【溫馨提示】 dwg后綴的文件為CAD圖，可編輯，無(wú)水印，高清圖，，壓縮包內(nèi)文檔可直接點(diǎn)開(kāi)預(yù)覽，需要原稿請(qǐng)自助充值下載，請(qǐng)見(jiàn)壓縮包內(nèi)的文件及預(yù)覽，所見(jiàn)才能所得，請(qǐng)細(xì)心查看有疑問(wèn)可以咨詢QQ：414951605或1304139763
本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) CA10TA190M 雙中間軸變速器的設(shè)計(jì) 系部名稱： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程 B07-1 班 學(xué)生姓名： 張會(huì)金 指導(dǎo)教師： 紀(jì)峻嶺 職 稱： 副教授 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 The Graduation Thesis for Bachelor's Degree Design of the CA10TA190M Twin Countershaft Transmission Candidate：Zhang Huijin Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-1 Supervisor：Associate Prof. Ji Junling Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) II 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(chē)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(chē)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。 CA10TA190M 變速器是一款雙中間軸重型汽車(chē)專用變速器。主副箱變速箱組合 設(shè)計(jì)，主箱變速箱為手動(dòng)操縱，副箱變速箱為氣動(dòng)操縱，具有 10 個(gè)前進(jìn)檔，2 個(gè)倒 檔。該變速箱使用功率范圍 260～420 馬力之間的重型車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)，廣泛適應(yīng)中國(guó)目 前的道路狀況和運(yùn)輸情況。 本設(shè)計(jì)研究了 CA10TA190M 雙中間軸十檔手動(dòng)變速器。其主要目的是以機(jī)械設(shè) 計(jì)基礎(chǔ)、工程力學(xué)、機(jī)械精度設(shè)計(jì)與監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)、金屬工藝學(xué)、汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)設(shè)計(jì)、 汽車(chē)制造工藝學(xué)等課程為依托，并運(yùn)用 AutoCAD、PRO/E、ANSYS 設(shè)計(jì)校核軟件對(duì) 該變速箱進(jìn)行仿形設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的主要成果：深入了解了國(guó)內(nèi)外各大重型商用車(chē)組合 式變速器生產(chǎn)廠家的研發(fā)現(xiàn)狀；進(jìn)行了該裝配工藝的分析；進(jìn)行了該變速箱的總體布 置并確定了傳動(dòng)方案；完成了主箱一軸總成、主箱二軸總成，主箱左右中間軸總成、 主箱換擋滑動(dòng)套、主箱換擋操縱機(jī)構(gòu)、副箱左右中間軸總成、副箱輸出軸總成的設(shè)計(jì) 與校核；進(jìn)行了該變速箱的箱體設(shè)計(jì)；進(jìn)行了該變速箱性能分析。主要包括變速器對(duì) 整車(chē)動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算，換擋時(shí)機(jī)與車(chē)速的匹配；對(duì)該變速器主副箱各軸進(jìn)行 了 ANSYS 靜力學(xué)分析；繪制了該變速箱的 1 張裝配圖與 23 張零件圖；通過(guò)這些設(shè) 計(jì)成果，基本完成了 CA10TA190M 雙中間軸十檔手動(dòng)變速器的仿形設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞：CA10TA190M；變速器；雙中間軸；設(shè)計(jì) 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) III 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. CA10TA190M transmission is a paragraph of heavy duty truck special twin countershaft transmission. Lord vice box transmissionassembly design, Lord box transmissionmanually manipulation, vice box for the pneumatic manoeuvring, with transmission10 forward gears, 2 in reverse. The trasmissionuse power range between 260 ~ 420 horsepower engine, widely The transmission assembly process analysis; The overall layout of the transmission and determine the transmission scheme; Completed a shaft assembly, Lord box second shaft assembly, Lord box about Lord box, Lord box Countershaft assembly, Lord box of shift sliding shift operation, deputy box Countershaft assembly, deputy box around the output shaft assembly design and checking; Conducted this transmission cabinet design; The transmission properties were analyzed. Mainly includes the transmission, the influence on the economy of vehicle dynamic calculation, the shift timing and speed matching; Lord the vice box the axis ANSYS statics analysis; Painted this transmission assembly drawings of 1 card with 23 zhang parts graph; Through this design results, basic completed CA10TA190M twin manual shift transmission Countershaft ten imitation shape design. Key words: CA10TA190M；Transmission；Twin Countershaft；Design 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘要 Ⅰ AbstractⅡ 第 1 章 緒論 1 1.1 選題的目的依據(jù)和意義 .1 1.1.1 選題的目的 1 1.1.2 選題的依據(jù) 1 1.1.3 選題的意義 4 1.2 重型商用車(chē)變速器的研究現(xiàn)狀 .4 1.2.1 國(guó)外重型商用車(chē)變速器的研究現(xiàn)狀 4 1.2.2 國(guó)內(nèi)重型商用車(chē)變速器的研究現(xiàn)狀 5 1.3 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與解決的主要問(wèn)題 .9 1.3.1 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 9 1.3.2 設(shè)計(jì)解決的主要問(wèn)題 9 第 2 章 車(chē)型參數(shù)的確定與校核 .11 2.1 一汽解放 J6 車(chē)型參數(shù) 11 2.1.1 車(chē)型參數(shù)的確定 11 2.1.2 車(chē)橋參數(shù)的確定 14 2.2 車(chē)型技術(shù)參數(shù)校核 .14 2.2.1 質(zhì)量參數(shù) 14 2.2.2 軸距和輪距 15 2.2.3 軸荷分布 15 2.2.4 動(dòng)力性參數(shù) 16 2.2.5 燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù) 16 2.2.6 最小轉(zhuǎn)彎直徑 17 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2.2.7 通過(guò)性 17 2.2.8 操作穩(wěn)定性 17 2.2.9 制動(dòng)性 18 2.2.10 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率與最大功率轉(zhuǎn)速 18 2.2.11 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 19 2.2.12 主減速比 19 2.3 本章小結(jié) .22 第 3 章 變速器的裝配工藝性分析 23 3.1 變速器的裝配工藝性分析 .23 3.1.1 產(chǎn)品能分成若干個(gè)獨(dú)立裝配的單元 23 3.1.2 要有正確的裝配基準(zhǔn) 23 3.1.3 便于裝配與拆卸 24 3.1.4 正確選擇裝配方法是盡量減少裝配時(shí)的修配和機(jī)加工 25 3.2 本章小結(jié) .26 第 4 章 CA10TA190M 雙中間軸變速器的總體布置 27 4.1 CA10TA190M 雙中間軸變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 27 4.1.1 主副箱結(jié)構(gòu) 27 4.1.2 換擋滑套與同步器 28 4.1.3 細(xì)高齒與“ 對(duì)齒” 29 4.1.5 潤(rùn)滑與密封 31 4.1.6 齒輪強(qiáng)度 31 4.1.7 操縱機(jī)構(gòu) 31 4.1.8 取力形式 31 4.1.9 成本與壽命 31 4.2 CA10TA190M 雙中間軸變速器的工作原理和動(dòng)力傳遞路線 32 4.2.1 CA10TA190M 雙中間軸變速器的工作原理 .32 4.2.2 CA10TA190M 雙中間軸變速器的動(dòng)力傳遞路線 .34 4.3 CA10TA190M 雙中間軸變速器的裝配 34 4.4 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析和布置方案的設(shè)計(jì) .34 4.4.1 兩軸式變速器和中間軸式變速器多中間軸式變速器的特點(diǎn)分析 35 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4.4.2 變速器倒檔 布置方案分析確定 36 4.4.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置中齒輪安排的分析確定 37 4.5 變速器零部件結(jié)構(gòu)方案分析確定 .38 4.5.1 齒輪形式 38 4.5.2 變速器自動(dòng)脫檔機(jī)構(gòu)形式分析確定 39 4.6 本章小結(jié) .40 第 5 章 變速器主要參數(shù)的確定 .41 5.1 變速器檔位數(shù)目及各檔傳動(dòng)比 .41 5.1.1 變速器檔位數(shù)目的確定 41 5.1.2 變速器一檔傳動(dòng)比的確定 41 5.1.3 變速器各檔傳動(dòng)比的確定 43 5.2 變速器中心距的確定 .48 5.3 變速器的外形尺寸 .50 5.4 變速器的齒輪參數(shù)的確定 .50 5.4.1 齒輪齒數(shù) 50 5.4.2 齒輪模數(shù) 51 5.4.3 齒形、壓力角及螺旋角 54 5.4.4 齒寬 55 5.4.5 齒頂高系數(shù) 56 5.4.6 齒輪的修正 56 5.5 變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配 .58 5.5.1 確定主箱一檔 齒輪副參數(shù) 60 5.5.2 確定主箱常嚙合齒輪副參數(shù) 64 5.5.3 確定主箱二檔齒輪副參數(shù) 67 5.5.4 確定主箱三檔齒輪副參數(shù) 71 5.5.5 確定主箱四檔齒輪副參數(shù) 74 5.5.6 確定主箱取力齒輪參數(shù) 77 5.5.7 確定主箱二軸倒檔齒輪與惰輪傳動(dòng)副參數(shù) 78 5.5.8 確定主箱倒檔惰輪與左右中間軸倒檔齒輪副參數(shù) 82 5.5.9 確定副箱高檔齒輪副參數(shù) 85 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5.5.10 確定副箱低檔齒輪副參數(shù) 89 5.6 精確計(jì)算主副箱各檔傳動(dòng)比 .94 5.7 主副箱各檔齒輪幾何參數(shù) .97 5.8 本章小結(jié) .97 第 6 章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核 98 6.1 齒輪的材料選擇 .98 6.1.1 齒輪壞損形式及防止措施 98 6.1.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 100 6.1.3 齒輪的材料選擇 100 6.2 計(jì)算主副箱各軸轉(zhuǎn)矩 .102 6.3 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 .103 6.3.1 輪齒的彎曲應(yīng)力 103 6.3.2 輪齒接觸應(yīng)力 106 6.3.3 主副箱各檔齒輪的強(qiáng)度計(jì)算校核 107 6.4 計(jì)算主副箱各檔齒輪的在嚙合點(diǎn)處的受力 .119 6.4.1 主箱一檔齒輪受力 120 6.4.2 主箱二檔齒輪受力 120 6.4.3 主箱三檔齒輪受力 120 6.4.4 主箱四檔齒輪受力 121 6.4.5 主箱常嚙合齒輪受力 121 6.4.6 主箱倒檔齒輪受力 122 6.4.7 主箱一檔時(shí)副箱低檔齒輪受力 123 6.4.8 主箱一檔時(shí)副箱高檔齒輪受力 123 6.4.9 變速器 R2 檔時(shí)副箱低檔齒輪受力 .124 6.4.10 變速器 R2 檔時(shí)副箱高檔齒輪受力 .124 6.5 本章小結(jié) .125 第 7 章 變速器主副箱各總成的設(shè)計(jì) .127 7.1 軸的設(shè)計(jì) .127 7.1.1 軸的功用及其設(shè)計(jì)要求 127 7.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 127 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7.1.3 初步確定軸的尺寸 129 7.2 主副箱各軸尺寸設(shè)計(jì) .131 7.2.1 主副箱各軸總成詳細(xì)尺寸 131 7.2.2 主副箱各軸總成軸段設(shè)計(jì) 131 7.3 計(jì)算主副箱各軸與齒輪的花鍵 .134 7.3.1 花鍵的特點(diǎn)及應(yīng)用 134 7.3.2 主副箱各軸花鍵的設(shè)計(jì)公式 135 7.3.3 計(jì)算主副箱各軸與齒輪漸開(kāi)線花鍵 135 7.4 主副箱各軸總成校核 .140 7.4.1 主箱一軸總成校核 140 7.4.2 主箱二軸總成校核 146 7.4.3 主箱左右中間軸總成校核 158 7.4.4 主箱倒檔惰輪軸總成校核 167 7.4.5 副箱左右中間軸總成校核 171 7.4.6 副箱輸出軸總成校核 179 7.5 本章小結(jié) .183 第 8 章 操縱機(jī)構(gòu)和箱體的確定 .184 8.1 換擋操縱機(jī)構(gòu)概述 .184 8.1.1 換擋操縱機(jī)構(gòu)的功用 184 8.1.2 換擋操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 184 8.2 換檔操縱機(jī)構(gòu)零部件的選用185 8.2.1 換擋位置圖 185 8.2.2 變速器換檔機(jī)構(gòu)形式 185 8.3 變速器的操縱形式 .188 8.3.1 直接操縱手動(dòng)換擋變速器 188 8.3.2 遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器 189 8.4 鎖止裝置 .189 8.4.1 互鎖裝置 189 8.4.2 自鎖裝置 191 8.4.3 倒檔鎖裝置 192 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8.5 變速器箱體的設(shè)計(jì) .193 8.6 本章小結(jié) .194 第 9 章 變速器與整車(chē)匹配性計(jì)算 195 9.1 汽車(chē)動(dòng)力性評(píng)價(jià)指標(biāo) .195 9.1.1 汽車(chē)的最高車(chē)速 195 9.1.2 汽車(chē)的加速時(shí)間 195 9.1.3 汽車(chē)的最大爬坡度 195 9.2 汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性的評(píng)價(jià)指標(biāo) .196 9.2.1 單位行駛里程的燃油消耗量 196 9.2.2 單位運(yùn)輸工作量的燃油消耗量 196 9.2.3 消耗單位燃油所行駛的里程 196 9.2.4 汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響因素 196 9.2.5 變速器檔數(shù)對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響 197 9.3 汽車(chē)動(dòng)力性計(jì)算 .197 9.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)功率—扭矩曲線 197 9.3.2 汽車(chē)速度—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速曲線 197 9.3.3 汽車(chē)行駛驅(qū)動(dòng)力圖 198 9.3.4 汽行駛驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力圖 198 9.3.5 加速性能曲線 199 9.3.6 最大驅(qū)動(dòng)力與經(jīng)濟(jì)車(chē)速分析 200 9.4 換擋時(shí)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的匹配 .200 9.4.1 車(chē)速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系 200 9.4.2 兩腳離合換擋方法舉例 201 9.5 本章小結(jié) .203 第 10 章 主副箱各軸 ANSYS 靜力學(xué)分析 .204 10.1 有限元基本理論簡(jiǎn)介 .204 10.2 有限元分析的基本步驟 .205 10.2.1 一軸的 ANSYS 靜力學(xué)分析 .205 10.2.2 二軸的 ANSYS 靜力學(xué)分析 .209 10.2.3 主箱左右中間軸的 ANSYS 靜力學(xué)分析 .224 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10.2.4 副箱左上中間軸的 ANSYS 靜力學(xué)分析 .228 10.2.5 副箱右下中間軸的 ANSYS 靜力學(xué)分析 .231 10.2.6 輸出軸的 ANSYS 靜力學(xué)分析 .234 10.3 本章小結(jié) .237 結(jié)論 238 參考文獻(xiàn) .240 致謝 243 附錄 A244 附錄 B 254 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 緒 論 1.1 選題的目的、依據(jù)和意義 1.1.1 選題的目的 我國(guó)公路運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，對(duì)大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的需求量不斷增加，重型貨車(chē)新品動(dòng) 力總成方面的變化主要表現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)功率水平正在提高，排量為 10L 以上的發(fā)動(dòng)機(jī)裝 車(chē)率不斷增長(zhǎng)，大排量發(fā)動(dòng)機(jī)成為企業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)。但重型商用車(chē)變速器的研發(fā)處于 相對(duì)滯后狀態(tài)，阻礙了重型商用車(chē)的發(fā)展。為了滿足重型商用車(chē)不斷地高轉(zhuǎn)速化、大 傳遞轉(zhuǎn)矩的發(fā)展趨勢(shì)，因此本課題進(jìn)行了 CA10TA190M 雙中間軸變速器的設(shè)計(jì)。 1.1.2 選題的依據(jù) 雙中間軸變速器在重型商用車(chē)上應(yīng)用十分廣泛，而變速器是整車(chē)的關(guān)鍵總成之一。 其功用是在不同的使用條件下, 改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速, 使汽車(chē)得到 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。 在汽車(chē)開(kāi)發(fā)過(guò)程中變速器參數(shù)的選擇十分重要。因?yàn)樗鼈冴P(guān)系到車(chē)輛的動(dòng)力性和 燃油經(jīng)濟(jì)性。如不同車(chē)速時(shí)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間的關(guān)系，當(dāng)車(chē)速低于最高車(chē)速時(shí)， 驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力，這樣汽車(chē)就可以利用剩余的驅(qū)動(dòng)力加速或爬坡，這些都與變速 器的參數(shù)有關(guān)。通過(guò)對(duì)CA10TA190M雙中間軸變速器設(shè)計(jì)讓我更加的了解變速器參 數(shù)的選擇過(guò)程和優(yōu)化過(guò)程。 汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣決定著整車(chē)的動(dòng)力性、 燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛平順性等多方面的使用性能。這就對(duì)變速器設(shè)計(jì)人員提出較高的要 求。因此，采用成型軟件進(jìn)行齒輪、軸的設(shè)計(jì)與校核，軸承的校核。采用PRO/E軟件 進(jìn)行齒輪、軸立體圖的繪制，并將所得圖形導(dǎo)入到ANSYS軟件中對(duì)其進(jìn)行靜力學(xué)分 析。采用AutoCAD繪制二維平面圖。這樣能夠較好的提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。 重型汽車(chē)變速器是指與重型商用車(chē)和大型客車(chē)匹配的變速器，盡管在行業(yè)中對(duì)變 速器的容量劃分沒(méi)有明確的界限，但我們通常將標(biāo)定輸入扭矩在 900 以上的汽車(chē)Nm× 變速器稱為重型汽車(chē)變速器。 重型汽車(chē)機(jī)械式變速器的技術(shù)特點(diǎn)：重型汽車(chē)的裝載質(zhì)量大，使用條件復(fù)雜。欲 保證重型汽車(chē)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和加速性，必須擴(kuò)大變速器傳動(dòng)比的范圍并 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 增加檔位數(shù)。為避免變速器的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜和便于系列化生產(chǎn)，多采用組合式機(jī)械變 速器。即以一種 4～6 檔變速器為主體，通過(guò)更換系列齒輪副和配置不同的副變速器， 得到一組不同檔位數(shù)、不同傳動(dòng)比范圍的變速器系列。目前，組合式機(jī)械變速器已成 為重型汽車(chē)采用的主要型式。組合式機(jī)械變速器一般分為倍檔(分段式配檔)組合式機(jī) 械變速器和半檔(插入式配檔)組合式機(jī)械變速器。 倍檔組合式機(jī)械變速器，如圖 1-1 所示。 圖 1-1 雙中間軸倍檔組合式變速器 倍檔組合式機(jī)械變速器是在主變速器后部串聯(lián)安裝一個(gè) 2 檔(高檔和低檔)副變速 器，將主變速器的檔位數(shù)增加 1 倍，所增加的檔位傳動(dòng)比數(shù)值等于主變速器傳動(dòng)比和 副變速器傳動(dòng)比的乘積，而且齒輪對(duì)數(shù)少于檔位數(shù)，因此箱體尺寸縮短，軸的長(zhǎng)度減 短，剛度增大，所以增大了變速器的容量。例如在一個(gè) 5 檔主變速器后端，串聯(lián)安裝 一個(gè)具有高、低 2 檔的副變速器，即可組成 10 檔(或 9 檔)倍檔組合式機(jī)械變速器。 增加倍檔組合式變速器最大輸入扭矩和最低檔傳動(dòng)比的技術(shù)難點(diǎn)是副變速器低檔齒輪 的強(qiáng)度容量不足，超出齒輪輪齒的承載能力。解決的辦法是將由一個(gè)輪齒承受的載荷 分流給幾個(gè)輪齒來(lái)承擔(dān)。這樣一來(lái)，輸入齒輪扭矩不變，每個(gè)輪齒的負(fù)荷將等于同時(shí) 接觸齒數(shù)的平均數(shù)值。 倍檔組合式變速器的副變速器功率分流方法有兩種：一種是采用行星齒輪系的傳 動(dòng)方法，這種結(jié)構(gòu)非常緊湊，體積小而扭矩容量大，直到現(xiàn)在仍廣泛應(yīng)用；另一種功 率分流的方法是采用雙中間軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。雙中間軸傳動(dòng)最大工藝難點(diǎn)是保證主傳動(dòng)齒 輪能和所嚙合的雙中間軸齒輪的輪齒同時(shí)接觸問(wèn)題，解決的辦法是用浮動(dòng)主傳動(dòng)齒輪 的方法來(lái)消除齒軸對(duì)位的制造誤差，確保輪齒同時(shí)接觸，達(dá)到功率分流的目的。與此 相適應(yīng)的換檔同步器也有一定的浮動(dòng)量。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 雙中間軸倍檔組合式變速器具有如下優(yōu)點(diǎn)： 1．由于一軸和二軸上各檔齒輪同時(shí)與兩根中間軸上對(duì)應(yīng)的齒輪相嚙合，功率分 流，從理論上講，每對(duì)齒輪上傳遞的扭矩為 ，這就使每對(duì)齒輪傳遞的扭矩減少 50%，1/2 使變速器的中心距、齒輪模數(shù)和寬度可以減小，從而減小變速器的質(zhì)量和尺寸，特別 是長(zhǎng)度尺寸。 2．由于二軸從動(dòng)齒輪在軸上處于徑向浮動(dòng)狀態(tài)，兩根中間軸的軸心線均勻分布 在以二軸理論軸心為圓心、以中心距為半徑的圓柱面上，所以二軸上各檔齒輪及一軸 齒輪在與兩根中間軸上的對(duì)應(yīng)齒輪相嚙合產(chǎn)生的徑向力達(dá)到平衡，即互相抵消。二軸 不承受徑向力，只傳遞扭矩，這樣二軸可以設(shè)計(jì)得細(xì)一些，結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)單一些，其后 軸承可以選擇較小的規(guī)格，這也有助于減小變速器的質(zhì)量和尺寸。 3．由于二軸齒輪的徑向浮動(dòng)和二軸的鉸接式浮動(dòng)的結(jié)果，使得齒輪在嚙合時(shí)能 自動(dòng)抵消一部分制造和裝配誤差，嚙合質(zhì)量?jī)?yōu)于單中間軸。嚙合區(qū)容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求， 實(shí)際使用情況也證實(shí)了這點(diǎn)。這就有利于降低嚙合噪聲和提高耐用度。 4．由于雙中間軸倍檔組合式變速器可以明顯地減小變速器的質(zhì)量和軸向尺寸， 利用這種優(yōu)點(diǎn)，可提高變速器的最大傳遞功率和扭矩，擴(kuò)大使用范圍。 半檔組合式機(jī)械變速器，如圖 1-2 所示 圖 1-2 ZF 公司 ECOSPLIT-16S 半檔組合式機(jī)械變速器 將副變速器傳動(dòng)比均勻地插入傳動(dòng)比間隔大的主變速器各檔傳動(dòng)比之間，使變速 器的檔位數(shù)增加 1 倍。半檔副變速器串聯(lián)在主變速器前部，它只有一對(duì)齒輪副和換檔 同步器。早期的半檔副變速器由單獨(dú)的一個(gè)箱子組成，近年來(lái)發(fā)展成將半檔齒輪副直 接放到主變速器之內(nèi)，既縮短變速器長(zhǎng)度又簡(jiǎn)化半檔結(jié)構(gòu)。半檔副變速器由一對(duì)類(lèi)似 一軸常嚙合齒輪副組成，齒圈套在動(dòng)力輸入軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)動(dòng)力輸入軸上的齒圈與 主變速器一軸結(jié)合時(shí)，各檔傳動(dòng)比均由主變速器一軸齒輪副組成。當(dāng)齒圈與動(dòng)力輸入 軸上的接合齒連接時(shí)，常嚙合齒輪與主變速器上的中間軸連接，因此主變速器中間軸 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 也旋轉(zhuǎn)，由此組成的各檔傳動(dòng)比均勻地插人主變速器各檔傳動(dòng)比之間。型號(hào)為 ZFAK/6-80+GV80 的半檔組合式機(jī)械變速器，由 6 檔 AS6-80 主變速器串聯(lián)半檔副變 速器組成。最大輸入扭矩為 ，傳動(dòng)比范圍 0.83～9.0，倒檔傳動(dòng)比為 7.05/8.46。Nm× 這種變速器曾在歐洲廣泛使用，如歐曼、依維柯、斯太爾、沃爾沃等。ZF 公司開(kāi)發(fā) 的 ECOSPLIT-16S 型 16 檔組合式機(jī)械變速器，在 4 檔主變速器前端加裝一對(duì)半檔齒 輪副等機(jī)構(gòu)，再在后端串聯(lián)行星齒輪傳動(dòng)副變速器。主變速器二軸一直伸入半檔齒輪 副的動(dòng)力輸入軸孔內(nèi)，主變速器一軸在中間軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。變速器最大輸入扭矩 1600 ，傳動(dòng)比范圍為 1.00～13.63 或 0.85～11.46，倒檔傳動(dòng)比為 9.41/11.06 或Nm× 8.64/10.15，長(zhǎng)度約 950 ，總質(zhì)量約 300 。kg 半檔組合式變速器在國(guó)外被廣泛應(yīng)用，特別是在歐洲中型和中重型汽車(chē)大量采用 這種變速器，其中長(zhǎng)途汽車(chē)(包括大客車(chē))應(yīng)用得更多些。汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)功率從 85～200Kw 的各種車(chē)輛多用半檔副變速器增加檔位，因?yàn)榘霗n組合式變速器的長(zhǎng)度 小于倍檔組合式變速器，而且它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、維修保養(yǎng)容易，深受用戶青睞。 國(guó)外中型和重型汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)功率在 200 以下的基本上都采用半檔組合變速器，發(fā)kW 動(dòng)機(jī)功率在 200 以上的多采用倍檔(或倍檔加半檔)組合式變速器。kW 1.1.3 選題的意義 汽車(chē)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、加速等各種行駛工況下，使汽車(chē)獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)是發(fā)動(dòng)機(jī) 在最有利的工況范圍內(nèi)工作。隨著汽車(chē)對(duì)安全、節(jié)能、環(huán)保的不斷重視，汽車(chē)變速器 作為整車(chē)的一個(gè)關(guān)鍵部件，其產(chǎn)品的質(zhì)量對(duì)整車(chē)的安全使用及整車(chē)性能的影響是非常 大的，因而對(duì)汽車(chē)變速器進(jìn)行有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算是非常必要的。雙中間軸變速器在 我國(guó)重型商用車(chē)商應(yīng)用十分廣泛，通過(guò)CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì)，讓我 充分了解變速器的構(gòu)造和設(shè)計(jì)過(guò)程，鍛煉了獨(dú)立思考能力和繪圖能力，并使 CA10TA190M雙中間軸變速器的性能得到優(yōu)化。 1.2 重型商用車(chē)變速器的研究現(xiàn)狀 1.2.1 國(guó)外重型商用車(chē)變速器的研究現(xiàn)狀 在國(guó)外，變速器專業(yè)化生產(chǎn)廠家很注重產(chǎn)品系列化，為主機(jī)廠選擇最滿意的變速 器提供了極大的方便和靈活性。例如德國(guó) ZF(采埃孚)公司有中心距 80、95、105、115、120、143、154 7 種基型變速器，適應(yīng)輸入扭矩為 130～1900m ，檔位數(shù) 3 到 17 個(gè)，有各種操縱方式的變速器適應(yīng)不同匹配要求的車(chē)輛。日本Nm× 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 豐田汽車(chē)公司愛(ài)信精機(jī)公司備有中心距 72、78、88、98、135 5 種基型組合，286m 種變速器供用戶選擇。而我國(guó)眾多的汽車(chē)變速器生產(chǎn)企業(yè)，尚沒(méi)有形成本企業(yè)的變速 器系列化產(chǎn)品。在國(guó)際市場(chǎng)上，德國(guó)采埃孚公司是單中間軸結(jié)構(gòu)的代表，美國(guó)伊頓公 司是雙中間軸結(jié)構(gòu)的代表。 1．德國(guó) ZF9S109 多檔變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 德國(guó) ZF 公司生產(chǎn)的 9S109 同步器型倍檔 9 檔組合式變速器，主變速器有 5 個(gè)前 進(jìn)檔，副變速器為行星齒輪系傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)副變速器中的同步器接合套與固定外齒圈 接合時(shí)，行星齒輪內(nèi)齒圈被固定而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，則副變速器掛入低檔，此時(shí)將主變速器 分別掛入 5 個(gè)不同檔位可得到組合式變速器 5 個(gè)較大的傳動(dòng)比。當(dāng)使接合套與副變速 器高檔齒圈接合時(shí)，行星齒輪軸、輸出軸、行星齒輪內(nèi)齒圈和副變速器輸入軸齒輪固 定在一起而同步旋轉(zhuǎn)，則副變速器掛入高檔(直接檔)，主變速器的 5 個(gè)檔位傳動(dòng)比即 分別等于組合式變速器 5 個(gè)較小的傳動(dòng)比。由于有兩個(gè)傳動(dòng)比數(shù)值很接近，故省掉一 個(gè)傳動(dòng)比，組成 9 檔變速器。變速器最大輸入扭矩 1250 ，總質(zhì)量 310 ，與發(fā)Nm×kg 動(dòng)機(jī)直接連接或獨(dú)立安裝，左臥式或右臥式。變速器的操縱系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)距離操縱 或直接操縱，雙 H 型換檔排列，副變速器由壓縮空氣自動(dòng)換檔，爬行檔和倒檔用嚙合 套換檔，其他檔用同步器換檔。 2．美國(guó)伊頓公司富勒系列雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 美國(guó)伊頓公司生產(chǎn)的 RT-11509C 雙中間軸倍檔 9 檔組合式機(jī)械變速器，主副變 速器皆采用雙中間軸結(jié)構(gòu)。主變速器有 5 個(gè)前進(jìn)檔。副變速器為 2 檔(高檔和低檔)齒 輪傳動(dòng)，由于有 2 個(gè)傳動(dòng)比很接近，故省掉一個(gè)，組成 9 檔變速器。變速器最大輸入 扭矩 1250 ，總質(zhì)量 310 ，與發(fā)動(dòng)機(jī)直接連接或獨(dú)立安裝，左臥式或右臥式。Nm×kg 變速器的操縱系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)距離操縱或直接操縱，雙 H 型換檔排列，副變速器由 壓縮空氣自動(dòng)換檔，爬行檔和倒檔用嚙合套換檔，其他檔用同步器換檔。 這是短軸距大功率重型汽車(chē)和特種車(chē)輛最理想的變速器。RT-11509C 型變速器最 大輸入扭矩 1500 ，最大輸入功率 265 ，總長(zhǎng)度 735mm，雙 H 或單 H 操縱，Nm×kW 可左操縱亦可右操縱，總質(zhì)量 270 。g 1.2.2 國(guó)內(nèi)重型商用車(chē)變速器的研究現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi)重型車(chē)變速器產(chǎn)品的技術(shù)多源于美國(guó)、德國(guó)、日本幾個(gè)國(guó)家，引進(jìn)技術(shù)多為 國(guó)外上世紀(jì) 80～90 年代的產(chǎn)品。作為汽車(chē)高級(jí)技術(shù)領(lǐng)域的重型汽車(chē)變速器在國(guó)內(nèi)漫 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 長(zhǎng)的引進(jìn)消化過(guò)程中，如今已有長(zhǎng)足的進(jìn)步，能夠在原有技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)上，通過(guò)改 型自行開(kāi)發(fā)出符合配套要求的新產(chǎn)品，每年重型車(chē)變速器行業(yè)都能有十幾個(gè)新產(chǎn)品推 向市場(chǎng)。但從當(dāng)今重型車(chē)變速器的發(fā)展情況來(lái)看，在新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上國(guó)內(nèi)重型車(chē)變速器 仍然走的是一般性的開(kāi)發(fā)過(guò)程，沒(méi)有真正的核心技術(shù)產(chǎn)品；從國(guó)內(nèi)重型汽車(chē)變速器市 場(chǎng)容量來(lái)看，有三分之一的產(chǎn)品來(lái)自進(jìn)口，而另外三分之二的產(chǎn)品中有 80%以上源自 國(guó)外技術(shù)，國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的重型汽車(chē)變速器產(chǎn)品銷(xiāo)量很小，從而說(shuō)明國(guó)內(nèi)重型汽車(chē)變 速器廠家的自主開(kāi)發(fā)能力仍然很薄弱，應(yīng)對(duì)整車(chē)新車(chē)型配套產(chǎn)品的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我 國(guó)城市車(chē)輛將重點(diǎn)發(fā)展的 13.8 客車(chē)上使用的變速器，目前只有 ZF 一家能向國(guó)內(nèi)企m 業(yè)供應(yīng)，就足以說(shuō)明國(guó)內(nèi)的重型車(chē)變速器企業(yè)仍然很渺小，在技術(shù)方面仍然有很長(zhǎng)的 路要走。 國(guó)內(nèi)重型汽車(chē)變速器幾乎由陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司、綦江齒輪傳動(dòng)有限公 司、山西大同齒輪集團(tuán)有限責(zé)任公司、一汽哈爾濱變速器廠等幾大家包攬。這些企業(yè) 生產(chǎn)的變速器產(chǎn)品針對(duì)的市場(chǎng)各有側(cè)重，像陜西法士特在 8 以上重型車(chē)市場(chǎng)占有率t 達(dá)到 40%以上，并且在 15 以上重型車(chē)市場(chǎng)占有絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，擁有 85%以上的市場(chǎng)份t 額；綦江齒輪傳動(dòng)有限公司主要為安凱、西沃、亞星奔馳、桂林大宇及廈門(mén)金龍等企 業(yè)的 7～12 高檔大、中型客車(chē)以及總質(zhì)量在 14～50 重型載貨車(chē)、鞍式牽引車(chē)、自mt 卸車(chē)及各種專用車(chē)、特種車(chē)配套；山西大同齒輪集團(tuán)配套市場(chǎng)主要在 8～10 級(jí)的低t 噸位重型載貨車(chē)。 市場(chǎng)結(jié)構(gòu)情況是法士特一家獨(dú)大，內(nèi)部配套尚難以滿足。國(guó)內(nèi)重卡廠家中，現(xiàn)在 僅有一汽、重汽和北奔內(nèi)部有相應(yīng)的變速器廠可以生產(chǎn)重卡變速器（東風(fēng)和江淮的內(nèi) 部變速器廠主要生產(chǎn)中卡和輕卡變速器） ，但這些集團(tuán)內(nèi)部重卡變速器供應(yīng)商所占市 場(chǎng)份額僅在 10%左右，90%的重卡變速器市場(chǎng)份額由獨(dú)立的專業(yè)變速器供應(yīng)商配套， 而這其中法士特又一家獨(dú)大。 1．國(guó)內(nèi)重型商用車(chē)企業(yè)變速器配套情況 中國(guó)重汽、一汽解放和東風(fēng)商用車(chē)作為商用車(chē)的三強(qiáng)企業(yè)，其重型車(chē)的市場(chǎng)份額 都 15%以上，三家共占重型商用車(chē) 55.79%以上的市場(chǎng)份額。 從表 1.1 可以看出，前三強(qiáng)的商用車(chē)企業(yè)均設(shè)有附屬的變速器生產(chǎn)廠，或是內(nèi)總 生產(chǎn)廠，或是控股企業(yè)，因此，大部分變速器均來(lái)自內(nèi)配。 重汽自配變速器占 60%，其它的 40%來(lái)自法士特、綦齒等企業(yè)，2008 年末，重汽重 組了山西大同齒輪公司，而其位于山東濟(jì)南章丘的變速器生產(chǎn)線也開(kāi)始生產(chǎn) AMT 變 速器，且是國(guó)內(nèi)第一臺(tái)批量生產(chǎn)并裝配上市整車(chē)的 AMT 變速器，重汽變速器的需求 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 將更多來(lái)自其下屬生產(chǎn)廠的提供，同時(shí)將進(jìn)一步減少法士特、綦齒等企業(yè)的配套份額。 表 1.1 商用車(chē)三強(qiáng)與福田重卡變速器資源狀況對(duì)比 企業(yè)名稱 內(nèi)部變速器企業(yè) 控股變速器企業(yè) 不可控社會(huì)變速器 企業(yè) 中國(guó)重汽 重汽橋箱公司的變速器 配套份額大約占 60% — 法士特、綦齒（少 量）等： 40% 一汽解放 解放變速器分公司的變速器配套約占 40% 一汽哈爾濱變速器 12% 法士特、ZF 等：48% 東風(fēng)商用車(chē) 東風(fēng)變速器公司 35% — 法士特 52%；重汽 大齒、韶關(guān)齒輪、 ZF 等 13% 北汽福田 — — 法士特 90%、重汽大齒等 10% 表 1.2 我國(guó)主要重型商用車(chē)用變速器生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能及配套情況 生產(chǎn)企業(yè) 產(chǎn)能 產(chǎn)品配套 陜西法士特 80 萬(wàn)臺(tái) 重卡變速器市場(chǎng)占有率 80%，進(jìn)入客車(chē)配套 領(lǐng)域。占東風(fēng)商用車(chē)變速器 52%、北汽福田 90%的配套份額 綦江齒輪傳動(dòng)有限公司 6 萬(wàn)臺(tái) 適用于 7～12 米高檔大、中型客車(chē)，總質(zhì)量 10～50 噸重型載貨車(chē)及各式專用車(chē)、特種車(chē)。 在 7～8 米客車(chē)市場(chǎng)占據(jù) 43%份額，在 9 米以 上客車(chē)領(lǐng)域份額達(dá)到 70% 中國(guó)重汽集團(tuán)大同齒輪有 限公司 12 萬(wàn)臺(tái) 中、重型卡車(chē)的單中間軸變速器。2008 年大 齒正式進(jìn)入中國(guó)重汽集團(tuán)，占北汽福田變速 器 10%的份額 一汽哈爾濱變速器廠 12 萬(wàn)臺(tái) 10 米以上客車(chē)、15～20 卡車(chē)用變速器，客t 車(chē)占優(yōu)勢(shì)，占一汽解放變速器配套 12%的份 額 一汽解放汽車(chē)有限公司變 速器分公司 15 萬(wàn)臺(tái) 一汽解放 J5 和 J6 指定產(chǎn)品，約占一汽解放變 速器 40%的份額 東風(fēng)汽車(chē)變速器有限公司 16.5 萬(wàn)臺(tái) 產(chǎn)品可配套重、中、輕等商用車(chē)各系列車(chē)型 中國(guó)重汽（香港）有限公 司變速器部 5 萬(wàn)臺(tái) 重點(diǎn)研發(fā)、制造重卡變速器，主要配套中國(guó) 重汽卡車(chē) 采埃孚傳動(dòng)技術(shù)（杭州） 有限公司 4 萬(wàn)臺(tái) 為寶馬、奔馳、沃爾沃等整車(chē)廠商配套 一汽解放下屬生產(chǎn)變速器的廠家有兩個(gè)，40%來(lái)自一汽解放變速器分公司，12% 的配套來(lái)自控股公司一汽哈變，48%的配套則來(lái)自法士特、ZF 等企業(yè)。2008 年，一 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 汽哈變?yōu)橐黄夥盘峁?2 萬(wàn)臺(tái)左右的變速器，一汽解放變速器分公司為一汽解放提供 了約 5 萬(wàn)臺(tái)變速器，法士特提供了 6 萬(wàn)多臺(tái)變速器，可見(jiàn)法士特仍是一汽解放重型變 速器的主要供應(yīng)商。 東風(fēng)商用車(chē)自配的變速器份額為 35%，其它 52%來(lái)自法士特，13%則來(lái)自重汽大 齒、韶關(guān)齒輪以及 ZF 等企業(yè)。北汽福田沒(méi)有自己的變速器廠，其車(chē)型所使用的變速 器 90%以上都來(lái)自法士特，10%則來(lái)自重汽大齒等企業(yè)。 從國(guó)內(nèi)這三強(qiáng)的商用車(chē)企業(yè)以及福田重卡變速器的配套情況可以看出，國(guó)內(nèi)的重 型汽車(chē)變速器幾乎由陜西法士特、綦江齒輪傳動(dòng)有限公司、重汽集團(tuán)大同齒輪和一汽 哈爾濱變速器廠等幾大廠家包攬。 2．一汽解放汽車(chē)有限公司變速器分公司生產(chǎn)企業(yè)情況介紹 表 1.3 一汽解放變速器分公司主要產(chǎn)品技術(shù)平臺(tái)及參數(shù)情況 技術(shù)平臺(tái) 產(chǎn)品型號(hào) 扭矩（ ）Nm× 匹配 （ ）hp檔位 適用車(chē)型 CA6T123 520～685 130～180日本日野 CA6T138 735～835 180～220 機(jī)械式同步器 變速器 CA6T150 930～1470 220～280 6 CA7T156 1078～1176 180～260 7自主研發(fā)美國(guó) 伊頓優(yōu)化 CA8T150 1350～1500 240～280 8 公路載重車(chē)、自卸車(chē)、 牽引車(chē)、高檔客車(chē)、 起重機(jī)、礦用及重型 消防車(chē)等 FS(O)10209 1500～1750 260～350 解放 J6 換代卡車(chē)指定匹配產(chǎn)品 美國(guó)伊頓 CA9T160 1500～1750 260～350 9 解放 J5P 奧威歐 Ⅲ系 列重卡指定匹配產(chǎn)品 自主研發(fā)美國(guó) 伊頓優(yōu)化 CA10T150 1350～1750 260～350 10 公路載重車(chē)、自卸車(chē)、 牽引車(chē)、高檔客車(chē)、 起重機(jī)、礦用及重型 消防車(chē)等 一汽解放汽車(chē)有限公司變速器分公司是一汽集團(tuán)中重型卡車(chē)變速器產(chǎn)品的專業(yè)生 產(chǎn)企業(yè)，擁有年產(chǎn) 15 萬(wàn)套變速器的生產(chǎn)能力。一汽解放汽車(chē)有限公司變速器分公司 先后引進(jìn)了日本日野、美國(guó)伊頓公司的變速器產(chǎn)品和技術(shù)，通過(guò)技術(shù)吸收和創(chuàng)新，成 功開(kāi)發(fā)了不同規(guī)格的產(chǎn)品，扭矩覆蓋 530 ～2200 ，擁有 6、7、8、9、10 等Nm× 檔位，并形成了中、重型兩大類(lèi)共 7 個(gè)產(chǎn)品系列，可完全滿足國(guó)Ⅲ環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求。 一汽哈變產(chǎn)品除供給一汽集團(tuán)外，部分產(chǎn)品也為國(guó)內(nèi)其它重型商用車(chē)企業(yè)，如安徽江 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 淮、中通、丹東黃海、亞星商用車(chē)、恒通、安凱、福田等等配套，部分總成和零部件 產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)出口。 1.3 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、解決的主要問(wèn)題 1.3.1 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 1．進(jìn)行變速箱的裝配工藝分析 2．確定設(shè)計(jì)方案與基本參數(shù)； 3．進(jìn)行主副箱各檔齒輪的設(shè)計(jì)與校核； 4．進(jìn)行主副箱軸的設(shè)計(jì)與校核； 5．進(jìn)行主副箱軸承的選擇與校核； 6．進(jìn)行主箱滑動(dòng)套的設(shè)計(jì)與校核； 7．進(jìn)行操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和副箱同步器的選用； 8．進(jìn)行變速器箱體設(shè)計(jì)； 9．進(jìn)行變速箱的性能分析； 10．進(jìn)行了主副箱各軸 ANSYS 靜力學(xué)分析； 11．撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 12．繪制變速器總裝圖與零件圖； 13．檢查設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)與圖紙。 1.3.2 設(shè)計(jì)解決的主要問(wèn)題 1．參考相關(guān)文獻(xiàn)資料，利用所選定的車(chē)型參數(shù)，完成 CA10TA190M 雙中間軸 變速器的結(jié)構(gòu)布置，并且掌握 CA10TA190M 雙中間軸變速器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)； 2．根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)并結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝性和變速器的徑向尺寸等要求，確定 CA10TA190M 雙中間軸變速器的傳動(dòng)方案； 3．確定 CA10TA190M 雙中間軸變速器的齒輪參數(shù)。根據(jù)重型商用車(chē)變速器傳 動(dòng)方案確定各檔齒輪齒數(shù)的分配，按齒輪受力、轉(zhuǎn)速、噪聲要求等情況選擇齒輪的變 位系數(shù)、壓力角、螺旋角、模數(shù)和齒頂高系數(shù)； 4．使用相關(guān)書(shū)籍資料，采用已有的設(shè)計(jì)與校核軟件，進(jìn)行齒輪、軸、軸承的設(shè) 計(jì)與校核； 5．使用 CAD 軟件繪制 CA10TA190M 雙中間軸變速器的裝配圖、零件圖，撰寫(xiě) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 6．使用 PRO/E 軟件繪制 CA10TA190M 雙中間軸變速器主箱一軸、主箱二軸、 主箱左右中間軸、副箱左右中間軸、輸出軸立體圖，導(dǎo)入到 ANSYS 中，對(duì)二者分別 進(jìn)行靜力學(xué)分析，得出相應(yīng)結(jié)論； 7．進(jìn)行汽車(chē)變速器換擋時(shí)機(jī)與車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的匹配，以及汽車(chē)動(dòng)力性、經(jīng) 濟(jì)性的校核，實(shí)現(xiàn)與整車(chē)性能的優(yōu)化匹配。 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 第 2 章 車(chē)型參數(shù)的確定與校核 2.1 一汽解放 J6 車(chē)型參數(shù) 2.1.1 車(chē)型參數(shù)的確定 表 2.1 解放 J6 重卡 350 馬力 6×4 自卸車(chē)(平頭)(CA3250P66K2L1T1A1E)車(chē)型參數(shù) 基本信息 公告型號(hào) CA3250P66K2L1T1A1E 類(lèi)型 自卸車(chē) 驅(qū)動(dòng)形式 6×4 軸距 3800+1350m 車(chē)身長(zhǎng)度 8480m車(chē)身寬度 2495 車(chē)身高度 3300 輪距 前輪距：2050后輪距：1830/1830 前懸 1470 后懸 1460 整車(chē)重量 12t額定載重 12.805t 最大總質(zhì)量 25 最高車(chē)速 75 /kmh 接近角 24° 離去角 24° 噸位級(jí)別 重卡 最大爬坡度 70%（34.99°） 備注：選裝環(huán)保上蓋,貨廂自卸方式為后卸，額定載質(zhì)量 12805kg 對(duì)應(yīng)準(zhǔn)乘人數(shù)為 3 人額定 貨箱參數(shù) 貨箱(斗)長(zhǎng)度 5800m貨箱(斗)寬度 2300m 貨箱(斗)高度 1160 貨箱(斗)形式 自卸式 發(fā)動(dòng)機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào) 錫柴 CA6DL2-35E3F 汽缸數(shù) 6 燃油種類(lèi) 柴油 汽缸排列形式 直列 排量 8.6L 排放標(biāo)準(zhǔn) 國(guó)Ⅲ 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 馬力 350hp最大輸出功率 231kW 扭矩 1350 Nm×最大扭矩轉(zhuǎn)速 1400 RPM 發(fā)動(dòng)機(jī)廠商 錫柴 額定轉(zhuǎn)速 2100 系列 6DM 奧神 發(fā)動(dòng)機(jī)形式 直列六缸、四沖程、水冷 卻、增壓中冷、電控共軌 直接噴射式 全負(fù)荷最低燃 油耗率 195 /gkWh×發(fā)動(dòng)機(jī)凈重 1000kg 進(jìn)氣形式 增壓中冷 壓縮比 17.5∶1 一米外噪音 95dB汽缸行程 155m 汽缸缸徑 123m每缸氣門(mén)數(shù) 4 離合器形式 430 — — 變速器 變速器型號(hào) 一汽 CA10TA190M 直接檔 變速器形式 雙中間軸、主副箱結(jié)構(gòu)， 副箱帶同步器 變速器檔位數(shù) 前進(jìn)擋 10 個(gè)，倒檔 2個(gè) 變速器油容量 13/13.5(帶取力器)L 變速器重量 342kg取力器 SAE1#傳動(dòng)比 1.026，采 用后取力器，增大取力器 扭矩，950 Nm× 倒檔 R1 傳動(dòng) 比 3.382 倒檔 R2 傳動(dòng)比 15.098 10 檔傳動(dòng)比 1 9 檔傳動(dòng)比 1.345 8 檔傳動(dòng)比 1.83 7 檔傳動(dòng)比 2.464 6 檔傳動(dòng)比 3.301 5 檔傳動(dòng)比 4.464 4 檔傳動(dòng)比 6.003 3 檔傳動(dòng)比 8.166 2 檔傳動(dòng)比 11 1 檔傳動(dòng)比 14.78 副箱中心距 148m主箱中心距 148m 換擋方式 手動(dòng) 操縱形式 直接操縱，遠(yuǎn)距離單、雙 桿操縱 最大輸入扭矩 1900 N×是否有同步器 是 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 底盤(pán)和輪胎 前橋允許載荷 7000kg后橋型號(hào) 300 輪減橋 后橋形式 并裝雙軸 后橋允許載荷 18000kg 輪胎形式 轉(zhuǎn)向輪:真空胎 后輪:鋼絲胎 輪胎數(shù) 10 個(gè) 輪胎規(guī)格 12.00R20 — — 圖 2-1 一汽解放 J6 重卡 350 馬力 6×4 自卸車(chē)(平頭)(CA3250P66K2L1T1A1E) 圖 2-2 一汽 CA10TA190M 雙中間軸變速器 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 圖 2-3 一汽解放 300 輪邊減速橋 2.1.2 車(chē)橋參數(shù)的確定 表 2.2 一汽解放 300 輪邊減速橋技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 形式 額定載荷 / kg 從動(dòng)齒直 徑/ m制動(dòng)器尺寸 / 速比 300 冷軋內(nèi)脹 2×16000 300 410×220 5.128/5.769/6.561/4.682 300 整體鑄造 2×16000 300 410×220 5.128/5.769/6.561/4.682 一汽在車(chē)橋研發(fā)上，采用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，吸收和借鑒了引進(jìn)日產(chǎn)柴產(chǎn)品的技術(shù) 和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)采用例如等高齒、整體擴(kuò)張橋殼等技術(shù)，開(kāi)發(fā)出滿足一汽商用車(chē)需求的 產(chǎn)品，覆蓋從輕型車(chē)、中型車(chē)、重型車(chē)及客車(chē)等車(chē)橋產(chǎn)品線。目前，中重卡產(chǎn)品主要 采用一汽車(chē)橋分公司、一汽山改企業(yè)生產(chǎn)的車(chē)橋。300 輪邊減速橋在產(chǎn)品的承載、傳 扭、速比范圍、制動(dòng)力、噪聲和效率等各項(xiàng)指標(biāo)均領(lǐng)先于國(guó)內(nèi)同類(lèi)產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)選擇 一汽解放 300 輪減橋速比是 5.769。 2.2 車(chē)型技術(shù)參數(shù)校核 2.2.1 質(zhì)量參數(shù) 0mh 質(zhì)量系數(shù) 是指汽車(chē)裝載質(zhì)量與整車(chē)整備質(zhì)量的比值。該系數(shù)反映了汽車(chē)的設(shè) 計(jì)水平和工藝水平， 值越大，說(shuō)明該汽車(chē)的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進(jìn)，其影響汽車(chē)0m 的成本和使用經(jīng)濟(jì)性。 表 2.3 貨車(chē)的質(zhì)量系數(shù) 0m? 參數(shù) 車(chē)型 總質(zhì)量 ta/0m 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 1.8＜ ≤6.0am0.80～1.10 6.0＜ ≤14.0 1.20～1.35貨 車(chē) ＞14.0a1.30～1.70 注：裝柴油機(jī)的貨車(chē)為 0.80～1.00。 汽車(chē)的整備質(zhì)量利用系數(shù) ： 0m?0eh= 式中： —汽車(chē)的載質(zhì)量； em —整車(chē)整備質(zhì)量。0 ﹤0.80～1.00 （2.1）012.850.9emh== 質(zhì)量系數(shù)在表 2.3 范圍內(nèi)，所選車(chē)型符合要求。 2.2.2 軸距和輪距 軸距 L 對(duì)整備質(zhì)量、汽車(chē)總長(zhǎng)、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長(zhǎng)度、縱向通過(guò)半徑有 影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述各指標(biāo)減小。此外，軸距還對(duì)軸荷分配有影響。轎車(chē)的級(jí)別 越高，裝載量或載客量多的貨車(chē)或客車(chē)軸距取得長(zhǎng)，對(duì)機(jī)動(dòng)性要求高的汽車(chē)軸距宜取 短些。增大輪距，隨之而來(lái)的是室內(nèi)寬并有利于增加側(cè)傾剛度，但是此時(shí)汽車(chē)總寬和 總質(zhì)量增加，并影響最小轉(zhuǎn)彎直徑變化，受汽車(chē)總寬不得超過(guò) 2.5 限制，輪距不宜m 過(guò)大。 表 2.4 車(chē)型軸距和輪距 車(chē) 型 類(lèi) 別 軸 距 /L輪 距 /B 4×2 載貨汽車(chē) 1425amt=:4.10～5.60 2.50～4.00 礦用自卸車(chē) 60￡3.20～4.20 1.84～3.20 所選車(chē)型是 6×4 重型載貨汽車(chē)，軸距 3.80+1.35 ，前輪距：2.05 ，后輪距：mm 1.83/1.83 ，因?yàn)闆](méi)有 6×4 重型載貨汽車(chē)軸距輪距參數(shù)，所以選擇近似車(chē)型軸距和輪m 距進(jìn)行類(lèi)比。經(jīng)過(guò)比較，所選車(chē)型軸距與輪距均在表 2.4 范圍內(nèi)，所選車(chē)型符合要求。 2.2.3 軸荷分布 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 軸荷是指汽車(chē)在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車(chē)軸對(duì)支承平面的垂直載荷。也可以 用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來(lái)表示。軸荷分配對(duì)輪胎壽命和汽車(chē)的使用性能有影 響。 表 2.5 車(chē)型軸荷分配 車(chē) 型 滿 載 空 載 商用貨車(chē) 6×4 后輪雙胎 前 軸：19%～25% 后 軸：75%～81% 前 軸：31%～37% 后 軸：63%～69% 滿載：前軸 19%～25% （2.2）710%285′=@ 后軸 75%～81% （2.3）82 空載：前軸 31%～37% （2.4）.431045′ 后軸 63%～69% （2.5）6.82= 計(jì)算所得滿載和空載前后軸載荷分布，基本在表 2.5 范圍內(nèi)，所選車(chē)型基本符合 要求。 2.2.4 動(dòng)力性參數(shù) 微型、輕型貨車(chē)最高車(chē)速大于中型、重型貨車(chē)的最高車(chē)速，重型貨車(chē)最高車(chē)速較 低。 比功率是汽車(chē)所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定最大功率與汽車(chē)最大總質(zhì)量之比。它可以綜合反 映汽車(chē)的動(dòng)力性。我國(guó) GB7258-1997《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件 》規(guī)定：機(jī)動(dòng)車(chē)不小 于 4.8 。/kWt 比轉(zhuǎn)矩是汽車(chē)所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與汽車(chē)總質(zhì)量之比。它能反映汽車(chē)的牽引能力。 最高車(chē)速： ﹤75～120 （2.6）1max75vkh-=×1kmh-× 比功率： ﹤6～20 （2.7）ax2610.45ebP1kWt- 1kt- 比轉(zhuǎn)矩： 2 9～50 （2.8）max34.025ebT==1Nmt-×@1Nmt-× 表 2.6 汽車(chē)動(dòng)力性參數(shù)范圍 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 汽車(chē)類(lèi)別 最高車(chē)速 max1vkh-×比功率 1bPkWt-×比轉(zhuǎn)矩 1bTNmt-× 貨車(chē)最大總質(zhì)量 ﹥14.0tam75～120 6～20 29～50 所選車(chē)型的最高車(chē)速、比功率、比轉(zhuǎn)矩基本在表 2.6 范圍內(nèi)，所選車(chē)型基本符合 要求。 2.2.5 燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù) 汽車(chē)在水平的水泥或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車(chē)速或多工況滿載行駛百公里的燃油消 耗量（L/100km）。 表 2.7 貨車(chē)單位質(zhì)量百公里燃油消耗量 總質(zhì)量 /amt柴油機(jī)燃油消耗量 1(0)Ltkmh-éù×êú?? ﹥12 1.43～1.53 所選車(chē)型單位質(zhì)量百公里燃油消耗量 1.48 在表 2.7 范圍內(nèi)，所選1()t- 車(chē)型符合要求。 2.2.6 最小轉(zhuǎn)彎直徑 inmD 表 2.8 最小轉(zhuǎn)彎直徑 inmD 車(chē)型 級(jí)別 最小轉(zhuǎn)彎直徑 / inm 商用貨車(chē) 最大總質(zhì)量 ﹥14.0 /att13.0～21.0 最小轉(zhuǎn)彎直徑是指轉(zhuǎn)向盤(pán)轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，汽車(chē)前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面 上的軌跡圓的直徑。機(jī)動(dòng)車(chē)的最小轉(zhuǎn)彎直徑不得大于 24 。當(dāng)轉(zhuǎn)彎直徑為 24 時(shí)， 前轉(zhuǎn)向軸和末軸的內(nèi)輪差（以兩內(nèi)輪軌跡中心計(jì)）不得大于 3.5 。m 所選車(chē)型最小轉(zhuǎn)彎直徑 23.2 在表 2.8 范圍內(nèi)，所選車(chē)型符合要求。m 2.2.7 通過(guò)性 表 2.9 汽車(chē)通過(guò)性的幾何參數(shù) 車(chē)型 最小離地間隙 /minh接近角 /( °)1g離去角 /( °)2g 6×4 貨車(chē) 260～350 45～60 35～45 所選車(chē)型最小離地間隙 285 ，接近角 24°，離去角 24°，基本在表 2.9 范圍內(nèi)， 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 所選車(chē)型基本符合要求。 2.2.8 操作穩(wěn)定性 汽車(chē)操縱穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)參數(shù)較多，與總體設(shè)計(jì)有關(guān)并能作為設(shè)計(jì)指標(biāo)的有： 1．轉(zhuǎn)向特性參數(shù) 為了保證有良好的操縱穩(wěn)定性，汽車(chē)應(yīng)具有一定程度的不足轉(zhuǎn)向。通常用汽車(chē)以 0.4g 的向心加速度沿定圓轉(zhuǎn)向時(shí)，前、后輪側(cè)偏角之差( )作為評(píng)價(jià)參數(shù)。此參12d- 數(shù)在 1°～3°為宜。 2．車(chē)身側(cè)傾角 汽車(chē)以 0.4 的向心加速度沿定圓等速行駛時(shí)，車(chē)身側(cè)傾角控制在 3o 以內(nèi)較好，g 最大不允許超過(guò) 7°。 3．制動(dòng)前俯角 為了不影響乘坐舒適性，要求汽車(chē)以 0.4 減速度制動(dòng)時(shí)，車(chē)身的前俯角不大于g 1.5°。 2.2.9 制動(dòng)性 汽車(chē)制動(dòng)性是指汽車(chē)在制動(dòng)時(shí)，能在盡可能短的距離內(nèi)停車(chē)且保持方向穩(wěn)定，下 長(zhǎng)坡時(shí)能維持較低的安全車(chē)速并有在一定坡道上長(zhǎng)期駐車(chē)的能力。以制動(dòng)距離 和平tS 均制動(dòng)減速度 兩項(xiàng)評(píng)價(jià)汽車(chē)的制動(dòng)效能。j 2.2.10 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 與最大功率轉(zhuǎn)速emaxPPn3axmaxmax1()36076140arDeTgfCApuuh3+ 式中： —發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率， ；maxePkW —傳動(dòng)系傳動(dòng)效率，貨車(chē)傳動(dòng)系效率 可在 0.82～0.85 之間取值T?T? 余志生《汽車(chē)?yán)碚摗?；6P —汽車(chē)總質(zhì)量， ；amkg —重力加速度， ；g2/ms —滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)載貨汽車(chē)取 0.02；rf 黑龍江工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 —最高車(chē)速， ；maxu/kmh —空氣阻力系數(shù)，貨車(chē)取 0.8～1.0；DC —汽車(chē)正面投影面積， ，若無(wú)測(cè)量數(shù)據(jù)，可按前輪距 B1、汽車(chē)總高A2 H、汽車(chē)總寬 B 等尺寸近似計(jì)算。 對(duì)載貨汽車(chē) A≈B 1 H=2.495×3.1=7.7345 。2m （2.9）3max2509.8(0.81)7.45(75)0.8.366ep′3 +:: =160.42～176.75 kW 若按此計(jì)算得是發(fā)動(dòng)機(jī) 裝有全部附件時(shí)，測(cè)得的最大有效功率。此功率約maxeP 比發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率值低 10%～20%。 因此 （2.10）ax(1.20)(46.217.5)e=:: =179.67～212.11 kW 所選車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率是 261 ，后備功率足，所選車(chē)型符合要