四驅(qū)越野汽車(chē)變速器及操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[三軸五檔]

四驅(qū)越野汽車(chē)變速器及操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[三軸五檔],三軸五檔,越野,汽車(chē),變速器,操縱,系統(tǒng),設(shè)計(jì),五檔 編號(hào) 無(wú)錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目： 四驅(qū)越野汽車(chē)變速器 及操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動(dòng)化 專業(yè) 學(xué) 號(hào)： 　　　 0923069　　　　 學(xué)生姓名： 柴亦浩 指導(dǎo)教師： 　 過(guò)金超（職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013年5月25日 無(wú)錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠(chéng) 信 承 諾 書(shū) 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 四驅(qū)越野汽車(chē)變速器及操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫(xiě)的成果作品。 班 級(jí)： 機(jī)械92 學(xué) 號(hào)： 0923069 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無(wú)錫太湖學(xué)院 　信 機(jī)　系 　機(jī)械工程及自動(dòng)化 　專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)論 文 任 務(wù) 書(shū) 一、題目及專題： 1、題目　　 四驅(qū)越野汽車(chē)變速器及操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 　 2、專題　 　 二、課題來(lái)源及選題依據(jù) 隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，汽車(chē)工業(yè)也漸漸成為我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)，汽車(chē)的使用已經(jīng)遍布全國(guó)。而隨著我國(guó)加入WTO，人民生活水平的不斷提高，微型客貨兩用車(chē)、轎車(chē)等高級(jí)消費(fèi)品已進(jìn)入平常家庭。在我國(guó)，汽車(chē)工業(yè)起步較晚。入世后，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)面臨的是機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)不斷的壯大， 以及汽車(chē)行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，工作可靠，性能優(yōu)良，且符合中國(guó)國(guó)情的汽車(chē)已經(jīng)是當(dāng)前汽車(chē)設(shè)計(jì)者的緊迫問(wèn)題。在面臨著前所未有的機(jī)遇同時(shí)，不得不承認(rèn)在許多技術(shù)上，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家還一定的差距，所以我們要努力為我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。而在本課題的學(xué)習(xí)中，我將重點(diǎn)研究四驅(qū)越野車(chē)的變速器部分。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： （1）熟悉變速器的功用和要求，變速器結(jié)構(gòu)方案的確定，變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析； （2）熟練掌握用CAD軟件進(jìn)行畫(huà)圖； （3）熟練掌握變速器主要參數(shù)的選擇(檔數(shù)和傳動(dòng)比、中心距、軸向尺寸、齒輪參數(shù))； （4）掌握變速器及操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原理； （5）能夠熟練了解變速器一些基本的故障分析。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械92 班 　　姓名 柴亦浩 五、開(kāi)始及完成日期： 自2012年11月12日 至2013年5月25日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問(wèn)）： 指導(dǎo)教師　　　　　　　簽名 簽名 　　　　　　　簽名 教研室主任 　　　　　　〔學(xué)科組組長(zhǎng)研究所所長(zhǎng)〕 　　　　　　簽名 　　 　　系主任 　　　　　　簽名 2012年11月12日 摘 要 四驅(qū)越野汽車(chē)變速器的傳動(dòng)方案及傳動(dòng)過(guò)程是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，越野汽車(chē)變速與我們之前所做的三級(jí)減速器設(shè)計(jì)不同，我們之前所做的三級(jí)減速中，齒輪與軸是靠鍵連接在一起的，而本次的設(shè)計(jì)中齒輪與軸不僅有鍵連接，而且有空套的，減速中同步器起重要作用。 同步器的類型比較多，在諸多同步器中，適合四驅(qū)越野汽車(chē)變速器的是鎖銷式同步器。鎖銷式同步器的工作原理是難點(diǎn)之一，四驅(qū)越野汽車(chē)操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的第三個(gè)難點(diǎn)，他在操縱過(guò)程中涉及到掛檔自鎖、掛檔互鎖及倒檔鎖，這是操作系統(tǒng)的重要部分。 變速器是車(chē)上的一個(gè)重要部件，變速器是汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)中重要性僅次于發(fā)動(dòng)機(jī)的部件,直接涉及操控樂(lè)趣和駕乘舒適性，它對(duì)燃油消耗、尾氣排放、行駛動(dòng)力性和舒適性都會(huì)產(chǎn)生重大影響。 關(guān)鍵詞：變速器；同步器；齒輪 III ABSTRACT Four-wheel drive off-road car transmission scheme and the transmission process is one of the focuses of this design, off-road vehicle speed and we made three before the reducer designs, we made three before the deceleration, the gear and shaft is linked by key, and this gear and shaft design not only key to connect, and free sets, slow play an important role of synchronization. The type of synchronizer more, in many synchronizer for four-wheel drive off-road vehicle transmission is locking pins synchronizer. Lock pin type synchronizer works by one of the difficulties, four-wheel drive off-road vehicle control system design is the design of this third difficulty, he was involved in manipulating the process of self-locking hanging file, hanging file interlock and reverse lock, this is an important part of the operating system Gearbox is one of the important parts of the vehicle, transmission is the automobile power system importance only to the components of an engine, directly relates to the control pleasure and ride comfort, its fuel consumption, exhaust emissions, driving dynamics and comfort will have a significant impact. Keywords: Transmission; synchronizer; gear 目 錄 摘 要 III ABSTRACT IV 目 錄 V 1 緒論 1 2 變速器總體設(shè)計(jì) 3 2.1 全時(shí)四驅(qū)與分時(shí)四驅(qū) 3 2.2 變速器選型 4 2.3 變速器幾軸式選用 7 2.3.1三軸五當(dāng)變速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 8 2.3.2 兩軸五當(dāng)變速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 8 2.4 變速器零部件的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 10 2.4.1 齒輪式 10 2.4.2 軸的機(jī)構(gòu)分析 11 2.4.2 軸承形式 11 3 基本參數(shù)的確定 12 3.1變速器的檔位數(shù)和傳動(dòng)比 12 3.1.1 確定變速器的檔數(shù) 12 3.1.2定一檔傳動(dòng)比的取值 12 3.2 中心距 14 3.3 齒輪參數(shù) 14 3.3.1 齒輪模數(shù) 15 3.3.2 齒形、壓力角與螺旋角 15 3.3.3 齒寬 15 3.3.4 齒頂高系數(shù) 15 3.3.5 齒輪變位 15 3.4 各檔齒數(shù)的分配 16 3.4.1 確定一檔齒輪的齒數(shù) 17 3.4.2 修正中心距 17 3.4.3 確定各檔齒輪的齒數(shù) 17 4 齒輪強(qiáng)度的校核 20 4.1 齒輪的損壞形式 20 4.2 齒輪的強(qiáng)度校核 20 4.2.1 接觸強(qiáng)度校核 20 4.2.2 彎曲強(qiáng)度校核 22 5 同步器的選擇 25 5.1 同步器的構(gòu)造及工作原理 25 5.2 同步器的結(jié)構(gòu)類型 25 5.2.1 鎖環(huán)式同步器 25 5.2.2 鎖銷式同步器 26 5.2.3 多錐式同步器與多片式同步器 26 5.2.4 慣性增力式同步器 26 5.3 鎖銷式同步器的選擇 27 5.4 鎖銷式同步器同步環(huán)的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 5.4.1 同步環(huán)錐面角的確定 28 5.4.2 同步環(huán)錐面螺紋和油槽的設(shè)計(jì) 28 5.4.3 同步環(huán)錐面直徑和寬度的確定 28 5.4.4 同步環(huán)的材料 28 5.5 鎖銷式同步器鎖銷的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 5.5.1 同步器鎖止角的確定 28 5.5.2 同步器鎖銷差的確定 28 5.6 鎖銷式同步器齒套的設(shè)計(jì)計(jì)算 28 5.6.1 齒套鎖銷孔和定位銷孔的設(shè)計(jì) 28 5.6.2齒套接合齒的設(shè)計(jì) 28 5.7同步器零件之間間隙的確定 28 6 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 30 7 結(jié)論與展望 34 7.1結(jié)論 34 7.2不足之處及未來(lái)展望 34 致 謝 35 參考文獻(xiàn) 36 附錄 37 37 四驅(qū)越野汽車(chē)變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 緒論 隨著生活水平的提高，人們對(duì)交通工具的要求越來(lái)越高。這兩年我國(guó)汽車(chē)行業(yè)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。汽車(chē)已不再作為富貴的奢侈品，被更多的中層階級(jí)接受。 越野車(chē)（圖1.1）作為一種能在無(wú)路地面上行使的高通過(guò)性汽車(chē)。無(wú)論是在東部沿海地區(qū)還是在中西部地區(qū)得到了廣大中青年消費(fèi)者的青睞。此外，汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展帶動(dòng)了絕大數(shù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)部門(mén)的發(fā)展，越來(lái)越多的國(guó)家把汽車(chē)工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。 改革開(kāi)放以來(lái),中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展駛?cè)肓丝燔?chē)道，汽車(chē)產(chǎn)量不斷飆升,1971年、1988年、1992年和 2000年分別突破10萬(wàn)輛、50萬(wàn)輛、100萬(wàn)輛和 500萬(wàn)輛，己成功躋身世界汽車(chē)四強(qiáng)之列。隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，高速公路、高等級(jí)公路的不斷建設(shè)，汽車(chē)正逐漸進(jìn)入家庭，成為人們生活的一部分.1980－2001年，我國(guó)汽車(chē)消費(fèi)量年均增長(zhǎng)高達(dá)18﹪，特別是進(jìn)入九十年代以后，國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)量以l－2年遞增10萬(wàn)輛的速度高速增長(zhǎng)，目前在汽車(chē)市場(chǎng)的比重己超過(guò)30﹪，成為我國(guó)汽車(chē)需求增長(zhǎng)的重要拉動(dòng)力量。大力發(fā)展公共交通，“鼓勵(lì)汽車(chē)進(jìn)入家庭”己經(jīng)被黨中央寫(xiě)入“十五計(jì)劃”。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委提出，“十五”期末我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量要達(dá)320萬(wàn)輛左右，力爭(zhēng)到2010年使之成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。規(guī)劃預(yù)計(jì)到2005年，轎車(chē)產(chǎn)量為 110萬(wàn)輛左右；汽車(chē)工業(yè)增加值為 1300億元，占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值 1﹪左右，汽車(chē)產(chǎn)品基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。 隨著我國(guó)加入世界貿(mào)易組織，通用、福特、日產(chǎn)……一批世界一流汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)紛紛進(jìn)入中國(guó)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈.入世后，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)將是我國(guó)汽車(chē)工業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)。 圖1.1 越野車(chē) 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，汽車(chē)己成為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾慕煌ㄟ\(yùn)輸工具。人民生活水平的不斷提高，則更對(duì)車(chē)輛的舒適性能提出高要求, 不僅如此,隨著世界石油的越來(lái)越緊張,全球資源的減少，汽車(chē)變速性能還直接影響汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)輸生產(chǎn)效率、變速過(guò)程的全面研究以提高汽車(chē)的動(dòng)力性，具有積極的社會(huì)效益和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 現(xiàn)代汽車(chē)上廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源設(shè)置了變速器. 我國(guó)正在大力發(fā)展汽車(chē)產(chǎn)業(yè)，有針對(duì)性地進(jìn)行汽車(chē)零部件的設(shè)計(jì)，是進(jìn)行汽車(chē)設(shè)計(jì)的有效切入點(diǎn)。變速器作為重要的部件，我國(guó)正在積極進(jìn)行相關(guān)研究。 由此可見(jiàn)，四驅(qū)越野車(chē)的變速器的設(shè)計(jì)具有很重要的意義 本課題來(lái)源：結(jié)合科研進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。進(jìn)行設(shè)計(jì)的基本條件是如下的一些重 要的技術(shù)數(shù)據(jù)。 外行尺寸(長(zhǎng)×寬×高)：3600×1550×1500(mm)； 額定功率：76kW(3800r/min) ; 最大扭矩：225N·m(2000r/min) 前軸距：2230mm; 輪距：1300mm ;后輪距：1300mm ; 總質(zhì)量：1.5t; 載重量：2.1t ;Vmin:5km/h ; Vmax:140km/h; 最大爬坡度：60%； 技術(shù)要求是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，符合標(biāo)準(zhǔn)和其他有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定。 在過(guò)老師的指導(dǎo)下，首先進(jìn)行了方案論證。經(jīng)過(guò)討論與研究，確定了課題所要解決的主要問(wèn)題以及設(shè)計(jì)思路。主要由以下幾點(diǎn)： （1）變速器系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)。 （2）操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析與計(jì)算。 （3）零部件的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核。 本次設(shè)計(jì)的四驅(qū)越野汽車(chē)變速器及其操縱系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝卸方便，維修及調(diào)整方便，貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化及總成系列化等設(shè)計(jì)要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；體小、質(zhì)輕、承載能力強(qiáng)，工作可靠。此外，在國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)型汽車(chē)變速器市場(chǎng)上，最大扭矩在225 N·m左右有著很大的潛力，不光運(yùn)用在越野汽車(chē)，還可以運(yùn)用到輕型運(yùn)輸車(chē)，小貨車(chē)上。從理論上來(lái)講本次設(shè)計(jì)也是對(duì)大學(xué)所學(xué)知識(shí)的一次綜合運(yùn)用。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于資料不夠齊全，加上沒(méi)有任何設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)中一定存在著許多問(wèn)題，懇請(qǐng)各位老師指正。 2 變速器總體設(shè)計(jì) 變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車(chē)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對(duì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪牽引力及車(chē)速的不同要求的需要。 為保證變速器具有良好的工作性能，對(duì)變速器應(yīng)提出如下設(shè)計(jì)要求： （1）變速器的檔位數(shù)和傳動(dòng)比，使之與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證汽車(chē)具有良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性； （2）設(shè)置空檔以保證汽車(chē)在必要時(shí)能將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系長(zhǎng)時(shí)間分離；設(shè)置倒檔使汽車(chē)可以倒退行駛； （3）操縱簡(jiǎn)單、方便、迅速、省力； （4）傳動(dòng)效率高，工作平穩(wěn)、無(wú)噪聲； （5）體小、質(zhì)輕、承載能力強(qiáng)，工作可靠； （6）制造容易、成本低廉、維修方便、使用壽命長(zhǎng)； （7）貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化及總成系列化等設(shè)計(jì)要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定； （8）需要時(shí)應(yīng)設(shè)置動(dòng)力輸出裝置。 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(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的檔數(shù)，傳動(dòng)比范圍和各擋傳動(dòng)比有關(guān)。汽車(chē)工作的道路條件越復(fù)雜，比功率越小，變速器的傳動(dòng)比范圍越大。 2.1 全時(shí)四驅(qū)與分時(shí)四驅(qū) 車(chē)輛是否是全時(shí)四驅(qū)完全取決于分動(dòng)器的構(gòu)造(如圖2.1)。作為掌管車(chē)輛不同驅(qū)動(dòng)狀態(tài)的核心部分，可以說(shuō)分動(dòng)器在一定程度上決定了整車(chē)的性能。 分時(shí)四驅(qū)（PART-TIME 4WD）是最常見(jiàn)的四驅(qū)系統(tǒng)。分時(shí)四驅(qū)是不能在附著力良好的路面上使用。由于沒(méi)有中央差速器，在轉(zhuǎn)向時(shí)前后傳動(dòng)軸之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速差就只能由某一個(gè)輪胎打滑來(lái)抵消掉。而當(dāng)路面附著力良好時(shí)，輪胎就很難打滑。因此，如果在附著力良好的路面上是不能使用分時(shí)四驅(qū)的。 全時(shí)四驅(qū)就是在分時(shí)四驅(qū)的基礎(chǔ)上增加了中央差速器，使得前后傳動(dòng)軸之間的轉(zhuǎn)速差得以順利化解。因此，它可以用于任何路面。全時(shí)四驅(qū)也由此得名。 圖2.1 分動(dòng)器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 在全時(shí)四驅(qū)的基礎(chǔ)上還演化出了恒時(shí)四驅(qū)（分動(dòng)器不帶2驅(qū)模式）。恒時(shí)四驅(qū)采用的是智能型分動(dòng)器，這種分動(dòng)器可以根據(jù)需要輸出不同的驅(qū)動(dòng)力至前橋。好的智能型分動(dòng)器可以實(shí)現(xiàn)0－100％的動(dòng)力輸出變化。 2.2 變速器選型 汽車(chē)變速器是汽車(chē)傳動(dòng)系中最主要的一個(gè)部件。它通過(guò)改變傳動(dòng)齒輪比，來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的扭矩，以便適應(yīng)各種不同的行駛條件下對(duì)車(chē)輪的牽引力及改變不同的車(chē)速需要。簡(jiǎn)單籠統(tǒng)的說(shuō)汽車(chē)變速器可以分為手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器。為了讓大家對(duì)這兩種變速器有個(gè)直觀的了解我為對(duì)這兩種變速器做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析。 ?? 在自動(dòng)變速器出現(xiàn)之前所有的汽車(chē)都是采用手動(dòng)變速器。手動(dòng)變速器是一種機(jī)械式的變速器，它必須用手撥動(dòng)變速桿，如圖2.2所示，才能改變變速器內(nèi)的齒輪咬合位置從而改變傳動(dòng)比，從而達(dá)到變速的目的。 圖2.2 手動(dòng)擋變速桿 圖2.3手動(dòng)變速箱內(nèi)部 在操縱手動(dòng)變速器時(shí)必須踩下離合，使咬合齒輪分離，方可撥得動(dòng)變速桿換擋。相對(duì)自動(dòng)變速器而言的，手動(dòng)變速器直接利用大小不同的齒輪配合達(dá)到變速的目的，所以手動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率要比自動(dòng)變速器的高。駕駛技術(shù)好的司機(jī)，駕馭手動(dòng)變速的汽車(chē)在加速、超車(chē)時(shí)會(huì)比自動(dòng)變速器的車(chē)快，也更省油。 自動(dòng)變速器的工作原理是利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門(mén)踏板程度和車(chē)速變化，自動(dòng)地進(jìn)行變速。有操作容易、駕駛舒適、能減少駕駛者疲勞的優(yōu)點(diǎn),駕駛者只需操縱加速踏板控制車(chē)速即可。當(dāng)前自動(dòng)變速器具已成為現(xiàn)代轎車(chē)配置的一種發(fā)展方向。 圖2.4 自動(dòng)擋變速桿 目前我們常見(jiàn)的汽車(chē)自動(dòng)變速器有三種型式：分別是液力自動(dòng)變速器（AT）、機(jī)械無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器（CVT）、電控機(jī)械自動(dòng)變速器（AMT）。我們將在下面的文章中對(duì)其著重介紹。 DSG變速器是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的、最具革命性的變速器。由于DSG變速器沒(méi)有變矩器，DSG變速器在傳動(dòng)過(guò)程中的能耗損失非常有限，大大提高了車(chē)輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。三軸式的錢(qián)進(jìn)檔的傳統(tǒng)齒輪變速器，增加了動(dòng)力的分配。此外DSG變速器具有手動(dòng)和自動(dòng)2種控制模式。當(dāng)進(jìn)入邏輯控制模式下變速器顆根據(jù)司機(jī)的意愿進(jìn)行換檔控制。 圖2.5 最新的7速DSG變速器 圖2.6 DSG變速器工作原理 圖2.6中DSG變速器中離合器1負(fù)責(zé) 1檔、3檔、5檔和倒檔，汽車(chē)行駛中一旦用到上述檔位中任何一檔，離合器1就會(huì)接合；離合器2負(fù)責(zé)2檔、4檔和6檔，當(dāng)使用2、4、6檔中的任一檔時(shí)，離合器2就會(huì)接合，從而形成變速體系。新一代DSG變速器采用了雙離合器和7個(gè)前進(jìn)檔的傳統(tǒng)齒輪變速器。 動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率要比自動(dòng)變速器的高。駕駛技術(shù)好的司機(jī)，駕馭手動(dòng)變速的汽車(chē)在加速、超車(chē)時(shí)會(huì)比自動(dòng)變速器的車(chē)快，也更省油。我們這次設(shè)計(jì)選用的是手動(dòng)變速器。 2.3 變速器幾軸式選用 有級(jí)變速器與無(wú)級(jí)的相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，因此在各種類型的汽車(chē)上均得到了廣泛的應(yīng)用。其中兩軸式和三軸式變速器得到了最廣泛的應(yīng)用。 2.3.1三軸五當(dāng)變速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 如圖2.7所示： 圖2.7 三軸五當(dāng)變速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 1- 輸入軸 2-軸承 3-接合齒圈 4-同步環(huán) 5-輸出軸 6-中間軸 7-接合套 8-中間軸常嚙合齒輪? 此變速器有五個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔，由殼體、第一軸（輸入軸）、中間軸、第二軸（輸出軸）、倒檔軸、各軸上齒輪、操縱機(jī)構(gòu)等幾部分組成。 2.3.2 兩軸五當(dāng)變速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 如圖2.8所示： 圖2.8 兩軸五當(dāng)變速器傳動(dòng)簡(jiǎn)圖 1-輸入軸 2-接合套 3-里程表齒輪 4-同步環(huán) 5-半軸 6-主減速器被動(dòng)齒輪 7-差速器殼 8-半軸齒輪 9-行星齒輪 10、11-輸出軸 12-主減速器主動(dòng)齒輪 13-花鍵轂? 我選用的是三軸式的，這是我的二維圖樣，如圖2.9所示： 圖2.9 三軸式二維圖 三軸式變速器的其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且第一、二軸同心。將第一、二軸直接連接起來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩則稱為直接檔。此時(shí)，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、二軸也僅傳遞轉(zhuǎn)矩．因此，直接檔的傳動(dòng)效率高，磨損及噪聲也最小，這是三軸式變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。其他前進(jìn)檔需依次經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。因此，在齒輪中心距(影響變速器尺寸的重要參數(shù))較小的情況下仍然可以獲得大的一檔傳動(dòng)比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：除直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率有所降低。 兩軸式變速器與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除最高檔外其他各檔的傳動(dòng)效率高、噪聲低。轎車(chē)多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的布置，因?yàn)檫@種布置使汽車(chē)的動(dòng)力——傳動(dòng)系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車(chē)質(zhì)量減少6％~l0％。兩軸式變速器則方便于這種布置且使轉(zhuǎn)動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。兩軸式變速器的第二軸<即輸出軸)與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙曲面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪，從而簡(jiǎn)化了制造工藝、降低了成本。除倒檔常用滑動(dòng)齒輪(直齒圓柱齒輪)外，其他檔位均采用常嚙合齒輪(斜齒圓柱齒輪)傳動(dòng)；各檔的同步器多裝在第二軸上，這是因?yàn)橐粰n的主動(dòng)齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可以裝在第一軸的后端。 兩軸式變速器沒(méi)有直接檔，因此在高檔工作時(shí)，齒輪和軸承均承載，因而噪聲較大，也增加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。另外，低檔傳動(dòng)比取值的上限(ig1＝4.0~4.5)也受到較大限制，但這一缺點(diǎn)可通過(guò)減小各高檔傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來(lái)消除。 現(xiàn)代汽車(chē)大多數(shù)都采用三軸式變速箱，而發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)，若變速箱傳動(dòng)比小，則常采用兩軸式變速箱。在設(shè)計(jì)時(shí)，究竟采用哪一種方案，除了汽車(chē)總布置的要求外，主要考慮以下四個(gè)方面： （1）結(jié)構(gòu)工藝性：兩軸式變速箱輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體且當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋圓錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，而發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)用圓柱齒輪，因而簡(jiǎn)化了制造工藝。 （2）變速箱的徑向尺寸：兩軸式變速箱的前進(jìn)檔均為一對(duì)齒輪副，而三軸式變速箱則有兩對(duì)齒輪副。因此，對(duì)于相同的傳動(dòng)比要求，三軸式變速箱的徑向尺寸可以比兩軸式變速箱小得多。 （3）變速箱齒輪的壽命：兩軸式變速箱的低檔齒輪副，大小相差懸殊，小齒輪工作循環(huán)次數(shù)比大齒輪要高得多，因此小齒輪壽命比大齒輪短。三軸式變速箱的各前進(jìn)檔，均為常嚙合斜齒輪傳動(dòng)，大小齒輪徑向尺寸相差較小，因此壽命較接近。在直接檔時(shí)，齒輪只是空轉(zhuǎn)，不影響齒輪的壽命。 （4）變速箱的傳動(dòng)效率：兩軸式變速箱，雖然可以有等于1的傳動(dòng)比，但仍要有一對(duì)齒輪進(jìn)行傳動(dòng)，因而有功率損失。而三軸式變速箱，可將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔，因而傳動(dòng)效率較高，磨損小，噪聲也較小。 微型汽車(chē)采用兩軸式變速箱比較多，而中、重型載貨汽車(chē)則多采用三軸式變速箱。 綜上所述：選用三軸式變速器。 2.4 變速器零部件的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 2.4.1 齒輪式 斜齒圓柱齒輪雖然工作時(shí)有軸向力且加工稍復(fù)雜些，但仍以其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、噪聲低、壽命長(zhǎng)的突出優(yōu)點(diǎn)而得到變速器的普遍采用。直齒圓柱齒輪僅用于一些變速器的一檔和倒檔。 2.4.2 軸的機(jī)構(gòu)分析 變速器軸在工作時(shí)承受轉(zhuǎn)矩及彎矩，軸的明顯變形將影響齒輪正常嚙合，產(chǎn)生較大的噪聲，降低使用壽命。軸的結(jié)構(gòu)形狀除應(yīng)保證其強(qiáng)度與剛度外，還應(yīng)考慮齒輪、同步器及軸承等的安裝、固定，它與加工工藝也有密切關(guān)系。 第一軸通常與齒輪做成一體，其長(zhǎng)度決定于離合器總成的軸向尺寸。第一軸的花健尺寸與離合器從動(dòng)盤(pán)轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮，目前一般都采用齒側(cè)定心的矩形花健，鍵齒之間為動(dòng)配合。 第二軸制成階梯式的以便于齒輪安裝，從受力及合理利用材料來(lái)看，也是需要的。各截面尺寸不應(yīng)相差懸殊，軸上供磨削用的砂輪越程槽處的應(yīng)力集中會(huì)引起軸斷裂。用彈性擋圈定位各檔齒輪雖簡(jiǎn)單，但拆裝不方便，且與旋轉(zhuǎn)件端面有滑摩，同時(shí)彈性檔圈也不能承受大的軸向力，故這種結(jié)構(gòu)僅用于輕型及以下的汽車(chē)變速器上。第二軸安裝同步器齒座的花鍵采用漸開(kāi)線花鍵且以大徑定心更宜。漸開(kāi)線花鍵固定連接的精度要求比矩形花鍵低，但定位性能好，承載能力大，且鍵齒高較小使小徑相應(yīng)增大，可增強(qiáng)軸的剛度。當(dāng)一檔、倒檔采用滑動(dòng)齒輪掛檔時(shí)，第二軸的相應(yīng)花鍵則采用矩形花鍵及動(dòng)配合，這時(shí)不僅要求磨削定心的外徑，一般也要磨削鍵齒側(cè)，而矩形花鍵的齒側(cè)磨削要比漸開(kāi)線花鍵容易。 變速器中間軸分為旋轉(zhuǎn)式及固定式兩種。 旋轉(zhuǎn)式中間軸支承在前后兩個(gè)滾動(dòng)軸承上。其上的一檔齒輪常與軸做成一體，而高檔齒輪則用鍵或過(guò)盈配合與軸連接以便于更換。如結(jié)構(gòu)尺寸允許，應(yīng)盡量采用旋轉(zhuǎn)式中間軸。 固定式中間軸為僅起支承作用的光軸，與殼體呈輕壓配合并用鎖片等作軸向定位。剛度主要由支承于其上的連體齒輪(寶塔齒輪)的結(jié)構(gòu)保證。僅用于當(dāng)殼體上無(wú)足夠位置設(shè)置滾動(dòng)軸承和軸承蓋時(shí)。 2.4.2 軸承形式 變速器多采用滾動(dòng)軸承，即向心球軸承、向心短圓柱滾子軸承、滾針軸承以及圓錐滾子軸承。通常是根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)選定，再驗(yàn)算其壽命。 3 基本參數(shù)的確定 3.1變速器的檔位數(shù)和傳動(dòng)比 3.1.1 確定變速器的檔數(shù) 不同類型汽車(chē)的變速器，其檔位數(shù)也不盡相同。轎車(chē)變速器傳動(dòng)比變化范圍較?。s為3～4），過(guò)去常用3個(gè)或4個(gè)前進(jìn)檔，但近年來(lái)為了提高其動(dòng)力性尤其是燃料經(jīng)濟(jì)性，多已采用5個(gè)前進(jìn)檔。輕型貨車(chē)變速器的傳動(dòng)比變化范圍約為5～6，其他貨車(chē)為7以上，其中總質(zhì)量在3.5t以下者多用四檔變速器，為了降低油耗亦趨向于增加1個(gè)超速檔；總質(zhì)量為3.5~l0t多用五檔變速器；大于l0t的多用6個(gè)前進(jìn)檔或更多的檔位。 本次設(shè)計(jì)的越野汽車(chē)選用五檔變速器。 3.1.2定一檔傳動(dòng)比的取值 選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車(chē)最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著力、汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮、確定。 汽車(chē)爬陡坡時(shí)車(chē)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。故有： ( 3.1 ) 則由最大爬坡度要求的變速器1檔傳動(dòng)比為 ( 3.2 ) 式中——汽車(chē)總質(zhì)量； ——重力加速度； ——道路阻力系數(shù)； ——最大爬坡要求； ——驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑； ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； ——主減速比； ——汽車(chē)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著條件確定 ( 3.3 ) 求得的變速器1檔傳動(dòng)比為： ( 3.4 ) 式中——汽車(chē)滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷； 道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取=0.5~0.6。 對(duì)于越野汽車(chē)，也應(yīng)滿足汽車(chē)最低穩(wěn)定車(chē)速要求。有公式： ( 3.5 ) 式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定車(chē)速； ——分動(dòng)器低檔傳動(dòng)比。 根據(jù)設(shè)計(jì)要求一些主要參數(shù)的選取如下：取225N.m；減速比取=2.6； f 滾動(dòng)阻力系數(shù)為0.05；最大爬坡要求=31°；汽車(chē)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率=95%； 汽車(chē)的總重量取1.5t；驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑取0.35m。 由公式 可以得到： ( 3.6 ) 由公式可以到： ( 3.7 ) =6.61 其中汽車(chē)滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷取21000kg。 由公式可得： ( 3.8 ) =5.8 其中發(fā)動(dòng)機(jī)最低穩(wěn)定車(chē)速取4km/h ; 分動(dòng)器低檔傳動(dòng)比取1.75；最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速取800n/s。 綜上所述：第一檔傳動(dòng)比取5.8。 3.1.3 各檔傳動(dòng)比的確定 變速器的1檔傳動(dòng)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(shí)用超速檔。中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為 （其中n為檔位數(shù)）的幾何級(jí)數(shù)排列，實(shí)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(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。 傳動(dòng)比的范圍指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值。汽車(chē)行使的道路狀況愈多樣，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的比功率愈小，其變速器的傳動(dòng)比范圍就愈大。目前轎車(chē)的傳動(dòng)比范圍為3.0～4.5；一般用途的貨車(chē)和輕型以上的客車(chē)為5.0～8.0。 本次設(shè)計(jì)的車(chē)型屬于輕型車(chē)，因此總傳動(dòng)比取7.0。 根據(jù)公式可的q=1.63 各檔傳動(dòng)比應(yīng)大致符合此比例。 ( 3.9 ) =5.8 可得 由于第四檔設(shè)為直接擋因此=1 =1.63；=3.07 綜上所述：= 5.8 =3.07 =1.63 =1.00 =0.83 3.2 中心距 中心距對(duì)變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。三軸式變速器的中心距A（mm）可根據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初選： ( 3.10) 式中——中心距系數(shù)。對(duì)轎車(chē)取8.9~9.3；對(duì)貨車(chē)取8.6~9.6；對(duì)多檔主變速器，取9.5~11； ——變速器處于1檔時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩，； ( 3.11 ) ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N?m； ——變速器的1檔傳動(dòng)比； ——變速器的傳動(dòng)效率，取0.96。 初選中心距也可以由發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩按下式直接求出： ( 3.12 ) 式中——按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩直接求中心距時(shí)的中心距系數(shù)，對(duì)轎車(chē)取14.5~16.0，對(duì)貨車(chē)取17.0~19.5。 轎車(chē)變速器的中心距約在65～140范圍內(nèi)變化。 由公式可得： =133mm 其中取9.0；取225N.m; 取5.8；取0.96。 綜上所述： 取整A=133 mm 3.3 變速器的軸向尺寸 變速器的軸向尺寸與檔位數(shù)、齒輪型式、換檔機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距A的尺寸參用下列關(guān)系初選。 貨車(chē)變速器殼體的軸向尺寸： 四檔 （2.4~2.8）A 五檔 （2.7~4.0）A 六檔 （3.2~3.5）A 本次設(shè)計(jì)的越野車(chē)為輕型車(chē)系列因此可按貨車(chē)軸向尺寸來(lái)定： 五檔 （2.7～4.0）A=（2.7～4.0）133=319.2-532 綜上所述： 取整外形尺寸取481mm。 3.3 齒輪參數(shù) 3.3.1 齒輪模數(shù) 齒輪模數(shù)由輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度或最大載荷作用下的靜強(qiáng)度所決定。選擇模數(shù)時(shí)應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時(shí)將降低變速器的噪聲，而為了減小變速器的質(zhì)量，則應(yīng)增大模數(shù)并減小齒寬和中心距。降低噪聲水平對(duì)轎車(chē)很重要，而對(duì)載貨汽車(chē)則應(yīng)重視減小質(zhì)量。 一檔與倒檔的模數(shù)m取3，其余各檔取2.5。 3.3.2 齒形、壓力角與螺旋角 汽車(chē)變速器齒輪的齒形、壓力角和螺旋角按表3-1取值。 表3-1 汽車(chē)變速器齒輪的齒形、壓力角和螺旋角表 齒形 壓力角（度） 螺旋角（度） 轎車(chē) 高齒并修形 14.5、15、16、16.5 25~45 一般貨車(chē) 標(biāo)準(zhǔn)齒輪GB1356-78 20 20~30 重型貨車(chē) 標(biāo)準(zhǔn)齒輪GB1356-78 低檔、倒檔22.5、25 小螺旋角 具體取值在下面的齒輪計(jì)算中將提到。 3.3.3 齒寬 齒寬的選擇既要考慮變速器的質(zhì)量小、軸向尺寸緊湊，又要保證齒輪強(qiáng)度和工作平穩(wěn)性。通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來(lái)確定齒寬b： ( 3.13 ) 式中——齒寬系數(shù)，直齒齒輪取.4.0～6.0，斜齒輪可取6.0～8.0 ——法面模數(shù)。 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 同步器和嚙合套的接合齒的工作寬度初選時(shí)可?。?~4）。 3.3.4 齒頂高系數(shù) 一般齒輪的齒頂高系數(shù)＝1.0，為一般汽車(chē)變速器齒輪所采用?，F(xiàn)代轎車(chē)變速器多采用齒頂高系數(shù)大于1的“高齒齒輪”(或相對(duì)于短齒齒輪而言而稱為長(zhǎng)齒齒輪)，因?yàn)樗粌H可使重合度增大，而且在強(qiáng)度、噪聲、動(dòng)載荷和振動(dòng)等方面均比正常齒高的齒輪有顯著改善，但存在相對(duì)滑動(dòng)速度大、易發(fā)生輪齒根切或齒頂變尖（齒頂厚小于0.3）等問(wèn)題。 3.3.5 齒輪變位 為了改善齒輪傳動(dòng)的某些性能，常對(duì)齒輪進(jìn)行修正。修正方法有三種：加工時(shí)改變刀具與齒輪毛坯的相對(duì)位置，又稱變位；改變刀具的原始齒廓參數(shù)；改變齒輪齒廓的局部漸開(kāi)線，又稱修形。 變位齒輪的主要優(yōu)點(diǎn)是不用改變加工標(biāo)準(zhǔn)齒輪所用刀具的參數(shù)，只需改變刀具與工件的相對(duì)位置及相應(yīng)地改變毛坯的外徑。加工出的齒輪與未變位的標(biāo)準(zhǔn)齒輪比較，齒廓仍為同一基圓的漸開(kāi)線，僅選取了不同的部位而已。 為了避免齒輪產(chǎn)生根切、干涉，為了配湊中心距以及滿足各檔齒輪在彎曲強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度、耐磨損、抗膠合和運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性等方面的不同要求，提高齒輪的壽命，故汽車(chē)變速器均采用變位齒輪。在選擇變位種類及其變位系數(shù)時(shí)，應(yīng)對(duì)該齒輪在其使用條件下的破壞形式及原因作具體分析。若實(shí)際中心距為已定中心距，則應(yīng)采用高度變位。若需配湊中心距，則應(yīng)采用角度變位。角度變位還能獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故變速器設(shè)計(jì)多采用之。變速器齒輪的主要損壞形式是齒面剝落和疲勞斷裂，故變位系數(shù)主要應(yīng)按提高接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和耐磨性來(lái)選擇。對(duì)于常用的高檔齒輪，應(yīng)按保證其接觸強(qiáng)度、抗膠合及耐磨損能力的要求去選擇變位及變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使兩齒輪的齒廓漸開(kāi)線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力，因此兩齒輪均應(yīng)選擇正變位且變位系數(shù)盡量取大些。對(duì)于低檔齒輪，由于傳遞的載荷較大而小齒輪的齒根較弱小齒輪齒根彎曲斷裂是主要破壞形式，故應(yīng)加強(qiáng)小齒輪而采用正變位。為提高抗膠合能力及耐磨性，應(yīng)通過(guò)選擇變位系數(shù)降低兩嚙合輪齒的相對(duì)滑動(dòng)系數(shù)并使之趨于齊平。 現(xiàn)代轎車(chē)采用的齒頂高系數(shù)大于1的高齒齒輪屬于改變高度參數(shù)的齒輪修正，壓力角不等于20度的齒輪屬于改變角度參數(shù)的齒輪修正，兩者都屬于改變刀具原始齒廓參數(shù)的齒輪修正。為了改善傳動(dòng)性能，對(duì)齒廓局部漸開(kāi)線做些改變的齒輪修形也得到廣泛應(yīng)用。通常是對(duì)齒廓頂部（又稱修緣）或根部進(jìn)行修形，鼓形齒則是沿齒長(zhǎng)方向進(jìn)行修形以改善由于軸變形引起的齒輪偏載。 3.4 各檔齒數(shù)的分配 在初選變速器的檔位數(shù)、傳動(dòng)比、中心距、軸向尺寸及齒輪模數(shù)和螺旋角并繪出變速器的結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖后，即可對(duì)各檔齒輪的齒數(shù)進(jìn)行分配。（圖3-1） 圖3-1 變速器的結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖 3.4.1 確定一檔齒輪的齒數(shù) 、的齒數(shù)和為： 取整為 84 ( 3.14 ) 中間軸可取21（在12～23間?。?-=84-21=63 3.4.2 修正中心距 A===133mm ( 3.15 ) 中心距定為133mm 3.4.3 確定各檔齒輪的齒數(shù) a.確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)、 其中第一軸常嚙合齒輪為，中間軸常嚙合齒輪為 ( 3.16 ) 可得到： 得到： =35.9 =70.2 取整得到 =36， =70； A==133.4mm β=acrcosβ=arc=28.9° b.確定二檔齒輪齒數(shù) ( 3.17 ) 其中=2.5 得到 =64.7 =41.3 =18° 取整 =65 =41 A==133mm c.確定三檔齒輪齒數(shù) 其中=2.5 ( 3.18 ) 得到： =39.84 =66.04 =24.5° 取整得： =40 =66 =24.5° A= d.四檔齒輪為直接檔即常嚙合齒輪因此無(wú)須計(jì)算。 e.確定五檔齒輪齒數(shù) ( 3.19 ) 其中=2.5 得到： = 19.8 =46.49 =30.3° 取整： = 40 =66 =30.3° A==133.5mm f. 確定倒檔齒輪齒數(shù) 根據(jù)相近產(chǎn)品的經(jīng)驗(yàn)取值倒檔齒輪選用的模數(shù)往往與一檔相同。為了不發(fā)生干涉與的齒頂圓之間應(yīng)保持一定的間隙。取75；取25。倒檔軸倒檔齒輪取55。 4 齒輪強(qiáng)度的校核 4.1 齒輪的損壞形式 變速器齒輪的損壞形式主要有三種：齒輪折斷，齒面疲勞剝落，移動(dòng)換檔齒輪端部破壞。 輪齒折斷發(fā)生在兩種情況下：輪齒受到足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒在重復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的極少，后者出現(xiàn)的多些。 輪齒工作時(shí)，一對(duì)輪齒相互嚙合，齒面相互擠壓，這時(shí)存在細(xì)小裂縫中的潤(rùn)滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀剝落而形成小麻點(diǎn)，稱之為齒面點(diǎn)蝕。它使齒面誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，并可能導(dǎo)致輪齒折損。 用移動(dòng)齒輪方法完成換檔的低檔和倒檔齒輪，由于換檔時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度差，換檔瞬間在輪齒端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。 4.2 齒輪的強(qiáng)度校核 與其他的機(jī)械行業(yè)比較，不同用途的汽車(chē)的變速器齒輪使用條件是相似的。此外，汽車(chē)變速器輪齒用的材料，熱處理方法、加工方法、精度級(jí)別、支承方法也基本一致。因此，用 于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化一些的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算汽車(chē)齒輪，同樣可獲得較為精準(zhǔn)的結(jié)果。 4.2.1 接觸強(qiáng)度校核 齒輪的接觸應(yīng)力按下式計(jì)算： ( 4.1 ) 式中F——法向內(nèi)基圓周切向力即齒面法向力，N； ( 4.2 ) Ft——端面內(nèi)分度圓切向力即圓周力，N； ( 4.3 ) Tj——計(jì)算載荷，N·mm； d——節(jié)圓直徑，mm； ——節(jié)點(diǎn)處壓力角； ——螺旋角； E——齒輪材料的彈性模量，鋼取2.1×105MPa；當(dāng)一對(duì)齒輪的材料不同時(shí)，則 ( 4.4 ) b——齒輪接觸的實(shí)際寬度，斜齒齒輪為代替，mm； ——主、被動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的齒廓曲率半徑，mm；直齒齒輪：，；斜齒齒輪：，； ( 4.5 ) r1，r2——分別為主、被動(dòng)齒輪的節(jié)圓半徑，mm。 當(dāng)計(jì)算載荷為許用接觸應(yīng)力為 一檔及倒擋：滲碳齒輪1900~2000MPa，氰化齒輪950~1000MPa； 常嚙合及高檔：滲碳齒輪1300~1400MPa，氰化齒輪650~700MPa。 將公式整理后得到： ( 4.6 ) 一檔齒輪接觸強(qiáng)度校核 =240.8mpa 二檔齒輪接觸強(qiáng)度校核 = 307.9 常嚙合齒輪觸強(qiáng)度校核 = 777.55 三檔齒輪接觸強(qiáng)度校核 =316.59 五檔齒輪接觸強(qiáng)度校核 =354.2 倒檔齒輪接觸強(qiáng)度校核 由于倒檔齒輪是倒檔軸齒輪分別與第二軸倒檔齒輪及中間軸倒檔齒輪相嚙合。因此，需要分別進(jìn)行強(qiáng)度校核。 =410.4 =244.4 由上可得所有齒輪的接觸強(qiáng)度均符合要求。 4.2.2 彎曲強(qiáng)度校核 直齒齒輪彎曲應(yīng)力： ( 4.7 ) 式中——計(jì)算載荷，N?mm； ——應(yīng)力集中系數(shù)，直齒齒輪取1.65； ——摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，被動(dòng)齒輪取0.9； ——齒輪模數(shù)； ——齒輪齒數(shù)； ——齒寬系數(shù)，直齒齒輪取4.4~7.0； ——齒形系數(shù)。齒高系數(shù)相同、節(jié)點(diǎn)處壓力角不同時(shí)：，，，；壓力角相同、齒高系數(shù)為0.8時(shí)，； ——輪齒彎曲應(yīng)力，當(dāng)時(shí)，直齒齒輪的許用應(yīng)力MPa。 齒輪的彎曲應(yīng)力校核： =0.633N/ 齒輪的彎曲應(yīng)力校核： =0.311N/ 兩齒輪的彎曲應(yīng)力符合要求。 斜齒齒輪彎曲應(yīng)力 ( 4.8 ) 式中——應(yīng)力集中系數(shù)，斜齒齒輪取1. 5； ——斜齒齒輪螺旋角； ——斜齒齒輪法向模數(shù)； ——齒寬系數(shù)，斜齒齒輪取7.0~8.6； ——重合度影響系數(shù)，取2； ——齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)查詢； ( 4.9 ) ——輪齒彎曲應(yīng)力，轎車(chē)變速器斜齒齒輪取MPa，貨車(chē)變速器斜齒齒輪取Mpa。 齒輪的彎曲應(yīng)力校核： Mpa 齒輪的彎曲應(yīng)力校核： Mpa 齒輪的彎曲應(yīng)力校核： Mpa 齒輪的彎曲應(yīng)力校核： Mpa 齒輪的彎曲應(yīng)力校核： Mpa 齒輪的彎曲應(yīng)力校核： Mpa 齒輪的彎曲應(yīng)力校核： Mpa 齒輪的彎曲應(yīng)力校核： Mpa 由于貨車(chē)變速器斜齒齒輪取Mpa。因此，可得所有齒輪的彎曲應(yīng)力均符合要求。 5 同步器的選擇 5.1 同步器的構(gòu)造及工作原理 同步器是在接合套的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其中除有接合套、花鍵轂、對(duì)應(yīng)齒輪上的接合圈外，還增設(shè)了使接合套與對(duì)應(yīng)接合齒圈的圓周速度達(dá)到并保持一致的（同步）的機(jī)構(gòu)，以及阻止兩者在達(dá)到同步之前接合以防止沖擊的機(jī)構(gòu)。 同步器有常壓式、慣性式、自行增力式等種類。目前，廣泛采用的是慣性式同步器。 5.2 同步器的結(jié)構(gòu)類型 慣性同步器能確保同步嚙合換檔，性能穩(wěn)定、可靠，因此在現(xiàn)代汽車(chē)變速器中得到了最廣泛的應(yīng)用。它又分為慣性鎖止式和慣性增力式。用得最廣的是鎖環(huán)式、鎖銷式等慣性鎖止式同步器，它們雖結(jié)構(gòu)有別，但工作原理無(wú)異，都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。掛檔時(shí)，在軸向力作用下摩擦元件相靠，在慣性轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生摩擦力矩，使被接合的兩部分逐漸同步；鎖止元件用于阻止同步前強(qiáng)行掛檔；彈性元件使嚙合套等在空檔時(shí)保持中間位置，又不妨礙整個(gè)接合和分離過(guò)程。 5.2.1 鎖環(huán)式同步器 如圖5.1所示： 圖5.1 鎖環(huán)式同步器 又稱鎖齒式、齒環(huán)式或滑塊式，其工作可靠、耐用，因摩擦錐面半徑受限，轉(zhuǎn)矩容量不大，適于輕型以下汽車(chē)，廣泛用于轎車(chē)及輕型客、貨汽車(chē)。在其嚙合套座外花鍵上的三個(gè)軸向槽中放著可沿槽移動(dòng)的滑塊，它們由兩個(gè)彈簧圈壓向嚙合套并以其中部的凸起定位于嚙合套中間的內(nèi)環(huán)槽中。滑塊兩端伸入鎖環(huán)(同步錐環(huán))缺口，缺口比滑塊寬一個(gè)接合齒寬。掛檔時(shí)，嚙合套帶動(dòng)滑塊推動(dòng)鎖環(huán)與被接合齒輪的錐面相靠，轉(zhuǎn)速差產(chǎn)生的摩擦力矩使鎖環(huán)相對(duì)于嚙合套及滑塊轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度井由滑塊定位，恰使嚙合套齒端與鎖環(huán)齒端以鎖止斜面相抵，此時(shí)換檔力經(jīng)鎖止斜面將鎖環(huán)進(jìn)一步壓緊，錐面間的摩擦力矩進(jìn)一步增大，產(chǎn)生滑磨。選擇適當(dāng)?shù)膮?shù)，使在換檔力作用下鎖止面上產(chǎn)生的迫使鎖環(huán)回正的脫鎖力矩小于錐面間的摩擦力矩，可阻止同步前掛檔。當(dāng)錐面摩擦力矩克服了被接合部分的慣性力矩后，轉(zhuǎn)速差及摩擦力矩消失，脫鎖力矩迫使鎖環(huán)回正，鎖止斜面脫開(kāi)，嚙合套克服滑塊的彈簧力而越過(guò)鎖環(huán)與齒輪的接合齒同步嚙合，保證無(wú)沖擊掛檔。 5.2.2 鎖銷式同步器 如圖5.2所示： 圖5.2 鎖銷式同步器 同步過(guò)程與鎖環(huán)式類似，但鎖止元件是三個(gè)鎖銷及相配的鎖銷孔倒角，另有三個(gè)以彈簧及鋼球定位的定位銷。作為彈性元件的三個(gè)彈簧及相應(yīng)的定位鋼球是裝在嚙合套的鉆孔中，使嚙合套等在空檔時(shí)保持中間。摩擦元件是鉚在鎖銷兩端的同步錐環(huán)及與之相配并固定在齒輪上的內(nèi)錐面。其摩擦錐面徑向尺寸大，轉(zhuǎn)矩容量大，廣泛用于中、重型汽車(chē)上。 5.2.3 多錐式同步器與多片式同步器 多錐式及多片式同步器，分屬上述兩種，只是為了增大轉(zhuǎn)矩容量而增多了摩擦面數(shù)，多用于重型汽車(chē)的主、副變速器及分動(dòng)器。 5.2.4 慣性增力式同步器 如Porsche式，換檔時(shí)嚙合套內(nèi)齒圈錐形端面與帶開(kāi)口的彈性同步環(huán)的外錐面接觸，因同步環(huán)外徑在未壓縮狀態(tài)下稍大于嚙合套的內(nèi)徑，同步環(huán)被推，其另一側(cè)錐面與齒輪接合齒的內(nèi)錐面壓緊。摩擦力矩使同步環(huán)轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，使其開(kāi)口的一端抵住環(huán)內(nèi)彈簧帶的推力塊，該彈簧帶的另一靖又以嵌在齒輪軸徑槽中的支承塊支承。這樣，同步環(huán)產(chǎn)生的摩擦力矩不僅本身有增力作用，且受環(huán)內(nèi)彈簧帶的隨動(dòng)增力作用而得到增長(zhǎng)，摩擦力隨之自動(dòng)加大并迅速達(dá)到同步。同步后摩擦力矩消失，同步環(huán)不再向外張開(kāi)，嚙合套便壓縮并越過(guò)同步環(huán)而實(shí)現(xiàn)掛檔。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、軸向尺寸緊湊，換檔迅速省力，工作可靠，能防止脫檔，適于工作條件繁重的變速器采用。 通常，同步器多裝在變速器第二軸上。為提高同步效率、延長(zhǎng)壽命，也有將同步器裝到中間軸上的，以減輕錐環(huán)的摩擦力矩及減小磨損。 5.3 鎖銷式同步器的選擇 1-第二軸齒輪 2-摩擦錐盤(pán) 3-摩擦錐環(huán) 4-定位銷 5-接合套 6第二軸齒輪 7-第二軸 8-鎖銷 9-花鍵轂 10-鋼球 11-彈簧 圖5.3鎖銷式慣性同步器 以上圖說(shuō)明其工作原理。兩個(gè)有內(nèi)錐面的摩擦錐盤(pán)2分別固定在帶有外花鍵齒輪的斜齒輪1和6上，隨齒輪一同旋轉(zhuǎn)。與之相配合的兩個(gè)有外錐面的摩擦環(huán)3，通過(guò)三個(gè)鎖銷8和三個(gè)定位銷4與接合套5連接。鎖銷8與定位銷4在同一圓周上相互間隔地均勻分布。鎖銷8的兩端固定在摩擦錐環(huán)三的孔中，而兩端的工作表面直徑與接合套凸緣上相應(yīng)的鎖銷孔的內(nèi)徑相等，其