電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配設(shè)計(jì)

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1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 摘 要 隨著石油資源的日益減少和環(huán)境保護(hù)要求的提高，電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展越來(lái)越受到人們的重視，以往對(duì)于純電動(dòng)汽車(chē)的研究主要集中在能量存儲(chǔ)系統(tǒng)，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制策略的研究開(kāi)發(fā)方面。然而，在動(dòng)力電池和其他技術(shù)取得有效突破之前，對(duì)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行研究是提高電動(dòng)汽車(chē)性能的重要手段之一。變速器是汽車(chē)重要的傳動(dòng)系組成，在較大范圍內(nèi)改變汽車(chē)行駛速度的大小和汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小。 本設(shè)計(jì)的變速箱采用兩軸式兩擋和鎖環(huán)式同步器換擋，這種布置形式縮短了變速器軸向尺寸，在保證擋數(shù)不變的情況下，減少齒輪數(shù)目，從而使變速器結(jié)構(gòu)更加緊湊。電動(dòng)汽車(chē)的變速器與普通變速器相比，其結(jié)構(gòu)有所不

2、同。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)的旋向可以通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)變換，所以電動(dòng)汽車(chē)無(wú)需內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)變速器中的倒檔而設(shè)置倒檔軸，只需應(yīng)用電機(jī)反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)倒車(chē)行駛。設(shè)計(jì)中利用已知參數(shù)確定變速器各擋傳動(dòng)比、中心矩，齒輪的模數(shù)、壓力角、齒寬等參數(shù)，由中心矩確定箱體的長(zhǎng)度、高度、軸徑，對(duì)軸和各擋齒輪進(jìn)行校核，繪制出裝配圖及零件圖。結(jié)論表明，變速器齒輪及各軸尺寸達(dá)到設(shè)計(jì)要求，齒輪及各軸強(qiáng)度的校核滿足強(qiáng)度要求，結(jié)構(gòu)合理。 同時(shí)本設(shè)計(jì)對(duì)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行了匹配設(shè)計(jì)計(jì)算，計(jì)算結(jié)果表明達(dá)到性能要求。 關(guān)鍵詞： 電動(dòng)汽車(chē)；傳動(dòng)系；變速箱；匹配 I Abstract With oil resour

3、ces dwindling and environmental improvement, the development of electric vehicles is receiving increasing attention, in the past, pure electric vehicle for research mainly concentrated in the energy storage system, electric drive systems and control research and development strategy . However, in th

4、e motive power and other technical breakthroughs made effective before the powertrain components of the design parameters of the study is to improve the performance of electric vehicles, one of the important means. Transmission is important automotive powertrain components, a change in a wide range

5、of size of vehicle speed and torque of the motor vehicle wheel size. The design of a two-axis of the transmission block and the two lock ring synchronizer shift, the layout of the form of reducing the transmission of axial size, while ensuring the same block a few cases, to reduce the number of g

6、ears, so that transmission structure compact. The transmission of electric vehicles as compared with ordinary transmission, its structure is different. Because of the rotary drive motor circuit can be controlled to achieve the transformation, so no internal combustion engine for electric vehicles in

7、 the automobile transmission and set up reverse reverse axis, simply the application of inversion to achieve the reversing motor traffic. Known parameters of the design of transmission of the block to determine the transmission ratio, the center moment, the modulus gear, pressure angle, tooth width

8、and other parameters determined by the central moment of the box length, height, shaft diameter, the gear shaft and the block to check, drawn plans and parts assembly. Concluded that the transmission gears and the shaft size to meet the design requirements, the gear shaft and checking the strength t

9、o meet the strength requirements of a reasonable structure.At the same time, the design of a matching calculation results show that the performance requirements to meet. Key words: electric vehicle ；gearbox ； powertrain ；matchin II 目 錄 第1章 緒論 1 1.1電動(dòng)汽車(chē)的簡(jiǎn)介 1 1.2電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)裝置的特點(diǎn) 1 1.3電動(dòng)汽車(chē)變速器

10、的功用 1 第2章 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配計(jì)算 1 2.1計(jì)算最高車(chē)速 1 2.2車(chē)輛加速時(shí)間的計(jì)算 2 2.3車(chē)輛爬坡的計(jì)算 2 2.4續(xù)駛里程的計(jì)算 2 第3章 電動(dòng)汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)方案及論證 3 3.1電動(dòng)汽車(chē)變速器的要求： 3 3.2變速器設(shè)計(jì)方案論證 3 第4章 變速器各主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 6 4.1 主要參數(shù)設(shè)計(jì) 6 4.2齒輪強(qiáng)度計(jì)算 10 4.3確定軸的尺寸 13 第5章 同步器的設(shè)計(jì) 15 5.1 同步器的工作原理 15 5.2同步器的功用同步器的種類 16 5.3 同步器的參數(shù)的確定 16 5.3.1摩擦因數(shù) 16 5.3.2同步環(huán)

11、主要尺寸確定 17 第6章 變速器操縱機(jī)構(gòu) 19 6.1 對(duì)變速器操縱機(jī)構(gòu)的要求 19 6.2 直接操縱手動(dòng)換擋變速器 19 6.3 遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器 20 6.4 變速器自鎖、互鎖、倒擋鎖裝置 20 6.4.1自鎖裝置 20 6.4.2互鎖鎖裝置 21 第6章 變速器軸承 22 第8章 變速器的潤(rùn)滑與密封 23 第9章 零件的加工工藝 24 9.1 齒輪軸加工工藝 24 9.2齒輪加工工藝 25 9.3端蓋加工工藝 26 第10章 結(jié) 論 27 參考文獻(xiàn) 28 致 謝 30 附錄1 計(jì)算程序 31 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配程序 31 齒輪校核程序

12、 33 齒輪參數(shù)計(jì)算程序 33 附錄2 專業(yè)外文語(yǔ)翻譯 35 譯文一：紐約時(shí)報(bào) 35 譯文二： 42 IV 第1章 緒論 1.1電動(dòng)汽車(chē)的簡(jiǎn)介 電動(dòng)汽車(chē)是指以車(chē)載電源為動(dòng)力，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項(xiàng)要求的車(chē)輛。電動(dòng)汽車(chē)的優(yōu)點(diǎn)是：它本身不排放污染大氣的有害氣體，即使按所耗電量換算為發(fā)電廠的排放，除硫和微粒外，其它污染物也顯著減少，由于電廠大多建于遠(yuǎn)離人口密集的城市，對(duì)人類傷害較少，而且電廠是固定不動(dòng)的，集中的排放，清除各種有害排放物較容易，也已有了相關(guān)技術(shù)。由于電力可以從多種一次能源獲得，如煤、核能、水力、風(fēng)力等，解除人們對(duì)石油資源日見(jiàn)枯竭的擔(dān)心

13、。電動(dòng)汽車(chē)還可以充分利用晚間用電低谷時(shí)富余的電力充電，使發(fā)電設(shè)備日夜都能充分利用，大大提高其經(jīng)濟(jì)效益。有關(guān)研究表明，同樣的原油經(jīng)過(guò)粗煉，送至電廠發(fā)電，經(jīng)充入電池，再由電池驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，其能量利用效率比經(jīng)過(guò)精煉變?yōu)槠?，再?jīng)汽油機(jī)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)高，因此有利于節(jié)約能源和減少二氧化碳的排量，正是這些優(yōu)點(diǎn)，使電動(dòng)汽車(chē)的研究和應(yīng)用成為汽車(chē)工業(yè)的一個(gè)“熱點(diǎn)”。 1.2電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)裝置的特點(diǎn) 電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳給汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)軸，當(dāng)采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)裝置的多數(shù)部件常?？梢院雎?。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)可以帶負(fù)載啟動(dòng)，所以電動(dòng)汽車(chē)上無(wú)需傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)的離合器。因?yàn)轵?qū)動(dòng)電機(jī)的旋向可以通過(guò)電路控制實(shí)現(xiàn)變換，

14、所以電動(dòng)汽車(chē)無(wú)需內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)變速器中的倒檔。當(dāng)采用電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速控制時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)可以忽略傳統(tǒng)汽車(chē)的變速器。在采用電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)汽車(chē)也可以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)的差速器。 1.3電動(dòng)汽車(chē)變速器的功用 (1)改變傳動(dòng)比，滿足不同行駛條件對(duì)牽引力的需要，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在有利的工況下，滿足可能的行駛速度要求。 在較大范圍內(nèi)改變汽車(chē)行駛速度的大小和汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小。由于汽車(chē)行駛條件不同，要求汽車(chē)行駛速度和驅(qū)動(dòng)扭矩能在很大范圍內(nèi)變化。例如，在高速路上車(chē)速應(yīng)能達(dá)到100km/h，而在市區(qū)內(nèi)，車(chē)速常在50km/h左右?？哲?chē)在平直的公路上行駛時(shí)，行駛阻力很小，則當(dāng)滿載上坡時(shí)，行駛阻力便很大。而

15、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而轉(zhuǎn)矩變化范圍更不能滿足實(shí)際路況需要。 (3)中斷動(dòng)力傳遞，在電動(dòng)機(jī)起動(dòng)，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，汽車(chē)換檔或需要停車(chē)進(jìn)行動(dòng)力輸出時(shí)，中斷向驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力傳遞。 (4)實(shí)現(xiàn)空檔，當(dāng)離合器接合時(shí)，變速箱可以不輸出動(dòng)力。例如，可以保證駕駛員在電動(dòng)機(jī)不熄火時(shí)松開(kāi)離合器踏板離開(kāi)駕駛員座位。 汽車(chē)變速器是通過(guò)改變傳動(dòng)比，適應(yīng)在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪牽引力及車(chē)速不同要求的需要。通俗上分為手動(dòng)變速器(MT)，自動(dòng)變速器(AT)， 手動(dòng)/自動(dòng)變速器，無(wú)級(jí)式變速器。變速器能汽車(chē)倒擋行駛；利用空擋，中斷動(dòng)力傳遞，能使汽車(chē)啟動(dòng)行駛，怠速，提高速度等。

16、 33 第2章 電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)匹配計(jì)算 汽車(chē)的動(dòng)力性是指汽車(chē)在良好的路面上直線行駛時(shí)由汽車(chē)受到的縱向外力決定的，所能達(dá)到的平均行駛速度。汽車(chē)是一種高效率的運(yùn)輸工具，運(yùn)輸效率的高低在很大程度上取決于汽車(chē)的動(dòng)力性。所以，動(dòng)力性使汽車(chē)各種性能中最基本、最重要的性能。 普通汽車(chē)的動(dòng)力性能指標(biāo)包括最高車(chē)速、加速時(shí)間、和最大坡度。但對(duì)于電動(dòng)汽車(chē)還必須包括續(xù)駛里程。 2.1計(jì)算最高車(chē)速 (2-1) 其中：為車(chē)輛行駛的總阻力，N； 為出去電池組的整車(chē)質(zhì)量，kg；=845kg； 為電池組質(zhì)量，kg；=400kg； f為滾

17、動(dòng)阻力系數(shù)；f=0.013； 為坡道角；=15%； Cd為空氣阻力系數(shù)；Cd=0.35； A為迎風(fēng)面積；A=1.5； ua為行駛車(chē)速，km/h；ua=45； 為車(chē)輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)： (2-2) 其中：為飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，； 為車(chē)輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，； 為主減速比，； km/h 其中：Ft=主驅(qū)動(dòng)電機(jī)一最大限流工作時(shí)車(chē)輛獲得的驅(qū)動(dòng)力； 為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作

18、轉(zhuǎn)速，r/min； =3567rpm 為主驅(qū)動(dòng)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速，r/min； =6000rpm 為車(chē)輪半徑；r=0.2724 為主減速比； 2.2車(chē)輛加速時(shí)間的計(jì)算 (2-3) 其中：加速行駛起始車(chē)速m/h， =0 加速行駛終止車(chē)速m/h， =45 km/h 2.3車(chē)輛爬坡的計(jì)算 由公式計(jì)算得： (2-4) = 15.5% (2-5) 2.4續(xù)駛里程的計(jì)算 =113km

19、 (2-6) 其中：E為電池組充滿電時(shí)的總能量，kwh，E=16kwh； e為電動(dòng)車(chē)輛單位里程能耗，kwh/kw； 為電池比能量，wh/kg，=36.7 wh/kg； 為電動(dòng)車(chē)輛行駛的比耗，kwh/。 第3章 電動(dòng)汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)方案及論證 3.1電動(dòng)汽車(chē)變速器的要求： 正確選擇變速器的擋位數(shù)和傳動(dòng)比，使之與電動(dòng)機(jī)參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證電動(dòng)汽車(chē)具有良好動(dòng)力性能； 1）保證汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 2）設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸。 3）設(shè)置倒檔，使汽車(chē)能倒退行駛。 4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出。 5）換擋迅速，省力，方

20、便。 6）工作可靠。汽車(chē)行駛過(guò)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(yīng)當(dāng)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)達(dá)到輪廓尺寸和質(zhì)量小，制造成本低，維修方便的目標(biāo)。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。近年來(lái)，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操縱方向發(fā)展的趨勢(shì)。為滿足以上使用性能要求，本變速器采用有級(jí)式變速器。變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)構(gòu)成。變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括換擋齒輪、傳動(dòng)齒輪、傳動(dòng)軸。實(shí)現(xiàn)操作需要避免、避免沖擊布置的同步器，操縱機(jī)構(gòu)還要

21、求有自鎖和互鎖裝置。轎車(chē)多采用兩軸式變速器，貨車(chē)多采用三軸式變速器。同步器設(shè)計(jì)采用鎖環(huán)式同步器。 3.2變速器設(shè)計(jì)方案論證 1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有兩種分類方法。根據(jù)軸的形式不同，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式（常配合行星齒輪傳動(dòng)）兩類。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(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)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(chē)上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小，布置方便。此外，因?yàn)槠浣?jīng)過(guò)一對(duì)齒輪嚙合傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高同時(shí)噪聲也低。三軸式變速器

22、與兩軸式相比各擋多了一對(duì)齒輪傳動(dòng)，因而傳遞機(jī)械效率低噪聲大。所以選擇本設(shè)計(jì)兩軸式雙擋變速器。 2) 變速器主要參數(shù)的選擇? ? (1) 檔數(shù) 增加變速器的檔數(shù)能改善汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。檔數(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(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換檔頻率也增高。由于電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)展起步晚，受技術(shù)限制所以選用兩擋變速箱，倒擋由電機(jī)反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 (2) 傳動(dòng)比范圍 變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的比值。轉(zhuǎn)動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，汽車(chē)的最高車(chē)速和使用條件等因素有關(guān)。 (3) 中心距A 對(duì)兩軸式變速器,是輸入軸與第二軸之間的距離

23、稱為變速器中心距.其大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸,體積和質(zhì)量大小,而且對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力大，齒輪壽命短。最小允許中心距當(dāng)有保證齒輪有必要的接觸強(qiáng)度來(lái)確定。 3) 各檔齒輪齒數(shù)的分配 在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可更據(jù)變速器的檔數(shù)，傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。兩檔變速器為例，說(shuō)明分配齒數(shù)的方法。盡可能使各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該不是整數(shù)。 4) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 (1) 齒輪的損壞形式 輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動(dòng)換檔齒輪端部破壞。 輪齒折斷分兩種：輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒再重復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)

24、展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的很少，后者出現(xiàn)的多。 (2) 齒輪強(qiáng)度計(jì)算 與其他機(jī)械行業(yè)相比，不同用途汽車(chē)的變速器齒輪使用田間仍是相似 的。此外，機(jī)車(chē)變速器齒輪用的材料，熱處理方法，加工方法，精度級(jí)別，支承方式也基本一致。如汽車(chē)變速器齒輪用低碳鋼制作，采用剃赤和磨赤精加工 ，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為JB179—83，6級(jí) 和7級(jí)。 5) 軸承的選擇 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(dòng)軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同。 汽車(chē)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)

25、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(shí)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(zhǎng)采用球軸承來(lái)承受向力。 6）變速器操縱機(jī)構(gòu) 根據(jù)汽車(chē)使用條件的需要，駕駛員利用變速器的操縱機(jī)構(gòu)完成選擋和實(shí)現(xiàn)換擋或退到空擋的工作。 變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時(shí)只能掛人一個(gè)擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，防止自動(dòng)脫擋或自動(dòng)掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。 用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋鎖裝置等主要件組成，并依靠駕駛員手力完成選擋

26、、換擋或退到空擋工作，稱為手動(dòng)換擋變速器。 第4章 變速器各主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算及校核 4.1 主要參數(shù)設(shè)計(jì) 1)傳動(dòng)比范圍 變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的比值。最高檔通常是直接擋，傳動(dòng)比為1.0;有的變速器最高檔是超速檔，傳動(dòng)比為0.7~0.8。本設(shè)計(jì)選用直接檔，傳動(dòng)比為1，即減速比為1。 (4-1) 可得經(jīng)傳動(dòng)系輸出最小轉(zhuǎn)矩為443.3178N*m。由 (4-2) 得到2.4905。 所以，新設(shè)計(jì)變速器兩個(gè)檔位傳動(dòng)比分別為1和2.4905取1和2.5。 2）

27、中心距的計(jì)算 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。兩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)公式初定： (4-3) 式中 K A----中心距系數(shù)。對(duì)轎車(chē)，K A =8.9~9.3；對(duì)貨車(chē)，K A =8.6~9.6；對(duì)多檔主變速器，K A =9.5~11；在此取K A =9.3。 式中TI max ----變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩： N﹒m 故可得出初始中心距A=58.5mm,取60mm。 3）外型尺寸 變速

28、箱的橫向外型尺寸，根據(jù)齒輪直徑以及換擋機(jī)構(gòu)的布置初步確定。影響變速箱殼體軸向尺寸的因素有擋數(shù)、換擋機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式。另外根據(jù)變速箱在電動(dòng)汽車(chē)中的安裝空間來(lái)設(shè)計(jì)。 4）齒輪參數(shù) (1)模數(shù) 齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并且影響它的選取因素有很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲和工藝要求等。根據(jù)變速器用齒輪模數(shù)的范圍（見(jiàn)表4-1、表4-2）及計(jì)算得本設(shè)計(jì)所用變速箱齒輪模數(shù)如下： 斜齒輪：根據(jù)汽車(chē)設(shè)計(jì)書(shū)P91的表格選擇第一系列的模數(shù)所以取 直齒輪： 表4-1汽車(chē)變速器齒輪的法向模數(shù)mm 車(chē)型 乘用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/L 貨車(chē)的最大總質(zhì)量ma/t 1.0>V>1.6 1.6>V>2.

29、5 6.014.0 模數(shù)ma/mm 2.25~2.75 2.75~3.00 3.50~4.50 4.50~6.00 表4-2汽車(chē)變速器常用的齒輪模數(shù)mm 第一系列 1.00 1.25 1.5 2.0 2.5 3.0 第二系列 1.75 2.25 2.75 (2)齒形、壓力角α、螺旋角β和齒寬b 汽車(chē)變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表4-3選取。 表4-3 汽車(chē)變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角 齒形 壓力角α 螺旋角β 轎車(chē) 高齒并修形的齒形 1

30、4.5°，15° 16°，16.5° 25°～45° 一般貨車(chē) GB1356-78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 20° 20°～30° 重型車(chē) 同上 低檔、倒檔齒輪22.5°，25° 小螺旋角 壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；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)轎車(chē)，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車(chē)，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角α取15o,嚙合套或同步器取30°；斜齒輪螺旋角β取20°。 應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使中間軸上是軸向力相互抵消。為此，中間軸上的全部齒輪一律去右旋，而第一軸和第二軸上的的斜齒輪去左旋，其

31、軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。 齒輪寬度b的大小直接影響著齒輪的承載能力，b加大，齒的承載能力增高。但試驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒輪的強(qiáng)度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬： 直齒 b=(4.5~8.0)m，mm b=8×3=24mm 斜齒 b=(6.0~8.5)m，mm b=7×2.5=17.5mm 第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 5) 齒輪齒數(shù)的確定 在初選了

32、中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明分配各檔齒數(shù)的方法。 圖4.1 變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 (1)確定一檔齒輪的齒數(shù)（如圖3.1） 一檔傳動(dòng)比 (4-4) 為了確定Z1和Z2的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和: (4-5) 其中 A =59mm、m =3；故 有 ；；；。 ?。?/p>

33、。 上面根據(jù)初選的A及m計(jì)算出的可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，看出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從及齒輪變位系數(shù)反過(guò)來(lái)計(jì)算中心距A，再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。 這里修正為39，反推出A=60mm。 (2)確定其他檔位的齒數(shù) 二檔傳動(dòng)比的計(jì)算 (4-6) (4-7) (3)齒輪變位系數(shù)的選擇 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

34、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，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，則對(duì)

35、齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形勢(shì)是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開(kāi)線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對(duì)于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)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。 總變位系數(shù)越小，一對(duì)齒輪齒更總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)

36、度越低。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動(dòng)，故噪聲要小些。 根據(jù)上述理由，為降低噪聲，變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其他各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。其中，一檔主動(dòng)齒輪10的齒數(shù)Z10，因此一檔齒輪需要變位。 變位系數(shù) (4-8) 式中 Z為要變位的齒輪齒數(shù)。 因?yàn)辇X輪1的齒數(shù)為11，所以會(huì)發(fā)生根切，所以需要變位。變?yōu)橄禂?shù)為。 4.2齒輪強(qiáng)度計(jì)算 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，有所不同。但不同用途汽車(chē)的變速器齒輪使用條件仍

37、是相似的。此外，汽車(chē)變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級(jí)、支撐方式也基本一致。如汽車(chē)變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于7級(jí)。因此，比用于計(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、可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為45。 1）直齒輪彎曲應(yīng)力 (4-9) 式中：----彎曲應(yīng)力（MPa）； ----一檔齒輪1的圓周力（N） ---節(jié)圓直徑。（mm） ----應(yīng)力

38、集中系數(shù)，可近似取1.65； ----摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，從動(dòng)齒輪取0.9； ----齒寬（mm），取24mm ----端面齒距（mm）； y----齒形系數(shù)，如齒形系數(shù)圖4.1 圖4.2 齒形系數(shù)圖 當(dāng)處于一檔時(shí),故由

39、 (4-10) Nm (4-11) mm (4-12) N (4-13) Mpa (4-14) MPa (4-15) 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩時(shí)，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力在400~850MPa之間。 2) 斜齒輪彎曲應(yīng)力 (4-16) 式中為重合度影響系數(shù)，取2.0；其他參數(shù)均與直齒輪注釋相同，

40、 選擇齒形系數(shù)y時(shí)，按當(dāng)量模數(shù)在齒形系數(shù)表中查得，y=0.14 二檔齒輪圓周力： Nm (4-17) mm (4-18) N (4-19) Mpa (4-20) Mpa 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時(shí)，對(duì)常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在180~350MPa范圍內(nèi)，因此，上述計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng)度要求。 2

41、）齒輪接觸應(yīng)力 (4-21) 式中 ----齒輪的接觸應(yīng)力（MPa）； ----齒面上的法向力（N），； ----圓周力在（N），； ----節(jié)點(diǎn)處的壓力角（20°）； ----齒輪螺旋角（°）； E----齒輪材料的彈性模量（MPa），材料為45可?。? b----齒輪接觸的實(shí)際寬度（mm）；直齒輪b=20mm、斜齒輪b=17.5mm ----主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（m

42、m）； 直齒輪： (4-22) (4-23) 斜齒輪： (4-24) (4-25) 其中，分別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（mm）。

43、 將作用在變速器第一軸上的載荷作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見(jiàn)下表： 表4-4 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 /MPa 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 1900~2000 950~1000 常嚙合齒輪和高檔 1300~1400 650~700 通過(guò)計(jì)算可以得出各檔齒輪的接觸應(yīng)力分別如下： 一檔：1856.74MPa 二檔：1290.45MPa 對(duì)照上表4-4可知，所設(shè)計(jì)變速器齒輪的接觸應(yīng)力基本符合要求。 4.3確定軸的尺寸 變速器軸的確定和

44、尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。在草圖設(shè)計(jì)時(shí)，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長(zhǎng)度。而軸的直徑可參考同類汽車(chē)變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定： 第一軸： mm 第二軸： mm 與關(guān)系： 一軸： 二軸： 所以，一軸 mm 二軸 mm 軸的校核是評(píng)定變速器是否滿足所要求的強(qiáng)度、剛度等條件，是否滿足使用要求，是設(shè)計(jì)過(guò)程中的重要步驟，主要是為了對(duì)設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)校核，達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。 變速器齒輪在軸上的位置如圖4-3所示： 圖4.3 軸受力簡(jiǎn)圖 軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面為，轉(zhuǎn)角為，則

45、；；； ～為輪齒齒寬在中間平面上的圓周力。 ～為齒輪齒寬在中間面上的徑向力。 ～為彈性模量， Mpa ～為慣性力矩，對(duì)于實(shí)心軸： ～為軸的直徑，花鍵處按平均直徑 、～為齒輪上作用力矩與支座A、B的距離 ～為支座間的距離 軸的全撓度為： 在其作用下應(yīng)力為： 為抗彎截面系數(shù) 軸在垂直面和水平面撓度的允許值為f=0.05—0.10mm，f=0.10—0.15mm.齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.002rad。經(jīng)過(guò)計(jì)算校核后該軸滿足要求。 第5章 同步器的設(shè)計(jì) 同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡(jiǎn)單，但有不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下(即角速度相

46、等)換擋的缺點(diǎn)，現(xiàn)已不用。得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器。慣性式同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的，在其上面設(shè)有專設(shè)機(jī)構(gòu)保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊。 由于變速器輸入軸與輸出軸以各自的速度旋轉(zhuǎn)，變換擋位時(shí)合存在一個(gè)"同步"問(wèn)題。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)速度不一樣齒輪強(qiáng)行嚙合必然會(huì)發(fā)生沖擊碰撞，損壞齒輪。因此，舊式變速器的換擋要采用"兩腳離合"的方式，升擋在空擋位置停留片刻，減擋要在空擋位置加油門(mén)，以減少齒輪的轉(zhuǎn)速差。但這個(gè)操作比較復(fù)雜，難以掌握精確。因此設(shè)計(jì)師創(chuàng)造出"同步器"，通過(guò)同步器使將要嚙合的齒輪達(dá)到一致的轉(zhuǎn)速而順利嚙合。 變速器的換擋操作，尤其是從高擋向低擋的

47、換擋操作比較復(fù)雜，而且很容易產(chǎn)生輪齒或花鍵齒間的沖擊。為了簡(jiǎn)化操作，并避免齒間沖擊，可以在換擋裝置中設(shè)置同步器。 5.1 同步器的工作原理 同步器換擋過(guò)程由三個(gè)階段組成。第一階段：同步器離開(kāi)中間位置，做軸向移動(dòng)并靠在摩擦面上。摩擦面相互接觸瞬間，假如齒輪3的角速度ω3，和滑動(dòng)齒套1的角速度ωl不同，在摩擦力矩作用下鎖銷相對(duì)滑動(dòng)齒套1轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)不大的角度，并占據(jù)鎖止位置。此時(shí)鎖止面接觸，阻止了滑動(dòng)齒套向換擋方向移動(dòng)。第二階段：來(lái)自手柄傳至換擋撥叉并作用在滑動(dòng)齒套上的力F，經(jīng)過(guò)鎖止元件又作用到摩擦面上。由于，ω3和ωl不等，在上述表面產(chǎn)生摩擦力?；瑒?dòng)齒套1和齒輪3分別與整車(chē)和變速器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)零件

48、相連接。于是，在摩擦力矩作用下，滑動(dòng)齒套1和齒輪3的轉(zhuǎn)速逐漸接近，其角速度差Δω=|ω1-ω3|減小了。在Δω=0瞬間同步過(guò)程結(jié)束。第三階段：Δω=0，摩擦力矩消失，而軸向力F仍作用在鎖止元件上，使之解除鎖止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)滑動(dòng)齒套和鎖銷上的斜面相對(duì)移動(dòng)，從而使滑動(dòng)齒套占據(jù)了換擋位置。相鄰擋位相互轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)該采取不同操作步驟的道理同樣適用于移動(dòng)齒輪換擋的情況，只是前者的待接合齒圈與接合套的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度要求一致，而后者的待接合齒輪嚙合點(diǎn)的線速度要求一致，但所依據(jù)的速度分析原理是一樣的。 5.2同步器的功用同步器的種類 同步器有常壓式和慣性式。 目前全部同步式變速器上采用的是慣性同步器，它主要由接合

49、套、同步鎖環(huán)等組成，它的特點(diǎn)是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步。 接合套、同步鎖環(huán)和待接合齒輪的齒圈上均有倒角（鎖止角），同步鎖環(huán)的內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產(chǎn)生摩擦。鎖止角與錐面在設(shè)計(jì)時(shí)已作了適當(dāng)選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進(jìn)行嚙合。 當(dāng)同步鎖環(huán)內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒輪轉(zhuǎn)速迅速降低（或升高）到與同步鎖環(huán)轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)，齒輪相對(duì)于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速為零，因而慣性力矩也同時(shí)消失，這時(shí)在作用力的推動(dòng)下，接合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈接合，并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換擋過(guò)程。 5.3 同步器的

50、參數(shù)的確定 5.3.1摩擦因數(shù) 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(rùn)滑油種類和溫度等因素有關(guān)。作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪上的錐面部分與齒輪做成一體，用低碳合金鋼制成。對(duì)錐面的表面粗糙度要求較高，用來(lái)保證在使用過(guò)程中摩擦因數(shù)變化小。若錐面的表面粗糙度差，在使用初期容易損害同步環(huán)錐面。同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強(qiáng)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)對(duì)換擋齒輪和軸的角速度能迅速達(dá)到相同有重要作用。摩擦因數(shù)大，換擋省力或縮短同

51、步時(shí)間；摩擦因數(shù)小則反之，甚至失去同步作用。為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細(xì)牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽，用來(lái)保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。 5.3.2同步環(huán)主要尺寸確定 同步環(huán)錐面上的螺紋槽 如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計(jì)得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過(guò)窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。試驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)的影響很大， 隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過(guò)大。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來(lái)的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會(huì)使接觸面減少，增加磨損速度。通常軸向泄油槽為6～12個(gè),槽寬3～4mm。 錐面半錐角 摩擦錐面半錐角越小，摩擦力矩

52、越大。但過(guò)小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是tana≥ 。一般取 =6°～8°。 =6°時(shí)，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在 =7°時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。 鎖止角 鎖止角選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換檔。影響鎖止角選取的因素主要有摩擦因數(shù) 擦錐面的平均半徑R,鎖止面平均半徑和錐面半錐角 。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在26?~46?范圍內(nèi)變化。 摩擦錐面平均半徑R R往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，盡可能將R取大些。 同步時(shí)間 同步器工作時(shí)，要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越

53、好。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)同步時(shí)間有影響以外，變速器輸入軸，輸出軸的角速度差及作用在同步器摩擦追面上的軸向力，均對(duì)同步時(shí)間有影響。軸向力大，同步時(shí)間減少。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關(guān)，不同車(chē)型要求作用到手柄上的力也不相同。為此，同步時(shí)間與車(chē)型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可在下屬范圍內(nèi)選取：對(duì)轎車(chē)變速器高檔取0.15~0.30s,低檔取0~0.80s;對(duì)貨車(chē)變速器高檔取0.30~0.80s，低檔取1.00~1.50s 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 換檔過(guò)程中依靠同步器改變轉(zhuǎn)速的零件統(tǒng)稱為輸入端零件，它包括第一軸及離合器的從動(dòng)盤(pán)，中間軸及其上的齒輪，與中間軸上齒輪相嚙合的第二周上的常嚙合齒輪。其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的

54、計(jì)算：首先求得各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后按不同檔位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上。對(duì)已有的零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值通常用扭擺法測(cè)出;若零件未制成,可將這些零件分解為標(biāo)準(zhǔn)的幾何體,并按數(shù)學(xué)公式合成求出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 第6章 變速器操縱機(jī)構(gòu) 變速器操縱機(jī)構(gòu)能讓駕駛員使變速器掛上或摘下某一檔，從而改變變速器的工作狀態(tài)。根據(jù)汽車(chē)使用條件的需要，駕駛員利用變速器的操縱機(jī)構(gòu)完成選擋和實(shí)現(xiàn)換擋或退到空擋的工作。變速器操縱機(jī)構(gòu)按照變速操縱桿(變速桿)位置的不同，可分為直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式兩種類型。 變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時(shí)只能掛入一個(gè)擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，防止自動(dòng)脫擋或自動(dòng)掛擋，防止誤掛倒

55、擋，換擋輕便。 用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖等主要件組成，并依靠駕駛員手力完成選擋、換擋或退到空擋工作，稱為手動(dòng)換擋變速器。 6.1 對(duì)變速器操縱機(jī)構(gòu)的要求 為了保證變速器的可靠工作，變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)能滿足以下要求： （1）掛擋后應(yīng)保證結(jié)合套于與結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動(dòng)齒輪換擋時(shí)，全齒長(zhǎng)都進(jìn)入嚙合）。在振動(dòng)等條件影響下，操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證變速器不自行掛擋或自行脫擋。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。 （2）為了防止同時(shí)掛上兩個(gè)擋而使變速器卡死或損壞，在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有互鎖裝置。 （3）為了防止在汽車(chē)前進(jìn)時(shí)誤掛倒擋，導(dǎo)致零件損壞，在操縱機(jī)構(gòu)

56、中設(shè)有倒擋鎖裝置。 6.2 直接操縱手動(dòng)換擋變速器 這種形式的變速器布置在駕駛員座椅附近，變速桿由駕駛室底板伸出，駕駛員可以直接操縱，本次設(shè)計(jì)的五擋變速器的操縱機(jī)構(gòu)就采用這種形式，多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。 撥叉軸的兩端均支承于變速器蓋的相應(yīng)孔中，可以軸向滑動(dòng)。所有的撥叉和撥塊都以彈性銷固定于相應(yīng)的撥叉軸上。三、四擋撥叉的上端具有撥塊。撥叉和撥塊的頂部制有凹槽。變速器處于空擋時(shí)，各凹槽在橫向平面內(nèi)對(duì)齊，叉形撥桿下端的球頭即伸人這些凹槽中。選擋時(shí)可使變速桿繞其中部球形支點(diǎn)橫向擺動(dòng)，則其下端推動(dòng)叉形撥桿繞換擋軸的軸線擺動(dòng)，從而使叉形撥桿下端球頭對(duì)準(zhǔn)與所選擋位對(duì)應(yīng)的撥塊凹槽，然后使變

57、速桿縱向擺動(dòng)，帶動(dòng)撥叉軸及撥叉向前或向后移動(dòng)，即可實(shí)現(xiàn)掛擋。例如，橫向擺動(dòng)變速桿使叉形撥桿下端球頭深入撥塊頂部凹槽中，撥塊連同撥叉軸和撥叉沿縱向向前移動(dòng)一定距離，便可掛擋；若向后移動(dòng)一段距離，則掛人另一擋。 各種變速器由于擋位數(shù)及擋位排列位置不同，其撥叉和撥義軸的數(shù)量及排列位置也不相同。例如，上述的五擋變速器的五個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒擋用了三根撥叉軸，而東風(fēng)解放CAl091的六擋變速器具有四根撥叉軸，其倒檔占一根撥叉軸。 6.3 遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器 在有些汽車(chē)上，由于變速器離駕駛員座位較遠(yuǎn)，則需要在變速桿與撥叉之間加裝一些輔助杠桿或一套傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，構(gòu)成遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)。這種操縱機(jī)構(gòu)多用于

58、發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)，如桑塔納2000轎車(chē)的五擋手動(dòng)變速器，由于其變速器安裝在前驅(qū)動(dòng)橋處，遠(yuǎn)離駕駛員座椅，因此需要采用這種操縱方式。而在變速器殼體上則具有類似于直接操縱式的內(nèi)換擋機(jī)構(gòu)。 另外，有些轎車(chē)和輕型貨車(chē)的變速器，將變速桿安裝在轉(zhuǎn)向柱管上。因此，在變速桿與變速器之間也是通過(guò)一系列的傳動(dòng)件進(jìn)行傳動(dòng)，這也是遠(yuǎn)距離操縱方式。它具有變速桿占據(jù)駕駛室空間小，乘坐方便等優(yōu)點(diǎn)。 6.4 變速器自鎖、互鎖、倒擋鎖裝置 6.4.1自鎖裝置 自鎖裝置用于防止變速器自動(dòng)脫擋或掛擋，并保證輪齒以全齒寬嚙合。大多數(shù)變速器的自鎖裝置都是采用自鎖鋼球?qū)懿孑S進(jìn)行軸向定位鎖止。在變速器蓋中鉆有三個(gè)深，

59、孔中裝入自鎖鋼球和自鎖彈簧，其位置正處于撥叉軸的正上方，每根撥叉軸對(duì)著鋼球的表面沿軸向設(shè)有三個(gè)凹槽，槽的深度小于鋼球的半徑。中間的凹槽對(duì)正鋼球時(shí)為空擋位置，前邊或后邊的凹槽對(duì)正鋼球時(shí)則處于某一工作擋位置，相鄰凹槽之間的距離保證齒輪處于全齒長(zhǎng)嚙合或是完全退出嚙合。凹槽對(duì)正鋼球時(shí)，鋼球便在自鎖彈簧的壓力作用下嵌入該凹槽內(nèi)，撥叉軸的軸向位置便被固定，不能自行掛擋或自行脫擋。當(dāng)需要換擋時(shí)，駕駛員通過(guò)變速桿對(duì)撥叉軸施加一定的軸向力，克服自鎖彈簧的壓力而將自鎖鋼球從撥叉軸凹槽中擠出并推回孔中，撥叉軸便可滑過(guò)鋼球進(jìn)行軸向移動(dòng)，并帶動(dòng)撥叉及相應(yīng)的接合套或滑動(dòng)齒輪軸向移動(dòng)，當(dāng)撥叉軸移至其另一凹槽與鋼球相對(duì)正時(shí)，

60、鋼球又被壓入凹槽，駕駛員具有很強(qiáng)的手感，此時(shí)撥叉所帶動(dòng)的接合套或滑動(dòng)齒輪便被撥入空擋或被撥入另一工作擋位。 6.4.2互鎖鎖裝置 互鎖裝置用于防止同時(shí)掛上兩個(gè)擋位?；ユi裝置由互鎖鋼球和互鎖銷組成。當(dāng)變速器處于空擋時(shí)，所有撥叉軸的側(cè)面凹槽同互鎖鋼球、互鎖銷都在一條直線上。當(dāng)移動(dòng)中間撥叉軸2時(shí)，軸2兩側(cè)的內(nèi)鋼球從其側(cè)凹槽中被擠出，而兩外鋼球則分別嵌入兩根撥叉軸的側(cè)面凹槽中，因而將兩根撥叉軸剛性地鎖止在其空擋位置。若欲移動(dòng)撥叉軸，則應(yīng)先將撥叉軸退回到空擋位置。于是在移動(dòng)撥叉軸時(shí)，鋼球便從軸的凹槽中被擠出，同時(shí)通過(guò)互鎖銷和其他鋼球?qū)⑤S和軸均鎖止在空擋位置。同理，當(dāng)移動(dòng)撥叉軸時(shí)，則兩根軸被鎖止在空

61、擋位置，由此可知，互鎖裝置：作用的機(jī)理是當(dāng)駕駛員用變速桿推動(dòng)某一撥叉軸時(shí)，即可自動(dòng)鎖止其余的撥叉軸，從而防止同時(shí)掛上兩個(gè)擋位。 第6章變速器軸承 變速器軸承常用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承、圓錐滾針軸承、滑動(dòng)軸套等，軸承在變速器中起支撐作用，其選擇需依據(jù)軸的直徑，公差配合，還要保證能夠軸向定位，饒徑向轉(zhuǎn)動(dòng)。 本設(shè)計(jì)的變速器多處采用滾針軸承，在箱體處的支撐采用深溝球軸承。因此，其選用對(duì)變速器的實(shí)用性能有很大影響。 一軸導(dǎo)向軸采用內(nèi)徑12mm，外徑32mm，厚10mm的深溝球軸承，即選自GB/T276-1994深溝球軸承，軸承型號(hào)為60000型02系列。二軸前采用內(nèi)徑20mm，外徑5

62、0mm，厚14mm深溝球軸承。即選自GB/T283-1994圓柱滾子軸承N型02系列。后面的圓柱滾子軸承采用內(nèi)徑25mm，外徑47mm，厚11mm的圓柱滾子軸承，即GB/T283-1994。軸承型號(hào)為N 202 E。 本設(shè)計(jì)選用的軸承符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的系列，同時(shí)包括軸的直徑，以齒輪作為選取軸承的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檩S承是標(biāo)準(zhǔn)件。同時(shí)這樣可實(shí)現(xiàn)系列化，并盡量能滿足三化的要求。 第8章 變速器的潤(rùn)滑與密封 本設(shè)計(jì)在第一軸常嚙合傳動(dòng)齒輪和第二軸上的齒輪上鉆有徑向油孔或是開(kāi)有徑向油槽，以便潤(rùn)滑所在部位的滾針軸承。為了防止?jié)櫥蛷牡谝惠S與軸承蓋之間的間隙流入離合器而影響其摩擦性能，在軸承蓋內(nèi)安裝了橡膠油封

63、，并在殼體上開(kāi)有回油孔。為了防止?jié)櫥蛷牡诙S后端流到中央制動(dòng)器的工作表面上，在變速器后蓋內(nèi)也裝有橡膠油封，并在各軸承蓋、后蓋、上蓋等集合面間裝入密封紙墊。近年來(lái)，在這些表面上又涂了密封膠，對(duì)防止漏油有明顯效果。為了防止變速器工作時(shí)油溫升高，氣壓增大而造成潤(rùn)滑油滲漏現(xiàn)象，在變速器上裝有通氣塞。為減少內(nèi)摩擦引起的零件磨損和功率損失，須在殼體內(nèi)注入齒輪油，采用飛濺方式潤(rùn)滑各齒輪副，軸與軸承等零件表面。因此，殼體一側(cè)有加油口，殼體底部有放油塞，油面高度即由加油口控制。 除此之外，對(duì)脂潤(rùn)滑與稀油潤(rùn)滑等予以區(qū)分，并掌握潤(rùn)滑方式和密封方式，他們對(duì)變速器的密封與潤(rùn)滑起決定性作用。采用的不同密封材料，對(duì)于掌

64、握和進(jìn)行設(shè)計(jì)有很好的幫助 第9章 零件的加工工藝 9.1 齒輪軸加工工藝?? 齒輪軸是大批量生產(chǎn)的，而在大批生產(chǎn)中，一般多采用專用機(jī)床和常規(guī)加工方法。為了提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力，也應(yīng)該注意采用數(shù)控機(jī)床、數(shù)顯裝置、柔性制造系統(tǒng)（FMS）以及成組技術(shù)等先進(jìn)設(shè)備和先進(jìn)的加工方法。齒輪軸的毛坯均應(yīng)選用45號(hào)鋼(如圖9.1)。 10. 下料（45棒料） 20. 車(chē)端面及外圓 30. 滾齒 40. 磨外圓 50. 磨齒 60. 檢驗(yàn)。 圖9.1 齒輪軸 9.2齒輪加工工藝 齒輪為大批量生產(chǎn)件，材料為45（見(jiàn)圖9.2）。 10.下料 20.粗車(chē)外圓及端面，留余量1.5～2m

65、m，鉆鏜軸承底孔拉花鍵孔 30.鉗工去毛刺 40.上芯軸，精車(chē)外圓，端面檢驗(yàn) 50.滾齒 60.插齒 70.倒角 80.鉗工去毛刺 90.剃齒 100.剃齒 110.齒部高頻淬火推孔 120.珩齒 130.總檢入庫(kù) 圖10.2 齒輪 9.3端蓋加工工藝 端蓋從材料及強(qiáng)度等的多方面考慮材料選用08F（見(jiàn)圖10.3、圖10.4）。 10.下料 20.沖壓 30.去毛刺 40.最終檢查 圖9.3 端蓋簡(jiǎn)圖1 圖9.4 端蓋簡(jiǎn)圖2

66、 第10章 結(jié) 論 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，加速等各種行駛工況下，使汽車(chē)獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)再最有利工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有兩擋，倒檔由電機(jī)的反轉(zhuǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。需要時(shí)變速器還有動(dòng)力輸出功能。汽車(chē)傳動(dòng)系是汽車(chē)的主要組成部分，變速器又是傳動(dòng)系的重要部件，它們的任務(wù)就是充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，使發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的動(dòng)力有效而經(jīng)濟(jì)地傳到驅(qū)動(dòng)輪，以滿足汽車(chē)行駛上的各項(xiàng)要求。變速器的優(yōu)劣是決定汽車(chē)整車(chē)性能的重要因素。因而，變速器的設(shè)計(jì)與制造歷來(lái)受到汽車(chē)界的極大重視。變速器設(shè)計(jì)和一些主要參數(shù)選擇結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小、重量輕、傳動(dòng)效率高、工作可靠、壽命長(zhǎng)、噪音低等。而傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法缺乏嚴(yán)密的科學(xué)性，如為了強(qiáng)調(diào)零件可靠性，往往取較大安全系數(shù)，結(jié)果增加了設(shè)計(jì)零件的重量。并且生產(chǎn)周期長(zhǎng)，方法上依然沿襲傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法?，F(xiàn)代汽車(chē)技術(shù)的發(fā)展對(duì)傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)工作提出了更高的要求。在這種情況下，傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)，不但要滿足動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，而且要求設(shè)計(jì)質(zhì)量低，材料消耗大。因而采用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)法進(jìn)行變速器設(shè)計(jì)已不能滿足汽車(chē)發(fā)展的客觀需要，必須采用現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法。 本次