【全套帶圖】輕型商用車變速器設計

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購買文檔送全套 紙 咨詢 14951605 下載文檔送對應的 紙 14951605 或 1304139763 本科學生畢業(yè)設計 輕型商用車變速器設計 系部名稱 ： 汽車工程系 專業(yè)班級 ： 車輛工程 學生姓名 ： 羅輝 指導教師 ： 蘇清源 職 稱 ： 副教授 黑 龍 江 工 程 學 院 二○○九年六月 購買文檔送全套 紙 咨詢 14951605 下載文檔送對應的 紙 14951605 或 1304139763 購買文檔送全套 紙 咨詢 14951605 下載文檔送對應的 紙 14951605 或 1304139763 s 009龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 I 摘 要 變速器用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下，使汽 車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利工況范圍內(nèi)工作。變速器設有空擋和倒擋。需要時變速器還有動力輸出功能。 因為變速箱在低檔工作時作用有較大的力，所以一般變速箱的低檔都布置靠近軸的后支承處，然后按照從低檔到高檔順序布置各檔位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證裝配容易。變速箱整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。一般通過控制軸的長度即控制檔數(shù)，來保證變速箱有足夠的剛性。 本文設計研究了三軸式五擋手動變速器，對變速器的工作原理做了闡述，變速器的各擋齒輪和軸做了詳細的設計計算，并進行了強度校核，對 一些標準件進行了選型。變速器的傳動方案設計并 講述了變速器中各部件材料的選擇。 關(guān)鍵字： 變速器 ； 設計 ；齒 輪 ；軸；校核 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 to on is at in of in of at a In to to of of a of to of of of do a of a A of of of 龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 目 錄 摘要 ................................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 ................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 第 1 章 緒論 ............................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 題的背景 ................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 的及意義 ................................................................................................................. 1 第 2 章 總體方案設計 .......................................................................................................... 2 車參數(shù)的選擇 ............................................................................................................... 3 速器設計應滿足的基本要求 ....................................................................................... 3 動機構(gòu)布置方案分析 ................................................................................................... 3 定軸式變速器 .................................................................................................... 3 檔布置方案 ........................................................................................................ 4 它問題 ................................................................................................................ 6 輪形式 ........................................................................................................................... 7 擋機構(gòu)形式 ................................................................................................................... 7 速器軸承 ....................................................................................................................... 8 章小結(jié) ........................................................................................................................... 9 第 3 章 變速器設計和計算 ................................................................................................. 11 數(shù) ................................................................................................................................. 11 動比范圍 ....................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 檔傳動比的確定 ........................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 減速器傳動比的 確定 .......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 低檔傳動比的確定 .............................................................. 錯誤 !未定義書簽。 檔傳動比 的確定 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 心距的選定 .......................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 速器的外形尺寸 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 輪參數(shù) ........................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 數(shù)的選取 ............................................................................................................ 14 力角 .................................................................................................................... 15 旋角 .................................................................................................................... 15 寬 ........................................................................................................................ 16 頂高系數(shù) ............................................................................................................ 17 位系數(shù)的選擇原則 ............................................................................................ 17 檔齒數(shù)的分配 ............................................................................................................. 18 定一檔齒輪的齒數(shù) ............................................................................................ 18 中心距進行修正 ................................................................................................ 19 定常嚙合傳動齒輪副齒數(shù)及變位系數(shù) .............................. 錯誤 !未定義書簽。 定其他各檔齒數(shù)及變位系數(shù) .............................................. 錯誤 !未定義書簽。 定倒檔齒輪齒數(shù)及變位系數(shù) .............................................. 錯誤 !未定義書簽。 章小結(jié) ........................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 第 4 章 變速器的校核 ............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 輪的損壞形式 ............................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 輪強度計算 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 輪彎曲強度計算 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 輪接觸應力計算 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 的結(jié)構(gòu)設計 ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 的強度驗算 ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 的剛度的計算 .................................................................................................... 27 的強度的計算 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 承壽命計算 ................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 章小結(jié) ........................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 第 5 章 同步器的設計 ............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 銷式同步器 .................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 銷式同步器結(jié)構(gòu) .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 銷式同步器工作原理 .......................................................... 錯誤 !未定義書簽。 環(huán)式同步器 ................................................................................................................. 40 環(huán)式同步器結(jié)構(gòu) ................................................................................................ 40 環(huán)式同步器的工作原理 .................................................................................... 40 環(huán)式同步器主要尺寸的確定 ............................................................................ 41 車架與主車架的連接設計 .................................................................................. 43 第 6 章 變速器操縱機構(gòu) ...................................................................................................... 44 接操縱手動換擋變速器 ....................................................................................... 44 距離操縱手動換擋變速器 ..................................................... 錯誤 !未定義書簽。 章小結(jié) ..................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 結(jié)論 ................................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ...................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 致謝 ................................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。 附錄 .............................................................................................................................................. 49 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 1 第 1 章 緒 論 題的背景 近幾年國 內(nèi)外汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，車型的多樣化和個性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢。但變速器設計一直是汽車設計中最重要的環(huán)節(jié)之一，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，因此它的性能影響到汽車的動力性和經(jīng)濟性指標，特別是對輕型商用車而言，其設計意義更為明顯。在對汽車性能要求越來越高的今天，車輛的舒適性也是評價汽車的一個重要指標，而變速器的設計如果不合理，將會使汽車的舒適性下降，使汽車的運行噪聲增大。 國產(chǎn)商用車所裝配的變速器主要以國產(chǎn)手動檔變速器為主 ，變速器是由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成。根據(jù)前進擋數(shù)的不同，變速箱有三、四 、五和多擋幾種。根據(jù)軸的不同類型，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩大類。而前者又分為兩軸式、中間軸式和多中間軸式變速箱。 汽車變速器是影響整車動力性、經(jīng)濟性、舒適性的重要總成 ， 國內(nèi)外的汽車制造與銷售數(shù)據(jù)顯示，人們對汽車駕乘的舒適性越來越重視。 國內(nèi)商用車市場的快速發(fā)展 ， 2008 年全國載貨汽車保有量為 10、 465、 404 輛，與 2007 年相比，增加 722、 181 輛，增長 其中輕型載貨汽車 5、 863、 787 輛， 貢獻度最大的車型是輕型貨車 ， 輕型貨車對商用車銷量的貢獻度為 其次是重型貨車和微型貨車，其貢獻度 分別為 汽車變速器的使用壽命與整車基本相當，售后維修市場對變速器總成的需求僅占少數(shù)，故此可將 輕型商用車市場 近似為 它的 變速器配套市場空間。隨著全球能源及原材料價格的不斷上漲，汽車銷售價格的下降，要求汽車變速器向著體積小質(zhì)量輕、承載能力大、結(jié)構(gòu)緊湊上發(fā)展。這就要求零件設計結(jié)構(gòu)機械性能也要相應有所改變，向著小巧緊湊高強度，高剛性方向改進，進而也要求有新技術(shù)新工藝來保證能夠制造出來。 目前許多變速器生產(chǎn)企業(yè)正在研發(fā) 一些 能大幅提高離合器、同步器壽命和行車安全性，且保留了傳統(tǒng)有級機械變速器傳動效 率高、體積小、機構(gòu)簡單、使用可靠 、 易于制造、成本低、燃油消耗少和維護與使用費用低 、 多檔位、大速比變化范圍改善了汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性和換檔平順性的變速器 ?，F(xiàn)在汽車變速器的發(fā)展趨勢是向著可調(diào)自動變速箱或無級變速器方向發(fā)展。無級變速機構(gòu)由兩組錐形輪組成，包括一對主動錐形輪（錐形輪組 1）和一對被動錐形輪（錐形輪組 2） 同時有一根鏈條運行在兩對錐形輪 V 形溝槽中間，鏈條的運動如同動力傳遞單元。錐形輪組 1 由發(fā)動機的輔助減速機構(gòu)驅(qū)動，發(fā)動機的動力通過鏈條傳遞給錐形輪組 2 直至終端黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 2 驅(qū)動。在每組錐形輪中有一個錐形輪可以在軸向 移動，調(diào)整鏈條在錐形輪的工作直徑并傳遞速比。兩組錐形輪必須保持相同的調(diào)整，以保證鏈條始終處與漲緊狀態(tài)，使傳遞扭矩時錐形輪接觸充分的壓力。采用無級變速器可以節(jié)約燃料，使汽車單位油耗的行駛里程提高 30%。通過選擇最佳傳動比，獲得最有利的功率輸出，它的傳動比比傳統(tǒng)的變速器輕，結(jié)構(gòu)更簡單而緊湊。世界各大汽車制造商正競相開發(fā)無級變速器。專家預計2008 至 2009 年間無級變速器將成為世界各大汽車制造商的技術(shù)開發(fā)重點。 的及意義 通過一步步的計算和校核來改善變速器的工作狀態(tài)，使其達到理想的舒適性并減小工作時的噪 聲。傳統(tǒng)的變速器設計設計方法一般是根據(jù)性能要求利用經(jīng)驗公式取初值，然后計算其強度，傳動質(zhì)量指標等，如不符合要求根據(jù)經(jīng)驗公式改變某些參數(shù)，繼續(xù)計算直至符合所有的條件與要求。通過本題目的設計，可綜合運用所學知識對輕型商用車的手動變速器進行設計。由于本題目模擬工程一線實際情況，通過畢業(yè)設計可與工程實踐直接接觸，從而可以提高解決實際問題的能力，綜合提高自身的設計和制造水平。 本設計研究基本內(nèi)容是研究輕型商用車的機械變速器的組成、結(jié)構(gòu)與原理，弄清楚同步器、齒輪、軸等零部件之間的配合關(guān)系。選擇標準齒輪模數(shù)在總當數(shù)和一檔 傳動比確定后，合理分配各檔位的速比，接著計算出齒輪參數(shù)和中心距，并對齒輪進行強度驗算，確定齒輪的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出所有齒輪的零件圖，根據(jù)經(jīng)驗公式初步計算出所有軸的基本尺寸，對每個檔位下對軸的剛度和強度進行驗算，確定出軸的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出各個軸的結(jié)構(gòu)與尺寸，對現(xiàn)有傳統(tǒng)變速器的結(jié)構(gòu)進行改進、完善，最終完成變速器的零件圖和裝備圖的繪制。利用計算機輔助設計軟件繪制變速器的各零件的零件圖，并完成變速器的總裝配圖。在此次設計中對變速器作了總體設計，對變速器的傳動方案進行了選擇，變速器的齒輪和軸做了詳細的設計計算，對同 步器和一些標準件做了選型設計。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 3 第 2 章 總體方案設計 車參數(shù)的選擇 變速器設計所需的汽車基本參數(shù)如下表 : 表 設計基本參數(shù)表 發(fā)動機最大功率 66高車速 110km/h 總質(zhì)量 4060大轉(zhuǎn)矩 210 N·m 速器設計應滿足的基本要求 對變速器如下基本要求 : 1） 保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。 2） 設置空擋，用來切斷發(fā) 動機動力向驅(qū)動輪的傳輸。 3） 設置倒檔，使汽車能倒退行駛。 4） 設置動力輸出裝置，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。 7） 變速器應當有高的工作效率。 除此以外，變速器還應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，這與變速器的檔數(shù)，傳動比范圍和各擋傳動比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復雜，比功率越小，變速器的傳動比范圍越大 。 動機構(gòu)布置方案分析 定軸式變速器 固定軸式又分為兩軸式，中間軸式，雙中間軸式變速器。固定軸式應用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡單，輪廓尺黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 4 寸小，布置方便，中間擋位傳動效率高和噪聲低等優(yōu)點。因兩軸式變速器不能設置直接擋，所以在高擋工作時齒輪和軸承均承載，不僅工作噪聲增大，且易損壞。此外，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設計得很大。所以我選擇的是中間軸式的變速器。 圖 別示出了幾種中間軸式五擋變速器 傳動方案。它們的共同特點是：變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接擋。使用直接擋，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少。因為直接擋的利用率高于其它擋位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進擋位工作時，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一擋仍然有較大的傳動比；擋位高的齒輪采用常 嚙合齒輪傳動，擋位低的齒輪（一擋）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一擋以外的其他擋位的換擋機構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換擋，還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接擋以外的其他擋位工作時，中間軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點。在擋數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換擋方式和到檔傳動方案上有差別。 圖 一檔和倒擋用直齒滑動齒輪換擋外，其余各擋為常嚙合齒輪傳動。圖 c， ，均用常嚙合齒輪傳動；圖 樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速擋的條件下，很容易形成一個只有四個前進擋的變速器。 以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的擋位，其換擋方式可以用同步器或嚙合套來實現(xiàn)。同一變速器中，有的擋位用同步器換擋，有的擋位用嚙合套換擋，那么一定是擋位高的用同步器換擋，擋位低的用嚙合套換擋。 發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的貨車采用中間軸式變速器，為加強傳動軸剛度，可將變速器后端加中間支撐。 中間軸和第 二軸都有三個支承。如果在殼體內(nèi)，布置倒擋傳動齒輪和換擋機構(gòu)，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。 擋布置方案 與前進擋位比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案采用直齒滑動齒輪方式換倒擋。為實現(xiàn)倒擋傳動，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動路線中，加入一個中間傳動齒輪的方案。前者雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是中 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 5 圖 間軸式五擋變速器傳動方案 間傳動齒輪的輪齒，是在最不利的正，負交替對稱變化的彎曲應力狀態(tài)下工作，而后者是在較為有利的單向循環(huán)彎曲應力狀態(tài)下工作，并使倒擋傳 動比略有增加。 圖 常見的倒擋布置方案。圖 示方案的優(yōu)點是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換擋困難。圖 示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖 而取代了圖 示方案。圖 示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖 示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖 示方案。其缺點是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機構(gòu)復雜一些。 因為變速器在一擋和倒擋工作時有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低檔與倒擋，都應當布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低擋到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處，然后再 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 6 圖 擋布置方案 圖 擋軸位置與受力分析 布置倒擋。此時在倒擋工作時，齒輪磨損與噪聲在短時間內(nèi)略有增加，與此同時在一擋工作時齒輪的磨損與噪聲有所減少。 除此以外，倒擋的中間齒輪位于變速器的左側(cè)或右側(cè)對倒擋軸的受力狀況有影響，如 圖 示 。 他問題 經(jīng)常使用的擋位，其齒輪因接觸應力過高而造成表面電蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的支承中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)角較小，齒輪保持較好的嚙合狀態(tài)，偏載減少能提高齒輪壽命。 某些汽車變速器有僅在好路或空車行駛時才使用的超 速擋。使用傳動比小于 1（超速擋，能夠充分地利用發(fā)動機功率，使汽車行駛 1需發(fā)動機曲軸的總轉(zhuǎn)速降低，因而有助于減少發(fā)動機磨損和降低燃料消耗。但是與直接擋比較，使用超速擋會使傳動效率降低，噪聲增大。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 7 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)的齒輪對數(shù)，每分鐘轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，潤滑系統(tǒng)的有效性，齒輪和殼體等零件的制造精度等。 輪形式 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復雜，工作時有軸向力。變速器中的常 嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。 我的設計中一擋和倒擋用的是直齒輪，其他擋都是斜齒輪。 擋機構(gòu)形式 變速器換擋機構(gòu)有直齒滑動齒輪，嚙合套和同步器換擋三種形式。汽車行駛時各擋齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動直齒齒輪的方式換擋，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨有噪聲。這使齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)（如兩腳離合器），時齒輪換擋時無沖擊，才能克 服上述缺點。但是該瞬間駕駛員注意力被分散，會影響行駛安全性。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡單，但除一擋，倒擋外已很少使用。 由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)，所以可用移動嚙合套換擋。這時，因同時承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多。而輪齒又不參與換擋，它們都不會過早損壞，但不能消除換擋沖擊，所以仍要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外，因增設了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性矩增大。 因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應用。這是因為重型貨車擋位間的公比較小，則換擋機構(gòu) 連件之間的角速度差也小，因此采用嚙合套換擋，并且還能降低制造成本及減小變速器長度。 使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、燃油經(jīng)濟性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它有機構(gòu)復雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點，但仍然得到廣泛應用。 使用同步器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動齒輪換擋行程小。在滑動齒輪特別寬的情況下，這種差別就更為明顯。為了操縱方便，換入不同擋位的變速桿行程要求盡可能一樣。 自動脫擋是變速器的主要故障之一。為解決這個問題，除工 藝上采取措施外，目前在結(jié)構(gòu)上采取措施比較有效的方案有以下幾種： 互鎖裝置是保證移動某一變速叉軸時，其它變速叉軸互被鎖住，該機構(gòu)的作用是黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 8 防止同時掛入兩檔，而使掛檔出現(xiàn)重大故障。常見的互鎖機構(gòu)有： （ 1）互鎖銷式 圖 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。 圖 a 為空檔位置，此時任一叉軸可自由移動。圖 b、 c、 d 為某一叉軸在工作位置，而其它叉軸被鎖住。 圖 鎖銷式互鎖機構(gòu) （ 2）擺動鎖塊式 圖 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 圖 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。 操縱機構(gòu)還應設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)。 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。 倒檔鎖的作用是使駕駛員必須對變速桿施加更大的力，方能掛入倒檔，起到提醒注意的作用，以防誤掛倒檔，造成安全事故。 本次設計鎖定機構(gòu)采用自鎖、互鎖、倒檔鎖裝置。采用自鎖鋼球來實現(xiàn)自鎖，通過互鎖銷實現(xiàn)互鎖。倒檔鎖采用限位彈簧來實現(xiàn)，使駕駛員有感覺，防止誤掛倒檔。 速器軸承 變速器軸承常采用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，滑動軸套等。至于何處應當采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點不同而不同。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 9 圖 動鎖塊式互鎖機構(gòu) 圖 2. 6 轉(zhuǎn)動鉗口式互鎖機構(gòu) 汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，采用尺寸大些的軸承結(jié)構(gòu)受限制，常在布置上有困難。如變速器的第二軸前端支承在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承。變速器第一軸前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間長采用球軸承來承受向力。作用在第一軸常嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)第一軸后部軸承傳給變速器殼體，此處常用軸承外 圈有擋圈的球軸承。第二軸后端常采用球軸承，以軸向力和徑向力。中間軸上齒輪工作時產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承來承受都可以，但當在殼體前端面布置軸承蓋有困難的時候，必須由后端軸承承受軸向力，前端采用圓柱滾子軸承來承受徑向力。 變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑小，寬度較寬因而容量大，可承受高負荷等優(yōu)點，但也有需要調(diào)整預緊，裝配麻煩，磨損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點。 變速器第一軸，第二軸的后部軸承以及中間軸前，后軸承，按直徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。軸承的直徑根據(jù)變速器中心距確定，并要保 證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于 6~20限適用于輕型車和轎車。 滾針軸承，滑動軸套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運動的地方。滾針軸承有滾動摩擦損失小，傳動效率高，徑向配合間隙小，定位及運轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合等優(yōu)點?；瑒虞S套的徑向配合間隙大，易磨損，間隙增大后影響齒輪的定位和運轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加?；瑒虞S套的優(yōu)點是制造容易，成本低。 在本次設計中 由于工作條件的需要 主要選用了圓錐滾子軸承、深溝球軸承和滾針軸承。 本章小結(jié) 本章首先先確定了設計變速器所需的汽車主要 參數(shù)以及設計變速器所應滿足的基本要求，對自己的設計也有了一定的規(guī)范。 然后又 對變速器的傳動機構(gòu)和檔位的布置 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 10 形式的進行了簡單的介紹，分析了各個傳動方案的優(yōu)缺點，選取了合理高效的的傳動方案和一些在設計變速器時常遇的問題，為后面齒輪和軸的計算打下了良好的基礎。最后對齒輪的形式做了介紹和優(yōu)缺點的比較，通過以上比較合理的選擇齒輪形式。分析了幾種換擋形式，和容易出現(xiàn)的問題，并提供了相關(guān)的解決方法，最后很據(jù)軸的工作條件和工作狀態(tài)，對軸承也形式也做了選擇。 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 11 第 3 章 變速器設計和 計算 數(shù) 增加變速器的擋數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟性。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復雜，并且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大。同時操縱機構(gòu)復雜，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 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~貨車采用 5 擋變速器，裝載質(zhì)量在 4~8T 的貨車采用 6 擋變速器。多擋變速器多用于重型貨車和越野車。本設計為 5 擋變速器。 動比范圍 變速器的傳動比范圍是指變速器最低擋傳動比與最高擋轉(zhuǎn)動比的比值。傳動比范圍的確定與選定的發(fā)動機參數(shù)，汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。 目前轎車的傳動比范圍在 3~4 之間，輕型貨車在 5~6 之間，其他貨車則更大。 檔傳動比的確定 減速器傳動比的確定 發(fā)動機轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式 為： 0377.0 （ 式中 汽車行駛速度（ km/h）； n —— 發(fā)動機轉(zhuǎn)速（ r/ r —— 車輪滾動半徑（ m）； 變速器傳動比； 0i—— 主減速器傳動比。 由上文可知最高車速10km/h；最高檔為超速檔，傳動比5；車輪黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 12 滾動半徑由所選用的輪胎規(guī)格 195/65到 r =發(fā)動機轉(zhuǎn)速 n =600（ r/由公式（ 到主減速器傳動比計算公式： ?ag 低 檔傳動比計算 按最大爬坡度設計，滿足最大通過能力條件，即用一檔通過要求的最大坡道角道時，驅(qū)動力應大于或等于此時的滾動阻力和上坡阻力（加速阻力為零，空氣阻力忽略不計）。用公式表示如下： m a xm a a x s i nc o s ??? ? （ 式中 G —— 車輛總重量（ N）； f —— 滾動阻力系數(shù) ， 對 良好 路面 μ= 發(fā)動機最大扭矩（ N·m）； 0i—— 主減速器傳動比； 變速器傳動比； t?—— 為傳動效率（ R —— 車輪滾動半徑； — 最大爬坡度 本設計為能爬 30%的坡，大約 ? 由公式（ ： ???0m a xm a xm a s i nc o s( ??（ 已知： m=4060012.0?f ； ??； r=210m； i；g=9.0?t?，把以上數(shù)據(jù)代入（ ： 0 3 7 7 i 6 o 6 0(1 ??? ???????? ??滿足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。即用一檔 發(fā)出最大驅(qū)動力時，驅(qū)動輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 13 式表示如下： ?? r 10m a x iT ?0 （ 式中 驅(qū)動輪的地面法向反力， ?； ? —— 驅(qū)動輪與地面間的附著系數(shù)；對混凝土或瀝青路面 ? 可取 間。 ? 取 數(shù)據(jù)代入（ 得： ?? ????所以，一檔轉(zhuǎn)動比的選擇范圍是： ?? 初選一檔傳動比為 檔傳動比的選定 變速器的 Ⅰ 檔傳動比應根據(jù)上述條件確定。變速器的最高檔一般為直接檔，有時用超速擋，在本設計中最高檔即為超速擋。中間檔的傳動比理論上按公比為m a x 111m i n ???（其中 n 為檔位數(shù)）的幾何級數(shù)排列，實際上與理論值略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動機參數(shù)的合理匹配。 ???????????心距的選擇 初選中心距可根據(jù)經(jīng)驗公式計算： 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計 14 31m a x ?（ 式中 A —— 變速器中心 距（ —— 中心距系數(shù)， 商 用車 發(fā)動機最大輸出轉(zhuǎn)距為 210（ N·m）； 1i —— 變速器一檔傳動比為 g?—— 變速器傳動效率，取 96%。 ?A