機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)

第三章機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)主要內(nèi)容

3.1概述3.2變速器布置方案的分析3.3變速器主要參數(shù)選擇3.4同步器主要內(nèi)容

3.1概述3.2變速器布置方案的分析3.3變速器主要參數(shù)選擇3.4同步器概述課內(nèi)學(xué)時(shí)：6推薦參考書(shū)：汽車(chē)底盤(pán)基礎(chǔ)，張洪欣，余卓平譯，科普版汽車(chē)設(shè)計(jì)，劉惟信主編，清華版汽車(chē)設(shè)計(jì)，張洪欣主編，工大版汽車(chē)構(gòu)造，陳家瑞主編，機(jī)械工業(yè)出版社變速器，黃維山主編，人民交通出版社概述變速器的功能：在不同的使用條件下，改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使汽車(chē)得到不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。此外，應(yīng)保證汽車(chē)能倒退行駛和在滑行時(shí)或停車(chē)時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系保持分離。需要時(shí)還應(yīng)有動(dòng)力輸出的功能。對(duì)變速器的基本要求：具有正確的檔數(shù)和傳動(dòng)比，保證汽車(chē)有需要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)；有空檔和倒檔，使發(fā)動(dòng)機(jī)可以與驅(qū)動(dòng)輪長(zhǎng)期分離，使汽車(chē)能倒車(chē)；換檔迅速、省力，以便縮短加速時(shí)間并提高汽車(chē)動(dòng)力性；（自動(dòng)、半自動(dòng)和電子操縱機(jī)構(gòu)）工作可靠。汽車(chē)行駛中，變速器不得跳檔、亂檔以及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生應(yīng)設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，以便必要時(shí)進(jìn)行功率輸出；效率高、噪聲低、體積小，重量輕，便于制造，成本低。主要內(nèi)容

3.1概述3.2變速器布置方案的分析3.3變速器主要參數(shù)選擇3.4同步器變速器布置方案的分析兩軸式變速器3.2.1變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的方案分析變速器布置方案的分析中間軸式變速器:

在常嚙合齒輪對(duì)數(shù)、換檔方式和倒檔傳動(dòng)方案上有差別。四檔變速器傳動(dòng)方案圖（a、b、c）：其中a和b有四對(duì)常嚙合齒輪，可用同步器或嚙合套換檔；倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔。c所示方案有三對(duì)常嚙合齒輪，一檔和倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔。五檔變速器傳動(dòng)方案（d、e、f）：其中d所示方案除一、倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔外，其余都為常嚙合齒輪；e和f，全部齒輪處于常嚙合狀態(tài)。六檔變速器傳動(dòng)方案（g和h）：除g中的一檔、倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔外，其余都為常嚙合齒輪。g中超速檔位于后支撐軸承的后部，有利于系列化。變速器布置方案的分析倒檔型式在前進(jìn)檔的傳動(dòng)路線(xiàn)中，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪，圖a、f；中間傳動(dòng)齒輪的輪齒在正、負(fù)交替對(duì)稱(chēng)變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。利用聯(lián)體齒輪方案（圖b、c、d、e）。在單向循環(huán)彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，倒檔傳動(dòng)比增加。a所示的倒檔布置方案，在中間軸上有一個(gè)專(zhuān)用倒檔齒輪。b利用中間軸上的一檔齒輪，縮短了中間軸的長(zhǎng)度，換檔較困難（必須使兩對(duì)齒輪同時(shí)嚙合）。c能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，但換倒檔，要向前推動(dòng)二軸上的直齒輪。d與c的差別在于，換倒檔時(shí)，需要向后推動(dòng)二軸上的直齒輪。e將中間軸上的一、倒檔齒輪做成一體，其齒寬增大，縮短了長(zhǎng)度。f適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換檔更為方便。變速器布置方案的分析3.2.2變速器零部件結(jié)構(gòu)方案分析齒輪型式1．直齒輪—主要用于低檔和倒檔。2．斜齒輪—傳動(dòng)平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)；但制造稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力。換檔結(jié)構(gòu)型式1.直齒滑動(dòng)齒輪；2.嚙合套；3.同步器。結(jié)構(gòu)上采取措施防止自動(dòng)脫檔變速器布置方案的分析軸承型式----過(guò)去，變速器軸的支承廣泛采用滾珠軸承、滾柱軸承和滾針軸承。現(xiàn)在的趨勢(shì)是使用圓錐滾柱軸承。----在變速器中，每根軸都軸向固定，以便承受軸向力。對(duì)于中間軸式變速器，第一軸和和第二軸均采用后軸承固定；中間軸有采用前軸承固定的，也有采用后軸承固定的。其他問(wèn)題----各檔齒輪在軸上的安排順序;----裝配問(wèn)題;----變速器整體結(jié)構(gòu)剛性。變速器布置方案的分析

3.2.3多檔變速器的組合方案分析多檔變速器普遍采用組合方案——即以1到2種四檔或五檔變速器為主體，再配以副變速器，形成具有不同檔數(shù)、不同轉(zhuǎn)矩容量和傳動(dòng)比范圍的變速器系列。1前置副變速器（a）2后置副變速器（b、c、d）3主變速器前后各設(shè)置一個(gè)副變速器（e）變速器布置方案的分析組合式多檔變速器傳動(dòng)比的搭配方式。插入式：主變速器檔位間公比較大，副變速器的傳動(dòng)比均勻地插入主變速器各檔傳動(dòng)比之間，兩者交替換檔，共同組成一個(gè)傳動(dòng)比序列（單調(diào)變化的）（a）副變速器有兩個(gè)檔：傳動(dòng)比是1／s和1；主變速器有五個(gè)檔，傳動(dòng)比是1-S2-S4-S6-S8（其中S＞1），得到：1/S-1-S-S2-S3-S4-S5-S6-S7-S8分段式：主變速器檔位間公比較小，副變速器傳動(dòng)比范圍較大時(shí)，副變速器高、低檔傳動(dòng)比分別與主變速器各檔搭配，組成高、低傳動(dòng)比兩段范圍（b）主變速器有五個(gè)檔，傳動(dòng)比為1-S-S2-S3-S4，副變速器的傳動(dòng)比是1—S5；則總的傳動(dòng)比序列為：1-S-S2-S3-S4-S5-S6-S7-S8-S9綜合式：插入式和分段式的結(jié)合，使傳動(dòng)比范圍進(jìn)一步擴(kuò)大（C）主變速器1-S2-S4-S6，分段式副變速器1－S8，插入式副變速器傳動(dòng)比是1/S-1可構(gòu)成1/s-1-s-…-s14變速器布置方案的分析3.2.4變速器操縱機(jī)構(gòu)要求1.換檔時(shí)只能掛入一個(gè)檔；2.防止誤掛倒檔；3.換檔后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)嚙合，并防止自動(dòng)脫檔。操縱方式1.直接操縱2.遠(yuǎn)距離操縱主要內(nèi)容

3.1概述3.2變速器布置方案的分析3.3變速器主要參數(shù)選擇3.4同步器變速器主要參數(shù)選擇貨車(chē):四檔（2.2—2.7）A五檔(2.7—3.0)A六檔(3.2—3.5)A轎車(chē):四檔變速器殼體軸向尺為(3.0—3.4)A.3.3.2變速器軸向尺寸3.3.1中心距T1max變速器一檔時(shí)2軸轉(zhuǎn)矩變速器主要參數(shù)選擇3.3.3軸的直徑第二軸和中間軸中部直徑d≈0.45A；中間軸dm/L≈0.16－0.18；第二軸dm/L≈0.18－0.21剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算變速器主要參數(shù)選擇3.3.4齒輪參數(shù)

齒輪模數(shù)壓力角直齒輪模數(shù)m斜齒輪法面模數(shù)mn齒輪最普遍采用國(guó)家規(guī)定的20°齒輪標(biāo)準(zhǔn)壓力角嚙合套或同步器的接合齒壓力角有20°、25°、30°，普遍采用30°壓力角。變速器主要參數(shù)選擇齒輪螺旋角β1增大螺旋角，可以使齒輪嚙合的重合系數(shù)增加，工作平穩(wěn)，噪聲降低。2斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)要產(chǎn)生軸向力。3可用調(diào)整螺旋角的方法，消除各對(duì)嚙合齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因造成的中心距不等現(xiàn)象變速器主要參數(shù)選擇齒寬：齒寬應(yīng)滿(mǎn)足既能減輕變速器質(zhì)量，同時(shí)又能保證齒輪工作平穩(wěn)的要求。直齒：b=kc*m，kc=4.5－8.0斜齒：b=kc*mn,kc=6.5－8.5嚙合套或同步器，b=（2—4）m。齒輪變位系數(shù)的選擇避免齒輪產(chǎn)生干涉、根切和配湊中心距各檔齒輪齒數(shù)的分配初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可以根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)變速器主要參數(shù)選擇確定一檔齒輪的齒數(shù)對(duì)中心距A進(jìn)行修正Zh取整后，由Zh＝2A/m或Zh=2A*cosβ/mn

可知，應(yīng)該從Zh

及齒輪變位系數(shù)反過(guò)來(lái)計(jì)算中心距A，再以修正后的A作為各檔齒數(shù)分配的依據(jù)。直齒：Zh＝2A/m斜齒：Zh=2A*cosβ/mn分配Z7和Z8變速器主要參數(shù)選擇確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)Z1、Z2取整，核算傳動(dòng)比確定其他各檔的齒數(shù)求出Z5、Z6取整通過(guò)變位調(diào)整A

二檔齒輪直齒輪變速器主要參數(shù)選擇二檔齒輪斜齒輪β6、Z5、Z6確定倒檔齒輪齒數(shù)倒檔軸與第二軸的中心距A’’初選Z10，計(jì)算中間軸與倒檔軸的中心距A’主要內(nèi)容

3.1概述3.2變速器布置方案的分析3.3變速器主要參數(shù)選擇3.4同步器同步器3.4.1慣性式同步器鎖銷(xiāo)式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式摩擦元件、鎖止元件、彈性元件3.4.2同步器工作原理（鎖銷(xiāo)式）（1）司機(jī)用手推換檔手柄（2）司機(jī)用力推換檔手柄（3）滑動(dòng)齒套1和齒輪3的轉(zhuǎn)速相等同步器同步器鎖止條件的建立同步器的摩擦力矩司機(jī)推變速桿手力Fs同步器摩擦面上的軸向力摩擦錐面上的法向合力摩擦面上摩擦力矩同步器基本方程式同步器鎖止條件同步器3.4.3同步器主要參數(shù)的確定（一）摩擦錐面半錐角α和摩擦系數(shù)f避免自鎖：tgα≥f，α＝6-8°在摩擦錐面上制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽以保持摩擦系數(shù)（二）摩擦錐面平均半經(jīng)R和錐面工作長(zhǎng)度bMf=F*f*R/sinα，增大R，可以增大摩擦力矩，縮短同步時(shí)間。同步器（三）鎖