594 HKD640微型客車(chē)設(shè)計(jì)（變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）（有cad圖）
594 HKD640微型客車(chē)設(shè)計(jì)（變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）（有cad圖）,594,HKD640微型客車(chē)設(shè)計(jì)（變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）（有cad圖）,hkd640,微型,客車(chē),設(shè)計(jì),變速器,操縱,機(jī)構(gòu),cad
HKD640微型客車(chē)設(shè)計(jì)（變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)）
摘 要
變速器為一能將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力傳至汽車(chē)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的齒輪系統(tǒng)。當(dāng)離合器接合時(shí)，變速器通過(guò)其輸入軸接受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩接著通過(guò)一組齒輪傳遞，或增大或直接傳遞。最后產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩推動(dòng)間接與驅(qū)動(dòng)車(chē)輪相連的變速器輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)。所有變速器均有兩種主要功能：根據(jù)各種各樣的條件選擇不同的速度比，并提供使汽車(chē)運(yùn)動(dòng)反向的方式。
變速器有機(jī)械式手動(dòng)變速器和機(jī)械式無(wú)級(jí)變速器兩種，如果變速器擋位多其動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性得到保證，擋位少其操縱方便，本次設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的是微型客車(chē)變速器，本次設(shè)計(jì)中：首先，我對(duì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案做了分析，然后對(duì)其傳動(dòng)比作了仔細(xì)的分析計(jì)算并參考相關(guān)車(chē)型最終確定了各擋的傳動(dòng)比，針對(duì)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)方案的布置作了詳細(xì)的分析最終選用5+1擋中間軸式變速器，換擋形式采用同步器換擋。接著確定了第二軸與中間軸的中心距，并且根據(jù)中心距和各檔傳動(dòng)比分配好各檔齒輪的齒數(shù)及各參數(shù)。結(jié)合總體的要求操縱機(jī)構(gòu)形式選用直接操縱機(jī)構(gòu)形式。本次設(shè)計(jì)的變速器即滿足了汽車(chē)必要的動(dòng)力性也滿足了其經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)。最后通過(guò)對(duì)齒輪、軸、鍵、軸承等的校核，其變速器的尺寸及其部件的強(qiáng)度都滿足設(shè)計(jì)要求。
關(guān)鍵詞：變速器，設(shè)計(jì)，輕型載貨汽車(chē)，傳動(dòng)比
1
Ⅰ
HKD640 PASSENGER TRANSMISSION AND CONTROL DESIGN
ABSTRACT
Transmission for a can of engine power to drive the car wheel gear system. When the clutch engagement, transmission through its input shaft from the engine torque. By a group of torque and then transfer, or increase or gear transmission directly. The push of torque and drive wheels of indirect transmission output shaft rotation. All transmission are two main functions: according to the various conditions of different choices, and provide faster than a car to reverse way
Manual transmission and mechanical transmission is mechanical patterned step-less variator transmission gears, if two more than its performance and fuel economy of guaranteed, block the manipulation convenient, the less I design is designed, the passenger transmission design: first, I drive mechanism of transmission layout, then analyses its transmission to the careful analysis and calculation related models of the final against the transmission ratio, the transmission mechanism plan layout has made the detailed analysis finally chooses 5 + 1 block transmission, shift oart type synchronizer shift by form. Then determine the second shaft and the center distance, and because the center distance and according to the distribution of transmission gears of good combinations and parameters. Combined with the overall request form directly manipulated mechanism selection control form. This design is the transmission of the car to meet performance also satisfy its economic indicators. Finally, through the gears, bearings, checking, its size and its components of transmission of strength and meet the design requirements.
Keywords: transmission, design, light vehicles, transmission
符號(hào)說(shuō)明
M —汽車(chē)總重量
— 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩
— 滾動(dòng)半徑
—一檔傳動(dòng)比
—二檔傳動(dòng)比
—三檔傳動(dòng)比
—五檔傳動(dòng)比
—到檔傳動(dòng)比
—主減速比
—道路最大阻力系數(shù)
K—中心距系數(shù)
—變速器傳動(dòng)效率
—應(yīng)力集中系數(shù)
—摩擦力影響系數(shù)
—齒輪的齒數(shù)
—齒型系數(shù)
—齒輪彎曲應(yīng)力
─圓周力
─應(yīng)力集中系數(shù)
kC─齒面寬系數(shù)；
t─法向齒距
y─齒行系數(shù)
k─重合度影響系數(shù)
─摩擦力影響系數(shù)
—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度
—鍵的工作長(zhǎng)度，，圓頭平鍵，這里的為鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度，；為鍵的寬度，
—軸的直徑，
—鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力
目錄
前言···························································· 1
第一章 概述 ··················································· 3
第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置 ···································· 5
§2.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 ··································· 5
§2.2 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 ····································· 9
第三章 變速器主要參數(shù)的選擇 ································· 12
§3.1 各檔傳動(dòng)比分配·········································· 12
§3.2 中心距A ················································· 12
§3.3 齒輪參數(shù)的選取 ········································· 13
§3.4 各擋齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比計(jì)算························ 16
第四章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 ·································· 19
§4.1 軸的計(jì)算與校核 ········································· 19
§4.2 齒輪的計(jì)算與校核 ······································ 22
§4.3 軸承的計(jì)算與校核 ······································ 26
§4.4 鍵的校核計(jì)算 ··········································· 27
第五章 同步器的設(shè)計(jì) ·········································· 29
第六章 變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) ··································· 32
結(jié) 論 ·························································· 33
參考文獻(xiàn) ······················································ 34
致 謝 ·························································· 35
附 錄 ·························································· 36
前 言
汽車(chē)的誕生，車(chē)的發(fā)展，在歷史的長(zhǎng)河中給我們留下了點(diǎn)點(diǎn)滴滴。汽車(chē)自上個(gè)世紀(jì)末誕生以來(lái)，已經(jīng)走過(guò)了風(fēng)風(fēng)雨雨的一百多年。從卡爾.本茨造出的第一輛三輪汽車(chē)以每小時(shí)18公里的速度，跑到現(xiàn)在，竟然誕生了從速度為零到加速到100公里/小時(shí)只需要三秒鐘多一點(diǎn)的超級(jí)跑車(chē)。這一百年，汽車(chē)發(fā)展的速度是如此驚人！同時(shí)，汽車(chē)工業(yè)也造就了多位巨人，他們一手創(chuàng)建了通用、福特、豐田、本田這樣一些在各國(guó)經(jīng)濟(jì)中舉足輕重的著名公司。這篇資寫(xiě)著許多有趣的故事，在中國(guó)已經(jīng)成為世界五大汽車(chē)強(qiáng)國(guó)之際，讓我們一起來(lái)回望汽車(chē)的發(fā)展歷史，體會(huì)汽車(chē)給我們帶來(lái)的種種歡樂(lè)與夢(mèng)想……
中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展進(jìn)入新階段中國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展我認(rèn)為大致可以分成三個(gè)階段：第一個(gè)階段：中國(guó)汽車(chē)工業(yè)1953誕生到1978年改革開(kāi)放前。初步奠定了汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。汽車(chē)產(chǎn)品從無(wú)到有。第二個(gè)階段，1978年到20世紀(jì)末。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展，形成了完整的汽車(chē)工業(yè)體系。從載重汽車(chē)到轎車(chē)，開(kāi)始全面發(fā)展。這一階段是我國(guó)汽車(chē)工業(yè)由計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制向市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制轉(zhuǎn)變的轉(zhuǎn)型期。這一時(shí)期的特點(diǎn)是：商用汽車(chē)發(fā)展迅速，商用汽車(chē)產(chǎn)品系列逐步完整，生產(chǎn)能力逐步提高。具有了一定的自主開(kāi)發(fā)能力。重型汽車(chē)、輕型汽車(chē)的不足得到改變。轎車(chē)生產(chǎn)奠定了基本格局和基礎(chǔ)。我國(guó)汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)體系進(jìn)一步得到完善。隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體制的建立，政府經(jīng)濟(jì)管理體制的改革，企業(yè)自主發(fā)展、自主經(jīng)營(yíng)，大企業(yè)集團(tuán)對(duì)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展的影響越來(lái)越大。汽車(chē)工業(yè)企業(yè)逐步擺脫了計(jì)劃經(jīng)濟(jì)體制下存在的嚴(yán)重的行政管理的束縛。政府通過(guò)產(chǎn)業(yè)政策對(duì)汽車(chē)工業(yè)進(jìn)行宏觀管理。通過(guò)引進(jìn)技術(shù)、合資經(jīng)營(yíng)，使中國(guó)汽車(chē)工業(yè)產(chǎn)品水平有了較大提高。摸索了對(duì)外合作、合資的經(jīng)驗(yàn)。第三個(gè)階段，進(jìn)入21世紀(jì)以后。中國(guó)汽車(chē)工業(yè)在中國(guó)加入WTO后，進(jìn)入了一個(gè)市場(chǎng)規(guī)模、生產(chǎn)規(guī)模迅速擴(kuò)大；全面融入世界汽車(chē)工業(yè)體。
變速器作為汽車(chē)的一個(gè)重要組成部分，是用來(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。
本說(shuō)明書(shū)主要介紹了HKD640微型客車(chē)變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括概述及五章設(shè)計(jì)內(nèi)容，希望老師對(duì)于說(shuō)明書(shū)中的不足之處予以批評(píng)指正。
第一章 概述
變速器是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)裝置。又稱(chēng)變速箱。變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)組成，可制成單獨(dú)變速
圖1-1變速器
機(jī)構(gòu)或與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合裝在同一殼體內(nèi)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大多用普通齒輪傳動(dòng)，也有的用行星齒輪傳動(dòng)。普通齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)一般用滑移齒輪和離合器等?；讫X輪有多聯(lián)滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯(lián)滑移齒輪變速，軸向尺寸大；用變位滑移齒輪變速 ，結(jié)構(gòu)緊湊 ，但傳動(dòng)比變化小。離合器有嚙合式和摩擦式之分。用嚙合式離合器時(shí)，變速應(yīng)在停車(chē)或轉(zhuǎn)速差很小時(shí)進(jìn)行，用摩擦式離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)中任意轉(zhuǎn)速差時(shí)進(jìn)行變速，但承載能力小，且不能保證兩軸嚴(yán)格同步。為克服這一缺點(diǎn)，在嚙合式離合器上裝以摩擦片，變速時(shí)先靠摩擦片把從動(dòng)輪帶到同步轉(zhuǎn)速后再進(jìn)行接合。行星齒輪傳動(dòng)變速器可用制動(dòng)器控制變速。變速器廣泛用于機(jī)床、車(chē)輛和其他需要變速的機(jī)器上 。 機(jī)床主軸常裝在變速器內(nèi)，所以又也叫主軸箱，其結(jié)構(gòu)緊湊，便于集中操作。在機(jī)床上用以改變進(jìn)給量的變速器稱(chēng)為進(jìn)給箱。 汽車(chē)變速器是通過(guò)改變傳動(dòng)比，改變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)拒，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。
變速器是汽車(chē)傳動(dòng)系中最主要的部件之一。變速器作為汽車(chē)的一個(gè)重要組成部分，是用來(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。變速器是用來(lái)改變改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的，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)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋，，可在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，汽車(chē)滑行或停車(chē)時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽車(chē)獲得倒退行駛能力。
對(duì)變速器提出如下要求：
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)置倒擋，使汽車(chē)能倒退行駛。
4)設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要是能進(jìn)行功率輸出。
5)換檔迅速、省力、方便。
6)工作可靠。汽車(chē)行使過(guò)程中，變速器不得跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。
7)變速器應(yīng)有高的工作效率。
8)變速器的工作燥聲低。
除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。
滿足汽車(chē)必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、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。
變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可按前進(jìn)擋數(shù)或軸的形式分類(lèi)。
在原有變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，再附加一個(gè)副箱體，這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上，達(dá)到增加變速器擋數(shù)的目的。近年來(lái)，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操作方向發(fā)展的趨勢(shì)。
第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置
機(jī)械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，故在不同形式的汽車(chē)上得到廣泛的應(yīng)用。
§2.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析
一、固定軸式變速器
1. 兩軸式變速器 固定軸式變速器中的兩軸式和中間軸式變速器得到廣泛應(yīng)用。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)汽車(chē)上。
與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點(diǎn)，此外，各中間擋位因只經(jīng)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高同時(shí)燥聲也低。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高檔工作時(shí)齒輪和軸承均承載，不僅工作燥聲增大，容易損壞，還有，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器與一擋速比不可能設(shè)計(jì)的很大。對(duì)于前進(jìn)擋，兩軸式變速器輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反;而中間軸式變速器的第一軸與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。
圖2－1示出用在發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的乘用車(chē)上的兩軸式變速器傳動(dòng)方案。其特點(diǎn)是：變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器采用弧錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用斜齒圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒擋傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其它擋位均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖2－1f中的倒擋齒輪為常嚙合齒輪，并且用同步器換檔；同步器多數(shù)用在輸出軸上，這是因?yàn)橐粨踔鲃?dòng)齒輪尺寸小，同步器裝在輸入軸上有困難，而高擋的同步器可以裝在輸入軸后端，如圖2－1d,e所示；圖2－1d所示方案有輔助支撐，用來(lái)提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲。圖2－1f所示方案為五擋全同步器式變速器，以此為基礎(chǔ)，只要將五擋齒輪用尺寸相當(dāng)?shù)母籼滋娲?，即可改變?yōu)樗膿踝兯倨?，從而形成一個(gè)系列產(chǎn)品。
圖2-1變速器
2. 中間軸式變速器
中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車(chē)上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上,第一軸上的花鍵用來(lái)裝設(shè)離合器的從動(dòng)盤(pán),而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬(wàn)向節(jié)連接。
圖分別示出了幾種中間軸式變速器的傳動(dòng)方案。各種傳動(dòng)方案的共同特點(diǎn)是:變速器的第一軸后端與常嚙合主動(dòng)齒輪做成一體。絕大多數(shù)方案的第二軸前端經(jīng)軸支撐在第一軸的后端的孔內(nèi),并且保持兩軸軸線在同一直線上,經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接擋。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(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出,此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高,可達(dá)到90%以上,噪聲低,齒輪和軸承的磨損減少。因?yàn)橹苯訐醯睦寐室哂谄渌鼡跷?因而提高了變速器的使用壽命;在其它前進(jìn)擋位工作時(shí),變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過(guò)設(shè)置在第一軸,中間軸和第二軸上的兩對(duì)齒輪傳遞,因此在變速器中間軸 與第二軸之間的距離不大的條件下,一擋仍然有較大的傳動(dòng)比;檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng),擋位低的齒輪的齒輪可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng),多數(shù)傳動(dòng)方案中除一擋以外的其它擋位的換檔機(jī)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。
在除直接擋以外的其它擋位工作時(shí),中間軸式變速器的 傳動(dòng)效率略有降低,這是它的缺點(diǎn)。
在擋數(shù)相同的情況下,中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù),軸的支撐方式,換擋方式和倒擋傳動(dòng)方案以及擋位布置順序上有差別。
圖2-2 變速器傳動(dòng)方案
如圖2－2中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案中,圖a所示方案中,除一,倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋外,其余各擋為常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖b、c所示的方案的各前進(jìn)擋均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖d所示方案中的倒擋和超速擋安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi),這樣布置除可以提高軸的剛度,減少齒輪磨損和降低噪聲外還可以在不需要超速擋的條件下,很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)擋的變速器。圖a所示方案中的一擋,倒擋和圖b所示方案中的倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋,其余各擋均為常嚙合齒輪。
以上各方案中,凡采用嚙合齒輪傳動(dòng)的擋位,其換擋方式可以用同步器或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。同一變速器中,有的擋位用用同步器換擋,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(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的承用車(chē)采用中間軸式變速器,為縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度,將第二軸加長(zhǎng)置于附加殼體內(nèi),如果在附加殼體內(nèi)布置倒擋傳動(dòng)齒輪和換擋機(jī)構(gòu),還能減少變速器主體部分的外形尺寸及提高中間軸和輸出軸的剛度。
變速器用圖2－2c所示的多支撐結(jié)構(gòu)方案,能提高軸的剛度。這時(shí)如用在軸的平面上可分開(kāi)的殼體,就能很好的解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問(wèn)題。圖2－2 c所示方案的高檔從動(dòng)齒輪處于懸臂狀態(tài),同時(shí)一擋和倒擋齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里,而中間擋的同步器布置在中間軸上是這個(gè)方案的特點(diǎn)。
本次設(shè)計(jì)我設(shè)計(jì)的是發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的微型客車(chē)變速器，通過(guò)對(duì)上述方案的分析，決定采用中間軸式變速器。
二、倒擋布置方案
與前進(jìn)擋相比，倒擋使用率不高，而且都是在停車(chē)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案均采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換擋。為了實(shí)現(xiàn)倒擋傳動(dòng)，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動(dòng)路線中 加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案。
圖2－3倒擋布置方案
圖2－3為常見(jiàn)的倒擋布置方案。圖2－3b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間周的長(zhǎng)度；但倒擋時(shí)要求有兩隊(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使倒擋困難，圖2－3c所示方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖2－3d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)作了修改，因而取代了圖2－3c 所示方案。圖2－3e所示方案是將中間軸上的一倒擋齒輪做成一體，將齒寬加長(zhǎng) 。圖2－3f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器的軸向長(zhǎng)度，有的客車(chē)倒擋傳動(dòng)采用圖2－3g所示方案；其缺點(diǎn)是一，倒擋各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。
變速器的一擋或倒擋因傳動(dòng)比大，工作時(shí)在齒輪上作用的力也大，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)出齒輪磨損加快和工作噪聲增加。為此，無(wú)論使兩軸式變速器還是中間軸式變 速器的一擋與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良狀況， 然后按照從低擋到高擋的三順序布置各擋齒輪，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(dòng)比雖然與一擋的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r(shí)間非常短，從這點(diǎn)出發(fā)有些方案將一擋布置靠近軸的支撐處。 倒擋設(shè)置在變速器的左側(cè)或右側(cè)，在結(jié)構(gòu)上均能實(shí)現(xiàn)，不同之處是掛倒擋時(shí)駕駛員移動(dòng)變速桿的方向改變了。為防止以外掛如倒擋，一般在掛倒擋時(shí)設(shè)有一個(gè)掛倒擋時(shí)需要克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來(lái)提醒駕駛員注意。
§2.2零部件結(jié)構(gòu)方案分析
一、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。
與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，工作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力，這對(duì)軸承不利。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪齒數(shù)增加，導(dǎo)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。本次設(shè)計(jì)除一檔和倒檔用直齒圓柱齒輪外其余全部采用斜齒圓柱齒輪。
二、換擋機(jī)構(gòu)形式
變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪，嚙合套，和同步器換擋三種形式。
汽車(chē)行駛時(shí)，因變速器內(nèi)各轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪有不同的角速度，所以用軸向滑動(dòng)直齒齒輪方式換擋，會(huì)在齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨噪聲。這不僅是齒輪端部磨損加劇并過(guò)早損壞，同時(shí)使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使承坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)才能使換擋時(shí)齒輪無(wú)沖擊，并克服上述缺點(diǎn)；但換擋瞬間駕駛員注意力被分散，又影響行駛安全。除此之外，采用直齒滑動(dòng)齒輪換擋時(shí)，換擋行程長(zhǎng)也是它的缺點(diǎn)。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造，拆裝與維修工作容易，并能減少變速器旋轉(zhuǎn)部分的慣性力矩，但除一擋，倒擋外已很少使用。
當(dāng)變速器第二軸上的齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)時(shí)，可以用移動(dòng)嚙合套換擋。這時(shí)，不僅換擋行程短，同時(shí)因承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而齒輪又不參與換擋，所以它們都不會(huì)過(guò)早損壞；但因不能消除換擋沖擊，仍然要求駕駛員又熟練的操作技術(shù)。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(chē)變速器上應(yīng)用。這是因?yàn)橹匦拓涇?chē)擋位間的公比較小，則換擋機(jī)構(gòu)連接件之間的角速度差也小，因此采用嚙合套換擋，并且與同步器換擋比較還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，能降低制造成本及減少變速器長(zhǎng)度等有點(diǎn)。
使用同步器能保證迅速，無(wú)沖擊，無(wú)噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車(chē)的加速性，燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它油結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向 尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛的應(yīng)用。
利用同步器或嚙合套換擋，其擋位行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程短。在滑動(dòng)齒輪特別寬的情況下，這種差別就更為明顯。為了操縱方便，要求換入不同擋位的變速桿行程應(yīng)盡可能一樣，如利用同步器或嚙合套換擋，就很容易實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。
我采用的換擋機(jī)構(gòu)形式是除了一擋和倒擋采用嚙合套換擋之外，其余各擋均采用同步器換擋。
三、變速器軸承
作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的變速器軸支撐在殼體或其它部位的地方以及齒輪與軸不做固定連接處應(yīng)安置軸承。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(dòng)軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種類(lèi)型的軸承，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，尺寸小的特點(diǎn)，采用尺寸大寫(xiě)的軸承受結(jié)構(gòu)限制，常在布置上油困難。如變速器的第二軸前端支撐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。第二軸后端常采用球軸承，用來(lái)承受軸向力和徑向力。變速器第一軸前端支撐在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間，常采用一端有密封圈的球軸承來(lái)承受徑向力。作用在第一軸常嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)第一軸后不軸承傳給變速器殼體，此處常采用軸承外圈有擋圈的球軸承。由于變速器向輕量化方向發(fā)展的需要，要求減少變速器中心距，這就影響倒軸承外徑的尺寸。為了保證軸承有足夠的壽命，可選用能承受一定軸向力的無(wú)保持架的圓柱滾子軸承。中間軸上齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承來(lái)承受都可以，但當(dāng)在殼體前端面布置軸承蓋由困難時(shí)，必須由后端軸承承受軸向力。前端采用圓柱滾子軸承來(lái)承受徑向力，而 后端采用外圈由擋圈的球軸承或圓柱滾子軸承。圓錐滾子軸承因有直徑較小、寬度較寬，因而容量大，可承受高負(fù)荷和通過(guò)對(duì)軸承預(yù)緊能消除軸向竄動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，故在一些變速器上得到應(yīng)用。圓錐滾子軸承也有裝配后需要調(diào)整預(yù)緊，使裝配麻煩且磨損后軸易歪斜，從而影響齒輪正確嚙合等一些缺點(diǎn)。當(dāng)采用錐軸承時(shí)，要注意軸承的預(yù)緊，以免殼體受熱膨脹后軸承出現(xiàn)間隙而使中間軸歪斜。導(dǎo)致齒輪不能正確嚙合而損壞。因此。錐軸承不適合用在線性系數(shù)比較大的鋁合金殼體上。
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，并保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不小于6-20mm。
滾針軸承、滑動(dòng)軸套主要用在用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方。滾針軸承有滾動(dòng)摩擦損失小、傳動(dòng)效率高、經(jīng)向配合間隙小、定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、有利于齒輪嚙合等優(yōu)點(diǎn)?；瑒?dòng)軸套的經(jīng)向間隙大、易磨損、間隙增大后影響齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加?；瑒?dòng)軸套的優(yōu)點(diǎn)是制造容易、成本低。第二軸的兩端采用深溝球軸承，第二軸中和齒輪配合的軸承采用滾針軸承，中間軸兩端采用深溝球軸承。
第三章 變速器主要參數(shù)的選擇
§3.1 各檔傳動(dòng)比的分配
分析該車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)及相關(guān)參數(shù)：該車(chē)總重量為1680kg，=5.68，0.3015.
按最大爬坡度計(jì)算一擋傳動(dòng)比：
(3-1)
試中:m為汽車(chē)重質(zhì)量m=1680g,g為重力加速度g=9.8N/Kg,為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩=57N.m,為主減速器傳動(dòng)比等于5.68，為道路最大阻力系數(shù)等于0.31，為驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑0.3015，=0.95x0.92x0.98=0.8565 為汽車(chē)傳動(dòng)系效率。
代入數(shù)據(jù)得≥5.66。
根據(jù)車(chē)輪與路面附著條件確定一檔傳動(dòng)比：
(3-2)
為汽車(chē)滿載時(shí)靜止于水平路面驅(qū)動(dòng)橋給路面的載荷，參考同類(lèi)車(chē)型=11172Kg, 為道路附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取=0.5-0.6，在此取0.5。
代入數(shù)據(jù)得6.4
參考同類(lèi)車(chē)型初選一檔傳動(dòng)比為=5.7
其他各檔傳動(dòng)比按等比數(shù)列來(lái)分配：則=3.19， =1.78， =1, =0.86。
§3.2 中心距A
對(duì)中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸軸線之間的距離稱(chēng)為變速器的中心距A。對(duì)兩軸式變速器，將變速器輸入軸與輸出軸軸線之間的距離稱(chēng)為變速器的中心距A。它是一個(gè)基本參數(shù)，其大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸、體積大小由影響，而且對(duì)齒輪的接觸強(qiáng)度由影響。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力越大，齒輪的壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證齒輪必要的接觸強(qiáng)度來(lái)確定。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能與反便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過(guò)小而影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。此外，受一擋小齒輪齒數(shù)不能過(guò)少的限制，要求中心距也要大些。還有，變速器中心距取的過(guò)小，會(huì)使變速器長(zhǎng)度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。
對(duì)于中間軸式初選中心距A時(shí)，可根據(jù)下述公式計(jì)算
A=K (3-3)
式中，A為中心距（mm）；K為中心距系數(shù)，貨車(chē)取K＝15；為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩（N.m）；為變速器一擋傳動(dòng)比；為變速器傳動(dòng)效率，取95％。
把一檔傳動(dòng)比代入中心距公式計(jì)算變速器中心距：
A=15=101.2mm
§3.3 齒輪參數(shù)的選取
一、 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又很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。
在變速器中心距相同的的條件下，選取較小的模數(shù)，就可以增加齒輪的齒數(shù)，同時(shí)增加齒寬可使齒輪嚙合的重合度增加，并減少齒輪噪聲、所以為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)；減少乘用車(chē)齒輪工作噪聲又較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選的小些；
直齒輪模數(shù)
（3-4）
式中 —計(jì)算載荷，；
—應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪取=1.65；
—摩擦力影響系數(shù)，因主、被動(dòng)齒輪在嚙合處的摩擦力方向不同，故對(duì)彎曲應(yīng)力的影響系數(shù)也不同：主動(dòng)齒輪取=1.1，被動(dòng)齒輪取=0.9；
—齒輪的齒數(shù)；
—齒型系數(shù)，見(jiàn)圖4-1
—齒輪彎曲應(yīng)力，Mpa，當(dāng)=時(shí)，直齒輪的許用應(yīng)力【】=400~800Mpa。 =2.32 取=2.3；
斜齒輪法面模數(shù)
（3-5）
式中 —應(yīng)力集中系數(shù)，斜齒輪取=1.5；
—斜齒輪螺旋角；
—齒寬系數(shù)，斜齒輪取=7.0~8.6；
—重合度影響系數(shù)，取=2；
y—齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒數(shù)由圖4-1查得；
—彎曲應(yīng)力，Mpa，對(duì)轎車(chē)變速器斜齒輪取【】=180~350Mpa，對(duì)貨車(chē)斜齒輪取【】=100~250Mpa；
=3.025 取=3
表3－1 汽車(chē)變速器齒輪的法向模數(shù)
車(chē)型
微型、輕型轎車(chē)
中級(jí)轎車(chē)
中型貨車(chē)
重型汽車(chē)
2.25-2.75
2.75-3
3.50-4.5
4.50-6
由于設(shè)計(jì)車(chē)型為微型客車(chē)，所以取=3。
二、壓力角
齒輪壓力角較小時(shí)。重合度較大并降低了齒輪的剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和推出嚙合時(shí)的動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時(shí)，可提高齒輪的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。試驗(yàn)證明：對(duì)于直齒輪，壓力角為28°時(shí)強(qiáng)度最高，超過(guò)28°時(shí)強(qiáng)度增加不多；對(duì)于斜齒輪，壓力角為25°時(shí)強(qiáng)度最高。因此理論上對(duì)于乘用車(chē)，為加大重合度以降低噪聲應(yīng)取用14.5°，15°，16°，16.5°等小些的壓力角；對(duì)商用車(chē)，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用22.5°或25°等大些的壓力角。
實(shí)際上，因國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°，所以變速器齒輪普遍采用壓力角為20°。在這次設(shè)計(jì)中我選用壓力角＝20°。
三、螺旋角的選取
選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意它對(duì)齒輪工作噪聲的、齒輪的強(qiáng)度和軸向力的影響。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲低。試驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)的提高。不過(guò)當(dāng)螺旋角大于30°時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。斜齒輪的螺旋角一般在20°到30°之間。
四、齒寬b
在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度均有影響。
考慮到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的有點(diǎn)被削弱，此時(shí)雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時(shí)軸承承受的軸向力增大，使其壽命降低。齒寬窄又會(huì)使齒寬方向受力不均勻造成便載，導(dǎo)致承載能力降低，并載齒寬方向磨損不均勻。
通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬：
斜齒b=,為齒寬系數(shù)取為24
直齒=20
第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。對(duì)于模數(shù)相同的各擋，擋位低的齒輪的齒寬系數(shù)取得稍大。
五、齒輪變位系數(shù)的選擇原則
齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要環(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以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨損、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。
齒輪變位主要有兩類(lèi)：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)之和等于零。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)度相接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)使不能同時(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。角度變位即具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又避免了其缺點(diǎn)。
由幾對(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)因保證各擋傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合的齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪由相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。對(duì)于斜齒輪傳動(dòng)，可以通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。我在齒輪設(shè)計(jì)中齒輪沒(méi)有達(dá)到根切，采用改變螺旋角大小的方法來(lái)保證中心距，所以沒(méi)有采用齒輪變位。
§3.4 各擋齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算
在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各擋齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比不應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。
一檔和倒檔采用直齒輪，其余采用斜齒，同取m=3mm。
1.確定一檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比：
一擋的傳動(dòng)比為：
（3－6）
直齒和的齒數(shù)和
（3－7）
取=89
一般情況下承用車(chē)中間軸式變速器的中間軸一擋齒輪的齒數(shù)可在12－14之間選擇，現(xiàn)在選取中間軸上一擋齒輪 ，所以。
代入（3－2）式修正中心距。
由公式 （3－8）
， ,
所以，
2. 確定二檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比：
（3－9）
（3－10）
， 。
所以
3.確定三檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比：
（3－11）
（3－12）
，取 。，取。
所以
4 .確定五檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比：
（3－13）
（3－14）
，。
所以
5 .確定倒檔齒輪參數(shù)及傳動(dòng)比：
倒擋軸齒輪的齒數(shù)一般在21－23之間，初選 ＝23；
； （3－15）
（3－16）
，。
中間軸與倒擋軸的中心距:
mm
倒擋軸于第二軸的中心距：
mm
變速器齒輪參數(shù)表3-2
齒輪
齒輪模數(shù)
壓力角
螺旋角
齒數(shù)
3
20
22
3
20
39
2.3
20
68
2.3
20
21
3
20
39
3
20
22
3
20
25
30
3
20
25
31
3
20
25
20
3
20
25
41
2.3
20
22
2.3
20
67
第四章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算
§4.1 軸的計(jì)算與校核
當(dāng)變速器掛一擋時(shí)軸受力最大,所以只要一擋時(shí)軸的強(qiáng)度滿足要求,其就符合要求只,下面只校核一擋時(shí)中間軸的強(qiáng)度。
一． 中間軸的受力分析
圖4-1中間軸受力分析
中間軸的軸向力基本上已相互抵消可以不予考慮。
1. ()
(N) （4－1）
(N) （4－2）
(N) （4－3）
2. () （4－4）
（N）
（N）
二．Ｘ－Ｚ面受力分析：
圖4-2 x-z面受力分析
1. （4－5）
代入數(shù)據(jù)得： (N)
2. （4－6）
代入數(shù)據(jù)得： 4275.2（N）
三．Ｘ－Y面受力分析：
圖4-3 x-y面受力分析
1.
代入數(shù)據(jù)得：4353.8（N）
2.
代入數(shù)據(jù)得： 9342.8 （N）
四．作力矩圖
1.Ｘ－Ｚ面
1. Ｘ－Y面
3.合成
圖4-4 力矩圖
五．校核計(jì)算
；
； （4－7）
軸的材料選用20GrMnTi,采用滲碳、淬火、回火處理。
； （4－6）
驗(yàn)算合格。
§4.2齒輪的計(jì)算與校核
一擋齒輪因其承受載荷最大，所以只要它滿足要求，其它各擋都滿足要求，由于常嚙合齒輪一直處于工作狀態(tài)，因此也要對(duì)其進(jìn)行校核。下面對(duì)一擋齒輪和常嚙合齒輪進(jìn)行校核。
一、齒輪的計(jì)算校核公式：
1. 彎曲應(yīng)力： 直齒，
(4-7)
(4-8)
式中： ─圓周力；─應(yīng)力集中系數(shù)；kC─齒面寬系數(shù)；
t─法向齒距；y─齒行系數(shù)；k─重合度影響系數(shù)；
─摩擦力影響系數(shù)。
2. 齒面接觸應(yīng)力：
3. (4-9)
式中： ─齒面上的法向力；E─齒輪材料的彈性模量E=190000；
b─齒輪接觸的實(shí)際寬度；─主從動(dòng)齒輪節(jié)圓處的曲率半徑。
圖 4-5 齒形系數(shù)圖
二、校核第二軸一擋齒輪：
1.彎曲應(yīng)力：
其中： =1.65 =0.9 kC=8.0 y=0.152 z=68 m=2.3
代入數(shù)據(jù)得： ；
許用應(yīng)力在400-850之間，所以合適。
2.接觸應(yīng)力：
， , b=25, ， 。
代入數(shù)據(jù)得：
一檔和倒檔得許用接觸應(yīng)力在1900-2000Mpa之間，所以合適。
三、校核中間軸一擋齒輪：
1.彎曲應(yīng)力：
其中： =1.65 =1.1 kC=8 y=0.138 z=21 m=2.3
代入數(shù)據(jù)得：
許用應(yīng)力在400-850 Mpa之間，所以合適。
2.接觸應(yīng)力：
，N, b=25 , ， 。
代入數(shù)據(jù)得：
一檔和倒檔得許用接觸應(yīng)力在1900-2000Mpa之間，所以合適。
四、校核第一軸常嚙合齒輪：
1.彎曲應(yīng)力：
其中： , =1.65 , y=0.14 , =2 , kC=8.5 , , , z=22 。
代入數(shù)據(jù)得：
對(duì)于貨車(chē)，當(dāng)計(jì)算載荷取Tg作變速器一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，常嚙合持論許用彎曲應(yīng)力為，所以合格。
2.接觸應(yīng)力：
， N, b=27 , ， 。
代入數(shù)據(jù)得：
當(dāng)取時(shí)，變速器常嚙合齒輪的許用接觸應(yīng)力為1300-1400Mpa,所以合格。
五、校核中間軸常嚙合齒輪：
1.彎曲應(yīng)力：
其中： , =1.65 , y=0.145 , =2 , kC=8.5 ,
, , z=39 。
代入數(shù)據(jù)得：
對(duì)于貨車(chē)，當(dāng)計(jì)算載荷取作變速器一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，常嚙合持論許用彎曲應(yīng)力為，所以合格。
2.接觸應(yīng)力：
N ， N, b=27 , ， 。
代入數(shù)據(jù)得：
當(dāng)取時(shí)，變速器常嚙合齒輪的許用接觸應(yīng)力為1300-1400Mpa,所以合格。
§4.3 軸承的計(jì)算與校核
一.圓錐滾子軸承的校核計(jì)算
校核中間軸右軸承，當(dāng)掛一擋時(shí)其承載最大，所以只要它滿足要求，其它的都滿足要球。
已知軸承：額定動(dòng)載荷＝49.2 (KN)
額定靜載荷＝37.2 (KN)
(N)
(N)
, ,查表得：e=0.23
，所以 ，
取
沖擊載荷系數(shù)
, ,
代入數(shù)據(jù)得： (h) (4-4)
因?yàn)橐粨跏褂寐适?％所以應(yīng)如下驗(yàn)算其里程：
（km）所以滿足要求。
§4.4 鍵的校核計(jì)算
鍵主要用于軸和轂的聯(lián)結(jié)以實(shí)現(xiàn)周向固定并傳遞轉(zhuǎn)矩這次設(shè)計(jì)中間軸和第一軸一擋均采用花鍵聯(lián)結(jié)，這里只校核第二軸一擋齒輪的花鍵。
1.花鍵的校核計(jì)算
花鍵應(yīng)滿足擠壓強(qiáng)度：
(4-10)
式中Φ為載荷分配不均系數(shù)這里取0.8，Z為花鍵的齒數(shù)，L為齒的工作長(zhǎng)度，h為花鍵側(cè)面工作高度，為花鍵直徑。
為花鍵許用擠壓應(yīng)力取70 Mpa。
第一軸花鍵規(guī)格：為 ，工作長(zhǎng)度L為45mm 。
Mpa，適合。
2.平鍵的校核計(jì)算
普通平鍵連接的強(qiáng)度條件為：
（4-11）
式中：
T—為傳遞的轉(zhuǎn)矩，；
—鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，此處為鍵的高度，；
—鍵的工作長(zhǎng)度，，圓頭平鍵，這里的為鍵的公稱(chēng)長(zhǎng)度，；為鍵的寬度，；
—軸的直徑，；
—鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，此處。
T=101， =4，=22，=33。
所以鍵的規(guī)格都滿足設(shè)計(jì)要求。
第五章 同步器的設(shè)計(jì)
由于變速器輸入軸與輸出軸以各自的速度旋轉(zhuǎn)，變換檔位時(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，舊式變速器的換檔要采用"兩腳離合"的方式，升檔在空檔位置停留片刻，減檔要在空檔位置加油門(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。
主要分類(lèi)
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檔過(guò)程。
同步器的作用
相鄰檔位相互轉(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)齒輪換檔的情況，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。
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(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，可以在換檔裝置中設(shè)置同步器。
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(zhuān)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。
一． 環(huán)式同步器主要尺寸的確定
1. 接近尺寸b: 同步器換擋第一階段中間，在滑快側(cè)面壓在鎖環(huán)缺口側(cè)邊的同時(shí)，且嚙合套相對(duì)滑快作軸向移動(dòng)之前，嚙合套接合齒與鎖環(huán)接合齒倒角之間的軸向距離b，稱(chēng)為接近尺寸。尺寸b應(yīng)大于零，取b=0.2-0.3mm 。
2. 分度尺寸a 滑塊側(cè)面與鎖環(huán)口側(cè)邊接觸時(shí)，嚙合套結(jié)合齒與鎖環(huán)接合齒中心線間的距離a稱(chēng)為分度尺寸。尺寸a應(yīng)等于1/4接合齒距離。
3. 滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離c 滑塊在鎖環(huán)缺口內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)距離影響分度尺寸a?；瑝K寬度d、滑塊轉(zhuǎn)動(dòng)距離c與缺口寬度尺寸E之間的關(guān)系為E=d+2c 。
4. 滑塊端隙 滑塊端隙系指滑塊端面與鎖環(huán)缺口端面之間的間隙。通常取等于0.5mm左右。
二．主要參數(shù)的確定
1. 摩擦因數(shù)f 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(dāng)選用耐磨性能良好的材料。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)滑油類(lèi)型和溫度等因素有關(guān)。作為與同步環(huán)錐面接觸的齒輪山的錐面部分與齒輪做成一體，用低碳合金鋼制成。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)f取為0.1。
2. 同步環(huán)主要尺寸的確定
（1） 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)德窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間德油膜效果好。但頂部寬度過(guò)窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)。使磨損加快。通常軸向泄油槽為6－12個(gè)，槽寬3－4mm。
（2）錐面半錐角α 摩擦錐面半錐角α越小，摩擦力矩就越大。但α過(guò)小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖。通常取α＝6°－8°。一般?。?°。
（3）摩擦錐面平均半徑R R設(shè)計(jì)德越大，則摩擦力矩越大。R往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件德尺寸和布置的限制，原則上是在可能的條件下，盡可能使R取大些。
（4）錐面工作長(zhǎng)度b 縮短錐面工作長(zhǎng)度b，可使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短，但同時(shí)也減少了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。
（5）同步環(huán)徑向厚度 與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受結(jié)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距的及相關(guān)零件的限制，不易取得很厚，但必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。承用車(chē)同步環(huán)厚度比貨車(chē)小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，這能提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。
3. 鎖止角β
鎖止角β選的正確，可以保證只有在換擋的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換擋。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在26°－42°范圍內(nèi)變化。
4. 同步時(shí)間t
同步起器工作時(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錐面上的軸向力，均對(duì)同步時(shí)間有影響。對(duì)于承用車(chē)變速器，高擋取0.15－0.30s，低擋取0.50－0.80s。
5. 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算
其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的的計(jì)算是：首先求得各零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，然后按不同擋位轉(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)公式合成并求出轉(zhuǎn)動(dòng)慣量值。
第六章 變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
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)。
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）掛檔后應(yīng)保證結(jié)合套于與結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動(dòng)齒輪換檔時(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檔或自行脫檔。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)檔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
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