二軸式變速器設(shè)計(jì)【桑塔納變速器】

二軸式變速器設(shè)計(jì)【桑塔納變速器】,桑塔納變速器,二軸式變速器設(shè)計(jì)【桑塔納變速器】,二軸式,變速器,設(shè)計(jì),桑塔納 沈 陽 化 工 大 學(xué) 科 亞 學(xué) 院 本 科 畢 業(yè) 論 文 題 目： 二軸式變速器設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 1101 班 學(xué)生姓名： 黃嵩 指導(dǎo)教師： 侯志敏 論文提交日期： 2015 年 6 月 1 日 論文答辯日期： 2015 年 6 月 5 日 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 機(jī)制 1101 班 學(xué)生：黃嵩 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：二軸式變速器設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：汽車傳動(dòng)系是汽車的最重要組成部 分。它的任務(wù)是調(diào)節(jié)變換發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，將動(dòng)力有效而經(jīng)濟(jì) 地傳至驅(qū)動(dòng)車輪，從而來滿足汽車的使用要求。變速器是完 成傳動(dòng)系任務(wù)的重要部件，也是決定整車性能的主要部件之 一。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分： 1、汽車變速器的設(shè)計(jì)概述。 2、變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)。 3、變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算。 4、變速器同步器及結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)。 起止時(shí)間：2015 年 3 月 16 日至 2015 年 6 月 5 日 指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日 摘要 汽車變速器是最重要的組成部分之一。其任務(wù)是調(diào)整轉(zhuǎn)換引擎性能， 有效，經(jīng)濟(jì)地向驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力，從而滿足使用要求。傳輸是傳動(dòng)系任務(wù) 的重要組成部分，一個(gè)是確定車輛性能的主要部件。傳輸電平的設(shè)計(jì)直 接影響到車輛的動(dòng)力性能，燃油經(jīng)濟(jì)性，可靠性和可移植性，變速器換 擋控制的穩(wěn)定性和效率等。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車傳動(dòng)設(shè)計(jì)的趨勢(shì) 是增加發(fā)送功率和的比率的重量，并需要傳輸可以有一個(gè)更小的尺寸和 良好的性能。這種設(shè)計(jì)與現(xiàn)有企業(yè)的基礎(chǔ)是生產(chǎn)汽車圣安娜傳輸，在給 定的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩，速度和最大速度，最大爬坡等條件，著眼于傳動(dòng) 齒輪，軸的尺寸等結(jié)構(gòu)參數(shù)的結(jié)構(gòu)上進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，同時(shí)設(shè)計(jì)了傳輸方 案和傳輸形式結(jié)構(gòu)，與操作機(jī)構(gòu)和同步器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為了更好地提高汽 車的整體性能。 關(guān)鍵詞： 變速器; 齒輪; 同步器; 設(shè)計(jì); 結(jié)構(gòu) Abstract Automotive transmission is one of the most important component. Its task is to adjust the transformation engine performance, the power effectively and economically to drive wheels, thus to meet the use requirement. Transmission is an important part of a drive train task, one is to determine the main components of the vehicle performance. The design of the transmission level directly affects the vehicle power performance, fuel economy, reliability and portability, transmission shift control stability and efficiency, etc. With the development of auto industry, auto transmission design trend is to increase the transmission power and the ratio of the weight, and require transmission can have a smaller size and good performance. This design with the basis of the existing enterprise is producing car santana transmission, in a given engine output torque, speed and maximum speed, maximum gradability and other conditions, focuses on the structure of the structural parameters of the transmission gear, shaft size and so on to carry on the design calculation, At the same time design the transmission scheme and structure of transmission form,And the operating mechanism and the synchronizer structure design, To better improve the overall performance of the car. Key words: Transmission; Gear; Synchronizer; Design; Structure 目錄 引言 .1 第一章 緒論 .2 1.1 概述 .2 1.1.1 汽車變速器的設(shè)計(jì)要求 .2 1.1.2 國內(nèi)外汽車變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 .3 1.2 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方法 .3 第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu) .5 2.1 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 .5 2.1.1 變速器傳動(dòng)方案分析與選擇 .5 2.1.2 倒檔布置方案 .6 2.1.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 .6 2.2 變速器操縱機(jī)構(gòu)布置方案 .8 2.2.1 概述 .8 2.2.2 典型的操縱機(jī)構(gòu)及其鎖定裝置 .9 2.3 本章小結(jié) .11 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 .12 3.1 變速器主要參數(shù)的選擇 .12 3.1.1 檔數(shù) .12 3.1.2 傳動(dòng)比范圍 .12 3.1.3 變速器各檔傳動(dòng)比的確定 .13 3.1.4 中心距的選擇 .15 3.1.5 變速器的外形尺寸 .15 3.1.6 齒輪參數(shù)的選擇 .16 3.2 變速器齒輪強(qiáng)度校核 .18 3.2.1 齒輪材料的選擇原則 .18 3.2.2 變速器齒輪彎曲強(qiáng)度校核 .18 3.2.3 輪齒接觸應(yīng)力校核 .19 3.3 軸的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì) .20 3.3.1 初選軸的直徑 .20 3.3.2 軸的剛度計(jì)算 .21 3.3.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算 .28 3.4 本章小結(jié) .32 第四章 變速器同步器及結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì) .33 4.1 同步器設(shè)計(jì) .33 4.1.1 同步器的功用及分類 .33 4.1.2 慣性式同步器 .33 4.1.3 鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定 .35 4.1.4 主要參數(shù)的確定 .35 4.2 變速器殼體 .37 4.3 本章小結(jié) .38 結(jié)論 .39 參考文獻(xiàn) .40 致謝 .41 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 引 言 0 引言 汽車產(chǎn)業(yè)在國內(nèi)外近幾年的快速發(fā)展，車型的多樣化，個(gè)性化和智能化已成為 汽車的發(fā)展趨勢(shì)。但傳輸設(shè)計(jì)一向在汽車的設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一，傳輸是用來 改變發(fā)動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪上的扭矩和轉(zhuǎn)速，目的是開始在原地，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速在各 種行駛條件下，如汽車得到不同的牽引力和速度，同時(shí)使最強(qiáng)大的工作條件的范圍 內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)的工作。因此，傳輸性能影響的指標(biāo)，汽車的動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性。 傳輸可以使汽車駕駛穩(wěn)定在非常低的速度，并在內(nèi)燃機(jī)的低轉(zhuǎn)速單獨(dú)最低穩(wěn)定速度 很難達(dá)到。反向回力車的變速器可以帶動(dòng);間隙在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，停車場(chǎng)和滑行可以 分離發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器系統(tǒng)很長(zhǎng)一段時(shí)間。 傳輸結(jié)構(gòu)除了對(duì)汽車的性能，燃料經(jīng)濟(jì)性和車輛操縱和便于攜帶，可靠性產(chǎn)生 影響諸如穩(wěn)定性和傳輸?shù)男视兄苯佑绊?。變速器和主減速器和優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)匹配做， 能獲得良好的性能和燃油經(jīng)濟(jì)性的參數(shù);采用自鎖和聯(lián)鎖裝置，轉(zhuǎn)向安全裝置，倒錐 齒面及其他措施的聯(lián)合牙齒，可以使可靠的操控，不產(chǎn)生跳躍齒輪，齒輪，自動(dòng)不 對(duì)稱，逆向選擇錯(cuò)誤;同步器可以使轉(zhuǎn)向燈，無沖擊噪音 ;使用高擋，修改和參數(shù)的優(yōu) 化措施可以使齒輪運(yùn)行平穩(wěn)，噪音低，低噪音水平已成為一個(gè)更高的傳輸質(zhì)量和設(shè) 計(jì)，工藝水平是關(guān)鍵。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 1 第一章 緒論 1.1 概述 隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，多樣化和個(gè)性化模式已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢(shì)。和 傳輸設(shè)計(jì)是在汽車設(shè)計(jì)的全過程中的重要環(huán)節(jié)之一。它被用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)到驅(qū)動(dòng)輪 上的扭矩和旋轉(zhuǎn)速度，目的是各種行駛條件下，使車得到不同的牽引力和速度，同 時(shí)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在范圍內(nèi)的最有利的條件工作。因此，它影響的指標(biāo)，汽車的動(dòng)力性 能和燃油經(jīng)濟(jì)性能，適用于汽車，其設(shè)計(jì)的意義更為明顯。在當(dāng)今的汽車性能的要 求越來越高，車輛的舒適性也為車輛評(píng)價(jià)的一個(gè)重要指標(biāo)，并且變速器的設(shè)計(jì)不夠 合理，將會(huì)使落下的舒適性，使運(yùn)行噪音增大車，影響的完整性車上。 1.1.1 汽車變速器的設(shè)計(jì)要求 汽車變速器系統(tǒng)的核心部分。其任務(wù)是調(diào)整，有效地變換引擎的性能，功率和 經(jīng)濟(jì)上以驅(qū)動(dòng)車輪，以滿足汽車的使用的要求。傳輸是傳動(dòng)系任務(wù)的重要組成部分， 一個(gè)是確定車輛性能的主要部件。的汽車動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性，可靠性和可移植性， 變速器換檔控制的穩(wěn)定性和效率的傳輸要求結(jié)構(gòu)有直接的影響。隨著汽車工業(yè)的發(fā) 展，汽車傳動(dòng)設(shè)計(jì)的趨勢(shì)是增加發(fā)射功率和重量的比值，并要求其尺寸更小，性能 良好。的自動(dòng)變速器設(shè)計(jì)工作開始之前，必須先根據(jù)用于選擇一些主要參數(shù)齒輪箱 的實(shí)際情況。的主要參數(shù)包括中心距，傳輸軸向尺寸的直徑，軸，齒輪參數(shù)，如齒 輪的齒數(shù)。傳輸?shù)幕驹O(shè)計(jì)要求：確保必要的汽車動(dòng)力性能和燃油經(jīng)濟(jì)性;設(shè)置間隙， 切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪傳輸;設(shè)置反向，汽車行駛撤退;移位迅速，節(jié)能環(huán)保，方 便快捷;可靠地工作，在汽車的過程中，發(fā)送應(yīng)跳躍齒輪，齒輪和變速?zèng)_擊現(xiàn)象出現(xiàn);效 率高，噪音低;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，合理的解決方案;在滿負(fù)荷和沖擊載荷，使用壽命長(zhǎng)的狀 況。此外，該傳輸也應(yīng)滿足尺寸和小，制造成本低，維護(hù)方便等的質(zhì)量。 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有兩種分類方法： 根據(jù)前進(jìn)檔數(shù)分為 三檔變速器，四檔變速器，五檔變速器，多檔變速器。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 2 根據(jù)軸的形式分為 固定旋轉(zhuǎn)軸的軸。固定軸被分為：二軸轉(zhuǎn)動(dòng)，中間軸類型變速器，雙中間軸類 型變速器，三中間軸變速器。廣泛使用的固定軸的類型，前輪驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)上其 中兩個(gè)以上的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，中間軸變速器用于發(fā)動(dòng)機(jī)上的后輪驅(qū)動(dòng)車的前部。旋轉(zhuǎn)型的 軸線主要用于液壓機(jī)械傳動(dòng)。 1.1.2 國內(nèi)外汽車變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)外目前，汽車變速器的發(fā)展非常迅速，共同研究利用電控自動(dòng)變速器，該 變速器具有更好的駕駛的駕駛性能，良好的性能和駕駛的安全性越高。但司機(jī)失去 了駕駛樂趣，不能更好地體驗(yàn)駕駛的樂趣所帶來的。手動(dòng)機(jī)械傳動(dòng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單， 傳動(dòng)效率高，制造成本和可靠的工作，它被廣泛地應(yīng)用于不同類型的機(jī)動(dòng)車輛。在 齒輪組而言，海外的易于操縱和齒輪的數(shù)目越來越高的要求。目前，在四齒輪的劑 量尤其五速變速器有一種傾向，變得越來越多。同時(shí)，六速傳輸負(fù)荷率正在上升。 1.2 設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方法 本次設(shè)計(jì)的變速器是在桑塔納變速器的基礎(chǔ)上，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速 及最高車速、最大爬坡度等條件下，主要完成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并繪制出變速器裝 配圖及主要零件的零件圖。 對(duì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析與選擇。 通過比較兩軸和中間軸式變速器各自的優(yōu)缺點(diǎn)，以及所設(shè)計(jì)車輛的特點(diǎn)，確定 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置形式。 變速器主要參數(shù)的選擇 變速器主要參數(shù)的選擇：檔數(shù)、傳動(dòng)比、中心距、齒輪參數(shù)等。 變速器齒輪強(qiáng)度的校核 變速器齒輪強(qiáng)度的校核主要對(duì)變速器的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面接觸疲勞強(qiáng)度 進(jìn)行校核。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 3 軸的基本尺寸的確定及強(qiáng)度計(jì)算。 對(duì)于軸的強(qiáng)度計(jì)算則是對(duì)軸的剛度和強(qiáng)度分別進(jìn)行校核。 軸承的選擇與壽命計(jì)算。 支持傳動(dòng)軸部分采用錐形石滾子軸承，壽命計(jì)算由汽車?yán)锍檀笮?，汽車為三?萬公里。 這樣的設(shè)計(jì)主要是在國內(nèi)外大約文學(xué)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)，結(jié)合專業(yè)知識(shí)，在老師的正 確指導(dǎo)下設(shè)計(jì)的最近幾年。通過比較不同的方案和方法來選擇最佳方案設(shè)計(jì)，計(jì)算 和的變速驗(yàn)算結(jié)構(gòu)參數(shù);同時(shí)，同步器換檔和運(yùn)行機(jī)制的分析，如結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ;此外，為 改進(jìn)和完善現(xiàn)有的傳統(tǒng)傳輸結(jié)構(gòu)。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu) 4 第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu) 2.1 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 機(jī)械變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳動(dòng)效率高，制造成本和運(yùn)行可靠的優(yōu)點(diǎn)，因此被 廣泛用在不同類型的機(jī)動(dòng)車輛的。 2.1.1 變速器傳動(dòng)方案分析與選擇 有機(jī)械傳動(dòng)致動(dòng)器的布局兩種主要類型：二軸式變速器和中間軸類型變速器。 其中超過兩軸傳動(dòng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的汽車。與中間軸型變速器相比，它有一個(gè) 軸和軸承的數(shù)量少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，方便的優(yōu)勢(shì)來裝飾。另外，通過一對(duì)齒輪 傳動(dòng)，因此，傳動(dòng)效率高，噪音低的中間文件只。而是兩個(gè)軸傳動(dòng)不能直接設(shè)置， 因此軸承，齒輪和軸承都在工作的工作增加噪聲和容易損壞，由它的第一齒輪比的 結(jié)構(gòu)的限制無法設(shè)計(jì)出很多。其特點(diǎn)是：變速箱輸出軸和主驅(qū)動(dòng)齒輪減速器使其成 為一個(gè)有機(jī)的整體，縱置發(fā)動(dòng)機(jī)直接輸出功率。和中間軸變速器類型更多后置發(fā)動(dòng) 機(jī)前輪和后輪驅(qū)動(dòng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的汽車。其特點(diǎn)是：齒輪箱的軸之后，經(jīng)常 一起制成最第二嚙合齒輪軸和在同一直線上的軸的解決方案的情況下，嚙合套可后 直接將它們連接起來獲得的，使用直接速度傳動(dòng)齒輪和軸承和中間軸軸承，噪音低， 齒輪和軸承的磨損減少。 對(duì)于不同類型的汽車，具有不同數(shù)目傳動(dòng)齒輪的，這樣做的原因是，他們使用 不同的條件，車輛的性能要求，和汽車本身比的不同的功率。并與汽車的動(dòng)力性能 傳動(dòng)齒輪的數(shù)量，燃油經(jīng)濟(jì)性是密切相關(guān)的。在性能方面，裝備的數(shù)量，增加了機(jī) 會(huì)接近最大功率高的發(fā)動(dòng)機(jī)功率發(fā)揮，提高了汽車的加速和爬坡能力。更在燃油經(jīng) 濟(jì)性，齒輪而言，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的低燃料消耗的能力較低的區(qū)域中，降低燃料消耗。 為了提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)輸成木。然而，增加文件數(shù)量可以使復(fù)雜的傳導(dǎo)機(jī)制和 質(zhì)量的提高，軸向尺寸，更高的成本和操作復(fù)雜的。綜上所述，由于雙軸傳動(dòng)的設(shè) 計(jì)是一個(gè)中檔汽車變速器，驅(qū)動(dòng)形式屬于發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)，而空間的傳輸較小，可 安排的需求傳輸更高，運(yùn)行噪音低，設(shè)計(jì)速度高，所以選擇二軸傳動(dòng)的傳輸方案。 選擇五速變速箱和五檔超速。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu) 5 2.1.2 倒檔布置方案 常見的倒檔布置方案如圖 2.1 所示。圖 2.1b 方案的優(yōu)點(diǎn)是倒檔利用了一檔齒輪， 縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換檔時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換檔困難；圖 2.1c 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 方案對(duì) 2.1c 的缺點(diǎn)做 了修改；圖 2.1e 所示方案是將一、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)；圖 2.1f 所示 方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換檔換更為輕便。 綜合考慮以上因素，為了換檔輕便，減小噪聲，倒檔傳動(dòng)采用圖 2.1f 所示方案。 圖 2.1 倒檔布置方案 2.1.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 齒輪形式 變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。直齒圓柱齒輪主要用于一 檔、倒檔齒輪，與直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工 作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)全部選用斜齒輪。 變速器齒輪可以與軸設(shè)計(jì)為一體或與軸分開，然后用花鍵、過盈配合或者滑動(dòng) 支承等方式之一與軸連接。 齒輪尺寸小又與軸分開，其內(nèi)徑直徑到齒根圓處的厚度 （圖 2.2）影響齒輪強(qiáng)b 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu) 6 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，b 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C 大些，至少滿足尺寸要求： （2-2)4.1(dC 1） 式中： 花鍵內(nèi)徑。2 為了減小質(zhì)量，輪輻處厚度 應(yīng)在滿足強(qiáng)度條件下設(shè)計(jì)得薄些。圖 2.2 中的尺 寸 可取為花鍵內(nèi)徑的 1.251.40 倍。1D 圖 2.2 變速器齒輪尺寸控制圖 齒輪表面粗糙度數(shù)值降低，則噪聲減少，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。要求齒輪制造精40.8.aaR 度不低于 7 級(jí)。 變速器軸 在大多數(shù)情況下，傳動(dòng)軸軸承安裝在軸承孔的殼。當(dāng)傳輸中心距離小，裝飾在 同一面兩個(gè)滾動(dòng)軸承有麻煩的外殼，輸出軸可直接壓入孔的殼，并固定。 倒檔軸插入在外殼為壓力和固定軸的孔，并且由螺栓。 由上述可知，傳動(dòng)軸配備零件如軸承，齒輪，齒輪組，或漸開線花鍵軸和矩形， 所以在設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮的組件上的可能性，并應(yīng)能平滑安裝在零件軸上。此外，要 注意的相關(guān)問題的過程。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu) 7 變速器軸承的選擇 傳動(dòng)軸承經(jīng)常采用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，滑動(dòng)套 筒等滾針軸承，滑動(dòng)軸承，主要用于齒輪軸是不固定的，而且還需要有兩個(gè)相對(duì)運(yùn) 動(dòng)。圓錐滾子軸承的傳輸，雖然有一個(gè)較小的直徑，寬度越大，容量大的優(yōu)點(diǎn)，能 承受高負(fù)荷，但也有需要調(diào)整預(yù)緊，組裝，后橋偏轉(zhuǎn)和齒輪嚙合沖擊正確的缺點(diǎn)。 兩軸換檔由于可變速度的設(shè)計(jì)，有一個(gè)較大的軸向力，因此，在變速器輸入軸和輸 出軸的前方，并以此為基礎(chǔ)系列的軸承的直徑后的設(shè)計(jì)是利用圓錐滾子軸承。 2.2 變速器操縱機(jī)構(gòu)布置方案 2.2.1 概述 根據(jù)汽車使用條件的需求，采用完整的選定文件操作機(jī)制的驅(qū)動(dòng)程序和執(zhí)行移 位或回的差距。傳輸控制機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)符合下列主要條件：只有轉(zhuǎn)變掛在一擋，換擋應(yīng) 后點(diǎn)頭整個(gè)齒嚙合，防止非對(duì)稱或自動(dòng)換擋自動(dòng)，防止反向，轉(zhuǎn)向燈。 傳輸控制機(jī)制通常送達(dá)的頂部或側(cè)蓋的內(nèi)部，有幾個(gè)被分離。第二滑動(dòng)齒輪的 軸傳動(dòng)操作手法，嚙合套或同步器有不同的齒輪需要。 共同用于機(jī)械傳動(dòng)控制機(jī)構(gòu)，是由變速桿，撥片，叉，變速叉軸和聯(lián)鎖，自鎖 和反向裝置，例如主要部件，并依靠駕駛員的手來完成所選擇的文件，輪班工作或 推間隙，叫手動(dòng)換檔變速箱。 直接操縱式手動(dòng)換檔變速器 當(dāng)傳輸布置在靠近駕駛員座位，變速桿可直接在發(fā)送安裝，并依靠駕駛員的手， 并直接通過手動(dòng)變速變速器的變速桿換擋功能，稱為直接操縱變速器的完成。這種 控制結(jié)構(gòu)用最簡(jiǎn)單的，已被廣泛使用。近年來應(yīng)用，單一類型的操作機(jī)構(gòu)是比較， 其優(yōu)點(diǎn)是減少了傳輸撥叉軸，具有一組自鎖裝置的齒輪，從而簡(jiǎn)化了操作機(jī)構(gòu)，但 它需要換擋進(jìn)度是相等的。 遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換檔變速器 平板型汽車或后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)轎車變速器，限制了整體布局，傳輸遠(yuǎn)離駕 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu) 8 駛座，然后被安排在變速桿和叉幾個(gè)傳動(dòng)件，換擋手改造后這些機(jī)構(gòu)來完成移之間 功能。這種手動(dòng)換檔變速器，稱為遠(yuǎn)程操作手動(dòng)換檔變速箱。 電動(dòng)自動(dòng)換檔變速器 自從 20 世紀(jì) 80 年代，基于所述固定軸的機(jī)械傳動(dòng)，通過計(jì)算機(jī)和電子控制技 術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換檔，并取消變速桿以及離合器踏板。司機(jī)需要控制油門踏板， 汽車可以自動(dòng)完成換檔在行駛過程中，發(fā)送的電自動(dòng)換檔變速器。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)了兩個(gè)軸變速裝置的變速，由發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的，傳動(dòng)靠近駕駛員座 位，所以用直接操作型手動(dòng)換檔變速器。 2.2.2 典型的操縱機(jī)構(gòu)及其鎖定裝置 圖 2.3 為典型的操縱機(jī)構(gòu)圖 定位裝置的作用是將被嚙合件保持在一定位置上，并防止自動(dòng)嚙合和分離，一 般采用彈簧和鋼球式機(jī)構(gòu)。 換檔機(jī)構(gòu) 變速器換檔機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪，嚙合和同步器換檔三種形式。 采用軸向滑動(dòng)直齒齒輪變速，并將對(duì)齒面，齒輪端磨損和早期損壞的影響，并 伴有噪音。因此，除了第一齒輪，反向已很少使用。 使用同步器能夠保證換擋迅速，無沖擊，無噪音，無關(guān)與操作技術(shù)熟練程度， 從而提高了汽車的加速，燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。相比移的上述兩種方法，盡管 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu) 9 它具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，高加工精度，缺陷等的軸向尺寸大，但它仍然是廣泛使用。使 用交換文件同步或網(wǎng)格，換擋行程比滑動(dòng)齒輪換擋更小。 相比之下，考慮汽車的控制性能，該設(shè)計(jì)的所有齒輪的同步器被用于移。 (2）防脫檔設(shè)計(jì) 互鎖裝置是保證移動(dòng)某一變速叉軸時(shí)，其它變速叉軸互被鎖住，該機(jī)構(gòu)的作用 是防止同時(shí)掛入兩檔，而使掛檔出現(xiàn)重大故障。常見的互鎖機(jī)構(gòu)有： 互鎖銷式 圖 2.4 是汽車上用得最廣泛的一種機(jī)構(gòu)，互鎖銷和頂銷裝在變速叉軸之間，用 銷子的長(zhǎng)度和凹槽來保證互鎖。 圖 2.4，a 為空檔位置，此時(shí)任一叉軸可自由移動(dòng)。圖 2.4，b、c 、d 為某一叉軸 在工作位置，而其它叉軸被鎖住。 圖 2.4 互鎖銷式互鎖機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)鎖塊式 圖 2.5 為擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu)工作示意圖，鎖塊用同心軸螺釘安裝在殼體上， 并可繞螺釘軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，操縱桿的撥頭置于鎖塊槽內(nèi)，此時(shí)，鎖塊的一個(gè)或兩個(gè) 突起部分 A 檔住其它兩個(gè)變速叉軸槽，保證換檔時(shí)不能同時(shí)掛入兩檔。 轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式 圖 2.6 為與上述鎖塊機(jī)構(gòu)原理相似的轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖裝置。操縱桿撥頭置于鉗 口中，鉗形板可繞 A 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。選檔時(shí)操縱桿轉(zhuǎn)動(dòng)鉗形板選入某一變速叉軸槽內(nèi)，此 時(shí)鉗形板的一個(gè)或兩個(gè)鉗爪抓住其它兩個(gè)變速叉，保證互鎖作用。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu) 10 圖 2.5 擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu) 圖 2.6 轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖機(jī)構(gòu) 操縱機(jī)構(gòu)還應(yīng)設(shè)有保證不能誤掛倒檔的機(jī)構(gòu)。通常是在倒檔叉或叉頭上裝有彈 簧機(jī)構(gòu)，使司機(jī)在換檔時(shí)因有彈簧力作用，產(chǎn)生明顯的手感。 鎖止機(jī)構(gòu)還包括自鎖、倒檔鎖兩個(gè)機(jī)構(gòu)。 是自鎖機(jī)構(gòu)滑塊鎖定在一定位置上的作用，確保所有的齒輪齒嚙合，并防止非 對(duì)稱性和自動(dòng)換擋。自鎖定結(jié)構(gòu)與球形鎖定機(jī)構(gòu)和兩種類型的桿鎖定機(jī)構(gòu)。 換檔鎖功能是使駕駛員必須施加變速桿更大的力量，可以掛入倒檔，有提醒， 如果選擇錯(cuò)誤造成逆向安全事故的影響。 前輪驅(qū)動(dòng)車的設(shè)計(jì)，通過直接操作的方式運(yùn)行機(jī)制，或鎖定全部采用，即設(shè)置鎖， 互鎖，換檔鎖裝置。自鎖球被用來實(shí)現(xiàn)自鎖，聯(lián)鎖由相互鎖銷來實(shí)現(xiàn)的。通過限制 彈簧移位鎖，使駕駛員的感覺，防止反向。 2.3 本章小結(jié) 本章主要介紹傳動(dòng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和操作機(jī)構(gòu)的類型，簡(jiǎn)要分析得有點(diǎn)和各種類型的 機(jī)構(gòu)的缺點(diǎn)，并未類型，特性和傳輸?shù)墓δ艿脑O(shè)計(jì)，傳輸?shù)膫鬏斈Ｊ?，運(yùn)行機(jī)制安 排，形式的主要部分，做了一個(gè)初步的選擇，奠定了后期工作的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 11 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 3.1 變速器主要參數(shù)的選擇 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在給定主要整車參數(shù)的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)，增加變速器的檔數(shù)能 提高汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。汽車的檔數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)就越復(fù)雜，并且增加 的是質(zhì)量和尺寸輪廓。同時(shí)控制機(jī)構(gòu)的復(fù)雜，給換擋也帶來了困難。 3.1.1 檔數(shù) 在最近幾年中，為了降低燃料消耗，齒輪傳動(dòng)裝置的數(shù)目有增加的傾向。目前， 乘用車一般使用 45 齒輪傳動(dòng)。大排量發(fā)動(dòng)機(jī)乘用車變速器的多功能 5 個(gè)文件。通 過使用 45 個(gè)或更多的商用車傳輸。把質(zhì)量在 2.03.5 噸車采用五速變速箱，以 質(zhì)量在 4.08.0 噸卡車的六速變速器。在全面質(zhì)量更采用高速傳輸大卡車和越野車。 檔數(shù)選擇的要求： 相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值在 1.8 以下。 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。 因此，本次設(shè)計(jì)的轎車變速器為 5 檔變速器。 3.1.2 傳動(dòng)比范圍 傳動(dòng)比范圍是指最高和低傳動(dòng)比變速器的比值。最高檔一般文件直接，傳動(dòng)比 為 1.0;某些傳輸是最高檔超速，傳動(dòng)比為 0.70.8。選擇低傳輸率的影響因素包括： 驅(qū)動(dòng)輪和路面，主減速比與驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑和所需之間的發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和由汽 車最大爬坡所需的最低速度穩(wěn)定，粘附達(dá)到最小穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)速度等之間 3.04.5 的 乘用車的傳動(dòng)比范圍，一些商業(yè)車輛之間 5.08.0，其它商業(yè)車輛是較大的總重量。 本設(shè)計(jì)最高檔傳動(dòng)比為 0.8。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 12 3.1.3 變速器各檔傳動(dòng)比的確定 主減速器傳動(dòng)比的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為： (3-1)037.irnuga 式中： 汽車行駛速度（km/h） ；a 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（ r/min） ；n 車輪滾動(dòng)半徑（ m） ；r 變速器傳動(dòng)比；gi 主減速器傳動(dòng)比。0 已知：最高車速 = =172 km/h；最高檔為超速檔，傳動(dòng)比 =0.8；車輪maxuv gi 滾動(dòng)半徑由所選用的輪胎規(guī)格 195/60R14 得到 =29(mm)；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r =（ 1.42.0）n=5000（r/min） ；由公式（3.1）得到主減速器傳動(dòng)比計(jì)算公式：pn 92.3178.02537.0aguinri 最抵檔傳動(dòng)比計(jì)算 按最大爬坡度設(shè)計(jì)，滿足最大通過能力條件，即用一檔通過要求的最大坡道角 坡道時(shí)，驅(qū)動(dòng)力應(yīng)大于或等于此時(shí)的滾動(dòng)阻力和上坡阻力（加速阻力為零，空max 氣阻力忽略不計(jì)） 。用公式表示如下： (3-2)maxmax0ax sincoGfriTtge 式中： G 車輛總重量(N) ； 坡道面滾動(dòng)阻力系數(shù)(對(duì)瀝青路面 =0.010.02)；f 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩(Nm)；maxeT 主減速器傳動(dòng)比；0i 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 13 變速器傳動(dòng)比；gi 為傳動(dòng)效率（0.850.9） ；t R 車輪滾動(dòng)半徑； 最大爬坡度（一般轎車要求能爬上 30%的坡，大約 ）max 7.16 由公式（3.2）得： (3-3)tegiTrGi0maxax1 )snco( 已知：m=1120kg； ； ；r=0.29m； Nm；2.f 7.16ax150maxeT ；g=9.8m/s 2； ，把以上數(shù)據(jù)代入（3.3）式：92.30i 8t 83.189.0231529.)7.6sin.cos0.91( gi 滿足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。即用一檔發(fā)出最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。 公式表示如下： ntgeFriT10max (3-4)tegii0max1 式中： 驅(qū)動(dòng)輪的地面法向反力， ；nFgmFn1 驅(qū)動(dòng)輪與地面間的附著系數(shù)；對(duì)混凝土或?yàn)r青路面 可取 0.50.6 之間。 已知： kg； 取 0.55，把數(shù)據(jù)代入（3.4）式得：130m46.289.02575.9gi 所以，一檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的選擇范圍是： 46.83.11gi 初選一檔傳動(dòng)比為 2.45。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 14 變速器各檔速比的配置 按等比級(jí)數(shù)分配其它各檔傳動(dòng)比，即： qii54321 32.18045.451i06.132.4.8.4231qiq 3.1.4 中心距的選擇 初選中心距可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： (3-5)31maxgeAiTK 式中： A 變速器中心距（mm） ； 中心距系數(shù)，乘用車 =8.99.3；KAK 發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)距為 170（Nm） ；maxeT 變速器一檔傳動(dòng)比為 2.45；1i 變速器傳動(dòng)效率，取 96%。g （8.99.3） =（8.9-9.3） 7.066=62.8965.71mmA396.0517 轎車變速器的中心距在 6080mm 范圍內(nèi)變化。初取 A=64mm。 3.1.5 變速器的外形尺寸 橫向尺寸的傳輸，可以根據(jù)齒輪和倒檔齒輪，齒輪的直徑偏移之間的初步確定 的機(jī)構(gòu)安排。影響螺柱的變速箱殼體號(hào)碼軸向尺寸，換擋機(jī)構(gòu)的形式和齒輪外形。 乘用車變速器殼體的軸向尺寸可參考下列公式選用： 218964).30()4.30( AL mm 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 15 初選長(zhǎng)度為 218mm。 3.1.6 齒輪參數(shù)的選擇 模數(shù) 一般通過選擇齒輪的模塊的原則上遵守的是：為了降低噪聲，應(yīng)合理地減小模 數(shù)，增加齒寬同時(shí);使質(zhì)量，應(yīng)增加的模量，以及減少齒寬 ;從進(jìn)程考慮所有的齒輪， 應(yīng)該選擇一個(gè)模塊;從實(shí)力上考慮，齒輪應(yīng)該是不同的模量。汽車，減少工作噪聲更 重要，所以人的模量要小一些;對(duì)于卡車，降低質(zhì)量比降低噪音更重要，因此，模數(shù) 人要大些。轎車模數(shù)的選取以發(fā)動(dòng)機(jī)排量作為依據(jù)，選取一檔模數(shù)為 3.00，二，三， 四 ，五，倒檔模數(shù)為 ，由于轎車對(duì)降低噪聲和振動(dòng)的水平要求較高，所75.2nm 以各檔均采用斜齒輪。 壓力角 壓力角很小，接觸的比例較大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音低;壓力角較大，能夠提高牙齒 的彎曲強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。 對(duì)于汽車，以減少噪音，應(yīng)選擇 14.5，15，16和 16.5壓力角較小。對(duì) 于卡車，以提高齒輪的強(qiáng)度，應(yīng)選擇較大的如 22.5和 25壓力角。 國家規(guī)定的 20壓力角的標(biāo)準(zhǔn)，所以一般用于 20壓力角。網(wǎng)狀或 20的同 步壓力角，25，30，30壓力角普遍使用。 為了制造方便傳輸，我們都使用標(biāo)準(zhǔn)的 20壓力角。 螺旋角 齒輪，齒的強(qiáng)度和軸向力的工作噪音的齒輪螺旋角。選擇一些較大的螺旋角， 增加齒輪嚙合的重合度，從而順利地工作和降低噪音。 試驗(yàn)表明：隨著增加螺旋角，齒強(qiáng)度增加了，但是當(dāng)螺旋角大于 30 度，彎曲強(qiáng) 度銳減，并接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上漲。因此，從提高低齒輪的彎曲強(qiáng)度出發(fā)，不希望使 用過大螺旋角;而從眼睛上提高高端裝備接觸強(qiáng)度，應(yīng)選擇較大的螺旋角。 這樣的設(shè)計(jì)主要螺旋角為所有 23。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 16 齒寬 b 上的軸向尺寸，質(zhì)量，齒輪的工作穩(wěn)定性和齒輪和齒輪的強(qiáng)度的透射齒寬時(shí)所 有影響的受力均勻的程度。 通常根據(jù)齒輪模數(shù) 的大小來選定齒寬：nm 斜齒 ， 取為 6.08.5，取 6.0nckbc mm5.167.2mmknc083 齒頂高系數(shù) 補(bǔ)遺系數(shù)上的接觸比率，齒輪齒的強(qiáng)度，工作噪音，齒相對(duì)滑動(dòng)速度，車輪齒 根和齒頂厚度切割，等等。如果小編系數(shù)，齒輪接觸比小，工作噪音;因?yàn)橄聫?，?曲齒的應(yīng)力的齒，但也減少了。從前一個(gè)時(shí)間，因此，由于齒輪的加工精度不高， 而且在上齒的頂部齒負(fù)載濃度，所以一旦齒頂系數(shù)為 0.750.80 的短齒齒輪。 在齒輪加工精度提高，包括中國補(bǔ)遺系數(shù)為 1.00。為了提高齒輪嚙合的重合度， 降低噪音，提高齒根的實(shí)力，一些大的傳輸采用與 1.00 碼牙齒的齒頂系數(shù)。 本設(shè)計(jì)取為 1.00。 3.2 變速器齒輪強(qiáng)度校核 3.2.1 齒輪材料的選擇原則 符合工作條件的要求。不同的工作環(huán)境，有不同的要求齒輪傳動(dòng)，也有齒輪 材料的不同要求。但是對(duì)于一般的動(dòng)力傳動(dòng)齒輪，所需要的材料具有足夠的強(qiáng)度和 耐磨性，和硬牙面，軟齒芯。 合理選擇材料的匹配。如 350 或更少的 HBS 軟齒面齒輪，以使兩輪接近壽命 的硬度，小齒輪材料硬度應(yīng)比大齒輪略高，并且使得車輪硬度差在約 3050 的 HBS。為了提高粘接性，大大小小的車輪應(yīng)采取不同的鋼級(jí)材料。 較大，由于一對(duì)齒輪已涉及傳動(dòng)，齒輪磨損也很大沖擊載荷，抗彎強(qiáng)度高的要 求。應(yīng)選擇硬齒面齒輪組合，所有的齒輪 20 crmnti 滲碳表面硬化處理，58-62 HRC 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17 硬度后選擇。 3.2.2 變速器齒輪彎曲強(qiáng)度校核 齒輪彎曲強(qiáng)度校核（斜齒輪） (3-6)btyKFw1 式中： 圓周力（N） ， ；1 dTg21 計(jì)算載荷（Nmm） ；gT 節(jié)圓直徑（mm） ， ， 為法向模數(shù)（ mm） ；dcoszmdnn 斜齒輪螺旋角 ；)( 應(yīng)力集中系數(shù)， =1.50；KK 齒面寬（ mm） ；b 法向齒距， ； t nmt 齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù) 在齒形系數(shù)圖 3.2 中查得；y 3coszn 重合度影響系數(shù)， =2.0。KK 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 18 圖 3.2 齒形系數(shù)圖 將上述有關(guān)參數(shù)據(jù)代入公式（3-6） ，整理得到 (3-7)KyzmTcngw3os2 3.2.3 輪齒接觸應(yīng)力校核 (3-8)1(418.0bzjFE 式中： 輪齒接觸應(yīng)力（MPa） ；j 齒面上的法向力（N） ， ；F cos1F 圓周力（N） ， ；1 dTFg21 計(jì)算載荷（Nmm） ； 為節(jié)圓直徑（mm ） ；gT 節(jié)點(diǎn)處壓力角， 為齒輪螺旋角； 齒輪材料的彈性模量 （MPa ） ；E510.2 齒輪接觸的實(shí)際寬度（mm） ；b ， 主從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm） ，直齒輪 ，z sinzr 斜齒輪 ， ；sinbr2cosinzr2cosinbr 、 主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（mm） 。zb 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 19 3.3 軸的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì) 在傳輸在工作時(shí)，由于齒輪的圓周力，徑向力和軸向力的作用，以承受轉(zhuǎn)矩傳 遞軸和彎曲力矩。傳動(dòng)軸的要求應(yīng)具有足夠的剛度和強(qiáng)度。剛度不足，因?yàn)闀?huì)產(chǎn)生 彎曲變形，齒輪的嚙合損害正確，對(duì)齒輪的強(qiáng)度，耐磨性等方面都產(chǎn)生不利影響。 3.3.1 初選軸的直徑 在已知兩軸式變速器中心距 時(shí)，軸的最大直徑 和支承距離 的比值可在以AdL 下范圍內(nèi)選?。簩?duì)輸入軸， =0.160.18；對(duì)輸出軸， 0.180.21。Ld/ / 輸入軸花鍵部分直徑 （mm）可按下式初選?。?maxeTKd 式中： 經(jīng)驗(yàn)系數(shù)， =4.04.6；K 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.m） 。axe 初選輸入、輸出軸支承之間的長(zhǎng)度 =265mm。L 3.3.2 軸的剛度計(jì)算 是對(duì)齒輪工作軸的影響最大，以產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，在垂直平面和軸在水平平面內(nèi)的旋 轉(zhuǎn)。前者使變速齒輪中心距，破壞了正確的齒輪嚙合;這使得齒輪歪斜給對(duì)方，從而 導(dǎo)致應(yīng)力分布沿齒的方向不均勻。經(jīng)初步確定的軸的尺寸，軸向剛度和強(qiáng)度計(jì)算。 圖 3.5 變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 20 軸的撓度和轉(zhuǎn)角如圖 3.5 所示，若軸在垂直面內(nèi)撓度為 ，在水平面內(nèi)撓度為cf 和轉(zhuǎn)角為 ，可分別用下式計(jì)算：sf (3-9)EILbaFfc321 (3-10) Ifs2 (3-11)EILabF31 式中： 齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N） ；1 齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N） ；2F 彈性模量（MP a） ， =2.1105 MPa；EE 慣性矩（ mm4） ，對(duì)于實(shí)心軸， ；I 64dI 軸的直徑（mm） ，花鍵處按平均直徑計(jì)算；d 、 齒輪上的作用力距支座 、 的距離（ mm） ；abAB 支座間的距離（mm） 。L 軸的全撓度為 mm。2.02scff 軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為 =0.050.10mm， =0.100.15mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過 0.002rad。cfsf 變速器輸入軸和輸出軸的剛度校核，一檔工作時(shí)： N8.7132cos052cos211 zmTdFngt N.46costa8.7costa1r N3.0821tn.tn1 aF 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 21 已知：a=24mm；b=241mm；L=265mm ；d=30mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3- 10)(3-11)得到： LdEbaFIfrrc 4212136 mm10.5.01745.26.0.2354642 cf mm5.8.263.1.3874541 sts fLdEbaFf mm.01.022 scf rad02.65.26534.1.34)(63)(51 Iabr 輸出軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等，方向相反。 已知：a=24mm；b=241mm；L=265mm ；d=45mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10) (3-11)得到： LdEbaFIfrrc 4212136 mm10.5.034.265.0.2354642 cf .8.1.3.87452ss ff mm2.0947.03.222 scf rad02.13.651.3)(63)( 451 EILabFr 二檔工作時(shí)： N2.743175.2cos0cos233232zmTdngt N6.csta.674costa22 rF 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 22 N43.27tan28.6743tan22 aF 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知：a=72mm；b=193mm；L=265mm ；d=44mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10) (3-11)得到： 26541.30.2397643652422 LdEbaFILfrrc mm1.05.0165.cf 1.09.2654.3.29732 2 srs fIbaf mm2.034.622 scf rad02.145.651.3)7(9703)( 452 EILabFr 輸出軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等，方向相反。 已知：a=72mm；b=193mm；L=265mm ；d=42mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10) (3-11)得到： 26541.30.2397643652422 LdEbaFILfrrc mm1.05.05.cf mm1.08.2654.3.2976324 2 sts fdbaf mm.07.82 scf rad02.17.26541.30.3)9(763)(52 EILabFr 三檔工作時(shí)： N4.3782175.coscos235353zmTdngt N6.4cs0tan4.78costa33 rF 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 23 N64.239tan45.378tan3 aF 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知：a=95；b=170mm；L=265mm ；d=53mm ，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10)(3- 11)得到： LdEbaFILfrrc 423236 = mm10.5.085.2651.0.279864452 cf m5.27.631.34798243 sts fLdEbaFf mm.0.0222 scf rad02.4.65314.3)9(795863)( Iabr 輸出軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等，方向相反。 已知：a=72mm；b=193mm；L=265mm ；d=40mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10) (3-11)得到： 265401.3.237958643624223 LdEbaFILfrrc mm10.5.065.cf mm1.09.2654.3.27978324 2 sts fdbaf mm.0.62 scf rad02.1.26541.30.3)7(95813)( EILabFr 四檔工作時(shí)： N1.32675.coscos2 37474zmTdngt 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 24 N75.13024costan.43costan4 rF N.9t1.t44 a 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知：a=144mm；b=121mm；L=265mm ；d=53mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10) (3-11)得到： 265314.0.2375136422424 LdEbaFILfrrc mm.05.081.cf mm1.0.265314.234624 2 sts fdbaf mm.0.82 scf ra02.17.265314.0.34)(7513)(4 EILabFr d 輸出軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等，方向相反。 已知：a=144mm；b=121mm；L=265mm ；d=35mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10) (3-11)得到： 265314.0.2375136422424 LdEbaFILfrrc mm.05.075.cf mm1.07.265314.234624 2 sts fdbaf mm.0.72 scf mm02.56.265314.0.34)(5173)(4 EILabFr 五檔工作時(shí)： 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 25 N91.3764075.2cos1cos239595 zmTdFngt N.4cstan.376costa55 r N25.167t9.tn5 aF 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知：a=166mm；b=99mm；L=265mm ；d=35mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10) (3-11)得到： 265314.0.2396536422525 LdEbaFILfrrc mm1.0.03.cf mm1.087.26534.23976452 25 sts fdbaf mm.01.822 scf rad02.134.6534.10.3)9(6)(55 EILabFr 輸出軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等，方向相反。 已知：a=218mm；b=47mm；L=265mm ；d=30mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10) (3-11)得到： 2653014.23785036422525 LdEbaFILfrrc mm1.0.07.cf mm1.09.265304.2378976452 25 sts fdbaf mm.1.2 scf mm02.396.026534.10.3)78()(55 EILabFr 倒檔工作時(shí)： 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 26 N8.71375.2cos0cos211 zmTdFnRgtR N.46costa8.7costa5 RrR N3.0821tn.tnaF 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知：a=218mm；b=47mm；L=265mm ；d=32mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10) (3-11)得到： 265314.0.237854632422 LdEbaFILfrRrRc mm10.5.04.cf mm1.08.26534.23787652 2 stRs fdbaf mm.01.22 scf mm02.74.26534.0.3)7(84613)(5 EILabFrR 輸出軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等，方向相反。 已知：a=218mm；b=47mm；L=265mm ；d=30mm，把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-9)(3-10) (3-11)得到： 2653014.237854632422 LdEbaFILfrRrRc mm10.5.0547.cf mm1.0.26534.2378762 2 stRs fdbaf mm.022 scf mm02.914.65314.0.3)78(15)(5 EILabFrR 由以上可知道，變速器在各檔工作時(shí)均滿足剛度要求。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 27 3.3.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算 變速器在一檔工作時(shí)： 對(duì)輸入軸校核： 計(jì)算輸入軸的支反力： N8.7132cos052cos211 zmTdFngt N.46costa8.7costa1r N3.0821tn.tn1 aF 已知：a=24mm；b=241mm；L=265mm ；d=30mm，c=53mm 垂直面內(nèi)支反力 對(duì) B 點(diǎn)取矩，由力矩平衡可得到 C 點(diǎn)的支反力，即： (3-12)bFLrA1 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3-12)式，解得： =3148.0NAF 同理，對(duì) A 點(diǎn)取矩，由力矩平衡公式可解得： NB5.31 水平面內(nèi)的支反力 由力矩平衡和力的平衡可知： (3-13)bFaBHA (3-14)1t 將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入(3-13)(3-14)兩式，得到： NFBHA2.80467 計(jì)算垂直面內(nèi)的彎矩 B 點(diǎn)的最大彎矩為： 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 28 1BABM Nmm75240.38aF Nmm65271cos3.cos21 zmdnaB Nmm40896577maxM B 點(diǎn)的最小彎矩為： Nmm122in 計(jì)算水平面內(nèi)的彎矩 Nmm4.1937026.8074aFMAHB 計(jì)算合成彎矩 22TBH Nmm 3.25791093710522minin Nm482ax2axMBH m 軸上各點(diǎn)彎矩如圖 3.6 所示： 作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在 水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點(diǎn)的垂直面和水平面內(nèi)的支反力之后，計(jì)算相應(yīng)的彎 矩 、 。軸在轉(zhuǎn)矩 和彎矩的同時(shí)作用下，其應(yīng)力為BMHT (3-15)32dW 式中： （N . m） ；2MBH 軸的直徑（mm） ，花鍵處取內(nèi)徑； 抗彎截面系數(shù)（mm 3） 。 將數(shù)據(jù)代入(3-15)式，得： 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 29 MPa38.97014.3.25233mininmin dMW MPa.1.33axinax 在低檔工作時(shí)， 400MPa，符合要求。 圖 3.6 輸入軸的彎矩圖 對(duì)輸出軸校核： 計(jì)算輸出軸的支反力： 齒輪受力如下： N8.71375.2cos0cos211 zmTdFngt 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 30 N52.3461cos0tan8.7costan11 rF N.82t.t1 a 已知：a=24mm；b=241mm；L=265mm ；d=30mm，c=53mm 主動(dòng)錐齒輪的受力分析： (3-16)MmtDTiF12 式中： 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩；T 錐齒輪齒寬中點(diǎn)處的直徑；M 一檔傳動(dòng)比。1i N4.2384507.12231 MmtDTiF)cosins(tacoaz N79.125)6.cos40i65.12it40s.238 )sinco(tancrzF N34.62)5.1si4065.12t40os.238 3.4 本章小結(jié) 本章主要討論了選擇的主要參數(shù)的傳遞，基本完成了傳輸?shù)闹饕叽缬?jì)算;在同 一時(shí)間對(duì)每個(gè)傳動(dòng)齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度檢查，所述輸入軸和設(shè)計(jì)的輸 出軸的基本尺寸;并完成了完成每個(gè)軸軸承檢查的軸的剛性和強(qiáng)度。 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 變速器同步器及結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì) 31 第四章 變速器同步器及結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì) 4.1 同步器設(shè)計(jì) 4.1.1 同步器的功用及分類 目前所有的同步器都幾乎摩擦同步器，其功能是使該工作表面的摩擦扭矩，由 嚙合件，在最短的時(shí)間同步，以克服的慣性力矩。 同步器有常壓式，慣性和三個(gè)慣性力。大氣式同步器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但不能保證嚙 合塊在同步狀態(tài)（即，角速度相等）移位，現(xiàn)在不必。慣性式同步器被廣泛應(yīng)用。 根據(jù)該結(jié)構(gòu)，慣性型同步鎖定銷型，滑塊，鎖環(huán)和芯片等數(shù)種圓錐型的。盡管 它們的結(jié)構(gòu)是不同的，但它們都具有摩擦元件，鎖定元件和彈性元件?？紤]到設(shè)計(jì) 的汽車變速器，所以選擇鎖環(huán)式同步器。 4.1.2 慣性式同步器 慣性式同步器可以在兩個(gè)移動(dòng)元件之間切換，角速度完全相等之前不允許移位， 并且因此可以完成同步器和執(zhí)行的功能的同步器的基本要求。 鎖環(huán)式同步器 鎖環(huán)式同步器結(jié)構(gòu) 如圖 4.1 中，鎖環(huán)式同步器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在摩擦元件的同步器位于鎖環(huán) 1 或 4 和齒輪上的圓錐狀的斜面的 5 或 8 的凸肩部分。作為鎖定元件是在鎖環(huán) 1 或 4 齒和 齒在嚙合套 7 端部，并且斜面端被稱為鎖定表面。在不移動(dòng)位置的中間，凸塊在滑 塊嵌入嚙合，在溝槽中，以保持同步的中間設(shè)置用于偏移的部分在空檔位置。插入 于滑塊寬關(guān)節(jié)齒滑塊，饑餓和間隙尺寸的兩端鎖環(huán)間隙。 鎖環(huán)式同步器工作原理 沿軸向移動(dòng)，作用在網(wǎng)的換檔力，網(wǎng)眼推和驅(qū)動(dòng)滑塊和移動(dòng)鎖環(huán)，直到鎖圈表 面并通過在接合齒輪接觸的錐體。以后，由于作用在圓錐體和兩個(gè)錐之間的速度差 的法向力，導(dǎo)致在錐形效果摩擦轉(zhuǎn)矩，它使鎖緊環(huán)相對(duì)網(wǎng)狀集和滑動(dòng)點(diǎn)周圍的視圖， 以及由滑動(dòng)件確認(rèn)。下一步，齒輪齒和齒側(cè)鎖環(huán)的嚙合（圖 4.2）的鎖定表面接觸時(shí)， 沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第四章 變速器同步器及結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì) 32 使網(wǎng)孔組移動(dòng)，同步器在鎖定狀態(tài)。換檔力將繼續(xù)在圓錐鎖圈上施加壓力，并且使 摩擦轉(zhuǎn)矩的增加，同時(shí)在鎖定表面效應(yīng)是相反的襯圈轉(zhuǎn)矩的方向。齒輪角速度與鎖 圈接近，在角速度的瞬間是