畢業(yè)設計機械式四檔變速器

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1、? ? ? ? ? ? ? ? 畢　業(yè)　設　計（論文） ? 說　明　書 ? ? ? ? 專業(yè)班次： 04機電工程　 姓 　 名：　 張曉勇　 ? ? ? ? 陽泉職業(yè)技術學院 ? ? ? ? ? 陽泉職業(yè)技術學院 ? 畢業(yè)設計（論文）題目 ? ? 　機電　系（部）年級專業(yè)　機電工程　姓名 張曉勇 ? 設計（論文）題目： ? 機械式四檔變速器 ? ? 　　　　　　　　 ? ? ? ? ? ? 　設計開始時間：07年3月12日 　　　　　　　　　設計結束時間：07年6月10

2、日 ? ? 　　　　　　　　　　　　設計指導人：　　　　　　 　　　　　　　　　　　　教研室主任：　　　　　　 　　　　　　　　　　　　系　主　任：　　　　　　 ? ? ? ? ? 陽泉職業(yè)技術學院 ? 畢業(yè)設計（論文）評閱書 ? 題目： 機械式四檔變速器 ? 機電　系（部）年級專業(yè)04機電工程　姓名張曉勇 ? 評閱意見： ? ? ? ? ? ? ? 成績： 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　

3、指導教師：　　　　　　 ? 　　　　　　　　　　　　　職　　務：　　　　　　 ? 　　　　　　　　　　　　　　　　　年　　月　　日 ? ? ? ? ? 陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文）答辯評定書 ? ? 年級專業(yè)班級：04機電工程（1）班 姓名： 張曉勇 答辯過程 問題提問 回答情況 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 　　　　　　　　　記錄員： 成績評定 指導教師 答辯小組 綜合成績 ? ? ? ? 專業(yè)答辯組組長：　　　　　　 ? 　　　　　　　　　　　　年　　月　　日 ?

4、 陽泉職業(yè)技術學院 畢業(yè)設計（論文）任務書 畢業(yè)設計（論文）題目： 機械式四檔變速器設計 ? 畢業(yè)設計（論文）要求及原始數(shù)據(jù)（資料）： 1.? 發(fā)動機額定功率級最高轉速：70KW，4200r/min; 2.? 變速器的參數(shù)選擇. （1）?? 中心距A的選擇. （2）?? 變速器軸向尺寸，四檔(3.0～3.4)A （3）?? 軸的直徑d. （4）?? 齒輪參數(shù). （5）?? 各檔齒輪齒數(shù)的分配. 3.變速器傳動簡圖. ? ? 畢業(yè)設計（論文）主要內(nèi)容： 1.?????? 變速器傳動系統(tǒng)的總體設計. 2.?????? 傳動系統(tǒng)的設計. 3.??????

5、 軸 齒輪的加工. 學生應交出的設計文件（論文）： 1、設計說明書一份。 2、總裝配圖一張。（O號） 3、組件圖一張。（1號） 4、零件圖兩張(手工繪制)。（2號） ? ? 主要參考文獻（資料）： ⑴ 李澄. 機械制圖. 高等教育出版社出版； ⑵ 卜炎. 機械設計傳動裝置手冊. 機械工業(yè)出版社發(fā)行 1998.12出版 ⑶ 鄧文英. 金屬工藝學. 高等教育出版.2000.7出版 ⑷ 沈養(yǎng)中. 工程力學. 高等教育出版社.2003.7出版 ⑸ 屠衛(wèi)星. 汽車底盤構造. 人民交通出版社.2001.8出版 ⑹ 成大先. 機械設計圖圖冊. 化學工業(yè)出版社.2000.

6、3出版 ⑺ 張勇. 電機拖動與控制. 機械工業(yè)出版社. 2004.6出版 ⑻ 李澄、吳天生、聞百橋. 機械制圖. 高等教育出版社.2003.8出版 ⑼ 吳昌林、唐增寶、鐘毅芳.機械設計.華中科技大學出版社 2001.2出版 ? ? ? ? ? 專業(yè)班級 機電工程 學生 張曉勇 要求設計（論文）工作起止日期 07年3月12日—07年6月10日 指導教師簽字

7、 日期 教研室主任審查簽字 日期 系主任批準簽字 日期 ? 前 言 在大學三年生活即將過去時,我接受了這項設計任務。這是對我三年一來所學知識的一個很好的檢驗和總結,也是在我即將進入社會以前給我的又一項挑戰(zhàn)。剛開始接受這項設計工作時,我并沒有想到會有很大的困難,因為以前的設計任務都是針對某

8、一項機械進行的專項的仿型設計,也就是說,是有路可尋的。但這次不同,盡管自動變速器的技術在國際上并不罕見,但是在國內(nèi)還是一項幾乎空白的技術。沒有專業(yè)性的指導書籍,所以當我拿到課題時真有點犯難。不過,路都是人走出來的,我憑著對機械這門課的熱忱,在指導老師的幫助下,展開了我的設計工作。 現(xiàn)代轎車裝用電子控制自動變速器越來越普及。據(jù)統(tǒng)計,在美國的90年代新車型上,作為標準件的自動變速器裝車率已經(jīng)超過90%,日本為73%,歐洲為25%。隨著汽車產(chǎn)業(yè)國際化的逐步形成,裝有國產(chǎn)自動變速器的轎車面世也已為期不遠。 與手動變速器比較,自動變速器有很多的優(yōu)點，如：操作簡單省力,提高了行車安全性及作業(yè)生產(chǎn)率。乘

9、坐舒適性好。機件的使用壽命長。發(fā)動機機件壽命提高1.5～2倍,變速器機件壽命提高2～3倍,其它零件的壽命也可提高1.5～2倍。改善了車輛的動力性能。加速性能好提高了車輛的承載能力。排放性能好等等。 使用自動變速器是國內(nèi)汽車發(fā)展的大趨勢，所以培養(yǎng)一批新的技術人員也是支持國家汽車工業(yè)建設的趨勢。我通過各種努力找到了一些參考資料，從中得到了參考，在借鑒前人和國外技術的基礎上，綜合了以前學過的機械專業(yè)知識，如：機械制圖、計算機繪圖、機械設計等，設計這個四檔自動變速器的機械結構部分---行星齒輪構造部分。 我想這樣做才能無愧于祖國和學校對我的培養(yǎng)。 我將要為我國社會的進步作出我應有的貢獻。

10、? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 目錄 ? 摘要························································4 Abstract····················································4 變速器的簡介················································5 1.變速器傳動機構的方案分析································7 2.變速器零、部件結構方案分析········

11、······················8 3.變速器操縱機構··········································9 1.變速器的參數(shù)選擇··········································9 1.1 一檔齒輪齒數(shù)的確定···································10 1.2 中心距A的選擇·······································11 1.3 確定齒輪參數(shù)·········································11 1.3

12、.1 齒寬選擇·······································11 1.3.2 壓力角·········································12 1.3.3 齒輪螺旋角·····································12 1.3.4 校驗齒輪的接觸強度·····························13 1.4 變速器軸向尺寸·······································14 1.5 軸的直徑··································

13、···········14 1.6 各檔齒輪齒數(shù)的分配···································14 1.6.1 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù)·····················15 1.6.2 確定其他各檔的齒數(shù)·····························15 2.變速器傳動···············································16 2.1 傳動簡圖·············································16 2.2 同步器（簡介）··

14、······································17 2.2.1 慣性式同步機···································21 2.2.2 同步器工作原理·································22 2.2.3 齒輪材料·······································22 2.2.4 齒輪材料、熱處理·······························24 2.2.5 齒輪精度等級···································24 3

15、.故障診斷與檢修···········································24 3.1 常見故障與檢修·······································24 3.1.1 變速器的異常聲響·······························24 3.1.2 變速器跳檔·····································25 3.1.3 掛檔困難·······································26 3.1.4 變速器亂檔··························

16、···········26 3.1.5 變速器發(fā)熱·····································27 3.1.6 變速器漏油·····································27 3.2 變速器零件的檢修·····································27 3.2.1 齒輪與花鍵的檢修·······························27 3.2.2 軸的檢修·······································27 3.2.3 鎖環(huán)

17、式變速器的檢修·····························28 4.變速器的潤滑·············································28 4.1 潤滑的功用···········································28 4.2 潤滑的基本知識·······································28 4.3 變速器潤滑油·········································29 4.4 變速器潤滑系統(tǒng)···················

18、····················29 4.5 變速器零件的清洗·····································29 5.變速器的裝配·············································30 5.1 變速器裝配注意事項 ··································30 5.2 變速器總成的裝配 ····································31 5.3 中間軸后軸承間隙調(diào)整方法·····························31 英文說明

19、···················································32 參考文獻···················································33 致 謝···················································34 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 摘 要 變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。變速箱由變速傳動機構和變速操縱機構兩部分組成。變速傳動機構的主要作用是改變轉矩和轉速的數(shù)值和方向；操縱機構的主要作

20、用是控制傳動機構，實現(xiàn)變速器傳動比的變換，即實現(xiàn)換檔，以達到變速變距。 ? 關鍵字：變速傳動機構、變速操縱機構、齒輪 ? ? Abstract Become soon box form become to spread to move the organization and become soon to manipulate the organization two parts to constitute soon. Main function that becom

21、es to spread to move the organization soon is the change turns the and turn soon of the number and the direction; The main function that manipulates the organization is a control to spread to move the organization, carry out the transformation that the gearbo

22、x spreads to move the ration, then the realization shift gear, to attain to become to change the soon. ? Keywords: Variable-speed control mechanism， speed change control Mechanism,gear. ? ? ? ? ? ? 變速器簡介 我們知道，汽車發(fā)動機在一定的轉速下能夠達到最好的狀態(tài)，此時發(fā)出的功率比較大，燃油經(jīng)濟性也比較好。因此，我們希望

23、發(fā)動機總是在最好的狀態(tài)下工作。但是，汽車在使用的時候需要有不同的速度，這樣就產(chǎn)生了矛盾。這個矛盾要通過變速器來解決。 變速器是傳動系中重要總成之一，其功用是：①改變傳動比。根據(jù)汽車行駛阻力的變化，改變發(fā)動機傳給驅動輪的轉速和力矩，以滿足汽車在各種行駛條件下的需要。②使汽車能倒向行駛。在發(fā)動機旋轉方向不變的前提下，利用變速器的倒檔使汽車具有倒車能力。③切斷動力傳動。在發(fā)動機不熄火的前提下利用變速器空檔中斷動力傳遞，以便汽車能夠起動、怠速、停車、滑行、換檔。 汽車變速器的作用用一句話概括，就叫做變速變扭，即增速減扭或減速增扭。為什么減速可以增扭，而增速又要減扭呢？設發(fā)動機輸出的功率不變，功率可

24、以表示為N=wT,其中w是轉動的角速度，T是扭矩。當N固定的時候，w與T是反比的。所以增速必減扭，減速必增扭。汽車變速器齒輪傳動就是根據(jù)變速變扭的原理，分成各個檔位對應不同的傳動比，以適應不同的運行狀況。 一般的手動變速器內(nèi)設置輸入軸、中間軸和輸出軸，又稱三軸式，另外還有倒檔軸。三軸式是變速器的主體結構，輸入軸的轉速也就是發(fā)動機的轉速，輸出軸轉速則是中間軸與輸出軸之間不同齒輪嚙合所產(chǎn)生的轉速。不同的齒輪嚙合就有不同的傳動比，也就有了不同的轉速。我們所設計的手動變速器，它的傳動比分別是：1檔3.545：1；2檔2.105：1；3檔1.429：1；4檔1：1。 如圖所示： ? 當汽車啟動

25、司機選擇1檔時，拔叉將1/2檔同步器向后結合1檔齒輪并將它鎖定輸出軸上，動力經(jīng)輸入軸、中間軸和輸出軸上的1檔齒輪，1檔齒輪帶動輸出軸，輸出軸將動力傳遞到傳動軸上。典型1檔變速器齒輪傳動軸是3.545：1，也就是說輸入軸轉動3.5圈，輸出軸轉1圈。 當汽車增速司機選擇2檔時，拔叉將1/2檔同步器與1檔分離后接合2檔齒輪并鎖定輸出軸上，動力傳遞路線相似，所不同的是輸出軸上的1檔齒輪換成2檔齒輪帶動輸出軸。典型2檔變速齒輪傳動比是2.105：1，輸入軸轉2圈，輸出軸轉1圈，比1檔轉速增加，扭矩降低。 當汽車增速司機選擇3檔時，拔叉將1/2檔同步器回到空檔位置，又使3

26、/4檔同步器移動直至將3檔齒輪鎖定在輸出軸上，使動力可以從輸入軸-中間軸-輸出軸上的3檔變速齒輪，通過3檔變速齒輪帶動輸出軸。典型3檔傳動比是1.5：1，輸入軸轉1.5圈，輸出軸轉1圈是進一步的增速。 如圖所示： 當汽車加油增速司機選擇4檔時，拔叉將3/4檔同步器脫離3檔齒輪直接與輸入軸主動齒輪接合，動力直接從輸入軸傳遞到輸出軸，此時傳動比1：1，即輸出軸與輸入軸轉速一樣。由于動力不經(jīng)中間軸，又稱直接檔，該檔傳動比的傳動效率最高。汽車多數(shù)運行時間都用直接檔以達到最好的燃料經(jīng)濟性。 換檔時要先進入空檔，變速器處于空檔時變速齒輪沒有鎖定在輸出軸上，它們不能帶動輸出軸轉動，沒有動力輸出。 一

27、般汽車手動變速器傳動比主要分上述1-4檔，通常設計者首先確定最低（1檔）與最高（4檔）傳動比后，中間各檔傳動比一般按等比級數(shù)分配。 倒檔時輸出軸要向相反的方向旋轉。如果一對齒輪嚙合時大家反向旋轉，中間加上一個齒輪就會變成同向旋轉。利用這個原理，倒檔就要添加一個齒輪做“媒介”，將軸的轉動方向掉轉，因此就有了一根倒檔軸。倒檔軸獨立裝在變速器殼內(nèi)，與中間軸平行，當軸上齒輪分別與中間軸齒輪和輸出軸齒輪嚙合時，輸出軸轉向會相反。 通常倒檔用的同步器也控制1檔的接合，所以1檔與倒檔位置是在同一側的。由于有中間齒輪，一般變速器倒檔傳動相近與1檔傳動比。 從駕駛平順性考慮，變速器檔位越多越好，檔位多相鄰

28、檔間的傳動比的比值就變化小，換檔容易而且平順。但檔位多的缺點就是變速器結構復雜，體積大，現(xiàn)在輕型汽車變速器一般是4-5檔。同時，變速器傳動比都不是整數(shù)，而且都是帶小數(shù)點的，這是因為嚙合齒輪的齒數(shù)不是整倍數(shù)所致，輪齒數(shù)是整倍數(shù)就會導致兩齒輪嚙合面磨損不均勻，使得輪齒表面質(zhì)量產(chǎn)生較大的差異。 變速器的功用是在不同的使用條件下，改變發(fā)動機傳到驅動輪上的轉距和轉速，使汽車得到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。此外，應保證汽車能倒退行使或停車時使發(fā)動機和傳動系保持分離。需要時還應有動力輸出的功能。 為保證變速器具有良好的工作性能，對變速器提出如下基本要求： 1）? 應正確選

29、擇變速器的檔數(shù)和傳動比，保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性指標； 2）? 設置空檔和倒檔，保證發(fā)動機與驅動輪能長期分離，使汽車能進行倒退行使； 3）? 換檔迅速、省力，以便縮短加速時間并提高汽車動力性能；目前有發(fā)展自動、半自動和電子操縱機構的趨勢； 4）? 工作可靠。汽車行使過程中，變速器不得有跳檔、亂檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； 此外，變速器還應當滿足效率高、噪音低、體小質(zhì)輕、制造容易、成本低等要求。 ? 變速器由變速傳動機構和操縱機構組成 ? 1.變速器傳動機構的方案分析 根據(jù)前進擋數(shù)的不同，變速器有三、四、五和多檔幾種。根據(jù)軸的形式不同分為固定軸式和旋轉軸式兩大類。而前者分為兩軸式、

30、中間軸式、兩中間軸式和多中間軸式變速器。 固定軸式應用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅動的汽車上，中間軸式變速器 多用于發(fā)動機前置后輪驅動的汽車上。旋轉軸式主要用于液力機械式變速器。與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器有結構簡單，輪廓尺寸小，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，所以在高檔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，受結構限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設計得很大。 發(fā)動機前置前輪驅動轎車的兩軸式變速器傳動方案，其特點是：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雙曲面齒輪，發(fā)

31、動機橫置時則采用圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒檔傳動常用滑動齒輪，其他擋位均用常嚙合齒輪傳動；各檔的同步器多數(shù)裝在輸入軸的后端。 中間軸式四、五、六擋變速器傳動方案。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

32、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，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結構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。 2.變速器零、部件結構方案分析 1.齒輪型式 變速器分斜齒和直齒圓柱齒輪。斜齒圓柱齒輪雖然制造時復雜、工作時有軸向力，但因其使用壽命

33、長、噪音小而仍然得到廣泛的使用。直齒圓柱齒輪用于低檔和倒檔。 2.換檔結構型式 變速器換檔結構型式有直齒滑動齒輪、嚙合套、同步器等三種。 汽車行駛時各檔齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動齒輪方法換檔，會在齒輪端面產(chǎn)生沖擊，并伴有噪音。這使齒輪端面磨損加劇并過早損壞。同時使駕駛員精神緊張，而換檔時的噪音又使汽車的舒適度減低。只有駕駛員用熟練的技術，使齒輪換檔時無沖擊，才能克服上述缺點。但是，該瞬間駕駛員注意力被分散，影響行使安全性。因此盡管這種換檔方法結構簡單。除一檔、倒檔外已很少使用。 由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪嚙合狀態(tài)，所以可用嚙合套換檔。這時，因同時承

34、受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換檔。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。此外，因增設了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉部分的慣性力矩增大。因此，這種換檔方法，目前只在某些要求不高的檔位大貨車變速器上使用。 使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換檔，而與操作技術熟練程度無關，從而提高汽車的加速性、經(jīng)濟性、和行駛安全性。同上述兩種換檔方法比較，雖然它有結構復雜、制造精度要求高、軸向尺寸大、同步環(huán)使用壽命較短等缺點，但仍然得到廣泛的應用。 軸承形式 過去，變速器軸的支撐廣泛用滾珠軸承。近來，變速器的設計趨勢是增大其轉遞功率與質(zhì)量之比

35、，并要求它有更大的容量和更好的性能，而上述軸承型式已不能滿足對變速器可靠性和壽命提出的要求，故使用圓錐滾柱軸承的增多。 3.其他問題 因為變速器在低檔工作時有較大的力，所以典型的中間軸式變速器的低檔，布置在靠近后支撐處，然后按照從低檔到高檔順序不止各檔位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性，有能保證容易裝配。多數(shù)情況下，中間軸和第二軸及凄傷的零部件是通過變速器殼體上方孔口設計在變速器殼替下方或者側面。第一軸上的齒輪外徑，應該比殼體前壁軸承孔的尺寸小，因為它要經(jīng)過該孔裝。 變速器整體結構剛性與軸和殼體的結構有關系。對于典型的中間軸式變速器，通過控制軸的長度既控制檔數(shù)，可以作到有足夠的

36、剛性。通常殼體是整體的，有些地方設計有加強筋。殼體前或后壁軸承孔之間的連接部分應當留有足夠的尺寸。內(nèi)裝操縱機構的變速器蓋，用螺栓固定到殼體上，裝配后的變速器結構剛度，還與該螺栓的扭緊程度有關。 3.變速器操縱機構 1、變速器的操作結構，應滿足如下主要要求：為了在任何情況下都能準確、安全、可靠地工作，對其操縱機構提出一下要求： 1）變速器操縱機構應防止變速器自動脫檔，并保證齒輪（或接合齒圈）一全齒寬嚙合。 2）變速器操縱機構應防止變速器同時掛入兩個檔位。 3）變速器操縱機構應防止變速器誤掛到檔 依靠手力換檔的變速器成為手動變速器稱為手動變速器。是最簡單的換檔方案，已得到廣泛的應

37、用。其優(yōu)點是減少了變速叉軸，各檔同一組用一組自鎖裝置，因而使操作機構簡化。 2、遠距離操縱 受總布置限制，有些車輛變速器距駕駛員坐椅較遠，此外，換檔時力需通過轉換機構才能完成換檔功能，這種手動換檔稱為遠距離操縱變速器。這種結構復雜，且在撞車時直接駕駛員的安全，故新車設計中這種結構已不多見。 3、 自鎖裝置的作用是：防止自動脫檔，并保證輪齒以全齒寬嚙合； 互鎖裝置的作用是：防止同時換入兩個檔位； 倒檔鎖的作用是：防止誤掛倒檔。 ? 1變速器主要參數(shù)選擇 ? 1.1一檔齒輪齒數(shù)的確定 設計轎車四檔變速器，已知：發(fā)動機輸出功率p=70千瓦，轉速n=4200r/min，載荷

38、平穩(wěn)，可靠性一般。 確定一檔齒輪齒數(shù)： 一檔傳動比 ? = 取中間軸一檔的齒數(shù) 轎車中間軸式變速器一檔傳動比 =3.5～3.8時，貨車在12～17個齒之間選用。由于所設計為一般輕形轎車，載荷平穩(wěn)、可靠性要求一般。所以選擇一檔齒輪傳動比 =3.6、一檔主齒輪齒數(shù)Z8=15。 取變速器模數(shù)m 選取齒輪模數(shù)，要保證齒輪有足夠的強度，同時兼顧它對噪聲和質(zhì)量的影響。減少模數(shù)，增加齒寬會使噪音減低，反之則能減輕變速器質(zhì)量。 減低噪音對轎車有較大意義，減輕質(zhì)量對貨車比較重要。 直齒輪模數(shù)m與彎曲應力σω之間有如下關系：

39、 m= = =2.43 （取k=1） = =79583.3 =9.55 式中 ——計算載荷; ——摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪和被動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應力影響也不同；主動齒輪 =1.1，被動齒輪 =0.9； ——應力集中系數(shù)，可以近似取 =1.65； Z——齒輪系數(shù)； ——齒寬系數(shù)； Y——齒形系數(shù)； σω——彎曲應力，當計算載荷 取

40、作發(fā)動機最大轉； 一檔倒直齒輪許用彎曲應力在400~850N/ ，貨車可取下數(shù)。 所取模數(shù)值應符合JB111-60規(guī)定的值，所以取模數(shù)m=2.43 ? 1.2中心距A的選擇 要選中心距（A為mm）時，可根據(jù)下式計算： A=k =9.0 =73.7mm =9.55 3.6 0.96 =9.55 3.6 0.96

41、 =550.08N m =9.55 式中k—中心系數(shù)。對轎車k=8.9～9.3，對多檔主變速k=9.5～11； —變速器器在一檔，第二軸輸出的轉矩，其值為 = —發(fā)動機最大轉矩； i—變速器一檔傳動比； —變速器轉動效率，取0.96 轎車變速器的中心距在65～80mm范圍內(nèi)變化。 計算一檔從動齒輪齒數(shù) = =59 必須取為整數(shù)， =59

42、 =59-15 =44 1.3確定齒輪參數(shù) ? 1.3.1 齒寬選擇 齒寬應滿足既能減輕變速器質(zhì)量，同時又能保證齒輪工作平穩(wěn)的要求。齒寬太小，會使齒輪的工作應力過大。為了使工作應力不過大，必須增加中心距，結果又使變速器的質(zhì)量增加。而且斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點，也會因齒寬的減小，但這又使軸承承受的軸向力增加。齒寬也不宜大因為這會增加變速器的軸向尺寸。如果保持相同的用材量就必須減小中心距，結果會增大作用在軸承上的載荷，減低軸的剛度和減小軸承外座圈尺寸。 通常

43、根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬： 直齒b= m, 可取為4.5～8.0 斜齒b= ， 可取為6.0～8.5 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，使接觸長度增加，接觸應力減低，以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 =5 2.4 =12 1.3.2壓力角 工作時要求轎車變速器齒輪有較小的噪音，因此高檔齒輪采用14.5°、15°、16°、16.5°等較小壓力角才更合理。為提高中、重型汽車倒檔齒輪的承載能力，應采用22.5°或25°壓力角齒輪。實際上因

44、國家規(guī)定的齒輪標準壓力角為20°，所以變速器齒輪普遍的壓力角為20°， =20°。 1.3.3齒輪螺旋角 為減小工作噪音和提高強度，汽車變速器齒輪多數(shù)用斜齒輪，只有倒檔齒輪以及貨車的一檔齒輪才用直齒齒輪。 選擇時應注意下列問題： 首先，增大 時、使齒輪嚙合的重合系數(shù)增加、工作平穩(wěn)、噪聲減低。 隨著 的增大，齒輪的強度也相應的提高，不過當螺旋角大于30°時，其彎曲強度驟然下降，而接觸強度仍然繼續(xù)上升，因此從提高低檔齒輪的彎曲強度出發(fā)，并不希望 過大，而從提高高檔齒輪的接觸強度著眼，可選取較大的 值。 其次，斜齒輪傳遞時要產(chǎn)生軸向力。設計時應力與中間軸上的軸向力平衡，故中間軸上全部齒

45、輪的螺旋方向應一律做成右旋，而第一、第二軸上的斜齒輪取左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。 斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍選用： 轎車變速器： 中間軸變速器···················22°~34° 兩軸變速器·····················20°~25° 貨車變速器·····················18°~26° 1.3.4校驗齒輪的接觸強度 輪齒的接觸應力按下式算： =0.148 =1250（N/ ） (E=1.76 ) ?

46、 =2 =4244N ? d=mz =2.43 15 =37mm ? =1/2 =1/2 9.55 70/4200 =79583.3N·mm ?

47、 F = =4244/ =4519.7N ? = =1/2 59 =10.1mm ? = =1/2 2.43 44 =19.2mm 式中

48、 — 齒輪的接觸應力； F —齒面上的法向力，F(xiàn) = ; —圓周力， =2 ; —刀具載荷； d —節(jié)圓直徑； —節(jié)點處壓力角； —螺旋角； E—齒輪材料的彈性模量； B—齒輪接觸的實際寬度； 主被動齒輪節(jié)點處的曲率半徑，對直齒輪: = , = ; —主動齒輪的節(jié)圓半徑； —被動齒輪的節(jié)圓半徑。 ? ? ? ? 齒輪 滲碳齒輪 氰化齒輪 一檔和倒檔 1900～2000 950～1000 常嚙合和高檔 1300～1400 650～700 ? 1.4變速器軸向尺寸 貨車變速器殼體的軸

49、向尺寸與檔數(shù)有關，可參照下列數(shù)據(jù)選用： 四檔 （2．2～2．7）A 五檔 （2．7～3．0）A 六檔 （3．2～3．5）A 轎車四檔變速器軸向尺寸為（3．0～3．4）A。 1．5 軸的直徑 變速器的軸必須有足夠的剛度和強度。工作時它們除傳遞轉矩外，還承受來自齒輪作用的徑向力，如果是斜齒輪還有軸向力。在這些力的作用下，軸的剛度不足會產(chǎn)生彎曲變形，結果破壞了齒輪的正確嚙合，對齒輪的強度和耐磨性均有不利影響。還會增加工作噪聲。 中間軸是變速器的第二軸和中間軸中部直徑d≈0.45A； 第一軸花鍵部分直徑按d=k 選 d=k

50、 =4 =21.69mm 式中k 經(jīng)驗系數(shù) k=4～4.6; -發(fā)電機最大轉矩。 第二軸和中間軸中部直徑 d≈0.45A ≈0.45×73.7 ≈33mm ? ? 1.6各檔齒輪齒數(shù)的分配 ? （圖一） ? 1.6.1確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù)

51、 常嚙合傳動齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等， A= ( ) 解得： =26 =31 1.6.2 確定其他各檔的齒數(shù) 二檔齒輪是斜齒輪，螺旋角 與常嚙合齒輪的不同：取 =22，?=2．105； 解得： 三檔齒輪的齒數(shù)：取

52、 解得： 確定倒檔齒輪齒數(shù)： 一檔、倒檔齒輪常選用相同的模數(shù)。倒檔齒輪 的齒數(shù)，一般在21～17之間，可選倒檔齒輪齒數(shù) =22可計算出中間軸與倒檔軸的中心距 ： 40 為了保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運動干涉，齒輪8和9的齒頂圓之間應保持0．5mm以上的面間隙。 2 變 速 器 傳 動 2.1 變速器傳動簡圖 ? ? 2.2 同步器簡介 同步器能實現(xiàn)迅速

53、和無噪音聲換檔，換檔時又能避免嚙合套端部受到損壞，并使操縱輕便，所以近代的汽車變速器，除轎車的倒檔和貨車的一檔、倒檔以外，其它檔位多數(shù)都裝用同步器。 為什么要采用同步器？以下圖所示兩軸變速器三、四檔間換檔過程為例(并假設在換檔機構中只有接合套而無同步環(huán)) 從結構圖中可以看出，輸出軸三擋齒輪6與輸入軸三檔齒輪2的齒數(shù)之比（z6/z2）大于輸出軸四擋齒輪5與輸入軸四擋齒輪4 的齒數(shù)之比（z5/z4）。由相互嚙合傳動齒輪的轉速與齒數(shù)關系（n2/n6=z6/z2，n4/n5=z5/z4），可以得出齒輪2與齒輪6轉速之比（n2/n6）大于輸入軸四擋齒輪4與輸出軸四擋齒輪5 轉速之比（n4/n5）的結

54、論。而輸出軸三擋齒輪6與齒輪5的轉速又是一樣的（n6=n5），所以在傳動過程中，齒輪2轉速永遠比齒輪4轉速高，即n2>n4。 當變速器從低速檔（三檔）換人高速檔（四檔）時，首先要踩離合器踏板，使離合器分離，接著通過變速桿等將接合套3右移，進入空檔位置。在接合套3與齒輪2剛分離這一時刻，兩者轉速還是相等的，即n3=n2。而n2>n4，由此可以得出n3>n4，即接合套3的轉速大于齒輪4轉速的結論。這時如果立即把接合套3推向齒輪4上接合齒圈，就會發(fā)生打齒現(xiàn)象。 此時，由于變速器處于空檔，接合套和齒輪之間沒有聯(lián)系，離合器從動盤又與發(fā)動機脫離，所以接合套與齒輪的轉速都在分別逐漸降低。 因為齒輪與齒

55、輪、輸出軸、萬向傳動裝置、驅動橋、行駛系以及整個汽車聯(lián)系在一起，慣性很大，所以n4下降較慢；而接合套只與輸入軸和離合器從動盤相聯(lián)系，慣性很小，故n3下降較快。 因為n3原先大于n4，n3下降得又比n4快，所以過一會兒后，必然會有n3＝n4（同步）的情況出現(xiàn)。最好能在n3＝n4的時刻使接合套右移而掛入四檔。 與接合套聯(lián)系的一系列零件的慣性越小，則n3下降得越快，達到同步所需時間越少，并且在同樣速度差的情況下，齒間的沖擊力也小，因此離合器從動部分轉動慣量應盡可能小一些。 當變速器從高速檔（四檔）換人低速檔（三檔）時，剛從四檔推到空檔的接合套與齒輪的轉速相同，即n3＝n4，同時又有n2>n4，

56、所以n2>n3。進入空檔后，由于n3下降得比n2快，所以在接合套停下來之前，隨著時間的推移，兩者（n2與n3）差值將越來越大。為了使接合套3與齒輪2的轉速達到相同，駕駛員應在此時重新接合離合器，同時踩一下加速踏板，使變速器輸入軸及接合套3的轉速高于齒輪2轉速（動畫子步驟（6）），即n3>n2，然后再分離離合器，等待片刻，到n3＝n2時，即可讓接合套3與齒輪2上接合齒圈相接合，從而掛入三檔。 上述相鄰檔位相互轉換時，應該采取不同操作步驟的道理同樣適用于移動齒輪換檔的情況，只是前者的待接合齒圈與接合套的轉動角速度要求一致，而后者的待接合齒輪嚙合點的線速度要求一致，但所依據(jù)的速度分析原理是一樣的。

57、 以上變速器的換檔操作，尤其是從高檔向低檔的換檔操作比較復雜，而且很容易產(chǎn)生輪齒或花鍵齒間的沖擊。為了簡化操作，并避免齒間沖擊，可以在換檔裝置中設置同步器。 同步器有常壓式，慣性式和自行增力式等種類。 慣性式同步器是依靠摩擦作用實現(xiàn)同步的，在其上面設有專設機構保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊。 ? 轎車和輕、中型貨車的變速器廣泛采用鎖環(huán)式慣性同步器，其細部結構多種多樣, 但工作原理是一樣的?；ㄦI轂7與第二軸用花鍵連接，并用墊片和卡環(huán)作軸向定位。在花鍵轂兩端與齒輪1和4之間，各有一個青銅制成的鎖環(huán)（也稱同步環(huán)）9和5。鎖環(huán)上有短花鍵齒圈，花鍵齒的

58、斷面輪廓尺寸與齒輪 1，4及花鍵轂 7上的外花鍵齒均相同。在兩個鎖環(huán)上，花鍵齒對著接合套8的一端都有倒角（稱鎖止角），且與接合套齒端的倒角相同。鎖環(huán)具有與齒輪1和4上的摩擦面錐度項同的內(nèi)錐面，內(nèi)錐面上制出細牙的螺旋槽，以便兩錐面接觸后破壞油膜，增加錐面間的摩擦。三個滑塊2分別嵌合在花鍵轂的三個軸向槽11內(nèi)，并可沿槽軸向滑動。在兩個彈簧圈6的作用下，滑塊壓向接合套，使滑塊中部的凸起部分正好嵌在接合套中部的凹槽10中，起到空檔定位作用。滑塊2的兩端伸入鎖環(huán)9和5的三個缺口12中。只有當滑塊位于缺口12的中央時，接合套與鎖環(huán)的齒方可能接合。 如下圖所示： 1、4-齒輪 2-滑塊 3-撥差 5、

59、9-鎖環(huán) 6-彈簧圈 7-花鍵轂 8-接合套10-凹槽 11-軸向槽 12-缺口 在掛三檔時，用撥叉3撥動接合套8并帶動滑塊2一起向左移動。當滑塊左端面與鎖環(huán)9的缺口12的端面接觸時，便推動鎖環(huán)9壓向齒輪1，使鎖環(huán)9的內(nèi)錐面壓向齒輪1的外錐面。由于兩錐面具有轉速差（n1＞n9），所以一接觸便產(chǎn)生摩擦作用。齒輪1即通過摩擦作用帶動鎖環(huán)相對于接合套超前轉過一個角度，直到鎖環(huán)9的缺口12與滑塊的另一側面,接觸時，鎖環(huán)便與接合套同步轉動。此時，接合套的齒與鎖環(huán)的齒錯開了約半個齒厚，從而使接合套的齒端倒角面與鎖環(huán)相應的齒端倒角面正好互相抵觸而不能進入嚙合。 當變速器由二檔換入三檔（直接

60、檔）時，接合套8從二檔退到空檔，齒輪1和接合套 8連同鎖環(huán)9都在其本身及其所聯(lián)系的一系列運動件的慣性作用下，繼續(xù)沿原方向（如下圖中箭頭所示）旋轉。 D－C3－16(b齒端受力) 駕駛員的換檔操縱力通過接合套作用于鎖環(huán)的鎖止角斜面上，在此斜面上產(chǎn)生的法向壓力為N。法向壓力N可分解為軸向力F1和切向力F2。切向力F2所形成的力矩M2有使鎖環(huán)相對于接合套向后（用箭頭指示M2）轉動的趨勢，稱為撥環(huán)力矩。軸向力 Fl則使齒輪1 通過摩擦錐面對鎖環(huán)9作用一與轉動方向同向摩擦力矩M1（用箭頭指示M1）。這一摩擦力矩M1阻止鎖環(huán)相對接合套向后退轉。 如果撥環(huán)力矩M2大于摩擦力矩M1，則鎖環(huán)9即可相對于接

61、合套向后退轉一個角度，以便二者進入接合；若M2＜M1（此時還有滑塊對鎖環(huán)缺口一側的阻擋作用），則二者相對位置不變，不可能進入接合。在設計同步器時，適當?shù)剡x擇鎖止角和摩擦錐面的錐角，便能保證在達到同步（n1=n9）之前，齒輪1施加在鎖環(huán)9上的摩擦力矩M1總是大于切向力F2形成的撥環(huán)力矩M2，不論駕駛員通過操縱機構加在接合套上的軸向推力有多大，接合套齒端與鎖環(huán)齒端總是互相抵觸而不能接合。 鎖環(huán)9對接合套的鎖止作用是由于上述摩擦力矩M1造成的。因為此摩擦力矩的作用與鎖環(huán)9（及與之連接的接合套8、花鍵轂7、變速器輸出軸及整個汽車等）和齒輪1（及與之連接的離合器從動部分和變速器內(nèi)部分齒輪）兩部分的轉動

62、慣性有關，故稱此種同步器為"慣性式"同步器。 D－C3－16(C)(D) 應加動畫 繼續(xù)加力于接合套上，摩擦作用使齒輪1與鎖環(huán)9轉速很快趨于一致，緊接著兩者間的相互轉動趨勢也迅速降低，摩擦力矩M1也相應迅速降低。當撥環(huán)力矩M2大于摩擦力矩M1時，便使鎖環(huán)相對于接合套向后退轉一個角度。在鎖環(huán)的摩擦帶動下，齒輪1及與之相連的所有零件跟鎖環(huán)一起相對于接合套向后退轉一個角度。當滑塊對正缺口12的中央時,接合套花鍵齒圈與鎖環(huán)的花鍵齒圈不再抵觸，接合套8繼續(xù)左移，而與鎖環(huán)的花鍵齒圈進入接合狀態(tài)，鎖環(huán)的鎖止作用即行消失。 接合套與鎖環(huán)接合后，軸向力F1不再存在，錐面間的摩擦力矩也就消失。如果此時接合套

63、8花鍵齒與齒輪1的花鍵齒發(fā)生抵觸（見圖D－C3－16(C)），則接合套8花鍵齒作用在齒輪1花鍵齒端斜面上有切向分力，使齒輪1及其相連零件相對于鎖環(huán)及接合套轉過一個角度，使接合套與齒輪l進入接合（見圖D－C3－16(d)），而最后完成了換入三檔（由低速檔換入高速檔）的全過程。 如果是由三檔（直接檔）換入二檔（由高速檔換入低速檔），上述過程也適用。但此時齒輪4是被加速到與鎖環(huán)5（亦即與接合套8）同步，從而使接合套8先后與鎖環(huán)5及齒輪4進入嚙合而完成換檔過程。 常壓式同步器雖然結構簡單，但又不能保證被嚙合件在同步狀態(tài)（即角速度相等）下?lián)Q檔的缺點，故僅在少數(shù)重型汽車上得到應用，而在大多數(shù)變速器中得

64、到廣泛應用的是慣性式同步器。同步器作為一種換檔裝置，是在接合套換檔的基礎上發(fā)展起來的，起功用是使接合套與待接合的齒輪二者之間迅速達到同步，并阻止二者在同步前進入嚙合，從而可消除換檔時的沖擊，縮短換檔時間，簡化換檔過程，使換檔操縱作簡捷而輕便。 2.2.1慣性式同步器 按結構分，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。雖然它們結構不同，但是它們都有摩擦元件和鎖止元件。 摩擦元件是同步緩和齒輪上的凸出部分 ，分別在他們的內(nèi)圈和外圈設計有相互接觸的錐形摩擦面，鎖至元件是在換動齒套的圓盤部分的中間做出與同步環(huán)剛性連接專用彈簧下面的鋼球和銷使滑動齒套和頭腦干部環(huán)彈性連接。圖表二所

65、示摩擦元件是用滑動齒套上的錐面來實現(xiàn)的。作為鎖止元件是鎖環(huán)的內(nèi)齒和做在齒輪上的接合齒端部。齒輪和鎖環(huán)之間是彈性連接。 在慣性式同步器中，彈性元件的重要性僅次于摩擦元件和鎖止元件。 它用來使用有關部分保持在中立位置的同時，又不妨礙鎖止，解除鎖止和換檔。 鎖檔式同步器優(yōu)點是零件數(shù)量少，并且摩擦錐面平均半徑教大，使其轉距容量得到提高，故多用于中，重型貨車變速器，它工作可靠，零件耐用，但因結構布置上的限制，轉距容量不大，而且由于鎖止面在同步錐環(huán)的結合齒上，會因齒端磨損而失效，因而主要用語轎車和輕型貨車變速器中。 鎖環(huán)式同步器的鎖止面在同步錐環(huán)和嚙合套的倒錐面上，省去了同步錐環(huán)的結合齒，且軸向尺

66、寸較小，多用于中，重型貨車變速器中。 多錐式同步器的鎖止面仍在同步環(huán)的接合齒上，只是在原有的兩個錐面之間再插入兩個輔助同步錐。由于錐表面的有效摩擦面積成倍的增加，同步轉距也相應的增加，因而具有較大的轉距容量和低的熱負荷。這不但改善了同步的效能，增加了可靠性，而且可使換檔力大為減小。若保持換檔力不變，則可縮短同步時間，多錐式同步器多用與重型貨車得主、副變速器以及分動器中。 慣性增力式同步器又稱為波舍式同步器。它能可靠的保證旨在同步狀態(tài)下實現(xiàn)換檔。只要嚙合套和換檔齒輪之間存在轉速差，彈簧片的支承力就阻止同步縮小，從而也就阻止了嚙合套移動。只有在轉速差為零時，彈簧片卸除載荷，于是對同步環(huán)直徑的縮小失去阻力，這樣才能實現(xiàn)換檔。該同步器的特點是，由于同步環(huán)內(nèi)部的彈簧片作用，同步環(huán)產(chǎn)生的摩控力矩得到成倍增長，增長的程度隨兩嚙合件的轉差而變化，轉差愈大，增力作用愈強，因此，用不大的換檔力冰可以在很短的時間內(nèi)完成換檔。在完成換檔后，同步環(huán)處于嚙合套的屋頂狀凹槽里，被可靠的固定住，幫在掛 檔位置無需采用自鎖裝置，此外，波舍同步器還有結構簡單、工作可靠、軸向尺寸短（與一般嚙合套換檔部件的軸向尺寸相近）