十二檔變速器設(shè)計(jì)【三軸式十二擋手動(dòng)變速器】

十二檔變速器設(shè)計(jì)【三軸式十二擋手動(dòng)變速器】,三軸式十二擋手動(dòng)變速器,十二檔變速器設(shè)計(jì)【三軸式十二擋手動(dòng)變速器】,10,二檔,變速器,設(shè)計(jì),三軸式,十二,12,手動(dòng) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 變 速 器 用 來(lái) 改 變 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 傳 到 驅(qū) 動(dòng) 輪 上 的 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 速 ， 是 汽 車 總 成 部 件 中 的 重 要 組 成 部 分 ， 是 主 要 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 。 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 要 求 對(duì) 汽 車 的 動(dòng) 力 性 、 燃 料 經(jīng) 濟(jì) 性 、 換 檔 操 縱 的 可 靠 性 與 輕 便 性 、 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 性 與 效 率 等 都 有 直 接 的 影 響 。 本 文 設(shè) 計(jì) 研 究 了 三 軸 式 十 二 擋 手 動(dòng) 變 速 器 ， 其 目 的 是 基 于 機(jī) 械 原 理 、 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 、 AutoCAD 等 知 識(shí) 的 熟 練 運(yùn) 用 和 掌 握 ， 并 利 用 Auto CAD 軟 件 繪 制 裝 配 圖 和 零 件 圖 等 五 項(xiàng) 內(nèi) 容 。 同 時(shí) 運(yùn) 用 汽 車 構(gòu) 造 、 汽 車 設(shè) 計(jì) 、 材 料 力 學(xué) 、 互 換 性 測(cè) 量 等 學(xué) 科 知 識(shí) 對(duì) 三 軸 式 十 二 檔 變 速 器 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 。 首 先 ， 本 文 將 概 述 變 速 器 的 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢(shì) ， 介 紹 變 速 器 領(lǐng) 域 的 最 新 發(fā) 展 狀 況 。 其 次 ， 工 作 原 理 做 了 闡 述 ， 對(duì) 不 同 的 變 速 器 傳 動(dòng) 方 案 進(jìn) 行 比 較 ， 選 擇 合 理 的 結(jié) 構(gòu) 方 案 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 。 再 次 ， 對(duì) 變 速 器 的 各 擋 齒 輪 和 軸 以 及 軸 承 做 了 詳 細(xì) 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 ， 并 進(jìn) 行 了 受 力 分 析 、 強(qiáng) 度 和 剛 度 校 核 計(jì) 算 ,并 為 為 這 些 元 件 選 擇 合 適 的 工 程 材 料 及 熱 處 理 方 法 。 對(duì) 一 些 標(biāo) 準(zhǔn) 件 進(jìn) 行 了 選 型 以 及 變 速 器 的 傳 動(dòng) 方 案 設(shè) 計(jì) 。 簡(jiǎn) 單 講 述 了 變 速 器 中 各 部 件 材 料 的 選 擇 。 最 后 ， 本 文 將 對(duì) 變 速 器 換 檔 過 程 中 的 重 要 部 件 同 步 器 以 及 操 縱 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 闡 述 ， 講 述 同 步 器 的 類 型 、 工 作 原 理 、 設(shè) 計(jì) 方 法 以 及 重 要 參 數(shù) 。 關(guān) 鍵 詞 ： 變 速 器 ； 傳 動(dòng) 比 ； 參 數(shù) ； 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 ； 校 核 ； 齒 輪 ； 軸 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) II ABSTRACT Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a direct impact on efficiency. This design study of the three-axis 12-speed manual transmission, the purpose is based on mechanical principles, mechanical design, AutoCAD and other knowledge and mastery of the use of skilled and using Auto CAD software, drawing assembly drawings and parts diagrams of five elements. At the same time the use of vehicle construction, automotive design, material mechanics, interchangeability of measurement knowledge of the subjects on the three-axis gearbox design file 12. At first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission. The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a better structure scheme. Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment. At last, I will introduce the operation mechanism and the synchronizer, which plays an important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer. At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design. Key words: Transmission； Transmission Ratio； Parameters； Design and Calculation； Checking； Shaft； Gear 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘 要 .I ABSTRACT.II 第 1 章 緒 論 .1 1.1 汽車變速器概述 .1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況和發(fā)展方向 .1 第 2 章 傳動(dòng)方案及零部件結(jié)構(gòu)分析 .3 2.1 變速器的基本設(shè)計(jì)要求 .3 2.2 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析和方案的設(shè)計(jì) .3 2.2.1 雙 中 間 軸 特 點(diǎn) 分 析 .4 2.2.2 倒 擋 布 置 方 案 分 析 .4 2.2.3 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 布 置 其 他 問 題 的 分 析 .6 2.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 .6 2.3.1 齒 輪 形 式 .6 2.3.2 變 速 器 軸 .6 2.3.3 變 速 器 軸 承 的 選 擇 .7 2.3.4 換 檔 機(jī) 構(gòu) .7 2.3.5 防 止 自 動(dòng) 脫 擋 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .8 2.4 本章小結(jié) .10 第 3 章 變速器齒輪參數(shù)選擇及齒數(shù)分配 .11 3.1 汽車主要技術(shù)參數(shù) .11 3.2 變速器擋數(shù)和傳動(dòng)比的確定 .11 3.2.1 主 減 速 比 的 確 定 .11 3.2.2 變 速 器 最 低 擋 傳 動(dòng) 比 的 確 定 .12 3.2.3 變 速 器 擋 數(shù) 和 傳 動(dòng) 比 范 圍 的 確 定 .13 3.2.4 變 速 器 其 他 各 擋 傳 動(dòng) 比 的 確 定 .13 3.3 中心距 A 的確定 .14 3.4 變速器齒輪參數(shù)的選擇 .15 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 3.4.1 模 數(shù) 和 齒 寬 選 擇 .15 3.4.2 齒 形 、 壓 力 角 a .15 3.4.3 齒 寬 b .15 3.4.4 齒 頂 高 系 數(shù) .16 3.4.5 齒 輪 的 修 正 .16 3.5 變速器各擋齒輪齒數(shù)的分配 .17 3.5.1 確 定 一 擋 齒 輪 的 齒 數(shù) .17 3.5.2 確 定 二 擋 齒 輪 的 齒 數(shù) .18 第 4 章 齒輪與軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .21 4.1 齒輪設(shè)計(jì)與計(jì)算 .21 4.1.1 齒 輪 材 料 的 選 擇 原 則 .21 4.1.2 輪 齒 強(qiáng) 度 校 核 .21 4.2 變速器軸的軸徑和軸長(zhǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .23 4.2.1 各 軸 的 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 速 計(jì) 算 .24 4.2.2 變 速 器 軸 的 強(qiáng) 度 校 核 .24 4.2.3 軸 的 撓 度 校 核 .26 4.3 軸承的選擇與校核 .28 4.3.1 一 軸 軸 承 的 選 擇 與 校 核 .28 4.3.2 二 軸 軸 承 的 選 擇 與 校 核 .29 4.3.3 中 間 軸 軸 承 的 選 擇 與 校 核 .30 第 5 章 同步器和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及格選用 .32 5.1 同步器的設(shè)計(jì) .32 5.1.1 鎖 銷 式 同 步 器 .32 5.1.2 鎖 環(huán) 式 同 步 器 .33 5.1.3 同 步 器 主 要 尺 寸 的 確 定 .34 5.1.4 同 步 器 主 要 參 數(shù) 的 確 定 .37 5.2 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .39 5.2.1 變 速 器 操 縱 機(jī) 構(gòu) 的 要 求 及 分 類 .40 5.2.2 變 速 器 操 縱 機(jī) 構(gòu) 分 析 .41 5.3 變速器箱體的設(shè)計(jì) .42 5.4 本章小結(jié) .43 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 結(jié) 論 .44 致 謝 .45 參考文獻(xiàn) .46 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 1.1 汽車變速器概述 變 速 器 用 于 改 變 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 曲 軸 的 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 速 ， 以 適 應(yīng) 汽 車 在 起 步 、 加 速 、 行 駛 以 及 克 服 各 種 道 路 障 礙 等 不 同 行 駛 條 件 下 ， 滿 足 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 牽 引 力 及 車 速 不 同 要 求 的 需 要 。 隨 著 汽 車 工 業(yè) 的 不 斷 發(fā) 展 ， 今 后 要 求 汽 車 車 型 的 多 樣 化 、 個(gè) 性 化 、 智 能 化 已 成 為 汽 車 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 。 但 變 速 器 設(shè) 計(jì) 一 直 是 汽 車 設(shè) 計(jì) 中 最 重 要 的 環(huán) 節(jié) 之 一 ， 它 是 用 來(lái) 改 變 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 傳 到 驅(qū) 動(dòng) 輪 上 的 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 速 ， 同 時(shí) 使 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 在 最 有 利 的 工 況 范 圍 內(nèi) 工 作 。 因 此 它 的 性 能 影 響 到 汽 車 的 動(dòng) 力 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 指 標(biāo) 。 變 速 器 能 使 汽 車 以 非 常 低 的 穩(wěn) 定 車 速 行 駛 ， 而 這 種 低 的 車 速 只 靠 內(nèi) 燃 機(jī) 的 最 低 穩(wěn) 定 車 速 是 難 以 達(dá) 到 的 。 變 速 器 的 倒 擋 使 汽 車 能 倒 退 行 駛 ； 其 空 擋 使 汽 車 在 啟 動(dòng) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 、 停 車 和 滑 行 時(shí) 能 長(zhǎng) 時(shí) 間 將 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 和 傳 動(dòng) 系 分 離 。 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 除 了 對(duì) 汽 車 的 動(dòng) 力 性 、 經(jīng) 濟(jì) 性 有 影 響 同 時(shí) 對(duì) 汽 車 操 縱 的 可 靠 性 與 輕 便 性 、 傳 動(dòng) 的 平 穩(wěn) 性 與 效 率 等 都 有 直 接 影 響 。 變 速 器 與 主 減 速 器 及 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 參 數(shù) 做 優(yōu) 化 匹 配 ， 可 得 到 良 好 的 動(dòng) 力 性 與 經(jīng) 濟(jì) 性 ； 采 用 自 鎖 及 互 鎖 裝 置 ， 倒 擋 安 全 裝 置 ， 其 他 結(jié) 構(gòu) 措 施 ， 可 使 操 縱 可 靠 ， 不 產(chǎn) 生 跳 擋 、 亂 擋 、 自 動(dòng) 脫 擋 和 誤 掛 倒 擋 ； 采 用 同 步 器 可 使 換 擋 輕 便 ， 無(wú) 沖 擊 及 噪 聲 ； 采 用 斜 齒 輪 、 修 形 及 參 數(shù) 優(yōu) 化 等 措 施 可 使 齒 輪 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 、 噪 聲 低 ， 不 同 的 傳 動(dòng) 比 還 可 以 使 在 其 不 同 路 面 提 高 汽 車 的 動(dòng) 力 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 ， 使 汽 車 和 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 有 良 好 的 匹 配 性 。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況和發(fā)展方向 變速器作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的總要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽 車技術(shù)水平的一項(xiàng)重要依據(jù)。2l 世紀(jì)能源與環(huán)境、先進(jìn)的制造技術(shù)、新 型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的 科技進(jìn)步推動(dòng)了變速器技術(shù)的發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外的變速器主要向著多檔位 方向發(fā)展，多檔位變速器在實(shí)際中所占的比例越來(lái)越大，目前有一部分重 型載貨汽車上使用的是多檔變速器。變速器作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的總要組成 部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽車技術(shù)水平的一項(xiàng)重要依據(jù)。21 世紀(jì)能 源與環(huán)境、先進(jìn)的制造技術(shù)、新型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學(xué)技 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的科技進(jìn)步推動(dòng)了變速器技術(shù)的發(fā)展。 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。 根據(jù)軸的形式分為：同定軸式，旋轉(zhuǎn)軸式。其中固定軸式又分為：兩 軸式變速器，中間軸式變速器，雙中間軸式變速器，多中間軸式變速器。 固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多剛于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車 上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要 用于液力機(jī)械式變速器。目前自動(dòng)變速器得到了廣泛的應(yīng)用。 變速器技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向如下： (1)節(jié)能與環(huán)境保護(hù)。變速器的節(jié)能與環(huán)境保護(hù)既包括傳動(dòng)系本身的 節(jié)能與環(huán)境保護(hù)，也包括發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能與保護(hù)。因此研究高效率的傳動(dòng)副 來(lái)節(jié)約能源，采用零污染的工作介質(zhì)或潤(rùn)滑油來(lái)避免環(huán)境污染，根據(jù)發(fā)動(dòng) 機(jī)的特性和行駛工況來(lái)設(shè)計(jì)變速器，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)，以保證汽 車在最高傳動(dòng)效率和最低污染物排放區(qū)運(yùn)行： (2)應(yīng)用新型材料。材料科學(xué)域技術(shù)是 21 世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的科學(xué)技術(shù)領(lǐng) 域。各種新型材料在變速器種的應(yīng)用已經(jīng)推動(dòng)了汽車技術(shù)的發(fā)展和性能的 提高。陶瓷材料、高分子聚合物、納米材料、梯度材料、表面渡膜技術(shù)等 獨(dú)特的性能特點(diǎn)，將對(duì)變速器的性能產(chǎn)生重要的影晌： (3)高性能、低成本、微型化。高性能、高效、精密、低噪聲、長(zhǎng)壽 命、重量輕、體積小、低成本一直以來(lái)是變速器的發(fā)展方向； (4)智能化、集成化。變速器智能化、集成化是信息、電子集成技術(shù) 和控制技術(shù)與變速器技術(shù)的結(jié)合。其特點(diǎn)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性和汽車的 行駛工況，通過計(jì)算機(jī)智能控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器傳動(dòng)比的實(shí)時(shí)控制，使發(fā) 動(dòng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)。將變速器智能化，并且普及到大眾化的汽車上。這 樣的汽車可以依據(jù)駕車者的性情、路面的狀況、車身的負(fù)荷乃至周邊環(huán)境 等多種因素，挑選最適合的功能，實(shí)現(xiàn)智能化駕駛，以充分發(fā)揮車輛的性 能，降低油耗，確保安全。變速器的發(fā)展使汽車好像有了人的智慧，甚至 比人更善于思索，它根據(jù)外界路面的變化，經(jīng)過計(jì)算，代替人作出準(zhǔn)確聰 明的決斷。 隨著科技的發(fā)展和汽車工業(yè)的不斷向前進(jìn)步，汽車多檔變速器會(huì)越來(lái) 越多的得到使用。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 傳動(dòng)方案及零部件結(jié)構(gòu)分析 變速器用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起 步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度， 同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有倒檔，使汽車獲得 倒退行駛能力。變速器設(shè)有空檔，可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、汽車滑行或停車時(shí)使 發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪工作。 2.1 變速器的基本設(shè)計(jì)要求 在 本 次 設(shè) 計(jì) 中 ， 由 于 是 對(duì) 傳 統(tǒng) 的 變 速 器 進(jìn) 行 改 進(jìn) 性 設(shè) 計(jì) ， ， 在 給 定 的 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 、 轉(zhuǎn) 速 及 最 高 車 速 、 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 標(biāo) 定 功 率 等 條 件 下 ， 主 要 完 成 變 速 器 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 。 在 本 設(shè) 計(jì) 中 主 要 設(shè) 計(jì) 是 帶 有 主 副 變 速 箱 的 三 軸 式 十 二 檔 變 速 器 。 ， 主 箱 是 三 軸 式 六 檔 的 變 速 器 ， 齒 輪 全 部 為 斜 齒 輪 ， 采 用 慣 性 鎖 環(huán) 式 同 步 器 ， 最 高 檔 位 為 直 接 檔 1。 副 箱 采 用 一 對(duì) 直 接 檔 齒 輪 傳 動(dòng) 和 一 對(duì) 減 速 檔 齒 輪 傳 動(dòng) 并 采 用 鎖 銷 式 同 步 器 來(lái) 改 變 傳 動(dòng) 比 。 從 而 使 掛 入 副 箱 減 速 檔 時(shí) 或 得 通 過 減 速 齒 輪 后 的 六 個(gè) 減 速 檔 位 。 對(duì) 于 變 速 器 的 要 求 ： (l)保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性； (2)設(shè)置空檔，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸； (3)設(shè)置倒梢，使汽車能倒退行駛； (4)設(shè)置動(dòng)力輸出裝置； (5)換檔迅速、省力、方便； (6)工作可靠。變速器不得有跳檔、亂檔及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； (7)變速器應(yīng)有高的工作效率； (8)變速器的工作噪聲低。 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(dòng) 力 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 指 標(biāo) 。 2.2 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析和方案的設(shè)計(jì) 目 前 ， 汽 車 上 采 用 的 變 速 器 結(jié) 構(gòu) 形 式 是 多 種 多 樣 的 ， 這 是 由 于 各 國(guó) 汽 車 的 使 用 、 制 造 、 修 理 等 條 件 不 同 ， 也 是 由 于 各 種 類 型 汽 車 的 使 用 要 求 不 同 所 決 定 的 。 盡 管 如 此 ， 一 般 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 仍 具 有 很 多 共 同 點(diǎn) 。 各 種 機(jī) 構(gòu) 形 式 都 有 其 各 自 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) ， 這 些 優(yōu) 缺 點(diǎn) 隨 主 觀 和 客 觀 條 件 的 變 化 而 變 化 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 機(jī) 械 式 變 速 器 具 有 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 傳 動(dòng) 效 率 高 、 制 造 成 本 低 和 工 作 可 靠 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 故 在 不 同 形 式 的 汽 車 上 得 到 廣 泛 應(yīng) 用 。 機(jī) 械 式 變 速 器 ， 具 有 高 的 傳 動(dòng) 效 率 （ =0.96 0.98） ， 因 此 在 各 類 車 上 得 到 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 通 常 ， 有 級(jí) 變 速 器 具 有 三 個(gè) 、 四 個(gè) 、 五 個(gè) 前 進(jìn) 擋 ； 重 型 載 貨 汽 車 和 重 型 越 野 車 則 采 用 多 擋 變 速 器 ， 其 前 進(jìn) 擋 位 數(shù) 多 大 6 16 個(gè) 甚 至 20 個(gè) 。 變 速 器 擋 位 的 增 多 可 提 高 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 功 率 利 用 率 、 汽 車 的 燃 料 經(jīng) 濟(jì) 性 和 平 均 車 速 ， 從 而 可 提 高 汽 車 的 運(yùn) 輸 效 率 ， 降 低 運(yùn) 輸 成 本 。 但 擋 位 數(shù) 的 增 多 也 使 變 速 器 的 尺 寸 及 質(zhì) 量 增 大 ， 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 制 造 成 本 提 高 ， 操 縱 也 復(fù) 雜 。 某 些 轎 車 和 貨 車 的 變 速 器 ， 采 用 僅 在 良 好 的 路 面 和 空 載 行 駛 時(shí) 才 使 用 的 超 速 擋 。 采 用 傳 動(dòng) 比 小 于 1（ 約 為 0.7 0.8） 的 超 速 擋 ， 可 充 分 地 利 用 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 功 率 ， 降 低 單 位 行 駛 里 程 的 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 曲 軸 總 轉(zhuǎn) 數(shù) ， 因 而 會(huì) 減 少 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 磨 損 ， 降 低 燃 料 消 耗 。 機(jī) 械 式 變 速 器 的 傳 動(dòng) 效 率 與 所 選 用 的 傳 動(dòng) 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(rùn) 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 。 綜 上 所 述 ， 由 于 本 次 設(shè) 計(jì) 的 為 重 型 貨 車 變 速 器 ， 布 置 形 式 采 用 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 前 置 后 輪 驅(qū) 動(dòng) ， 變 速 器 布 置 的 空 間 較 大 ， 對(duì) 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 要 求 較 高 ， 要 求 運(yùn) 行 時(shí) 噪 聲 要 小 ， 故 選 用 雙 中 間 軸 十 二 檔 變 速 檔 ， 并 且 五 檔 為 直 接 檔 1 ， 六 檔 為 超 速 檔 。 2.2.1 雙中間軸特點(diǎn)分析 1.由 于 雙 中 間 軸 ， 使 中 間 軸 上 多 個(gè) 齒 輪 傳 遞 輸 出 的 力 大 小 相 等 ， 方 向 相 反 ， 從 而 使 輸 出 軸 只 受 扭 矩 而 不 受 彎 矩 ， 可 在 設(shè) 計(jì) 時(shí) 減 小 軸 頸 和 齒 輪 直 徑 ， 從 而 減 小 中 心 距 。 體 積 小 ， 質(zhì) 量 輕 ， 降 低 噪 音 ， 提 高 壽 命 。 2.主 軸 及 齒 輪 浮 動(dòng) 安 裝 ， 主 軸 齒 輪 與 二 軸 之 間 可 以 沒 有 滾 針 軸 承 ， 減 小 發(fā) 熱 故 障 ， 提 高 工 作 可 靠 性 和 性 價(jià) 比 。 3.雙 中 間 軸 一 般 檔 數(shù) 較 多 ， 有 利 于 提 高 加 速 性 。 2.2.2 倒擋布置方案分析 倒 檔 齒 輪 的 結(jié) 構(gòu) 及 其 軸 的 位 置 ， 應(yīng) 與 變 速 器 的 整 體 結(jié) 構(gòu) 方 案 同 時(shí) 考 慮 。 在 結(jié) 構(gòu) 布 置 上 ， 要 注 意 在 不 掛 入 倒 檔 時(shí) ， 不 能 與 第 二 軸 齒 輪 有 嚙 合 情 況 。 換 倒 檔 時(shí) 能 順 利 換 入 倒 檔 ， 而 不 和 其 它 齒 輪 發(fā) 生 干 涉 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 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(shí) 現(xiàn) 換 倒 擋 ， 故 多 數(shù) 方 案 采 用 直 齒 滑 動(dòng) 齒 輪 方 式 換 倒 擋 。 為 實(shí) 現(xiàn) 倒 擋 傳 動(dòng) ， 有 些 方 案 利 用 在 中 間 軸 和 第 二 軸 上 的 齒 輪 傳 動(dòng) 路 線 中 ， 加 入 一 個(gè) 中 間 傳 動(dòng) 齒 輪 的 方 案 。 前 者 雖 然 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 但 是 中 間 傳 動(dòng) 齒 輪 的 輪 齒 ， 是 在 最 不 利 的 正 ， 負(fù) 交 替 對(duì) 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(dòng) 比 略 有 增 加 。 圖2-1 倒擋布置方案 圖 2-2 為 常 見 的 倒 擋 布 置 方 案 。 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 2-2c 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) 。 圖 2-2f 所 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(zhǎng) 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 。 綜 上 所 述 本 次 設(shè) 計(jì) 選 擇 第 6 種 倒 擋 布 置 方 案 。 因 為 變 速 器 在 一 擋 和 倒 擋 工 作 時(shí) 有 較 大 的 力 ， 所 以 無(wú) 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 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(dòng) 比 雖 然 與 一 擋 的 傳 動(dòng) 比 接 近 ， 但 因 為 使 用 倒 擋 的 時(shí) 間 非 常 短 ， 從 這 點(diǎn) 出 發(fā) 有 些 方 案 將 一 擋 布 置 在 靠 近 軸 的 支 承 處 ， 然 后 再 布 置 倒 擋 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 此 時(shí) 在 倒 擋 工 作 時(shí) ， 齒 輪 磨 損 與 噪 聲 在 短 時(shí) 間 內(nèi) 略 有 增 加 ， 與 此 同 時(shí) 在 一 擋 工 作 時(shí) 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(duì) 倒 擋 軸 的 受 力 狀 況 有 影 響 ， 與 此 同 時(shí) 為 防 止 意 外 掛 入 倒 擋 ， 一 般 在 掛 倒 擋 時(shí) 設(shè) 有 一 個(gè) 掛 倒 擋 時(shí) 需 克 服 彈 簧 所 產(chǎn) 生 的 力 ， 用 來(lái) 提 醒 駕 駛 員 注 意 2.2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置其他問題的分析 各 檔 齒 輪 在 變 速 器 中 的 位 置 安 排 ， 應(yīng) 考 慮 齒 輪 的 受 載 狀 況 。 承 受 載 荷 大 的 低 檔 齒 輪 ， 一 般 安 置 在 離 軸 承 較 近 的 地 方 ， 以 較 小 軸 的 變 形 ， 使 齒 輪 的 重 疊 系 數(shù) 不 致 下 降 過 多 。 變 速 器 齒 輪 主 要 是 因 接 觸 應(yīng) 力 過 高 而 造 成 表 面 點(diǎn) 蝕 損 壞 ， 因 此 將 高 檔 齒 輪 安 排 在 離 兩 支 撐 較 遠(yuǎn) 處 較 好 。 該 處 因 軸 的 變 形 而 引 起 齒 輪 的 偏 轉(zhuǎn) 角 較 小 ， 故 齒 輪 的 偏 載 也 小 。 在 三 軸 式 變 速 器 中 ， 普 遍 采 用 具 有 直 接 檔 的 傳 動(dòng) 方 案 ， 并 盡 可 能 地 將 使 用 時(shí) 間 最 多 的 檔 位 設(shè) 計(jì) 成 直 接 檔 。 能 夠 更 充 分 的 利 用 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 功 率 ， 使 汽 車 行 駛 時(shí) 所 需 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 曲 軸 的 總 轉(zhuǎn) 數(shù) 減 少 ， 因 而 有 助 于 減 少 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 磨 損 和 降 低 燃 料 消 耗 。 2.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 2.3.1 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。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)，但是 考慮到設(shè)計(jì)過程的復(fù)雜性，以及現(xiàn)在通用的多檔變速器多為直齒輪，如圖 2-2。所以本設(shè)計(jì)各檔均選用直齒輪。 2.3.2 變速器軸 變 速 器 在 工 作 是 承 受 力 扭 矩 、 彎 矩 ， 因 此 應(yīng) 具 備 足 夠 的 強(qiáng) 度 和 剛 度 。 軸 的 鋼 的 不 足 ， 在 負(fù) 荷 作 用 下 ， 軸 會(huì) 產(chǎn) 生 過 大 的 變 形 ， 影 響 齒 輪 的 正 常 嚙 合 ， 產(chǎn) 生 過 大 的 噪 聲 ， 并 會(huì) 降 低 齒 輪 的 使 用 壽 命 。 這 一 點(diǎn) 很 重 要 ， 與 其 它 零 件 的 設(shè) 計(jì) 不 同 。 設(shè) 計(jì) 變 速 器 軸 時(shí) 主 要 考 慮 以 下 幾 個(gè) 問 題 ： 軸 的 結(jié) 構(gòu) 形 狀 ， 軸 直 徑 、 長(zhǎng) 度 、 軸 的 強(qiáng) 的 和 剛 度 ， 軸 上 花 鍵 型 式 和 尺 寸 。 軸 的 結(jié) 構(gòu) 主 要 依 據(jù) 變 速 器 結(jié) 構(gòu) 布 置 的 要 求 ， 并 考 慮 加 工 工 藝 ， 裝 配 工 藝 而 最 后 確 定 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 2-2 常見的十二檔變速器 2.3.3 變速器軸承的選擇 變 速 器 軸 承 常 采 用 深 溝 球 軸 承 、 圓 柱 滾 子 軸 承 圓 錐 滾 子 軸 承 、 滾 針 軸 承 、 滑 動(dòng) 軸 套 等 等 。 滾 針 軸 承 、 滑 動(dòng) 軸 承 套 主 要 用 在 齒 輪 與 軸 不 是 固 定 連 接 ， 并 要 求 兩 者 有 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 的 地 方 。 變 速 器 中 采 用 圓 錐 滾 子 軸 承 雖 然 有 直 徑 較 小 、 寬 度 較 大 因 而 容 量 大 、 可 承 受 高 負(fù) 荷 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 但 也 有 需 要 調(diào) 整 預(yù) 緊 、 裝 配 麻 煩 、 磨 損 后 軸 易 歪 斜 而 影 響 齒 輪 正 確 嚙 合 的 缺 點(diǎn) 。 由 于 本 設(shè) 計(jì) 的 變 速 器 為 三 軸 式 變 速 器 ， 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(shí) 可 布 置 圓 柱 滾 子 軸 承 ， 若 空 間 不 足 則 采 用 滾 針 軸 承 。 第 二 軸 后 端 常 采 用 深 溝 球 軸 承 ， 用 來(lái) 承 受 軸 向 力 和 徑 向 力 。 根 據(jù) 載 貨 汽 車 的 軸 承 承 受 高 扭 矩 和 高 負(fù) 荷 且 有 一 定 軸 向 力 故 中 間 軸 前 、 后 軸 承 ， 按 直 徑 系 列 一 般 選 用 圓 柱 滾 子 軸 承 或 圓 錐 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 20mm。 2.3.4 換檔機(jī)構(gòu) 目 前 汽 車 上 的 機(jī) 械 式 變 速 器 采 用 的 換 檔 結(jié) 構(gòu) 形 式 有 三 種 ： 1. 滑 動(dòng) 齒 輪 換 檔 ： 通 常 是 采 用 滑 動(dòng) 直 齒 輪 進(jìn) 行 換 檔 ， 但 也 有 采 用 滑 動(dòng) 斜 齒 輪 換 檔 的 。 滑 動(dòng) 直 齒 輪 換 檔 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 緊 湊 、 容 易 制 造 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 缺 點(diǎn) 是 換 檔 使 齒 面 承 受 很 大 的 沖 擊 ， 會(huì) 導(dǎo) 致 齒 輪 過 早 損 壞 ， 并 且 直 齒 輪 工 作 噪 聲 大 ， 所 以 這 種 換 檔 方 式 一 般 僅 用 在 倒 檔 上 。 2. 嚙 合 套 換 檔 ： 用 接 合 套 換 檔 ， 可 將 構(gòu) 成 某 傳 動(dòng) 比 的 一 對(duì) 齒 輪 ， 制 成 常 嚙 合 斜 齒 輪 。 而 斜 齒 輪 上 另 外 有 一 部 分 做 成 直 的 結(jié) 合 齒 ， 用 來(lái) 與 嚙 合 套 向 嚙 合 。 這 種 結(jié) 構(gòu) 具 有 斜 齒 輪 的 傳 動(dòng) 優(yōu) 點(diǎn) ， 同 時(shí) 克 服 了 滑 動(dòng) 齒 輪 換 檔 時(shí) 沖 擊 力 集 中 在 1-2 個(gè) 輪 齒 上 的 缺 陷 。 因 為 在 換 檔 時(shí) ， 有 嚙 合 套 以 及 相 嚙 合 的 結(jié) 合 齒 上 所 有 的 輪 齒 共 同 承 擔(dān) 所 受 到 的 沖 擊 ， 所 以 嚙 合 套 和 結(jié) 合 齒 的 輪 齒 所 受 的 沖 擊 損 傷 和 磨 損 較 小 。 它 的 缺 點(diǎn) 是 增 大 了 變 速 器 的 軸 向 尺 寸 ， 未 能 徹 底 消 除 齒 輪 端 面 所 受 到 的 沖 擊 。 3. 同 步 器 換 檔 ： 現(xiàn) 在 大 多 數(shù) 汽 車 的 變 速 器 都 采 用 同 步 器 。 使 用 同 步 器 可 減 輕 結(jié) 合 齒 在 換 檔 時(shí) 引 起 的 沖 擊 及 零 件 的 損 壞 。 并 且 具 有 操 縱 輕 便 ， 經(jīng) 濟(jì) 性 和 縮 短 換 檔 時(shí) 間 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 從 而 改 善 了 汽 車 的 加 速 性 ， 經(jīng) 濟(jì) 性 和 山 區(qū) 行 使 的 安 全 性 。 其 缺 點(diǎn) 是 零 件 增 多 ， 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 軸 向 尺 寸 增 加 ， 制 造 要 求 高 ， 同 步 環(huán) 磨 損 大 ， 壽 命 低 。 但 是 近 年 來(lái) 由 于 同 步 器 的 廣 泛 使 用 ， 受 命 問 題 已 解 決 。 上 述 三 種 換 檔 方 案 ， 可 同 時(shí) 用 在 同 一 變 速 器 中 的 不 同 檔 位 上 。 一 般 考 慮 原 則 是 不 常 用 的 倒 檔 和 一 檔 采 用 結(jié) 構(gòu) 較 簡(jiǎn) 單 的 滑 動(dòng) 直 齒 輪 或 嚙 合 套 的 形 式 。 對(duì) 于 常 用 的 檔 位 則 采 用 同 步 器 或 嚙 合 套 。 2.3.5 防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 自 動(dòng) 脫 擋 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(dòng) 等 原 因 ， 都 會(huì) 導(dǎo) 致 自 動(dòng) 脫 擋 。 為 解 決 這 個(gè) 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、互鎖銷式 圖 2-3 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(lái)保證互鎖。 圖 2-3，a 為空檔位置，此時(shí)任一叉軸可自由移動(dòng)。圖 2-3，b，c，d 為某一叉軸在工作位置，而其他叉軸被鎖住。 圖 2-3 互鎖銷式工作原理 2、擺動(dòng)鎖塊式 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 2-4 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 檔住其他兩個(gè)變速叉軸槽，保證換檔時(shí)不能 同時(shí)掛入兩檔。 3、轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式 圖 2-5 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。上海 SH-130 型載重汽車的變速器互鎖機(jī)構(gòu)就采用這種型式。 圖 2-4 擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 2-5 轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖機(jī)構(gòu) 2.4 本章小結(jié) 本 章 首 先 先 確 定 了 設(shè) 計(jì) 變 速 器 所 需 的 汽 車 主 要 參 數(shù) 以 及 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 形 式 的 選 擇 并 依 據(jù) 變 速 器 幾 種 常 見 的 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 布 置 方 案 ， 對(duì) 兩 軸 式 和 中 間 軸 式 的 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 作 了 簡(jiǎn) 要 說(shuō) 明 ， 分 析 了 各 種 方 案 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) ， 同 時(shí) 介 紹 了 幾 種 常 見 的 倒 擋 機(jī) 構(gòu) 布 置 方 案 ， 闡 述 了 各 種 方 案 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) 并 對(duì) 倒 檔 布 置 形 式 做 出 了 選 擇 。 在 變 速 器 零 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 選 擇 部 分 中 ， 對(duì) 變 速 器 齒 輪 、 軸 、 換 擋 機(jī) 構(gòu) 的 形 式 和 變 速 器 防 止 自 動(dòng) 脫 擋 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 了 分 析 和 說(shuō) 明 。 最 后 結(jié) 合 本 次 設(shè) 計(jì) 所 依 據(jù) 車 輛 的 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) ， 選 擇 了 本 設(shè) 計(jì) 的 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 布 置 方 案 和 零 、 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 作 為 以 后 變 速 器 設(shè) 計(jì) 的 基 礎(chǔ) 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 變速器齒輪參數(shù)選擇及齒數(shù)分配 3.1 汽車主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 陜西陜汽 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率(kw) 193 外廓尺寸(mm)(長(zhǎng) 寬高) 1191625003162 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩(N.m) (30003500r/min) 646 輪距(前)(mm) 1939 前(kg) 13000 輪距(后)(mm) 1800 滿載軸荷 后(kg) 16000 軸距(mm) 前-中（4000） 中-后（1350） 主減速器減速比 8.6 最高車速(km/h) 90 載質(zhì)量(kg) 14000 最大爬坡度(%) 16.7 整車整備質(zhì)量(kg) 15000 輪胎規(guī)格 11.00-20 滿載總重(kg) 29000 3.2 變速器擋數(shù)和傳動(dòng)比的確定 3.2.1 主減速比的確定 (3.1)037.irnuga 式 中 ： 汽 車 行 駛 速 度 （km/h） ；au 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 。0i 已 知 ： 最 高 車 速 = =90 km/h； 最 高 檔 為 超 速 檔 ， 傳 動(dòng) 比maxuv 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 =0.78；車 輪 滾 動(dòng) 半 徑 由 所 選 用 的 輪 胎 規(guī) 格 得 到 =533(mm)；gi 1.02Rr 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 = =3000（r/min） ；由公式（3.1）得 到 主 減 速 器 傳 動(dòng) 比 計(jì)np 算 公 式 08.6i 3.2.2 變速器最低擋傳動(dòng)比的確定 在 選 擇 最 低 擋 傳 動(dòng) 比 時(shí) ， 應(yīng) 根 據(jù) 汽 車 最 大 爬 坡 度 、 驅(qū) 動(dòng) 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(dòng) 車 輪 的 滾 動(dòng) 半 徑 等 來(lái) 綜 合 考 慮 來(lái) 確 定 。 汽 車 爬 坡 時(shí) 車 速 不 高 ， 空 氣 阻 力 可 忽 略 ， 則 最 大 驅(qū) 動(dòng) 力 用 于 克 服 輪 胎 與 路 面 間 的 滾 動(dòng) 阻 力 及 爬 坡 阻 力 10。 故 有 (3.2)maxaxmax01max sincogfgriTTge 則 由 最 大 爬 坡 度 要 求 的 變 速 器 1 擋 傳 動(dòng) 比 為 ： (3.3) Tergifi0maxax1 )( 式 中 ： 汽 車 總 質(zhì) 量 ，m=29000 Kg；m 重 力 加 速 度 ， m/s2；8.9 道 路 附 著 系 數(shù) ， ；f f 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 的 滾 動(dòng) 半 徑 ， =533mm；r 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ， =646NmmaxeT 主 減 速 比 ， =8.6；0i 汽 車 傳 動(dòng) 系 的 傳 動(dòng) 效 率 ， 。T96.0T 將 各 數(shù) 據(jù) 代 入 式 (3.3)中 得 ： 18.49gi 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 根 據(jù) 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 與 路 面 的 附 著 條 件 ： 201maxGriTTge 可 求 得 變 速 器 一 擋 傳 動(dòng) 比 為 ： 式 中 ： 汽 車 滿 載 靜 止 與 水 平 路 面 時(shí) 驅(qū) 動(dòng) 橋 給 地 面 的 載 荷 ，2G Kg；150 道 路 的 附 著 系 數(shù) ， 計(jì) 算 時(shí) 取 ；5.06 =12.18TergiGi0max21 所以取一檔傳動(dòng)比為 12.1 3.2.3 變速器擋數(shù)和傳動(dòng)比范圍的確定 變 速 器 的 檔 位 數(shù) 根 據(jù) 不 同 種 類 車 的 用 途 以 及 為 了 降 低 油 耗 ， 變 速 器 的 檔 數(shù) 有 增 加 的 趨 勢(shì) 。 目 前 ， 乘 用 車 一 般 用 4 5 個(gè) 檔 位 的 變 速 器 。 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 排 量 大 的 乘 用 車 變 速 器 多 用 5 個(gè) 檔 。 商 用 車 變 速 器 采 用 4 5 個(gè) 檔 或 多 檔 。 載 質(zhì) 量 在 2.0 3.5t 的 貨 車 采 用 五 檔 變 速 器 ， 載 質(zhì) 量 在 4.0 8.0t 的 貨 車 采 用 六 檔 變 速 器 。 多 檔 變 速 器 多 用 于 總 質(zhì) 量 大 些 的 貨 車 和 越 野 汽 車 上 。 檔 數(shù) 選 擇 的 要 求 ： 1、 相 鄰 檔 位 之 間 的 傳 動(dòng) 比 比 值 在 1.8 以 下 。 2、 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 重 型 貨 車 變 速 器 為 12 檔 變 速 器 。 3.2.4 變速器其他各擋傳動(dòng)比的確定 變 速 器 的 擋 為 直 接 擋 ， 其 傳 動(dòng) 比 為 1.0， 中 間 擋 的 傳 動(dòng) 比 理 論 上 按 公 比 (其 中 n 為 擋 位 數(shù) )的 幾 何 級(jí) 數(shù) 排 列 ， 實(shí) 際 上 與 理11minaxgngiq 論 值 略 有 出 入 。 將 各 數(shù) 代 入 式 中 得 ： q=1.28 則 變 速 器 其 他 各 擋 的 傳 動(dòng) 比 為 12.gi94 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 37.1gi45.6gi3872.1gi89.64gi102 gi12.78 主副箱傳動(dòng)比為 61127.4.6ggii 3.3 中心距 A 的確定 對(duì) 中 間 軸 式 變 速 器 ， 是 將 中 間 軸 與 第 二 軸 之 間 的 距 離 稱 為 變 速 器 中 心 距 ； 它 是 一 個(gè) 基 本 參 數(shù) ， 其 大 小 不 僅 對(duì) 變 速 器 的 外 形 尺 寸 、 體 積 和 質(zhì) 量 大 小 有 影 響 ， 而 且 對(duì) 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(lái) 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 。 還 有 ， 變 速 器 中 心 距 取 得 過 小 ， 會(huì) 使 變 速 器 長(zhǎng) 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 11。 由于變速器為中間軸式變速器，初選中心距可根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式 （3.1）計(jì)算。 3Aemax1g=KTi （3.1） 式中： A 變速器中心距（mm） ； 中心距系數(shù)， （多檔 9.511.0）K 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩=646（N.m） ；maxeT 變速器一檔傳動(dòng)比為 12.1；1i 變速器傳動(dòng)效率，取 96%。g 將各參數(shù)代入式（3.4）得到：A=164.3-191.4 初取 A=170mm 3.4 變速器齒輪參數(shù)的選擇 3.4.1 模數(shù)和齒寬選擇 選 取 齒 輪 模 數(shù) 時(shí) 一 般 要 遵 守 的 原 則 是 ： 為 了 減 少 噪 聲 應(yīng) 合 理 減 小 模 數(shù) ， 同 時(shí) 增 加 齒 寬 ； 為 使 質(zhì) 量 小 些 ， 應(yīng) 該 增 加 模 數(shù) ， 同 時(shí) 減 少 齒 寬 ； 從 工 藝 方 面 考 慮 ， 各 檔 齒 輪 應(yīng) 該 選 用 一 種 模 數(shù) ； 從 強(qiáng) 度 方 面 考 慮 ， 各 檔 齒 輪 應(yīng) 有 不 同 的 模 數(shù) 。 對(duì) 于 轎 車 ， 減 少 工 作 噪 聲 較 為 重 要 ， 因 此 模 數(shù) 應(yīng) 選 得 小 些 ； 對(duì) 于 貨 車 ， 減 小 質(zhì) 量 比 減 小 噪 聲 更 重 要 ， 因 此 模 數(shù) 應(yīng) 選 得 大 些 。 變 速 器 齒 輪 法 向 模 數(shù) 由 下 表 給 出 轎車 貨車 車 型 微型轎車 中級(jí)轎車 中型貨車 重型貨車 模數(shù) /mmnm2.252.75 2.753.00 3.504.50 4.506.00 本 次 設(shè) 計(jì) 的 為 重 型 貨 車 故 選 取 模 數(shù) 為 m=5、 m=6 3.4.2 齒形、壓力角 a 壓力角較小時(shí)，重合度較大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時(shí)， 可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。 對(duì)于轎車，為了降低噪聲，應(yīng)選用小些的壓力角。對(duì)貨車，為提高齒 輪強(qiáng)度，應(yīng)選用 或 等大些的壓力角。2.5o 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 所以普遍采用的壓力角為 。嚙合20o 20o 套或同步器的壓力角有 、 、 等，普遍采用 壓力角。33o 本變速器全部選用標(biāo)準(zhǔn)壓力角 。o 3.4.3 齒寬 b 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)受力的 均勻程度等均有影響。 選用較小的齒寬可以縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量。 選用較大的齒寬，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬 方向受力不均勻并存齒寬方向磨損不均勻。 通常根據(jù)齒輪模數(shù) m 的大小來(lái)選定齒寬 b，b= mcK 式中： 齒寬系數(shù)，為 4.58.0。cK 3.4.4 齒頂高系數(shù) 齒 頂 高 系 數(shù) 對(duì) 重 合 度 、 輪 齒 強(qiáng) 度 、 工 作 噪 聲 、 輪 齒 相 對(duì) 滑 動(dòng) 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 。 本 次 設(shè) 計(jì) 齒 頂 高 系 數(shù) 取 1.25。 3.4.5 齒輪的修正 為 了 改 善 齒 輪 傳 動(dòng) 的 某 些 性 能 ， 常 對(duì) 齒 輪 進(jìn) 行 修 正 。 修 正 的 方 法 有 三 種 ： 1.加 工 時(shí) 改 變 刀 具 與 齒 輪 毛 坯 的 相 對(duì) 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(jì) 中 一 個(gè) 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(duì) 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(diǎn) 是 不 能 同 時(shí) 增 加 一 對(duì) 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(diǎn) ， 有 避 免 了 其 缺 點(diǎn) 。 有 幾 對(duì) 齒 輪 安 裝 在 中 間 軸 和 第 二 軸 上 組 合 并 構(gòu) 成 的 變 速 器 ， 會(huì) 因 保 證 各 檔 傳 動(dòng) 比 的 需 要 ， 使 各 相 互 嚙 合