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附 錄
附錄A 英文文獻(xiàn)
Transmission Overview
Transmission gearbox's function the engine's output rotational speed is high, the maximum work rate and the maximum torque appears in certain rotational speed area. In order to display engine's optimum performance, must have a set of variable speed gear, is coordinated the engine the rotational speed and wheel's actual moving velocity. The transmission gearbox may in the automobile travel process, has the different gear ratio between the engine and the wheel, through shifts gears may cause the engine work under its best power performance condition. Transmission gearbox's trend of development is more and more complex, the automaticity is also getting higher and higher, the automatic transmission will be future mainstream.
Automotive Transmission's mission is to transfer power, and in the process of dynamic change in the transmission gear ratio in order to adjust or change the characteristics of the engine, at the same time through the transmission to adapt to different driving requirements. This shows that the transmission lines in the automotive transmission plays a crucial role. With the rapid development of science and technology, people's car is getting higher and higher performance requirements, vehicle performance, life, energy consumption, such as vibration and noise transmission depends largely on the performance, it is necessary to attach importance to the study of transmission.
Transmission gearbox's pattern the automobile automatic transmission common to have three patterns: Respectively is hydraulic automatic transmission gearbox (AT), machinery stepless automatic transmission (CVT), electrically controlled machinery automatic transmission (AMT). At present what applies is most widespread is, AT becomes automatic transmission's pronoun nearly.
AT is by the fluid strength torque converter, the planet gear and the hydraulic control system is composed, combines the way through the fluid strength transmission and the gear to realize the speed change bending moment. And the fluid strength torque converter is the most important part, it by components and so on pump pulley, turbine wheel and guide pulley is composed, has at the same time the transmission torque and the meeting and parting function.
And AT compare, CVT has omitted complex and the unwieldy gear combination variable transmission, but is two groups of band pulleys carries on the variable transmission. Through changes the driving gear and the driven wheel transmission belt's contact radius carries on the speed change. Because has cancelled the gear drive, therefore its velocity ratio may change at will, the speed change is smoother, has not shifted gears kicks the feeling.
AMT and the hydraulic automatic transmission gearbox (AT) is the having steps automatic transmission equally. It in the ordinary manual transmission gearbox's foundation, through installs the electrically operated installment which the microcomputer controls, the substitution originally coupling's separation which, the joint and the transmission gearbox completes by the manual control elects to keep off, to shift gears the movement, realizes fluid drive.
Manual transmission gear mainly uses the principle of deceleration. Transmission within the group have different transmission ratio gear pair, and the car at the time of shift work, that is, through the manipulation of institutions so that the different transmission gear pair work. Manual transmission, also known as manual gear transmission, with axial sliding in the gears, the meshing gears through different speed to achieve the purpose of torque variation. Manual shift transmission can operate in full compliance with the will of the driver, and the simple structure, the failure rate is relatively low, value for money.
Automatic transmission is based on speed and load (throttle pedal travel) for two-parameter control gear in accordance with the above two parameters to automatically take-off and landing. Automatic transmission and manual transmission in common, that is, there are two-stage transmission, automatic transmission can only speed the pace to automatically shift, manual transmission can be eliminated, "setback" of the shift feel.
?? Automatic transmission is a torque converter, planetary gears and hydraulic manipulation of bodies, through the hydraulic transmission and gear combination to achieve the purpose of variable-speed torque variation.
Also known as CVT-type continuously variable CVT. This transmission and automatic transmission gear generally the biggest difference is that it eliminates the need of complex and cumbersome combination of variable-speed gear transmission, and only two groups to carry out variable-speed drive pulley.
CVT transmission than the traditional structure of simple, smaller and it is not the number of manual gear transmission, no automatic transmission planetary gear complex group, mainly rely on the driving wheel, the driven wheel and the transmission ratio brought about by the realization of non-class change.
Widely used in automotive internal combustion engine as a power source, the torque and speed range is very small, and complex conditions require the use of motor vehicles and the speed of the driving force in the considerable changes in the scope. To resolve this contradiction, in the transmission system to set up the transmission to change transmission ratio, the expansion of the driving wheel torque and speed range in order to adapt to constantly changing traffic conditions, such as start, acceleration, climbing and so on, while the engine in the most favorable conditions to work under the scope; in the same direction of rotation of the engine under the premise of the automobile can be driven back; the use of neutral, interruption of power transmission, in order to be able to start the engine, idle speed, and ease of transmission or power shift . Transmission is designed to meet the above requirements, so that the conditions in a particular vehicle stability.
In addition to transmission can be used to meet certain requirements, but also to ensure that it and the car can have a good match, and can improve the car's power and economy to ensure that the engine in a favorable condition to increase the scope of the work of the use of motor vehicles life, reduce energy consumption, reduce noise, such as the use of motor vehicles.
Today the world's major car companies CVT are very active in the study. The near future, with electronic control technology to further improve, electronically controlled Continuously Variable Transmission-type is expected to be a wide range of development and application.
附錄B 文獻(xiàn)翻譯
變速器概述
發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的轉(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，來(lái)協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪的實(shí)際行駛速度。變速器可以在汽車行駛過(guò)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(guò)換擋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在其最佳的動(dòng)力性能狀態(tài)下。變速器的發(fā)展趨勢(shì)是越來(lái)越復(fù)雜，自動(dòng)化程度也越來(lái)越高，自動(dòng)變速器將是未來(lái)的主流。
汽車變速器的任務(wù)是傳遞動(dòng)力,并在動(dòng)力的傳遞過(guò)程中改變傳動(dòng)比，以調(diào)節(jié)或變換發(fā)動(dòng)機(jī)的特性，同時(shí)通過(guò)變速來(lái)適應(yīng)不同的駕駛要求。由此可見(jiàn)，變速器在汽車傳動(dòng)系中扮演著至關(guān)重要的角色。隨著科技的高速發(fā)展，人們對(duì)汽車性能的要求越來(lái)越高，汽車的性能、使用壽命、能源消耗、振動(dòng)噪聲等在很大程度上取決于變速器的性能，因此必須重視對(duì)變速器的研究。
變速器的型式
汽車自動(dòng)變速器常見(jiàn)的有三種型式：分別是液力自動(dòng)變速器(AT)、機(jī)械無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器(CVT)、電控機(jī)械自動(dòng)變速器(AMT)。目前應(yīng)用最廣泛的是AT，AT幾乎成為自動(dòng)變速器的代名詞。
AT是由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過(guò)液力傳遞和齒輪組合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)變速變矩。其中液力變扭器是最重要的部件，它由泵輪、渦輪和導(dǎo)輪等構(gòu)件組成，兼有傳遞扭矩和離合的作用。
與AT相比，CVT省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動(dòng)，而是兩組帶輪進(jìn)行變速傳動(dòng)。通過(guò)改變驅(qū)動(dòng)輪與從動(dòng)輪傳動(dòng)帶的接觸半徑進(jìn)行變速。由于取消了齒輪傳動(dòng)，因此其傳動(dòng)比可以隨意變化，變速更加平順，沒(méi)有換擋的突跳感。
AMT和液力自動(dòng)變速器（AT）一樣是有級(jí)自動(dòng)變速器。它在普通手動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上，通過(guò)加裝微電腦控制的電動(dòng)裝置，取代原來(lái)由人工操作完成的離合器的分離、接合及變速器的選擋、換擋動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。
手動(dòng)變速器主要采用齒輪傳動(dòng)的降速原理。變速器內(nèi)有多組傳動(dòng)比不同的齒輪副，而汽車行駛時(shí)的換擋工作，也就是通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)使變速器內(nèi)的不同的齒輪副工作。手動(dòng)變速器又稱手動(dòng)齒輪式變速器，含有可以在軸向滑動(dòng)的齒輪，通過(guò)不同齒輪的嚙合達(dá)到變速變矩的目的。手動(dòng)變速器的換擋操作可以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、價(jià)廉物美。
自動(dòng)變速器是根據(jù)車速和負(fù)荷（油門踏板的行程）來(lái)進(jìn)行雙參數(shù)控制，擋位根據(jù)上面的兩個(gè)參數(shù)來(lái)自動(dòng)升降。自動(dòng)變速器與手動(dòng)變速器的共同點(diǎn)，就是二者都屬于有級(jí)式變速器，只不過(guò)自動(dòng)變速器可以根據(jù)車速的快慢來(lái)自動(dòng)實(shí)現(xiàn)換擋，可以消除手動(dòng)變速器“頓挫”的換擋感覺(jué)。
自動(dòng)變速器是由液力變矩器、行星齒輪和液壓操縱機(jī)構(gòu)組成，通過(guò)液力傳遞和齒輪組合的方式來(lái)達(dá)到變速變矩的目的。
無(wú)級(jí)變速器又稱為連續(xù)變速式無(wú)級(jí)變速器。這種變速器與一般齒輪式自動(dòng)變速器的最大區(qū)別，是它省去了復(fù)雜而又笨重的齒輪組合變速傳動(dòng)，而只用了兩組帶輪進(jìn)行變速傳動(dòng)。無(wú)級(jí)變速器結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)變速器簡(jiǎn)單，體積更小，它既沒(méi)有手動(dòng)變速器的眾多齒輪副，也沒(méi)有自動(dòng)變速器復(fù)雜的行星齒輪組，主要靠主動(dòng)輪、從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶來(lái)實(shí)現(xiàn)速比的無(wú)級(jí)變化。
汽車上廣泛采用內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍很小，而復(fù)雜的使用條件要求汽車的驅(qū)動(dòng)力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為解決這一矛盾，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置了變速器，用來(lái)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)在最有利的工況范圍下工作；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；利用空擋，中斷動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于變速器換擋或進(jìn)行動(dòng)力輸出。變速器設(shè)計(jì)的目的就是為了滿足上述的要求，使汽車在特定的工況下穩(wěn)定的工作。
變速器除了要能滿足一定的使用要求外，還要保證使其和汽車能有很好的匹配性，可以提高汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況范圍內(nèi)工作提高汽車的使用壽命、降低能源消耗、減少汽車的使用噪聲等。
當(dāng)今世界各大汽車公司對(duì)無(wú)級(jí)變速器的研究都十分活躍。不久的將來(lái)，隨著電子控制技術(shù)的進(jìn)一步完善，電子控制式的無(wú)級(jí)變速器可望得到廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。
哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 變 速 器 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 ， 是 汽 車 總 成 部 件 中 的 重 要 組 成 部 分 ， 是 主 要 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 。 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 要 求 對(duì) 汽 車 的 動(dòng) 力 性 、 燃 料 經(jīng) 濟(jì) 性 、 換 檔 操 縱 的 可 靠 性 與 輕 便 性 、 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 性 與 效 率 等 都 有 直 接 的 影 響 。 本 文 設(shè) 計(jì) 研 究 了 三 軸 式 十 二 擋 手 動(dòng) 變 速 器 ， 其 目 的 是 基 于 機(jī) 械 原 理 、 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 、 AutoCAD 等 知 識(shí) 的 熟 練 運(yùn) 用 和 掌 握 ， 并 利 用 Auto CAD 軟 件 繪 制 裝 配 圖 和 零 件 圖 等 五 項(xiàng) 內(nèi) 容 。 同 時(shí) 運(yùn) 用 汽 車 構(gòu) 造 、 汽 車 設(shè) 計(jì) 、 材 料 力 學(xué) 、 互 換 性 測(cè) 量 等 學(xué) 科 知 識(shí) 對(duì) 三 軸 式 十 二 檔 變 速 器 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 。 首 先 ， 本 文 將 概 述 變 速 器 的 現(xiàn) 狀 和 發(fā) 展 趨 勢(shì) ， 介 紹 變 速 器 領(lǐng) 域 的 最 新 發(fā) 展 狀 況 。 其 次 ， 工 作 原 理 做 了 闡 述 ， 對(duì) 不 同 的 變 速 器 傳 動(dòng) 方 案 進(jìn) 行 比 較 ， 選 擇 合 理 的 結(jié) 構(gòu) 方 案 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) 。 再 次 ， 對(duì) 變 速 器 的 各 擋 齒 輪 和 軸 以 及 軸 承 做 了 詳 細(xì) 的 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 ， 并 進(jìn) 行 了 受 力 分 析 、 強(qiáng) 度 和 剛 度 校 核 計(jì) 算 ,并 為 為 這 些 元 件 選 擇 合 適 的 工 程 材 料 及 熱 處 理 方 法 。 對(duì) 一 些 標(biāo) 準(zhǔn) 件 進(jìn) 行 了 選 型 以 及 變 速 器 的 傳 動(dòng) 方 案 設(shè) 計(jì) 。 簡(jiǎn) 單 講 述 了 變 速 器 中 各 部 件 材 料 的 選 擇 。 最 后 ， 本 文 將 對(duì) 變 速 器 換 檔 過(guò) 程 中 的 重 要 部 件 —同 步 器 以 及 操 縱 機(jī) 構(gòu) 進(jìn) 行 闡 述 ， 講 述 同 步 器 的 類 型 、 工 作 原 理 、 設(shè) 計(jì) 方 法 以 及 重 要 參 數(shù) 。 關(guān) 鍵 詞 ： 變 速 器 ； 傳 動(dòng) 比 ； 參 數(shù) ； 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 ； 校 核 ； 齒 輪 ； 軸 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) II ABSTRACT Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a direct impact on efficiency. This design study of the three-axis 12-speed manual transmission, the purpose is based on mechanical principles, mechanical design, AutoCAD and other knowledge and mastery of the use of skilled and using Auto CAD software, drawing assembly drawings and parts diagrams of five elements. At the same time the use of vehicle construction, automotive design, material mechanics, interchangeability of measurement knowledge of the subjects on the three-axis gearbox design file 12. At first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission. The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a better structure scheme. Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment. At last, I will introduce the operation mechanism and the synchronizer, which plays an important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer. At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design. Key words: Transmission； Transmission Ratio； Parameters； Design and Calculation； Checking； Shaft； Gear 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 目 錄 摘 要 .........................................................I ABSTRACT......................................................II 第 1 章 緒 論 ..................................................1 1.1 汽車變速器概述 ...........................................1 1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況和發(fā)展方向 .................................1 第 2 章 傳動(dòng)方案及零部件結(jié)構(gòu)分析 ................................3 2.1 變速器的基本設(shè)計(jì)要求 .....................................3 2.2 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析和方案的設(shè)計(jì) ...........................3 2.2.1 雙 中 間 軸 特 點(diǎn) 分 析 ....................................4 2.2.2 倒 擋 布 置 方 案 分 析 ....................................4 2.2.3 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 布 置 其 他 問(wèn) 題 的 分 析 ..........................6 2.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 ........................................6 2.3.1 齒 輪 形 式 ...........................................6 2.3.2 變 速 器 軸 ...........................................6 2.3.3 變 速 器 軸 承 的 選 擇 ...................................7 2.3.4 換 檔 機(jī) 構(gòu) ...........................................7 2.3.5 防 止 自 動(dòng) 脫 擋 的 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .............................8 2.4 本章小結(jié) .................................................10 第 3 章 變速器齒輪參數(shù)選擇及齒數(shù)分配 ..........................11 3.1 汽車主要技術(shù)參數(shù) ..........................................11 3.2 變速器擋數(shù)和傳動(dòng)比的確定 ................................11 3.2.1 主 減 速 比 的 確 定 .....................................11 3.2.2 變 速 器 最 低 擋 傳 動(dòng) 比 的 確 定 ..........................12 3.2.3 變 速 器 擋 數(shù) 和 傳 動(dòng) 比 范 圍 的 確 定 .......................13 3.2.4 變 速 器 其 他 各 擋 傳 動(dòng) 比 的 確 定 ........................13 3.3 中心距 A 的確定 ...........................................14 3.4 變速器齒輪參數(shù)的選擇 ....................................15 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 3.4.1 模 數(shù) 和 齒 寬 選 擇 .....................................15 3.4.2 齒 形 、 壓 力 角 a .....................................15 3.4.3 齒 寬 b .............................................15 3.4.4 齒 頂 高 系 數(shù) ........................................16 3.4.5 齒 輪 的 修 正 ........................................16 3.5 變速器各擋齒輪齒數(shù)的分配 .................................17 3.5.1 確 定 一 擋 齒 輪 的 齒 數(shù) ................................17 3.5.2 確 定 二 擋 齒 輪 的 齒 數(shù) ................................18 第 4 章 齒輪與軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 .....................................21 4.1 齒輪設(shè)計(jì)與計(jì)算 ..........................................21 4.1.1 齒 輪 材 料 的 選 擇 原 則 ................................21 4.1.2 輪 齒 強(qiáng) 度 校 核 ......................................21 4.2 變速器軸的軸徑和軸長(zhǎng)設(shè)計(jì)計(jì)算 .............................23 4.2.1 各 軸 的 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 速 計(jì) 算 ..............................24 4.2.2 變 速 器 軸 的 強(qiáng) 度 校 核 ................................24 4.2.3 軸 的 撓 度 校 核 .......................................26 4.3 軸承的選擇與校核 ........................................28 4.3.1 一 軸 軸 承 的 選 擇 與 校 核 ..............................28 4.3.2 二 軸 軸 承 的 選 擇 與 校 核 ..............................29 4.3.3 中 間 軸 軸 承 的 選 擇 與 校 核 ............................30 第 5 章 同步器和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及格選用 .........................32 5.1 同步器的設(shè)計(jì) ............................................32 5.1.1 鎖 銷 式 同 步 器 .......................................32 5.1.2 鎖 環(huán) 式 同 步 器 ......................................33 5.1.3 同 步 器 主 要 尺 寸 的 確 定 ..............................34 5.1.4 同 步 器 主 要 參 數(shù) 的 確 定 ..............................37 5.2 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) ....................................39 5.2.1 變 速 器 操 縱 機(jī) 構(gòu) 的 要 求 及 分 類 .......................40 5.2.2 變 速 器 操 縱 機(jī) 構(gòu) 分 析 ................................41 5.3 變速器箱體的設(shè)計(jì) ........................................42 5.4 本章小結(jié) ................................................43 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 結(jié) 論 ........................................................44 致 謝 ......................................................45 參考文獻(xiàn) ......................................................46 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 1.1 汽車變速器概述 變 速 器 用 于 改 變 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 曲 軸 的 轉(zhuǎn) 矩 和 轉(zhuǎn) 速 ， 以 適 應(yīng) 汽 車 在 起 步 、 加 速 、 行 駛 以 及 克 服 各 種 道 路 障 礙 等 不 同 行 駛 條 件 下 ， 滿 足 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 牽 引 力 及 車 速 不 同 要 求 的 需 要 。 隨 著 汽 車 工 業(yè) 的 不 斷 發(fā) 展 ， 今 后 要 求 汽 車 車 型 的 多 樣 化 、 個(gè) 性 化 、 智 能 化 已 成 為 汽 車 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 。 但 變 速 器 設(shè) 計(jì) 一 直 是 汽 車 設(shè) 計(jì) 中 最 重 要 的 環(huán) 節(jié) 之 一 ， 它 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 ， 同 時(shí) 使 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 在 最 有 利 的 工 況 范 圍 內(nèi) 工 作 。 因 此 它 的 性 能 影 響 到 汽 車 的 動(dòng) 力 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 指 標(biāo) 。 變 速 器 能 使 汽 車 以 非 常 低 的 穩(wěn) 定 車 速 行 駛 ， 而 這 種 低 的 車 速 只 靠 內(nèi) 燃 機(jī) 的 最 低 穩(wěn) 定 車 速 是 難 以 達(dá) 到 的 。 變 速 器 的 倒 擋 使 汽 車 能 倒 退 行 駛 ； 其 空 擋 使 汽 車 在 啟 動(dòng) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 、 停 車 和 滑 行 時(shí) 能 長(zhǎng) 時(shí) 間 將 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 和 傳 動(dòng) 系 分 離 。 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 除 了 對(duì) 汽 車 的 動(dòng) 力 性 、 經(jīng) 濟(jì) 性 有 影 響 同 時(shí) 對(duì) 汽 車 操 縱 的 可 靠 性 與 輕 便 性 、 傳 動(dòng) 的 平 穩(wěn) 性 與 效 率 等 都 有 直 接 影 響 。 變 速 器 與 主 減 速 器 及 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 參 數(shù) 做 優(yōu) 化 匹 配 ， 可 得 到 良 好 的 動(dòng) 力 性 與 經(jīng) 濟(jì) 性 ； 采 用 自 鎖 及 互 鎖 裝 置 ， 倒 擋 安 全 裝 置 ， 其 他 結(jié) 構(gòu) 措 施 ， 可 使 操 縱 可 靠 ， 不 產(chǎn) 生 跳 擋 、 亂 擋 、 自 動(dòng) 脫 擋 和 誤 掛 倒 擋 ； 采 用 同 步 器 可 使 換 擋 輕 便 ， 無(wú) 沖 擊 及 噪 聲 ； 采 用 斜 齒 輪 、 修 形 及 參 數(shù) 優(yōu) 化 等 措 施 可 使 齒 輪 傳 動(dòng) 平 穩(wěn) 、 噪 聲 低 ， 不 同 的 傳 動(dòng) 比 還 可 以 使 在 其 不 同 路 面 提 高 汽 車 的 動(dòng) 力 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 ， 使 汽 車 和 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 有 良 好 的 匹 配 性 。 1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況和發(fā)展方向 變速器作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的總要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽 車技術(shù)水平的一項(xiàng)重要依據(jù)。2l 世紀(jì)能源與環(huán)境、先進(jìn)的制造技術(shù)、新 型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的 科技進(jìn)步推動(dòng)了變速器技術(shù)的發(fā)展。目前國(guó)內(nèi)外的變速器主要向著多檔位 方向發(fā)展，多檔位變速器在實(shí)際中所占的比例越來(lái)越大，目前有一部分重 型載貨汽車上使用的是多檔變速器。變速器作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的總要組成 部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽車技術(shù)水平的一項(xiàng)重要依據(jù)。21 世紀(jì)能 源與環(huán)境、先進(jìn)的制造技術(shù)、新型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學(xué)技 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的科技進(jìn)步推動(dòng)了變速器技術(shù)的發(fā)展。 根據(jù)前進(jìn)檔數(shù)分為：三檔變速器，四檔變速器，五檔變速器，多檔變 速器。 根據(jù)軸的形式分為：同定軸式，旋轉(zhuǎn)軸式。其中固定軸式又分為：兩 軸式變速器，中間軸式變速器，雙中間軸式變速器，多中間軸式變速器。 固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多剛于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車 上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要 用于液力機(jī)械式變速器。目前自動(dòng)變速器得到了廣泛的應(yīng)用。 變速器技術(shù)的發(fā)展動(dòng)向如下： (1)節(jié)能與環(huán)境保護(hù)。變速器的節(jié)能與環(huán)境保護(hù)既包括傳動(dòng)系本身的 節(jié)能與環(huán)境保護(hù)，也包括發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能與保護(hù)。因此研究高效率的傳動(dòng)副 來(lái)節(jié)約能源，采用零污染的工作介質(zhì)或潤(rùn)滑油來(lái)避免環(huán)境污染，根據(jù)發(fā)動(dòng) 機(jī)的特性和行駛工況來(lái)設(shè)計(jì)變速器，使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)，以保證汽 車在最高傳動(dòng)效率和最低污染物排放區(qū)運(yùn)行： (2)應(yīng)用新型材料。材料科學(xué)域技術(shù)是 21 世紀(jì)重點(diǎn)發(fā)展的科學(xué)技術(shù)領(lǐng) 域。各種新型材料在變速器種的應(yīng)用已經(jīng)推動(dòng)了汽車技術(shù)的發(fā)展和性能的 提高。陶瓷材料、高分子聚合物、納米材料、梯度材料、表面渡膜技術(shù)等 獨(dú)特的性能特點(diǎn)，將對(duì)變速器的性能產(chǎn)生重要的影晌： (3)高性能、低成本、微型化。高性能、高效、精密、低噪聲、長(zhǎng)壽 命、重量輕、體積小、低成本一直以來(lái)是變速器的發(fā)展方向； (4)智能化、集成化。變速器智能化、集成化是信息、電子集成技術(shù) 和控制技術(shù)．與變速器技術(shù)的結(jié)合。其特點(diǎn)是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性和汽車的 行駛工況，通過(guò)計(jì)算機(jī)智能控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器傳動(dòng)比的實(shí)時(shí)控制，使發(fā) 動(dòng)機(jī)工作在最佳狀態(tài)。將變速器智能化，并且普及到大眾化的汽車上。這 樣的汽車可以依據(jù)駕車者的性情、路面的狀況、車身的負(fù)荷乃至周邊環(huán)境 等多種因素，挑選最適合的功能，實(shí)現(xiàn)智能化駕駛，以充分發(fā)揮車輛的性 能，降低油耗，確保安全。變速器的發(fā)展使汽車好像有了人的智慧，甚至 比人更善于思索，它根據(jù)外界路面的變化，經(jīng)過(guò)計(jì)算，代替人作出準(zhǔn)確聰 明的決斷。 隨著科技的發(fā)展和汽車工業(yè)的不斷向前進(jìn)步，汽車多檔變速器會(huì)越來(lái) 越多的得到使用。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第 2 章 傳動(dòng)方案及零部件結(jié)構(gòu)分析 變速器用來(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、加速等各種工況下，使汽車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)有倒檔，使汽車獲得 倒退行駛能力。變速器設(shè)有空檔，可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)、汽車滑行或停車時(shí)使 發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪工作。 2.1 變速器的基本設(shè)計(jì)要求 在 本 次 設(shè) 計(jì) 中 ， 由 于 是 對(duì) 傳 統(tǒng) 的 變 速 器 進(jìn) 行 改 進(jìn) 性 設(shè) 計(jì) ， ， 在 給 定 的 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 、 轉(zhuǎn) 速 及 最 高 車 速 、 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 標(biāo) 定 功 率 等 條 件 下 ， 主 要 完 成 變 速 器 機(jī) 構(gòu) 的 設(shè) 計(jì) ， 并 繪 制 出 變 速 器 裝 配 圖 及 主 要 零 件 的 零 件 圖 。 在 本 設(shè) 計(jì) 中 主 要 設(shè) 計(jì) 是 帶 有 主 副 變 速 箱 的 三 軸 式 十 二 檔 變 速 器 。 ， 主 箱 是 三 軸 式 六 檔 的 變 速 器 ， 齒 輪 全 部 為 斜 齒 輪 ， 采 用 慣 性 鎖 環(huán) 式 同 步 器 ， 最 高 檔 位 為 直 接 檔 1。 副 箱 采 用 一 對(duì) 直 接 檔 齒 輪 傳 動(dòng) 和 一 對(duì) 減 速 檔 齒 輪 傳 動(dòng) 并 采 用 鎖 銷 式 同 步 器 來(lái) 改 變 傳 動(dòng) 比 。 從 而 使 掛 入 副 箱 減 速 檔 時(shí) 或 得 通 過(guò) 減 速 齒 輪 后 的 六 個(gè) 減 速 檔 位 。 對(duì) 于 變 速 器 的 要 求 ： (l)保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性； (2)設(shè)置空檔，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸； (3)設(shè)置倒梢，使汽車能倒退行駛； (4)設(shè)置動(dòng)力輸出裝置； (5)換檔迅速、省力、方便； (6)工作可靠。變速器不得有跳檔、亂檔及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； (7)變速器應(yīng)有高的工作效率； (8)變速器的工作噪聲低。 除 此 以 外 ， 變 速 器 還 應(yīng) 當(dāng) 滿 足 輪 廓 尺 寸 和 質(zhì) 量 小 ， 制 造 成 本 低 ， 維 修 方 便 等 要 求 ， 滿 足 汽 車 有 必 要 的 動(dòng) 力 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 指 標(biāo) 。 2.2 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析和方案的設(shè)計(jì) 目 前 ， 汽 車 上 采 用 的 變 速 器 結(jié) 構(gòu) 形 式 是 多 種 多 樣 的 ， 這 是 由 于 各 國(guó) 汽 車 的 使 用 、 制 造 、 修 理 等 條 件 不 同 ， 也 是 由 于 各 種 類 型 汽 車 的 使 用 要 求 不 同 所 決 定 的 。 盡 管 如 此 ， 一 般 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 仍 具 有 很 多 共 同 點(diǎn) 。 各 種 機(jī) 構(gòu) 形 式 都 有 其 各 自 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) ， 這 些 優(yōu) 缺 點(diǎn) 隨 主 觀 和 客 觀 條 件 的 變 化 而 變 化 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 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 。 機(jī) 械 式 變 速 器 ， 具 有 高 的 傳 動(dòng) 效 率 （ η =0.96～ 0.98） ， 因 此 在 各 類 車 上 得 到 廣 泛 的 應(yīng) 用 。 通 常 ， 有 級(jí) 變 速 器 具 有 三 個(gè) 、 四 個(gè) 、 五 個(gè) 前 進(jìn) 擋 ； 重 型 載 貨 汽 車 和 重 型 越 野 車 則 采 用 多 擋 變 速 器 ， 其 前 進(jìn) 擋 位 數(shù) 多 大 6～ 16 個(gè) 甚 至 20 個(gè) 。 變 速 器 擋 位 的 增 多 可 提 高 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 功 率 利 用 率 、 汽 車 的 燃 料 經(jīng) 濟(jì) 性 和 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 擋 位 數(shù) 的 增 多 也 使 變 速 器 的 尺 寸 及 質(zhì) 量 增 大 ， 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 制 造 成 本 提 高 ， 操 縱 也 復(fù) 雜 。 某 些 轎 車 和 貨 車 的 變 速 器 ， 采 用 僅 在 良 好 的 路 面 和 空 載 行 駛 時(shí) 才 使 用 的 超 速 擋 。 采 用 傳 動(dòng) 比 小 于 1（ 約 為 0.7～ 0.8） 的 超 速 擋 ， 可 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 。 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 齒 輪 副 的 數(shù) 目 、 齒 輪 的 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 。 綜 上 所 述 ， 由 于 本 次 設(shè) 計(jì) 的 為 重 型 貨 車 變 速 器 ， 布 置 形 式 采 用 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 前 置 后 輪 驅(qū) 動(dòng) ， 變 速 器 布 置 的 空 間 較 大 ， 對(duì) 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 要 求 較 高 ， 要 求 運(yùn) 行 時(shí) 噪 聲 要 小 ， 故 選 用 雙 中 間 軸 十 二 檔 變 速 檔 ， 并 且 五 檔 為 直 接 檔 1 ， 六 檔 為 超 速 檔 。 2.2.1 雙中間軸特點(diǎn)分析 1.由 于 雙 中 間 軸 ， 使 中 間 軸 上 多 個(gè) 齒 輪 傳 遞 輸 出 的 力 大 小 相 等 ， 方 向 相 反 ， 從 而 使 輸 出 軸 只 受 扭 矩 而 不 受 彎 矩 ， 可 在 設(shè) 計(jì) 時(shí) 減 小 軸 頸 和 齒 輪 直 徑 ， 從 而 減 小 中 心 距 。 體 積 小 ， 質(zhì) 量 輕 ， 降 低 噪 音 ， 提 高 壽 命 。 2.主 軸 及 齒 輪 浮 動(dòng) 安 裝 ， 主 軸 齒 輪 與 二 軸 之 間 可 以 沒(méi) 有 滾 針 軸 承 ， 減 小 發(fā) 熱 故 障 ， 提 高 工 作 可 靠 性 和 性 價(jià) 比 。 3.雙 中 間 軸 一 般 檔 數(shù) 較 多 ， 有 利 于 提 高 加 速 性 。 2.2.2 倒擋布置方案分析 倒 檔 齒 輪 的 結(jié) 構(gòu) 及 其 軸 的 位 置 ， 應(yīng) 與 變 速 器 的 整 體 結(jié) 構(gòu) 方 案 同 時(shí) 考 慮 。 在 結(jié) 構(gòu) 布 置 上 ， 要 注 意 在 不 掛 入 倒 檔 時(shí) ， 不 能 與 第 二 軸 齒 輪 有 嚙 合 情 況 。 換 倒 檔 時(shí) 能 順 利 換 入 倒 檔 ， 而 不 和 其 它 齒 輪 發(fā) 生 干 涉 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 與 前 進(jìn) 擋 位 比 較 ， 倒 擋 使 用 率 不 高 ， 而 且 都 是 在 停 車 狀 態(tài) 下 實(shí) 現(xiàn) 換 倒 擋 ， 故 多 數(shù) 方 案 采 用 直 齒 滑 動(dòng) 齒 輪 方 式 換 倒 擋 。 為 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 。 前 者 雖 然 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 但 是 中 間 傳 動(dòng) 齒 輪 的 輪 齒 ， 是 在 最 不 利 的 正 ， 負(fù) 交 替 對(duì) 稱 變 化 的 彎 曲 應(yīng) 力 狀 態(tài) 下 工 作 ， 而 后 者 是 在 較 為 有 利 的 單 向 循 環(huán) 彎 曲 應(yīng) 力 狀 態(tài) 下 工 作 ， 并 使 倒 擋 傳 動(dòng) 比 略 有 增 加 。 圖2-1 倒擋布置方案 圖 2-2 為 常 見(jiàn) 的 倒 擋 布 置 方 案 。 圖 2-2b 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 2-2c 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 2-2d 所 示 方 案 針 對(duì) 前 者 的 缺 點(diǎn) 做 了 修 改 ， 因 而 取 代 了 圖 2-2c 所 示 方 案 。 圖 2-2e 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 2-2f 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 2-2g 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 。 綜 上 所 述 本 次 設(shè) 計(jì) 選 擇 第 6 種 倒 擋 布 置 方 案 。 因 為 變 速 器 在 一 擋 和 倒 擋 工 作 時(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 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 擋 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 為 使 用 倒 擋 的 時(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 ， 然 后 再 布 置 倒 擋 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 此 時(shí) 在 倒 擋 工 作 時(shí) ， 齒 輪 磨 損 與 噪 聲 在 短 時(shí) 間 內(nèi) 略 有 增 加 ， 與 此 同 時(shí) 在 一 擋 工 作 時(shí) 齒 輪 的 磨 損 與 噪 聲 有 所 減 少 。 除 此 以 外 ， 倒 擋 的 中 間 齒 輪 位 于 變 速 器 的 左 側(cè) 或 右 側(cè) 對(duì) 倒 擋 軸 的 受 力 狀 況 有 影 響 ， 與 此 同 時(shí) 為 防 止 意 外 掛 入 倒 擋 ， 一 般 在 掛 倒 擋 時(shí) 設(shè) 有 一 個(gè) 掛 倒 擋 時(shí) 需 克 服 彈 簧 所 產(chǎn) 生 的 力 ， 用 來(lái) 提 醒 駕 駛 員 注 意 2.2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置其他問(wèn)題的分析 各 檔 齒 輪 在 變 速 器 中 的 位 置 安 排 ， 應(yīng) 考 慮 齒 輪 的 受 載 狀 況 。 承 受 載 荷 大 的 低 檔 齒 輪 ， 一 般 安 置 在 離 軸 承 較 近 的 地 方 ， 以 較 小 軸 的 變 形 ， 使 齒 輪 的 重 疊 系 數(shù) 不 致 下 降 過(guò) 多 。 變 速 器 齒 輪 主 要 是 因 接 觸 應(yīng) 力 過(guò) 高 而 造 成 表 面 點(diǎn) 蝕 損 壞 ， 因 此 將 高 檔 齒 輪 安 排 在 離 兩 支 撐 較 遠(yuǎn) 處 較 好 。 該 處 因 軸 的 變 形 而 引 起 齒 輪 的 偏 轉(zhuǎn) 角 較 小 ， 故 齒 輪 的 偏 載 也 小 。 在 三 軸 式 變 速 器 中 ， 普 遍 采 用 具 有 直 接 檔 的 傳 動(dòng) 方 案 ， 并 盡 可 能 地 將 使 用 時(shí) 間 最 多 的 檔 位 設(shè) 計(jì) 成 直 接 檔 。 能 夠 更 充 分 的 利 用 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 功 率 ， 使 汽 車 行 駛 時(shí) 所 需 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 曲 軸 的 總 轉(zhuǎn) 數(shù) 減 少 ， 因 而 有 助 于 減 少 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 磨 損 和 降 低 燃 料 消 耗 。 2.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 2.3.1 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 相比，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)，但是 考慮到設(shè)計(jì)過(guò)程的復(fù)雜性，以及現(xiàn)在通用的多檔變速器多為直齒輪，如圖 2-2。所以本設(shè)計(jì)各檔均選用直齒輪。 2.3.2 變速器軸 變 速 器 在 工 作 是 承 受 力 扭 矩 、 彎 矩 ， 因 此 應(yīng) 具 備 足 夠 的 強(qiáng) 度 和 剛 度 。 軸 的 鋼 的 不 足 ， 在 負(fù) 荷 作 用 下 ， 軸 會(huì) 產(chǎn) 生 過(guò) 大 的 變 形 ， 影 響 齒 輪 的 正 常 嚙 合 ， 產(chǎn) 生 過(guò) 大 的 噪 聲 ， 并 會(huì) 降 低 齒 輪 的 使 用 壽 命 。 這 一 點(diǎn) 很 重 要 ， 與 其 它 零 件 的 設(shè) 計(jì) 不 同 。 設(shè) 計(jì) 變 速 器 軸 時(shí) 主 要 考 慮 以 下 幾 個(gè) 問(wèn) 題 ： 軸 的 結(jié) 構(gòu) 形 狀 ， 軸 直 徑 、 長(zhǎng) 度 、 軸 的 強(qiáng) 的 和 剛 度 ， 軸 上 花 鍵 型 式 和 尺 寸 。 軸 的 結(jié) 構(gòu) 主 要 依 據(jù) 變 速 器 結(jié) 構(gòu) 布 置 的 要 求 ， 并 考 慮 加 工 工 藝 ， 裝 配 工 藝 而 最 后 確 定 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 2-2 常見(jiàn)的十二檔變速器 2.3.3 變速器軸承的選擇 變 速 器 軸 承 常 采 用 深 溝 球 軸 承 、 圓 柱 滾 子 軸 承 圓 錐 滾 子 軸 承 、 滾 針 軸 承 、 滑 動(dòng) 軸 套 等 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 三 軸 式 變 速 器 ， 變 速 器 的 第 二 軸 前 端 支 承 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 深 溝 球 軸 承 ， 用 來(lái) 承 受 軸 向 力 和 徑 向 力 。 根 據(jù) 載 貨 汽 車 的 軸 承 承 受 高 扭 矩 和 高 負(fù) 荷 且 有 一 定 軸 向 力 故 中 間 軸 前 、 后 軸 承 ， 按 直 徑 系 列 一 般 選 用 圓 柱 滾 子 軸 承 或 圓 錐 滾 子 軸 承 。 軸 承 的 直 徑 根 據(jù) 變 速 器 中 心 距 確 定 ， 并 要 保 證 殼 體 后 壁 兩 軸 承 孔 之 間 的 距 離 不 小 于 6～ 20mm。 2.3.4 換檔機(jī)構(gòu) 目 前 汽 車 上 的 機(jī) 械 式 變 速 器 采 用 的 換 檔 結(jié) 構(gòu) 形 式 有 三 種 ： 1. 滑 動(dòng) 齒 輪 換 檔 ： 通 常 是 采 用 滑 動(dòng) 直 齒 輪 進(jìn) 行 換 檔 ， 但 也 有 采 用 滑 動(dòng) 斜 齒 輪 換 檔 的 。 滑 動(dòng) 直 齒 輪 換 檔 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 緊 湊 、 容 易 制 造 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 缺 點(diǎn) 是 換 檔 使 齒 面 承 受 很 大 的 沖 擊 ， 會(huì) 導(dǎo) 致 齒 輪 過(guò) 早 損 壞 ， 并 且 直 齒 輪 工 作 噪 聲 大 ， 所 以 這 種 換 檔 方 式 一 般 僅 用 在 倒 檔 上 。 2. 嚙 合 套 換 檔 ： 用 接 合 套 換 檔 ， 可 將 構(gòu) 成 某 傳 動(dòng) 比 的 一 對(duì) 齒 輪 ， 制 成 常 嚙 合 斜 齒 輪 。 而 斜 齒 輪 上 另 外 有 一 部 分 做 成 直 的 結(jié) 合 齒 ， 用 來(lái) 與 嚙 合 套 向 嚙 合 。 這 種 結(jié) 構(gòu) 具 有 斜 齒 輪 的 傳 動(dòng) 優(yōu) 點(diǎn) ， 同 時(shí) 克 服 了 滑 動(dòng) 齒 輪 換 檔 時(shí) 沖 擊 力 集 中 在 1-2 個(gè) 輪 齒 上 的 缺 陷 。 因 為 在 換 檔 時(shí) ， 有 嚙 合 套 以 及 相 嚙 合 的 結(jié) 合 齒 上 所 有 的 輪 齒 共 同 承 擔(dān) 所 受 到 的 沖 擊 ， 所 以 嚙 合 套 和 結(jié) 合 齒 的 輪 齒 所 受 的 沖 擊 損 傷 和 磨 損 較 小 。 它 的 缺 點(diǎn) 是 增 大 了 變 速 器 的 軸 向 尺 寸 ， 未 能 徹 底 消 除 齒 輪 端 面 所 受 到 的 沖 擊 。 3. 同 步 器 換 檔 ： 現(xiàn) 在 大 多 數(shù) 汽 車 的 變 速 器 都 采 用 同 步 器 。 使 用 同 步 器 可 減 輕 結(jié) 合 齒 在 換 檔 時(shí) 引 起 的 沖 擊 及 零 件 的 損 壞 。 并 且 具 有 操 縱 輕 便 ， 經(jīng) 濟(jì) 性 和 縮 短 換 檔 時(shí) 間 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 從 而 改 善 了 汽 車 的 加 速 性 ， 經(jīng) 濟(jì) 性 和 山 區(qū) 行 使 的 安 全 性 。 其 缺 點(diǎn) 是 零 件 增 多 ， 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 軸 向 尺 寸 增 加 ， 制 造 要 求 高 ， 同 步 環(huán) 磨 損 大 ， 壽 命 低 。 但 是 近 年 來(lái) 由 于 同 步 器 的 廣 泛 使 用 ， 受 命 問(wèn) 題 已 解 決 。 上 述 三 種 換 檔 方 案 ， 可 同 時(shí) 用 在 同 一 變 速 器 中 的 不 同 檔 位 上 。 一 般 考 慮 原 則 是 不 常 用 的 倒 檔 和 一 檔 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 檔 位 則 采 用 同 步 器 或 嚙 合 套 。 2.3.5 防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 自 動(dòng) 脫 擋 是 變 速 器 的 主 要 故 障 之 一 。 由 于 接 合 齒 磨 損 、 變 速 器 剛 度 不 足 以 及 振 動(dòng) 等 原 因 ， 都 會(huì) 導(dǎo) 致 自 動(dòng) 脫 擋 。 為 解 決 這 個(gè) 問(wèn) 題 ， 除 工 藝 上 采 取 措 施 以 外 ， 目 前 在 結(jié) 構(gòu) 上 采 取 措 施 且 行 之 有 效 的 方 案 有 以 下 幾 種 ： 1、互鎖銷式 圖 2-3 是汽車上用得最廣泛的一種機(jī)構(gòu)，互鎖銷和頂銷裝在變速叉軸 之間，用銷子的長(zhǎng)度和凹槽來(lái)保證互鎖。 圖 2-3，a 為空檔位置，此時(shí)任一叉軸可自由移動(dòng)。圖 2-3，b，c，d 為某一叉軸在工作位置，而其他叉軸被鎖住。 圖 2-3 互鎖銷式工作原理 2、擺動(dòng)鎖塊式 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 圖 2-4 為擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu)工作示意圖，鎖塊用同心軸螺釘安裝在 殼體上，并可繞螺釘軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，操縱桿的撥頭置于鎖塊槽內(nèi)，此時(shí)， 鎖塊的一個(gè)或兩個(gè)突起部分 A 檔住其他兩個(gè)變速叉軸槽，保證換檔時(shí)不能 同時(shí)掛入兩檔。 3、轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式 圖 2-5 為與上述鎖塊機(jī)構(gòu)原理相似的轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖裝置。操縱桿撥 頭置于鉗口中，鉗形板可繞 A 軸轉(zhuǎn)動(dòng)。選檔時(shí)操縱桿轉(zhuǎn)動(dòng)鉗形板選入某一 變速叉軸槽內(nèi)，此時(shí)鉗形板的一個(gè)或兩個(gè)鉗爪抓住其它兩個(gè)變速叉，保證 互鎖作用。上海 SH-130 型載重汽車的變速器互鎖機(jī)構(gòu)就采用這種型式。 圖 2-4 擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu) 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 圖 2-5 轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖機(jī)構(gòu) 2.4 本章小結(jié) 本 章 首 先 先 確 定 了 設(shè) 計(jì) 變 速 器 所 需 的 汽 車 主 要 參 數(shù) 以 及 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 形 式 的 選 擇 并 依 據(jù) 變 速 器 幾 種 常 見(jiàn) 的 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 布 置 方 案 ， 對(duì) 兩 軸 式 和 中 間 軸 式 的 變 速 器 的 結(jié) 構(gòu) 特 點(diǎn) 作 了 簡(jiǎn) 要 說(shuō) 明 ， 分 析 了 各 種 方 案 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) ， 同 時(shí) 介 紹 了 幾 種 常 見(jiàn) 的 倒 擋 機(jī) 構(gòu) 布 置 方 案 ， 闡 述 了 各 種 方 案 的 優(yōu) 缺 點(diǎn) 并 對(duì) 倒 檔 布 置 形 式 做 出 了 選 擇 。 在 變 速 器 零 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 選 擇 部 分 中 ， 對(duì) 變 速 器 齒 輪 、 軸 、 換 擋 機(jī) 構(gòu) 的 形 式 和 變 速 器 防 止 自 動(dòng) 脫 擋 的 結(jié) 構(gòu) 進(jìn) 行 了 分 析 和 說(shuō) 明 。 最 后 結(jié) 合 本 次 設(shè) 計(jì) 所 依 據(jù) 車 輛 的 主 要 技 術(shù) 參 數(shù) ， 選 擇 了 本 設(shè) 計(jì) 的 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 布 置 方 案 和 零 、 部 件 的 結(jié) 構(gòu) 形 式 ， 作 為 以 后 變 速 器 設(shè) 計(jì) 的 基 礎(chǔ) 。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 3 章 變速器齒輪參數(shù)選擇及齒數(shù)分配 3.1 汽車主要技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 陜西陜汽 發(fā)動(dòng)機(jī)額定功率(kw) 193 外廓尺寸(mm)(長(zhǎng) ×寬×高) 11916×2500×3162 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩(N.m) (3000～3500r/min) 646 輪距(前)(mm) 1939 前(kg) 13000 輪距(后)(mm) 1800 滿載軸荷 后(kg) 16000 軸距(mm) 前-中（4000） 中-后（1350） 主減速器減速比 8.6 最高車速(km/h) 90 載質(zhì)量(kg) 14000 最大爬坡度(%) 16.7 整車整備質(zhì)量(kg) 15000 輪胎規(guī)格 11.00-20 滿載總重(kg) 29000 3.2 變速器擋數(shù)和傳動(dòng)比的確定 3.2.1 主減速比的確定 (3.1)037.irnuga? 式 中 ： ——汽 車 行 駛 速 度 （km/h） ；au ——發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 （r/min） ；n ——車 輪 滾 動(dòng) 半 徑 （m） ；r ——變 速 器 傳 動(dòng) 比 ；gi ——主 減 速 器 傳 動(dòng) 比 。0i 已 知 ： 最 高 車 速 = =90 km/h； 最 高 檔 為 超 速 檔 ， 傳 動(dòng) 比maxuv 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 =0.78；車 輪 滾 動(dòng) 半 徑 由 所 選 用 的 輪 胎 規(guī) 格 得 到 =533(mm)；gi 1.02R?r 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 速 = =3000（r/min） ；由公式（3.1）得 到 主 減 速 器 傳 動(dòng) 比 計(jì)np 算 公 式 08.6i? 3.2.2 變速器最低擋傳動(dòng)比的確定 在 選 擇 最 低 擋 傳 動(dòng) 比 時(shí) ， 應(yīng) 根 據(jù) 汽 車 最 大 爬 坡 度 、 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 和 地 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) 車 輪 的 滾 動(dòng) 半 徑 等 來(lái) 綜 合 考 慮 來(lái) 確 定 。 汽 車 爬 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 [10]。 故 有 (3.2)??maxaxmax01max sinco???gfgriTTge ??? 則 由 最 大 爬 坡 度 要 求 的 變 速 器 1 擋 傳 動(dòng) 比 為 ： (3.3) Tergifi?0maxax1 )( 式 中 ： －汽 車 總 質(zhì) 量 ，m=29000 Kg；m －重 力 加 速 度 ， m/s2；8.9? －道 路 附 著 系 數(shù) ， ；f f －驅(qū) 動(dòng) 車 輪 的 滾 動(dòng) 半 徑 ， =533mm；r －發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩 ， =646NmmaxeT －主 減 速 比 ， =8.6；0i －汽 車 傳 動(dòng) 系 的 傳 動(dòng) 效 率 ， 。T?96.0?T? 將 各 數(shù) 據(jù) 代 入 式 (3.3)中 得 ： 18.49gi? 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 根 據(jù) 驅(qū) 動(dòng) 車 輪 與 路 面 的 附 著 條 件 ： ??201maxGriTTge? 可 求 得 變 速 器 一 擋 傳 動(dòng) 比 為 ： 式 中 ： －汽 車 滿 載 靜 止 與 水 平 路 面 時(shí) 驅(qū) 動(dòng) 橋 給 地 面 的 載 荷 ，2G Kg；150? －道 路 的 附 著 系 數(shù) ， 計(jì) 算 時(shí) 取 ～ ；?5.0??6 =12.18TergiGi?0max21? 所以取一檔傳動(dòng)比為 12.1 3.2.3 變速器擋數(shù)和傳動(dòng)比范圍的確定 變 速 器 的 檔 位 數(shù) 根 據(jù) 不 同 種 類 車 的 用 途 以 及 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 4～ 5 個(gè) 檔 位 的 變 速 器 。 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 排 量 大 的 乘 用 車 變 速 器 多 用 5 個(gè) 檔 。 商 用 車 變 速 器 采 用 4～ 5 個(gè) 檔 或 多 檔 。 載 質(zhì) 量 在 2.0～ 3.5t 的 貨 車 采 用 五 檔 變 速 器 ， 載 質(zhì) 量 在 4.0～ 8.0t 的 貨 車 采 用 六 檔 變 速 器 。 多 檔 變 速 器 多 用 于 總 質(zhì) 量 大 些 的 貨 車 和 越 野 汽 車 上 。 檔 數(shù) 選 擇 的 要 求 ： 1、 相 鄰 檔 位 之 間 的 傳 動(dòng) 比 比 值 在 1.8 以 下 。 2、 高 檔 區(qū) 相 鄰 檔 位 之 間 的 傳 動(dòng) 比 比 值 要 比 低 檔 區(qū) 相 鄰 檔 位 之 間 的 比 值 小 。 因 此 ， 本 次 設(shè) 計(jì) 的 重 型 貨 車 變 速 器 為 12 檔 變 速 器 。 3.2.4 變速器其他各擋傳動(dòng)比的確定 變 速 器 的 擋 為 直 接 擋 ， 其 傳 動(dòng) 比 為 1.0， 中 間 擋 的 傳 動(dòng) 比 理 論 上 按 公 比 (其 中 n 為 擋 位 數(shù) )的 幾 何 級(jí) 數(shù) 排 列 ， 實(shí) 際 上 與 理11minax???gngiq 論 值 略 有 出 入 。 將 各 數(shù) 代 入 式 中 得 ： q=1.28 則 變 速 器 其 他 各 擋 的 傳 動(dòng) 比 為 12.gi?94 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 37.1gi?45.6gi3872.1gi?89.64gi102 gi?12.78 主副箱傳動(dòng)比為 61127.4.6ggii 3.3 中心距 A 的確定 對(duì) 中 間 軸 式 變 速 器 ， 是 將 中 間 軸 與 第 二 軸 之 間 的 距 離 稱 為 變 速 器 中 心 距 ； 它 是 一 個(gè) 基 本 參 數(shù) ， 其 大 小 不 僅 對(duì) 變 速 器