雙離合器式自動變速器的六檔齒輪變速器設(shè)計

本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計雙離合器式自動變速器的六檔齒輪變速器設(shè)計院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeDesign on six-speed gear transmission of dual-clutch automatic transmissionCandidate： Specialty： Class： Supervisor： Heilongjiang Institute of Technology2011-06·Harbin目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1課題研究的目的和意義11.2課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.3雙離合器式自動變速器的結(jié)構(gòu)特點及工作原理41.3.1雙離合器式自動變速器的結(jié)構(gòu)特點41.3.2雙離合器式自動變速器的工作原理71.4課題研究的主要內(nèi)容與技術(shù)路線8第2章 雙離合器式變速器設(shè)計方案的選擇102.1變速器傳動機(jī)構(gòu)分析和布置方案的確定102.1.1兩軸式變速器和中間軸式變速器的特點分析102.1.2變速器倒檔布置方案分析112.2變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析確定122.2.1齒輪形式122.2.2變速器自動脫檔機(jī)構(gòu)形式分析122.3本章小結(jié)13第3章 變速器主要參數(shù)的設(shè)計計算143.1變速器各檔傳動比確定143.1.1設(shè)計的給定參數(shù)143.1.2主減速比的確定143.1.3 變速器一檔傳動比的確定153.1.4變速器各檔傳動比的確定163.2變速器中心距的確定173.3變速器的齒輪參數(shù)的確定183.3.1齒輪模數(shù)183.3.2壓力角及螺旋角183.3.3齒寬193.3.4齒頂高系數(shù)193.3.5齒輪的修正203.4變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配213.4.1確定各檔齒輪齒數(shù)及其參數(shù)213.5本章小結(jié)24第4章 變速器齒輪的材料選擇及校核計算254.1 齒輪的材料選擇254.1.1 齒輪的失效形式254.1.2 齒輪的常用材料及材料的選擇264.2齒輪的強(qiáng)度計算264.2.1輪齒的彎曲應(yīng)力274.2.2輪齒接觸應(yīng)力294.2.3各檔齒輪的強(qiáng)度計算校核304.3本章小結(jié)33第5章 變速器軸和軸承的設(shè)計及校核計算345.1軸的設(shè)計345.1.1軸的功用及其設(shè)計要求345.1.2軸的尺寸345.2軸的剛度驗算355.2.1軸剛度計算公式355.2.2一檔主動齒輪處軸的剛度計算365.2.3一擋從動齒輪處軸的剛度校核375.2.4二檔主動齒輪處軸的剛度計算395.2.5二擋從動齒輪處軸的剛度校核405.2.6三檔主動齒輪處軸的剛度計算425.2.7三擋從動齒輪處軸的剛度校核435.2.8四檔主動齒輪處軸的剛度計算455.2.9四擋從動齒輪處軸的剛度校核465.2.10五檔主動齒輪處軸的剛度計算485.2.11五擋從動齒輪處軸的剛度校核495.2.12六檔從動齒輪處軸的剛度計算515.2.13倒擋的剛度校核535.3軸的強(qiáng)度計算575.3.1實心輸入軸的強(qiáng)度校核585.3.2一擋輸出軸段的強(qiáng)度校核595.3.3空心輸入軸的強(qiáng)度校核615.3.4倒檔軸的強(qiáng)度校核635.3.5倒擋輸出軸段的強(qiáng)度校核645.4軸承的選擇及校核665.4.2一擋輸出軸承的校核685.4.3倒擋軸軸承的校核695.4.4倒擋時輸出軸承的校核705.5本章小結(jié)71第6章 同步器的確定726.1鎖環(huán)式同步器726.2本章小結(jié)76結(jié)論77參考文獻(xiàn)78致謝80附錄81附錄A 外文文獻(xiàn)原文81附錄B 外文文獻(xiàn)中文翻譯84摘 要本設(shè)計是雙離合式自動變速器的六擋齒輪變速器設(shè)計，根據(jù)前期的資料收集，可以了解到DSG結(jié)構(gòu)上的特點和其傳動原理，根據(jù)收集的資料DSG大體可分為三種結(jié)構(gòu)形式，分別為單輸出軸式、雙輸出軸式、三輸出軸式。對于單輸出軸式由于軸向尺寸大，多用于后驅(qū)車上，對于雙輸出軸式和三輸出軸式由于軸向尺寸小多用于發(fā)動機(jī)前置前驅(qū)上。本文設(shè)計研究了三輸出軸式六擋齒輪變速器，其目的主要是將汽車設(shè)計材料力學(xué)、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械制圖等相關(guān)知識的有機(jī)結(jié)合、熟練運用。對變速器中的相關(guān)部件進(jìn)行設(shè)計計算，用AutoCAD軟件繪制裝配圖和零件圖等。設(shè)計過程完成以下內(nèi)容：撰寫變速器的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，了解國內(nèi)外變速器的發(fā)展現(xiàn)狀。結(jié)合收集的資料選著傳動方案，明確所設(shè)計變速器的結(jié)構(gòu)特點及工作原理。結(jié)合任務(wù)書中所給定的數(shù)據(jù)進(jìn)行齒輪的設(shè)計計算，包括齒輪基本參數(shù)計算以及齒輪的強(qiáng)度校核計算。軸和軸承的設(shè)計計算，包括軸的剛度校核和強(qiáng)度校核。強(qiáng)度校核要畫出相應(yīng)的彎矩、扭矩圖。對同步器的工作原理、設(shè)計過程及選擇方法進(jìn)行闡述，以便選擇合適的同步器。關(guān)鍵詞：雙離合器；齒輪變速器；自動變速器；軸；齒輪；變位系數(shù) ABSTRACTThis design is a dual-clutch six-speed automatic transmission. According to the preliminary data collection, I understand the structural characters of DSG and its drive principle. DSG can be roughly divided into three stractural forms, single-output shaft, dual-output shaft and three-output shaft. Because of the big size of the single-output shaft, it is usually used on the back opposite the other two. This thesis discuss six-speed gear transmission of the three-output shift. The purpose is to put design material, mechanics automatic design and mechanicle drawing together. This article calculates the relevant parts of the transmission and draws patterns by Auto CAD. Following completion of the design process,Write transmissions history current situation and comprehend the development of transmission in and out our country. Pick out the plan according to the data and make clear the stracture features and working principle. Calculate the gear on the basic parameter and gear strength check calculation. The calculation of shaft and bearing including the stiffness and strength. In order to pick out the right synchronizer, this article expounds the synchronizers working principle, design process and selection methods.Key words: dual- clutch;gear transmission ;automatic transmission ;axis;gear ;variable coefficient第1章 緒 論課題研究的目的和意義 雙離合器自動變速器(Dual Clutch Transmission，即DCT)是一種機(jī)械式自動變速器，采用液壓以及電子系統(tǒng)控制檔位的變換，能夠有效的縮短換檔時間，有效提高換檔品質(zhì)。而且這種換檔方式也可以方便的應(yīng)用于混合動力車輛，具有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景，是一種很新的技術(shù)雙離合器自動變速器既繼承了手動變速箱傳動效率高、安裝空間緊湊、重量輕、價格便宜等許多優(yōu)點，而且實現(xiàn)了換檔過程的動力換檔，即在換檔過程中不中斷動力，在換檔過程中，發(fā)動機(jī)的動力始終不斷的被傳遞到車輪，所以這樣完成的換檔過程為動力換檔。車輛實現(xiàn)了動力換檔過程，將大大提高換檔舒適性，同時也保證車輛具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使車輛油耗和排放等方面得到改善，所以對節(jié)能減排具有重大意義。通過對雙離合器式自動變速器設(shè)計過程的了解，使我對其結(jié)構(gòu)形式原理都有了深刻的認(rèn)識，同時也對變速器的發(fā)展進(jìn)以及發(fā)展形勢程有了一定的了解，這也能鍛煉我獨立思考和繪圖的能力，在變速器的設(shè)計過程中，變速器的基本參數(shù)的選擇是十分重要的，因為這些與汽車的動力性，經(jīng)濟(jì)性，行駛穩(wěn)定性等都是密切相關(guān)的，通過對雙離合式自動變速器的設(shè)計讓我更加的了解變速器參數(shù)的選擇過程對汽車性能的影響，變速器的設(shè)計是一個復(fù)雜的過程，所以這對設(shè)計者有著較高的要求，同時也使我對雙離合式自動變速器的設(shè)計過程以及設(shè)計方法有了一定的認(rèn)識。課題國內(nèi)外研究現(xiàn)狀現(xiàn)今的汽車變速器發(fā)展的十分迅速，各大公司紛紛推出新的產(chǎn)品，但是變速器技術(shù)的每次革新都與汽車相關(guān)科學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)，計算機(jī)技術(shù),先進(jìn)制造技術(shù)，機(jī)械自動化技術(shù)，模擬仿真材料科學(xué)等都為變速器的發(fā)展提供了有力的保障，同時變速器的發(fā)展也為相關(guān)科學(xué)技術(shù)提出了更高的要求。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，作為汽車重要的組成部分，是承擔(dān)放大發(fā)動機(jī)扭矩，實現(xiàn)理想動力傳遞，從而適應(yīng)各種路況實現(xiàn)汽車行駛的主要裝置。從最初采用側(cè)鏈傳動到手動變速器，及至液力自動變速器和電控機(jī)械式自動變速器，再到現(xiàn)在無級自動變速器的普及，在汽車工業(yè)技術(shù)不斷前進(jìn)的同時，變速器也向著更平順、更省油、更富駕駛樂趣的方向不斷發(fā)展。直至雙離合自動變速器的出現(xiàn)，變速器技術(shù)又伴隨著速度和夢想，邁向了一個全新的高度3。人們所熟知的變速器一般有手動變速器和自動變速器。傳統(tǒng)的變速器利用不同的齒輪搭配實現(xiàn)了上述目的，而齒輪搭配的變換就只有靠腳踩離合手拉擋桿來實現(xiàn)，這就是所謂的手動變速器。為實現(xiàn)輕松換擋，取消離合腳踏和手動掛擋的AT(AutomaticTransmission)變速器出現(xiàn)了，它主要利用液力變扭器配合傳統(tǒng)機(jī)械齒輪箱實現(xiàn)換擋功能。人們通常所說的自動變速汽車就是使用了這種AT。隨著市場對于車輛平順舒適、高效節(jié)能的要求不斷升級，大眾公司和博格華納攜手突破技術(shù)界限，打造出了一款換檔平順動感，大幅度減少能耗，且能夠配合于大扭矩，大排量發(fā)動機(jī)的變速器DSG雙離合自動變速器。雙離合器自動變速器(DCT)是一種機(jī)械式自動變速器，它保持了AMT的各種優(yōu)點，但其動力傳遞通過兩個離合器聯(lián)結(jié)兩根輸入軸，相鄰各檔的被動齒輪交錯與兩輸入軸齒輪嚙合，配合兩離合器的控制，能夠?qū)崿F(xiàn)在不切斷動力的情況下轉(zhuǎn)換傳動比，從而縮短換檔時間，有效提高換檔品質(zhì)。而且這種換檔方式也可以方便的應(yīng)用于混合動力車輛，具有優(yōu)異的性能和廣闊的應(yīng)用前景，是一種很新的技術(shù) 。雙離合器自動變速器既繼承了手動變速箱傳動效率高、安裝空間緊湊、重量輕、價格便宜等許多優(yōu)點，而且實現(xiàn)了換檔過程的動力換檔，即在換檔過程中不中斷動力，保留了AT,CVT等換檔品質(zhì)好的優(yōu)點，這對電控機(jī)械式自動速器來說，是一個巨大的進(jìn)步1。 雙離合器自動變速器具有高效率和舒適性，自從問世以來，已經(jīng)取得了巨大的市場。開發(fā)雙離合自動變速器技術(shù)的核心就在于雙離合器模塊、扭振減震器模塊和控制模塊的技術(shù)。這些模塊是雙離合器自動變速器中的關(guān)鍵零部件，是這種先進(jìn)的自動變速器的心臟和大腦。2003年世界首款雙離合器自動變速器投放市場，使用的就是美國博格華納公司生產(chǎn)的模塊。目前雙離合變速器的核心技術(shù)掌握在美國博格華納(BorgWarner)和德國舍弗勒(Schaeffler)集團(tuán)手中。博格華納是大眾第一代六速DSG（大眾的DCT）關(guān)鍵技術(shù)的提供者，為大眾DSG提供濕式雙離合。大眾推出了新一代干式七速雙離合變速器，由德國舍弗勒集團(tuán)旗下的LucK公司提供。2003年初率先在GolfR32和AudiTT3.2兩款車型上使用。博格華納因其產(chǎn)品創(chuàng)新和加工精細(xì)而贏得了2005年度北美供應(yīng)商超級大獎。雙離合器自動變速技術(shù)使得手動變速器具備自動性能，同時大大改善了汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性，應(yīng)用該技術(shù)可以保證變速器在換檔時消除汽車動力中斷現(xiàn)象。DCT工作時，車輛先以某個與一個離合器相連的檔位運行，車輛自動變速器電控單元可以根據(jù)相關(guān)傳感器的信號判斷即將進(jìn)入工作的與另一個離合器相連的下一檔位，因該檔位還未傳遞動力，故指令液壓控制電磁閥十分方便的控制換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)，預(yù)先嚙合這一檔位，在車輛運行達(dá)到換檔點時，只需要將正在工作的離合器分離，同時將另一個離合器接合，則使汽車以下一個檔位行駛。在換檔過程中，發(fā)動機(jī)的動力始終不斷的被傳遞到車輪，所以這樣完成的換檔過程為動力換檔。車輛實現(xiàn)了動力換檔過程，將大大提高換檔舒適性，同時也保證車輛具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性，使車輛油耗和排放等方面得到改善1。 早在上世紀(jì)80年代，汽車工程界就弄出了一個雙離合系統(tǒng)變速器，簡稱DSG（英文全稱：Direct Shift Gearbox），裝配在賽車上，能消除換檔離合時的動力傳遞停滯現(xiàn)象。例如 布加迪EBl6.4 Veyron的新型7速變速器是裝置了雙離合器，從一個檔位換到另一個檔位，時間不會超過0.2秒。現(xiàn)在，這種雙離合器已經(jīng)從賽車應(yīng)用到一般跑車上。奧迪汽車公司的新型奧迪TT跑車和新奧迪A3都已經(jīng)裝置了這種DSG。這些汽車裝配DSG的目的是可以比自動變速器更加平順地?fù)Q檔，不會有遲滯現(xiàn)象。到了20世紀(jì)90年代末期，大眾公司和博格華納攜手合作生產(chǎn)第一個適用于大批量生產(chǎn)和應(yīng)用于主流車型的DualTronic(R) 技術(shù)雙離合變速器，稱之為DSG。博格華納公司通過使用新的電子液壓元件使DCT變成了實用性很強(qiáng)的變速器。2002年，DSG應(yīng)用在德國大眾高爾夫R32和奧迪TT V6上。2003年，其相繼推廣到高爾夫等其他車型上。在我國汽車市場規(guī)模的高速增長的情況下，汽車關(guān)鍵零部件進(jìn)入高速發(fā)展期。變速器作為汽車動力總成的重要組成部分，也得到了很大的發(fā)展，自動變速器，自從1939年被美國通用汽車公司首次在轎車上應(yīng)用，至今已經(jīng)成為全球汽車業(yè)的主流選擇。目前在產(chǎn)業(yè)化過程中實際得到應(yīng)用的自動變速器主要有四種類型：液力自動變速器（AT）、機(jī)械自動變速器（AMT）、無極變速器（CVT）、雙離合自動變速器（DCT）。四類自動變速器關(guān)鍵技術(shù)相似，各有特色部件，制造難易程度不同，使用性能各有優(yōu)缺點，適應(yīng)不同的細(xì)分市場?，F(xiàn)今，日本多倡導(dǎo)CVT，北美市場則是AT占主導(dǎo)，在歐洲則是DCT被大量采用。上汽與GIF科技公司合作開發(fā)DCT，正是采用技術(shù)合作聯(lián)合開發(fā)的模式。而GIF公司針對我國汽車市場對節(jié)能環(huán)保小排量車的需求，又通過其獨資企業(yè)GRC吉孚動力技術(shù)（中國） 將專門為經(jīng)濟(jì)型小車設(shè)計的KRG變速器技術(shù)帶到中國市場，希望尋找整車廠進(jìn)行技術(shù)合作。這種變速器由于沒有液壓裝置，成本可以降低一半，同時又可以滿足降低油耗和二氧化碳排放的要求，是非常適合小型車的自動變速器。表1.1 為對各型變速器在歐洲市場占有率的預(yù)估。 表1.1 各種變速器市場占有率變速器型式市場占有率2000年2010年AT11.9%25%CVT0.5%5%MT87%45%AMT0.6%12%DCT0%13%我國汽車工業(yè)起步較晚，現(xiàn)在的生產(chǎn)線也多以生產(chǎn)手動擋變速器為主，高檔的自動變速器主要依靠進(jìn)口，而生產(chǎn)DCT變速器可以充分利用原有手動變速器的生產(chǎn)設(shè)備，新增投資較少，比較適合我國國情4。特點及工作原理雙離合器式自動變速器的結(jié)構(gòu)特點DCT主要包括帶扭轉(zhuǎn)減振器的濕式離合器系統(tǒng)、按DCT工作原理配置的變速器及換擋系統(tǒng)和相應(yīng)的控制系統(tǒng)。（1）扭轉(zhuǎn)減振系統(tǒng)由于在DCT中沒有使用液力變矩器等可以吸收系統(tǒng)振動的元件，所以需要采用扭轉(zhuǎn)減振器來吸收系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)振動。在DCT系統(tǒng)中，可以采用普通的單級或多級扭轉(zhuǎn)減振器，其安裝位置在發(fā)動機(jī)飛輪與DCT動力輸入部件之間，因此需要將飛輪的轉(zhuǎn)動慣量與DCT動力輸入件的慣量綜合匹配，并確定系統(tǒng)的扭轉(zhuǎn)剛度來設(shè)計扭轉(zhuǎn)減振器。但是，為了使整車實現(xiàn)更高的舒適性，可以將扭轉(zhuǎn)減振系統(tǒng)設(shè)計為帶有雙質(zhì)量飛輪式的扭轉(zhuǎn)減振器，這樣可以非常有效地控制汽車動力傳動系的扭轉(zhuǎn)振動及噪聲。與傳統(tǒng)的離合器從動盤式扭轉(zhuǎn)減振器相比，雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器還可加大減振彈簧位置半徑，降低減振彈簧剛度并允許增大轉(zhuǎn)角，不僅在常用車速范圍內(nèi)的減振和隔振效果好，而且對怠速噪聲也能實現(xiàn)更有效的控制，堪稱高效能廣譜減振器。裝備這種減振器的德國BMW324D汽車曾被稱之為“世界上最安靜的柴油車”。圖分別為采用傳統(tǒng)減振器與采用雙質(zhì)量飛輪式扭轉(zhuǎn)減振器時變速器后端振動加速度的比較2。圖1.1 變速器后端振動加速比較（2）離合器系統(tǒng)在DCT中，既可以采用干式離合器，也可以采用濕式離合器，但兩者的工作特性存在較大的差別。（a）所示2。（b）,所示。在設(shè)計中可以選用較小的離合器儲備系數(shù)，并控制加壓油缸的油壓增長速度，使摩擦扭矩逐步增加。另外，干式離合器的結(jié)構(gòu)尺寸較大，特別是軸向尺寸長，這樣，在車上布置2個干式離合器，而且還要布置2個離合器的操縱機(jī)構(gòu)時需要的空間很大并且，在離合器片磨損后，需要定期更換摩擦片。這都給DCT采用干式離合器帶來了困難。相對而言，在DCT中使用濕式離合器更具有優(yōu)勢：其傳遞扭矩大，可以通過增加摩擦片數(shù)來提高摩擦扭矩；結(jié)構(gòu)布置方便，摩擦片磨損均勻，使用中不需要專門調(diào)整摩擦片間隙；可以較容易的通過控制濕式離合器的工作壓力來控制其傳遞扭矩的大小，實現(xiàn)動力傳動系統(tǒng)的扭矩控制。類似于變扭器，濕式多片式離合器是利用液壓壓力來驅(qū)動齒輪。當(dāng)離合器結(jié)合時，離合器活塞內(nèi)的液壓使一組螺旋彈簧零件受力，這將驅(qū)使一組離合器盤和摩擦盤壓在固定的壓力盤上，油壓的建立是由變速箱控制器指令電磁閥來控制的。摩擦片內(nèi)緣處有內(nèi)花鍵齒，以便與離合器鼓上的外花鍵相嚙合。離合器鼓與齒輪組相連，這樣就可以接受傳遞過來的力。為分離離合器，離合器活塞中的液壓就會降低，在彈簧的作用下，離合器就會分開。奧迪的DSG變速箱在濕式多片式離合器中既有小的螺旋彈簧也有大的膜片彈簧。雙離合器變速箱(DCT)中有2個離合器，他們的工作狀態(tài)是相反的，不會發(fā)生2個離合器同時接合的情形。（a）干式 （b）濕式圖1.2 干式、濕式離合器產(chǎn)生的滑磨功（3）液壓控制系統(tǒng)DCT的液壓控制系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)接受電控系統(tǒng)的控制指令，對離合器和變速器的換擋機(jī)構(gòu)進(jìn)行操縱。液壓控制系統(tǒng)主要包括：雙離合器控制部分、換擋機(jī)構(gòu)控制部分和冷卻部分。雙離合器控制部分是通過對離合器油缸充入和釋放高壓油來實現(xiàn)離合器的分離和接合的。離合器油缸通過直接使用電磁閥或采用電磁閥做先導(dǎo)閥進(jìn)行動作控制，并且也可以使用線性電磁閥對離合器接合實現(xiàn)壓力控制，這對實現(xiàn)動力傳動系統(tǒng)的扭矩控制有利。雙離合器變速箱(DCT)的檔位切換是由檔位選擇器來操作的，檔位選擇器實際上是個液壓馬達(dá)，推動撥叉就可以進(jìn)入相應(yīng)的檔位，由液壓控制系統(tǒng)來控制它們的工作。以一個典型的6檔雙離合器變速箱(DCT)為例，液壓控制系統(tǒng)中有6個油壓調(diào)節(jié)電磁閥，用來調(diào)節(jié)2個離合器和4 個檔位選擇器中的油壓壓力，還有5 個開關(guān)電磁閥，分別控制檔位選擇器和離合器的工作。在DCT中，必須實現(xiàn)換擋過程的自動化，這就要增加自動換擋機(jī)構(gòu)來完成換擋任務(wù)。通常使用多個換擋油缸直接控制每一個同步器，其控制過程與 AMT類同。（4）電子控制系統(tǒng)2。圖1.3 DCT 電子控制系統(tǒng)框圖1.3.2雙離合器式自動變速器的工作原理雙離合器變速箱使用兩個離合器，但沒有離合器踏板。最新的電子系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)控制著離合器，正如標(biāo)準(zhǔn)的自動變速箱中的一樣。在雙離合器變速箱中，離合器是獨立工作的。一個離合器控制了奇數(shù)檔位(如：1 檔、3 檔、5 檔和倒檔)，而另一個離合器控制了偶數(shù)檔位(如：2檔、4檔和6檔)。使用了這個布局，由于變速箱控制器根據(jù)速度變化，提前嚙合了下一個順序檔位，因此換檔時將沒有動力中斷。其中最具創(chuàng)意的核心部分是雙離合器和機(jī)械部分變速箱中的兩軸式的輸入軸。這個精巧的兩軸式結(jié)構(gòu)分開了奇數(shù)檔和偶數(shù)檔。不象傳統(tǒng)的手動變速箱將所有檔位集中在一根輸入軸上，雙離合器變速箱(DCT)將奇數(shù)檔和偶數(shù)檔分布在兩根輸入軸上。 以6檔變速箱為例，內(nèi)部輸入軸上安裝了1檔、3檔、5檔和倒檔的齒輪，外部輸入軸上安裝了2檔、4檔和6檔的齒輪。這使得快速換檔成為可能，維持了換檔時的動力傳遞。標(biāo)準(zhǔn)的手動變速箱是做不到這點的，因為它必須使用一個離合器來控制所有的奇數(shù)檔和偶數(shù)檔。以DSG變速箱為例，簡單介紹雙離合器變速箱(DCT)的工作過程：在 1 檔起步行駛時，動力傳遞路線如下圖中直線和箭頭所示，外部離合器接合，通過內(nèi)部輸入軸到1 檔齒輪，再輸出到差速器。同時，圖中虛線和箭頭所示的路線是2 檔時的動力傳輸路線，由于離合器2是分離的，這條路線實際上還沒有動力在傳輸，是預(yù)先選好檔位，為接下來的升檔做準(zhǔn)備的。當(dāng)變速器進(jìn)入2 檔后，退出1 檔，同時3 檔預(yù)先結(jié)合。所以在DSG 變速器的工作過程中總是有2 個檔位是結(jié)合的，一個正在工作，另一個則為下一步做好準(zhǔn)備如圖1.4所示。DSG變速器在降檔時換擋過程同升擋過程。DSG變速器的升檔或降檔是由變速箱控制器(TCU)進(jìn)行判斷的，踩油門踏板時，變速箱控制器(TCU)判定為升檔過程，作好升檔準(zhǔn)備；踩制動踏板時，變速箱控制器(TCU)判定為降檔過程，作好降檔準(zhǔn)備。一般變速器升檔總是一檔一檔地進(jìn)行的，而降檔經(jīng)常會跳躍地降檔，DSG 變速器在手動控制模式下也可以進(jìn)行跳躍降檔。在跳躍降檔時，如果起始檔位和最終檔位屬于同一個離合器控制的，則會通過另一離合器控制的檔位轉(zhuǎn)換一下，如果起始檔位和最終檔位不屬于同一個離合器控制的，則可以直接跳躍降至所定檔位。圖1.4DCT變速器與技術(shù)路線我在設(shè)計中參考了大眾車系02E直接換擋變速器，采用了鎖環(huán)式同步器的換檔。在設(shè)計中，除了對汽車變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的布置外，還運用了汽車設(shè)計、機(jī)械制圖、機(jī)械設(shè)計、材料力學(xué)等知識，對變速器的重要零件軸和齒輪進(jìn)行受力分析，由于變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面點蝕、移動換擋齒輪端部破壞以及齒面膠合。故對對齒輪進(jìn)行了彎曲疲勞強(qiáng)度校核和接觸疲勞強(qiáng)度校核，對于軸來說，變速器工作時，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力的作用，變速器的軸要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。要求變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。因為剛度不足軸會產(chǎn)生彎曲變形，結(jié)果破壞了齒輪的正確嚙合，對軸的強(qiáng)度、耐磨性和工作噪聲等均有不利影響，因此要對變速器的軸進(jìn)行了強(qiáng)度和剛度校核，同時也要考慮零件選擇合理的工程材料和熱處理方法，使其獲得良好的力學(xué)性能，同時確定同步器的主要參數(shù)，選擇同步器。查閱相關(guān)資料，了解DSG變速器的結(jié)構(gòu)特點以及其總體的布置形式，綜合各種布置形式，結(jié)合任務(wù)書中的數(shù)據(jù)以及參考車型確定變速器的總體布置方案，本次設(shè)計主要是依據(jù)參考的大眾車系02E直接換擋變速器，通過對變速器各組成部分參數(shù)的選擇和計算，設(shè)計出一種基本符合要求的手動6擋變速器。本次設(shè)計的主要內(nèi)容：（1）變速器基本參數(shù)的計算。包括變速器滾動半徑的近似計算、傳動比的范圍計算、各檔位傳動比分配計算、初選中心距計算、確定中心距計算、各檔齒輪齒 數(shù)的分配、齒輪參數(shù)計算；（2）變速器齒輪設(shè)計計算。變速器齒輪幾何尺寸計算；變速器齒輪的強(qiáng)度計算及材料選擇；（3）變速器軸設(shè)計計算。包括各軸直徑及長度計算、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸的強(qiáng)度校核、剛度計算；（4）變速器軸承的選擇及校核；（5）同步器的主要參數(shù)的確定與選擇；第2章 雙離合器式變速器設(shè)計方案的選擇確定由于DSG實際是在傳統(tǒng)的機(jī)械式變速器的基礎(chǔ)上結(jié)合雙離合技術(shù)實現(xiàn)自動換擋的變速器，可將DSG拆分為機(jī)械式變速器和雙離合器兩部分。故其變速器部分設(shè)計方法同機(jī)械式變速器，而機(jī)械式變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關(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。通常，變速器的擋數(shù)可在320個擋位范圍內(nèi)變化。通常變速器的擋數(shù)在6擋以下，當(dāng)擋數(shù)超過6擋以后，可在6擋以下的主變速器基礎(chǔ)上，再行配置副變速器，通過兩者的組合獲得多擋變速器。增加變速器的擋數(shù)，能夠改善汽車的動力性和燃油經(jīng)濟(jì)性以及平均車速。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且是輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且相鄰擋位之間的比值在1.8以下，該值越小換擋工作越容易進(jìn)行。因高擋使用頻率高，所以又要求高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動比比值，要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動比比值小。今年來，為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢。目前乘用車一般用45個擋位的變速器，發(fā)動機(jī)排量大的乘用車多用5個擋。商用車變速器采用45個擋或是多擋。載質(zhì)量在2.03.5t的貨車采用五擋變速器，載質(zhì)量在4.08.0t的貨車采用六擋變速器。多檔變速器多用于總質(zhì)量大些的貨車和越野車上。變速器的傳動比范圍是指變速器最低擋傳動比與最高擋傳動比的比值。°）、驅(qū)動輪與路面間的附著力、主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑以及所要求達(dá)到的的最低穩(wěn)定行駛車速等。目前乘用車的傳動比范圍在3.04.5之間，總質(zhì)量輕些的商用車在5.08.0之間，其他商用車則更大。兩軸式變速器和中間軸式變速器的特點分析DSG的機(jī)械變速器部分與兩軸式和中間軸式變速器的結(jié)構(gòu)上是不同的，但DSG中齒輪布置、軸的設(shè)計計算均可借鑒于兩軸軸式和中間軸變速器，所以在這里要簡單的了解一下兩軸及中間軸式變速器的特點。1兩軸式變速器 固定軸式變速器中的兩軸式和中間軸式變速器應(yīng)用廣泛。其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動汽車上。它的結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點，此外，各中間擋位因為只經(jīng)一對齒輪傳遞動力，故傳動效率高同時噪聲也低。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高擋工作時齒輪和軸承均承載，不僅工作噪聲增大，也增加了磨損，這是它的缺點。另外，低擋傳動比取值上限也受到較大限制，但這一缺點可以通過減小各高擋傳動比同時增大主減速比來消除。還有，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設(shè)計得很大。對于前進(jìn)擋，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州的轉(zhuǎn)動方向相同。2中間軸式變速器 中間軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動汽車和發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動的汽車上。其特點是：變速器一軸后端與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)動機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達(dá)90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少。因為直接檔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，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(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比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動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17。變速器倒檔布置方案分析與前進(jìn)檔位比較，倒檔使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒檔，故多數(shù)方案采用直齒滑動齒輪方式換倒檔。為實現(xiàn)倒檔傳動，有些方案利用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的方案；也有利用兩個聯(lián)體齒輪方案的。前者雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是中間傳動齒輪的輪齒，是在最不利的正、負(fù)交替對稱變化的彎曲應(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為常見的倒檔布置方案。圖2.1b所示方案的優(yōu)點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。但換擋時有兩對齒輪同時進(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比，缺點是換檔程序不合理。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比。圖2.1e所示方案針對圖2.1c所示方案的缺點做了修改，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。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，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒檔傳動采用圖2.1h所示方案。其缺點是一、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。 2.2變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析確定圖2.1 倒檔布置方案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。與直齒圓柱齒輪比較,斜齒圓柱齒輪運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時工藝復(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。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒檔17。變速器自動脫檔機(jī)構(gòu)形式分析自動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等原因，都會導(dǎo)致自動脫檔。為解決這個問題，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開，如圖2.2a所示。這樣在嚙合時，使接合齒端部超過被接合齒的13mm。使用中兩齒接觸部分受到擠壓同時磨損，并在接合齒端部形成凸肩，可用來阻止接合齒自動脫檔。2將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切?。ㄇ邢拢?，這樣，換檔后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動脫檔，如圖2.2b所示。3將接合齒的工作面設(shè)計并加工成斜面，形成倒錐角（一般傾斜23°），使接合齒面產(chǎn)生阻止自動脫檔的軸向力，如圖2.2c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)計并加工成臺階形狀，也具有相同的阻止自動脫檔的效果16。a） b) c)本章主要針對變速器傳動機(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，為總體設(shè)計提供必要依據(jù)。第3章 變速器主要參數(shù)的設(shè)計計算確定設(shè)計的給定參數(shù)選擇最低擋傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動車輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動車輪的滾動半徑等來綜合考慮確定。對于本設(shè)計任務(wù)書中已給出擋位數(shù)目為6擋變速器。根據(jù)現(xiàn)在任務(wù)書中提供的設(shè)計數(shù)據(jù)如表3.1。表 任務(wù)書給定參數(shù)發(fā)動機(jī)最大輸出功率96KW發(fā)動機(jī)最大扭矩220N·m發(fā)動機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速17503500RPM發(fā)動機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速5000RPM汽車最高車速200Km/h輪胎類型與規(guī)格205/55R16汽車前軸負(fù)荷8000N汽車后軸負(fù)荷7000N3主減速比的確定 (3.1)式中； 汽車行駛速度（km/h）； 車輪滾動半徑（m）； 變速器傳動比； 主減速器傳動比。發(fā)動機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速（r/min） 已知：最高車速=200km/h；最高檔為直接檔，傳動比=0.8；車輪滾動半徑由所選用的輪胎規(guī)格205/55R16得到=；發(fā)動機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速n=5000(r/min)發(fā)動機(jī)；得到主減速器傳動比： 變速器一檔傳動比的確定在選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動車輪和地面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動車輪的滾動半徑等來綜合考慮來確定。汽車行駛方程式 ()汽車爬坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。由最低穩(wěn)定車速，最高擋通常是直接擋，傳動比為1.0；有的變速器最高擋是超速擋，傳動比為0.70.8，本設(shè)計取最高擋傳動比為=0.8故有： 一般貨車的最大爬坡度約為30%，即°則由最大爬坡度要求的變速器1擋傳動比為： 式中：汽車載荷，；道路附著系數(shù)，；驅(qū)動車輪的滾動半徑，m；發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m主減速比，；汽車傳動系的傳動效率，。將各數(shù)據(jù)代入公式：根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件：(3.3)可求得變速器一檔傳動比為： () 式中：汽車滿載靜止與水平路面時驅(qū)動橋給地面的載荷，在任務(wù)書中已給出前軸載荷為8000N附著系數(shù)，計算時??；將各數(shù)據(jù)代入上述公式得：通過以上計算可得到1.842.6008，轎車變速器傳動比變化范圍是34，中、輕型貨車約為56，其他貨車在7以上。所以在本設(shè)計中，取。變速器各檔傳動比的確定變速器各檔傳動比之間的關(guān)系基本是幾何級數(shù),實際上，汽車傳動系各擋的傳動比大體上是按等比級數(shù)分配的。按等比級數(shù)分配傳動比的主要目的還在于充分利用發(fā)動機(jī)提供的功率，提高汽車的動力性。當(dāng)汽車需要大功率時，若排擋選擇恰當(dāng)，具有按等比分配傳動比的變速器，能使發(fā)動機(jī)經(jīng)常在接近外特性最大功率處的大功率范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)，從而增加了汽車的后備功率，提高了汽車的加速或上坡能力。本設(shè)計變速器的最高檔為超速擋，其傳動比為0.8，一檔傳動比初選為2.4，中間各檔的傳動比按理論公式 （其中n為檔位數(shù)）求得公比。因為，滿足要求（擋數(shù)多少影響擋與擋之間的傳動比比值，比值越大會造成換擋困難，一般認(rèn)為比值不宜大于1.71.8）。所以：的確定中心距是一個基本參數(shù)，其大小不僅對變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小有影響，而且對輪齒的接觸強(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與方便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過小而影響殼體的強(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小，會使變速器長度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。變速器的中心距(mm)可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式初選，經(jīng)驗公式為： ()式中：中心距系數(shù)，乘用車： ，商用車： 發(fā)動機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩(N·m)；變速器一擋傳動比；變速器的傳動效率，取96%；將各數(shù)代入式()中得 取A=75mm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)時應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時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。降低噪聲水平對轎車很重要，而對載貨汽車則應(yīng)重視減小質(zhì)量。表3.2 汽車變速器齒輪的法向模數(shù)（mm）車型乘用車的發(fā)動機(jī)排量V/L貨車的最大總質(zhì)量/t模數(shù)/mm6.00設(shè)計時所選模數(shù)應(yīng)符合國標(biāo)GB1357-78規(guī)定（表）并滿足強(qiáng)度要求。表3.3汽車變速器常用齒輪模數(shù)（mm）一系列二系列（）（） 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線。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：乘用車和總質(zhì)量在的貨車為；總質(zhì)量大于的貨車為。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利于換檔。壓力角及螺旋角壓力角較小時，重合度較大并降低了輪齒剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和退出嚙合時的動載荷，使傳動平穩(wěn)，利于降低噪聲；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。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。實際上，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°。嚙合套或同步器的接合齒壓力角有20°、25°、30°等，但普遍采用30°壓力角。斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。選斜齒輪的螺旋角，要考慮它對齒輪工作噪聲、齒輪的強(qiáng)度和軸向力的影響。從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，不希望用過大的螺旋角，以15°25°為宜；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計時應(yīng)力求中間軸上同時工作的兩對齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。齒寬在選擇齒寬時，應(yīng)該注意齒寬對變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時的受力均勻程度等均有影響?？紤]到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減少質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點被削弱，此時雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時軸承承受的軸向力增大，使其壽命降低。齒寬窄又會使齒輪的工作應(yīng)力增加。選用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻造成偏載，導(dǎo)致承載能力降低，并在齒寬方向磨損不均勻。通常根據(jù)齒輪模數(shù)m(mn)的大小來選定齒寬直齒，為齒寬系數(shù)，取為；斜齒，取為6.0。采用嚙合套或同步器換檔時，其接合齒的工作寬度初選時可取為24mm。第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，使接觸線長度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動平穩(wěn)性和齒輪壽命。對于模數(shù)相同的各檔齒輪，檔位低的齒輪的齒寬系數(shù)取的稍大。齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)對重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對滑動速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減小，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此，從前因齒輪加工精度不高，并認(rèn)為輪齒上受到的載荷集中齒頂上，所以曾采用過齒頂高系數(shù)為0.750.80的短齒制齒輪。我國規(guī)定，齒頂高系數(shù)取為1。齒輪的修正為了改善齒輪傳動的某些性能，常對齒輪進(jìn)行修正。修正的方法有三種：1加工時改變刀具與齒輪毛坯的相對位置，又稱變位；2改變刀具的原始齒廓參數(shù)；3改變齒輪齒廓的局部漸開線，又稱修形。齒輪的變位是齒輪設(shè)計中一個非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(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：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對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)度想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點是不能同時增加一對齒輪的強(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，又避免了其缺點。有幾對齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會因保證各檔傳動比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對齒輪有相同的中心距，此時應(yīng)對齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動或高度變位時，則對齒數(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質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。對斜齒輪傳動，還可通過選擇合適的螺旋角來達(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，有時還承受沖擊負(fù)荷。對于高檔齒輪，其主要損壞形勢是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及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線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對于低檔齒輪，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，一對齒輪齒根總厚度越薄，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，故噪聲要小些。根據(jù)上述理由，為降低噪聲，對于變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其它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。在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。取各擋的模數(shù)均為，壓力角均為20°，螺旋角均為20°。確定各檔齒輪齒數(shù)及其參數(shù) 一檔齒輪選用斜齒圓柱齒輪，模數(shù)=，壓力角20°螺旋角=20° 先求其齒數(shù)和 斜齒: =即15，51-15=36 一擋實際傳動比為當(dāng)量齒數(shù)為： 總的邊位系數(shù)為：齒頂高變動系數(shù)：由當(dāng)量齒數(shù)和查表可得： =mm取整為=75mm。對一檔齒輪進(jìn)行變位：端面壓力角： 端面嚙合角： 中心距變動系數(shù)： 變位系數(shù)之和： 查變位系數(shù)線圖得： 齒頂降低系數(shù)n： 計算一檔齒輪、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： 節(jié)圓直徑: 注：當(dāng)z1與z2嚙合時，節(jié)圓半徑為。當(dāng)z1與z13嚙合時，節(jié)圓半徑為。當(dāng)z7與z8嚙合時，節(jié)圓半徑為。當(dāng)z7與z12嚙合時，節(jié)圓半徑為。當(dāng)z18與z16嚙合時，節(jié)圓半徑為。當(dāng)z18與z17嚙合時，節(jié)圓半徑為?；蛘咄ㄟ^各軸的中心距推算，也可算出z1、z7、z18與齒輪嚙合時的節(jié)圓半徑。一、二、三、四擋中心距為75mm,五、六擋中心距為74mm,倒擋輸入軸與倒擋軸及倒擋軸與倒檔輸出軸中心距均為63mm.表3.4 各齒輪基本參數(shù)邊位系數(shù)xn齒頂高h(yuǎn)a mm齒根高 hf mm分度圓直徑 d1 mm齒頂圓直徑 da mm齒根圓直徑 df mm節(jié)圓直 徑d mm Z1 Z2 Z350 Z4104100 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z12 Z13 Z14 Z15 Z16 Z17 Z185首先依據(jù)任務(wù)書中給定的汽車基本參數(shù)，算出變速器的主減速比，之后在計算出最低擋以及最高擋的傳動比，按汽車?yán)碚撝薪榻B的等比級數(shù)分配法，對各檔位的傳動比進(jìn)行分配；計算齒輪的基本參數(shù)，確定齒輪的模數(shù)、壓力角、螺旋角、齒寬、齒頂高系數(shù)，計算分度圓、齒頂圓、齒根圓、節(jié)圓；根據(jù)齒輪變位系數(shù)的選擇原則，對各檔齒輪進(jìn)行變位。第4章 變速器齒輪的材料選擇及校核計算 齒輪的材料選擇4. 齒輪的失效形式變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面疲勞剝落（點蝕)、移動換擋齒輪端部破壞以及齒面膠合。1齒輪折斷輪齒折斷有多種形式。在正常工況下，主要是齒根彎曲疲勞折斷。因為在輪齒受載時，齒根處產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力最大，再加上齒根過渡部分的截面突變及加工刀痕等引起的應(yīng)力集中作用，當(dāng)輪齒重復(fù)受載時，齒根處就會產(chǎn)生疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，致使輪齒疲勞折斷。此外，在輪齒受到突然過載時，也可能出現(xiàn)過載折斷或剪斷；在輪齒經(jīng)過嚴(yán)重磨損后齒厚過分減薄時，也會在正常載荷作用下發(fā)生折斷，避免輪齒折斷和提高輪齒抗折斷能力的措施有限制齒根彎曲應(yīng)力、增大齒根過渡圓角半徑或降低表面粗糙度值以減小應(yīng)力集中，提高齒心材料的韌性，在齒根處施行噴丸、2齒面點蝕齒面點蝕是閉式齒輪傳動經(jīng)常出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪傳動齒輪在潤滑油中工作，齒面長期受到脈動的接觸應(yīng)力作用，會逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。面裂縫中充滿了潤滑油，嚙合時，由于齒面互相擠壓，裂