喜歡就充值下載吧。。。資源目錄里展示的全都有，，下載后全都有，所見即所得，CAD圖紙均為高清圖可自行編輯，文檔WORD都可以自己編輯的哦，有疑問咨詢QQ:1064457796,,,課題后的【XX系列】為整理分類用，與內(nèi)容無關(guān)，請忽視
I 摘 要 變速器，用于轉(zhuǎn)變發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速、行 駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅(qū)動車輪牽引力及車速不同要求的 需要。 在設(shè)計中采用了 5+1 檔手動變速器，通過較大的變速器傳動比變化范圍，可 以滿足汽車在不同的工況下的要求，從而達(dá)到其經(jīng)濟(jì)性和動力性的要求；變速器 掛擋時用同步器，雖然增加了成本，但是使汽車變速器操縱舒適度增加，齒輪傳 動更平穩(wěn)。本文設(shè)計了常用貨車用機(jī)械式變速器。在闡述了機(jī)械式變速器的功用、 要求的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計任務(wù)書的要求，選擇三軸式的設(shè)計方案，進(jìn)行變速器主 要參數(shù)的確定、齒輪的強(qiáng)度校核和齒輪的幾何尺寸計算，同時設(shè)計了變速器所用 的鎖環(huán)式同步器，確定了同步器的主要參數(shù)，最后對變速器操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計。 本次設(shè)計是我們在校期間最后一次設(shè)計、學(xué)習(xí)機(jī)會，是對所學(xué)知識的一次綜 合運(yùn)用，也是我們在走向工作崗位之前的一次重要實(shí)戰(zhàn)演練。通過這次設(shè)計，我 們進(jìn)一步對所學(xué)知識加以鞏固，進(jìn)一步提高搜集資料及查閱資料的能力，進(jìn)一步 提高我們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。總之，這次設(shè)計對我們走向工作崗位有著重要的作用。 關(guān)鍵詞：變速器；齒輪；軸；同步器 II Abstract Transmission, used to change the torque and speed of the engine crankshaft, in order to adapt to the car at the start, acceleration, road traffic and to overcome the obstacle of different driving conditions and speed of the drive wheel traction requirements of the different needs. Used in the design of the 5 +1 manual transmission, transmission through the large changes in the scope of the transmission ratio, to meet the vehicle requirements of different conditions, so as to achieve its economic and power requirements; transmission linked file by synchronizer sets, although the increase in cost, but the manipulation of the automobile transmission to increase comfort, smoother gear. This designs commonly used truck with mechanical transmission. Describes the function of mechanical transmission and on the basis of the requirements, according to the requirements of the mission design, selection of three shaft type design, for the main parameters of transmission, gear strength checking and gear calculation of geometric size, while the design of transmission used by the lock ring synchronizer, identified synchronizer of main parameters, the transmission control mechanism design. This design is our last time in school design, learning opportunities, is a comprehensive use of knowledge, but also in the work before we go to an important practical exercise. Through this design, we further strengthen the knowledge we have learned to further improve the ability to collect information and access to information to further enhance our team spirit. In short, this design has an important role in our workplace. Key words：Transmission；gearbox；synchronizer；input shaft III 目 錄 第 1 章 緒 論 .........................................................1 1.1 課題研究意義與背景 ..............................................1 1.2 變速器的簡介 ....................................................1 1.3 變速器的分類 ....................................................2 1.4 變速器的功用 ....................................................3 第 2 章 變速器設(shè)計方案及論證 ..........................................5 2.1 變速器的設(shè)計要求 ................................................5 2.2 變速器設(shè)計方案論證 ..............................................6 第 3 章 各主要參數(shù)的設(shè)計計算 .........................................11 3.1 變速器傳動比的確定 .............................................11 3.2 中心距的初步確定 ...............................................13 3.3 變速器的外形尺寸 ...............................................13 3.4 軸的直徑的初步確定 .............................................13 3.5 齒輪參數(shù)設(shè)計 ...................................................14 3.6 各擋齒數(shù)的分配 .................................................16 3.6.1 一檔斜齒輪齒數(shù)的確定 .......................................16 3.6.2 二檔斜齒輪齒數(shù)的確定 .......................................17 3.6.3 三檔齒輪齒數(shù)的確定 .........................................18 3.6.4 五檔齒輪齒數(shù)的確定 .........................................18 3.6.5 確定倒檔傳動比 .............................................21 3.7 齒輪精度選擇 ...................................................22 3.8 齒輪螺旋方向 ...................................................22 第 4 章 變速器各擋齒輪的校核 .........................................24 4.1 齒輪彎曲應(yīng)力計算 ...............................................24 4.1.1 一軸常嚙合齒輪的彎曲應(yīng)力校核 ...............................25 4.1.2 中間軸常嚙合齒輪的彎曲應(yīng)力校核 .............................25 4.1.3 中間軸四檔齒輪的彎曲應(yīng)力校核 ...............................26 4.1.4 二軸三檔齒輪的彎曲應(yīng)力校核 .................................26 4.1.5 中間軸三檔齒輪的彎曲應(yīng)力校核 ...............................27 4.1.6 二軸二檔齒輪的彎曲應(yīng)力校核 .................................27 4.1.7 中間軸二檔齒輪的彎曲應(yīng)力校核 ...............................27 4.1.8 二軸一檔齒輪的彎曲應(yīng)力校核 .................................28 4.1.9 中間軸一檔齒輪的彎曲應(yīng)力校核 ..............................28 IV 4.1.10 二軸倒檔齒輪的彎曲應(yīng)力校核 ................................28 4.1.11 中間軸倒檔齒輪的彎曲應(yīng)力校核 ..............................28 4.1.12 倒檔軸倒檔齒輪的彎曲應(yīng)力校核 ..............................29 4.2 齒輪接觸應(yīng)力計算 ...............................................29 4.2.1 一軸常嚙合齒輪的接觸應(yīng)力校核 ...............................29 4.2.2 中間軸常嚙合齒輪的接觸應(yīng)力校核 .............................30 4.2.3 二軸四檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 .................................30 4.2.4 中間軸四檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 ...............................31 4.2.5 二軸三檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 .................................31 4.2.6 中間軸三檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 ...............................31 4.2.7 二軸二檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 .................................31 4.2.8 中間軸二檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 ...............................32 4.2.9 二軸一檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 .................................32 4.2.10 中間軸一檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 ..............................32 4.2.11 二軸倒檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 ................................33 4.2.12 中間軸倒檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 ..............................33 4.2.13 倒檔軸倒檔齒輪的接觸應(yīng)力校核 ..............................33 第 5 章 變速器軸的設(shè)計計算 ...........................................35 5.1 軸的功用及設(shè)計要求 .............................................35 5.2 軸尺寸初選 .....................................................35 5.3 軸的強(qiáng)度校核 ...................................................36 5.3.1 對中間軸一擋齒輪處進(jìn)行強(qiáng)度校核 .............................37 5.3.2 對中間軸二擋齒輪處進(jìn)行強(qiáng)度校核 .............................38 5.3.3 對中間軸三擋齒輪處進(jìn)行強(qiáng)度校核 .............................39 5.3.4 對中間軸四擋齒輪處進(jìn)行強(qiáng)度校核 .............................40 5.3.5 對中間軸倒擋齒輪處進(jìn)行強(qiáng)度校核 .............................41 第 6 章 軸上花鍵的設(shè)計計算 ...........................................42 第 7 章 變速器軸承選擇 ...............................................44 第 8 章 同步器的設(shè)計 .................................................45 8.1 同步器的功用 ...................................................45 8.2 同步器的類型的選擇 .............................................45 8.3 鎖環(huán)式同步器的參數(shù)的確定 .......................................46 第 9 章 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計 .........................................48 9.1 對變速器操縱機(jī)構(gòu)的要求 .........................................48 9.2 直接操縱手動換擋變速器 .........................................48 9.3 遠(yuǎn)距離操縱手動換擋變速器 .......................................49 V 9.4 變速器自鎖、互鎖、倒檔鎖裝置 ...................................49 9.4.1 自鎖裝置 ...................................................49 9.4.2 互鎖裝置 ...................................................49 9.4.3 倒檔鎖裝置 .................................................50 第 10 章 變速器箱體的設(shè)計 ............................................51 10.1 箱體零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) ............................................51 10.2 箱體零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則 ........................................51 10.2.1 箱體結(jié)構(gòu)的鑄造工藝性 ......................................51 10.2.2 箱體結(jié)構(gòu)的機(jī)械加工工藝性 ..................................51 第 11 章 變速器箱體的附件設(shè)計 ........................................52 第 12 章 變速器的潤滑與密封 ..........................................53 第 13 章 操縱機(jī)構(gòu)和箱體實(shí)體建模 ......................................54 第 14 章 結(jié) 論 .......................................................56 參考文獻(xiàn) ............................................................57 致 謝 ...............................................................58 附 錄 ...............................................................59 1 第 1 章 緒 論 1.1 課題研究意義與背景 輕型貨車是較為常用的商用車，在現(xiàn)代的社會中占有重要的地位。人們的 衣食住行的便利，都有貨車運(yùn)輸方面的功勞。社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人們生活水平 的提高更需要貨車的運(yùn)輸。貨車已成為一個國家乃至整個世界不可缺少的一樣 運(yùn)輸工具。中國汽車變速器市場正處于高速發(fā)展期。2007 年中國汽車銷售 879.15 萬輛，2008 年汽車產(chǎn)銷量突破 900 萬，2010 年汽車銷售規(guī)模達(dá)到 1263 萬輛。2013 年，汽車產(chǎn)銷雙雙超過 2000 萬輛，增速大幅提升，高于年初預(yù)計, 并且再次刷新全球紀(jì)錄，已連續(xù)五年蟬聯(lián)全球第一。隨著汽車行業(yè)的快速發(fā)展， 市場規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大，中國汽車變速器行業(yè)的競爭也變得日趨激烈，中國變 速器行業(yè)面臨著重大機(jī)遇。2010 年中國汽車變速器需求量超過 1800 萬臺，增 長速度高達(dá) 32.5%。 預(yù)計 2016 年有望達(dá)到 900 億元。汽車變速器產(chǎn)品在 4 檔16 檔市場領(lǐng)域 實(shí)現(xiàn)了全方位覆蓋，廣泛匹配于輸入扭矩 3003000nm、載重量 2 噸60 噸之 間的重型車、大客車、中輕型卡車、工程用車和低速貨車等各種車型，被國內(nèi) 50 多家主機(jī)廠的上千種車型選為定點(diǎn)配套產(chǎn)品。法士特變速器在國內(nèi) 8 噸以上 重型汽車配套市場占有率 78%，15 噸以上配套市場占有率超過 90%，重型變速 器產(chǎn)銷量世界第一 1。 隨著我國汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對汽車的需求也是越來越高。大多數(shù) 人在購車時只注重發(fā)動機(jī)的性能，而且這似乎已成為了衡量汽車品質(zhì)優(yōu)劣的一 個標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)樗莿恿Φ木喸煺?。但是，卻不能忽略掌控速度快慢的變速器。 變速器作為汽車傳動系統(tǒng)的重要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展,是衡量汽車技術(shù)水平 的一項(xiàng)重要依據(jù)。由于變速器在汽車結(jié)構(gòu)中具有著重要的作用。因此變速器結(jié) 構(gòu)的改進(jìn)對汽車行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步具有著深遠(yuǎn)的意義。 1.2 變速器的簡介 1894 年，一個法國工程師給一輛汽車裝上世界上第一個變速器，至今汽車 變速器已經(jīng)經(jīng)過了一百多年的發(fā)展。變速器，英文 TRAnsmission，作為汽車重 2 要的組成部分，是承擔(dān)放大發(fā)動機(jī)扭矩，配合引擎功扭特性，實(shí)現(xiàn)理想動力傳 遞，從而適應(yīng)各種路況實(shí)現(xiàn)汽車行駛的主要裝置。汽車變速器誕生 100 多年來， 齒輪變速器一直占據(jù)著統(tǒng)治地位，但隨著汽車技術(shù)日新月異的發(fā)展，高科技不 斷引入汽車工業(yè)，變速器的技術(shù)也發(fā)生了很大的變化。汽車變速器的發(fā)展，最 本質(zhì)的就是從汽車傳動的平順性、舒適性，駕駛員操作的輕松性考慮，因而相 應(yīng)地提高了汽車的通過性與經(jīng)濟(jì)性。隨著人們對車輛性能要求的不斷提高，變 速器技術(shù)的不斷發(fā)展，汽車變速器已成為提高整車性能的突破口，各種類型汽 車變速器的誕生與發(fā)展都影響著全球及各大主要地區(qū)的汽車市場格局，中國市 場也身居其中。今后汽車變速器市場會呈現(xiàn)最佳優(yōu)化設(shè)計的多層次多樣化狀態(tài)。 變速器在發(fā)動機(jī)和汽車傳動系之間主要起著匹配作用，通過改變變速器的 傳動比，可以使汽車在不同的使用條件下得到不同的牽引力和速度，同時使發(fā) 動機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作 2。汽車傳動系是汽車的主要組成部分，變速 器又是傳動系的重要部件，它們的任務(wù)就是充分發(fā)揮發(fā)動機(jī)的性能，使發(fā)動機(jī) 發(fā)出的動力有效而經(jīng)濟(jì)地傳到驅(qū)動輪，以滿足汽車行駛上的各項(xiàng)要求。變速箱 由變速傳動機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。變速傳動機(jī)構(gòu)的主要作用是改變 轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機(jī)構(gòu)的主要作用是控制傳動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變速器 傳動比的變換，即實(shí)現(xiàn)換擋，以達(dá)到變速變矩。 機(jī)械式變速箱主要應(yīng)用了齒輪傳動的降速原理。簡單的說，變速箱內(nèi)有多 組傳動比不同的齒輪副，而汽車行駛時的換擋行為，也就是通過操縱機(jī)構(gòu)使變 速箱內(nèi)不同的齒輪副工作。 現(xiàn)代汽車技術(shù)的發(fā)展對傳動裝置的設(shè)計工作提出了很更高的要求。在這種 情況下，傳動裝置的設(shè)計，不但要滿足動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，而且要求輪廓尺 寸和質(zhì)量小、結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、工作可靠、壽命長、噪音低、維修方便等。 機(jī)械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，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到廣泛應(yīng)用。 1.3 變速器的分類 1.按傳動比的變化方式劃分，變速器可分為有級式、無級式和綜合式三種 3。 3 (1)有級式變速器：采用齒輪傳動具有若干個可選擇的定值傳動比；按所用 輪系形式不同又可分為：齒輪軸線固定的普通齒輪變速器和部分齒輪(行星齒輪)軸 線旋轉(zhuǎn)的行星齒輪變速器兩種。此種形式應(yīng)用最為廣泛。 (2)無級式變速器:傳動比可在一定范圍內(nèi)可按無限多級變化,常見的有液力 式（動液式）和電力式兩種。 (3)綜合式變速器：由有級式變速器和無級式變速器共同組成的，其傳動比 可以在最大值與最小值之間幾個分段的范圍內(nèi)作無級變化，目前應(yīng)用較多。 2.按操縱方式劃分，變速器可以分為手動操縱式，自動操縱式和半自動操 縱式三種 3。 (1)手動操縱式變速器：靠駕駛員直接操縱變速桿換檔。 (2)自動操縱式變速器：傳動比的選擇和換檔是自動進(jìn)行的。駕駛員只需操 縱加速踏板，變速器就可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的負(fù)荷信號和車速信號來控制執(zhí)行元件， 實(shí)現(xiàn)檔位的變換。 (3)半自動操縱式變速器：可分為兩類，一類是部分檔位自動換檔，部分檔 位手動(強(qiáng)制) 換檔；另一類是預(yù)先用按鈕選定檔位，在采下離合器踏板或松開 加速踏板時，由執(zhí)行機(jī)構(gòu)自行換檔。 3.根據(jù)軸的形式，分為固定軸式變速器、旋轉(zhuǎn)軸式變速器，固定軸式變速 器包括兩軸式變速器，中間軸式變速器，雙中間軸式變速器，多中間軸式變速 器 4。變速器是由變速傳動機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成，需要時，還可以加裝動力輸 出器。根據(jù)前進(jìn)擋數(shù)分為三擋變速器、四擋變速器、五擋變速器、多擋變速器。 1.4 變速器的功用 現(xiàn)代汽車上活塞式內(nèi)燃機(jī)被作為動力源廣泛采用，其工作轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化 范圍較小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的驅(qū)動力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi) 變化。為解決這一矛盾，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了變速器。車輛行駛性能的好壞， 不僅取決于發(fā)動機(jī)，而且在很大程度上還依賴于變速器以及變速器與發(fā)動機(jī)的 匹配 5。 變速器的功用有： (1)改變傳動比，滿足不同行駛條件對牽引力的需要，使發(fā)動機(jī)盡量工作在 4 有利的工況下，滿足可能的行駛速度要求。 在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的 大小和汽車驅(qū)動輪上扭矩的大小。由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度 和驅(qū)動扭矩能在很大范圍內(nèi)變化。例如，在高速路上車速應(yīng)能達(dá)到 100km/h， 而在市區(qū)內(nèi)，車速常在 50km/h 左右?？哲囋谄街钡墓飞闲旭倳r，行駛阻力很 小，則當(dāng)滿載上坡時，行駛阻力便很大。而汽車發(fā)動機(jī)的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍 較小，而轉(zhuǎn)矩變化范圍更不能滿足實(shí)際路況需要。 (2)實(shí)現(xiàn)倒車行駛，用來滿足汽車倒退行駛的需要。實(shí)現(xiàn)倒車行駛汽車，發(fā) 動機(jī)曲軸一般都是只能向一個方向轉(zhuǎn)動的，而汽車有時需要能倒退行駛，因此， 往往利用變速箱中設(shè)置的倒檔來實(shí)現(xiàn)汽車倒車行駛。 (3)中斷動力傳遞，在發(fā)動機(jī)起動，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，汽車換擋或需要停車進(jìn)行動 力輸出時，中斷向驅(qū)動輪的動力傳遞。 (4)實(shí)現(xiàn)空檔，當(dāng)離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。例如，可以保證 駕駛員在發(fā)動機(jī)不熄火時松開離合器踏板離開駕駛員座位。 5 第 2 章 變速器設(shè)計方案及論證 2.1 變速器的設(shè)計要求 汽車變速器，汽車構(gòu)件之一。通過改變傳動比，改變發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)拒， 適應(yīng)在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅(qū)動車輪 牽引力及車速不同要求的需要。 應(yīng)保證汽車具有高的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在汽車整體設(shè)計時，根據(jù)汽車 載重量、發(fā)動機(jī)參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動比，來滿 足這一要求。 變速器設(shè)有空檔，可在啟動發(fā)動機(jī)、汽車滑行或停車時使發(fā)動機(jī)的動力停 止向驅(qū)動輪傳輸。變速器設(shè)有倒檔，使汽車獲得倒退行駛能力。需要時，機(jī)械 式變速器還有動力輸出功能。 工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動跳檔、亂 檔、換擋沖擊等現(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，這可通過采用同步器和預(yù)選氣動換擋或自動、半 自動換擋來實(shí)現(xiàn)。 變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率且工作噪聲低。采用斜齒輪傳動及選擇合理的 變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛性可減小齒輪的噪聲。 除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、拆裝容易、制造成本低、 維修方便等要求。滿足汽車必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、 傳動比范圍和各擋傳動比有關(guān) 6。汽車工作的道路條件越復(fù)雜、功率比越小， 變速器的傳動比范圍越大。 為滿足以上使用性能要求，本變速器采用有級式變速器。變速器由變速傳 動機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)構(gòu)成。變速器傳動機(jī)構(gòu)包括換擋齒輪、傳動齒輪、傳動軸。 實(shí)現(xiàn)操作需要避免、避免沖擊布置的同步器，操縱機(jī)構(gòu)還要求有自鎖和互鎖裝 置。轎車多采用兩軸式變速器，貨車多采用三軸式變速器，同步器設(shè)計采用鎖 環(huán)式同步器。 6 2.2 變速器設(shè)計方案論證 變速器設(shè)計方案要求從使用性能、制造條件和重量、價格性價比等多方面 考慮，要求滿足制造、使用、維修等條件。所以應(yīng)從齒輪的形式，軸的形式及 布置的合理性等多方面分析，得到最佳方案。 1.變速器軸數(shù)的選擇 固定軸式變速器中的兩軸式和中間軸式變速器得到廣泛應(yīng)用。 兩軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動汽車上，其動力傳遞主要依靠兩 根相互平行的軸（輸入軸和輸出軸）完成。它的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、容易布置。 此外，各中間檔位因只經(jīng)一對齒輪傳遞動力，故傳動效率高同時噪聲小。因兩 軸式變速器不能設(shè)置直接檔，所以在高檔工作時齒輪和軸承均承載，不僅工作 噪聲增大，容易損壞，還有，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一檔速比不可能設(shè) 計的很大。對于前進(jìn)檔，兩軸式變速器輸入軸的轉(zhuǎn)動方向與輸出軸的轉(zhuǎn)動方向 相反；而中間軸式變速器的第一軸與輸出軸的轉(zhuǎn)動方向相同。 中間軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車和發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動 的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支承在發(fā)動機(jī)飛輪上，第一軸上的花鍵 用來裝設(shè)離合器的從動盤，而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬向節(jié)連接。中間軸式變 速器從結(jié)構(gòu)外形看中間軸式變速器有三根軸：一軸和二軸在同一條軸線上。將 它們連接即為直接檔，此時，齒輪、軸承不承受載荷而只傳遞轉(zhuǎn)矩，故而傳動 效率高，而且摩損小，壽命長，噪音也較小。而在其他檔位上，經(jīng)過兩對連續(xù) 齒輪傳動，傳動效率稍低。 因本次設(shè)計的車型為神野牌輕型載貨汽車，其發(fā)動機(jī)布置形式為前置后輪 驅(qū)動，故本次設(shè)計采用中間軸式變速器。 2.檔數(shù)的選擇 增加變速器的檔數(shù)，能改善汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。檔數(shù)越多，變速器的 結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大。同時操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時 換檔頻率也增高。 在最低檔傳動比不變的條件下，增加變速器的檔位會使變速器相鄰的低檔 與高檔之間傳動比比值減小，是換檔工作容易進(jìn)行。要求相鄰檔位之間的傳動 比比值在 1.8 以下,該值越小換檔工作越容易進(jìn)行。要求高檔區(qū)相鄰檔位之間的 傳動比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值小。 因此，本次設(shè)計神野牌輕型載貨汽車變速器設(shè)計采用 5+1 檔，其傳動路線 簡圖如圖 2.1 所示。 7 8642 135 1013 12197 圖 2.1 神野牌輕型載貨汽車變速器簡圖 3.倒檔形式及布置方案 常見的倒檔方案如圖 2.2 所示： 圖 2.2 倒擋形式及布置方案 圖 2 為常見的倒檔布置方案。圖 A 所示該方案是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，雖然使結(jié)構(gòu)簡單，但中間齒輪處于不利 8 的正、負(fù)交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。圖 b 所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒檔 時利用了中間軸上的一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換檔時有兩對齒 輪同時進(jìn)入嚙合，使換檔困難。圖 c 所示方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點(diǎn) 是換檔程序不合理。圖 D 所示方案針對前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖 c 所示方案。圖 e 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。圖 f 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，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒檔傳動采用圖 g 所示方案。其 缺點(diǎn)是一，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。 綜上所述，由于神野牌輕型載貨汽車變速器的全部齒輪副均為常嚙合齒輪， 所以本次設(shè)計采用方案 f，即倒檔齒輪為常嚙合斜齒輪傳動同步器換擋方式。其 優(yōu)點(diǎn)是：換擋方便，輪齒受到?jīng)_擊小，使用壽命長。 4.齒輪的選擇 變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。 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(diǎn)； 缺點(diǎn)是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力，這對軸承不利。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(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn) 動慣量增大，但是合理安排一軸上斜齒輪與中間軸上斜齒輪嚙合和中間軸上斜 齒輪與二軸上斜齒輪嚙合，能夠在一定的范圍內(nèi)抵消斜齒輪工作時的軸向力。 倒檔齒輪為常嚙合斜齒輪傳動同步器換擋方式。由于本設(shè)計中所有擋位均采用 同步器換擋，故所有齒輪嚙合方案均為常嚙合齒輪傳動，因此，所有齒輪均采 用斜齒輪。 5.變速器換擋機(jī)構(gòu)的選擇 變速器換檔機(jī)構(gòu)有直齒滑動齒輪，嚙合套和同步器換檔三種形式。使用軸 向滑動直齒輪換擋，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，齒輪端部磨損加劇并過早損壞， 并伴隨著噪聲。因此，除一擋、倒擋外已很少使用。 使用嚙合套換擋，因承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，嚙合套不會過早 被損壞，但不能消除換擋沖擊。同步器分為常壓式、慣性式、和慣性增力式， 多采用慣性式。使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換檔，而與操作技術(shù) 的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上 述兩種換檔方法比較，雖然它有機(jī)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺 點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。 鎖環(huán)式同步器有工作可靠、零件耐用等優(yōu)點(diǎn)，但因結(jié)構(gòu)布置上的限制，轉(zhuǎn) 9 矩容量不大，而且由于鎖止面在鎖環(huán)的接合齒上，會因齒面磨損而失效，因而 主要用于乘用車和總質(zhì)量不大的貨車變速器中。 鎖環(huán)式同步器結(jié)構(gòu)緊湊，它可保證欲嚙合的一對齒輪在不同步之前不接觸， 有效防止齒輪的沖擊噪聲，延長齒輪壽命。因其傳遞的轉(zhuǎn)矩不大，所以適用于 轎車和輕型貨車的變速器。在中型貨車以上的變速器中，尤其是在低速檔最好 采用鎖銷式慣性同步器。 因?yàn)楸敬卧O(shè)計的神野牌輕型載貨汽車為輕型貨車，傳遞轉(zhuǎn)矩不大，最后決 定換擋機(jī)構(gòu)形式為各擋均采用鎖環(huán)式同步器換擋。 自動脫檔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幾種，如圖 2.3 所示。 （1）將兩接合齒的嚙合位置錯開。 （2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切?。ㄇ邢?0.30.6mm）。 （3）將接合齒的工作面加工成斜面，形成倒錐角（一般傾斜 23）， 使接合齒面產(chǎn)生阻止自動脫檔的軸向力。這種方案比較有效，應(yīng)用較多。 圖 2.3 防止自動脫檔的結(jié)構(gòu)措施 6.同步器設(shè)計 同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。 常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但不能消除嚙合件在同步狀態(tài)下(即角速度相 等)換擋的缺點(diǎn)，現(xiàn)已不用。 本設(shè)計中均采用鎖環(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)上保證接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，而且鎖環(huán)式同步器具有耐摩擦，軸向尺寸小等優(yōu)點(diǎn)。 7.變速器軸承 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動的變速器軸支撐在殼體或其它部位的地方以及齒輪與軸不做固 10 定連接處應(yīng)安置軸承。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(yīng)當(dāng)采用何種類型的軸承，是受結(jié)構(gòu)限 制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同。汽車的變速器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，采用 尺寸大些的軸承結(jié)構(gòu)受限制，常在布置上有困難。而本次神野牌輕型載貨汽車 設(shè)計變速器： （1）變速器第一軸前端支撐在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間，采用向 心球軸承。 （2）變速器第一軸、第二軸的后部軸承選用球軸承，中間軸前、后軸承按 直徑系列一般選用中系列圓柱滾子軸承。 （3）滾針軸承、滑動軸承套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者 有相對運(yùn)動的地方。 變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑較小、寬度較寬因而容量大、可承 受高負(fù)荷、滾子能自動對中，可確保軸承的可靠性，使用壽命長、接觸線長， 可提高軸和齒輪的剛度，降低齒輪噪聲，減少脫擋的可能性等優(yōu)點(diǎn)，但也有需 要調(diào)整預(yù)緊、裝配麻煩、磨損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點(diǎn)。 8.操縱機(jī)構(gòu)的選擇： 自鎖互鎖機(jī)構(gòu)： （1）掛擋后應(yīng)保證直齒滑動齒輪換擋時，全齒寬都進(jìn)入嚙合。由于汽車振 動或其他條件的影響下，操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器不自行掛擋或自行脫擋。為此 在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。 （2）為了防止同時掛上兩個檔而使變速器卡死或損壞，為此在操縱機(jī)構(gòu)中 設(shè)有互鎖裝置。 （3）為了防止在汽車前進(jìn)時誤掛倒檔，導(dǎo)致零件損壞，在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有 倒檔鎖裝置。 本次設(shè)計的神野牌輕型載貨汽車是發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)型，所以變速器布置在 駕駛員座位附近。直接操縱機(jī)構(gòu)一般由變速桿、撥塊、撥叉、撥叉軸以及安全 裝置等組成，多集中于變速器上蓋或側(cè)蓋內(nèi)，結(jié)構(gòu)簡單，操縱方便，因此本次 設(shè)計變速器采用直接操縱機(jī)構(gòu)。 11 第 3 章 各主要參數(shù)的設(shè)計計算 3.1 變速器傳動比的確定 汽車在最大爬坡路面上行使時，最大驅(qū)動力應(yīng)能克服輪胎與路面間滾動阻 及上坡阻力。由于汽車上坡行使時，車速不高，故可以忽略空氣阻力，這時： （3-1）maxmaxifkF 式中： 最大驅(qū)動力；maxkF 即 （3-2）01emaxa/RiTFk Error! No bookmark name given. 滾動阻力；fF 即 （3-maxcosfgF 3） 最大上坡阻力；maxiF 即 （3-maxmaxsingFi 4） 把以上參數(shù)代入（3-1）得： (3-5) 0max0ax1 )sico(TRfie 以上是根據(jù)最大爬坡度確定一檔傳動比 7。 式中： 發(fā)動機(jī)最大扭矩， =245 nm；maxeTaxe 變速器一檔傳動比；1i 主傳動器傳動比， =5.286；0 0i 汽車總質(zhì)量， ；kgm3 12 道路滾動阻力系數(shù)取 0.020；f 傳動系機(jī)械效率，取 0.96； 重力加速度；取 ；g2/89smg 驅(qū)動輪滾動半徑，取 0.327 m；0R 汽車最大爬坡度為 21.8，即max 3.12ax 由（3-5）得 3.1i 取 51i 由 （3-q32// 6） 式中： 為常數(shù)，也就是各檔之間的公比，一般認(rèn)為 不宜大于q 1.71.8。 由中等比性質(zhì)，得： （3-7）1n mi 式中： 檔位數(shù)，取 ；m54,32， 檔數(shù)， ；nn 得： ；9.2i ；7103 ；4i ；82.5 ；712i ；.3i ；71.4i 13 71.54i 符合 q 不大于 1.71.8 的要求。 則最后得 , , , ， 。51i924.i.3i14i824.05i 3.2 中心距的初步確定 對于中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸的距離稱為變速器中心距 A。 初選中心距 A 時，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計算 (3-8）31maxgeaiTK 式中： 中心距系數(shù)： =8.59.6,取 9.5； 變速器一檔傳動比；1i aK變速器傳動效率：取 ；g%g 發(fā)動機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩，單位為（nm ）；mxeT 得 mA0196.524.93 取 3.3 變速器的外形尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間（過渡）齒輪和換 擋機(jī)構(gòu)的布置初步確定。影響變速器殼體軸向尺寸的因素有擋數(shù)、換擋機(jī)構(gòu)形 式以及齒輪形式。 商用車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）A 五檔 （2.73. 0）A 六擋 （3.23. 5）A 當(dāng)變速器選用的常嚙合齒輪對數(shù)和同步器多時，應(yīng)取給出范圍的上限。 對于本例神野牌輕型載貨汽車五檔變速器殼體尺寸取 3.0A，取整得 L=300 mm。 14 3.4 軸的直徑的初步確定 變速器工作時軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還承受來自齒輪作用的徑向力，如果是斜 齒輪還有軸向力。在這些力的作用下，變速器的軸必須有足夠的剛度和強(qiáng)度。 軸的剛度不足會產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，對齒輪的強(qiáng)度和耐磨性 產(chǎn)生影響，增加工作噪聲 8。中間軸式變速器的第二軸和中間軸中部直徑 D=0.45A，軸的最大直徑 D 和支撐間距離 L 的比值，對中間軸， D/L=0.160.18，對第二軸， D/L=0.180.21。 第一軸花鍵部分直徑可按下式初選： D= （3-9）K3maxeT 式中： 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， 4.04.6，取 4.5；K 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（nm）；axeT 得 D=25 mm ，取 D28 mm。 3.5 齒輪參數(shù)設(shè)計 （1）齒輪模數(shù)的選擇 影響齒輪模數(shù)選取的因素很多，如齒輪強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。 選取齒輪模數(shù)時一般遵循的原則是：合理減少模數(shù)，增加齒寬會使噪聲降低； 為了減輕變速器的質(zhì)量，應(yīng)增加模數(shù)，同時減小齒寬；從工藝方面考慮，各檔 齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從齒輪強(qiáng)度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)該有不同的模數(shù)。 初選模數(shù)時，可參考同類型汽車的齒輪模數(shù)確定；也可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確 即： （3-10）31max07.geniT）（ 式中： 斜齒輪法向模數(shù)；nm 直齒輪模數(shù)； 發(fā)動機(jī)最大扭矩； axeT 變速器一檔傳動比；1i 15 變速器傳動效率，取 ；g%96g 本次設(shè)計齒輪皆選用斜齒圓錐齒輪，以下為各檔齒輪法向模數(shù)： 一檔齒輪：mn=3.0 mm 二檔齒輪：mn=2.5 mm 三檔齒輪：mn=2.5 mm 常嚙合齒輪：mn=2.5 mm 五檔齒輪：mn=2.5 mm 倒檔齒輪：mn=3.0 mm （2）壓力角 的選擇 壓力角較小時，重合度較大，傳動平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時，可提 高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對于轎車，為提高重合度以降低噪聲，應(yīng) 采用 14.5,15，16，16.5等小些的壓力角；對貨車，為提高齒輪的承 載能力，應(yīng)選用 22.5或 25等大些的壓力。實(shí)際上，因國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力 角為 20，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20。 （3）螺旋角 的選擇 斜齒輪在變速器中得到廣泛應(yīng)用。選取斜齒輪的螺旋角應(yīng)注意以下問題： 螺旋角大些時會使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)，噪聲降低，實(shí) 驗(yàn)還證明，隨螺旋角的增大，齒輪的強(qiáng)度也會相應(yīng)的提高，不過當(dāng)螺旋角高于 時，其抗彎強(qiáng)度會驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍上升。因而選取適當(dāng)?shù)闹凳箯?0 曲強(qiáng)度與接觸強(qiáng)度達(dá)到均衡。此外，為消除斜齒輪傳動的軸向力，中間軸上的 齒輪一律做成右旋，而第一、二軸上的一律左旋，軸向力由軸承承受。 最后，可用調(diào)整螺旋角的方法，使各對嚙合齒輪因模數(shù)或齒數(shù)不同等原因 而造成的中心距不等現(xiàn)象得以消除。 貨車變速器斜齒螺旋角 的選擇范圍：1525。 初選 ，251 ,043 ，865 ，7 ，109 。7321 （4）齒寬 b 在選擇齒寬時，應(yīng)該注意齒寬對變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒 輪強(qiáng)度和齒輪工作時受力的均勻程度等均有影響。 考慮盡量減少軸向尺寸和質(zhì)量，齒寬應(yīng)小些，但齒輪傳動平穩(wěn)性消弱，此 時雖然可以用增加齒輪螺旋角來補(bǔ)償，但這時軸承的軸向力增大，使之壽命降 低，齒寬窄還會使齒輪的工作應(yīng)力增加，選用寬些的齒寬，工作時因軸的變型 導(dǎo)致沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。 16 通常根據(jù)模數(shù) 來選擇齒寬：)(nm 斜齒可由經(jīng)驗(yàn)公式得： (3-11)ncKb 式中： 取為 6.08.5。 cK 斜齒齒寬 ）（）（ mb.5213 采用嚙合套或同步器換擋時，其接合齒的工作寬度初選時可取為 24mm。 則本設(shè)計中各個齒輪齒寬為： =17.5mm， =17.5mm， =17.5mm， =17.5mm， =17.5mm， =17.51b2b3b4b5b6b mm， =17.5mm， =17.5mm， =21mm， =21mm， =21mm，789101 =21mm， =21mm。1213 3.6 各擋齒數(shù)的分配 在初選中心距、齒輪螺旋角之后，可根據(jù)預(yù)選確定的變速器擋數(shù)、傳動比 和傳動方案來分配齒輪的齒數(shù)。 3.6.1 一檔斜齒輪齒數(shù)的確定 （1）由于斜齒輪兩嚙合齒 輪齒數(shù)和有如)cos2/()(2,11zmAn 下關(guān)系： (3-12)nhz/cs2 式中： 和 的齒數(shù)和。hz910 由于初選 ，得210, ，取 。65.3/cosh 62hz 由 進(jìn)行大小齒輪齒數(shù)分配，取 , 。109zh4190 （2）對中心距進(jìn)行修正 (3-13))cos2/()(10,9109zmAn 得 cos2/)4(3, 取 。56.10,9 （3）由傳動比公式得出齒輪 1、2 齒數(shù)比： (3-14)90//ziz 。.412 （4）由中心距公式 (3-15) 17 得到 743/56.21cos021 z 則計算齒輪 1、2 齒數(shù)，取圓整得： ， 。12z （5）修正 1i (3-16))/(10921i7.4453 ，合格。00 56./7.i （6）修正螺旋角 由 (3-17))cos2/()(2,11zmAn 得 3./arcos212,1 An 若修正齒輪 9、10 的螺旋角，變速器掛入一檔時，中間軸上軸向力會偏大， 難以中和，影響變速箱正常運(yùn)轉(zhuǎn)，故將齒輪 9、10 采用變位齒輪，具體參數(shù)計 算見后。 3.6.2 二檔斜齒輪齒數(shù)的確定 （1）由二檔傳動比可知齒輪 7、8 齒數(shù)比： （3-18）21//ziz 得到齒數(shù)比 59.3/94./87 （2）由中心距公式求出齒輪 7、8 齒數(shù)： (3-19)nmAz/cos28,7 ；6.1087 則計算齒輪 7、8 齒數(shù)，取圓整得： ， ；4z358 （3）修正 2i (3-20))/(8172zi ； 96.532）（ ，合格。0002 594./.96. i （4）修正 (3-21)19.8)2/((arcos878,7 Azmn 18 （5）從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，齒數(shù)還必須滿足下列關(guān)系式： （3-5.01-tan87218.72zz 22） 其中 ；.tan/t8,72.1 ；561)/()/(zz 則得到結(jié)果： .03.56. 兩者相差不大，近似認(rèn)為軸向力平衡，合格。 3.6.3 三檔齒輪齒數(shù)的確定 （1）由二檔傳動比可知齒輪 5、6 齒數(shù)比： （3-213//ziz 23） 得到齒數(shù)比 678.05/7./65z （2）由中心距公式求出齒輪 5、6 齒數(shù)： (3-24)nmA/cos26,5 ；.219.65 z 則計算齒輪 5、6 齒數(shù)，取圓整得： ， ；346z （3）修正 3i (3-25))/(61523i ； 7.49）（ ，合格。0003 537./1. i （4）修正 (3-26)19.8)2/((arcos656,5 Azmn （5）從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，齒數(shù)還必須滿足下列關(guān)系式： （3-27） 5.01-t 6216.52zz 其中 ；.tan/t6,52.1 ；1)/()(zz 19 則得到結(jié)果： ，5.02.15497. 兩者相差不大，近似認(rèn)為軸向力平衡，合格。 3.6.4 五檔齒輪齒數(shù)的確定 （1）由二檔傳動比可知齒輪 3、4 齒數(shù)比： （3-28）21//ziz 得到齒數(shù)比 36.05/84.0/65 （2）由中心距公式求出齒輪 3、4 齒數(shù)： (3-29)nmAz/cos24,33 ；74.2.14 則計算齒輪 3、4 齒數(shù)，取圓整得： ， ；93z54 （3）修正 5i (3-30))/(54132zzi000 58.8./4.87.5 i ； 7.521/93）（i 合格。 （4）修正 (3-31)82.1)2/(arcos434,3 Azmn （5）從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，齒數(shù)還必須滿足下列關(guān)系式： （3-5.01-t 43214.32zz 32） 其中 ；tan/t4,32.1 ；96.0)/()/(zz 則得到結(jié)果： ，5..96.0 20 兩者相差不大，近似認(rèn)為軸向力平衡，合格。 一檔齒輪的尺寸 一檔： mhad mzmnnxchfadznnxchf mmafa5.1243913256.cos/os/)*( 7.2.147.6)os(/ 5.43( 2).01*2122131 一檔實(shí)際傳動比： 27.)/(09zzi 二檔齒輪的尺寸： 二檔： mhamdncxhafcdznaffan 267.105.)2.01(89.07)(2 48932.5..1