HLJIT5H-100變速器設(shè)計(jì)[二軸式五檔變速器]哈飛路寶[帶同步器]微型車[含高清CAD圖紙和說明書]

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確定三擋齒輪的齒數(shù)及傳動(dòng)比193.7.4 確定四擋齒輪的齒數(shù)及傳動(dòng)比193.7.5 確定五擋齒輪的齒數(shù)及傳動(dòng)比203.7.6 確定倒擋齒輪的齒數(shù)及傳動(dòng)比203.8 變速器齒輪的變位213.8.1 確定一擋齒輪變位系數(shù)213.8.2 確定二擋齒輪變位系數(shù)223.8.3 確定三擋齒輪變位系數(shù)233.8.4 確定四擋齒輪變位系數(shù)243.8.5 確定五擋齒輪變位系數(shù)253.8.6 本次設(shè)計(jì)所有齒輪的幾何尺寸253.9 本章小結(jié)27第 4 章 變速器主要結(jié)構(gòu)元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算28 4.1 齒輪損壞的原因及形式284.2 齒輪材料的選擇原則284.3 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩294.4 齒輪強(qiáng)度計(jì)算294.4.1 齒輪彎曲強(qiáng)度校核304.4.2 齒輪接觸應(yīng)力校核334.5 軸的強(qiáng)度計(jì)算384.5.1 初選軸的直徑384.5.2 軸的剛度計(jì)算394.5.3 軸的強(qiáng)度校核474.6 軸承校核514.6.1輸入軸軸承校核514.6.2輸出軸軸承校核52 4.7 同步器設(shè)計(jì)53 4.7.1慣性式同步器54 4.7.2 同步器主要尺寸的確定55 4.7.3 主要參數(shù)的確定56 4.8 軸的有限元分析59 4.8.1有限元基本理論簡(jiǎn)介59 4.8.2 有限元分析基本步驟60 4.8.3變速器輸出軸的有限元分析的主要步驟604.9 本章小結(jié)66第 5 章 變速器操縱機(jī)構(gòu)和箱體設(shè)計(jì)675.1直接操縱手動(dòng)換擋變速器675.2遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器695.2.1換擋操縱機(jī)構(gòu)（外換擋操縱機(jī)構(gòu)）695.2.2 換擋機(jī)構(gòu)（內(nèi)換擋操縱機(jī)構(gòu)）705.3電控自動(dòng)換擋變速器715.4 變速器箱體 725.5 本章小結(jié)73結(jié)論74參考文獻(xiàn) 75致謝76附錄77第1章 緒 論1.1選題的目的及意義隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，汽車工業(yè)也漸漸成為我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)，汽車的使用已經(jīng)遍布全國(guó)。而隨著我國(guó)加入WTO，人民生活水平的不斷提高，微型客貨兩用車、轎車等高級(jí)消費(fèi)品已進(jìn)入平常家庭。在面臨著前所未有的機(jī)遇同時(shí)，不得不承認(rèn)在許多技術(shù)上，我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家還一定的差距，所以我們要努力為我國(guó)的汽車工業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速非常高，最大功率及最大扭矩僅在一定的轉(zhuǎn)速區(qū)出現(xiàn)，為了發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能，就必須有一套變速裝置。變速器可以在汽車行駛過程中，在發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪之間產(chǎn)生不同的變速比，通過換擋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在其最佳的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性狀態(tài)下。變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成部分，其發(fā)展無疑代表著汽車工業(yè)的發(fā)展，它的設(shè)計(jì)也是汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。而發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，若變速器傳動(dòng)比小，則常用兩軸式變速器。兩軸變速器有其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積較小，制造成本低，傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)在變速器發(fā)展中屹立不倒，雖然現(xiàn)在的自動(dòng)變速器操作簡(jiǎn)單，但是效率很低，所以市場(chǎng)的大部分份額被機(jī)械式變速器占據(jù)著，汽車發(fā)展要向節(jié)能，舒適，操作方便方向發(fā)展， 兩軸式變速器更是符合條件的。 1.2國(guó)內(nèi)外研究狀況現(xiàn)今的汽車變速器發(fā)展的十分迅速，各大公司紛紛推出新的產(chǎn)品，但是變速器技術(shù)的每次革新都與汽車相關(guān)科學(xué)的發(fā)展密切相關(guān)，計(jì)算機(jī)技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)，機(jī)械自動(dòng)化技術(shù)，模擬仿真材料科學(xué)等都為變速器的發(fā)展提供了有力的保障，同時(shí)變速器的發(fā)展也為相關(guān)科學(xué)技術(shù)提出了更高的要求。1894年，一個(gè)法國(guó)工程師給一輛汽車裝上世界上第一個(gè)變速器至今，汽車變速器已經(jīng)經(jīng)過了一百多年的發(fā)展。變速器作為汽車重要的組成部分，是承擔(dān)放大發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，實(shí)現(xiàn)理想動(dòng)力傳遞，從而適應(yīng)各種路況實(shí)現(xiàn)汽車行駛的主要裝置。從最初采用側(cè)鏈傳動(dòng)到手動(dòng)變速器，及至液力自動(dòng)變速器和電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，再到現(xiàn)在無級(jí)自動(dòng)變速器的普及，在汽車工業(yè)技術(shù)不斷前進(jìn)的同時(shí)，變速器也向著更平順、更省油、更富駕駛樂趣的方向不斷發(fā)展。直至雙離合自動(dòng)變速器的出現(xiàn)，變速器技術(shù)又伴隨著速度和夢(mèng)想，邁向了一個(gè)全新的高度?，F(xiàn)代汽車的動(dòng)力裝置，幾乎都采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。它具有相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)，如體積小，質(zhì)量輕，工作可靠，使用方便等。但其性能與汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性之間存在著較大的矛盾。如在坡道上行駛時(shí)，所需的牽引力往往是發(fā)動(dòng)機(jī)所能提供的牽引力的數(shù)倍。而且一般發(fā)動(dòng)機(jī)如果直接與車輪相連，其輸出轉(zhuǎn)速換算到對(duì)應(yīng)的汽車車速上，將達(dá)到現(xiàn)代汽車極限速度的數(shù)倍。上述發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力、轉(zhuǎn)速與汽車牽引力、車速要求之間的矛盾，單靠現(xiàn)代汽車內(nèi)燃機(jī)本身是無法解決的。因此就出現(xiàn)了車用變速箱和主減速器。它們的共同努力使驅(qū)動(dòng)輪的扭矩增大到發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的若干倍，同時(shí)又可使其轉(zhuǎn)速減小到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的幾分之一。另外，現(xiàn)代汽車的使用條件極為復(fù)雜，在不同場(chǎng)合下有不同的要求。往往要受到加載運(yùn)量、道路坡度、路面好壞及交通是否通暢等條件的影響。這就要求汽車的牽引力和車速能在較大范圍內(nèi)變化，以適應(yīng)使用的要求。在條件良好的平直路面上要能以高速行駛，而在路面不平和有較大坡度時(shí)能提供較大的扭矩。變速箱的多擋位選擇就能滿足這些需求。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同工況下，燃油的消耗量也是不一樣的。駕駛員可以根據(jù)具體情況，選擇變速箱的某一擋位，來減少燃油的消耗。在某些情況下，汽車還需要能倒向行駛。發(fā)動(dòng)機(jī)本身是不可能倒轉(zhuǎn)的，只有靠變速箱的倒擋齒輪來實(shí)現(xiàn)。兩軸式變速器因軸與軸承數(shù)少，有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、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)噪聲也低。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)，主減速器采用弧齒錐齒輪或準(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。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。常用擋位的齒輪因接觸應(yīng)力過高而易造成表面點(diǎn)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(jī)械式變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力時(shí)處于工作狀態(tài)的輪對(duì)數(shù)、每分鐘轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、輪齒和殼體等零件的制造精度等。由于兩軸式變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械零件設(shè)計(jì)與制造精度不十分高，裝配精度也較低，所以工人裝配與修理均比較容易。手動(dòng)變速器換擋操作完全遵從駕駛者的意志，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，故障率相對(duì)較低，占據(jù)大部分市場(chǎng)份額。大部分微型轎車都是裝備兩軸式變速器，在汽車向節(jié)能方向發(fā)展的今天，兩軸式變速器將是新時(shí)代的寵兒。1.3 研究方法設(shè)計(jì)根據(jù)此次設(shè)計(jì)要求，依據(jù)哈飛路寶的整車參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，完成變速器的結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有確定變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案，變速器主要參數(shù)的選擇，變速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，軸與軸承的設(shè)計(jì)校核。查閱圖書館電子資源、館藏圖書和文獻(xiàn)，以及本市各大型圖書館的館藏圖書資源，了解變速器研究領(lǐng)域的最新發(fā)展動(dòng)向；閱讀關(guān)于變速器設(shè)計(jì)方面的書籍，學(xué)習(xí)前人進(jìn)行變速器設(shè)計(jì)的過程、步驟、方法和經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)；向指導(dǎo)教師請(qǐng)教；同學(xué)之間互相討論；親自去實(shí)驗(yàn)室動(dòng)手拆裝各種類型的變速器，了解各種變速器的結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行變速器的設(shè)計(jì)和計(jì)算。1.4 研究?jī)?nèi)容設(shè)計(jì)（1）研究汽車機(jī)械變速器的組成、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)；（2）建立有限元計(jì)算模型；（3）研究汽車機(jī)械變速器的載荷；（4）加載進(jìn)行應(yīng)力分析與結(jié)果分析；第2章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案2.1 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析機(jī)械式變速器具有結(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上得到廣泛應(yīng)用。變速器由變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。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，中間軸式和多軸式變速器。2.1.1 兩軸式和中間軸式變速器對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，若變速器傳動(dòng)比小，則常用兩軸式變速器。在設(shè)計(jì)時(shí)，究竟采用哪一種方案，除了汽車總布置的要求外，主要考慮以下四個(gè)方面：1、結(jié)構(gòu)工藝性兩軸式變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋圓錐齒輪或雙曲面齒輪；而發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)用圓柱齒輪，因而簡(jiǎn)化了制造工藝。2、變速器的徑向尺寸兩軸式變速器輸出軸的前進(jìn)擋均為一對(duì)齒輪副，而中間軸式變速器則有兩對(duì)齒輪副。因此，對(duì)于相同的傳動(dòng)比要求，中間軸式變速器的徑向尺寸可以比兩軸式變速器小得多。3、變速器齒輪的壽命兩軸式變速器的低擋齒輪副，大小相差懸殊，小齒輪工作循環(huán)次數(shù)比大齒輪要高得多。因此，小齒輪的壽命比大齒輪的短。中間軸式變速器的各前進(jìn)擋均為常嚙合斜齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，因而壽命較接近。在直接擋時(shí)，齒輪只空轉(zhuǎn)，不影響齒輪壽命。4、 變速器的傳動(dòng)效率兩軸式變速器雖然有等于1的傳動(dòng)比，但仍要有一對(duì)齒輪傳動(dòng)，因而有功率損失。而中間軸式變速器可將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接擋，因而傳動(dòng)效率較高，磨損小，噪聲也較小。轎車尤其是微型汽車，采用兩軸式變速器比較多，而中、重型載重汽車則采用中間軸式變速器。2.1.2 倒檔的形式和布置方案圖2.1為常見的布置方案。圖a方案廣泛用于前進(jìn)擋都是同步器換擋的五擋轎車和輕型貨車變速器中；b方案的優(yōu)點(diǎn)是可以利用中間軸上的1擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度，但換擋時(shí)兩對(duì)齒輪必須同時(shí)嚙合，致使換擋困難，某些輕型貨車五擋變速器采用這種方案；c方案能獲得較大的倒擋速比，突出的缺點(diǎn)是換擋程序不合理；d方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)作了修改，因而在貨車變速器中取代了c方案；e方案中，將中間軸上的一擋和倒擋齒輪做成一體，其齒寬加大，因而縮短了一些長(zhǎng)度；f方案采用了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(zhǎng)度，有的貨車采用g方案，其缺點(diǎn)是一擋和倒擋得各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。后述五種方案可供五擋變速器的選擇：圖2.1倒擋布置方案本次設(shè)計(jì)采用兩軸式五檔變速器，圖2.1（a）所示的倒擋布置方案。2.2 變速器零、部件布置方案分析2.2.1 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。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)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(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檔和倒擋。本次設(shè)計(jì)一擋到五擋均采用斜齒圓柱齒輪，倒擋采用直齒圓柱齒輪。2.2.2 換擋的結(jié)構(gòu)形式如圖2.2所示，變速器換擋機(jī)構(gòu)形式分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換擋三種。1、滑動(dòng)齒輪換擋通常采用滑動(dòng)直齒輪換擋，也有采用斜齒輪換擋的?；瑒?dòng)直齒輪換擋的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、容易制造。缺點(diǎn)是換擋時(shí)齒面承受很大的沖擊，會(huì)導(dǎo)致齒輪過早損壞，并且直齒輪工作噪聲大，所以這種換擋方式一般僅用于一擋和倒擋。（a）滑動(dòng)齒輪換擋 （b）嚙合套換擋 （c）同步器換擋圖2.2換擋機(jī)構(gòu)形式2、嚙合套換擋用嚙合套換擋，可將構(gòu)成某傳動(dòng)比的一對(duì)齒輪，制成常嚙合的斜齒輪。用嚙合套換擋，因同時(shí)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(huì)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縱技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器的軸向尺寸和旋轉(zhuǎn)部分的總慣性力矩增大。因此，這種換擋方法目前只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應(yīng)用。3、同步器換擋現(xiàn)代大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器能保證迅速，無沖擊，無噪聲換擋，而與操縱技術(shù)熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行車安全性。同上述兩種換擋方法相比，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸大。同步環(huán)使用壽命短缺等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。由于同步器的廣泛應(yīng)用，壽命問題已得到基本解決。如瑞典的薩伯-斯堪尼亞（SAAB-Scania）公司，用球墨鑄鐵制造同步器的關(guān)鍵部件，并在其工作表面上鍍上一層鉬，不僅提高了耐磨性，而且提高了工作表面的摩擦系數(shù)，這種同步器試驗(yàn)表明，它的壽命不低于齒輪壽命，法國(guó)的貝利埃（Berliet）。德國(guó)擇孚（ZF）等公司的同步器均采用了這種工藝。上述三種換擋方案，可同時(shí)用在一變速器中的不同擋位上，一般倒擋和一擋采用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的滑動(dòng)直齒輪或嚙合套的形式；對(duì)于常用的高擋位則采用同步器或嚙合套。轎車要求輕便性和縮短換擋時(shí)間，因此采用全同步器變速器，倒擋采用滑動(dòng)直齒輪。2.2.3 軸承的形式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)軸承套等。滾針軸承、滑動(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)的地方。變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑較小、寬度較大因而容量大、可承受高負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，但也有需要調(diào)整預(yù)緊、裝配麻煩、磨損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點(diǎn)。 由于本設(shè)計(jì)的變速器為兩軸變速器，具有較大的軸向力，所以設(shè)計(jì)中變速器輸入軸的前、后按直徑系列選用深溝球軸承，輸出軸的前、后軸承按直徑系列選用圓錐滾子軸承，齒輪與軸之間選用滾針軸承。2.2.4 軸的形式變速器軸多數(shù)情況下經(jīng)軸承安裝在殼體的軸承孔內(nèi)。當(dāng)變速器中心距小，在殼體的同一端面布置兩個(gè)滾動(dòng)軸承有困難時(shí)，輸出軸可以直接壓入殼體孔中，并固定不動(dòng)。倒檔軸為壓入殼體孔中并固定不動(dòng)的光軸，并由螺栓固定。變速器的軸上裝有軸承、齒輪、齒套等零件，有的軸上又有矩形或漸開線花鍵，所以設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮裝配上的可能，而且應(yīng)當(dāng)可以順利拆裝軸上各零件。此外，還要注意工藝上的有關(guān)問題。2.3 變速器操縱機(jī)構(gòu)布置方案設(shè)計(jì)2.3.1 變速器操縱機(jī)構(gòu)的分類用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋裝置等主要零件組成，并依靠駕駛員手力完成選擋、換擋或推到空擋工作，稱為手動(dòng)換擋變速器。1、直接操縱式手動(dòng)換擋變速器當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近時(shí)，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擋功能的手動(dòng)換擋變速器，稱為直接操縱變速器。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，已得到廣泛應(yīng)用。近年來 ，單軌式操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多，其優(yōu)點(diǎn)是減少了變速叉軸，各擋同用一組自鎖裝置，因而使操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，但它要求各擋換擋行程相等。2、遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器平頭式汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)汽車的變速器，受總體布置限制，變速器距駕駛員座位較遠(yuǎn)，這時(shí)需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動(dòng)件，換擋手力經(jīng)過這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換擋功能。這種手動(dòng)換擋變速器，稱為遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器。3、電動(dòng)自動(dòng)換擋變速器20世紀(jì)80年代以后，在固定軸式機(jī)械變速器基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用計(jì)算機(jī)和電子控制技術(shù)，使之實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋，并取消了變速桿和離合器踏板。駕駛員只需控制油門踏板，汽車在行駛過程中就能自動(dòng)完成換擋，這種變速器成為電動(dòng)自動(dòng)換擋變速器10。由于所設(shè)計(jì)的變速器為兩軸變速器，采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)，變速器離駕駛員座椅較近，所以采用直接操縱式手動(dòng)換擋變速器。2.3.2 典型的操縱機(jī)構(gòu)及其鎖定裝置設(shè)計(jì)圖2.3為典型的操縱機(jī)構(gòu)圖定位裝置的作用是將被嚙合件保持在一定位置上，并防止自動(dòng)嚙合和分離，一般采用彈簧和鋼球式機(jī)構(gòu)。1、換擋機(jī)構(gòu)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。采用軸向滑動(dòng)直齒齒輪換擋，會(huì)在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，齒輪端部磨損加劇并過早損壞，并伴隨著噪聲。因此，除一擋、倒擋外已很少使用。常嚙合齒輪可用移動(dòng)嚙合套換擋。因承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，嚙合套不會(huì)過早被損壞，但不能消除換擋沖擊。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(yīng)用。使用同步器能保證換擋迅速、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(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，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(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。利用同步器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程小。通過比較，考慮汽車的操縱性能，本設(shè)計(jì)全部擋位均選用同步器換擋。2、防脫擋設(shè)計(jì)互鎖裝置是保證移動(dòng)某一變速叉軸時(shí)，其它變速叉軸互被鎖住，該機(jī)構(gòu)的作用是防止同時(shí)掛入兩擋，而使掛擋出現(xiàn)重大故障。操縱機(jī)構(gòu)還應(yīng)設(shè)有保證不能誤掛倒擋的機(jī)構(gòu)。通常是在倒擋叉或叉頭上裝有彈簧機(jī)構(gòu)，使司機(jī)在換擋時(shí)因有彈簧力作用，產(chǎn)生明顯的手感。鎖止機(jī)構(gòu)還包括自鎖、倒擋鎖兩個(gè)機(jī)構(gòu)。自鎖機(jī)構(gòu)的作用是將滑桿鎖定在一定位置，保證齒輪全齒長(zhǎng)參加嚙合，并防止自動(dòng)脫擋和掛擋。自鎖機(jī)構(gòu)有球形鎖定機(jī)構(gòu)與桿形鎖定機(jī)構(gòu)兩種類型。倒擋鎖的作用是使駕駛員必須對(duì)變速桿施加更大的力，方能掛入倒擋，起到提醒注意的作用，以防誤掛倒擋，造成安全事故。本次設(shè)計(jì)屬于前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，操縱機(jī)構(gòu)采用直接操縱方式，鎖定機(jī)構(gòu)全部采用，即設(shè)置自鎖、互鎖、倒檔鎖裝置。采用自鎖鋼球來實(shí)現(xiàn)自鎖，通過互鎖銷實(shí)現(xiàn)互鎖。倒擋鎖采用限位彈簧來實(shí)現(xiàn)，使駕駛員有感覺，防止誤掛倒檔。2.4 本章小結(jié)本章對(duì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置方案和零部件結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并給出了此次設(shè)計(jì)的具體方案，即設(shè)計(jì)兩軸式變速器，倒擋布置方案如圖2.1（a）所示，前進(jìn)擋皆為斜齒圓柱齒輪，倒擋為直齒圓柱齒輪，采用全同步器式換擋形式，軸承選取深溝球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承。 第3章 變速器主要參數(shù)的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 變速器設(shè)計(jì)依據(jù)的主要參數(shù)本次設(shè)計(jì)是根據(jù)HLJIT5H-100的技術(shù)參數(shù)來設(shè)計(jì)的一種變速器，其具體參數(shù)如表3.1。表3.1 HLJIT5H-100的主要技術(shù)參數(shù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率48kw車輪型號(hào)165/66R13發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩100Nm最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速5700 r/min最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)速3000r/min最高車速145km/h總質(zhì)量1400kg前軸載荷840kg3.2 擋數(shù)及傳動(dòng)比范圍的確定3.2.1 擋數(shù)的確定變速器的擋數(shù)可在320個(gè)擋位范圍內(nèi)變化，通常變速器的擋數(shù)在6擋以下，當(dāng)擋數(shù)超過6擋以后，可在6擋以下的主變速器基礎(chǔ)上，再行配置副變速器，通過兩者的組合獲得多擋變速器。增加變速器的擋數(shù)，能夠改變汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性以及平均車速。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率增高并增加了換擋難度。在最低擋傳動(dòng)比不變的條件，增加變速器的擋數(shù)會(huì)使變速器相鄰的低擋與高擋之間的傳動(dòng)比比值減小，使換擋工作容易進(jìn)行。要求相鄰擋位之間的傳動(dòng)比值在1.8以下，該值越小換擋工作越容易進(jìn)行。因高擋使用頻繁，所以又要求高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值，要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值小。本次設(shè)計(jì)的變速器采用5個(gè)前進(jìn)擋位，1個(gè)倒擋位。3.2.2 傳動(dòng)比范圍變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值。最高擋通常是1.0，有的變速器最高擋是超速擋,傳動(dòng)比為0.70.8。影響最低擋傳動(dòng)比選取的因素有：發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速所要求的汽車最大爬坡能力、驅(qū)動(dòng)輪與路面間的附著力、主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑以及所要求達(dá)到的最低穩(wěn)定行駛車速等。目前乘用車的傳動(dòng)比范圍在3.04.5之間，總質(zhì)量輕的商用車在5.08.0之間，其他商用車則更大。本次設(shè)計(jì)的變速器最高擋傳動(dòng)比范圍是0.8。3.3 變速器各擋傳動(dòng)比的確定3.3.1 主減速器傳動(dòng)比發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為： （3.1）式中：汽車行駛速度（km/h）； 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）； 車輪滾動(dòng)半徑（m）； 變速器傳動(dòng)比； 主減速器傳動(dòng)比。已知：最高車速=145 km/h；最高檔為超速檔，傳動(dòng)比=0.8；車輪滾動(dòng)半徑由所選用的輪胎規(guī)格165/65R13得到=264(mm)；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速=5700（r/min）；由公式（3.1）得到主減速器傳動(dòng)比計(jì)算公式：3.3.2 最低擋傳動(dòng)比計(jì)算按最大爬坡度設(shè)計(jì)，滿足最大通過能力條件，即用一擋通過要求的最大坡道角坡道時(shí)，驅(qū)動(dòng)力應(yīng)大于或等于此時(shí)的滾動(dòng)阻力和上坡阻力（加速阻力為零，空氣阻力忽略不計(jì)）。用公式表示如下： （3.2）式中：G 車輛總重量(N)； 坡道面滾動(dòng)阻力系數(shù)(對(duì)瀝青路面=0.010.02)；發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩(Nm)； 主減速器傳動(dòng)比； 變速器傳動(dòng)比； 為傳動(dòng)效率（0.850.9）；R 車輪滾動(dòng)半徑；最大爬坡度（一般轎車要求能爬上30%的坡，大約）由公式（3.2）得： （3.3）已知：m=1400kg；r=0.264m； Nm；g=9.8m/s2；，把以上數(shù)據(jù)代入（3.3）式：滿足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。即用一擋發(fā)出最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公式表示如下： （3.4）式中：驅(qū)動(dòng)輪的地面法向反力，； 驅(qū)動(dòng)輪與地面間的附著系數(shù)；對(duì)混凝土或?yàn)r青路面可取0.50.6之間。已知：kg；取0.6，把數(shù)據(jù)代入（3.4）式得：所以，一擋傳動(dòng)比的選擇范圍是：初選一擋傳動(dòng)比為2.8。3.3.3 變速器各擋傳動(dòng)比的分配等比級(jí)數(shù)分配其它各檔傳動(dòng)比，即： 3.4 中心距的選擇初選中心距可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： （3.5）式中：A 變速器中心距（mm）； 中心距系數(shù)，乘用車=8.99.3；發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)距為100（Nm）； 變速器一擋傳動(dòng)比為2.8； 變速器傳動(dòng)效率，取96%。（8.99.3）=（8.9-9.3）6.45=58.561.3mm轎車變速器的中心距在6080mm范圍內(nèi)變化。初取A=62mm。3.5 外形尺寸確定變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間齒輪和換擋機(jī)構(gòu)的布置初步確定。影響變速器殼體的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。乘用車四擋變速器殼體的軸向尺寸為（3.03.4）A。商用車四擋變速器殼體的軸向尺寸可參考下列數(shù)據(jù)選用：（1）四擋 （2.22.7）A （2）五擋 （2.73.0）A（3）六擋 （3.23.5）A 當(dāng)變速器選用的擋數(shù)和同步器多時(shí)，上述中心距系數(shù)應(yīng)取給出范圍的上限。為了檢測(cè)方便，中心距A最好取為整數(shù)。軸向尺寸為（3.03.4）A=186220.8mm，取為220mm。3.6 齒輪參數(shù)確定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又很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。少數(shù)情況下，汽車變速器各擋齒輪均選用相同的模數(shù)，變速器用齒輪模數(shù)的范圍如表3.2。所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T13571987的規(guī)定，如表3.3。選用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用第一系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒形。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。其取用范圍是：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，有利于換擋。表3.2汽車變速器齒輪的法向模數(shù)車型乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)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汽車變速器常用的齒輪模數(shù) （mm）一系列1.001.251.52.002.503.004.005.006.00二系列1.752.252.75（3.25）3.50（3.75）4.505.50轎車模數(shù)的選取以發(fā)動(dòng)機(jī)排量作為依據(jù)，由表3.2選取各檔模數(shù)為，由于轎車對(duì)降低噪聲和振動(dòng)的水平要求較高，所以一擋到五擋均采用斜齒輪，倒擋采用直齒輪。2、壓力角對(duì)于轎車，為了降低噪聲，應(yīng)選用14.5、15、16、16.5等小些的壓力角。對(duì)貨車，為提高齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選用22.5或25等大些的壓力角15。 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20，所以普遍采用的壓力角為20。嚙合套或同步器的壓力角有20、25、30等，普遍采用30壓力角。本變速器為了加工方便，故全部選用標(biāo)準(zhǔn)壓力角20。3、螺旋角斜齒輪在變速器中得到廣泛應(yīng)用。選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)注意它對(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。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)、噪聲降低。試驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。不過當(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。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角，以1525為宜；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)選用較大的螺旋角。斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用：（1）乘用車變速器1）兩軸式變速器為20252）中間軸式變速器為2234（2）貨車變速器：1826本設(shè)計(jì)初選螺旋角全部為20。4、齒寬在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度等均有影響。通常根據(jù)齒輪模數(shù)m()的大小來選定齒寬：（1）直齒b=m, 為齒寬系數(shù)，取為4.58.0；（2）斜齒輪b=，取為6.08.5。斜齒，取為6.08.5一、二擋取8mm三、四、五擋取6 mm直齒倒擋取8 mm5、齒輪的變位系數(shù)的選擇原則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。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)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)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)，又避免了其缺點(diǎn)。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(qiáng)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(qiáng)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(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對(duì)于低擋齒輪，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。為提高小齒輪的抗彎強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)斷面齒厚相等的條件來選擇大小齒輪的變位系數(shù)，此時(shí)小齒輪的變位系數(shù)大于零。由于工作需要，有時(shí)齒輪齒數(shù)取得少（如一擋主動(dòng)齒輪）會(huì)造成輪齒根切。這不僅削弱了輪齒的抗彎強(qiáng)度，而且使重合度減少。此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行正變位，以消除根切現(xiàn)象。總變位系數(shù)減少，一對(duì)齒輪齒根總的厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。但是由于輪齒的剛度減小，易于吸收沖擊振動(dòng)故噪聲要小一些。另外，值越小，齒輪的齒形重合度越大，這不但對(duì)降噪有利，而且由于齒形重合度增大，單齒承受最大載荷時(shí)的著力點(diǎn)距齒根近，彎曲力矩減小，相當(dāng)于齒根強(qiáng)度提高，對(duì)由于齒根減薄而產(chǎn)生的削弱強(qiáng)度的因素有所抵消。根據(jù)上述理由，為了降低噪聲，對(duì)于變速器中除去一、二擋和倒擋以外的其他各擋齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。一般情況下，最高擋和一軸齒輪副的可以選為0.20.2。隨著擋位的降低，值應(yīng)該逐擋增大。一、二擋和倒擋齒輪，應(yīng)該選用較大的值，以便獲得高強(qiáng)度齒輪副。一擋齒輪的值可以選用1.0以上。6、齒頂高系數(shù)在齒輪加工精度提高以后，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00。為了增加齒輪嚙合的重合度，降低噪聲和提高齒根強(qiáng)度，有些變速器采用齒頂高系數(shù)大與1.00的細(xì)高齒。本設(shè)計(jì)取為1.00。3.7 各擋齒輪齒數(shù)的分配在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來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)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。如圖3.1是本次設(shè)計(jì)的變速器的傳動(dòng)方案。1-一檔主動(dòng)齒輪 2-一檔從動(dòng)齒輪 3-二檔主動(dòng)齒輪 4-二檔從動(dòng)齒輪 5-三檔主動(dòng)齒輪 6-三檔從動(dòng)齒輪 7-四檔主動(dòng)齒輪 8-四檔從動(dòng)齒輪 9-五檔主動(dòng)齒輪 10-五檔從動(dòng)齒輪 11倒檔中間軸齒輪 12-倒檔主動(dòng)齒輪13-倒檔輸出軸齒輪圖3.1 變速器的傳動(dòng)示意圖3.7.1 確定一擋齒輪的齒數(shù)及傳動(dòng)比1、一擋傳動(dòng)比取整得46。轎車可在1217之間選取，取12，則。則一擋傳動(dòng)比為：2、對(duì)中心距A進(jìn)行修正取整得mm，為標(biāo)準(zhǔn)中心矩。3.7.2 確定二擋齒輪的齒數(shù)及傳動(dòng)比1、二擋傳動(dòng)比 取整得47。=15，則。則二擋傳動(dòng)比為：2、對(duì)中心距A進(jìn)行修正取整得mm，為標(biāo)準(zhǔn)中心矩。3.7.3 確定三擋齒輪的齒數(shù)及傳動(dòng)比1、三擋傳動(dòng)比 取整得47。=19，則。則三擋傳動(dòng)比為：2、對(duì)中心距A進(jìn)行修正取整得mm，為標(biāo)準(zhǔn)中心矩。3.7.4 確定四擋齒輪的齒數(shù)及傳動(dòng)比1、四擋傳動(dòng)比 取整得47。=22，則。則四擋傳動(dòng)比為：2、對(duì)中心距A進(jìn)行修正取整得mm，為標(biāo)準(zhǔn)中心矩。3.7.5 確定五擋齒輪的齒數(shù)及傳動(dòng)比1、五擋傳動(dòng)比 取整得47。=26，則。則五擋傳動(dòng)比為：2、對(duì)中心距A進(jìn)行修正取整得mm，為標(biāo)準(zhǔn)中心矩。3.7.6 確定倒擋齒輪的齒數(shù)及傳動(dòng)比初選倒擋軸上齒輪齒數(shù)為=21，輸入軸齒輪齒數(shù)=11，為保證倒擋齒輪的嚙合不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉齒輪11和齒輪12的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙，即滿足以下公式： （3.6）已知：，把數(shù)據(jù)代入（3.6）式，齒數(shù)取整，解得：，則倒檔傳動(dòng)比為：輸入軸與倒擋軸之間的距離：mm輸出軸與倒擋軸之間的距離：mm3.8 變速器齒輪的變位3.8.1 確定一擋齒輪變位系數(shù)法面模數(shù) =2.5端面模數(shù) =2.66mm法面壓力角=20端面壓力角=arctg=21.17理論中心距A=2.66=61.19mm中心距變動(dòng)系數(shù)=0.324=0.324=0.014查表得=0.014483，則總變位系數(shù)=0.014483=0.3331根據(jù)齒數(shù)比=2.8，按線圖3.2分配變位系數(shù)得=0.28，則=0.33310.28=0.0531圖 3.2 選擇變位系數(shù)線路圖3.8.2 確定二擋齒輪變位系數(shù)法面模數(shù) =2.5端面模數(shù) =2.66mm法面壓力角=20端面壓力角=arctg=21.17理論中心距A=2.66=62.5mm中心距變動(dòng)系數(shù)=-0.2=0.324=0.01378查表得=0.0163617，則總變位系數(shù)=0.0163617=0.3845根據(jù)齒數(shù)比=2.13，按線圖3.2分配變位系數(shù)得=0.25，則=0.38450.25=0.13453.8.3確定三擋齒輪變位系數(shù)法面模數(shù) =2.5端面模數(shù) =2.66mm法面壓力角=20端面壓力角=arctg=21.17理論中心距A=2.66=62.5mm中心距變動(dòng)系數(shù)=-0.2=0.324=0.01378查表得=0.01637，則總變位系數(shù)=0.01637=0.3847根據(jù)齒數(shù)比=1.47，按線圖3.2分配變位系數(shù)得=0.1，則=0.38470.1=0.28473.8.4 確定四擋齒輪變位系數(shù)法面模數(shù) =2.5端面模數(shù) =2.66mm法面壓力角 =20端面壓力角 =arctg=21.17理論中心距 A=2.66=62.5mm中心距變動(dòng)系數(shù)=-0.2=0.314=0.01378查表得=0.01637，則總變位系數(shù)=0.01637=0.3847根據(jù)齒數(shù)比=1.136，按線圖3.2分配變位系數(shù)得=0.05，則=0.38470.05=0.33473.8.5 確定五擋齒輪變位系數(shù)法面模數(shù) =2.5端面模數(shù) =2.66mm 法面壓力角 =20端面壓力角 =arctg=21.17理論中心距A=2.66=62.5mm中心距變動(dòng)系數(shù)=-0.2=0.324=0.01378查表得=0.01637，則總變位系數(shù)=0.01637=0.3847根據(jù)齒數(shù)比=0.8，按線圖3.2分配變位系數(shù)得=0.1923，則=0.38470.1923=0.19233.8.6 本次設(shè)計(jì)所有齒輪的幾何尺寸如表3.4、3.5所示。表3.4直齒圓柱齒輪的幾何尺寸 (mm)分度圓直徑27.57552.5齒頂高2.52.52.5齒根高333齒全高5.55.55.5齒頂圓直徑32.58057.5齒根圓直徑2568.7546.25中心距=62 =40 =63.75節(jié)圓直徑33.2790.7381.4基節(jié)666基圓直徑2670.549.3表3.5斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸 (mm)端面模數(shù)2.662.662.662.662.662.662.662.662.662.66端面壓力角21.1721.1721.1721.1721.1721.1721.1721.1721.1721.17螺旋角20202020202020202020分度圓直徑31.990408550.557658.5366.569.1753.87齒頂高2.52.611.661.3751.291.751.161.8751.5191.519齒根高2.42531.8752.792.8752.432.291.061.07齒全高4.9255.613.5354.1654.1653.134.164.1653.5253.526齒頂圓直徑379343.228753.137860.8570.2572.258中心距6262626262基圓直徑28.198035.375.244.6465.7851.6858.7361.0849.33節(jié)圓直徑32.3491.6639.5784.450.1373.8758.0465.9668.655.4當(dāng)量齒數(shù)14401838233326303125齒根圓直徑2986.53879.5244.869.752.5361.9267503.9 本章小結(jié)本章主要介紹了變速器主要參數(shù)的選擇，包括確定擋數(shù)、傳動(dòng)比范圍，根據(jù)最大爬坡度和驅(qū)動(dòng)輪與地面的附著力確定一擋傳動(dòng)比和五擋傳動(dòng)比，進(jìn)而確定其它各擋傳動(dòng)比，選擇中心距、外形尺寸以及齒輪參數(shù)，根據(jù)變速器的傳動(dòng)示意圖確定各擋齒輪齒數(shù)，進(jìn)行各擋齒輪變位系數(shù)的分配。最后列出了各擋齒輪的幾何尺寸。這些為之后齒輪、軸的設(shè)計(jì)計(jì)算做好了準(zhǔn)備。第4章 變速器主要結(jié)構(gòu)元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 齒輪損壞的原因及形式變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面疲勞剝落（點(diǎn)蝕）、齒面膠合以及移動(dòng)換擋齒輪端部破壞。齒輪在嚙合過程中，輪齒根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，過渡圓角處又有應(yīng)力集中，故當(dāng)齒輪受到足夠大的載荷作用，其根部的彎曲應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力時(shí)，輪齒就會(huì)斷裂。這種由于強(qiáng)度不夠而產(chǎn)生的斷裂，其斷面為一次性斷裂所呈現(xiàn)的粗粒狀表面。在汽車變速器中這種破壞情況很少發(fā)生。而常見的斷裂是由于在重復(fù)載荷作用下使齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫而逐漸擴(kuò)展到一定深度后產(chǎn)生的折斷，其破壞斷面在疲勞裂縫部分呈光滑表面，而突然斷裂部分呈粗粒狀表面。變速器低擋小齒輪由于載荷大而齒數(shù)少、齒根較弱，其主要的破壞形式就是這種彎曲疲勞斷裂。齒面點(diǎn)蝕是常用的高擋齒輪齒面接觸疲勞的破壞形式。齒面長(zhǎng)期在脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用下，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。嚙合時(shí)由于齒面的相互擠壓，使充滿了潤(rùn)滑油的裂縫處油壓增高，導(dǎo)致裂縫的擴(kuò)展，最后產(chǎn)生剝落，使齒面上形成大量的扇形小麻點(diǎn)，即所謂點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕使齒形誤差加大而產(chǎn)生載荷，甚至可能引起輪齒折斷。通常是靠近節(jié)圓根部齒面處的點(diǎn)蝕較靠近節(jié)圓頂部齒面處的點(diǎn)蝕嚴(yán)重；主動(dòng)小齒輪較被動(dòng)大齒輪嚴(yán)重。增大輪齒根部齒厚，加大齒根圓角半徑，采用高齒，提高重合度，增多同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)數(shù)，提高輪齒柔度，采用優(yōu)質(zhì)材料等，都是提高輪齒彎曲強(qiáng)度的措施。合理選擇齒輪參數(shù)及變位系數(shù)，增大齒廓曲率半徑，降低接觸應(yīng)力，提高齒面硬度等，可提高齒面的接觸強(qiáng)度。采用黏度大、耐高溫、耐高壓的潤(rùn)滑油，提高油膜強(qiáng)度，選擇適當(dāng)?shù)凝X面表面處理和鍍層等，是防止齒面膠合的措施。用移動(dòng)齒輪的方法完成換擋的低檔和倒擋齒輪，由于換擋時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度差，換擋瞬間在輪齒端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。4.2 齒輪材料的選擇原則1、滿足工作條件的要求 不同的工作條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對(duì)齒輪材料亦有不同的要求。但是對(duì)于一般動(dòng)力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。2、合理選擇材料配對(duì) 如對(duì)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(hào)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(shí)滲碳層深度0.81.2時(shí)滲碳層深度0.91.3時(shí)滲碳層深度1.01.3表面硬度HRC5863；心部硬度HRC3348對(duì)于氰化齒輪，氰化層深度不應(yīng)小于0.2；表面硬度HRC4853。對(duì)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