【全套帶圖】輕型商用車變速器設(shè)計

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購買文檔送全套 紙 咨詢 14951605 下載文檔送對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 輕型商用車變速器設(shè)計 系部名稱 ： 汽車工程系 專業(yè)班級 ： 車輛工程 學(xué)生姓名 ： 羅輝 指導(dǎo)教師 ： 蘇清源 職 稱 ： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○○九年六月 購買文檔送全套 紙 咨詢 14951605 下載文檔送對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 購買文檔送全套 紙 咨詢 14951605 下載文檔送對應(yīng)的 紙 14951605 或 1304139763 s 009龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 I 摘 要 變速器用來改變發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下，使汽 車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機(jī)在最有利工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋和倒擋。需要時變速器還有動力輸出功能。 因為變速箱在低檔工作時作用有較大的力，所以一般變速箱的低檔都布置靠近軸的后支承處，然后按照從低檔到高檔順序布置各檔位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證裝配容易。變速箱整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。一般通過控制軸的長度即控制檔數(shù)，來保證變速箱有足夠的剛性。 本文設(shè)計研究了三軸式五擋手動變速器，對變速器的工作原理做了闡述，變速器的各擋齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計計算，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，對 一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型。變速器的傳動方案設(shè)計并 講述了變速器中各部件材料的選擇。 關(guān)鍵字： 變速器 ； 設(shè)計 ；齒 輪 ；軸；校核 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 to on is at in of in of at a In to to of of a of to of of of do a of a A of of of 龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘要 ................................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 ................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 第 1 章 緒論 ............................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 題的背景 ................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 的及意義 ................................................................................................................. 1 第 2 章 總體方案設(shè)計 .......................................................................................................... 2 車參數(shù)的選擇 ............................................................................................................... 3 速器設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求 ....................................................................................... 3 動機(jī)構(gòu)布置方案分析 ................................................................................................... 3 定軸式變速器 .................................................................................................... 3 檔布置方案 ........................................................................................................ 4 它問題 ................................................................................................................ 6 輪形式 ........................................................................................................................... 7 擋機(jī)構(gòu)形式 ................................................................................................................... 7 速器軸承 ....................................................................................................................... 8 章小結(jié) ........................................................................................................................... 9 第 3 章 變速器設(shè)計和計算 ................................................................................................. 11 數(shù) ................................................................................................................................. 11 動比范圍 ....................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 檔傳動比的確定 ........................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 減速器傳動比的 確定 .......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 低檔傳動比的確定 .............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 檔傳動比 的確定 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 心距的選定 .......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 速器的外形尺寸 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 輪參數(shù) ........................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 數(shù)的選取 ............................................................................................................ 14 力角 .................................................................................................................... 15 旋角 .................................................................................................................... 15 寬 ........................................................................................................................ 16 頂高系數(shù) ............................................................................................................ 17 位系數(shù)的選擇原則 ............................................................................................ 17 檔齒數(shù)的分配 ............................................................................................................. 18 定一檔齒輪的齒數(shù) ............................................................................................ 18 中心距進(jìn)行修正 ................................................................................................ 19 定常嚙合傳動齒輪副齒數(shù)及變位系數(shù) .............................. 錯誤 !未定義書簽。 定其他各檔齒數(shù)及變位系數(shù) .............................................. 錯誤 !未定義書簽。 定倒檔齒輪齒數(shù)及變位系數(shù) .............................................. 錯誤 !未定義書簽。 章小結(jié) ........................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 第 4 章 變速器的校核 ............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 輪的損壞形式 ............................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 輪強(qiáng)度計算 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 輪彎曲強(qiáng)度計算 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 輪接觸應(yīng)力計算 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 的強(qiáng)度驗算 ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 的剛度的計算 .................................................................................................... 27 的強(qiáng)度的計算 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 承壽命計算 ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 章小結(jié) ........................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 第 5 章 同步器的設(shè)計 ............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 銷式同步器 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 銷式同步器結(jié)構(gòu) .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 銷式同步器工作原理 .......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 環(huán)式同步器 ................................................................................................................. 40 環(huán)式同步器結(jié)構(gòu) ................................................................................................ 40 環(huán)式同步器的工作原理 .................................................................................... 40 環(huán)式同步器主要尺寸的確定 ............................................................................ 41 車架與主車架的連接設(shè)計 .................................................................................. 43 第 6 章 變速器操縱機(jī)構(gòu) ...................................................................................................... 44 接操縱手動換擋變速器 ....................................................................................... 44 距離操縱手動換擋變速器 ..................................................... 錯誤 !未定義書簽。 章小結(jié) ..................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 結(jié)論 ................................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻(xiàn) ...................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 致謝 ................................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 附錄 .............................................................................................................................................. 49 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒 論 題的背景 近幾年國 內(nèi)外汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，車型的多樣化和個性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢。但變速器設(shè)計一直是汽車設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是用來改變發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，因此它的性能影響到汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，特別是對輕型商用車而言，其設(shè)計意義更為明顯。在對汽車性能要求越來越高的今天，車輛的舒適性也是評價汽車的一個重要指標(biāo)，而變速器的設(shè)計如果不合理，將會使汽車的舒適性下降，使汽車的運行噪聲增大。 國產(chǎn)商用車所裝配的變速器主要以國產(chǎn)手動檔變速器為主 ，變速器是由變速傳動機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)前進(jìn)擋數(shù)的不同，變速箱有三、四 、五和多擋幾種。根據(jù)軸的不同類型，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩大類。而前者又分為兩軸式、中間軸式和多中間軸式變速箱。 汽車變速器是影響整車動力性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性的重要總成 ， 國內(nèi)外的汽車制造與銷售數(shù)據(jù)顯示，人們對汽車駕乘的舒適性越來越重視。 國內(nèi)商用車市場的快速發(fā)展 ， 2008 年全國載貨汽車保有量為 10、 465、 404 輛，與 2007 年相比，增加 722、 181 輛，增長 其中輕型載貨汽車 5、 863、 787 輛， 貢獻(xiàn)度最大的車型是輕型貨車 ， 輕型貨車對商用車銷量的貢獻(xiàn)度為 其次是重型貨車和微型貨車，其貢獻(xiàn)度 分別為 汽車變速器的使用壽命與整車基本相當(dāng)，售后維修市場對變速器總成的需求僅占少數(shù)，故此可將 輕型商用車市場 近似為 它的 變速器配套市場空間。隨著全球能源及原材料價格的不斷上漲，汽車銷售價格的下降，要求汽車變速器向著體積小質(zhì)量輕、承載能力大、結(jié)構(gòu)緊湊上發(fā)展。這就要求零件設(shè)計結(jié)構(gòu)機(jī)械性能也要相應(yīng)有所改變，向著小巧緊湊高強(qiáng)度，高剛性方向改進(jìn)，進(jìn)而也要求有新技術(shù)新工藝來保證能夠制造出來。 目前許多變速器生產(chǎn)企業(yè)正在研發(fā) 一些 能大幅提高離合器、同步器壽命和行車安全性，且保留了傳統(tǒng)有級機(jī)械變速器傳動效 率高、體積小、機(jī)構(gòu)簡單、使用可靠 、 易于制造、成本低、燃油消耗少和維護(hù)與使用費用低 、 多檔位、大速比變化范圍改善了汽車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和換檔平順性的變速器 ?，F(xiàn)在汽車變速器的發(fā)展趨勢是向著可調(diào)自動變速箱或無級變速器方向發(fā)展。無級變速機(jī)構(gòu)由兩組錐形輪組成，包括一對主動錐形輪（錐形輪組 1）和一對被動錐形輪（錐形輪組 2） 同時有一根鏈條運行在兩對錐形輪 V 形溝槽中間，鏈條的運動如同動力傳遞單元。錐形輪組 1 由發(fā)動機(jī)的輔助減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動，發(fā)動機(jī)的動力通過鏈條傳遞給錐形輪組 2 直至終端黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 驅(qū)動。在每組錐形輪中有一個錐形輪可以在軸向 移動，調(diào)整鏈條在錐形輪的工作直徑并傳遞速比。兩組錐形輪必須保持相同的調(diào)整，以保證鏈條始終處與漲緊狀態(tài)，使傳遞扭矩時錐形輪接觸充分的壓力。采用無級變速器可以節(jié)約燃料，使汽車單位油耗的行駛里程提高 30%。通過選擇最佳傳動比，獲得最有利的功率輸出，它的傳動比比傳統(tǒng)的變速器輕，結(jié)構(gòu)更簡單而緊湊。世界各大汽車制造商正競相開發(fā)無級變速器。專家預(yù)計2008 至 2009 年間無級變速器將成為世界各大汽車制造商的技術(shù)開發(fā)重點。 的及意義 通過一步步的計算和校核來改善變速器的工作狀態(tài)，使其達(dá)到理想的舒適性并減小工作時的噪 聲。傳統(tǒng)的變速器設(shè)計設(shè)計方法一般是根據(jù)性能要求利用經(jīng)驗公式取初值，然后計算其強(qiáng)度，傳動質(zhì)量指標(biāo)等，如不符合要求根據(jù)經(jīng)驗公式改變某些參數(shù)，繼續(xù)計算直至符合所有的條件與要求。通過本題目的設(shè)計，可綜合運用所學(xué)知識對輕型商用車的手動變速器進(jìn)行設(shè)計。由于本題目模擬工程一線實際情況，通過畢業(yè)設(shè)計可與工程實踐直接接觸，從而可以提高解決實際問題的能力，綜合提高自身的設(shè)計和制造水平。 本設(shè)計研究基本內(nèi)容是研究輕型商用車的機(jī)械變速器的組成、結(jié)構(gòu)與原理，弄清楚同步器、齒輪、軸等零部件之間的配合關(guān)系。選擇標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)在總當(dāng)數(shù)和一檔 傳動比確定后，合理分配各檔位的速比，接著計算出齒輪參數(shù)和中心距，并對齒輪進(jìn)行強(qiáng)度驗算，確定齒輪的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出所有齒輪的零件圖，根據(jù)經(jīng)驗公式初步計算出所有軸的基本尺寸，對每個檔位下對軸的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行驗算，確定出軸的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出各個軸的結(jié)構(gòu)與尺寸，對現(xiàn)有傳統(tǒng)變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)、完善，最終完成變速器的零件圖和裝備圖的繪制。利用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件繪制變速器的各零件的零件圖，并完成變速器的總裝配圖。在此次設(shè)計中對變速器作了總體設(shè)計，對變速器的傳動方案進(jìn)行了選擇，變速器的齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計計算，對同 步器和一些標(biāo)準(zhǔn)件做了選型設(shè)計。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 第 2 章 總體方案設(shè)計 車參數(shù)的選擇 變速器設(shè)計所需的汽車基本參數(shù)如下表 : 表 設(shè)計基本參數(shù)表 發(fā)動機(jī)最大功率 66高車速 110km/h 總質(zhì)量 4060大轉(zhuǎn)矩 210 N·m 速器設(shè)計應(yīng)滿足的基本要求 對變速器如下基本要求 : 1） 保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性。 2） 設(shè)置空擋，用來切斷發(fā) 動機(jī)動力向驅(qū)動輪的傳輸。 3） 設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛。 4） 設(shè)置動力輸出裝置，需要時能進(jìn)行功率輸出。 5） 換擋迅速，省力，方便。 6） 工作可靠。汽車行駛過程中，變速器不得有跳擋，亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 7） 變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率。 除此以外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小，制造成本低，維修方便等要求。滿足汽車有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的檔數(shù)，傳動比范圍和各擋傳動比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜，比功率越小，變速器的傳動比范圍越大 。 動機(jī)構(gòu)布置方案分析 定軸式變速器 固定軸式又分為兩軸式，中間軸式，雙中間軸式變速器。固定軸式應(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)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車上。與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡單，輪廓尺黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 寸小，布置方便，中間擋位傳動效率高和噪聲低等優(yōu)點。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，且易損壞。此外，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。所以我選擇的是中間軸式的變速器。 圖 別示出了幾種中間軸式五擋變速器 傳動方案。它們的共同特點是：變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接擋。使用直接擋，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，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。因為直接擋的利用率高于其它擋位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)擋位工作時，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一擋仍然有較大的傳動比；擋位高的齒輪采用常 嚙合齒輪傳動，擋位低的齒輪（一擋）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一擋以外的其他擋位的換擋機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換擋，還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接擋以外的其他擋位工作時，中間軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點。在擋數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換擋方式和到檔傳動方案上有差別。 圖 一檔和倒擋用直齒滑動齒輪換擋外，其余各擋為常嚙合齒輪傳動。圖 c， ，均用常嚙合齒輪傳動；圖 樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速擋的條件下，很容易形成一個只有四個前進(jìn)擋的變速器。 以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的擋位，其換擋方式可以用同步器或嚙合套來實現(xiàn)。同一變速器中，有的擋位用同步器換擋，有的擋位用嚙合套換擋，那么一定是擋位高的用同步器換擋，擋位低的用嚙合套換擋。 發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的貨車采用中間軸式變速器，為加強(qiáng)傳動軸剛度，可將變速器后端加中間支撐。 中間軸和第 二軸都有三個支承。如果在殼體內(nèi)，布置倒擋傳動齒輪和換擋機(jī)構(gòu)，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。 擋布置方案 與前進(jìn)擋位比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案采用直齒滑動齒輪方式換倒擋。為實現(xiàn)倒擋傳動，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。前者雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是中 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 圖 間軸式五擋變速器傳動方案 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，并使倒擋傳 動比略有增加。 圖 常見的倒擋布置方案。圖 示方案的優(yōu)點是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，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，使換擋困難。圖 示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖 而取代了圖 示方案。圖 示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖 示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖 示方案。其缺點是一，倒擋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。 因為變速器在一擋和倒擋工作時有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低檔與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低擋到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處，然后再 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 圖 擋布置方案 圖 擋軸位置與受力分析 布置倒擋。此時在倒擋工作時，齒輪磨損與噪聲在短時間內(nèi)略有增加，與此同時在一擋工作時齒輪的磨損與噪聲有所減少。 除此以外，倒擋的中間齒輪位于變速器的左側(cè)或右側(cè)對倒擋軸的受力狀況有影響，如 圖 示 。 他問題 經(jīng)常使用的擋位，其齒輪因接觸應(yīng)力過高而造成表面電蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的支承中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)角較小，齒輪保持較好的嚙合狀態(tài)，偏載減少能提高齒輪壽命。 某些汽車變速器有僅在好路或空車行駛時才使用的超 速擋。使用傳動比小于 1（超速擋，能夠充分地利用發(fā)動機(jī)功率，使汽車行駛 1需發(fā)動機(jī)曲軸的總轉(zhuǎn)速降低，因而有助于減少發(fā)動機(jī)磨損和降低燃料消耗。但是與直接擋比較，使用超速擋會使傳動效率降低，噪聲增大。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 7 機(jī)械式變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關(guān)，包括傳遞動力時處于工作狀態(tài)的齒輪對數(shù)，每分鐘轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，潤滑系統(tǒng)的有效性，齒輪和殼體等零件的制造精度等。 輪形式 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；缺點是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力。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擋。 我的設(shè)計中一擋和倒擋用的是直齒輪，其他擋都是斜齒輪。 擋機(jī)構(gòu)形式 變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動齒輪，嚙合套和同步器換擋三種形式。汽車行駛時各擋齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動直齒齒輪的方式換擋，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨有噪聲。這使齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)（如兩腳離合器），時齒輪換擋時無沖擊，才能克 服上述缺點。但是該瞬間駕駛員注意力被分散，會影響行駛安全性。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡單，但除一擋，倒擋外已很少使用。 由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)，所以可用移動嚙合套換擋。這時，因同時承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多。而輪齒又不參與換擋，它們都不會過早損壞，但不能消除換擋沖擊，所以仍要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性矩增大。 因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應(yīng)用。這是因為重型貨車擋位間的公比較小，則換擋機(jī)構(gòu) 連件之間的角速度差也小，因此采用嚙合套換擋，并且還能降低制造成本及減小變速器長度。 使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換擋，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。同上述兩種換擋方法比較，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，但仍然得到廣泛應(yīng)用。 使用同步器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動齒輪換擋行程小。在滑動齒輪特別寬的情況下，這種差別就更為明顯。為了操縱方便，換入不同擋位的變速桿行程要求盡可能一樣。 自動脫擋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： 互鎖裝置是保證移動某一變速叉軸時，其它變速叉軸互被鎖住，該機(jī)構(gòu)的作用是黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 防止同時掛入兩檔，而使掛檔出現(xiàn)重大故障。常見的互鎖機(jī)構(gòu)有： （ 1）互鎖銷式 圖 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，用銷子的長度和凹槽來保證互鎖。 圖 a 為空檔位置，此時任一叉軸可自由移動。圖 b、 c、 d 為某一叉軸在工作位置，而其它叉軸被鎖住。 圖 鎖銷式互鎖機(jī)構(gòu) （ 2）擺動鎖塊式 圖 擺動鎖塊式互鎖機(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，操縱桿的撥頭置于鎖塊槽內(nèi)，此時，鎖塊的一個或兩個突起部分 A 檔住其它兩個變速叉軸槽，保證換檔時不能同時掛入兩檔。 （ 3）轉(zhuǎn)動鉗口式 圖 與上述鎖塊機(jī)構(gòu)原理相似的轉(zhuǎn)動鉗口式互鎖裝置。操縱桿撥頭置于鉗口中，鉗形板可繞 A 軸轉(zhuǎn)動。選檔時操縱桿轉(zhuǎn)動鉗形板選入某一變速叉軸槽內(nèi)，此時鉗形板的一個或兩個鉗爪抓住其它兩個變速叉，保證互鎖作用。 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、倒檔鎖兩個機(jī)構(gòu)。 自鎖機(jī)構(gòu)的作用是將滑桿鎖定在一定位置，保證齒輪全齒長參加嚙合，并防止自動 脫檔和掛檔。自鎖機(jī)構(gòu)有球形鎖定機(jī)構(gòu)與桿形鎖定機(jī)構(gòu)兩種類型。 倒檔鎖的作用是使駕駛員必須對變速桿施加更大的力，方能掛入倒檔，起到提醒注意的作用，以防誤掛倒檔，造成安全事故。 本次設(shè)計鎖定機(jī)構(gòu)采用自鎖、互鎖、倒檔鎖裝置。采用自鎖鋼球來實現(xiàn)自鎖，通過互鎖銷實現(xiàn)互鎖。倒檔鎖采用限位彈簧來實現(xiàn)，使駕駛員有感覺，防止誤掛倒檔。 速器軸承 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)采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點不同而不同。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 圖 動鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu) 圖 2. 6 轉(zhuǎn)動鉗口式互鎖機(jī)構(gòu) 汽車變速器結(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。如變速器的第二軸前端支承在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承。變速器第一軸前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間長采用球軸承來承受向力。作用在第一軸常嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)第一軸后部軸承傳給變速器殼體，此處常用軸承外 圈有擋圈的球軸承。第二軸后端常采用球軸承，以軸向力和徑向力。中間軸上齒輪工作時產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承來承受都可以，但當(dāng)在殼體前端面布置軸承蓋有困難的時候，必須由后端軸承承受軸向力，前端采用圓柱滾子軸承來承受徑向力。 變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑小，寬度較寬因而容量大，可承受高負(fù)荷等優(yōu)點，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。 變速器第一軸，第二軸的后部軸承以及中間軸前，后軸承，按直徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。軸承的直徑根據(jù)變速器中心距確定，并要保 證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于 6~20限適用于輕型車和轎車。 滾針軸承，滑動軸套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運動的地方。滾針軸承有滾動摩擦損失小，傳動效率高，徑向配合間隙小，定位及運轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合等優(yōu)點?；瑒虞S套的徑向配合間隙大，易磨損，間隙增大后影響齒輪的定位和運轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加?；瑒虞S套的優(yōu)點是制造容易，成本低。 在本次設(shè)計中 由于工作條件的需要 主要選用了圓錐滾子軸承、深溝球軸承和滾針軸承。 本章小結(jié) 本章首先先確定了設(shè)計變速器所需的汽車主要 參數(shù)以及設(shè)計變速器所應(yīng)滿足的基本要求，對自己的設(shè)計也有了一定的規(guī)范。 然后又 對變速器的傳動機(jī)構(gòu)和檔位的布置 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 10 形式的進(jìn)行了簡單的介紹，分析了各個傳動方案的優(yōu)缺點，選取了合理高效的的傳動方案和一些在設(shè)計變速器時常遇的問題，為后面齒輪和軸的計算打下了良好的基礎(chǔ)。最后對齒輪的形式做了介紹和優(yōu)缺點的比較，通過以上比較合理的選擇齒輪形式。分析了幾種換擋形式，和容易出現(xiàn)的問題，并提供了相關(guān)的解決方法，最后很據(jù)軸的工作條件和工作狀態(tài)，對軸承也形式也做了選擇。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 第 3 章 變速器設(shè)計和 計算 數(shù) 增加變速器的擋數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。擋數(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，而且在使用時換擋頻率也增高。 在最低擋傳動比不變的條件下，增加變速器的當(dāng)屬會是變速器相鄰的低擋與高擋之間傳動比比值減小，是換擋工作容易進(jìn)行。要求相鄰擋位之間的傳動比比值在 該制約小換擋工作越容易進(jìn)行。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。 近年來為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢。目前轎車一般用 4~5 個擋位，級別高的轎車變 速器多用 5 個擋，貨車變速器采用 4~5 個擋位或多擋。裝載質(zhì)量在2~貨車采用 5 擋變速器，裝載質(zhì)量在 4~8T 的貨車采用 6 擋變速器。多擋變速器多用于重型貨車和越野車。本設(shè)計為 5 擋變速器。 動比范圍 變速器的傳動比范圍是指變速器最低擋傳動比與最高擋轉(zhuǎn)動比的比值。傳動比范圍的確定與選定的發(fā)動機(jī)參數(shù)，汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。 目前轎車的傳動比范圍在 3~4 之間，輕型貨車在 5~6 之間，其他貨車則更大。 檔傳動比的確定 減速器傳動比的確定 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式 為： 0377.0 （ 式中 汽車行駛速度（ km/h）； n —— 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速（ r/ r —— 車輪滾動半徑（ m）； 變速器傳動比； 0i—— 主減速器傳動比。 由上文可知最高車速10km/h；最高檔為超速檔，傳動比5；車輪黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 滾動半徑由所選用的輪胎規(guī)格 195/65到 r =發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 n =600（ r/由公式（ 到主減速器傳動比計算公式： ?ag 低 檔傳動比計算 按最大爬坡度設(shè)計，滿足最大通過能力條件，即用一檔通過要求的最大坡道角道時，驅(qū)動力應(yīng)大于或等于此時的滾動阻力和上坡阻力（加速阻力為零，空氣阻力忽略不計）。用公式表示如下： m a xm a a x s i nc o s ??? ? （ 式中 G —— 車輛總重量（ N）； f —— 滾動阻力系數(shù) ， 對 良好 路面 μ= 發(fā)動機(jī)最大扭矩（ N·m）； 0i—— 主減速器傳動比； 變速器傳動比； t?—— 為傳動效率（ R —— 車輪滾動半徑； — 最大爬坡度 本設(shè)計為能爬 30%的坡，大約 ? 由公式（ ： ???0m a xm a xm a s i nc o s( ??（ 已知： m=4060012.0?f ； ??； r=210m； i；g=9.0?t?，把以上數(shù)據(jù)代入（ ： 0 3 7 7 i 6 o 6 0(1 ??? ???????? ??滿足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。即用一檔 發(fā)出最大驅(qū)動力時，驅(qū)動輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 式表示如下： ?? r 10m a x iT ?0 （ 式中 驅(qū)動輪的地面法向反力， ?； ? —— 驅(qū)動輪與地面間的附著系數(shù)；對混凝土或瀝青路面 ? 可取 間。 ? 取 數(shù)據(jù)代入（ 得： ?? ????所以，一檔轉(zhuǎn)動比的選擇范圍是： ?? 初選一檔傳動比為 檔傳動比的選定 變速器的 Ⅰ 檔傳動比應(yīng)根據(jù)上述條件確定。變速器的最高檔一般為直接檔，有時用超速擋，在本設(shè)計中最高檔即為超速擋。中間檔的傳動比理論上按公比為m a x 111m i n ???（其中 n 為檔位數(shù)）的幾何級數(shù)排列，實際上與理論值略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動機(jī)參數(shù)的合理匹配。 ???????????心距的選擇 初選中心距可根據(jù)經(jīng)驗公式計算： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 31m a x ?（ 式中 A —— 變速器中心 距（ —— 中心距系數(shù)， 商 用車 發(fā)動機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)距為 210（ N·m）； 1i —— 變速器一檔傳動比為 g?—— 變速器傳動效率，取 96%。 ?A