度、剛度，選擇材料和熱處理方法；后面的主要任務(wù)是繪制變速器的裝配圖和重要的零件圖，確定個(gè)零件的精度等級(jí)及其它參數(shù)；最后，是對(duì)整體論文的編寫(xiě)整理整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中的各種資料，以及對(duì)前期設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤做出修改。本設(shè)計(jì)是依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車(chē)型的變速器作為設(shè)計(jì)原型，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車(chē)速、最大爬坡度等條件下，自己獨(dú)立設(shè)計(jì)出符合要求的中間軸式

36、五檔變速器。其中本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分是檔位傳動(dòng)比的選擇及計(jì)算依據(jù)、齒輪參數(shù)的選擇計(jì)算及校核、二軸及中間軸的強(qiáng)度校核等。第2章 變速器的結(jié)構(gòu)方案的確定2.1變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析和布置方案的設(shè)計(jì)目前，汽車(chē)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(chē)的使用、制造、修理等條件不同，也是由于各種類(lèi)型汽車(chē)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)。各種機(jī)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，收集資料，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。機(jī)械式變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單

37、、傳動(dòng)效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，故在不同形式的汽車(chē)上得到廣泛應(yīng)用9。通常，有級(jí)變速器具有三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)前進(jìn)檔；重型載貨汽車(chē)和重型越野車(chē)則采用多檔變速器，其前進(jìn)檔位數(shù)多大616個(gè)甚至20個(gè)。變速器檔位的增多可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率、汽車(chē)的燃料經(jīng)濟(jì)性和平均車(chē)速，從而可提高汽車(chē)的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。但檔位數(shù)的增多也使變速器的尺寸及質(zhì)量增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本提高，操縱也復(fù)雜。某些轎車(chē)和貨車(chē)的變速器，采用僅在良好的路面和空載行駛時(shí)才使用的超速檔。采用傳動(dòng)比小于1（約為0.70.8）的超速檔，可充分地利用發(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

38、。但及傳動(dòng)比為1的直接檔比較，采用超速檔會(huì)降低傳動(dòng)效率。機(jī)械式變速器的傳動(dòng)效率及所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括齒輪副的數(shù)目、齒輪的轉(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。2.1.1兩軸式變速器和中間軸式變速器的特點(diǎn)分析1兩軸式變速器 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。其特點(diǎn)是：變速器輸出軸及主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器采用弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用斜齒圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒檔傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其他檔位均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)。及中間軸式變速器相比，它具有軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小、易布置等優(yōu)點(diǎn)。此外，各中間

39、檔因只經(jīng)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高，同時(shí)噪聲低。但兩軸式變速器不能設(shè)置直接檔，所以在高檔工作時(shí)齒輪和軸承均承載，工作噪聲增大且易損壞；受結(jié)構(gòu)限制其一檔速比不能設(shè)計(jì)的很大；對(duì)于前進(jìn)檔，兩軸式變速器輸入軸的傳動(dòng)方向及輸出軸的傳動(dòng)方向相反。2中間軸式變速器 中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上。其特點(diǎn)是：變速器一軸后端及常嚙合齒輪做成一體。絕大多數(shù)方案的第二軸前端經(jīng)軸承支承在第一軸后端的孔內(nèi)，且保持兩軸軸線在同一條直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接檔，使用直接檔，變速器齒輪和軸承及中間軸不承載，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

40、，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的利用率要高于其他檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其他前進(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)方案中除了一檔以外的其他檔位的換擋機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或結(jié)合套換擋，還有各檔同步器或結(jié)合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。在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)。2.1.2變速器倒檔布置方案分析確

41、定倒檔齒輪的結(jié)構(gòu)及其軸的位置，應(yīng)及變速器的整體結(jié)構(gòu)方案同時(shí)考慮。倒檔設(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。倒檔齒輪不能及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10。及前進(jìn)檔位比較，倒檔使用率不高，而且都是在停車(chē)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒檔，故多數(shù)方案采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換倒檔。為實(shí)現(xiàn)倒檔傳動(dòng)，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動(dòng)路線中，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案；也有利用兩個(gè)聯(lián)體齒輪方案

42、的。前者雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是中間傳動(dòng)齒輪的輪齒，是在最不利的正、負(fù)交替對(duì)稱(chēng)變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作；而后者是在較為有利的單向循環(huán)彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，并使倒檔傳動(dòng)比略有增加。也有少數(shù)變速器采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜和使成本增加的嚙合套或同步器方案換入倒檔。圖2-1 倒檔布置方案圖2-1為常見(jiàn)的倒檔布置方案。圖2-1b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒檔時(shí)利用了中間軸上的一檔齒輪，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，使換檔困難。圖2-1c所示方案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理。圖2-1d所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更為輕便，且能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比。圖2-1e所示方案針對(duì)圖2-

43、1c所示方案的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖2-1c所示方案。圖2-1f所示方案是將中間軸上的一、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。圖2-1g所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有的貨車(chē)倒檔傳動(dòng)采用圖2-1h所示方案。其缺點(diǎn)是倒檔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。故采用2-1a方案。2.1.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置中齒輪安排的分析確定各齒輪副的相對(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：1整車(chē)總布置 根據(jù)整車(chē)的總布置，對(duì)變速器輸入軸和輸出軸的相對(duì)位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機(jī)構(gòu)提出要求。

44、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，由左到右或由右到左排列來(lái)?yè)Q檔。但是也有人認(rèn)為應(yīng)該將常用檔位放在中間位置。值得注意的是倒檔，雖然他是平常換檔序列之外的一個(gè)特殊檔位，然而卻是決定序列組合方案的重要環(huán)節(jié)。按習(xí)慣，倒檔最好及序列不接合。否則，從安全角度考慮，將倒檔及一檔放在一起較好。在五檔變速其中，倒檔及序列接合及不接合兩者比較，前者在結(jié)構(gòu)上可省去一個(gè)撥叉和一根變速滑桿，后者的布置適當(dāng)，則可使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短。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，普遍采用具有直接檔的傳動(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

45、中的位置安排，應(yīng)考慮齒輪的受載狀況。承受載荷大的低檔齒輪，一般安置在離軸承較近的地方，以較小軸的變形，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撐較遠(yuǎn)處較好。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小，故齒輪的偏載也小。因?yàn)樽兯倨髟谝粰n和倒檔工作時(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及倒檔，都應(yīng)當(dāng)布置在靠近軸的支承處，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檔順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒檔的傳動(dòng)比雖然及一檔的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫箼n的時(shí)間非常短，從這點(diǎn)出發(fā)

46、有些方案將一檔布置在靠近軸的支承處，然后再布置倒檔。此時(shí)在倒檔工作時(shí)，齒輪磨損及噪聲在短時(shí)間內(nèi)略有增加，及此同時(shí)在一檔工作時(shí)齒輪的磨損及噪聲有所減少。綜上所述，由于本次設(shè)計(jì)的為中型貨車(chē)變速器，布置形式采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)，變速器布置的空間較大，對(duì)變速器的結(jié)構(gòu)要求較高，要求運(yùn)行時(shí)噪聲要小，故選用三軸五檔變速器，并且五檔為直接檔。采用圖2-1d的倒檔布置形式。2.2變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析確定2.2.1齒輪形式變速器齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。及直齒圓柱齒輪比較，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)工藝復(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

47、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檔。變速器齒輪可以及軸設(shè)計(jì)為一體或及軸分開(kāi)，然后用花鍵、過(guò)盈配合或者滑動(dòng)支承等方式之一及軸連接。齒輪尺寸小又及軸分開(kāi)，其內(nèi)徑直徑到齒根圓處的厚度（圖2-2）影響齒輪強(qiáng)度。要求尺寸應(yīng)該大于或等于輪齒危險(xiǎn)斷面處的厚度。為了使齒輪裝在軸上以后，保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪輪轂部分的寬度尺寸，在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)盡可能取大些，至少滿(mǎn)足尺寸要求： (3.1)式中：花鍵內(nèi)徑。圖2-2 變速器齒輪尺寸控制圖為了減小質(zhì)量，輪輻處厚度應(yīng)在滿(mǎn)足強(qiáng)度條件下設(shè)計(jì)得薄些。圖3-2中的尺寸可取為花鍵內(nèi)徑的1.251.40倍。齒輪表面粗糙度數(shù)值降低，則噪聲減少，

48、齒面磨損速度減慢，提高了齒輪壽命。變速器齒輪齒面的表面粗糙度應(yīng)在m范圍內(nèi)選用。2.2.2變速器自動(dòng)脫檔機(jī)構(gòu)形式分析確定自動(dòng)脫檔是變速器的主要故障之一。由于接合齒磨損、變速器剛度不足以及振動(dòng)等原因，都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)脫檔。為解決這個(gè)問(wèn)題，除工藝上采取措施以外，目前在結(jié)構(gòu)上采取措施且行之有效的方案有以下幾種：1將兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開(kāi)，如圖2-3a所示。這樣在嚙合時(shí)，使接合齒端部超過(guò)被接合齒的13mm。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，可用來(lái)阻止接合齒自動(dòng)脫2將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切?。ㄇ邢?.30.6mm），這樣，換檔后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動(dòng)脫

49、檔，如圖2-3b所示。3將接合齒的工作面設(shè)計(jì)并加工成斜面，形成倒錐角（一般傾斜23），使接合齒面產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫檔的軸向力，如圖2-3c所示。這種方案比較有效，應(yīng)用較多。將接合齒的齒側(cè)設(shè)計(jì)并加工成臺(tái)階形狀，也具有相同的阻止自動(dòng)脫檔a） b) c)圖2-3防止自動(dòng)脫擋的機(jī)構(gòu)措施2.3本章小結(jié)本章主要針對(duì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和布置方案方案的確定以及變速器零、部件的結(jié)構(gòu)的確定，為下面的設(shè)計(jì)過(guò)程作鋪墊。第3章 變速器主要參數(shù)的選擇3.1變速器檔位數(shù)目及各檔傳動(dòng)比3.1.1變速器檔位數(shù)目的確定對(duì)不同類(lèi)型的汽車(chē)，具有不同的傳動(dòng)系檔位數(shù)，其原因在于它們的使用條件不同、對(duì)整車(chē)性能要求不同、汽車(chē)本身的比功率不同

50、。而傳動(dòng)系的檔位數(shù)的多少對(duì)汽車(chē)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(chē)的動(dòng)力性。即提高汽車(chē)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)工作的可能性，因而提高了汽車(chē)的燃料經(jīng)濟(jì)性。檔數(shù)多少還影響相鄰的低檔及高檔間傳動(dòng)比的比值。檔數(shù)多，則此比值小，換檔容易。相鄰的低檔及高檔間傳動(dòng)比的比值不應(yīng)大于1.8，而且高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的比值小。檔數(shù)多的缺點(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。CA5-38變速器參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率88 Kw車(chē)輪滾動(dòng)半徑0.41m發(fā)動(dòng)機(jī)最大

51、轉(zhuǎn)矩245 Nm額定轉(zhuǎn)速3200 r/min最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)速2000 r/min最高車(chē)速95總質(zhì)量5500 r/min最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速5000 r/min3.1.2主減速比的確定 (3.1)式中： 汽車(chē)行駛速度（km/h）； 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）； 車(chē)輪滾動(dòng)半徑（m）； 變速器傳動(dòng)比； 主減速器傳動(dòng)比。 (3.2)式中： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（Nm）； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率（Kw）；發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速（r/min）轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)=1.11.3 (3.3)式中： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速已知：最高車(chē)速=95 km/h；最高檔為直接檔，傳動(dòng)比=1；車(chē)輪滾動(dòng)半徑由所選用的輪胎規(guī)格7.5016得到=0.41(m)；發(fā)動(dòng)機(jī)

52、最大扭矩轉(zhuǎn)速=2000 (r/min)；轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)=1.11.3；由公式（3.2）和（3.3）得到發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速=4000 (r/min)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=4000（r/min）；由公式（3.1）得到主減速器傳動(dòng)比：3.1.3 變速器一檔傳動(dòng)比的確定在選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車(chē)最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪和地面的附著力、汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮來(lái)確定。汽車(chē)行駛方程式 (3.4)汽車(chē)爬坡時(shí)車(chē)速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎及路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有： (3.5)一般貨車(chē)的最大爬坡度約為30%，即=16.7則由最大爬坡度要求的變速器1擋傳動(dòng)

53、比為： (3.6)式中：汽車(chē)總質(zhì)量，Kg；重力加速度，m/s；道路附著系數(shù)，；驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑，m；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm主減速比，；汽車(chē)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，。將各數(shù)據(jù)代入式(3.6)中得：根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪及路面的附著條件：(3.7)可求得變速器一檔傳動(dòng)比為： (3.8) 式中：汽車(chē)滿(mǎn)載靜止及水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，因?yàn)樨涇?chē)42后輪雙胎滿(mǎn)載時(shí)后軸的軸荷分配范圍為60%68%4，所以G2=55009.865=35035N道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取；其他參數(shù)同式(3.6)。將各數(shù)據(jù)代入式(3.8)得：通過(guò)以上計(jì)算可得到5.3136.006，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)中，轎車(chē)變速器傳動(dòng)比變化范圍是34，中、輕型貨車(chē)約為

54、56，其他貨車(chē)在7以上。所以在本設(shè)計(jì)中，取。3.1.4變速器各檔傳動(dòng)比的確定變速器各檔傳動(dòng)比之間的關(guān)系基本是幾何級(jí)數(shù),故相鄰檔位傳動(dòng)比比值就是幾何級(jí)數(shù)的公比；但是實(shí)際上及理論值略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮及發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。此變速器的最高檔為直接檔，其傳動(dòng)比為1.0，一檔傳動(dòng)比初選為5.625中間各檔的傳動(dòng)比按理論公式 （其中n為檔位數(shù)）求得公比。因?yàn)?，所以?.2變速器中心距的確定對(duì)中間軸式變速器，是將中間軸及第二軸之間的距離稱(chēng)為變速器中心距；對(duì)兩軸式變速器，將變速器輸入軸及輸出軸線之間的距離稱(chēng)之為變速器中心距。它是一個(gè)基本參數(shù)，其大小不僅對(duì)變速器的外形尺

55、寸、體積和質(zhì)量大小有影響，而且對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒輪壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來(lái)確定。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置變速器的可能及方便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過(guò)小而影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。此外，受一檔小齒輪齒數(shù)不能過(guò)少的限制，要求中心距也要取大些。還有，變速器中心距取得過(guò)小，會(huì)使變速器長(zhǎng)度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。中間軸式變速器的中心距(mm)可根據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初選，經(jīng)驗(yàn)公式為： (3.9)式中：中心距系數(shù)，乘用車(chē)： ，商用車(chē)： 發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)

56、矩(Nm)；變速器一擋傳動(dòng)比；變速器的傳動(dòng)效率，取96%；將各數(shù)代入式(3.9)中得 也可以由發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩按下式直接求出：(3.10)式中：按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩直接求時(shí)的中心距系數(shù)，對(duì)乘用車(chē)取14.516.0；對(duì)商用車(chē)取17.019.5將各數(shù)代入式(3.10)中得綜上所述，初選中心距=110mm。3.3變速器的外形尺寸變速器的外形尺寸主要指變速器的軸向尺寸，其軸向尺寸及檔位數(shù)、齒輪型式、換檔機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距的尺寸參照下列關(guān)系式初選。商用車(chē)變速器殼體的軸向尺寸可參考下列數(shù)據(jù)選用：四檔 （2.22.7）五檔 （2.73.0）六檔 （3.23.5）此變速器為五檔，故外形

57、尺寸為（2.73.0）=291330mm。3.4變速器的齒輪參數(shù)的確定3.4.1齒輪齒數(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，而且齒根圓直徑應(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齒數(shù)多，可降低齒輪傳動(dòng)的躁聲。3.4.2齒輪模數(shù)齒輪模數(shù)由輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度或最大載荷作用下的靜強(qiáng)度所決定。選擇模數(shù)時(shí)應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時(shí)將降低變速器的噪聲，而為了減小變速器的質(zhì)量，則應(yīng)增大模數(shù)并減小齒寬和中心距。降低噪聲水平對(duì)轎車(chē)很重要，

58、而對(duì)載貨汽車(chē)則應(yīng)重視減小質(zhì)量。根據(jù)圓柱齒輪強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，可列出齒輪模數(shù)m及彎曲應(yīng)力之間有如下關(guān)系：直齒輪模數(shù) (3.11)式中 計(jì)算載荷，Nmm；應(yīng)力集中系數(shù)，直齒齒輪取1.65；摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，被動(dòng)齒輪取0.9；齒輪齒數(shù)；齒寬系數(shù)，直齒齒輪取4.47.0；齒形系數(shù)，見(jiàn)圖3-1；輪齒彎曲應(yīng)力，當(dāng)時(shí)，直齒齒輪的許用應(yīng)力MPa。斜齒輪法向模數(shù) (3.12)式中 計(jì)算載荷，Nmm；應(yīng)力集中系數(shù)，斜齒齒輪取1.5；斜齒螺旋角；摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，被動(dòng)齒輪取0.9；齒輪齒數(shù)；齒寬系數(shù)，斜齒齒輪取7.08.6；齒形系數(shù)，見(jiàn)圖3-1；輪齒彎曲應(yīng)力，當(dāng)時(shí)，對(duì)乘用車(chē)變速器斜

59、齒齒輪的許用應(yīng)力MPa，商用車(chē)變速器斜齒齒輪的許用應(yīng)力MPa。從輪齒應(yīng)力的合理性及強(qiáng)度考慮,每對(duì)齒輪應(yīng)有各自的模數(shù),但出于工藝考慮，模數(shù)應(yīng)盡量統(tǒng)一,多采用折衷方案。表3.1給出了汽車(chē)變速器齒輪模數(shù)范圍。表3.1 汽車(chē)變速器齒輪的法向模數(shù)（mm）車(chē)型乘用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/L貨車(chē)的最大總質(zhì)量/t1.0V1.61.6V2.56.014.014.0模數(shù)/mm2.252.752.753.003.504.504.506.00設(shè)計(jì)時(shí)所選模數(shù)應(yīng)符合國(guó)標(biāo)GB1357-78規(guī)定（表3.1）并滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。表3.2 汽車(chē)變速器常用齒輪模數(shù)（mm）一系列1.001.251.52.002.503.004.005.006

60、.00二系列1.752.252.75（3.25）3.50（3.75）4.505.50圖3-1 齒形系數(shù)y（當(dāng)載荷作用在齒頂,=20,=1.0）嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開(kāi)線。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。其取值范圍是：乘用車(chē)和總質(zhì)量在1.814.0t的貨車(chē)為2.03.5mm；總質(zhì)量大于14.0t的貨車(chē)為3.55.0mm。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利于換檔。由表3.1和表3.2并且參照同類(lèi)車(chē)型選取模數(shù)3.4.3齒形、壓力角及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