現(xiàn)代SUV變速器設(shè)計【兩軸式變速器】

現(xiàn)代SUV變速器設(shè)計【兩軸式變速器】,兩軸式變速器,現(xiàn)代SUV變速器設(shè)計【兩軸式變速器】,現(xiàn)代,suv,變速器,設(shè)計,兩軸式 SY-025-BY-5畢業(yè)設(shè)計（論文）中期檢查表填表日期年 月 日迄今已進行 周剩余 周學(xué)生姓名系部專業(yè)、班級指導(dǎo)教師姓名職稱從事專業(yè)是否外聘是否題目名稱學(xué)生填寫畢業(yè)設(shè)計（論文）工作進度已完成主要內(nèi)容待完成主要內(nèi)容存在問題及努力方向?qū)W生簽字： 指導(dǎo)教師意 見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日教研室意 見教研室主任簽字： 年 月 日SY-025-BY-1畢業(yè)設(shè)計（論文）題目審定表指導(dǎo)教師姓名田芳職稱實驗師從事專業(yè)汽車運用是否外聘是否題目名稱現(xiàn)代SUV變速器設(shè)計課題適用專業(yè)車輛工程課題類型S 課題簡介：（主要內(nèi)容、意義、現(xiàn)有條件、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式。）在給定發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，對變速器齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)、軸的結(jié)構(gòu)尺寸等進行設(shè)計計算，設(shè)計內(nèi)容包括輸入軸、主動輪、從動輪、輸出軸、中間軸、同步器、軸承、操縱機構(gòu)等結(jié)構(gòu)，同時進行必要的運動分析和強度校核。因為本設(shè)計是北京現(xiàn)代途勝汽車，汽車的要求是手動，同時發(fā)動機前置，所以選擇兩軸式變速器。本設(shè)計以現(xiàn)有企業(yè)正在生產(chǎn)的車型北京現(xiàn)代途勝為基礎(chǔ)，在給定發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，著重對變速器齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)、軸的結(jié)構(gòu)尺寸等進行設(shè)計計算；并對變速器的傳動方案和結(jié)構(gòu)形式進行設(shè)計；同時對操縱機構(gòu)和同步器的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，閱讀大量文獻，掌握機械設(shè)計的基本步驟和要求，以及傳統(tǒng)機械制圖的步驟和規(guī)則，掌握制動器總成的相關(guān)設(shè)計方法，以及進一步扎實汽車設(shè)計基本知識，學(xué)會用CAD進行基本二維制圖，同時提高分析問題和解決問題的能力。 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日教研室意見1選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合度好較好一般較差2對學(xué)生能力培養(yǎng)及全面訓(xùn)練的程度好較好一般較差3選題與生產(chǎn)、科研、實驗室建設(shè)等實際的結(jié)合程度好較好一般較差4論文選題的理論意義或?qū)嶋H價值好較好一般較差5課題預(yù)計工作量較大適中較小6課題預(yù)計難易程度較難一般較易 教研室主任簽字： 年 月 日系（部）教學(xué)指導(dǎo)委員會意見： 負責人簽字： 年 月 日注：課題類型填寫 W.科研項目；X.生產(chǎn)（社會）實際；Y.實驗室建設(shè)；Z.其它。本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計現(xiàn)代SUV變速器設(shè)計院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級： 車輛工程 07-6班 學(xué)生姓名： 仇志超 指導(dǎo)教師： 田芳 職 稱： 實驗師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeThe Modern SUV Gearbox DesignsCandidate：Qiu ZhichaoSpecialty：Vehicle EngineeringClass：07-6Supervisor：Test a member. Tian FangHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告設(shè)計（論文）題目:現(xiàn)代SUV變速器設(shè)計 院 系 名 稱:汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級: 車輛07-6班 學(xué) 生 姓 名: 仇志超 導(dǎo) 師 姓 名: 田芳 開 題 時 間: 指導(dǎo)委員會審查意見： 簽字： 年 月 日開題報告撰寫要求一、“開題報告”參考提綱1. 課題研究目的和意義；2. 文獻綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）；3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題；4. 技術(shù)路線或研究方法；5. 進度安排；6. 主要參考文獻。二、“開題報告”撰寫規(guī)范請參照黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計說明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范要求。字數(shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告學(xué)生姓名仇志超系部汽車與交通工程院專業(yè)、班級車輛07-6班指導(dǎo)教師姓名田芳職稱實驗員從事專業(yè)汽車運用技術(shù)是否外聘是否題目名稱現(xiàn)代SUV變速器設(shè)計一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義從上世紀50年代第一輛國產(chǎn)載貨車下線以來，我國汽車工業(yè)經(jīng)過了50多年的發(fā)展，已經(jīng)成為我國的支柱產(chǎn)業(yè)。隨著改革開放的深入和社會發(fā)展的廣泛需求，我國汽車工業(yè)發(fā)展迅速，汽車保有量逐年上升，2010年我國汽車保有量比2001年增加了2.03倍，近十年來年均增長率為13.4%，保持了較高的增長速度。21世紀，汽車工業(yè)成為中國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對各系統(tǒng)部件的設(shè)計需求旺盛。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型的多樣化、個性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢。而變速器設(shè)計是汽車設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)之一，變速器在汽車傳動系中扮演著至關(guān)重要的角色。它是用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在各種行駛工況下，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力性和經(jīng)濟性指標?？梢哉f，變速器是伴隨著汽車工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是汽車上的必需品。在完成了最基本的傳動功能之外，我們對變速器的要求也是越來越高，汽車的性能、使用壽命、能源消耗、振動噪聲等在很大程度上取決于變速器的性能。由此可見，對汽車的變速器進行研究具有十分重要的意義。近年來，隨著車輛技術(shù)的進步和車輛密度的加大，對變速器的性能要求也越來越高。眾多的汽車工程師在改進汽車變速器性能的研究中傾注了大量的心血。使變速器技術(shù)得到飛速的發(fā)展。機械式變速器是目前使用最為廣泛的汽車變速器。雖然它有諸多缺點，如換擋沖擊大，體積大，操作麻煩等；但是它也有很多優(yōu)點，如傳動效率高，工作可靠，壽命長，制造工藝成熟和成本低等。所以如果能改善機械式變速器上述的缺點，它還是有很大的發(fā)展空間的。如果在減小機械式變速器的體積和提高傳動平穩(wěn)性兩方面做一些研究，就可以解決這些問題。我國的汽車及各種車輛的零部件產(chǎn)品在性能和質(zhì)量上和發(fā)達國家存在著一定的差距，其中一個重要原因就是設(shè)計手段落后，發(fā)達國家在機械產(chǎn)品設(shè)計上早已進入了分析設(shè)計階段，他們利用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，將現(xiàn)代設(shè)計方法，如有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計等應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計中，采用機械CAD系統(tǒng)在計算機上進行建模、分析、仿真、干涉檢查，實現(xiàn)三維設(shè)計，大大地提高產(chǎn)品設(shè)計的一次成功率，減少了試驗費用，縮短了產(chǎn)品更新周期。本設(shè)計以現(xiàn)有企業(yè)正在生產(chǎn)的車型北京現(xiàn)代途勝為基礎(chǔ)，在給定發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，著重對變速器齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)、軸的結(jié)構(gòu)尺寸等進行設(shè)計計算；并對變速器的傳動方案和結(jié)構(gòu)形式進行設(shè)計；同時對操縱機構(gòu)和同步器的結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，閱讀大量文獻，掌握機械設(shè)計的基本步驟和要求，以及傳統(tǒng)機械制圖的步驟和規(guī)則，掌握制動器總成的相關(guān)設(shè)計方法，以及進一步扎實汽車設(shè)計基本知識，學(xué)會用CAD進行基本二維制圖，同時提高分析問題和解決問題的能力。二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題在給定發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，對變速器齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)、軸的結(jié)構(gòu)尺寸等進行設(shè)計計算，設(shè)計內(nèi)容包括輸入軸、主動輪、從動輪、輸出軸、中間軸、同步器、軸承、操縱機構(gòu)等結(jié)構(gòu)，同時進行必要的運動分析和強度校核。因為本設(shè)計是北京現(xiàn)代途勝汽車，汽車的要求是手動，同時發(fā)動機前置，所以選擇兩軸式變速器。兩軸式變速器因軸與軸承數(shù)少，所以有結(jié)構(gòu)簡單、論過尺寸小和容易布置等優(yōu)點，此外，各中間檔位因只經(jīng)一對齒輪傳遞動力，故傳動效率高同時噪聲也低。變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，發(fā)動機縱置時，主減速器采用弧齒錐齒輪或準雙曲面齒輪，發(fā)動機橫置時則采用斜齒圓柱齒輪。變速器的一檔或倒檔因傳動比大，工作時在齒輪上作用的力也增大，并導(dǎo)致變速器軸產(chǎn)生較大的撓度和轉(zhuǎn)角，使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞，最終表現(xiàn)出輪齒磨損加快和工作噪聲增加。為此，應(yīng)該布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良狀況，然后按照從低檔到高擋的順序布置各檔齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。常用檔位的齒輪因接觸應(yīng)力過高而易造成表面點蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的兩端支撐中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)域因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)較小，齒輪可保持較好的嚙合狀態(tài)，以減少偏載并提高齒輪壽命。機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)的輪對數(shù)、每分鐘轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、輪齒和殼體等零件的制造精度等。齒輪的變位是輪齒設(shè)計中一個非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，出為了避免齒輪產(chǎn)生跟切合配湊中心距以外，他還影響齒輪的強度，使用平穩(wěn)性，耐磨損、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。變位齒輪主要是角度變位，角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。變位后可增加小齒輪的齒根強度，使它達到和大齒輪強度相接近的程度，同時還能降低噪聲。變速器齒輪是在承受循環(huán)復(fù)合的條件下工作，有時還承受沖擊負荷。對于高擋齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大些，這樣兩齒輪的齒廓漸開線離基圓較遠，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對于抵擋齒輪，由于小齒輪的齒根強度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲、斷裂的現(xiàn)象。為提高小齒輪的抗彎強度，應(yīng)根據(jù)危險斷面齒厚相等的條件來選擇大、小齒輪的變位系數(shù)，此時小齒輪的變位系數(shù)大于零。由于工作需要，有時齒輪齒數(shù)取得少會造成輪齒跟切。這不僅削弱了輪齒的抗彎強度，而且重合度減小。此時應(yīng)對齒輪進行正變位，以消除跟切現(xiàn)象。此次設(shè)計并非創(chuàng)新，而是在給定數(shù)據(jù)之后進行自主設(shè)計。要求所設(shè)計的變速器結(jié)構(gòu)合理，繪制的圖紙格式規(guī)范，圖面質(zhì)量好；撰寫的說明書內(nèi)容完整，格式規(guī)范。主要內(nèi)容：一、變速器的主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計變速器的傳動機構(gòu)的分析與布置方案、變速器主要參數(shù)的選擇、齒輪的形式、主減速比的確定、最低檔傳動比的確定、各檔傳動比、中心距及其模數(shù)、壓力角、螺旋角和齒寬、齒輪變位系數(shù)的選擇等。二、變速器齒輪的強度計算與材料的選擇 齒輪的損壞原因與形式、各檔位齒數(shù)、修正螺旋角值、對中心距的修正、齒輪彎曲應(yīng)力與接觸應(yīng)力的強度計算與校核、倒檔齒輪。三、變速器軸的強度計算與校核 變速器軸的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸的確定、軸的設(shè)計計算、軸的校核等。四、變速器同步器的設(shè)計鎖環(huán)式同步器的基本尺寸、同步器的接合齒采用漸開線齒形等。五、安裝說明擬解決主要問題：1、變速器主要參數(shù)的選擇2、齒輪變位系數(shù)3、軸強度校核4、同步器的設(shè)計三、技術(shù)路線（研究方法）方案的確定變速器參數(shù)確定變位系數(shù)的確定確定傳動比齒輪齒數(shù)的計算齒輪強度的校核齒輪的優(yōu)化設(shè)計軸的設(shè)計軸強度的校核軸的優(yōu)化設(shè)計同步器的參數(shù)同步器的設(shè)計繪制圖紙四、進度安排（1）調(diào)研、查閱參考資料，了解變速器的功能、主要結(jié)構(gòu)。撰寫開題報告。 第2周（3月1日3月11日）（2）開題。第2周（3月11日）（3）分析并確定變速器的具體結(jié)構(gòu)形式，主要零部件及相互位置關(guān)系。根據(jù)給定的設(shè)計參數(shù)，按照有關(guān)的設(shè)計要求和順序進行具體結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計算及其他有關(guān)參數(shù)的選配，針對給定的設(shè)計參數(shù)優(yōu)選變速器的總體方案。第3周（3月12日3月20日）（4）進行變速器零部件的設(shè)計計算。第45周（3月21日4月2日）（5）完成部分設(shè)計圖紙，折合0# 圖紙1張，完成說明書初稿。第6周8周（4月3日4月22日）（6）中期檢查。第8周（4月22日）（7）完成變速器裝配圖、主要零件圖，完成設(shè)計說明書 第913周（4月23日5月27日）（8）設(shè)計及說明書初稿提交。第13周（5月27日）（9）畢業(yè)設(shè)計審核、修改。 第1416周（5月28日6月17日）（10）畢業(yè)設(shè)計答辯。 第17周（6月18日6月 20日）五、參考文獻1 高維山汽車設(shè)計叢書變速器M北京：人民交通出版社，19902 林梅，馬盛明等汽車手動變速器與變速驅(qū)動橋M北京：機械工業(yè)出版社，19983 王望予汽車設(shè)計（第4版）M 北京：機械工業(yè)出版社，20044 劉維信汽車設(shè)計M北京：清華大學(xué)出版社，20016 關(guān)文達汽車構(gòu)造M北京：清華大學(xué)出版社，20057 陳家瑞汽車構(gòu)造M北京：機械工業(yè)出版社，20008 鐘毅芳，吳昌林，唐增寶機械設(shè)計（第二版）M武漢：華中科技大學(xué)出版社，20019 余志生汽車理論（第三版）M北京：機械工業(yè)出版社，200010 王望予 汽車設(shè)計（第3版）M北京：機械工業(yè)出版社，200011 任坤南東風EQ140汽車勿損零件圖冊M運材汽車勿損零件圖冊，198012 吳宗澤袖珍機械設(shè)計師手冊M北京：機械工業(yè)出版社，199813 吳宗澤機械設(shè)計實用手冊M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，200414 韓莉機械設(shè)計課程設(shè)計M重慶：重慶大學(xué)出版社，200415 朱龍根簡明機械零件設(shè)計手冊M北京：機械工業(yè)出版社，1997六、備注指導(dǎo)教師意見：簽字： 年 月 日黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計1黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計目 錄摘要IAbstractII第1章 緒 論11.1 目的意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀21.3 研究的基本內(nèi)容21.4 本章小結(jié)2第2章 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定32.1 變速器傳動方案的確定32.2 倒擋布置方案32.3零部件結(jié)構(gòu)方案分析42.3.1齒輪形式42.3.2變速器軸52.3.3變速器軸承選擇52.4變速器操縱機構(gòu)布置方案62.5本章小結(jié)7第3章 變速器主要參數(shù)的選擇8 3.1變速器各檔傳動比的確定83.2中心距的確定103.3齒輪參數(shù)103.4各擋齒輪齒數(shù)的分配113.5變速器輪齒強度計算173.5.1齒輪彎曲強度計算183.5.2齒輪接觸應(yīng)力校核183.6本章小結(jié)26第4章 變速器軸設(shè)計計算與校核274.1變速器軸設(shè)計計算274.2變速器軸校核274.2.1軸的剛度計算274.2.2軸的強度計算314.3軸承初選與校核344.4同步器的設(shè)計384.5 本章小結(jié)43結(jié)論44參考文獻45致謝46第1章 緒 論1.1 目的意義21世紀，汽車工業(yè)成為中國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對各系統(tǒng)部件的設(shè)計需求旺盛。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型的多樣化、個性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢。而變速器設(shè)計是汽車設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)之一，變速器在汽車傳動系中扮演著至關(guān)重要的角色。它是用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在各種行駛工況下，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力性和經(jīng)濟性指標。可以說，變速器是伴隨著汽車工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是汽車上的必需品。在完成了最基本的傳動功能之外，我們對變速器的要求也是越來越高，汽車的性能、使用壽命、能源消耗、振動噪聲等在很大程度上取決于變速器的性能。由此可見，對汽車的變速器進行研究具有十分重要的意義。變速器在汽車傳動系中扮演著至關(guān)重要的角色。它是用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在各種行駛工況下，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力性和經(jīng)濟性指標。在完成了最基本的傳動功能之外，我們對變速器的要求也是越來越高，汽車的性能、使用壽命、能源消耗、振動噪聲等在很大程度上取決于變速器的性能。由此可見，對汽車的變速器進行研究具有十分重要的意義。變速器由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成，對變速器設(shè)計的基本要求如下：1、車有必要的動力性和經(jīng)濟性。2、設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機動力向驅(qū)動輪的傳輸。3、設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛。4、設(shè)置動力輸出裝置，需要時能進行功率輸出。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。除此之外，變速器還應(yīng)當滿足輪廓尺寸和質(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)濟性指標，這與變速器的擋數(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。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀我國的汽車及各種車輛的零部件產(chǎn)品在性能和質(zhì)量上和發(fā)達國家存在著一定的差距，其中一個重要原因就是設(shè)計手段落后，發(fā)達國家在機械產(chǎn)品設(shè)計上早已進入了分析設(shè)計階段，他們利用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，將現(xiàn)代設(shè)計方法，如有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計等應(yīng)用到產(chǎn)品設(shè)計中，采用機械CAD系統(tǒng)在計算機上進行建模、分析、仿真、干涉檢查，實現(xiàn)三維設(shè)計，大大地提高產(chǎn)品設(shè)計的一次成功率，減少了試驗費用，縮短了產(chǎn)品更新周期。目前，國內(nèi)外普遍研究和采用電控自動變速器，這種變速器具有更好的駕駛性能、良好的行駛性能、以及更高的行車安全性3。但是駕駛員失去了駕駛樂趣，不能更好的體驗駕駛所帶來的樂趣。機械式手動變速器具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、制造成本底和工作可靠，具有良好的駕駛樂趣等優(yōu)點，故在不同形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用。在檔位的設(shè)置方面，國外對其操縱的方便性和檔位數(shù)等方面的要求愈來愈高2。1.3 研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問題本設(shè)計的變速器是在北京現(xiàn)代變速器的參數(shù)基礎(chǔ)上，在給定發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、主減速比等條件下，主要完成傳動機構(gòu)的設(shè)計，并繪制出變速器裝配圖及主要零件的零件圖。1、對變速器傳動機構(gòu)的分析與選擇。通過比較兩軸和中間軸式變速器各自的優(yōu)缺點，以及所設(shè)計車輛的特點，確定傳動機構(gòu)的布置形式。2、變速器主要參數(shù)的選擇變速器主要參數(shù)的選擇：檔數(shù)、傳動比、中心距、齒輪參數(shù)等。3、變速器齒輪強度的校核變速器齒輪強度的校核主要對變速器的齒根彎曲疲勞強度和齒面接觸疲勞強度進行校核。4、軸的基本尺寸的確定及強度計算與校核。5、軸承,同步器的選擇。1.4 本章小結(jié)本次設(shè)計主要是查閱機械式變速器設(shè)計的相關(guān)文件，結(jié)合書中關(guān)于變速器設(shè)計的相關(guān)知識，在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下進行自主設(shè)計。通過對相關(guān)資料的查閱對機械式變速器有一個整體的認識。第2章 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定2.1 變速器傳動方案的確定機械式變速器傳動機構(gòu)布置方案主要有兩種：兩軸式變速器和中間軸式變速器。與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少，所以有結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點，此外，各中間擋位因只經(jīng)一對齒輪傳動動力，故傳動效率高同時噪聲也低。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。還有，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設(shè)計的很大。對于前進擋，兩軸式變速器輸入軸的轉(zhuǎn)動方向與輸出軸的轉(zhuǎn)動方向相反；而中間軸式變速器與輸出軸的轉(zhuǎn)動方向相同。由于此次設(shè)計的北京現(xiàn)代途勝變速器驅(qū)動形式屬于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動，所以選擇兩軸式變速器。兩軸式變速器因軸與軸承數(shù)少，所以有結(jié)構(gòu)簡單、論過尺寸小和容易布置等優(yōu)點，此外，各中間檔位因只經(jīng)一對齒輪傳遞動力，故傳動效率高同時噪聲也低。變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，發(fā)動機縱置時，主減速器采用弧齒錐齒輪或準雙曲面齒輪，發(fā)動機橫置時則采用斜齒圓柱齒輪。變速器的一檔或倒檔因傳動比大，工作時在齒輪上作用的力也增大，并導(dǎo)致變速器軸產(chǎn)生較大的撓度和轉(zhuǎn)角，使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞，最終表現(xiàn)出輪齒磨損加快和工作噪聲增加。為此，應(yīng)該布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良狀況，然后按照從低檔到高擋的順序布置各檔齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。常用檔位的齒輪因接觸應(yīng)力過高而易造成表面點蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的兩端支撐中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)域因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)較小，齒輪可保持較好的嚙合狀態(tài)，以減少偏載并提高齒輪壽命。 2.2 倒擋布置方案與前進擋位比較，倒檔使用流程不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案均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。圖2.1b方案的優(yōu)點是倒檔利用了一檔齒輪，縮短了中間軸的長度。但換檔時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換檔困難；此前方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點是換檔程序不合理；圖2.1e所示方案是將一、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長；圖2.1 倒檔布置方案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。直齒圓柱齒輪主要用于一檔、倒檔齒輪，與直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點，所以本設(shè)計除了倒檔其他選用斜齒輪。變速器齒輪可以與軸設(shè)計為一體或與軸分開，然后用花鍵、過盈配合或者滑動支承等方式之一與軸連接。齒輪尺寸小又與軸分開，其內(nèi)徑直徑到齒根圓處的厚度（圖2.2）影響齒輪強度6。要求尺寸應(yīng)該大于或等于輪齒危險斷面處的厚度。為了使齒輪裝在軸上以后，保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪輪轂部分的寬度尺寸，在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)盡可能取大些，至少滿足尺寸要求： （2.1）花鍵內(nèi)徑。為了減小質(zhì)量，輪輻處厚度應(yīng)在滿足強度條件下設(shè)計得薄些。圖2.1中的尺寸可取為花鍵內(nèi)徑的1.251.40倍。圖2.2 變速器齒輪尺寸控制圖齒輪表面粗糙度數(shù)值降低，則噪聲減少，齒面磨損速度減慢，提高了齒輪壽命。變速器齒輪齒面的表面粗糙度應(yīng)在m范圍內(nèi)選用。要求齒輪制造精度不低于7級。2.3.2變速器軸變速器軸多數(shù)情況下經(jīng)軸承安裝在殼體的軸承孔內(nèi)。當變速器中心距小，在殼體的同一端面布置兩個滾動軸承有困難時，輸出軸可以直接壓入殼體孔中，并固定不動。用移動齒輪方式實現(xiàn)換檔的齒輪與軸之間，應(yīng)選用矩形花鍵連接，以保證良好的定心和滑動靈活，而且定心外徑及矩形花鍵齒側(cè)的磨削比漸開線花鍵要容易7。兩軸式變速器輸入軸和中間軸式變速器中間軸上的高檔齒輪，通過軸與齒輪內(nèi)孔之間的過盈配合和鍵固定在軸上。兩軸式變速器的輸出軸和中間軸式變速器的第二軸上的常嚙合齒輪副的齒輪與軸之間，常設(shè)置有滾針軸承、滑動軸承，少數(shù)情況下齒輪直接裝在軸上。此時，軸的表面粗糙度不應(yīng)低與m，硬度不低于5863HRC。因漸開線花鍵定位性能良好，承載能力大且漸開線花鍵的齒短，小徑相對增大能提高軸的剛度，所以軸與同步器上的軸套常用漸開線花鍵連接。2.3.3變速器軸承選擇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。滾針軸承、滑動軸承套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運動的地方8。 變速器中采用圓錐滾子軸承有直徑較小、寬度較大因而容量大、可承受高負荷等優(yōu)點。 由于本設(shè)計的變速器為兩軸變速器，所以設(shè)計中變速器輸入軸、輸出軸的前、后軸承按直徑系列均選用圓柱滾子軸承。2.4變速器操縱機構(gòu)布置方案根據(jù)汽車使用條件的需要，駕駛員利用操縱機構(gòu)完成選檔和實現(xiàn)換檔或退到空檔。變速器操縱機構(gòu)應(yīng)當滿足如下主要要求9：換檔時只能掛入一個檔位，換檔后應(yīng)使齒輪在全齒長上嚙合，防止自動脫檔或自動掛檔，防止誤掛倒檔，換檔輕便。變速器操縱機構(gòu)通常裝在頂蓋或側(cè)蓋內(nèi)，也有少數(shù)是分開的。變速器操縱機構(gòu)操縱輸入軸上的滑動齒輪、嚙合套或同步器得到所需不同檔位。用于機械式變速器的操縱機構(gòu)，常見的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒檔裝置等主要零件組成，并依靠駕駛員手力完成選檔、換檔或推到空檔工作，稱為手動換檔變速器。1、直接操縱式手動換檔變速器當變速器布置在駕駛員座椅附近時，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過變速桿直接完成換檔功能的手動換檔變速器，稱為直接操縱變速器。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡單，已得到廣泛應(yīng)用。近年來 ，單軌式操縱機構(gòu)應(yīng)用較多，其優(yōu)點是減少了變速叉軸，各檔同用一組自鎖裝置，因而使操縱機構(gòu)簡化，但它要求各檔換檔行程相等。2、換擋機構(gòu)變速器換檔機構(gòu)有直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器換檔三種形式。常嚙合齒輪可用移動嚙合套換檔。因承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，嚙合套不會過早被損壞，但不能消除換檔沖擊。目前這種換檔方法只在某些要求不高的檔位及重型貨車變速器上應(yīng)用。使用同步器能保證換檔迅速、無沖擊、無噪聲，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)濟性和行駛安全性。同上述兩種換檔方法比較，雖然它有結(jié)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。利用同步器或嚙合套換檔，其換檔行程要比滑動齒輪換檔行程小。通過比較，考慮汽車的操縱性能，本設(shè)計除倒檔外其他檔位均選用同步器換檔。3、防脫檔設(shè)計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，該機構(gòu)的作用是防止同時掛入兩檔，而使掛檔出現(xiàn)重大故障。常見的互鎖機構(gòu)有：（1）互鎖銷式如圖2.3是汽車上用得最廣泛的一種機構(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。如圖2.3，a為空檔位置，此時任一叉軸可自由移動。圖2.3，b、c、d為某一叉軸在工作位置，而其它叉軸被鎖住。圖2.3 互鎖銷式互鎖機構(gòu)（2）擺動鎖塊式如圖2.4為擺動鎖塊式互鎖機構(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)動鉗口式如圖2.5為與上述鎖塊機構(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11。圖2.4 擺動鎖塊式互鎖機構(gòu) 圖2.5 轉(zhuǎn)動鉗口式互鎖機構(gòu)操縱機構(gòu)還應(yīng)設(shè)有保證不能誤掛倒檔的機構(gòu)。通常是在倒檔叉或叉頭上裝有彈簧機構(gòu)，使司機在換檔時因有彈簧力作用，產(chǎn)生明顯的手感。鎖止機構(gòu)還包括自鎖、倒檔鎖兩個機構(gòu)。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。自鎖機構(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。自鎖機構(gòu)有球形鎖定機構(gòu)與桿形鎖定機構(gòu)兩種類型。2.5本章小結(jié)本章主要是研究了變速器的傳動機構(gòu)和操控機構(gòu)的類型，分析了它們的優(yōu)缺點，并針對本次設(shè)計的車型以及性能要求選取一種最為適合的傳動和操控方案。第3章 變速器主要參數(shù)的選擇3. 1變速器各檔傳動比的確定項目參數(shù)值發(fā)動機功率：104KW最高車速:173Km/h轉(zhuǎn)矩：188NM總質(zhì)量：2123Kg轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速：4000r/min車輪：215/65 R16 功率轉(zhuǎn)速：6000r/min 根據(jù)變速器（二軸式）設(shè)計所選擇的乘用車車基本參數(shù)如下表表3.1 設(shè)計基本參數(shù)1、 變速器擋位選擇增加變速器的擋數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟性。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，是換擋工作容易進行。要求相鄰擋位之間的傳動比比值在1.8以下,該制約小換擋工作越容易進行。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2-3.5T的貨車采用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。選用的是5擋變速器。2、傳動比范圍確定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。轎車的傳動比范圍為3.6：1 3、各擋傳動比的確定 （3.1） 最高車速，=173km/hr 車輪半徑，r= 0.29n功率轉(zhuǎn)速 ，n=4000r/min 主減速器傳動比 最高擋傳動比 =4.644、最低檔傳動比的計算按最大爬坡度設(shè)計，滿足最大通過能力條件，即用一檔通過要求最大坡角坡道時，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）用公式表示為：（3.2）式中：為為車輛總質(zhì)量（N），為坡道面滾動阻力系數(shù)（瀝青路面中=0.010.02），為發(fā)動機最大扭矩（Nm），為傳動效率（0.850.90），為最大爬坡度（一般轎車要求爬上30%的坡，大約16.7）。由上式可得：=3.58 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。公式表示為： （3.3）即： （3.4）式中：為驅(qū)動輪的地面法向反力，=；取0.75。 所以一檔傳動比的選擇范圍是（3.5）式中：常數(shù)，也就是各擋之間的公比；因此，各擋的傳動比為，所以各擋傳動比與擋傳動比的關(guān)系為 ， ， ， 3.2中心距的確定初選中心距時，可根據(jù)下述經(jīng)驗公式 （3.6） 式中：變速器中心距（mm）；中心距系數(shù)，乘用車：=8.99.3，商用車：=8.69.6，取8.9 ；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（N.m）；變速器一擋傳動比，=4；變速器傳動效率，取96% ；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，=188N.m 。 則，=79.84（mm）取中心距=79.84mm。乘用車變速器的中心距在6580之間變化。3.3齒輪參數(shù)1、模數(shù)對貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，故齒輪應(yīng)該選用大些的模數(shù)；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)。嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。其取值范圍是：乘用車和總質(zhì)量在1.814.0t的貨車為2.03.5mm；總質(zhì)量大于14.0t的貨車為3.55.0mm。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多。表3.2汽車變速器齒輪法向模數(shù)車型乘用車的發(fā)動機排量V/L貨車的最大總質(zhì)量/t1.0V1.61.6V2.56.014.014.0模數(shù)/mm2.252.752.753.003.504.504.506.00表3.3汽車變速器常用齒輪模數(shù)一系列1.001.251.52.002.503.004.005.006.00二系列1.752.252.753.253.503.754.505.50根據(jù)表3.2及3.3，齒輪的模數(shù)定為3mm，嚙合套和同步器的模數(shù)定為3mm。2、壓力角 為20；螺旋角轎車變速器螺旋角：18263、齒寬直齒，為齒寬系數(shù)，取為4.58.0，取6.0；斜齒，取為6.08.5，取7。3.4各擋齒輪齒數(shù)的分配1-一軸一擋齒輪 2-二軸一擋齒輪 3-一軸二檔齒輪 4-二軸二擋齒輪5-一軸軸三擋齒輪 6-二軸三擋齒輪 7-一軸四檔齒輪 8-二軸四檔齒輪9-一軸五檔齒輪 10-二軸五檔齒輪 11-一軸倒檔 12-二軸倒檔齒輪13-倒檔齒輪 圖3.1變速器傳動示意圖如圖3.1所示為變速器的傳動示意圖。在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)。 圖3.2變位系數(shù)的選擇原則1、確定一擋齒輪的齒數(shù) 取模數(shù)=3 螺旋角= 齒寬系數(shù)=7 （3.7）z1=35 z2=15 2、對中心距進行修正mm3、變位系數(shù)的確定對一擋齒輪進行角度變位： 嚙合角 = =21.23變位系數(shù)之和 =0.02 4、計算分度圓直徑分度圓直徑 mm mm5、計算分度圓直徑齒根高 =3.69 mm齒頂高 =3.03 mm節(jié)圓直徑 mm =47.9 mm齒頂圓直徑 mm mm齒根圓直徑 mm mm6、確定其它各擋的齒數(shù)1、二檔齒輪 模數(shù)3， 取 20 ， 齒寬=7 查表得 二檔齒輪基本尺寸分度圓直徑 齒頂高 =4.62 mm齒根高 =0.697 mm 節(jié)圓直徑 mm mm齒頂圓直徑 mm mm齒根圓直徑 mm mm7、確定三擋齒輪的齒數(shù)三檔齒輪 模數(shù)3， 取 20 ， 齒寬=7 =-0.436 分度圓直徑 齒頂高 =1.43 mm齒根高 =05.03 mm 節(jié)圓直徑 mm mm齒頂圓直徑 =89.06 mm=79.48 mm齒根圓直徑 =76.14 mm=66.57 mm8、確定四擋齒輪的齒數(shù)四檔齒輪 模數(shù)3， 取 20 ， 齒寬=7 嚙合角 = =21.23 =0.016 分度圓直徑 齒頂高 =3.3 mm齒根高 =3.7 mm 節(jié)圓直徑 mm mm齒頂圓直徑 =76.84 mm mm齒根圓直徑 mm =81.986 mm9、確定五擋齒輪的齒數(shù)五檔齒輪 模數(shù)3， 取 20 ， 齒寬=7 嚙合角= =21.23 = 0.016 分度圓直徑 齒頂高 =3.3 mm齒根高 =3.7 mm節(jié)圓直徑 mm mm齒頂圓直徑 =64.07 mm mm齒根圓直徑 mm =94.76 mm10、確定倒擋齒輪齒數(shù)（直齒）倒擋齒輪選用的模數(shù)與一擋相同，倒擋齒輪的齒數(shù)一般在2123之間，初選=21 為了保證齒輪12和13的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙 mm mm分度圓直徑 mmmmmm齒頂圓直徑 mmmmmm齒根圓直徑 mmmmmm3.5變速器輪齒強度計算發(fā)動機最大扭矩為188N m，最高轉(zhuǎn)速6000r/min，齒輪傳動效率99%，離合器傳動效率99%，軸承傳動效率96%。輸入軸 =18899%96%=179N.m輸出軸 一擋=1790.960.9935/15=396N.m二擋=1790.960.9930/19=268N.m三擋=1790.960.9927/24=191N.m四擋=1790.960.9922/28=133N.m五擋=1790.960.9918/32s=96N.m倒擋 =1790.960.993.3.82=649 N.m 3.5.1齒輪彎曲強度計算 1、直齒輪彎曲應(yīng)力圖3.3 齒形系數(shù)圖 （3.7）式中：彎曲應(yīng)力（MPa）；計算載荷（N.mm）；應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=1.65；摩擦力影響系數(shù)，主、從動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應(yīng)力的影響也不同；主動齒輪=1.1，從動齒輪=0.9；齒寬（mm）；模數(shù)；齒形系數(shù)，如圖4.1。當計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時，一、倒擋直齒輪許用彎曲應(yīng)力在400850MPa，貨車可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒擋齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。2、斜齒輪彎曲應(yīng)力 （3.8）式中：計算載荷（Nmm）；法向模數(shù)（mm）；齒數(shù)；斜齒輪螺旋角（）；應(yīng)力集中系數(shù)，=1.50；齒形系數(shù)，可按當量齒數(shù)在圖中查得；齒寬系數(shù)=7.0重合度影響系數(shù)，=2.0。當計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時，對乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在180350MPa范圍，對貨車為100250MPa。1、計算一擋齒輪1，2的彎曲應(yīng)力=35，=15， 主動齒輪 =194.91MPa180350MPa從動齒輪 =103.69MPa180350MPa2、計算二擋齒輪3，4的彎曲應(yīng)力=30，=19， 主動齒輪 =193.99MPa180350MPa從動齒輪 =115.77MPa180350MPa3、計算三擋齒輪5，6的彎曲應(yīng)力=27，=24， 主動齒輪 =144.71MPa180350MPa從動齒輪 =128.63MPa180350MPa4、計算四擋齒輪7，8的彎曲應(yīng)力=22，=28， 主動齒輪 =121.60MPa180350MPa從動齒輪 =165.59MPa180350MPa5、計算五擋齒輪9，10的彎曲應(yīng)力=18，=32， 主動齒輪 =209.72MPa180350MPa 從動齒輪 =105.29MPa180350MPa6、 計算倒檔齒輪11，12，13的 彎曲應(yīng)力校核=11， =21， =42， =2. 75 主動齒輪=1.1，從動齒輪=0.9； =841.12MPa400850MPa=580.32MPa400850MPa=429.62MPa400850MPa3.5.2齒輪接觸應(yīng)力校核j （3.9）式中：輪齒的接觸應(yīng)力（MPa）；計算載荷（N.mm）；節(jié)圓直徑(mm)；節(jié)點處壓力角（20），齒輪螺旋角（20）；齒輪材料的彈性模量（MPa）；齒輪接觸的實際寬度(mm)；、主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑(mm)，直齒輪、，斜齒輪、；、主、從動齒輪節(jié)圓半徑(mm)。將作用在變速器第一軸上的載荷作為計算載荷時，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見表3.4。表3.4變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一擋和倒擋190020009501000常嚙合齒輪和高擋130014006507001、計算一擋齒輪1，2的接觸應(yīng)力=396N.m =179N.m =20 mm 節(jié)圓直徑：mm，mm=30.58=54.37主動齒輪 =3208MPa =2797MPa2、計算二擋齒輪3，4的接觸應(yīng)力=268N.m，=179.m =20 mm 節(jié)圓直徑：mm，mm=32.95=52.02主動齒輪 =3278MPa=3193MPa3、計算三擋齒輪5，6的接觸應(yīng)力 =191N.m =179N.m =20 mm 節(jié)圓直徑： mm，mm =44.98 =39.98主動齒輪 =1985MPa=2175MPa4、計算四擋齒輪7，8的接觸應(yīng)力 =133N.m =179N.m =20 mm 節(jié)圓直徑：mm，mm=47.58=37.38主動齒輪 =1459MPa=1419MPa5、計算五擋齒輪9，10的接觸應(yīng)力 =96N.m =179N.m =20 mm 節(jié)圓直徑：mm，mm=54.37=30.42主動齒輪 =1422MPa=1830MPa 6、計算倒擋直尺齒輪11，12，13的接觸應(yīng)力=179N.m 96N.m 649N.mmm mmmm=8.98=4.73 =9.41=1883MPa19002000MPa =1875MPa19002000MPa=1850MPa19002000MPa注：以上校核都在小于19002000范圍內(nèi)符合要求。7、計算各檔齒輪的受力（1）一擋齒輪1， 2的圓周力、 mm，mm =179N.m, =396N.m （2）二擋齒輪3，4的受力 =179Nm, =268Nm N （3）三擋齒輪5，6的受力 =179Nm, =191Nm N （4）四擋齒輪7，8的受力 =179Nm, =133Nm N （5）五擋齒輪9，10的受力 =179Nm, =96m N 8、變速器齒輪的材料及熱處理（1）滿足工作條件的要求 不同的工作條件，對齒輪傳動有不同的要求，故對齒輪材料亦有不同的要求。但是對于一般動力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。（2）合理選擇材料配對 如對硬度350HBS的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在3050HBS左右。為提高抗膠合性能，大、小輪應(yīng)采用不同鋼號材料。（3）考慮加工工藝及熱處理工藝 變速器齒輪滲碳層深度推薦采用下列值：時滲碳層深度0.81.2時滲碳層深度0.91.3時滲碳層深度1.01.3表面硬度HRC5863；心部硬度HRC3348對于氰化齒輪，氰化層深度不應(yīng)小于0.2；表面硬度HRC4853。對于大模數(shù)的重型汽車變速器齒輪，可采用25CrMnMO，20CrNiMO，12Cr3A等鋼材，這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理，以提高表面硬度，細化材料晶面粒。3.6本章小結(jié)本章對各擋齒輪進行了系統(tǒng)的計算與強度校核，保證各擋齒輪均滿足使用要求。為防止根切現(xiàn)象的發(fā)生對變?yōu)橄禂?shù)的選擇上進行了反復(fù)的驗算，保證后期設(shè)計的順利進行。同時對齒輪的工藝性提出了要求。第4章 變速器軸設(shè)計計算與校核4.1變速器軸設(shè)計計算倒擋軸為壓入殼體孔中并固定不動的光軸。變速器第二軸視結(jié)構(gòu)不同，可采用滲碳、高頻、氰化等熱處理方法。對于只有滑動齒輪工作的第二軸可以采用氰化處理，但對于有常嚙合齒輪工作的輸入軸應(yīng)采用滲碳或高頻處理14。輸入軸上的軸頸常用做滾針的滾道，要求有相當高的硬度和表面光潔度，硬度應(yīng)在HRC5863，面光潔度不低于8。對于做為軸向推力支承或齒輪壓緊端面的軸的端面，光潔度不應(yīng)低于7，并規(guī)定其端面擺差。一根軸上的同心直徑應(yīng)可控制其不同心度16。對于采用高頻或滲碳鋼的軸，螺紋部分不應(yīng)淬硬，以免產(chǎn)生裂紋。對于階梯軸來說，設(shè)計上應(yīng)盡量保證工藝簡單，階梯應(yīng)盡可能少17。 在已知中間軸式變速器中心距時，軸的最大直徑和支承距離的比值可在以下范圍內(nèi)選?。簩斎胼S=0.160.18：對輸出軸0.180.21。輸入軸花鍵部分直徑（mm）可按式下面公式初選式中：經(jīng)驗系數(shù)，=4.04.6；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（N.m）。輸出軸最高檔花鍵部分直徑=22.926.3mm取25mm；輸入軸最大直徑=35.9347.9mm取40mm。輸出軸：；輸入軸：；mm，mm，mm4.2變速器軸校核4.2.1軸的剛度計算若軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角為，可分別用下列式計算 （4.1） （4.2） （4.3） 式中：齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）；齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）；彈性模量（MPa），=2.1105MPa；慣性矩（mm4），對于實心軸，；軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計算；、齒輪上的作用力距支座、的距離（mm）；支座間的距離（mm）。軸的全撓度為mm。軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為=0.050.10mm，=0.100.15mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過0.002rad18。1、輸入軸的剛度一檔：N軸頸=25mm，=22.875mm，=230.25mm，N =2.1105N二檔：=2286N，軸頸=25mm，=65.875mm，=230.25mm，N=2.1105N三檔：N軸頸=25mm，=93.875mm，=230.25mm，N =2.1105N四檔：N軸頸=25mm，=136.875mm，=230.25mm，N =2.1105N五檔：N軸頸=25mm，=164.875mm，=230.25mm，N =2.1105N2、輸出軸的剛度一檔：=2895N，軸頸mm，=22.875mm，=230.25mm，N=2.1105N 二檔：=2167.5N，軸頸mm，=65.875mm，=230.25mm，N=2.1105N 三檔：=1717N，軸頸mm，=93.875mm，=230.25mm，N=2.1105N 四檔：=1472N，軸頸mm，=136.875mm，=230.25mm，N=2.1105N 五檔：=1305N，軸頸mm，=164.875mm，=230.25mm，N=2.1105N 4.2.2軸的強度計算 1、輸入軸強度計算=179N.m，=22.875mm，=25mm,=230.25mm=7087.88N.m，=2745N.m，=2579.78N.m22.75552.168.25水平圖4.1輸入軸受力彎矩圖（1） 求H面內(nèi)支反力、和彎矩 (4.4) (4.5)（2）求V面內(nèi)支反力、和彎矩 (4.6)2、輸出軸強度計算=396N.m，=22.875mm，=25mm,=230.25mm=7475.46N.m，=2895N.m，=2720.84N.m17.75168.25水平17.75168.25豎直7581.99水平豎直168048.5678025.97322合成15029320873.90圖4.2輸入軸受力彎矩圖（1）求H面內(nèi)支反力、和彎矩 （2）求V面內(nèi)支反力、和彎矩 由以上兩式可得 N.mm以上經(jīng)校核均合格。4.3軸承初選與校核1、初選軸承型號由工作條件和軸頸直徑初選一軸軸承型號30204，30205，30206，轉(zhuǎn)速=5600r/min，查機械設(shè)計實踐該軸承的=30500N，=28200N，=0.35。2、計算軸承當量動載荷=0.35。查機械設(shè)計原理與設(shè)計，則=0.4，查機械設(shè)計實踐。，為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見機械設(shè)計原理與設(shè)計。（1.21.8）取=1.23、計算軸承的基本額定壽命，為壽命系數(shù)，對球軸承=3；對滾子軸承=10/3。4、輸入軸軸承校核（1）初選軸承型號由工作條件和軸頸直徑初選二軸軸承型號30205，查機械設(shè)計實踐該軸承的=37000N，=32200N，=0.37。（2）計算軸承當量動載荷=0.37則查機械設(shè)計原理與設(shè)計，則=0.4，查機械設(shè)計實踐=1.6為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見機械設(shè)計原理與設(shè)計（1.21.8）取=1.2水平=132000N=132000N=132000N圖4.4 受力分析圖（3）計算軸承當量動載荷 =857.81N=904.69Ne查機械設(shè)計實踐書；=0.4，=1.6，分別查機械設(shè)計原理與設(shè)計和機械設(shè)計實踐。為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見機械設(shè)計原理與設(shè)計。（1.21.8）取=1.2=1.2（0.42745+1.62579.78）=6270.78N（4）計算軸承的基本額定壽命，為壽命系數(shù)，對球軸承=3；對滾子軸承=10/3 5、 輸出軸軸承1校核（1）初選軸承型號由工作條件和軸頸直徑初選中間軸軸承型號30206，查機械設(shè)計實踐該軸承的=50500N，=43200N（2）計算軸承當量動載荷=0.37則查機械設(shè)計原理與設(shè)計，則=0.4，查機械設(shè)計實踐=1.6為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見機械設(shè)計原理與設(shè)計（1.21.8）取=1.2水平=132000N=132000N=132000N圖4.3.1受力分析圖（3）計算軸承當量動載荷 =857.81N=904.69N e查機械設(shè)計實踐書；=0.4，=1.6，分別查機械設(shè)計原理與設(shè)計和機械設(shè)計實踐。為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見機械設(shè)計原理與設(shè)計。（1.21.8）取=1.2=857.81N=904.69N（4）計算軸承的基本額定壽命，為壽命系數(shù)，對球軸承=3；對滾子軸承=10/3 6、 輸出軸軸承2校核（1）初選軸承型號由工作條件和軸頸直徑初選中間軸軸承型號30204，查機械設(shè)計實踐該軸承的=28200N，=30500N（2）計算軸承當量動載荷=0.42則查機械設(shè)計原理與設(shè)計，則=0.4，查機械設(shè)計實踐=1.7為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見機械設(shè)計原理與設(shè)計（1.21.8）取=1.2水平=132000N=132000N=132000N圖 4.3.2 受力分析圖（3）計算軸承當量動載荷 =857.81N=904.69N e查機械設(shè)計實踐書；=0.4，=1.6，分別查機械設(shè)計原理與設(shè)計和機械設(shè)計實踐。為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見機械設(shè)計原理與設(shè)計。（1.21.8）取=1.2=1.2（0.41746.77+1.7545.52）=1952.04N（4）計算軸承的基本額定壽命，為壽命系數(shù)，對球軸承=3；對滾子軸承=10/3經(jīng)校核所選軸承均合格4.4同步器的設(shè)計1、 同步器的設(shè)計選用同步器使變速器換檔輕便、迅速，無沖擊，無噪聲，且可延長齒輪使用壽命，提高汽車的加速性能并節(jié)省燃油，故轎車變速器除倒檔、貨車除一檔、倒檔外，其他檔位多裝用。要求其轉(zhuǎn)矩容量大，性能穩(wěn)定、耐用。同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。常壓式同步器雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下?lián)Q檔的缺點，現(xiàn)在已經(jīng)不再使用。得到廣泛使用的是慣性式同步器。慣性式同步器能做到換擋時，在兩換擋元件之間的角速度達到完全相等之前不允許換擋，因而能很好的完成同步器的功能和實現(xiàn)對同步器的基本要求。按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。雖然它們的結(jié)構(gòu)不同，但是它們都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。2、 鎖環(huán)式同步器1、4-鎖環(huán)（同步錐環(huán)）；2-滑塊 3-彈簧圈；5、8-齒輪；6-嚙合套座；7-嚙合套圖4.4 鎖環(huán)式同步器如圖4.4所示，鎖環(huán)式同步器工作可靠、耐用，因摩擦錐面半徑受限，其轉(zhuǎn)矩容量不大，適于輕型以下汽車，廣泛應(yīng)用于轎車及輕型客、貨汽車。在其嚙合套外花鍵上的三個軸向槽中放著可沿槽移動的滑塊，它們由兩個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)缺口，缺口比滑塊寬一個接合齒寬。換檔時，嚙合套帶動滑塊推動鎖環(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)相對于嚙合套及滑塊轉(zhuǎn)過一個角度并由滑塊定位，恰使嚙合套齒端與鎖環(huán)齒端以鎖止斜面相抵，如圖4.5a所示，此時換檔力經(jīng)鎖止斜面使鎖環(huán)進一步壓緊，錐面間的摩擦力矩進一步增大，產(chǎn)生滑磨。選擇適當?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。當錐面間的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，脫檔力矩迫使鎖環(huán)回正，如圖4.5b所示，鎖止斜面脫開，嚙合套克服滑塊的彈簧力而越過鎖環(huán)與齒輪的接合齒同步嚙合，保證無沖擊掛檔。 (a) 同步器鎖止位置 (b) 同步器換檔位置 1-鎖環(huán)；2-嚙合套；3-嚙合套上接合齒；4-滑塊圖4.5 鎖環(huán)式同步器工作原理3、 鎖銷式同步器1、4-同步錐環(huán)；2-鎖銷；3-嚙合套；5-嚙合齒座；6-定位銷圖4.6 鎖銷式同步器如圖4.6所示，鎖銷式同步器的同步過程與鎖環(huán)式類似，但鎖止元件是三個鎖銷及相配的鎖銷孔倒角，另外三個以彈簧及鋼球定位的定位銷。作為彈性元件的三個彈簧及相應(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保持中間位置。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、重型汽車上。本設(shè)計的變速器匹配的車型屬于微型車，故采用鎖環(huán)式同步器。4、 鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定（1）接近尺寸。同步器換檔第一階段中間，在摩擦錐環(huán)側(cè)面壓在摩擦錐盤側(cè)邊的同時，且嚙合套相對鎖銷作軸向移動前，滑動齒套接合齒與錐環(huán)接合齒倒角之間的軸向距離，稱為接近尺寸。尺寸應(yīng)大于零，取=0.20.3mm。（2）分度尺寸。鎖銷中部倒角與銷孔的倒角互相抵觸時，滑動齒套接合齒與摩擦錐環(huán)接合齒中心線間的距離，稱為分度尺寸。尺寸應(yīng)等于1/4接合齒齒距。尺寸和是保證同步器處于正確嚙合鎖止位置的重要尺寸，應(yīng)予以控制。（3）鎖銷轉(zhuǎn)動距離。鎖銷在滑動齒套鎖銷孔中的轉(zhuǎn)動距離影響分度尺寸。鎖銷直徑、鎖銷轉(zhuǎn)動距離與銷孔直徑之間的關(guān)系如下 =+2 (4.8)鎖銷轉(zhuǎn)動距離與接合齒齒距的關(guān)系如下 (4.9)式中 為鎖銷軸向移動后的外半徑（即摩擦錐環(huán)外半徑）；為接合齒分度圓半徑。（4）鎖銷端隙。鎖銷端隙系指鎖銷端面與摩擦錐環(huán)端面之間的間隙，同時，滑動齒套端面與摩擦錐環(huán)端面之間的間隙為，要求。若，則換檔時，在摩擦錐面尚未接觸時，滑動齒套接合齒的鎖止面已位于接觸位置，即接近尺寸0，此刻因摩擦錐環(huán)浮動，摩擦面處無摩擦力矩作用，致使同步器失去鎖止作用。為保證0，應(yīng)使，通常取=0.5mm左右。摩擦錐環(huán)端面與齒輪接合齒端面應(yīng)留有間隙，并可稱之為后備行程。預(yù)留后備行程的原因是摩擦錐環(huán)的摩擦錐面會因摩擦而磨損，并在下來的換檔時，摩擦錐環(huán)要向齒輪方向增加少量移動。隨著磨損的增加，這種移動量也逐漸增多，導(dǎo)致間隙逐漸減少，直至為零；此后，兩摩擦錐面間會在這種狀態(tài)下出現(xiàn)間隙和失去摩擦力矩。而此刻，若摩擦錐環(huán)上的摩擦錐面還未達到許用磨損的范圍，同步器也會因失去摩擦力矩而不能實現(xiàn)摩擦錐環(huán)等零件與齒輪同步后換檔，故屬于因設(shè)計不當而影響同步器壽命。一般應(yīng)取=1.22.0mm。在空檔位置，摩擦錐環(huán)錐面的軸向間隙應(yīng)保持在0.20.5mm。5、 同步器主要參數(shù)的確定（1）摩擦因數(shù)汽車在行駛過程中換檔，特別是在高檔區(qū)換檔次數(shù)較多，意味著同步器工作頻繁。同步器是在同步環(huán)與連接齒輪之間存在角速度差的條件下工作，要求同步環(huán)有足夠的使用壽命，應(yīng)當選用耐磨性能良好的材料。為了獲得較大的摩擦力矩，又要求用摩擦因數(shù)大而且性能穩(wěn)定的材料制作同步環(huán)。另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因數(shù)減小，這就為設(shè)計工作帶來困難。同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等。早期用青銅合金制造的同步環(huán)，因使用壽命短已遭淘汰。由黃銅合金與鋼材構(gòu)成的摩擦副，在油中工作的摩擦因數(shù)取為0.1。摩擦因數(shù)除與選用的材料有關(guān)外，還與工作面的表面粗糙度、潤滑油種類和溫度等因數(shù)有關(guān)。