汽車變速箱畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　汽車，在現(xiàn)代社會(huì)中占有舉足輕重的地位。而變速器是汽車傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中最主要的部分之一，汽車的前進(jìn)、后退，增速、減速都要靠變速器傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且變速器在汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性上也有很重要的影響。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)的汽車變速器主要是從強(qiáng)度方面來(lái)對(duì)齒輪的尺寸計(jì)算及校核，軸的尺寸計(jì)算和位置的確定，選擇設(shè)計(jì)

2、滿足其承載能力的軸承。利用軟件autoCAD完成變速器的裝配圖、第一軸、第二軸、中間軸、各檔齒輪等零件的零件圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞：傳動(dòng)方案；關(guān)鍵零部件設(shè)計(jì)；校核</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　the car, in modern society plays a significant ro

3、le. And transmission auto transmission structure is one of the most important part of the car, forward, backward, growth, slowing down all must depend on the transmission transmission to achieve. And the transmission in

4、a car's fuel economy performance and there is also very important influence. </p><p>　　The design of the auto transmission mainly from the strength of gear to the size of the check, the axis calculation

5、and the size of the calculation and positioning, selection of design meet the bearing capacity of the bearings. Use autoCAD software complete transmission shaft assembly drawing, the first, the second shaft axis, the gea

6、r, gear, etc parts as figure. </p><p>　　Keywords: transmission scheme; Key parts design; check</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　

7、AbstractII</p><p>　　第一章 緒 論3</p><p>　　1.1變速器的功用3</p><p>　　1.2變速器的組成3</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外工程機(jī)械變速箱的發(fā)展現(xiàn)狀3</p><p>　　1.4 國(guó)內(nèi)外變速箱的研究現(xiàn)狀5</p><p>　

8、　1.5變速箱存在的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題及缺陷6</p><p>　　1.5.1我國(guó)變速箱的研制存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題6</p><p>　　1.5.2工程機(jī)械變速箱存在的缺陷6</p><p>　　1.6 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)7</p><p>　　第二章 變速器的概述及其方案的確定8</p><p>　　2.1 變

9、速器的功用和要求8</p><p>　　2.2 變速器零件結(jié)構(gòu)方案的分析8</p><p>　　2.2.1齒輪型式8</p><p>　　2.2.2換擋結(jié)構(gòu)型式8</p><p>　　2.2.3軸承型式9</p><p>　　2.2.4潤(rùn)滑和密封9</p><p>　　2.3變速器

10、結(jié)構(gòu)方案的確定10</p><p>　　2.3.1變速箱的傳動(dòng)路線圖10</p><p>　　2.3.2倒擋傳動(dòng)方案10</p><p>　　第三章 變速器主要參數(shù)的選擇12</p><p>　　3.1 中心距12</p><p>　　3.2 齒輪模數(shù)12</p><p><

11、b>　　3.3壓力角13</b></p><p><b>　　3.4齒寬13</b></p><p>　　3.5斜齒輪螺旋角13</p><p>　　第四章 變速器主要零件的設(shè)計(jì)及校核15</p><p>　　4.1各檔齒輪的齒數(shù)分配15</p><p>　　4.1.

12、1確定一檔齒輪的齒數(shù)15</p><p>　　4.1.2對(duì)中心距A進(jìn)行修正15</p><p>　　4.1.3確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)15</p><p>　　4.1.4確定其他各檔齒數(shù)和螺旋角16</p><p>　　第五章 主要零件的設(shè)計(jì)18</p><p>　　5.1齒輪強(qiáng)度計(jì)算18</p&

13、gt;<p>　　5.2齒輪材料及熱處理20</p><p>　　5.3第一軸、第二軸和中間軸20</p><p>　　5.3.1軸的結(jié)構(gòu)20</p><p>　　5.3.2確定軸的尺寸21</p><p>　　5.4軸的強(qiáng)度計(jì)算21</p><p>　　5.4.1各軸的功率21</p&

14、gt;<p>　　5.4.2各軸的轉(zhuǎn)速22</p><p>　　5.4.3二軸上各檔齒輪處最小軸徑計(jì)算23</p><p>　　5.5根據(jù)軸上齒輪的安裝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各軸的長(zhǎng)度尺寸24</p><p>　　5.5.1一軸上各段的尺寸設(shè)計(jì)24</p><p>　　5.5.2二軸上各段的尺寸設(shè)計(jì)24</p>&l

15、t;p>　　5.5.3中間軸上各段的尺寸設(shè)計(jì)25</p><p>　　5.5.4倒檔軸的尺寸26</p><p>　　5.6軸的校核26</p><p>　　5.6.1中間軸的校核26</p><p>　　5.6.2第二軸的校核29</p><p>　　5.7花鍵、鍵的校核32</p>

16、<p>　　第六章 同步器34</p><p>　　6.1 鎖銷式同步器結(jié)構(gòu)34</p><p>　　6.2 鎖銷式同步器的工作原理34</p><p>　　第七章 變速器的操縱機(jī)構(gòu)36</p><p><b>　　結(jié)論37</b></p><p><b>　　致

17、謝38</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)39</b></p><p>　　第一章 緒 論 </p><p><b>　　1.1變速器的功用</b></p><p>　　改變傳動(dòng)比：擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍,以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件,如起步、加速、上坡等,使發(fā)

18、動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作。在發(fā)動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下,使汽車能倒退行駛。利用空檔,中斷動(dòng)力傳遞,以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠啟動(dòng),怠速,并便于變速器的換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。</p><p><b>　　1.2變速器的組成</b></p><p>　　變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)組成，可制成單獨(dú)變速機(jī)構(gòu)或與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合裝在同一殼體內(nèi)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大多用普通齒輪傳動(dòng)，也有的用行星齒輪傳動(dòng)。普通

19、齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)一般用滑移齒輪和離合器等?；讫X輪有多聯(lián)滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯(lián)滑移齒輪變速，軸向尺寸大；用變位滑移齒輪變速 ，結(jié)構(gòu)緊湊 ，但傳動(dòng)比變化小。離合器有嚙合式和摩擦式之分。用嚙合式離合器時(shí)，變速應(yīng)在停車或轉(zhuǎn)速差很小時(shí)進(jìn)行，用摩擦式離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)中任意轉(zhuǎn)速差時(shí)進(jìn)行變速，但承載能力小，且不能保證兩軸嚴(yán)格同步。為克服這一缺點(diǎn)，在嚙合式離合器上裝以摩擦片，變速時(shí)先靠摩擦片把從動(dòng)輪帶到同步轉(zhuǎn)速后再進(jìn)行接合。行星齒輪傳動(dòng)變速器

20、可用制動(dòng)器控制變速。</p><p>　　1.3 國(guó)內(nèi)外工程機(jī)械變速箱的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我國(guó)重型變速器行業(yè)不斷發(fā)展壯大</p><p>　　從1983年，我國(guó)開始引進(jìn)奧地利斯太爾公司整車制造技術(shù)(含發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、車橋)，其中配套變速器的任務(wù)交給了陜西齒輪廠(“陜西法士特傳動(dòng)集團(tuán)有限公司”的前身)和重慶綦江齒輪廠，1984年，陜西齒輪廠與美國(guó)伊頓公司簽

21、署技術(shù)轉(zhuǎn)讓協(xié)議，并在西安建立新的生產(chǎn)基地，開始生產(chǎn)雙中間軸變速器。1985年，重慶綦江齒輪廠引進(jìn)德國(guó)采埃孚公司機(jī)械變速器系列制造技術(shù)，生產(chǎn)重型車變速器，為斯太爾重卡配套。1986年，大齒引進(jìn)日產(chǎn)柴TMH402變速器制造技術(shù)，生產(chǎn)5、6檔的產(chǎn)品，主要為東風(fēng)卡車配套。1986年12月，哈齒正式更名為第一汽車制造廠哈爾濱汽車齒輪廠，在吸收日野變速器技術(shù)基礎(chǔ)上開發(fā)出一系列產(chǎn)品，主要為一汽解放卡車配套。大齒和哈齒的變速器與陜齒和綦齒不同，其傳遞扭

22、矩要小些，在800Nm左右，而陜齒和綦齒的變速器傳遞扭矩在1000Nm以上。</p><p>　　上世紀(jì)80年代中后期，法士特主要配備260馬力以上產(chǎn)品，綦齒是260馬力以下產(chǎn)品，哈齒和大齒則為準(zhǔn)重卡配套，彼此間利益沖突小，市場(chǎng)相對(duì)平和有序。至90年代初，大齒進(jìn)入客車市場(chǎng)并迅速發(fā)展，曾經(jīng)一度占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)客車變速器總量的60%，后來(lái)因產(chǎn)能問(wèn)題，大齒向卡車市場(chǎng)轉(zhuǎn)向，但是錯(cuò)過(guò)2001年~2004年15噸級(jí)以上重卡市場(chǎng)的井

23、噴，但法士特借機(jī)一躍成為行業(yè)領(lǐng)先者。綦齒雖然也錯(cuò)過(guò)重卡井噴，但因大齒的方向調(diào)整而奪取客車變速器行業(yè)的領(lǐng)先地位。進(jìn)入新世紀(jì)，法士特加入湘火炬后得到充足發(fā)展，與伊頓合資后技術(shù)上也得到支持，幾年資產(chǎn)就翻了數(shù)倍，目前，8t以上重型汽車市場(chǎng)占有率超過(guò)86%、15t以上超過(guò)92%、并廣泛出口十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。大齒因產(chǎn)能問(wèn)題得到解決，從2006年開始發(fā)力客車市場(chǎng)，重新成為宇通、安凱、黃海、申沃和恒通等客車廠家的配套供應(yīng)商。目前，國(guó)內(nèi)重型汽車變速器幾乎

24、由陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司、綦江齒輪傳動(dòng)有限公司、山西大同齒輪集團(tuán)有限責(zé)任公司、一汽哈爾濱變速器廠等幾大家包攬。</p><p>　　國(guó)外變速箱行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　德國(guó)ZF9S109多檔變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　德國(guó)ZF公司生產(chǎn)的9S109同步器型倍檔9檔組合式變速器，主變速器有5個(gè)前進(jìn)檔，副變速器為行星齒輪系傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)副變速器中的同步

25、器接合套與固定外齒圈接合時(shí)，行星齒輪內(nèi)齒圈被固定而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，則副變速器掛入低檔，此時(shí)將主變速器分別掛入5個(gè)不同檔位可得到組合式變速器5個(gè)較大的傳動(dòng)比。當(dāng)使接合套與副變速器高檔齒圈接合時(shí)，行星齒輪軸、輸出軸、行星齒輪內(nèi)齒圈和副變速器輸入軸齒輪固定在一起而同步旋轉(zhuǎn)，則副變速器掛入高檔(直接檔)，主變速器的5個(gè)檔位傳動(dòng)比即分別等于組合式變速器5個(gè)較小的傳動(dòng)比。由于有兩個(gè)傳動(dòng)比數(shù)值很接近，故省掉一個(gè)傳動(dòng)比，組成9檔變速器。變速器最大輸入扭矩12

26、50Nm，總質(zhì)量310kg，與發(fā)動(dòng)機(jī)直接連接或獨(dú)立安裝，左臥式或右臥式。變速器的操縱系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)距離操縱或直接操縱，雙XH型換檔排列，副變速器由壓縮空氣自動(dòng)換檔，爬行檔和倒檔用嚙合套換檔，其他檔用同步器換檔。</p><p>　　美國(guó)伊頓公司富勒系列雙副軸變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)</p><p>　　美國(guó)伊頓公司生產(chǎn)的BT-11509C雙中間軸倍檔9檔組合式機(jī)械變速器，主副變速器皆采用雙中間軸結(jié)構(gòu)

27、。主變速器有5個(gè)前進(jìn)檔。副變速器為2檔(高檔和低檔)齒輪傳動(dòng)，由于有2個(gè)傳動(dòng)比很接近，故省掉一個(gè)，組成9檔變速器。</p><p>　　雙中間軸倍檔組合式變速器具有如下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　(1)由于一軸和二軸上各檔齒輪同時(shí)與兩根中間軸上對(duì)應(yīng)的齒輪相嚙合，功率分流，從理論上講，每對(duì)齒輪上傳遞的扭矩為1/2，這就使每對(duì)齒輪傳遞的扭矩減少50%，使變速器的中心距、齒輪模數(shù)和寬度可以減小，

28、從而減小變速器的質(zhì)量和尺寸，特別是長(zhǎng)度尺寸。</p><p>　　(2)由于二軸從動(dòng)齒輪在軸上處于徑向浮動(dòng)狀態(tài)，兩根中間軸的軸心線均勻分布在以二軸理論軸心為圓心、以中心距為半徑的圓柱面上，所以二軸上各檔齒輪及一軸齒輪在與兩根中間軸上的對(duì)應(yīng)齒輪相嚙合產(chǎn)生的徑向力達(dá)到平衡，即互相抵消。二軸不承受徑向力，只傳遞扭矩，這樣二軸可以設(shè)計(jì)得細(xì)一些，結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)單一些，其后軸承可以選擇較小的規(guī)格，這也有助于減小變速器的質(zhì)量和尺寸

29、。</p><p>　　(3)由于二軸齒輪的徑向浮動(dòng)和二軸的鉸接式</p><p>　　浮動(dòng)的結(jié)果，使得齒輪在嚙合時(shí)能自動(dòng)抵消一部分制造和裝配誤差，嚙合質(zhì)量?jī)?yōu)于單中間軸。嚙合區(qū)容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)際使用情況也證實(shí)了這點(diǎn)。這就有利于降低嚙合噪聲和提高耐用度。</p><p>　　(4)由于雙中間軸倍檔組合式變速器可以明顯地減小變速器的質(zhì)量和軸向尺寸，利用這種優(yōu)點(diǎn)，可提

30、高變速器的最大傳遞功率和扭矩，擴(kuò)大使用范圍。這是短軸距大功率重型汽車和特種車輛最理想的變速器。RT-11509C型變速器最大輸入扭矩1500Nm，最大輸入功率265kW，總長(zhǎng)度735mm，XXH或單H操縱，可左操縱亦可右操縱，總質(zhì)量270kg。</p><p>　　1.4 國(guó)內(nèi)外變速箱的研究現(xiàn)狀</p><p>　　變速箱是工程機(jī)械中必不可少的部件，到目前為止，國(guó)內(nèi)外主要研究的是動(dòng)力換擋變

31、速箱，采用液壓多片式離合器換擋，按操縱方式可分為機(jī)械操縱電控及介于兩者之間的電氣液控按結(jié)構(gòu)型式可分為行星式和定軸式兩類</p><p>　　行星式輸入軸與輸出軸同軸布置由行星齒輪排傳遞動(dòng)力，傳動(dòng)齒輪為直齒齒輪，模數(shù)比定軸式小，傳動(dòng)效率比定軸式低。常用于推土機(jī)，裝載機(jī)等，定軸式各傳動(dòng)軸平行布置，傳動(dòng)齒輪為直齒或斜齒，齒輪模數(shù)較大，傳動(dòng)效率高，常用于裝載機(jī)，叉車，平地機(jī)和壓路機(jī)等。</p><p&

32、gt;　　行星式液力變速箱采用雙渦輪液力變矩器，在輪式裝載機(jī)上的應(yīng)用較為廣泛，如我國(guó)柳工和廈工生產(chǎn)的ZL50型裝載機(jī)和日本神鋼生產(chǎn)的CM200型裝載機(jī)$這種雙渦輪4元件變矩器+2進(jìn)1退行星式變速器，因有超越離合器自動(dòng)對(duì)變矩器的1渦輪和2渦輪進(jìn)行動(dòng)力整合輸出，使變矩器能實(shí)現(xiàn)重載和輕載兩種工況的自動(dòng)轉(zhuǎn)換.實(shí)際上這種變速器具有4進(jìn)2退的擋位，因此采用雙渦輪*元件變矩器可減少變速器的擋位數(shù)，簡(jiǎn)化變速器的結(jié)構(gòu)，尤其是可簡(jiǎn)化變速操縱機(jī)構(gòu)，只用1個(gè)變

33、速手柄即可完成所有換擋換向操作。</p><p>　　定軸式變速箱以單渦輪3元件變矩器Z4進(jìn)3退電液動(dòng)力換擋為主，代表廠家為柳州ZF和杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán).由于其性能可靠，國(guó)內(nèi)高檔的產(chǎn)品幾乎皆使用這種變速箱$該變矩器的特點(diǎn)是采用沖焊型一體機(jī)芯，結(jié)構(gòu)緊湊，相對(duì)于雙渦輪變速器其變矩比小，高效區(qū)較窄，但這種變速器每根軸上的零件都能準(zhǔn)確定位，故障率比行星式變速器低.此外國(guó)內(nèi)少數(shù)廠家和少數(shù)產(chǎn)品使用一種單渦輪3元件變矩器4進(jìn)2

34、退，4進(jìn)2退或3進(jìn)3退定軸式變速器，這種變速器一般采用3自由度變速器，采用機(jī)械-液壓動(dòng)力變速時(shí)，需要2個(gè)變速操縱桿，1個(gè)用于換向操縱，1個(gè)進(jìn)行換擋操縱，會(huì)增加司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度和操縱難度，但其結(jié)構(gòu)合理，故障點(diǎn)少，若能采用電子-液壓變速方式則是最好的選擇。</p><p>　　變速箱存在的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題及缺陷</p><p>　　1.5.1我國(guó)變速箱的研制存在的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題</p>

35、<p>　　根據(jù)我國(guó)目前的情況，研制工程機(jī)械變速箱需要解決的關(guān)鍵技術(shù) 如下：</p><p>　　(1)液力變矩器技術(shù)包括帶有扭轉(zhuǎn)減振器的閉鎖離合器和液力減速器的產(chǎn)品技術(shù)。</p><p>　　(2)變速傳動(dòng)裝置技術(shù)包括有：變速傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、加工技術(shù)；摩擦元件的設(shè)計(jì)與制造技術(shù)；高速精密軸承；密封技術(shù)等。</p><p>　　(3)液壓操縱系統(tǒng)技術(shù)及設(shè)計(jì)變速器

36、精密液壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及加工技術(shù)。</p><p>　　(4)系列化、通用化的電子控制系統(tǒng)軟硬件技術(shù)(智能化換擋控制軟件技術(shù)，包括故障診斷、容錯(cuò)設(shè)計(jì)等)。</p><p>　　(5)復(fù)雜箱體件和閥體的精密鑄造技術(shù)。</p><p>　　(6)動(dòng)力傳動(dòng)一體化技術(shù)包括高功率密度的動(dòng)力傳動(dòng)組合技術(shù)；動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)一體化控制及總線技術(shù)。</p><p>　

37、　(7)AT的臺(tái)架試驗(yàn)及道路試驗(yàn)技術(shù)。</p><p>　?。?）變速箱二檔齒輪是工程機(jī)械行駛中靠摩擦作用換檔的重要部件，其換檔時(shí)的接觸部位是一個(gè)錐面，該齒輪由于整體加工困難，所以必須分別制造后，再采用電子柬焊接連接，因而焊接時(shí)必須保證零件的整體精度和焊接強(qiáng)度，以達(dá)到整體加工的效果。</p><p>　　1.5.2工程機(jī)械變速箱存在的缺陷</p><p>　　(1)

38、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，制造精度要求高，成本較高。</p><p>　　(2)傳動(dòng)效率低，可通過(guò)結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)的改進(jìn)來(lái)克服這一缺點(diǎn)。</p><p>　　(3)燃油消耗比機(jī)械變速器高，但如果與發(fā)動(dòng)機(jī)匹配較好，并采用液力變矩器閉鎖等措施，也可使燃油消耗與機(jī)械變速器持平甚至更低。</p><p>　?。?）沒(méi)有真正的核心技術(shù)產(chǎn)品，只是一般的簡(jiǎn)單的開發(fā)過(guò)程，國(guó)內(nèi)自主開發(fā)的變速箱產(chǎn)品很

39、少，開發(fā)能力也很薄弱。</p><p>　　1.6 本設(shè)計(jì)的主要任務(wù)</p><p>　　現(xiàn)代汽車廣泛采用往復(fù)活塞式類燃機(jī)作為動(dòng)力裝置，它具有體積小，質(zhì)量輕，工作可靠，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但其性能與汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性之間存在著較大的矛盾。發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩，轉(zhuǎn)速與汽車的牽引力，車速要求之間的矛盾，靠現(xiàn)代汽車的內(nèi)燃機(jī)本身是無(wú)法解決的。為此，在汽車傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器和主減速器。既可以使驅(qū)動(dòng)車輪的扭矩

40、增大為發(fā)動(dòng)機(jī)的若干倍，同時(shí)又可以使其轉(zhuǎn)速減小到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的若干分之一。</p><p>　　此外，汽車的使用條件頗為復(fù)雜，如汽車的載貨量，道路坡度，路面好壞以及交通情況等。這就要求汽車的牽引力和車速具有較大的變化范圍，以適應(yīng)使用的需要。當(dāng)汽車在平坦的道路上，以高速行駛時(shí)，掛入變速器高檔；而在不平的路上或爬較大的坡道時(shí)，則應(yīng)掛入變速器的低速檔。根據(jù)汽車的使用條件，選擇合適的變速器檔位，不僅是汽車動(dòng)力性的要求，而且也

41、是汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的要求。</p><p>　　汽車在某些情況下，需要倒向行駛。然而，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不能倒轉(zhuǎn)工作，因此在變速器內(nèi)設(shè)有倒檔。此外，變速器還設(shè)有空擋，可中斷動(dòng)力傳遞，以滿足汽車暫時(shí)停駛和對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)檢查調(diào)整的需要。對(duì)變速器的要求，除一般便于制造，使用和維護(hù)以及質(zhì)量輕，尺寸緊湊外，主要還有一下幾點(diǎn):</p><p>　　1.應(yīng)保證汽車具有高的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)</p><

42、;p>　　在汽車整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車載重量、發(fā)動(dòng)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(dòng)比，來(lái)滿足這一要求。</p><p>　　2.工作可靠，操縱輕便</p><p>　　汽車在行駛過(guò)程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動(dòng)跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(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(guò)采用同步器和預(yù)選氣動(dòng)換檔或自動(dòng)、半自動(dòng)換檔來(lái)實(shí)現(xiàn)。<

43、/p><p>　　3.重量輕、體積小影響</p><p>　　這一指標(biāo)的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計(jì)合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。</p><p><b>　　4.傳動(dòng)效率高</b></p><p>　　為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接檔。提高零件的制造精度和安裝

44、質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油都可以提高傳動(dòng)效率。</p><p><b>　　5.噪聲小</b></p><p>　　采用斜齒輪傳動(dòng)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。</p><p>　　第二章 變速器的概述及其方案的確定</p><p>　　2.1 變速器的功用和要求</p>&

45、lt;p>　　變速器的功用是根據(jù)汽車在不同的行駛條件下提出的要求，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車具有適合的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。為保證汽車倒車以及使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能夠分離，變速器具有倒擋和空擋。在有動(dòng)力輸出需要時(shí)，還應(yīng)有功率輸出裝置。</p><p>　　對(duì)變速器的基本設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　1、保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。</p&

46、gt;<p>　　2、設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸。</p><p>　　3、設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛。</p><p>　　4、設(shè)置動(dòng)力輸出裝置。</p><p>　　5、換擋迅速、省力、方便。</p><p>　　6、工作可靠。變速器不得有跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。</p><p>　　

47、7、變速器應(yīng)有高的工作效率。</p><p>　　8、變速器的工作噪聲低。</p><p>　　除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求[1]。</p><p>　　2.2 變速器零件結(jié)構(gòu)方案的分析</p><p>　　變速箱的設(shè)計(jì)方案必須滿足使用性能，制造條件，維修方便及三化等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)

48、方案時(shí)，應(yīng)從齒輪型式，換擋結(jié)構(gòu)型式，軸的型式及其布置，軸承型式，潤(rùn)滑和密封以及倒檔布置等方面綜合考慮，全面評(píng)價(jià)，一期得到合理的最佳方案。</p><p>　　2.2.1齒輪型式 </p><p>　　由于一檔跟倒檔一般使用的時(shí)間都很少，速度又低，故采用直齒輪傳動(dòng)。而其他檔由于相對(duì)來(lái)說(shuō)速度較高，為了保證傳動(dòng)平穩(wěn)降低噪聲，采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　2.

49、2.2換擋結(jié)構(gòu)型式 </p><p>　　一檔跟倒檔采用直齒滑動(dòng)齒輪，其他檔位采用同步器。前者由于嚙合性能較差，重合系數(shù)小，強(qiáng)度低，噪聲大等原因，僅在變速器中不常用的低檔和倒檔以及行星齒輪變速器中使用。目前變速箱中基本上采用斜齒圓柱齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)中除一檔和倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔外，其余各檔都采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)。</p><p>　　采用同步器可保證齒輪在換檔時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充

50、分發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短了換檔時(shí)間，從而提高汽車的加速性，經(jīng)濟(jì)型和行駛安全，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。</p><p>　　2.2.3軸承型式 </p><p>　　長(zhǎng)期以來(lái)，在變速器軸的支承中廣泛采用滾珠軸承，滾針軸承和滾柱軸承。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，變速器的

51、設(shè)計(jì)趨勢(shì)是增大其傳遞功率與重量之比要求它有更大的容量和更好的性能。近來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)上述軸承型式已不能滿足現(xiàn)代設(shè)計(jì)趨勢(shì)對(duì)變速器可靠性和壽命提出的要求，而使用圓錐滾柱軸承的日益增多。采用圓錐滾子軸承的變速器增多（本設(shè)計(jì)采用滾錐子軸承），這是因?yàn)閳A錐滾子軸承有如下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　　1直徑較小，寬度較大，可承受較高負(fù)荷；</p><p>　　2 結(jié)構(gòu)上保證滾子能正確對(duì)中，使用壽命長(zhǎng)；<

52、;/p><p>　　3 圓錐滾子軸承的接觸線長(zhǎng)，如果錐角和配合選擇合適，可提高軸的剛度，使齒輪能正常嚙合，降低噪聲，減少自動(dòng)脫擋的可能性；</p><p>　　4在采用圓錐滾子軸承的情況下，為方便拆裝和調(diào)整軸承，一般將變速器殼體設(shè)計(jì)成沿縱向平面分開或沿中心線所在平面水平分開。</p><p>　　2.2.4潤(rùn)滑和密封 </p><p>　　潤(rùn)滑

53、分為壓力式和飛濺式。壓力式潤(rùn)滑由專用油泵通過(guò)油道將一定壓力的潤(rùn)滑油輸送到需要潤(rùn)滑的部位。本設(shè)計(jì)采用飛濺式潤(rùn)滑，這時(shí)，應(yīng)在結(jié)構(gòu)上采取措施保證潤(rùn)滑油合理的循環(huán)。當(dāng)?shù)诙S前軸承采用滾錐軸承時(shí)。在常嚙小齒輪上鉆有3~4個(gè)徑向油孔，這樣，潤(rùn)滑油被常嚙大齒輪從油底殼中帶上來(lái)，繼而被吸進(jìn)這些油孔，為保證潤(rùn)滑油循環(huán)，徑向油孔應(yīng)很短，常嚙大齒輪輪齒的兩側(cè)應(yīng)用擋板或相鄰的零件遮擋起來(lái)，常嚙小齒輪的的端面應(yīng)貼近同步器轂的端面以形成吸力。</p>

54、<p>　　為保證密封，在軸承蓋內(nèi)裝有油封或開設(shè)回油槽，殼體與蓋的密封可用紙墊或密封膠，最近有的還采用橡膠密封條。為防止油溫過(guò)高，氣壓過(guò)大，造成滲油現(xiàn)象，一般在頂蓋上裝有通氣塞。</p><p>　　2.3變速器結(jié)構(gòu)方案的確定</p><p>　　2.3.1變速箱的傳動(dòng)路線圖</p><p>　　圖2.1 變速箱的傳動(dòng)路線</p><

55、;p>　　其四，五檔采用鎖環(huán)式同步器。二，三擋采用鎖銷式同步器，鎖銷式同步器的承載能力較鎖環(huán)式，倒檔和一檔傳遞轉(zhuǎn)矩較大，使用移動(dòng)齒輪換檔。這種變速箱的輸入軸，輸出軸在一條直線上，其五檔時(shí)的動(dòng)力是從輸入軸直接傳到輸出軸的；由于它的輸入軸，中間軸，輸出軸在同一平面上，所以被稱為平面三軸式變速箱。</p><p>　　這個(gè)變速箱的換擋元件可以布置在變速箱上部的軸上，控制機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單；三根軸在箱體上的安裝孔只有兩對(duì)，箱

56、體制造簡(jiǎn)單；由于多數(shù)檔位從輸入到輸出只有兩對(duì)齒輪傳動(dòng)，直接擋是不經(jīng)過(guò)齒輪傳動(dòng)的，所以傳動(dòng)效率高。其主要缺點(diǎn)是：輸出軸支撐軸在輸入軸的內(nèi)齒輪內(nèi)部，剛度較差。位于輸入軸內(nèi)部的軸承工作條件較差，而且這種結(jié)構(gòu)難以獲得多個(gè)倒檔。</p><p>　　2.3.2倒擋傳動(dòng)方案</p><p>　　圖2.2為常見(jiàn)的倒擋布置方案。本設(shè)計(jì)采用圖2.2f所示的傳動(dòng)方案。因?yàn)閳D2.1f所示方案適用于全部齒輪副均為

57、常嚙合齒輪，換擋更為輕便。</p><p>　　圖2.2b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖2.21c所示方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖2.2d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖2.2c所示方案。圖2.2e所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(zhǎng)。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)

58、度，有的貨車倒擋傳動(dòng)采用圖2.2g所示方案。其缺點(diǎn)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。</p><p>　　圖2.2 變速器倒擋傳動(dòng)方案</p><p>　　第三章 變速器主要參數(shù)的選擇</p><p><b>　　3.1 中心距</b></p><p>　　第一，二軸與中間軸間的中心

59、距A大小對(duì)變速器的體積和重量有很大的影響，其值可按下式初選</p><p>　　15=133.54 mm </p><p>　　式中 Memax----發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，N.m;</p><p>　　K----中心距系數(shù)，與車型，使用條件等有關(guān)。對(duì)轎車K=11~14，對(duì)貨車K=14~17.在汽車總重較小，路面條件較好時(shí)，可取較小值，反之則取較大值。</p&g

60、t;<p>　　在保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，變速器具有最大傳動(dòng)比和齒輪具有足夠強(qiáng)度的條件下，應(yīng)盡量減小變速器的中心距。</p><p><b>　　3.2 齒輪模數(shù)</b></p><p>　　第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù)Mn</p><p>　　Mn==0.47=4.18mm </p><p>　　

61、由國(guó)標(biāo)GB1357-87得Mn=4mm。</p><p><b>　　一檔直齒輪</b></p><p>　　M==5.07mm </p><p>　　由國(guó)標(biāo)GB1357-87得Mn=5mm。</p><p>　　M1max----變速器一檔的最大扭矩，其值為：</p><

62、;p>　　M1max=Memaxη=705.6=3644.28N.m </p><p>　　式中 ----變速器一檔速比；</p><p>　　η----變速器效率，等于0.96.</p><p>　　從充分發(fā)揮齒輪的強(qiáng)度和工作性能來(lái)看，最好是每對(duì)齒輪具有各自的模數(shù)?？紤]到齒輪加工方便，不少變速器采用幾種模數(shù)，即低檔齒輪用大模數(shù)，高檔齒輪用小模數(shù)，中間擋用介

63、乎其間的模數(shù)。變速器所用模數(shù)值大致范圍是：轎車和輕型貨車2.5~3.5；中型貨車3.5~4.5；重型貨車4.5~6。</p><p>　　本設(shè)計(jì)為：一擋 m=5.0mm 二擋 </p><p>　　三擋 五擋</p><p><b>　　3.3壓力角</b></p><p>

64、;　　我國(guó)和許多國(guó)家都把齒輪的標(biāo)準(zhǔn)壓力角規(guī)定為20°，因此汽車變速器普遍采用20°壓力角。對(duì)于轎車，考慮到減少噪聲是一個(gè)主要要求，高檔齒輪多采用較小的壓力角，如14.5°，15°，16°，16.5°等。有的中，重型汽車的倒檔齒輪為了提高其承載能力，而采用22.5°或25°的壓力角。本設(shè)計(jì)采用壓力角為20°。嚙合套或同步器的接合齒壓力角有20

65、6;，25°，30°，本設(shè)計(jì)采用30°。</p><p><b>　　3.4齒寬</b></p><p>　　齒寬b的大小直接影響齒輪的承載能力，b加大，齒的承載能力增高。但試驗(yàn)表明，在齒寬增到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒的強(qiáng)度條件下，盡量選取較小的齒寬，以利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。

66、</p><p>　　通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬：</p><p>　　直齒 b=（4.5~8.0）m，mm</p><p>　　斜齒 b=（6.0~8.5）m，mm</p><p>　　第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些。使接觸線長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。本設(shè)計(jì)選擇直齒輪齒寬為30 mm，斜齒輪齒

67、寬為30 mm。</p><p>　　在采用嚙合套或同步器的換擋部件中，其接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為（2~4）mm。</p><p><b>　　3.5斜齒輪螺旋角</b></p><p>　　螺旋角β是表征斜齒輪傳動(dòng)的主要參數(shù)。確定β時(shí)，主要是從它對(duì)嚙合性能，齒輪強(qiáng)度的影響以及軸向力平衡等方面綜合考慮。β增大，齒輪嚙合的重合系數(shù)增大，運(yùn)轉(zhuǎn)平

68、穩(wěn)，噪聲下降。但β過(guò)大時(shí)，不僅使軸向力過(guò)大，導(dǎo)致傳動(dòng)效率降低，且使軸承工作條件惡化。試驗(yàn)證明：隨著β的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高，但是與相應(yīng)的直齒輪比較，當(dāng)螺旋角大于30°時(shí)，其彎曲強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升，因此從提高低檔齒輪的彎曲強(qiáng)度出發(fā)，不希望β過(guò)大，而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，可選取較大值的β。由于螺旋角的存在，傳遞扭矩時(shí)，在齒輪上產(chǎn)生一定的軸向力。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上的軸向力趨向平衡。為此，將中間軸上斜齒輪

69、的螺旋方向一律取右旋，而讓第一，二軸上斜齒輪成為左旋，后者的軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。欲使中間軸上兩斜齒輪的軸向力完全平衡，需要滿足一定的條件。</p><p>　　圖3.1中：Q=Ftgβ </p><p><b>　　β</b></p><p>　　由于，為使兩軸向力平衡，必須滿足</p><p

70、>　　式中,——齒輪1,2的軸向力；</p><p>　　——齒輪1,2的節(jié)圓半徑；</p><p>　　M——中間軸傳遞的扭矩。</p><p>　　3.1 中間軸軸向力的平衡</p><p>　　轎車和輕型貨車螺旋角的初選范圍是β=20°~35°，中型，重型貨車β=10°~30°。有的重型貨車

71、為了減小軸向力，采用了較小的螺旋角（10°~17°）。本設(shè)計(jì)初選20°螺旋角。</p><p>　　最終的螺旋角大小經(jīng)反復(fù)試湊齒數(shù)，修正中心距和選擇變位系數(shù)后才能確定。</p><p>　　第四章 變速器主要零件的設(shè)計(jì)及校核</p><p>　　4.1各檔齒輪的齒數(shù)分配</p><p>　　在初選了中心距，齒輪

72、的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)，傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。</p><p>　　4.1.1確定一檔齒輪的齒數(shù)</p><p>　　一檔傳動(dòng)比 </p><p>　　如果和的齒數(shù)確定了，則與的傳動(dòng)比可求出，為了求和的齒數(shù)先求出其齒數(shù)和,：</p><p><b>　　直齒 &l

73、t;/b></p><p>　　計(jì)算的結(jié)果不一定時(shí)整數(shù)，必須取為整數(shù)值，根據(jù)值可進(jìn)行大小齒輪齒數(shù)盡可能取得少一些，使的傳動(dòng)比大一些，在已定的條件下，的傳動(dòng)比可分配小些，于是第一軸常嚙齒輪可分配到較多的齒數(shù)，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承。如第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)太少，設(shè)軸承孔后，會(huì)使齒輪副太薄，影響齒輪強(qiáng)度。如果第二軸另有前支承，則第一軸上的齒數(shù)就不受上述的限制。為了避免根切，也為了增強(qiáng)小齒輪的強(qiáng)度，必須采

74、用變位齒輪。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)值，第一軸一擋齒輪齒數(shù)在 \* MERGEFORMAT 間選取</p><p><b>　　取,則。</b></p><p>　　4.1.2對(duì)中心距A進(jìn)行修正</p><p>　　面根據(jù)初選的A及m計(jì)算出的可能是非整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，由此看出中心距發(fā)生了變化。這時(shí)應(yīng)從及齒輪變位系數(shù)反過(guò)來(lái)計(jì)算中心距A，再以這個(gè)修正后

75、的中心距A作為各檔齒數(shù)分配的依據(jù)。</p><p>　　計(jì)算出A=132.5mm</p><p>　　4.1.3確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)</p><p>　　由式：得： </p><p>　　而常嚙合傳動(dòng)齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等：</p><p><b>　　設(shè)β=20解得：：</b

76、></p><p><b>　　Z=20，Z=43</b></p><p>　　最終修訂β2=18.02°。</p><p>　　4.1.4確定其他各檔齒數(shù)和螺旋角</p><p>　　先進(jìn)行二檔齒輪齒數(shù)，Z，Z的分配二檔是斜齒輪，螺旋角β與β不同</p><p><b>

77、;　　. </b></p><p>　　此外從拆消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，齒數(shù)還必須滿足以下關(guān)系：</p><p>　　由以上三個(gè)式子聯(lián)立解得：</p><p><b>　　, , </b></p><p><b>　　同理得： </b></p><p&g

78、t;<b>　　,,</b></p><p><b>　　,,=18.02°</b></p><p>　　如上圖所示，倒檔齒輪是Z和Z,在圖中，齒輪的模數(shù)與一檔的相同為5.0mm。一般=21～23。本設(shè)計(jì)中取=22。則中間軸與倒檔軸的中心距:</p><p>　　==5.0(22+15)=92.5mm

79、 </p><p>　　為保證倒檔齒輪的嚙合不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪10和12的齒頂圓之間應(yīng)保持0.5mm左右的間隙，</p><p><b>　　所以 =21</b></p><p>　　則二軸與倒檔軸的中心距為：</p><p><b>　　=</b></p><p>

80、　　總結(jié)：為了滿足第一軸、第二軸的中心距，各配對(duì)齒輪的齒數(shù)和應(yīng)相等。</p><p><b>　　所以各齒輪齒數(shù)為：</b></p><p>　　表 1 各齒輪參數(shù)</p><p>　　實(shí)際中心距： A=132.5mm</p><p>　　第五章 主要零件的設(shè)計(jì)</p><p><b&

81、gt;　　5.1齒輪強(qiáng)度計(jì)算</b></p><p>　　就汽車變速器齒輪而言，常見(jiàn)的損壞形式是齒面點(diǎn)蝕和輪齒折斷。 </p><p>　　在齒輪傳動(dòng)中，如果齒面間的壓力超過(guò)它所能承受的壓力，由于過(guò)高的脈動(dòng)接觸應(yīng)力的反復(fù)作用，在表層內(nèi)產(chǎn)生疲勞裂紋，擠進(jìn)裂紋中的潤(rùn)滑油形成高壓 ，使裂紋擴(kuò)大。當(dāng)齒輪工作一定時(shí)期后，工作齒面上將出現(xiàn)小塊金屬剝落即點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕多發(fā)生在節(jié)線附近的齒根面上。

82、為使輪齒在規(guī)定的使用壽命內(nèi)不出現(xiàn)齒面點(diǎn)蝕，應(yīng)進(jìn)行齒面接觸靜強(qiáng)度計(jì)算。</p><p>　　輪齒折斷有兩種情況，一是在多次重復(fù)脈動(dòng)彎曲應(yīng)力作用下引起的齒根疲勞折斷，一是因短時(shí)過(guò)載或沖擊過(guò)載而引起的齒根折斷。前者按彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算，后者按彎曲靜強(qiáng)度計(jì)算。</p><p><b>　　接觸應(yīng)力的計(jì)算:</b></p><p>　　因?yàn)槌Ш淆X輪的接觸

83、應(yīng)力是最大的，若常嚙合齒輪滿足需用接觸應(yīng)力的話，其它檔齒輪接觸應(yīng)力也滿足。</p><p>　　=0.418 N </p><p>　　----齒輪接觸的實(shí)際寬度 斜齒輪 ==31.54mm；</p><p>　　N-----齒面上是法向力， N= ；</p><p>　　P----

84、-圓周力， P= N；</p><p>　　----計(jì)算載荷 =；</p><p>　　d-----節(jié)圓直徑，mm；</p><p>　　----節(jié)點(diǎn)處的壓力角；</p><p><b>　　----螺旋角；</b></p><p>　　E-----齒輪材料的彈性模數(shù)，E=2.1,N/；

85、</p><p>　　，----主動(dòng)齒輪和被動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，mm；</p><p><b>　　斜齒輪：=，=</b></p><p>　　----主動(dòng)齒輪的節(jié)圓半徑，mm；</p><p>　　----被動(dòng)齒輪的節(jié)圓半徑，mm；</p><p>　　=1373.18N/</p>

86、;<p>　　經(jīng)過(guò)計(jì)算得出的接觸應(yīng)力在變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力范圍內(nèi)，所以</p><p><b>　　滿足要求。見(jiàn)下表：</b></p><p>　　表2 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力</p><p><b>　　彎曲強(qiáng)度的計(jì)算：</b></p><p>　　斜齒輪 =, N/

87、 </p><p>　　式中----應(yīng)力集中系數(shù)，=1.5； </p><p>　　----重合度影響系數(shù)，=2；。</p><p>　　----法向周節(jié)，=。</p><p>　　計(jì)算斜齒輪的彎矩應(yīng)力時(shí)，齒形系數(shù)y應(yīng)按當(dāng)量齒數(shù)在下圖查得：</p><p>

88、;<b>　　計(jì)算得出：</b></p><p>　　小齒輪 =241.91N/</p><p>　　大齒輪 =256.84N/</p><p>　　當(dāng)計(jì)算載荷=時(shí)，按式=, N/</p><p>　　計(jì)算出的常嚙合齒輪和高檔齒輪其應(yīng)力范圍對(duì)貨車在100

89、～250N/左右，對(duì)轎車為180～350N/。</p><p>　　上面計(jì)算出的數(shù)值都在允許的范圍內(nèi)，所以前面的設(shè)計(jì)符合要求。 </p><p>　　5.2齒輪材料及熱處理</p><p>　　變速器齒輪的破壞形式，主要是由接觸疲勞引起的點(diǎn)蝕，因彎曲疲勞負(fù)荷和沖擊負(fù)荷造成的齒根折斷以及齒面的磨損和換擋齒輪齒端的磨損。</p><p>　　現(xiàn)代

90、汽車變速器的齒輪大都采用滲碳合金鋼，前期表層的高硬度與心部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性、抗彎曲疲勞和接觸疲勞能力。在選用鋼材及熱處理時(shí)，對(duì)切削加工性能及成本也應(yīng)考慮。</p><p>　　國(guó)產(chǎn)汽車變速器齒輪材料主要是18CrMnTi、20Mn2TiB、也有采用20MnVB、20MnMoB的。國(guó)外大都選用鉻鎳鉬合金鋼。</p><p>　　變速器齒輪滲碳深度推薦采用下列值：<

91、/p><p>　　Mn3.5 滲碳層深度0.8至1.2 mm；</p><p>　　3.5<Mn5 滲碳層深度0.9至1.3 mm； </p><p>　　Mn5 滲碳層深度1.0至1.6 mm。 </p><p>　　本設(shè)計(jì)的變速器齒輪滲碳層深度為1.0 mm。</p><p>　　齒輪滲碳后

92、需淬火，使材料晶粒細(xì)化，提高表面硬度，為消除內(nèi)應(yīng)力，還需要進(jìn)行回火。滲碳齒輪的表面硬度為HR58至63，心部硬度為HR33至48。 </p><p>　　5.3第一軸、第二軸和中間軸 </p><p><b>　　5.3.1軸的結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支承在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。

93、該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)。第一軸長(zhǎng)度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應(yīng)與離合器從動(dòng)盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。</p><p>　　中間軸用旋轉(zhuǎn)軸式，兩端用滾錐軸承支承。由于抵擋齒輪較小，通常和中間軸做成一體，而高檔齒輪則分別用鍵固定在軸上，以便齒輪順壞后更換。功率輸出機(jī)構(gòu)通常和中間軸齒輪連在一起，有的在中間軸上，單獨(dú)裝有功率輸出齒輪。大多數(shù)第二軸前端支承在第一軸常嚙合齒輪內(nèi)腔的

94、滾針軸承上，后端軸承有軸向定位裝置。在第二軸較長(zhǎng)時(shí)，也可以將其前端裝在殼體上的支承中，以提高剛度。這時(shí)，允許第一軸常嚙合齒輪減小，增大一檔傳動(dòng)比或縮短變速器中心距，使變速器徑向尺寸減小。然而，由于殼體上增加了支承，使殼體加工增加了困難，故只在軸向尺寸較大的汽車變速器上采用。第二軸上加工有安裝同步器或嚙合套的漸開線花鍵。固定連接一般都選用漸開線花鍵，它的精度要求相對(duì)矩形花鍵低，但固定性好，承載能力大。在低檔滑動(dòng)齒輪處，軸上的花鍵采用矩形花

95、鍵。依照結(jié)構(gòu)布置和便于齒輪拆裝的考慮，將軸制成階梯軸，從手里分析和合理使用材料看，這也是需要的。然而軸的斷面尺寸要避免相差懸殊，因?yàn)檩S上有供磨削用的砂輪越程槽，易產(chǎn)生應(yīng)力集中。</p><p>　　5.3.2確定軸的尺寸</p><p>　　變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。在草圖設(shè)計(jì)時(shí)，有齒輪、換擋部件的工作位置和尺寸課初步確定軸的長(zhǎng)度。而軸

96、的直徑課參考同類汽車變速器軸的尺寸選定，也可以用下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定：</p><p>　　第一軸和中間軸的直徑初步選定</p><p>　　d=（0.40～0.50）A=（0.40～0.50）132.5=（53～66.25）mm （5-3）</p><p>　　第二軸 d=1.07=9.526mm </p&g

97、t;<p>　　式中 ----發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，N·m</p><p>　　為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度和剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，軸的直徑d與軸的長(zhǎng)度L的關(guān)系課按下式選取。</p><p>　　第一軸和中間軸 =0.16~0.18 </p><p>　　則 L= 333.3～375 mm</p>

98、<p>　　第二軸 =0.18~0.21 </p><p>　　則 L=452.4～527.8mm</p><p>　　由變速器結(jié)構(gòu)布置并考慮到加工和裝配而確定的軸的尺寸，一般來(lái)說(shuō)強(qiáng)度是足夠的，僅對(duì)其危險(xiǎn)斷面進(jìn)行驗(yàn)算即可。</p><p><b>　　5.4軸的強(qiáng)度計(jì)算</b><

99、;/p><p>　　5.4.1各軸的功率</p><p>　　一軸輸入 =132.4 KW</p><p>　　中間軸 ==132.40.96=127.104 KW</p><p>　　前進(jìn)擋時(shí)四檔輸入 ==132.4 KW</p><p>　　輸出 ==132.40.9

100、6=127.104 KW</p><p>　　前進(jìn)擋時(shí)五檔輸入 ==132.40.960.96=122.02 KW</p><p>　　輸出 ==122.020.96=117.14 KW</p><p>　　前進(jìn)擋時(shí)三檔輸入 ==132.40.960.96=122.02 KW</p><p>　　輸出 ==122.020.9

101、6=117.14KW</p><p>　　前進(jìn)擋時(shí)二檔輸入 ==132.40.960.96=122.02 KW</p><p>　　輸出 ==122.020.96=117.14 KW</p><p>　　前進(jìn)擋時(shí)一檔輸入 ==132.40.960.96=122.02 KW</p><p>　　輸出 ==122.020.

102、96=117.14 KW</p><p>　　倒檔時(shí)輸入 =132.4 KW</p><p>　　輸出 =117.14=112.45 KW </p><p>　　表3二軸各檔輸入、輸出功率</p><p>　　5.4.2各軸的轉(zhuǎn)速</p><p>　　一軸轉(zhuǎn)速 =2000

103、 r/min</p><p>　　中間軸轉(zhuǎn)速 ====930.2 r/min</p><p>　　前進(jìn)檔各檔二軸轉(zhuǎn)速 一檔 ===371.75 r/min</p><p>　　二檔 ===729.93 r/min</p><p>　　三檔 ===1156.07 r/min</p><p&

104、gt;　　四檔 ===2000 r/min</p><p>　　五檔 ===2222.2 r/min</p><p>　　倒檔時(shí)二軸轉(zhuǎn)速 ===362.98 r/min</p><p>　　倒檔軸的轉(zhuǎn)速 =n=634.25r/min</p><p>　　表4各檔位時(shí)

105、軸的轉(zhuǎn)速</p><p>　　5.4.3二軸上各檔齒輪處最小軸徑計(jì)算</p><p><b>　　如下：</b></p><p>　　利用公式：d= </p><p>　　其中 P-----各檔輸入功率；</p><p>　　

106、n------各檔轉(zhuǎn)速；</p><p>　　-----參數(shù)。（取115）</p><p>　　一檔 d==115= 79.3mm</p><p>　　二檔 d==115=63.4 mm</p><p>　　三檔 d==115=54.3 mm</p><p>　　四檔

107、 d==115=46.5mm</p><p>　　五檔 d==115=43.8 mm</p><p>　　5.5根據(jù)軸上齒輪的安裝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)各軸的長(zhǎng)度尺寸 </p><p>　　5.5.1一軸上各段的尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　由輸入的功率和轉(zhuǎn)矩選得安裝一軸的軸承為30207。其內(nèi)徑為35mm，寬度為17mm。所以軸段4

108、的直徑為35mm,長(zhǎng)度為17mm。軸段4右邊為軸肩，直徑為40mm,寬度為3mm。軸肩的右邊是齒輪1，寬度是30mm。齒輪右邊是同步器與軸一的連接齒輪，其長(zhǎng)度為5mm，直徑是42mm。如圖5.2</p><p><b>　　圖5.2第一軸簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　5.5.2二軸上各段的尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　二軸左邊安裝的軸承是3

109、0207,直徑是35mm，長(zhǎng)度是17mm.右邊安裝的軸承是30210,直徑是50mm,長(zhǎng)度是20mm。軸段7的寬度由計(jì)算得79.3mm，又由花鍵的尺寸得直徑是68mm。長(zhǎng)度等于齒輪 10、12和齒輪9的齒寬總和以及齒間距和齒輪與箱體的間距為99mm。軸段6的直徑計(jì)算得72mm，寬度等于齒輪7的齒寬及齒間距為33mm。軸段5的直徑為68mm，長(zhǎng)度等于同步器的寬度為10mm。軸段4的直徑是63mm,長(zhǎng)度等于齒輪5的齒寬及齒間距為33mm。軸

110、段3的直徑是55mm，長(zhǎng)度等于齒輪3的齒寬及齒間距為33mm。軸段2的直徑由花鍵確定為50mm，長(zhǎng)度等于同步器的寬度為10mm。如圖5.3</p><p><b>　　圖5.3第二軸簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　5.5.3中間軸上各段的尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　中間軸左右兩邊安裝的軸承為同型號(hào)為30308。軸段1和4的長(zhǎng)度是23mm，直

111、徑為40mm。軸段1和2之間是退刀槽，氣直徑為38mm,長(zhǎng)度是3mm。軸段2的長(zhǎng)度為齒輪2、4和齒輪6、8的齒寬總和為136mm，直徑初選為50mm。軸段2右邊的是齒輪9其尺寸確定，所以軸段3的長(zhǎng)度為軸的總長(zhǎng)減去其他各段的長(zhǎng)度為96mm。如圖5.4</p><p><b>　　圖5.4中間軸簡(jiǎn)圖</b></p><p>　　5.5.4倒檔軸的尺寸</p>

112、<p>　　倒檔軸的軸承由計(jì)算再查表，查得軸承型號(hào)為80942/40型。軸的直徑是35mm,長(zhǎng)度等于齒輪10、11和齒輪12的齒寬總和再加上齒間距為166mm。</p><p><b>　　5.6軸的校核</b></p><p>　　5.6.1中間軸的校核 </p><p>　　中間軸上的齒輪全部為右旋斜齒輪，由于常嚙合齒輪距離支

113、點(diǎn)近，負(fù)荷不大，故可不用校核。倒檔部位是齒輪軸，也不用校核。</p><p>　　常嚙合齒輪的受力計(jì)算：</p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)，一檔齒輪作為齒輪軸不用計(jì)算。</p><p><b>　　二檔時(shí)</b></p><p><b>　　I=</b></p><p>　　則撓

114、度： </p><p><b>　　～0.1mm</b></p><p>　　0.1～0.15mm</p><p><b>　　=0.002rad</b></p><p>　　所以中間軸的剛度滿足要求。</p><p>　　由計(jì)算得中間軸上的力有：圓

115、周力、徑向力 、軸向力 </p><p>　　(a)求垂直面的支承反力</p><p>　　(b)求水平面的支承反力</p><p><b>　　以上兩式求解得：</b></p><p>　　(c)繪垂直面的彎矩圖</p><p><b>　　N.m</b></p>

116、;<p><b>　　N.m</b></p><p>　　(d)繪制水平面彎矩圖</p><p><b>　　N.m</b></p><p><b>　　N.m</b></p><p><b>　　(e)求合成彎矩圖</b></p>

117、;<p><b>　　=722.5N.m</b></p><p><b>　　N.m</b></p><p>　　(f)求軸傳遞的轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　T==N.m</b></p><p>　　(g)求危險(xiǎn)斷面的當(dāng)量彎矩</p><

118、p><b>　　N.m</b></p><p><b>　　取折合系數(shù)。</b></p><p>　　(f)計(jì)算危險(xiǎn)截面處強(qiáng)度</p><p>　　軸的材料選用45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由書【機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)】查得。</p><p><b>　　=237.6MPa</b></p