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山西工程技術(shù)學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 學(xué)生姓名 ： 任文靜 學(xué)號(hào) ： 180533019 專業(yè) ： 機(jī)械電子工程 指導(dǎo)教師 ： 劉宏謙 所屬系（部） ： 機(jī)械電子工程系 2020 年 5 月 山西工程技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（指導(dǎo)教師）評(píng)閱書 題目： 微型轎車變速器設(shè)計(jì) 機(jī)械電子工程 系機(jī)械電子工程專業(yè) 姓名 任文靜 設(shè)計(jì)時(shí)間：2020 年 2 月 17 日 2020 年 5 月 20 日 評(píng)閱意見： 成績(jī)： 指導(dǎo)教師： （簽字） 職務(wù)： 2020 年 月 日 山西工程技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（同行教師）評(píng)閱書 題目：微型轎車變速器設(shè)計(jì) 機(jī)械電子工程 系 機(jī)械電子工程 專業(yè) 姓名 任文靜 設(shè)計(jì)時(shí)間：2020 年 2 月 7 日 2020 年 5 月 20 日 評(píng)閱意見： 評(píng)分內(nèi)容 具體要求 分值 得分 說(shuō)明書工作量 字?jǐn)?shù) 2.5 萬(wàn)字以上得 20 分；2 萬(wàn)字以上，不足 2.5 萬(wàn)字得 15 分；2 萬(wàn)字以下的 10 分。 20 圖紙工作量 圖紙折合 4 張 A0 及以上得 20 分；不足 4 張 A0，達(dá)3 張以上，得 15 分；3 張以下得 10 分。 20 說(shuō)明書質(zhì)量 內(nèi)容完整，裝訂順序正確，結(jié)構(gòu)合理，文字通順；目 錄、字體、字號(hào)、行距等符合要求，公式、插圖、表 格使用合理；文獻(xiàn)翻譯質(zhì)量、篇幅符合規(guī)定要求。存 在 02 處錯(cuò)誤得 30 分；35 處錯(cuò)誤得 20 分；5 處 以上得 15 分。 30 圖紙質(zhì)量 圖紙組成元素完整，表達(dá)方式合理，圖框、標(biāo)題欄、 線型、線寬及字體字號(hào)符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。存在 02 處 錯(cuò)誤得 30 分；35 處錯(cuò)誤得 20 分；5 處以上得 15 分。 30 總分（百分制） 100 成績(jī)： 評(píng)閱教師：（簽字） 職務(wù)： 2020 年月 日 山西工程技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯記錄及成績(jī)?cè)u(píng)定表 機(jī)械電子工程 系 機(jī)械電子工程 專業(yè) 姓名 任文靜 答 辯 內(nèi) 容 問(wèn)題摘要 答辯情況 記錄員： （簽名） 成 績(jī) 評(píng) 定 指導(dǎo)教師成績(jī) 評(píng)閱教師成績(jī) 答辯組評(píng)定成績(jī) 綜合成績(jī) 注：評(píng)定成績(jī)?yōu)?100 分制，指導(dǎo)教師為 20%，評(píng)閱教師為 30%，答辯組為 50%。 專業(yè)答辯組組長(zhǎng)： （簽名） 2020 年月 日 I 轎車變速箱設(shè)計(jì) 摘 要 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于轎車上的 FR 式的手動(dòng)變速器。本設(shè)計(jì)采用中 間軸式變速器，該變速器具有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是其直接檔的傳動(dòng)效率高，磨 損及噪聲也最??；二是在齒輪中心距較小的情況下仍然可以獲得較大的一檔傳動(dòng) 比。 根據(jù)轎車的外形、輪距、軸距、最小離地間隙、最小轉(zhuǎn)彎半徑、車輛重量、 滿載重量以及最高車速等參數(shù)結(jié)合自己選擇的適合于該轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)可以得 出發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率、最大扭矩、排量等重要的參數(shù)。再結(jié)合某些轎車的基本參 數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)闹鳒p速比。根據(jù)上述參數(shù)，再結(jié)合汽車設(shè)計(jì)、汽車?yán)碚?、機(jī)械設(shè) 計(jì)等相關(guān)知識(shí)，計(jì)算出相關(guān)的變速器參數(shù)并論證設(shè)計(jì)的合理性。 它功用是：改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常 變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作； 在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；利用空檔，中斷動(dòng)力 傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于發(fā)動(dòng)機(jī)換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。這臺(tái)變 速器具有五個(gè)前進(jìn)檔（包括一個(gè)超速檔五檔）和一個(gè)倒檔，并通過(guò)鎖環(huán)式同步器 來(lái)實(shí)現(xiàn)換檔。 關(guān)鍵詞：變速器；鎖環(huán)式同步器；傳動(dòng)比；中間軸；第二軸；齒輪 II THE DESIGN OF SALOON GEARBOX ABSTRACT The duty of this design is to design a FR type manual transmission used in the saloon,Its the countershaft-type transmission gearbox.This transmission has two prominent merits: Firstly,the transmission efficiency of the direct drive keeps off high, the attrition and the noise are also slightest;Secondly ,its allowed to obtain in the biger gear ratio of the first gear when the center distance is smaller. According to the contour,track，wheel base，the smallest ground clearance,the smallest turning radium,the vehicles weight, the all-up weight as well as the highest speed and so on, union the choosing engine model we can obtain the important parameters of the max power,the max torque, the displacement and so on. According to the basic parameters of the certain saloon,choose the suitable final drive ratio.According to the above parameters,combining the knowledge of automobile design, automobile theory, machine design and so on, calculate the correlated parameters of the gearbox and proof the rationality of the design. Its function is:Changing gear ratio,expanding the torque of the driving wheel and the range of the rotational speed,to adapt the travel condition which frequently changes, like start, acceleration, climbing and so on, simultaneously causes the engine to work under the advantageous operating mode;Under the premise of the invariable rotation, enables the automobile to travel back;Using neutral, severances the power transmission, to make the engine start, idle, and is advantageous for the engine to shift gears or to carry on the dynamic output. This gearbox has five (including over drive fifth gear) and a reverse gear, and through the inertial type of synchronizer to realize shift gears. KEY WORDS：transmission；inertial type of synchronizer；gear ratio； countershaft；second axis；gear 目 錄 摘 要 ...............................................................I ABSTRACT ............................................................II 符號(hào)說(shuō)明 .............................................................1 前言 .................................................................3 1 機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定 ..................................7 1.1 變速器的功用和要求 ...........................................7 1.2 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 .........................................7 1.2.1 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 .....................7 1.2.2 倒檔傳動(dòng)方案 ..........................................12 1.3 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 ................................13 1.3.1 齒輪型式 ..............................................13 1.3.2 換檔結(jié)構(gòu)型式 ..........................................14 2 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì) .............................17 2.1 變速器主要參數(shù)的選擇 ........................................17 2.1.1 檔數(shù)和傳動(dòng)比 ............................................17 2.1.2 中心距 ................................................18 2.1.3 軸向尺寸 ..............................................19 2.1.4 齒輪參數(shù) ..............................................19 2.2 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定 ................................20 2.2.1 確定一檔齒輪的齒數(shù) ....................................21 2.2.2 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) ................................21 2.2.3 確定其他檔位的齒數(shù) ....................................22 2.2.4 確定倒檔齒輪的齒數(shù) ....................................22 2.3 齒輪變位系數(shù)的選擇 ..........................................23 3 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 .................................25 3.1 齒輪的損壞原因及形式 ........................................25 3.2 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 ........................................25 3.2.1 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 ........................................25 3.2.2 齒輪接觸應(yīng)力 ..........................................27 4 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 .........................................29 4.1 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 ........................................29 4.1.1 軸的結(jié)構(gòu) ..............................................29 4.1.2 確定軸的尺寸 ..........................................29 4.2 軸的校核 ....................................................30 4.2.1 第一軸的強(qiáng)度與剛度校核 ................................30 4.2.2 第二軸的校核計(jì)算 ......................................31 5 變速器同步器的設(shè)計(jì) ...............................................34 5.1 同步器的結(jié)構(gòu) ................................................34 5.2 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 ....................................35 6 變速器的操縱機(jī)構(gòu) .................................................38 7 結(jié)論 .............................................................39 參考文獻(xiàn) ............................................................40 外文文獻(xiàn) ............................................................41 中文翻譯 ............................................................51 致 謝 ...............................................................58 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1 符號(hào)說(shuō)明 汽車總質(zhì)量 kgm 重力加速度 N/kgg 道路最大阻力系數(shù)ax 驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑 mmr 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 NmmaxeT 主減速比0i 汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 一檔傳動(dòng)比gIi 汽車滿載載荷 N2G 路面附著系數(shù) 第一軸與中間軸的中心距 mmA 中間軸與倒檔軸的中心距 mm 第二軸與中間軸的中心距 mm 中心距系數(shù)AK 直齒輪模數(shù)m 斜齒輪法向模數(shù)n 齒輪壓力角 斜齒輪螺旋角 齒輪寬度 mmb 齒輪齒數(shù)xZ 齒輪變位系數(shù) 齒輪彎曲應(yīng)力 MPaW 齒輪接觸應(yīng)力 MPaj 齒輪所受圓周力 NtF 軸向力 N a 徑向力 Nr 計(jì)算載荷 NmgT 應(yīng)力集中系數(shù)K 摩擦力影響系數(shù)f 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 2 齒輪材料的彈性模量 MPaE 重合度影響系數(shù) K 主動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑 mmzr 從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑 mm b 主動(dòng)齒輪節(jié)圓處的曲率半徑 mmz 從動(dòng)齒輪節(jié)圓處的曲率半徑 mmb 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPaT 軸的抗扭截面系數(shù) W3m 軸的材料的剪切彈性模量 MPaG 軸截面的極慣性矩 PI 4 垂直面內(nèi)的撓度 mmcf 水平面內(nèi)的撓度 mms 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 3 前言 現(xiàn)在，每當(dāng)人們觀看 F1 大賽，總會(huì)被那種極速的感覺所折服。此刻，大家 似乎談?wù)摰米疃嗟木褪前l(fā)動(dòng)機(jī)的性能以及車手的駕駛技術(shù)。而且，不忘在自己駕 車的時(shí)候體會(huì)一下極速感覺或是在買車的時(shí)候關(guān)注一下發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，這似乎成 為了橫量汽車品質(zhì)優(yōu)劣的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。的確，擁有一顆“健康的心”是非常重要的， 因?yàn)樗莿?dòng)力的締造者。但是，掌控速度快慢的，卻是它身后的變速器。 從現(xiàn)在市場(chǎng)上不同車型所配置的變速器來(lái)看，主要分為：手動(dòng)變速器（MT） 、 自動(dòng)變速器（AT） 、手動(dòng)/自動(dòng)變速器（AMT） 、無(wú)級(jí)變速器（CVT） 。 一、手動(dòng)變速器(MT) 手動(dòng)變速器（Manual Transmission）采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固 定的，所以各檔的變速比是個(gè)定值(也就是所謂的“級(jí)” )。比如，一檔變速比是 3.85,二檔是 2.55,再到五檔的 0.75,這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動(dòng)比，總 共只有 5 個(gè)值( 即有 5 級(jí)) ，所以說(shuō)它是有級(jí)變速器。 曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點(diǎn)，阻礙了汽車高速發(fā)展的步伐，手動(dòng)變 速器會(huì)在不久“下課” ，從事物發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，這話確實(shí)有道理。但是從目前 市場(chǎng)的需求和適用角度來(lái)看，筆者認(rèn)為手動(dòng)變速器不會(huì)過(guò)早的離開。 首先，從商用車的特性上來(lái)說(shuō)，手動(dòng)變速器的功用是其他變速器所不能替代 的。以卡車為例，卡車用來(lái)運(yùn)輸，通常要裝載數(shù)噸的貨品，面對(duì)如此高的“壓力” ，除了發(fā)動(dòng)機(jī)需要強(qiáng)勁的動(dòng)力之外，還需要變速器的全力協(xié)助。我們都知道一檔 有“勁” ，這樣在起步的時(shí)候有足夠的牽引力量將車帶動(dòng)。特別是面對(duì)爬坡路段， 它的特點(diǎn)顯露的非常明顯。而對(duì)于其他新型的變速器，雖然具有操作簡(jiǎn)便等特性， 但這些特點(diǎn)尚不具備。 其次，對(duì)于老司機(jī)和大部分男士司機(jī)來(lái)說(shuō)，他們的最愛還是手動(dòng)變速器。從 我國(guó)的具體情況來(lái)看，手動(dòng)變速器幾乎貫穿了整個(gè)中國(guó)的汽車發(fā)展歷史，資歷郊 深的司機(jī)都是“手動(dòng)”駕車的，他們對(duì)手動(dòng)變速器的認(rèn)識(shí)程度是非常深刻的，如 果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實(shí)的。雖然自動(dòng)變速器以及無(wú)級(jí)變速器已非 常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機(jī)還是崇尚手動(dòng)，尤其是喜歡超車時(shí)手動(dòng)變速帶 來(lái)的那種快感，所以一些中高檔的汽車（尤其是轎車）也不敢輕易放棄手動(dòng)變速 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 4 器。另外，現(xiàn)在在我國(guó)的汽車駕駛學(xué)校中，教練車都是手動(dòng)變速器的，除了經(jīng)濟(jì) 適用之外，關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實(shí)的基本功以及鍛煉?cǎi){駛協(xié)調(diào)性。 第三，隨著生活水平的不斷提高現(xiàn)在轎車已經(jīng)進(jìn)入了家庭，對(duì)于普通工薪階 級(jí)的老百姓來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)型轎車最為合適，手動(dòng)變速器以其自身的性價(jià)比配套于經(jīng) 濟(jì)型轎車廠家，而且經(jīng)濟(jì)適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。例如，夏利、 奇瑞、吉利等國(guó)內(nèi)廠家的經(jīng)濟(jì)型轎車都是手動(dòng)變速的車，它們的各款車型基本上 都是 5 檔手動(dòng)變速。 二、自動(dòng)變速器（AT） 自動(dòng)變速器（Automatic Transmission） ，利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根 據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動(dòng)地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制 車速即可。雖說(shuō)自動(dòng)變速汽車沒有離合器，但自動(dòng)變速器中有很多離合器，這些 離合器能隨車速變化而自動(dòng)分離或合閉，從而達(dá)到自動(dòng)變速的目的。 在中檔車的市場(chǎng)上，自動(dòng)變速器有著一片自己的天空。使用此類車型的用戶 希望在駕駛汽車的時(shí)候?yàn)榱撕?jiǎn)便操作、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時(shí) 快樂的感覺。在高速公路上，這是個(gè)體現(xiàn)地非常完美。而且，以北京市來(lái)說(shuō)，現(xiàn) 在的交通狀況不好，堵車是經(jīng)常的事情，有時(shí)要不停地起步停步數(shù)次，司機(jī)如果 使用手動(dòng)檔，則會(huì)反復(fù)地掛檔摘檔，操作十分煩瑣，尤其對(duì)于新手來(lái)說(shuō)更是苦不 堪言。使用自動(dòng)檔，就不會(huì)這樣麻煩了。 在市場(chǎng)上，此類汽車銷售狀況還是不錯(cuò)的，尤其是對(duì)于女性朋友比較適合， 通常女性朋友駕車時(shí)力求便捷。而我國(guó)要普及這種車型，關(guān)鍵要解決的是路況問(wèn) 題，現(xiàn)在的路況狀況不均勻，難以發(fā)揮自動(dòng)檔汽車的優(yōu)勢(shì)。 三、手動(dòng)/自動(dòng)變速器（AMT） 其實(shí)通過(guò)對(duì)一些車友的了解，他們并不希望摒棄傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器，而且在 某些時(shí)候也需要自動(dòng)的感覺。這樣手動(dòng)/自動(dòng)變速器便由此誕生。這種變速器在德 國(guó)保時(shí)捷車廠 911 車型上首先推出，稱為 Tiptronic，它可使高性能跑車不必受限 于傳統(tǒng)的自動(dòng)檔束縛，讓駕駛者也能享受手動(dòng)換檔的樂趣。此型車在其檔位上設(shè) 有“+ ”、 “-”選擇檔位。在 D 檔時(shí)，可自由變換降檔(-)或加檔(+)，如同手動(dòng)檔一 樣。 自動(dòng)手動(dòng)變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式為了駕駛樂趣使用手動(dòng)檔， 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 5 而在交通擁擠時(shí)使用自動(dòng)檔，這樣的變速方式對(duì)于我國(guó)的現(xiàn)狀還是非常適合的。 在上面提到，手動(dòng)變速器有著很大的使用群體,而自動(dòng)變速器也能適應(yīng)女士群體以 及解決交通堵塞帶來(lái)的麻煩，這樣對(duì)于一些夫妻雙方均會(huì)駕車的家庭來(lái)說(shuō)，可謂 是兼顧了雙方，體現(xiàn)了“夫妻檔” 。雖然這種二合一的配置擁有較高的技術(shù)含量， 但這類的汽車并不會(huì)在價(jià)格上都高不可攀，比如廣州本田飛度 1.3L CVT 兩廂、 南京菲亞特 2004 派力奧 1.3 HL Speedgear、南京菲亞特 西耶那 Speedgear EL 這 些“二合一”的車型價(jià)格均在 10 萬(wàn)元左右，這個(gè)價(jià)格層面還比較低的。 所以，手動(dòng)/自動(dòng)車在普及上還是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。而汽車廠商和配套的變速 器廠家應(yīng)該以此為契機(jī)，根據(jù)市場(chǎng)要求精心打造此類變速器。因?yàn)檫@類變速器是 有比較廣闊的市場(chǎng)的。 四、無(wú)級(jí)變速器 當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶對(duì)于汽車性能的要求是越來(lái)越高 的。汽車變速器的發(fā)展也并不僅限于此，無(wú)級(jí)變速器便是人們追求的“最高境界” 。無(wú)級(jí)變速器最早由荷蘭人范多尼斯（VanDoorne s）發(fā)明。無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)不 像手動(dòng)變速器或自動(dòng)變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個(gè)滑輪和一個(gè)鋼帶來(lái)變速， 其傳動(dòng)比可以隨意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動(dòng)變速器“突然 換檔” 、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點(diǎn)。通常有些朋友將自動(dòng)變速器稱為無(wú)級(jí)變速 器，這是錯(cuò)誤的。雖然它們有著共同點(diǎn)，但是自動(dòng)變速器只有換檔是自動(dòng)的，但 它的傳動(dòng)比是有級(jí)的，也就是我們常說(shuō)的檔，一般自動(dòng)變速器有 27 個(gè)檔。而 無(wú)級(jí)變速器能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)速比的無(wú)級(jí)變化，并選定幾個(gè)常用的速比作為常 用的“檔” 。裝配該技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)可在任何轉(zhuǎn)速下自動(dòng)獲得最合適的傳動(dòng)比。 從市場(chǎng)走向來(lái)看，雖然無(wú)級(jí)變速器是一個(gè)技術(shù)分量比較高的部件，但是也已 經(jīng)走進(jìn)了普通轎車的“身體” 之中，廣本兩廂飛度每個(gè)排量都有一款配置了 CVT 無(wú)級(jí)變速器，既方便又省油，且售價(jià)也僅在 9.6811.68 萬(wàn)元。而且奇瑞汽 車銷售公司表示 QQ 無(wú)級(jí)變速器型年底上市?？磥?lái)無(wú)級(jí)變速器在中檔車中的運(yùn)用 將越為廣泛。 本設(shè)計(jì)是根據(jù) 2013 款海馬普力馬車型而開展的，設(shè)計(jì)中所采用的相關(guān)參數(shù) 均來(lái)源于此種車型： 主減速比：4.782 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 6 最高時(shí)速：190km/h 輪胎型號(hào)：180/65R15 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：HA-VVT-1.6 最大扭矩：170Nm/4500 最大功率：90kw/5750 最高轉(zhuǎn)速：4500r/min 2013 款海馬普力馬 1.6L 型 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 7 1 機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定 1.1 變速器的功用和要求 變速器的功用是根據(jù)汽車在不同的行駛條件下提出的要求，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的扭 矩和轉(zhuǎn)速，使汽車具有適合的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況 范圍內(nèi)工作。為保證汽車倒車以及使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能夠分離，變速器具有倒檔 和空檔。在有動(dòng)力輸出需要時(shí)，還應(yīng)有功率輸出裝置。 對(duì)變速器的主要要求是： 1.應(yīng)保證汽車具有高的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在汽車整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車 載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動(dòng)比，來(lái)滿足 這一要求。 2.工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過(guò)程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動(dòng)跳檔、亂 檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行駛安全性，操縱 輕便的要求日益顯得重要，這可通過(guò)采用同步器和預(yù)選氣動(dòng)換檔或自動(dòng)、半自動(dòng) 換檔來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3.重量輕、體積小。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì) 鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計(jì)合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸 承可以減小中心距。 4.傳動(dòng)效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接檔。提高零件的制造精度 和安裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油都可以提高傳動(dòng)效率。 5.噪聲小。采用斜齒輪傳動(dòng)及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛 性可減小齒輪的噪聲。 1.2 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)組成。 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 8 1.2.1 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 有級(jí)變速器與無(wú)級(jí)變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造低廉，具有高的傳動(dòng)效率 （=0.960.98 ） ，因此在各類汽車上均得到廣泛的應(yīng)用。 設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車的使用條件及要求確定變速器的傳動(dòng)比范圍、檔 位數(shù)及各檔的傳動(dòng)比，因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車的動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影 響。 傳動(dòng)比范圍是變速器低檔傳動(dòng)比與高檔傳動(dòng)比的比值。汽車行駛的道路狀況 愈多樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車質(zhì)量之比愈小，則變速器的傳動(dòng)比范圍應(yīng)愈大。目 前，轎車變速器的傳動(dòng)比范圍為 3.04.5；一般用途的貨車和輕型以上的客車為 5.08.0；越野車與牽引車為 10.020.0。 通常，有級(jí)變速器具有 3、4、5 個(gè)前進(jìn)檔；重型載貨汽車和重型越野汽車則 采用多檔變速器，其前進(jìn)檔位數(shù)多達(dá) 616 個(gè)甚至 20 個(gè)。 變速器檔位數(shù)的增多可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用效率、汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性及平 均車速，從而可提高汽車的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。但采用手動(dòng)的機(jī)械式操縱 機(jī)構(gòu)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)迅速、無(wú)聲換檔，對(duì)于多于 5 個(gè)前進(jìn)檔的變速器來(lái)說(shuō)是困難的。 因此，直接操縱式變速器檔位數(shù)的上限為 5 檔。多于 5 個(gè)前進(jìn)檔將使操縱機(jī)構(gòu)復(fù) 雜化，或者需要加裝具有獨(dú)立操縱機(jī)構(gòu)的副變速器，后者僅用于一定行駛工況。 某些轎車和貨車的變速器，采用僅在好路和空載行駛時(shí)才使用的超速檔。采 用傳動(dòng)比小于 1（0.70.8）的超速檔，可以更充分地利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，降低單位 行駛里程的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸總轉(zhuǎn)數(shù)，因而會(huì)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，降低燃料消耗。但與 傳動(dòng)比為 1 的直接檔比較，采用超速檔會(huì)降低傳動(dòng)效率。 有級(jí)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)力的齒輪副數(shù) 目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精 度、剛度等。 三軸式和兩軸式變速器得到的最廣泛的應(yīng)用。 三軸式變速器如圖 1-1 所示，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分 別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。將第一、第二軸直接連接 起來(lái)傳遞扭矩則稱為直接檔。此時(shí)，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 9 二軸也傳遞轉(zhuǎn)矩。因此，直接檔的傳遞效率高，磨損及噪音也最小，這是三軸式 變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。其他前進(jìn)檔需依次經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。因此。在齒輪中 心距（影響變速器尺寸的重要參數(shù)）較小的情況下仍然可以獲得大的一檔傳動(dòng)比， 這是三軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：處直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率有所 下降。 圖 1-1 轎車中間軸式四檔變速器 1第一軸；2第二軸；3中間軸 兩軸式變速器如圖 1-2 所示。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除 最到檔外其他各檔的傳動(dòng)效率高、噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的布 置，因?yàn)檫@種布置使汽車的動(dòng)力-傳動(dòng)系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質(zhì)量降低 6%10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖所示，兩軸 式變速器的第二軸（即輸出軸）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)， 主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪，從而簡(jiǎn) 化了制造工藝，降低了成本。除倒檔常用滑動(dòng)齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔 均采用常嚙合斜齒輪傳動(dòng)；個(gè)檔的同步器多裝在第二軸上，這是因?yàn)橐粰n的主動(dòng) 齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可以裝在第一軸的后端，如圖 示。 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 10 兩軸式變速器沒有直接檔，因此在高檔工作時(shí)，齒輪和軸承均承載，因而噪 聲比較大，也增加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。另外，低檔傳動(dòng)比取值的上限 （i g =4.04.5）也受到較大限制 ,但這一缺點(diǎn)可通過(guò)減小各檔傳動(dòng)比同時(shí)增大主減 速比來(lái)取消。 圖 1-2 兩軸式變速器 1-第一軸；2第二軸；3同步器 有級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒輪。 后者比直齒輪有更長(zhǎng)的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍復(fù)雜些且在工作中有軸 向力。因此，在變速器中，除低檔及倒檔外，直齒圓柱齒輪已經(jīng)被斜齒圓柱齒輪 所代替。但是在本設(shè)計(jì)中，由于倒檔齒輪采用的是常嚙式，因此也采用斜齒輪。 由于所設(shè)計(jì)的汽車是發(fā)動(dòng)機(jī)前置，后輪驅(qū)動(dòng)，因此采用中間軸式變速器。 圖 1-3、圖 1-4、圖 1-5 分別示出了幾種中間軸式四，五，六檔變速器傳動(dòng) 方案。它們的共同特點(diǎn)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檔。使用直接檔，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) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訖n的利用率高于其它檔位， 因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)檔位工作時(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（中心距）不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動(dòng)比；檔位高 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 11 的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒 輪傳動(dòng)；多數(shù)傳動(dòng)方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙 合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合 套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接檔以外的其他檔位工作時(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)。在檔數(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(duì)數(shù)，換檔方式和到檔傳動(dòng)方案上有差別。 圖 1-3 中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案 如圖 1-3 中的中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案示例的區(qū)別：圖 1-3a、b 所示方 案有四對(duì)常嚙合齒輪，倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔；圖 1-3c 所示傳動(dòng)方案的二， 三，四檔用常嚙合齒輪傳動(dòng)，而一檔和倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔。 圖 1-4a 所示方案，除一，倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合 齒輪傳動(dòng)。圖 1-4b、c、d 所示方案的各前進(jìn)檔，均用常嚙合齒輪傳動(dòng)；圖 1-4d 所示方案中的倒檔和超速檔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工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件 下，很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)檔的變速器。 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 12 圖 1-4 中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案 圖 1-5a 所示方案中的一檔、倒檔和圖 b 所示方案中的倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪 換檔，其余各檔均用常嚙合齒輪。 圖 1-5 中間軸式六檔變速器傳動(dòng)方案 以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動(dòng)的檔位，其換檔方式可以用同步器 或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。同一變速器中，有的檔位用同步器換檔，有的檔位用嚙合套換 檔，那么一定是檔位高的用同步器換檔，檔位低的用嚙合套換檔。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的轎車采用中間軸式變速器，為縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，可將 變速器后端加長(zhǎng)，如圖 1-3a、b 所示。伸長(zhǎng)后的第二軸有時(shí)裝在三個(gè)支承上，其 最后一個(gè)支承位于加長(zhǎng)的附加殼體上。如果在附加殼體內(nèi)，布置倒檔傳動(dòng)齒輪和 換檔機(jī)構(gòu)，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。 變速器用圖 1-4c 所示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。這時(shí)，如用在 軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問(wèn)題。圖 1-4c 所示方案的高檔從動(dòng)齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時(shí)一檔和倒檔齒輪布置在變速器 殼體的中間跨距里，而中間檔的同步器布置在中間軸上是這個(gè)方案的特點(diǎn)。 1.2.2 倒檔傳動(dòng)方案 圖 1-6 為常見的倒擋布置方案。圖 1-6b 所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了 中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入 嚙合，使換擋困難。圖 1-6c 所示方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換擋程 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 13 序不合理。圖 1-6d 所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖 1-6c 所示 方案。圖 1-6e 所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。 圖 1-6f 所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分 利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有的貨車倒擋傳動(dòng)采用圖 1-6g 所示方案。其 缺點(diǎn)是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一 些。 本設(shè)計(jì)采用圖 1-6f 所示的傳動(dòng)方案。 圖 1-6 變速器倒檔傳動(dòng)方案 因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r(shí)有較大的力，所以無(wú)論是兩軸式變速器還是 中間軸式變速器的低檔與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變 形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低檔到高擋順序布置各擋齒輪，這樣 做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動(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在靠 近軸的支承處。 1.3 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 變速器的設(shè)計(jì)方案必需滿足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。 在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，也要考慮齒輪型式、換檔結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤(rùn)滑 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 14 和密封等因素。 1.3.1 齒輪型式 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)，工作時(shí)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。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)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓 柱齒輪僅用于低檔和倒擋。但是，在本設(shè)計(jì)中由于倒檔采用的是常嚙合方案，因 此倒檔也采用斜齒輪傳動(dòng)方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。 1.3.2 換檔結(jié)構(gòu)型式 換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。 直齒滑動(dòng)齒輪換檔的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時(shí)齒 端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動(dòng)花鍵磨損后易造成脫檔、噪聲大等 原因，初一檔、倒檔外很少采用。 嚙合套換檔型式一般是配合斜齒輪傳動(dòng)使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少 了噪聲和動(dòng)載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。嚙合套有分為內(nèi)齒嚙合套和外齒嚙 合套，視結(jié)構(gòu)布置而選定，若齒輪副內(nèi)空間允許，采用內(nèi)齒結(jié)合式，以減小軸向 尺寸。結(jié)合套換檔結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但還不能完全消除換檔沖擊，目前在要求不高的檔 位上常被使用。 采用同步器換檔可保證齒輪在換檔時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮， 同時(shí)操縱輕便，縮短了換檔時(shí)間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全 性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要 求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用 于各式變速器中。 自動(dòng)脫檔是變速器的主要障礙之一。為解決這個(gè)問(wèn)題，除工藝上采取措施外， 在結(jié)構(gòu)上，目前比較有效的方案有以下幾種： 1） 將嚙合套做得長(zhǎng)一些（如圖 1-7a） 或者兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開（圖 1-7b） ，這樣在嚙合時(shí)使接合齒端部超過(guò)被接 合齒約 13mm。使用中因接觸部分?jǐn)D壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以 阻止自動(dòng)脫檔。 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 15 2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切薄（0.30.6mm） ，這樣，換檔后嚙合套 的后端面便被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動(dòng)脫檔（圖 1-8） 。 3）將接合齒的工作面加工成斜齒面，形成倒錐角（一般傾斜 2030） ，使接 合齒面產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫檔的軸向力（圖 1-9） 。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效，采用較多。 a b 圖 1-7 防止自動(dòng)脫檔的結(jié)構(gòu)措施 I 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 16 此段切薄 圖 1-8 防止自動(dòng)脫檔的結(jié)構(gòu)措施 加工成斜面 圖 1-9 防止自動(dòng)脫檔的結(jié)構(gòu)措施 在本設(shè)計(jì)中所采用的是鎖環(huán)式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。 但它可以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸， 以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。同步器的結(jié)構(gòu)如圖 1-10 所示： 圖 1-10 鎖環(huán)式同步器 l、4-同步環(huán);2-同步器齒鼓;3-接合套;5-彈簧;6滑塊; 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 17 max0maxaxmax(cosin)egITrif gaxm0rgeiTi 7-止動(dòng)球;8-卡環(huán);9輸出軸;10、11-齒輪 2 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì) 2.1 變速器主要參數(shù)的選擇 2.1.1 檔數(shù)和傳動(dòng)比 近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車一般用 45 個(gè)檔位的變速器。本設(shè)計(jì)也采用 5 個(gè)檔位。 選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力、 汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮、確定。 汽車爬陡坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路 面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有 則由最大爬坡度要求的變速器檔傳動(dòng)比為 （2- 1） 式中 m----汽車總質(zhì)量； g----重力加速度； max----道路最大阻力系數(shù)； rr----驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑； Temax----發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； i0----主減速比； ----汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 18 max2egITriG2max0rgIeTii max1ingq2.5169.()gIgIVii修 正 為 求得的變速器 I 檔傳動(dòng)比為： （2- 2） 式中 G2----汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給路面的載荷； ----路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 =0.50.6。 由已知條件：滿載質(zhì)量 1800kg； rr=337.25mm； Te max=170Nm； i0=4.782； =0.95。 根據(jù)公式（2-2）可得：i gI =3.85。 超速檔的的傳動(dòng)比一般為 0.70.8，本設(shè)計(jì)去五檔傳動(dòng)比 ig =0.75。 中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為： （2- 3） 的等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比 宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可的出： =1.51。q 故有： 2.1.2 中心距 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。三軸式變速器的中心局 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： 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 19 3IAmaxKT (2-4) 式中 K A----中心距系數(shù)。對(duì)轎車，K A =8.99.3；對(duì)貨車， K A =8.69.6；對(duì) 多檔主變速器，K A =9.511； TI max ----變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩： TI max=Te max igI =628.3Nm 故可得出初始中心距 A=77.08mm。 2.1.3 軸向尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布 置初步確定。 轎車四檔變速器殼體的軸向尺寸 3.03.4A。貨車變速器殼體的軸向尺寸與檔 數(shù)有關(guān)： 四檔(2.22.7) A 五檔(2.73.0) A 六檔(3.23.5) A 當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對(duì)數(shù)和同步器多時(shí)，中心距系數(shù) KA 應(yīng)取給出系數(shù) 的上限。為檢測(cè)方便， A 取整。 本次設(shè)計(jì)采用 5+1 手動(dòng)擋變速器，其殼體的軸向尺寸是 3 77.08mm=231.24mm， 變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。 2.1.4 齒輪參數(shù) （1）齒輪模數(shù) 建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，所選取的模數(shù)大小應(yīng)符合 JB111-60 規(guī)定的標(biāo) 準(zhǔn)值。 第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn (2-5)3ax0.47eT 其中 =170Nm，可得出 mn=2.5。maxeT 一檔直齒輪的模數(shù) m 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 20 mm (2-6)31max0.T 通過(guò)計(jì)算 m=3。 同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。由于制造工藝上的原因，同一變 速器中的結(jié)合套模數(shù)都去相同，轎車和輕型貨車取 23.5。本設(shè)計(jì)取 2.5。 （2）齒形、壓力角 、螺旋角 和齒寬 b 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 2-1 選取。 表 2-1 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角 項(xiàng)目 車型 齒形 壓力角 螺旋角 轎車 高齒并修形的齒形 14.5，15，1616.5 2545 一般貨車 GB1356-78 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 20 2030 重型車 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，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車，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 取 20,嚙合套或同步 器取 30；斜齒輪螺旋角 取 30。 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 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=(4.58.0)m， mm 斜齒 b=(6.08.5)m， mm 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。 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 21 1092ZigImAZ2 91012ZigI76.12 2.2 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定 在初選了中心距、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。 2.2.1 確定一檔齒輪的齒數(shù) 一檔傳動(dòng)比 （2-7） 為了確定 Z9 和 Z10 的齒數(shù)， 先求其齒數(shù)和 : （2-8） 其中 A =77.08mm、 m =3；故有 。 圖 2-1 五檔變速器示意圖4.51Z 當(dāng)轎車三軸式的變速器 時(shí)，則 ，此處93.gIi 范 圍 內(nèi) 選 擇可 在 17510 取 =16，則可得出 =35。10Z9Z 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，從式Z （2-8）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 51，則根據(jù)式（2-8）反推出 A=76.5mm。Z 2.2.2 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 由式（2-7 ）求出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 （2-9） 由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定 而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 22 cos2)(21ZmAnn21 91.3gIi 8712Zig425.87ZnmAcos 1231Zigr 5.2gi （2-10） 由此可得： (2-11)而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出： 。 5Z 與聯(lián)立可得： =19、 =34。12則根據(jù)式（2-7）可計(jì)算出一檔實(shí)際傳動(dòng)比為： 。 2.2.3 確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動(dòng)比 （2-12 ）而 ，故有： 對(duì)于斜齒輪， （2-13） 故有： 5387Z 聯(lián)立得： 。2187Z、 按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪 ；四檔齒輪 2765Z、 。31643Z、 2.2.4 確定倒檔齒輪的齒數(shù) 一般情況下，倒檔傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動(dòng)比 取 3.7。中間軸上倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)齒輪 10 略小，取 。gri 132Z 而通常情況下，倒檔軸齒輪 取 2123，此處取 =23。113Z 由 山西工程技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 23 )(21132Zmn)(2113ZA （2-14）可計(jì)算出 。271Z故可得出中間軸與倒檔軸的中心距 A = (2-15) =50mm 而倒檔軸與第二軸的中心: (2-16) =72.5mm 2.3 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