CA7220轎車變速器設(shè)計

《CA7220轎車變速器設(shè)計》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《CA7220轎車變速器設(shè)計（55頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、長春理工大學本科畢業(yè)設(shè)計 摘要 本設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計CA7220轎車手動變速器設(shè)計。本設(shè)計采用兩軸式變速器，該變速器具有兩個突出的優(yōu)點：一是其各檔的傳動效率高，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比。 根據(jù)轎車的外形、輪軸、車輛重量、滿載重量以及最高車速等參數(shù)結(jié)合增加選擇的適合該轎車的發(fā)動機型號可以得出發(fā)動機的最大功率、最大扭矩、排量等重要參數(shù)。再結(jié)合某些轎車的基本參數(shù)，選擇適當?shù)闹鳒p速比。根據(jù)上述參數(shù)，再結(jié)合汽車設(shè)計、汽車理論、機械設(shè)計等相關(guān)知識，計算出相關(guān)的變速器參數(shù)并論證設(shè)計的合理性。 它的功用是：①改變傳動比，擴大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以

2、適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時使發(fā)動機在有利的工況下工作；②在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；③利用空擋，中斷動力傳遞，以使發(fā)動機能夠啟動、怠速，并便于發(fā)動機換檔或進行動力輸出。這臺變速器具有五個前進檔（包括一個超速檔五檔）和一個倒檔，并通過鎖環(huán)式同步器來實現(xiàn)換檔。 關(guān)鍵詞：變速器 鎖環(huán)式同步器 傳動比 齒輪 ABSTRACT The duty of this design is to design CA7220 car transmission.This design use

3、s the two shafts type transmission.This transmission has two prominent merits:Firstly,the transmission efficiency of the direct keeps off high,the attrition and the noise are also slightest;Secondly,it’s allowed to obtain in the biger gear ratio of the first gear when the center distance is smaller.

4、 According to the contour, wheel base,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 saloo

5、n,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:①Changing gear ratio,expandin

6、g 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;②Under the premise of the invariable rotation,enabl

7、es the automobile to travel back;③Using neutral,severances the power transmission,to make the engine strart,idle,and is advantafeous for the enfine to shift gears or to carry on the dynamicoutput.This gearbox has five(including over drive—fifth gear)and a reverse gear,and through the inertial type o

8、f synchronizer to realize shift gears. KEY WORDS:transmission；inertial type of synchronizer；gear ratio；gear II 目錄 摘要 I ABSTRACT II 目錄 i 第1章 緒論 1 1.1 研究的目的和意義 1 1.2.1變速器的要求 1 1.2.2變速器的分類 2 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 3 第2章 設(shè)計方案論證 5 2.1 手動變速器的工作原理 5 2.2 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 5 2.2.1傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 5 2.2.2三軸式變速器與兩軸式變

9、速器 5 2.2.3倒檔傳動方案 7 2.3 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 7 2.3.1齒輪型式 7 2.3.2換檔結(jié)構(gòu)型式 8 2.3.3軸的結(jié)構(gòu)與分析 8 2.3.4軸承型式 9 2.4 傳動方案的最終設(shè)計 9 2.5 小結(jié) 11 第3章 手動變速器主要零件參數(shù)的設(shè)計計算 12 3.1 檔位數(shù)和傳動比 12 3.1.1檔數(shù)的選擇 12 3.1.2傳動比范圍 12 3.2 功率轉(zhuǎn)速 12 3.3 齒輪的設(shè)計要求 13 3.3.1齒輪基本參數(shù)的確定 13 3.3.2各檔齒輪齒數(shù)的確定 17 3.3.3齒輪變位系數(shù)的選擇 27 3.4 小結(jié) 28 第4章

10、齒輪的設(shè)計計算 29 4.1 齒輪的損壞原因及形式 29 4.1.1輪齒折斷 29 4.1.2齒面點蝕 29 4.2 齒輪的材料選擇及熱處理 29 4.3 齒輪強度參數(shù)計算 30 4.3.1斜齒輪齒根彎曲疲勞強度校核 30 4.3.2齒面接觸疲勞強度計算 31 第5章 變速器軸的設(shè)計計算 32 5.1 軸的功用及設(shè)計要求 32 5.2 軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 32 5.2.1軸尺寸的初選 32 5.2.2軸向尺寸 33 5.2.3軸的剛度和強度校核 33 第6章 變速器軸承的設(shè)計計算 38 6.1 軸承型號的選擇 38 6.2 軸承當量動載荷 38 6.3 計算軸承的

11、基本額定壽命 38 6.4 軸承的強度參數(shù)計算 38 6.4.1初選軸承型號 38 6.4.2計算軸承當量動載荷 39 6.4.3計算軸承的基本額定壽命 39 第7章 變速器同步器的設(shè)計計算 40 7.1 同步器的結(jié)構(gòu) 40 7.2 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 41 7.2.1同步環(huán)錐面上的螺紋槽 41 7.2.3摩擦錐面平均半徑 42 7.2.4錐面工作長度 42 7.2.5同步環(huán)徑向厚度 42 7.2.6鎖止角 42 7.2.7同步時間 42 7.3 變速器的操縱機構(gòu) 43 7.3.1操縱機構(gòu)的功用 43 7.3.2設(shè)計變速器操縱機構(gòu)時，應(yīng)滿足下列主要要求： 43

12、 7.3.3操縱機構(gòu)的結(jié)構(gòu)與分類 43 7.3.4換檔位置 44 第8章 結(jié)論 46 8.1 工作總結(jié) 46 8.2 研究展望 46 參考文獻 47 致謝 48 50 第1章 緒論 發(fā)動機的性能，這似乎成為了衡量汽車品質(zhì)優(yōu)劣的一個標準。的確，擁有一顆“健康的心”是非常重要的，因為它是動力的締造者。但是，掌控速度快慢的，確是它身后的變速器。 1.1 研究的目的和意義 21世紀，汽車工業(yè)成為中國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車企業(yè)對各系統(tǒng)部件的設(shè)計需求旺盛。其實，汽車與人一樣，也是有著整套健康系統(tǒng)的有機結(jié)合體。發(fā)動機是心臟，車輪、底盤與懸掛是軀干與四肢，然而連接它們的，是類

13、似于人體經(jīng)脈的變速器系統(tǒng)?？梢哉f，變速器是伴隨著汽車工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是汽車上的必需品。在完成了最基本的傳動功能之外，我們對變速器的要求也是越來越高，這是變速箱演變過程的首要催產(chǎn)素。由此可見，對汽車的變速器進行研究具有十分重要的意義。 變速器作為汽車的傳動系的關(guān)鍵部件，對汽車的動力性與經(jīng)濟性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率都有著直接的影響。通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，傳動機械式的手動變速器仍然是目前使用最為廣泛的汽車變速器。即使它有諸多缺點，如換檔沖擊大、體積大、操縱麻煩等；但同時它也有很多優(yōu)點，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，使用壽命長，瞬時傳動比為常數(shù)，傳動效率高達98%，生產(chǎn)和制造工藝成熟以及成本低等，如

14、果能改善手動變速器上述的缺點，它還是有很大發(fā)展空間的。所以對手動變速器變速傳動機構(gòu)進行研究是很必要也是很有意義的。 目前，國內(nèi)變速器主要采用齒輪傳動機構(gòu)傳遞動力。齒輪是手動變速器的主要傳動部件，由于其具有結(jié)構(gòu)緊湊、效率高、壽命長、工作可靠和維修方便等特點，在運動和動力的傳遞等方面得到了非常普遍的應(yīng)用，并且有關(guān)齒輪的設(shè)計方法也已經(jīng)有了相應(yīng)的規(guī)范和標準。然而隨著汽車節(jié)能環(huán)保和輕量化要求的提高，希望變速器在尺寸和質(zhì)量盡量小的情況下，仍能夠可靠地進行高速、重載的傳遞，具有更小的噪聲，這些都對變速器的設(shè)計提出了更高的要求。但是傳動的齒輪設(shè)計方法偏于安全，變速器內(nèi)的部件，無論是齒輪還是軸等都顯得過于笨重

15、，已經(jīng)不能滿足當前變速器輕量化的發(fā)展需要，因此對手動變速器進行必要的優(yōu)化設(shè)計，使整個傳動機構(gòu)既能保證具有足夠的可靠性要求，又能保證具有最佳的使用性能，這些都是值得進一步研究的課題。 1.2 變速器的要求與分類 1.2.1變速器的要求 為了確保變速器具有良好的工作性能，對于變速器的設(shè)計一般有以下要求： （1）應(yīng)保證汽車具有高的動力性和經(jīng)濟性指標。在汽車整體設(shè)計時，根據(jù)汽車載重量、發(fā)動機參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動比，來滿足這一要求。 （2）工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強度，提高行駛安全性，

16、操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過采用同步器和預(yù)選氣動換檔或自動、半自動換檔來實現(xiàn)。 （3）重量輕、體積小。影響這一指標的主要參數(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）設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機的動力傳輸；設(shè)置倒檔，使汽車能夠倒退行駛。 （5）設(shè)置動力輸出裝置。 （6）傳動效率高。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?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有省? （7）噪聲小。采用斜齒輪傳動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。 除此之外，變速器還有應(yīng)當滿足

17、輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、維修方便等要求。 近年來，隨著汽車技術(shù)的飛速進步和道路車輛密度的不斷增大，對變速器的性能要求也越來越高，設(shè)計研究中對變速器主要零部件的強度和剛度計算及校核的意義十分重大。例如齒輪，作為變速器中的重要零件，它起著傳動發(fā)動機轉(zhuǎn)矩的作用，由于車速的不斷變化和頻繁的換檔，齒輪的運轉(zhuǎn)工況較為復(fù)雜多變，工作環(huán)境較為惡劣，對其進行科學準確的建模和強度計算十分必要。眾多的汽車工程師在改進汽車變速器性能的研究中傾注了大量的心血，使變速器技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 1.2.2變速器的分類 在汽車變速器100多年的歷史中，主要經(jīng)歷了從手動到自動的發(fā)展過程。目前世界上使用最多的汽車變速

18、器為手動變速器（MT）、自動變速器（AT）、半自動變速器（AMT）、無級變速器（CVT）、雙離合變速器（DCT）等。 （1）按變速器傳動比的變化方式可分為有級式、無級式和綜合式三種。 ①有級式變速器采用齒輪傳動，由多組不用的齒輪相互嚙合進行傳動，它有幾個可供選擇的固定傳動比，其傳動比的變化也不是連續(xù)的，而是分級變速的。按其中齒輪組成輪系的不同，又可分為齒輪軸線固定的普通齒輪變速器和部分齒輪（行星齒輪）軸線旋轉(zhuǎn)的行星齒輪變速器兩種。 ②無級式變速器的傳動比可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，根據(jù)傳力介質(zhì)的不同又可分為液力式和電力式。 ③綜合式變速器由液力變矩器和行星齒輪式變速器共同組成的，其傳動比可

19、以再最大值與最小值之間若干個分割的區(qū)間內(nèi)作無級變化。 （2）按變速器操縱方式的不同，可分為手動變速器（MT）、自動變速器（AT）和半自動變速器三種。 ①手動變速器也叫手動檔，即用手撥動變速桿改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動比，從而達到變速的目的。 手動變速器換擋裝置有直齒滑動式、接合套式和同步器式三種。齒輪式有級變速器大都采用的是手動變速器。 ②半自動變速器可分為兩種，一種是部分檔位自動換檔，部分檔位手動換檔；另一種是預(yù)先用按鈕選定檔位，同時連接變速器換檔機構(gòu)的控制系統(tǒng)，在控制系統(tǒng)操縱下由執(zhí)行機構(gòu)自行換檔。 ③自動變速器能夠根據(jù)發(fā)動機負荷和車速等情況自動變換傳動比，使汽車獲得良好

20、的動力性和燃料經(jīng)濟性，并減少發(fā)動機排放污染。 多數(shù)自動變速器是采用行星齒輪機構(gòu)也有采用平行軸齒輪機構(gòu)的。單排行星齒輪機構(gòu)不能滿足汽車行駛中變速變矩的需要。在自動變速器中，兩排或三排行星齒輪機構(gòu)組合成在一起，用以滿足汽車行駛需要的多種傳動比。 1.3 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 汽車行駛的速度是不斷變化的，即要求汽車變速器的變速比要盡量多，這就是無級變速（Continuously Variable Transmission 簡稱CVT）。盡管傳統(tǒng)的齒輪變速器并不理想，但以其結(jié)構(gòu)簡單、效率高、功率大三大顯著優(yōu)點依然占領(lǐng)著汽車變速器的主流地位。在跨越了三個世紀的一百多年后的今天，汽車還沒有使用上滿意的無級

21、變速器，這是汽車的無奈和缺憾。但是，人們始終沒有放棄尋找實現(xiàn)理想汽車變速器的努力，各大汽車廠商對無級變速器（CVT）表現(xiàn)了極大的熱情，極度重視CVT在汽車領(lǐng)域的實用化進程。這是世界范圍尚未根本解決的難題，也是汽車變速器研究的終極目標。 （1）自動變速器發(fā)展趨勢分析 液力自動變速器已有60多年的歷史，其優(yōu)點是技術(shù)成熟、性能可靠，因此國外一直未停止對液力自動變速器替代品的研究與開發(fā)。 對于電控機械式自動變速器，雖然世界上許多國家投入了研究與開發(fā)，但一直未見批量生產(chǎn)的報道，足見其進展的艱難。盡管電控機械式自動變速器產(chǎn)業(yè)化的進程不會一帆風順，但前景是廣闊的。在更能滿足重型車的動力傳遞要求方面，電

22、控機械式自動變速器更具發(fā)展的優(yōu)勢。 金屬帶無級自動變速器商品化的時間雖不長，目前在汽車變速器中的占有率也不高，但從產(chǎn)品性能看，其發(fā)展前景卻十分看好。 （2）手動變速器發(fā)展趨勢分析 手動變速器的許多最近的發(fā)展集中在為降低成本和體積的新制造方法上。傳統(tǒng)來說，變速器制造包含大量昂貴的機器，以及為機械加工和裝配操作所需留出的空間限制的設(shè)計。 目前，全世界各大汽車廠商為了提高產(chǎn)品的競爭力都在大力進行CVT的研發(fā)工作，NISSAN、TOYOTA、FORD、GM、AUDI等著名汽車品牌中都配備CVT的轎車銷售，全世界CVT轎車的年產(chǎn)量已達到近50萬輛。值得注意的一點是，裝備有CVT的汽車市場，由最初

23、的日本、歐洲已經(jīng)滲透到北美市場，CVT汽車已經(jīng)成為當今汽車發(fā)展的主要趨勢。 根據(jù)我國汽車變速器的技術(shù)條件和市場情況，對于未來20年的中國市場，可以得出以下結(jié)論：手動變速器在短期內(nèi)仍將主導市場，但自動變速器將不斷受到市場青睞，其中，雙離合器技術(shù)潛力巨大。 在汽車工業(yè)高速發(fā)展的今天，隨著世界燃油價格的日益上漲和運用在汽車各種配件上的技術(shù)日趨成熟，變速器發(fā)展面臨的主要問題如下： （1）如何設(shè)計出更加節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟型的變速器，將是變速器乃至汽車發(fā)展所要面臨的一個巨大問題； （2）自動變速器之所以發(fā)展如此迅速是因為它操縱起來簡單方便，但同時也減少了駕車的樂趣。因此，在不減少駕車娛樂性的同時，又能

24、使操縱更加方便快捷，也是變速器設(shè)計時要考慮的一個重要問題； （3）如何設(shè)計出結(jié)構(gòu)更簡單、傳動效率更高、使汽車車速變化更加平穩(wěn)以及駕車舒適性更高的變速器，則一直都是變速器設(shè)計所要攻克的技術(shù)難關(guān)。 第2章 設(shè)計方案論證 2.1 手動變速器的工作原理 改變齒輪的嚙合位置，可以改變傳動比，可以改變速度。前進檔時，動力由第一軸（或中間軸）直接傳給第二軸，只經(jīng)過一對齒輪傳動，兩軸轉(zhuǎn)動方向相反。 通過增加齒輪傳動的對數(shù)，可以實現(xiàn)倒檔。 倒檔時，動力由第一軸傳給倒檔軸、再由倒檔軸傳給第二軸，經(jīng)過兩對齒輪傳動，第一軸與第二軸轉(zhuǎn)動方向相同。變速器

25、結(jié)構(gòu)方案的確定。 2.2 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 2.2.1傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析 有級變速器與無級變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、制造低廉，具有高的傳動效率，因此在各類汽車上均得到廣泛的應(yīng)用。 傳動比范圍是變速器低檔傳動比與高檔傳動比的比值。汽車行駛的道路狀況愈多樣，發(fā)動機的功率與汽車質(zhì)量之比愈小，則變速器的傳動比范圍應(yīng)愈大。目前，轎車變速器的傳動比范圍為3.0～4.5；一般用途的貨車和輕型以上的客車為5.0～8.0；越野車與牽引車為10.0～20.0。 變速器檔位數(shù)的增多可提高發(fā)動機的功率利用效率、汽車的燃料經(jīng)濟性及平均車速，從而可提高汽車的運輸效率，降低運輸成本。但采用手動的機械式操縱機構(gòu)時

26、，要實現(xiàn)迅速、無聲換檔，對于多于5個前進檔的變速器來說是困難的。因此，直接操縱式變速器檔位數(shù)的上限為5檔。 有級變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關(guān)，包括傳遞動力的齒輪副數(shù)目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。 2.2.2三軸式變速器與兩軸式變速器 三軸式變速器如圖2-1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傳遞扭矩則稱為直接檔。此時，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉(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。其

27、他前進檔需依次經(jīng)過兩對齒輪傳遞轉(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比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點。其缺點是：處直接檔外其他各檔的傳動效率有所下降。 兩軸式變速器如圖2-2所示。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動效率高、噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的布置，因為這種布置使汽車的動力-傳動系統(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系的結(jié)構(gòu)簡單。如圖所示，兩軸式變速器的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動齒輪做成一體，當發(fā)動機縱置時，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當發(fā)動機

28、橫置時則可用圓柱齒輪，從而簡化了制造工藝，降低了成本。除倒檔常用滑動齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動；個檔的同步器多裝在第二軸上，這是因為一檔的主動齒輪尺寸小，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。 圖2-1 轎車三軸式四檔變速器 1.第一軸；2.第二軸；3.中間軸 圖2-2 兩軸式變速器 1.第一軸；2.第二軸；3.同步器 由于所設(shè)計的汽車是發(fā)動機前置，前輪驅(qū)動，因此采用二軸式變速器。 2.2.3倒檔傳動方案 常見的倒檔結(jié)構(gòu)方案有以下幾種： 圖2-3 倒檔換檔方式 a)方案為常見的倒檔布置方案。此方案廣泛用于轎車和輕型

29、的貨車的四檔同步器式變速器中。 b)方案的優(yōu)點是換倒檔時利用了中間軸上的一擋齒輪，因為縮短了中間軸的長度。但換檔時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換檔困難。某些輕型貨車四檔變速器采用此方案。 c)方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點是換檔程序不合理。 d)方案針對前者的缺點做了修改，因而經(jīng)常在貨車變速器中使用。 e)方案是將中間軸上的一檔、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長。 f)方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更為輕便。 綜合考慮，本次設(shè)計采用f方案的倒檔換檔方式。 2.3 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 變速器的設(shè)計方案必須滿足使用性能、制造條件、維護方便及三化等要求。在確定變速器

30、結(jié)構(gòu)方案時，也要考慮齒輪型式、換檔結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤滑和密封等因素。 2.3.1齒輪型式 手動變速器采用的傳動齒輪型式主要分直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。 兩者相比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)等優(yōu)點；缺點是制造上較為復(fù)雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒檔。 在本設(shè)計中，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方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動。 2.3.2換檔結(jié)構(gòu)型式 手動變速器的換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器換檔三種型式

31、。 直齒滑動齒輪換檔的特點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時齒端面受到很大沖擊、導致齒輪早期損壞、滑動花鍵磨損后易造成脫檔、噪聲大等原因，除一檔、倒檔外很少采用。 嚙合套換檔型式一般是配合斜齒輪傳動使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動載荷，提高了齒輪的強度和壽命。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)齒嚙合式，以減小軸向尺寸。結(jié)合套換檔結(jié)構(gòu)簡單，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。 采用同步器換擋雖然具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度高、成本高、軸向尺寸有所增加以及同步環(huán)使用壽命短等問題，但可保證齒輪在換檔時不受沖擊，使齒

32、輪強度得以充分發(fā)揮，同時無噪聲，操縱輕便，縮短了換檔時間，從而提高了汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性以及行駛安全性，同時也可以延長齒輪傳動的壽命。此外，該種型式還有利于實現(xiàn)操縱自動化。故在現(xiàn)代轎車上采用的大部分都是同步器換檔。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。 自動脫檔是變速器的主要障礙之一。為解決這個問題，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）將嚙合套做得長一些或者兩接合齒的嚙合位置錯開，這樣在嚙合時使接合齒端部超過被接合齒約1～3 。使用中因接觸部分擠壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以阻止自動脫檔。 （2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切薄（0.3～0.6 ）

33、，這樣，換檔后嚙合套的后端面便被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動脫檔。 （3）將接合齒的工作面加工成斜齒面，形成倒錐角，使接合齒面產(chǎn)生阻止自動脫檔的軸向力。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效，采用較多。 在本設(shè)計中，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到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。 2.3.3軸的結(jié)構(gòu)與分析 本設(shè)計中，變速器采用的是兩軸式結(jié)構(gòu)，軸工作時要同時承受轉(zhuǎn)矩及彎矩的作用，其變形將影響軸上齒輪的正常嚙合，使得變速器不僅會產(chǎn)生較大的噪聲，也會降低軸及其裝配零件的使用壽命。變速器軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計除了要保證其自身的強度

34、和剛度外，軸上齒輪、同步器以及軸承的安裝于固定也是需要重點考慮的，同時它與加工工藝有著非常密切的關(guān)系。 輸入軸上的小齒輪通常與軸一體做成齒輪軸的形式，軸的總長度決定于離合器總成的軸向尺寸以及軸上各檔主動齒輪和同步器的軸向尺寸之和。輸入軸前端花鍵尺寸與離合器從動盤轂的內(nèi)花鍵配合統(tǒng)一考慮，均采用漸開線花鍵的形式。從軸的受力及材料的合理使用來看，輸入軸制成階梯軸的形式較好，可以便于軸上齒輪、花鍵等零件的安裝。同時輸入軸的各截面尺寸不應(yīng)相差太大，該軸上三檔及五檔主動齒輪均為接合齒形式，通過同步器完成換檔，由于該車齒輪所受軸向力不是很大，故選用彈性擋圈定位即可。另外對于輸入軸上同步器的安裝問題，由于漸

35、開線花鍵固定連接的精度要求相比于矩形花鍵較低，且定位性能好，承載能力強，對于軸的剛度有提高的作用，故軸上同步器齒轂的內(nèi)花鍵將采用漸開線花鍵，并且以大徑定心。 2.3.4軸承型式 手動變速器軸上支承多采用滾動軸承，包括圓柱滾子軸承、向心球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承等。一般情況下，軸承的選取是根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)來確定，然后驗算其壽命。 第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔尺寸足夠時，可采用圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承。 變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑較小、寬度較寬因而容量大、可承受高負荷等優(yōu)點，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。 在本設(shè)計中，輸入軸的前

36、軸承安裝于發(fā)動機飛輪的內(nèi)腔中，本變速器將采用向心球軸承；輸入軸和輸出軸的連接處將采用滾針軸承，使兩軸的定位精度更高，有利于齒輪的嚙合和傳動效率的提高，但對其配合處的尺寸精度、表面粗糙度以及硬度等有較高的要求，配合需適宜。 由于輸出軸要承受向外的軸向力，故其前端將采用帶止動槽的向心球軸承，后端也采用向心球軸承。 變速器的第一軸的后部軸承按直徑系列選用深溝球軸承或圓柱滾子軸承。 2.4 傳動方案的最終設(shè)計 最終確定的傳動方案如圖所示： 圖2-4 傳動結(jié)構(gòu)形式 圖2-4為所設(shè)計的轎車手動變速器的傳動結(jié)構(gòu)形式簡圖。齒輪從左至右依次為四檔、三檔、二檔、倒檔、一檔和五檔

37、齒輪，同時，三、四檔采用同步器換檔，一、二檔采用同步器換擋，倒檔齒輪直徑通過與五檔同步器連接的撥叉進行換檔，并且一、二檔位同步器位于第二軸上，三、四檔位及五檔同步器位于輸入軸上。輸入軸前軸承、輸出軸前軸承及輸出軸后軸承與變速器殼體支承，輸入軸與輸出軸之間也采用軸承連接。 本人的題目為CA7220轎車變速器的設(shè)計，其基本參數(shù)如下表所示。 表2-1 CA7220轎車的基本參數(shù) 參數(shù) 基本值 車型名稱 CA7220轎車 驅(qū)動形式 4×2 整車尺寸：長、寬、高（mm） 4793、1814、1446 軸距（mm） 2687 輪距：前/后（mm） 1476/1483 最高車速

38、（km/h） 170 滿載質(zhì)量（kg） 1710 裝備質(zhì)量（kg） 1160 發(fā)動機功率（kW/rpm） 67/4800 發(fā)動機功率實際使用值（kW/rpm） 63.3/4800 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩（Nm/rpm） 161/3000 發(fā)動機轉(zhuǎn)矩實際使用值（Nm/rpm） 153/3000 主減速器傳動比 3.89 車輪滾動半徑（m） 0.314 檔位 五檔 2.5 小結(jié) 本章較為詳細地闡述了手動變速器的基本結(jié)構(gòu)和工作原理。結(jié)合該轎車手動變速器的相關(guān)要求對所設(shè)計的變速器進行了分析，同時對變速器的主要零件，如齒輪、軸、軸承、倒檔型式以及換檔機構(gòu)的結(jié)構(gòu)等型式進行了選

39、擇和分析。 第3章 手動變速器主要零件參數(shù)的設(shè)計計算 3.1 檔位數(shù)和傳動比 為保證整車必要的動力性和經(jīng)濟性指標，必須合理選擇檔位和配置變速器的各檔傳動比。 3.1.1檔數(shù)的選擇 增加變速器的檔數(shù)能夠改善汽車的動力性和經(jīng)濟性。檔數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，而且在使用時換檔頻率也增高。在最低檔傳動比不變的條件下，增加變速器的檔數(shù)會使變速器相鄰的低檔與高檔之間的傳動比比值減小，使換檔工作容易進行。近年來，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢。 檔數(shù)選擇的要求： （1

40、）相鄰檔位之間的傳動比值在1.8以下； （2）高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的比值小。 目前，轎車一般用4～5個檔位變速器，火車變速器采用4～5個檔或多檔，多檔變速器多用于重型火車和越野汽車。 由主要參數(shù)知，本設(shè)計采用5個檔位。 3.1.2傳動比范圍 變速器的傳動比范圍是指變速器最低檔傳動比與最高檔傳動比的比值。 傳動比范圍的確定與選定的發(fā)動機參數(shù)、汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。目前轎車的傳動比范圍在3～4之間，輕型貨車在5～6之間，其他貨車則更大。 選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動輪

41、的滾動半徑等來綜合考慮、確定。 表3-1是由主要參數(shù)知，在其基礎(chǔ)上完成齒輪相關(guān)參數(shù)的選取和計算。 表3-1 各檔傳動比初值 檔位 一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 倒檔 主減速器 傳動比 3.6 2.125 1.458 1.071 0.857 3.72 3.89 由于齒數(shù)取整，最后的傳動比允許在指定值的3%范圍內(nèi)浮動。 3.2 功率轉(zhuǎn)速 (3-1) 式中：——最高車速，=170 ； ——車輪滾動半徑，=0.314 ； ——功率轉(zhuǎn)速，； ——最高檔五檔傳動比，=0.857；

42、 ——主減速器傳動比，=3.89。 故，=4787 。 3.3 齒輪的設(shè)計要求 作為機械傳動中最重要也最廣泛的傳動形式之一，齒輪傳動廣泛的運用于手動變速器中。在其整個傳動系統(tǒng)中，齒輪的作用主要是用來傳遞運動與動力，因而在此工作過程中可能會出現(xiàn)傳動的不平穩(wěn)，同時產(chǎn)生振動、沖擊與噪聲問題等。齒輪經(jīng)過實際負載工況工作至一定的壽命后，就可能產(chǎn)生輪齒折斷、齒面接觸疲勞點蝕以及磨損等形式的損傷。由以上這些問題可以看出齒輪傳動過程中必須遵循的兩項基本要求：一是齒輪傳動過程需具備必要的工作穩(wěn)定性，即對不同用途的齒輪需要求不同程度的工作平穩(wěn)性指標，使得齒輪在其傳動過程中產(chǎn)生的振動、噪聲等處于允許的

43、范圍內(nèi)，保證整個傳動系統(tǒng)都能正常的工作；二是齒輪應(yīng)具備足夠的強度，即要求傳動齒輪尺寸小、重量輕，在保證承載能力的基本前提下有盡可能長的壽命，也就是說傳動齒輪在工作過程中做到輪齒不折斷，齒面無點蝕，同時也不會因為嚴重的磨損而失效。 3.3.1齒輪基本參數(shù)的確定 手動變速器齒輪的基本參數(shù)主要包括各檔齒數(shù)、模數(shù)、齒寬、斜齒輪螺旋角、壓力角以及齒頂高系數(shù)等。 1.齒輪模數(shù) 齒輪模數(shù)的確定受到很多因素的影響，其中最主要的是其所受載荷的大小。由于低檔齒輪與高檔齒輪承受載荷的不同，故低檔與高檔齒輪的模數(shù)也最好做到不相同。從齒輪現(xiàn)代加工工藝及日常維修的觀點考慮，同一變速器中的齒輪模數(shù)種類不應(yīng)過多。需要

44、注意的是，在變速器中心距都相同的情況下，選用小模數(shù)的齒輪可以有效的減小傳動噪聲，故本設(shè)計轎車表俗氣的齒輪將選用模數(shù)較小的齒輪。 齒輪模數(shù)選取的一般原則： （1）為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時增加齒寬； （2）為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時較少齒寬； （3）從工藝方面考慮，各檔齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)； （4）從強度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對于轎車，較少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選的小些，一般在2.0～3.5；對于貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些，一般在3.5～5.0。所選模數(shù)值應(yīng)符合國家標準的規(guī)定。 表3-2 汽車變速器齒輪法向模數(shù) 車型 轎車

45、的發(fā)動機排量 貨車的最大總質(zhì)量 1.0＜V≤1.6 1.6＜V≤2.5 6.0≤14.0 ≥14.0 模數(shù) 2.25～2.75 2.75～3.00 3.50～4.50 4.50～6.00 表3-3 汽車變速器常用齒輪模數(shù) 一系列 1.00 1.25 1.5 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00 二系列 1.75 2.25 2.75 3.25 3.50 3.75 4.50 5.50 — 齒輪模數(shù)初選時，可以對同類型汽車的齒輪模數(shù)進行參考來確定，也可以根據(jù)現(xiàn)代汽車的大量手動變速器齒輪模數(shù)使用的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，找出其中的

46、變化規(guī)律，即通過前人總結(jié)的經(jīng)驗公式來初選模數(shù)。 （1）對于低檔齒輪： = (3-2) 式中：——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，已知=161； ——變速器的一檔傳動比，已知=3.6； ——變速器的傳動效率，一般取=0.96。 可得出=2.672，即一、二檔齒輪的模數(shù)定為2.75。 （2）對于高檔齒輪： = (3-3) 其中=1,可得出=2.525，即三、四、五檔及倒檔的模數(shù)定為2.5。 （3）同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形，轎車取2～3.5。本設(shè)計同步器和嚙合套的模數(shù)取=2.25。 初選的模數(shù)用

47、來完成齒輪齒數(shù)的分配及其相關(guān)的幾何尺寸計算，最后確定的模數(shù)值也應(yīng)滿足齒輪的相關(guān)強度要求，并符合GB1357-78中的規(guī)定。 2.壓力角、螺旋角、齒形、齒寬和齒頂高系數(shù) （1）壓力角 國家規(guī)定齒輪的標準壓力角為20°，因此該壓力角使用的最多，同時也選用如14.5°、16.5°及22.5°等其他角度的壓力角。壓力角的增大可以增加根圓的齒厚，并且嚙合齒輪的節(jié)圓處漸開線曲率半徑也增大，使得齒輪的彎曲強度和接觸強度都顯著提高，但同時不根切的最少齒數(shù)減小，重合度也減小，傳動時噪聲也隨之增大。對轎車，為了加大重合度以降低噪聲，取小些；對貨車，為了提高齒輪強度，應(yīng)取大些。 對于本設(shè)計的轎車變速器，要求

48、其噪聲小，故應(yīng)選用小的壓力角，同時對于該變速器，低檔齒輪承載能力大，應(yīng)采用大的壓力角，而高檔齒輪需滿足高轉(zhuǎn)速工況，要求降低噪聲故采用小的壓力角。故本設(shè)計的變速器，齒輪壓力角取20°，嚙合套或同步器的壓力角取30°；斜齒輪螺旋角取28°。 （2）螺旋角 變速器采用斜齒輪時，其螺旋角選用范圍一般在10°～35°。齒輪的螺旋角對齒輪工作噪聲、輪齒的強度和軸向力有影響。選用大些的螺旋角時，會使得軸向力以及軸承承受載荷過大，齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低；而選用螺旋角太小時，又難以發(fā)揮斜齒輪的優(yōu)點。 實驗證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度相應(yīng)提高，但當螺旋角大于30°時，其抗彎強度驟然

49、下降，而接觸強度仍繼續(xù)上升。因此，從提高低檔齒輪的抗彎強度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強度考慮，應(yīng)當選用較大的螺旋角。對于所設(shè)計的轎車變速器，要求其齒輪轉(zhuǎn)速高而噪聲小，故選用螺旋角時應(yīng)取較大值。 為了適當減小輸出軸上的軸向力，各檔齒輪的螺旋角可不相同。當常嚙合齒輪與各檔齒輪的軸向力相互抵消時，各檔齒輪的螺旋角應(yīng)滿足下式要求： (3-4) 式中：——輸出軸上常嚙合齒輪螺旋角； ——輸出軸上常嚙合齒輪節(jié)圓半徑； ——當下標注=1，2，3，5時，分別表示變速器一、二、三和五檔輸出軸的齒輪螺旋角； ——輸出軸上其他

50、各檔齒輪的節(jié)圓半徑。 （3）齒形 斜齒輪螺旋角的方向有左旋和右旋之分。本設(shè)計中，第一軸斜齒輪全部采用左旋，可使得輸入軸上所承受的軸向力經(jīng)軸承蓋直接作用于變速器的殼體上，而不需要通過軸承的彈性擋圈來傳遞。同時，第二軸上斜齒輪全部采用右旋，因此相互嚙合的幾對齒輪副具有方向相反的軸向力，故該力可以部分抵消。 （4）齒寬 齒輪寬度對變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強度和齒輪工作時受力均勻程度等均有影響。 選用較小的齒寬可以縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量。但齒寬減少使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點唄削弱，齒輪的工作應(yīng)力增加；選用較大的齒寬，工作時會因軸的變形導致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻

51、并在齒寬方向磨損不均勻。 齒輪寬度的大小直接影響著齒輪的承載能力，加大，齒的承載能力增高，但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)齒寬系數(shù)來選定齒寬： = (3-5) 式中：——齒寬系數(shù),取=7； ——法向模數(shù)。 齒輪的齒寬在按公式計算后再做適當圓整，而且常將小齒輪的齒寬在圓整值的基礎(chǔ)上加寬5～10，以防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導致嚙合齒

52、寬減小而增大齒輪單位齒寬的工作載荷。 （5）齒頂高系數(shù) 一般汽車變速器的齒輪均采用標準齒頂高系數(shù)=1.0。而現(xiàn)代轎車變速器多采用長齒齒輪，即齒頂高系數(shù)大于1，因為該長齒齒輪不僅可以增大重合度，而且相比標準齒高齒輪在強度、噪聲、動載荷和振動等方面均有明顯改善，但同時也存在著相對滑動速度大、易根切或齒頂變尖等問題，如果能有效平衡其優(yōu)缺點選取一個較好的齒頂高系數(shù)，則對變速器齒輪的傳動性能有著很大的幫助。 3.中心距 齒輪中心距作為變速器的重要參數(shù)之一，對變速器的外形尺寸、體積及質(zhì)量大小、輪齒的接觸強度有著直接的影響，所選取的中心距也應(yīng)該能保證齒輪的強度。 中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒

53、輪壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當由保證輪齒有必要的接觸強度來確定。 本文設(shè)計的兩軸式變速器的齒輪中心距，可根據(jù)對已有變速器統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式來進行初選： = (3-6) 式中， ——中心距系數(shù),對轎車，=8.9～9.3；對貨車，=8.6～9.6； ——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，，已知=161； ——變速器的一檔傳動比，已知=3.6； ——變速器的傳動效率，一般可取=0.96。 則, =（8.9～9.3） =73.202～76.492（）

54、 初選中心距=76。 檔變速器選用常嚙合齒輪對數(shù)和同步器多時，中心距系數(shù)應(yīng)取給出系數(shù)的上限。 另外，當汽車在良好路面上行駛時，中心距應(yīng)取最小值。同時，中心距的確定還要考慮齒輪相關(guān)的幾何參數(shù)和變速器結(jié)構(gòu)的要求，如模數(shù)、齒數(shù)、變位系數(shù)及斜齒輪螺旋角要與所選的中心距相匹配。 3.3.2各檔齒輪齒數(shù)的確定 在初選了變速器的檔位數(shù)、傳動比、中心距、軸向尺寸、齒輪模數(shù)和螺旋角并繪出變速器的結(jié)構(gòu)方案簡圖后，即可對各檔齒輪的齒數(shù)進行分配。 變速器的齒輪齒數(shù)確定應(yīng)考慮一下幾點因素： （1）應(yīng)盡量滿足整車動力性、經(jīng)濟性等對變速器各檔傳動比的要求； （2）增加齒輪齒數(shù)可適當降低齒輪傳動時的噪聲； （

55、3）最少齒數(shù)應(yīng)使齒輪不產(chǎn)生根切。通常變速器一檔小齒輪的齒數(shù)最少，因此該小齒輪不應(yīng)產(chǎn)生根切，并且其根圓直徑應(yīng)大于所在軸的直徑； （4）對于相互嚙合的齒輪，其齒數(shù)不應(yīng)有公因數(shù)，高速齒輪更應(yīng)該注意這點。 圖3-1 變速器結(jié)構(gòu)簡圖 1.確定一檔齒輪的齒數(shù)分配 初選模數(shù)時，一檔=2.75； 初選中心距時，取=76； 初選螺旋角=28°； 一檔傳動比： (3-7) 一檔齒數(shù)和： (3-8) 則初步確定一檔齒數(shù)和=48.80； 初取=11，=40，則= =51，得此時的中心距=79.69

56、 。 對一檔齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角： 即=22.47°。 端面嚙合角： 即=14.32° 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 全齒高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 當量齒數(shù)： 2.確定二檔齒輪的齒數(shù)分配 二檔齒輪選用斜齒輪，令其螺旋角和不同，初選螺旋角=32°； 初選模數(shù)=2.75； 二檔傳動比： 二檔齒數(shù)和： 則初步確定二檔齒數(shù)和=46.87； 初取=15，=32，則==47，得此時的中心距=76.21。 對二檔齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角： 即=23.23° 端面嚙

57、合角： 即=22.86° 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 全齒高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 當量齒數(shù)： 3.確定三檔齒輪的齒數(shù)分配 三檔齒輪選用斜齒輪，令其螺旋角和不同，初選螺旋角=35°； 初選模數(shù)=2.5； 三檔傳動比： 三檔齒數(shù)和： 則初步確定三檔齒數(shù)和=49.80； 初取=20，=30，則==50，得此時的中心距=76.31。 對三檔齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角： 即=23.96° 端面嚙合角： 即=23.43° 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高：

58、 全齒高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 當量齒數(shù)： 4.確定四檔齒輪的齒數(shù)分配 四檔齒輪選用斜齒輪，令其螺旋角和不同，初選螺旋角=35°； 初選模數(shù)=2.5； 四檔傳動比： 四檔齒數(shù)和： 則初步確定四檔齒數(shù)和=49.80； 初取=24，=26，則==50，得此時的中心距=76.31。 對四檔齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角： 即=23.96°。 端面嚙合角： 即=23.43° 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 全齒高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 當量齒數(shù)：

59、 5.確定五檔（超速檔）齒輪的齒數(shù)分配 五檔齒輪選用斜齒輪，令其螺旋角和不同，初選螺旋角=35°； 初選模數(shù)=2.5； 五檔傳動比： 五檔齒數(shù)和： 則初步確定五檔齒數(shù)和=49.80； 初取=27，=23，則==50，得此時的中心距=76.31。 對五檔齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角： 即=23.96°。 端面嚙合角： 即=23.43° 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 全齒高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 當量齒數(shù)： 6.確定倒檔齒輪的齒數(shù)分配 該手動變速器的倒檔機構(gòu)示意圖如圖所示：

60、 圖3-2 倒檔機構(gòu)示意圖 由于倒檔采用的是直齒輪，初選其模數(shù)時采用較大值。倒檔齒輪選用的模數(shù)與一檔相同，初選=2.75； 倒檔的傳動比為: 為了保證齒輪11和12的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5以上的間隙，故 即=11，=40，=21。 倒檔的傳動比為： 對倒檔齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角： 即=23.96°。 端面嚙合角： 即=23.43° 分度圓直徑： 齒頂高： 齒根高： 全齒高： 齒頂圓直徑： 齒根圓直徑： 當量齒數(shù)： 由于齒數(shù)需要取整，故完成齒輪的齒數(shù)分配后，由齒輪齒

61、數(shù)計算得到的傳動比相比之前滿足整車動力性和經(jīng)濟性優(yōu)化得到的傳動比值有一定的誤差，如表3-4所示， 表3-4 各檔傳動比與真實值的誤差 檔位 一檔 二檔 三檔 四檔 五檔 倒檔 精確值 3.6 2.125 1.458 1.071 0.857 3.72 計算值 3.636 2.133 1.5 1.083 0.852 3.636 相對誤差 1% 0.38% 2.88% 1.12% 0.58% 2.26% 由上表可知，二檔、五檔設(shè)計誤差較小，一檔、三檔、四檔和倒檔的設(shè)計誤差較大。在一定的條件下允許此類誤差存在，對整車的動力性和經(jīng)濟性不會造成太

62、大的影響。 3.3.3齒輪變位系數(shù)的選擇 齒輪的變位是齒輪設(shè)計中一個非常重要的環(huán)節(jié)。 采用變位齒輪的原因： （1）為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距； （2）提高齒輪的強度、使用平穩(wěn)性、耐磨性、抗膠合能力和使用壽命； （3）降低齒輪的嚙合噪聲。 對變速器進行齒輪修正可以有效改善齒輪傳動的某些性能。齒輪修正的方法主要有以下三種：一是加工前改變刀具的原始齒廓參數(shù)；二是加工時改變刀具與齒輪毛坯的相對位置，即齒輪變位；三是加工后改變齒輪齒廓的局部漸開線，即齒面修形。 為了避免齒輪嚙合時 產(chǎn)生根切或干涉，同時為了配湊中心距以及滿足各檔傳動齒輪在彎曲強度、接觸強度、抗膠合、耐磨損和運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性

63、等方面的不同要求，并且有效地提高齒輪壽命，汽車變速器均采用變位齒輪。 變位齒輪的主要優(yōu)點在于加工標準齒輪時，不用改變其所有刀具的參數(shù)，只需要改變刀具和工件的相對位置并且相應(yīng)地改變毛胚的外徑就可以了。加工出的變位齒輪齒廓具有與未變位的標準齒輪相同的基圓漸開線，差別在于選取了不同的齒輪部位而已。 變位齒輪可分為正變位和負變位。用齒條刀具加工標準齒輪時，齒條中線與齒輪的分度圓相切，若此時將刀具移向毛胚則為負變位，反之則為正變位。齒輪正變位時，其分度圓齒厚增大，齒間減小，同時齒根圓和齒頂圓都增大，但基圓不變。正變位會增強齒根，可用來避免根切，但正變位量過大時會使齒頂變尖，易斷裂。負變位對齒輪的影響

64、則正好相反。另外，變位齒輪又可分為高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零，故中心距、嚙合角都與未變位的標準齒輪傳動相同。高度變位可增加小齒輪的齒根強度，使它達到和大齒輪強度相接近的程度。高度變位齒輪副的缺點是不能同時增加一對齒輪的強度，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。角度變位可獲得良好的嚙合性及傳動質(zhì)量指標，既具有高度變位的優(yōu)點，也避免了其缺點，故采用得較多。 當齒數(shù)和多的齒輪副采用標準齒輪傳動或高度變位時，則對齒輪和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。對斜齒輪傳動，還可通過選擇合適的螺旋角來達到中心距相同的要求。 需要注意的是，當采用一種齒輪變

65、位時，其某一變位值只能夠改善傳動質(zhì)量的某些指標，對其他指標卻會產(chǎn)生相反的效果。因此在選擇變位的種類和變位系數(shù)時，需具體分析該齒輪副在其使用條件下的破壞形式和原因。若實際齒輪中心距為已經(jīng)確定的中心距，則齒輪應(yīng)采用高度變位；若需配湊中心距，則齒輪應(yīng)采用角度變位。變速器齒輪是在承受循環(huán)負荷的條件下工作，有時還承受沖擊負荷。變速器齒輪的主要損壞形式是疲勞斷裂和齒面剝落，故選擇變位系數(shù)時應(yīng)主要保證提高齒輪的接觸強度和彎曲強度。對于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強度較低，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。由于低檔齒輪需要傳遞大轉(zhuǎn)矩，則小齒輪的齒根需要加強，為防止其彎曲斷裂，故應(yīng)加強小齒輪而采

66、用正變位；對于高檔齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。由于高檔齒輪其轉(zhuǎn)速高，嚙合次數(shù)多，則需要保證其接觸強度，為提高接觸強度，應(yīng)使兩齒正變位且變位系數(shù)盡量取大些，這樣兩齒輪的齒輪漸開線離基圓較遠，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。 總變位系數(shù)越小，一對齒輪齒根總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強度越低。但是，由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動，故噪聲要小些。 3.4 小結(jié) 本章根據(jù)考慮整車動力性和經(jīng)濟性優(yōu)化后的傳動比并結(jié)合變速器的相關(guān)設(shè)計理論，完成了其主要零件的參數(shù)選擇計算，包括齒輪的基本參數(shù)和幾何尺寸、齒數(shù)的分配等。 第4章 齒輪的設(shè)計計算 4.1 齒輪的損壞原因及形式 齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷、齒面點蝕和移動換檔齒輪端部破壞。以下簡要敘述一下輪齒折斷和齒面點蝕兩種損壞形式的機理和解決措施。 4.1.1輪齒折斷 輪齒折斷分兩種：輪齒受足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒在重復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的很少，