i摘 要變速箱由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機(jī)構(gòu)的主要作用是控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變速器傳動(dòng)比的變換，即實(shí)現(xiàn)換擋，以傳達(dá)變速變距。本次設(shè)計(jì)車用三軸五檔變速器變速器。本設(shè)計(jì)采用中間軸式變速器，該變速器具有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：一是直接檔的傳動(dòng)效率高，磨損及噪音也??；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。 關(guān)鍵字：變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速操縱機(jī)構(gòu)、齒輪。vi目 錄前 言 1第一章 機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定 1第一節(jié) 變速器的功能和要求以及概述 .1第二節(jié) 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 .2一、變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 .2二、倒檔傳動(dòng)方案 .5第三節(jié) 變速器主要零部件結(jié)構(gòu)的方案分析 .6一、齒式輪型 .6二、換檔結(jié)構(gòu)型式 .6三、變速器軸承 .9四、變速器操縱機(jī)構(gòu) .9第二章 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì) 11第一節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇 .11一、檔數(shù)和傳動(dòng)比 .11二、中心距 .12三、軸向尺寸 .12四、齒輪參數(shù) .13第二節(jié) 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定 .15一、確定一檔齒輪的齒數(shù) .15二、確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) .15三、確定其他檔位的齒數(shù) .16四、確定倒檔齒輪的齒數(shù) .16第三節(jié) 齒輪變位系數(shù)的選擇 .17第三章 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 19第一節(jié) 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 .19一、軸的結(jié)構(gòu) .19二、確定軸的尺寸 .20第二節(jié) 軸的校核 .20一 、 第一軸的強(qiáng)度與剛度校核 .21二、第二軸的校核計(jì)算 .22第三節(jié) 軸的加工工藝及提高其強(qiáng)度措施 .24一 、 軸的加工工藝 .24二 、 提高軸強(qiáng)度的常用措施 .24第四章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 26第一節(jié) 齒輪的損壞原因及形式 .26第二節(jié) 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 .26一 、齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 .27二、齒輪接觸應(yīng)力 .28三 、 齒輪的潤(rùn)滑 .29第三節(jié) 齒輪的材料、熱處理及精度等級(jí) .30vii一、齒輪材料 .30二、齒輪材料、熱處理方法 .31三、齒輪精度等級(jí) .31第五章 變速器傳動(dòng)及操縱機(jī)構(gòu) 32第一節(jié) 同步器的簡(jiǎn)介 .32第二節(jié) 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 .34第三節(jié) 變速器的操縱機(jī)構(gòu) .36第六章 變速器診斷與檢修 38第一節(jié) 變速器常見(jiàn)故障與診斷 .38一、變速器的異常聲響 .38二、變速器跳檔 .39三、掛檔困難 .40四、變速器亂檔 .40五、變速器發(fā)熱 .41六、變速器漏油 .41第二節(jié) 變速器零件的檢修 .41一、齒輪與花鍵的檢修 .41二、軸的檢修 .42三、鎖環(huán)式同步器的檢修 .42四、變速器殼體的檢修 .42五 、 變速器蓋的檢修 .43六 、 軸承的檢修 .43第三節(jié) 操縱機(jī)構(gòu)的檢修 .43第四節(jié) 變速器的裝配與調(diào)整 .43第五節(jié) 變速器的磨合與試驗(yàn) .44結(jié)論 46參考文獻(xiàn) 47致謝 481前 言變速器是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動(dòng)比的齒輪傳動(dòng)裝置。變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)組成，可制成單獨(dú)變速機(jī)構(gòu)或與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合裝在同一殼體內(nèi)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大多用普通齒輪傳動(dòng)，也有的用行星齒輪傳動(dòng)。普通齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)一般用滑移齒輪和離合器等?；讫X輪有多聯(lián)滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯(lián)滑移齒輪變速，軸向尺寸大；用變位滑移齒輪變速 ，結(jié)構(gòu)緊湊 ，但傳動(dòng)比變化小。離合器有嚙合式和摩擦式之分。用嚙合式離合器時(shí)，變速應(yīng)在停車或轉(zhuǎn)速差很小時(shí)進(jìn)行，用摩擦式離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)中任意轉(zhuǎn)速差時(shí)進(jìn)行變速，但承載能力小，且不能保證兩軸嚴(yán)格同步。為克服這一缺點(diǎn)，在嚙合式離合器上裝以摩擦片，變速時(shí)先靠摩擦片把從動(dòng)輪帶到同步轉(zhuǎn)速后再進(jìn)行接合。行星齒輪傳動(dòng)變速器可用制動(dòng)器控制變速。變速器廣泛用于機(jī)床、車輛和其他需要變速的機(jī)器上。然而，當(dāng)我們從現(xiàn)在市場(chǎng)上調(diào)查，在不同車型所配置的變速器來(lái)看，主要可以分為：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） 。它們各有自己的特點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)使用手動(dòng)變速器。陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1第一章 機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定第一節(jié) 變速器的功能和要求以及概述變速器的功能是根據(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。變速器設(shè)有空擋和倒擋。需要時(shí)變速器還有動(dòng)力輸出功能。變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。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。換擋迅速、省力、方便。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。6.設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸。設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛。設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出。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)，這與變速器的檔數(shù)，傳動(dòng)比范圍和各擋傳動(dòng)比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜，比功率越小，變速器的傳動(dòng)比范圍越大。陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2在原變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，再附加一個(gè)副箱體，這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上，達(dá)到增加變速器擋數(shù)的目的。近年來(lái)，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操縱方向發(fā)展的趨勢(shì)。第二節(jié) 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。一、變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有兩種分類方法。根據(jù)前進(jìn)擋數(shù)的不同，根據(jù)軸的形式不同，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式（常配合行星齒輪傳動(dòng)）兩類。固定軸式又分為兩軸式，中間軸式，雙中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(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。與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小，布置方便，中間擋位傳動(dòng)效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高檔工作時(shí)齒輪和軸承均承載，不僅工作噪聲增大，且易損壞。此外，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大。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（η=0.96~0.98 ） ，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 3.0~4.5；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(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。陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3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（0.7~0.8 ）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。汽車變速器（包括客車和載貨汽車）目前使用最多的是機(jī)械三軸式變速器。由第一軸（動(dòng)力輸入軸） 、第二軸（動(dòng)力輸出軸）和中間軸三軸組成，第一軸和第二軸在同一條直線上與中間軸平行，第一軸與中間軸上傳動(dòng)齒輪常嚙合稱常合齒，第二軸和中間軸上裝配有若干組相嚙合的齒輪組，由操縱機(jī)構(gòu)操縱分離、接合實(shí)現(xiàn)變速的機(jī)械變速裝置稱為機(jī)械三軸式變速器。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。 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)4圖 1-1 轎車中間軸式變速器1—第一軸；2—第二軸；3 —中間軸有級(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 1-2 中間軸五檔變速器傳動(dòng)方案。它們的特點(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 1-2a 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 1-2b、c、d 所示方案的各前進(jìn)檔，均用常嚙合齒輪傳動(dòng)；圖 1-2d 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。陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)5圖 1-2 中間軸式五檔變速器傳動(dòng)方案 以上方案中，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。變速器用圖 1-2c 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(kāi)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 1-2c 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)。二、倒檔傳動(dòng)方案圖 1-3 為常見(jiàn)的倒擋布置方案。圖 1-3b 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 1-3c 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 1-3d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖 1-3c 所示方案。圖 1-3e 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 1-3f 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 1-3g 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 1-3f 所示的傳動(dòng)方案。陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)6圖 1-3 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。第三節(jié) 變速器主要零部件結(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)滑和密封等因素。一、齒式輪型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陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)7輪傳動(dòng)方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。二、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，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(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 1-4a）或者兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開(kāi)（圖 1-4b） ，這樣在嚙合時(shí)使接合齒端部超過(guò)被接合齒約1~3mm。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。2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切?。?.3~0.6mm ） ，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 1-5） 。3）將接合齒的工作面加工成斜齒面，形成倒錐角（一般傾斜 20~30） ，使接合齒面產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫檔的軸向力 a b（圖 1-6） 。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效， 圖 1-4 防止自動(dòng)脫檔的結(jié)構(gòu)措施Ⅰ陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)8采用較多。 此段切薄圖 1-5 防止自動(dòng)脫檔的結(jié)構(gòu)措施Ⅱ加工成斜面圖 1-6 防止自動(dòng)脫檔的結(jié)構(gòu)措施Ⅲ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- 7 所示：變速器軸承陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)9圖 1-7 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;7-止動(dòng)球;8-卡環(huán);9—輸出軸;10、11-齒輪三、變速器軸承變速器軸承常采用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，滑動(dòng)軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同。汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，采用尺寸大些的軸承結(jié)構(gòu)受限制，常在布置上有困難。如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。變速器第一軸前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間長(zhǎng)采用球軸承來(lái)承受向力。作用在第一軸常嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)第一軸后部軸承傳給變速器殼體，此處常用軸承外圈有擋圈的球軸承。第二軸后端常采用球軸承，以軸向力和徑向力。中間軸上齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承來(lái)承受都可以；但當(dāng)在殼體前端面布置軸承蓋有困難的時(shí)候，必須由后端軸承承受軸向力，前端采用圓柱滾子軸承來(lái)承受徑向力。變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑小，寬度較寬因而容量大，可承受高負(fù)荷陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)10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)，所以不適用于線膨脹系數(shù)較大的鋁合金殼體。變速器第一軸，第二軸的后部軸承以及中間軸前，后軸承，按直徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。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，下限適用于輕型車和轎車。滾針軸承，滑動(dòng)軸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。滾針軸承有滾動(dòng)摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，徑向配合間隙小，定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合等優(yōu)點(diǎn)?；瑒?dòng)軸套的徑向配合間隙大，易磨損，間隙增大后影響齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加?；瑒?dòng)軸套的優(yōu)點(diǎn)是制造容易，成本低。四、變速器操縱機(jī)構(gòu)變速器的操作機(jī)構(gòu)，應(yīng)滿足如下主要要求：換檔時(shí)只能掛入一個(gè)檔；防止掛倒檔；換檔后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)嚙合，并防止自動(dòng)脫檔。1）直接操縱依靠手力換檔的變速器稱為手動(dòng)變速器。是最簡(jiǎn)單的換檔方案，已得到廣泛的應(yīng)用。其優(yōu)點(diǎn)是減少了變速叉軸，各檔同一組用一組的自鎖裝置，因而使操作機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化。2）遠(yuǎn)距離操縱受總布置限制，有些車輛變速器距駕駛員座椅較遠(yuǎn)，此外，換檔手力需通過(guò)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換檔功能，這種手動(dòng)換檔稱為遠(yuǎn)距離操縱變速器。這種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且在撞車時(shí)直接影響駕駛員的安全，故新車設(shè)計(jì)中這種機(jī)構(gòu)已不多見(jiàn)。陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11max0maxaxmax(cosin)egITrif g??????ax0rgeiTi?第二章 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)第一節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇一、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 4~5個(gè)檔位的變速器。本設(shè)計(jì)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Ⅰ檔傳動(dòng)比為（2-1）式中 m----汽車總質(zhì)量；g----重力加速度；陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)12max2egITriG???2max0rgIeTiimax1ingq??ψmax----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；η----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；φ----路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 φ=0.5~0.6。由已知條件：滿載質(zhì)量 1800kg；rr=337.25mm；Te max=176Nm；i0=4.782；η=0.95。根據(jù)公式（2-2）可得：i gI =3.80。超速檔的的傳動(dòng)比一般為 0.7~0.8，本設(shè)計(jì)Ⅴ檔傳動(dòng)比 igⅤ =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： =1.50。q故有：）（ 修 正 為ⅣⅢⅡ 13.1695.2?ggii陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)133IAmaxKT?二、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距 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： (2-4)式中 K A----中心距系數(shù)。對(duì)轎車，K A = 8.9~9.3；對(duì)貨車，K A =8.6~9.6；對(duì)多檔主變速器，K A =9.5~11；TI max ----變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩：TI max=Te max igI η =635.4N﹒m故可得出初始中心距 A=85.97mm。三、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 3.0~3.4A。貨車變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)：四檔(2.2~2.7) A五檔(2.7~3.0) A六檔(3.2~3.5) 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 手動(dòng)擋變速器，其殼體的軸向尺寸是 3 85.97mm=257.91mm，?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。 四、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 =182Nm，可得出 mn=2.6。maxeT陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)14一檔直齒輪的模數(shù) mmm (2-6)31max0.T?通過(guò)計(jì)算 m=1.87。同步器和嚙合套的接合大都采用漸開(kāi)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)都取 相同，轎車和輕型貨車取 2~3.5。本設(shè)計(jì)取 2.6。（2）齒形、壓力角 α、螺旋角 β 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 α 螺旋角 β·轎車 高齒并修形的齒形 14.5°，15°，16°16.5° 25°~45°一般貨車 GB1356-78 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 20° 20°~30°重型車 同上 低檔、倒檔齒輪 22.5°，25° 小螺旋角工作時(shí)要求轎車變速器齒輪有較小的噪聲，因此高檔齒輪采用 14.5 、15 、??16 、16.5 等較小壓力角才更合理。為提高中、重型汽車倒檔齒輪的承載能力，??應(yīng)采用 22.5 或 25 壓力角齒輪。實(shí)際上因國(guó)家規(guī)定的齒輪標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20 ，? ?所以變速器齒輪普遍的壓力角為 20 ，α=20 。??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。為減小工作噪聲和提高強(qiáng)度，汽車變速器齒輪多數(shù)用斜齒輪，只有倒檔齒輪以及貨車的一檔齒輪才用直齒齒輪。 選擇時(shí)應(yīng)注意下列問(wèn)題：首先，增大 β 時(shí)、使齒輪嚙合的重合系數(shù)增加、工作平穩(wěn)、噪聲減低。隨著β 的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)地提高，不過(guò)當(dāng)螺旋角大于 30°時(shí)，其彎曲強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍然上升，因此從提高底檔齒輪的彎曲強(qiáng)度出發(fā)，并不希望 β 過(guò)大，而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，可選取較大的 β 值。其次，斜齒輪傳遞時(shí)要產(chǎn)生軸向力。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力要求與中間軸上的軸向力平衡，故中間軸上全部齒輪的螺旋方向應(yīng)一律作成右旋，而第一、二軸上的斜齒輪取左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)151092ZigI??mAZ2??斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用：轎車變速器：中間變速器 . . . . . . . . 22 ~34??兩軸變速器 . . . . . . . . 20 ~25貨車變速器 . . . . . . . . 18 ~26?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=kcm=(4.5~8.0)m，mm 斜齒 b=kcmn(6.0~8.5) mn，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。第二節(jié) 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。一、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） 陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1691012ZigI???cos2)(21ZmAn??n21 87.3?gIi8712Zig???4.8753.2??gi其中 A =85.97mm、 m =2.8；故有 。2.61??Z圖 2-1 五檔變速器示意圖 當(dāng)轎車三軸式的變速器 時(shí)，則 ，此處取9.3~5?gIi 范 圍 內(nèi) 選 擇可 在 17~510Z=16，則可得出 =45。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（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)Z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=85.4mm。?Z二、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)可得①375.12z而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等（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： 。 ②57?Z① 與②聯(lián)立可得： =24、 =33。12則根據(jù)式(2-7)可計(jì)算出一檔實(shí)際傳動(dòng)比為 : 三、確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動(dòng)比（2-12）而 ，故有：③陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)17nmAZ?cos2??1231Zigr??)(2132Zmn?)(2113ZAn???對(duì)于斜齒輪， （2-13）故有： ④5787?Z③ 聯(lián)立④得： 2038、按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪 ；四檔齒輪 26315?Z、12643?Z、四、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 3.7gri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 132?Z而通常情況下，倒檔軸齒輪 取 21~23，此處取 =2313由 （2-14）可計(jì)算出 351Z故可得出中間軸與倒檔軸的中心距A′ = (2-15)=47mm 而倒檔軸與第二軸的中心:(2-16)=75mm第三節(jié) 齒輪變位系數(shù)的選擇變位齒輪的特點(diǎn)1、于標(biāo)準(zhǔn)齒輪相比，變位齒輪的主要參數(shù)不改變，即分度圓、模數(shù)以及壓力角、基圓和齒數(shù)都與標(biāo)準(zhǔn)齒輪相同。2、正變位齒輪的齒頂圓、齒根圓、齒頂高和齒根厚度均增大，齒根高和齒頂厚度陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)18則減?。积X根厚度增加，可使齒輪強(qiáng)度增加。負(fù)變位齒輪的齒頂圓、齒根圓、齒頂高和齒根厚度均減小，齒根高和齒頂厚度則增加；齒根厚度減小，可使齒輪強(qiáng)度消弱。3、采用合適的變位系數(shù)，不僅可以避免根切，還可以避免更少的齒數(shù)，從而使機(jī)構(gòu)更緊湊。適當(dāng)?shù)倪x擇變位系數(shù)，也可以調(diào)整中心距。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。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，有避免了其缺點(diǎn)。有幾對(duì)齒輪 安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比 的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，則對(duì)齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形勢(shì)是齒面損傷，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開(kāi)線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對(duì)于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象?？傋兾幌禂?shù)越小，一對(duì)齒輪齒更總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動(dòng)，故噪聲要小些。根據(jù)上述理由，為降低噪聲，變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其他各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。其中，一檔主動(dòng)齒輪 10的齒數(shù) Z10〈17，因此一檔齒輪需要變位。變位系數(shù) min17Zx??陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)19（2-17）式中 Z 為要變位的齒輪齒數(shù)。第三章 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 第一節(jié) 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸一、軸的結(jié)構(gòu)第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)。第一軸長(zhǎng)度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應(yīng)與離合器從動(dòng)盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。 第一軸花鍵部分直徑按 d= 3maxekTd= 3maxekT陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)20=4?33420815.9?= 22.66mm式中 k-------經(jīng)驗(yàn)系數(shù) k=4~4.6;Temax--------發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩第一軸如圖 3-1 所示：圖 3-1 變速器第一軸中間軸分為旋轉(zhuǎn)軸式和固定軸式。本設(shè)計(jì)采用的是旋轉(zhuǎn)軸式傳動(dòng)方案。由于一檔和倒檔齒輪較小，通常和中間軸做成一體，而高檔齒輪則分別用鍵固定在軸上，以便齒輪磨損后更換。其結(jié)構(gòu)如圖 3-2 所示：一檔齒輪 倒檔齒輪圖 3-2 變速器中間軸陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)21 ??3950.2TTPnWd?????二、確定軸的尺寸變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。在草圖設(shè)計(jì)時(shí)，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長(zhǎng)度。而軸的直徑可參考同類汽車變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定：第一軸和中間軸： （3-1）(0.4~5),dAm?第二軸： （3-2）3ax1.7,eT式中 ----發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩，N·mmaxeT為保證設(shè)計(jì)的合理性，軸的強(qiáng)度與剛度應(yīng)有一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。因此，軸的直徑 d與軸的長(zhǎng)度 L 的關(guān)系可按下式選?。旱谝惠S和中間軸： d/L=0.16 0.18；~第二軸： d/L=0.18 0.21。第二節(jié) 軸的校核由變速器結(jié)構(gòu)布置考慮到加工和裝配而確定的軸的尺寸，一般來(lái)說(shuō)強(qiáng)度是足夠的，僅對(duì)其危險(xiǎn)斷面進(jìn)行驗(yàn)算即可。對(duì)于本設(shè)計(jì)的變速器來(lái)說(shuō)，在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，軸的強(qiáng)度和剛度都留有一定的余量，所以，在進(jìn)行校核時(shí)只需要校核一檔處即可；因?yàn)檐囕v在行進(jìn)的過(guò)程中，一檔所傳動(dòng)的扭矩最大，即軸所承受的扭矩也最大。由于第二軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，故作為重點(diǎn)的校核對(duì)象。下面對(duì)第一軸和第二軸進(jìn)行校核。一 、 第一軸的強(qiáng)度與剛度校核因?yàn)榈谝惠S在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，所受的彎矩很小，可以忽略，可以認(rèn)為其只受扭矩。此中情況下，軸的扭矩強(qiáng)度條件公式為陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2245.7310PTGI???maxamax2tncos2tetereaTiFdid????（3-3）式中： ----扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa；T?T----軸所受的扭矩，N·mm； ----軸的抗扭截面系數(shù)， ；3mP----軸傳遞的功率，kw；d----計(jì)算截面處軸的直徑，mm；[ ]----許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，MPa。T?其中 P =80kw， n =4200r/min,d =34mm；代入上式得：MPaT 14.2342.0/895????由查表可知[ ]=30MPa，故 [ ]，符合強(qiáng)度要求。T??軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長(zhǎng)的扭轉(zhuǎn)角 來(lái)表示。其計(jì)算公式為：（3-4）式中， T ----軸所受的扭矩，N·mm；G ----軸的材料的剪切彈性模量，MPa,對(duì)于鋼材， G =8.1 MPa；410?----軸截面的極慣性矩， ， ；PI 4m32/4dIp?將已知數(shù)據(jù)代入上式可得：。9.03241.0.876173.544 ?????對(duì)于一般傳動(dòng)軸可取 ；故也符合剛度要求。[].5~()/m??二、第二軸的校核計(jì)算1）軸的強(qiáng)度校核計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力 、徑向力 及軸向力 可按下式求出：trFa（3-5）（3-6）（3-7）陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)23160275atAdF?????式中 ----至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比，此處為三檔傳動(dòng)比 3.85；id ----計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑，mm，為 73mm；----節(jié)點(diǎn)處的壓力角，為 20°；?----螺旋角，為 30°；?----發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，為 176000N·mm。maxeT代入上式可得： NFart470532819?危險(xiǎn)截面的受力圖為：圖 3-1 危險(xiǎn)截面受力分析水平面： （160+75）= 75 =1093N；Ar AF水平面內(nèi)所受力矩： NmMAc 8.43??垂直面：（3-8）=4817.5N垂直面所受力矩： 。NmFMAs 8.701603'????該軸所受扭矩為： 。Tj 429.故危險(xiǎn)截面所受的合成彎矩為：Nmjsc5 2323232104.8 )104.97()108.7()7(??????陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)24??32Md????23sFabfEIL?21cfI（3-9）則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力 （MPa）: （3-10）將 代入上式可得： ，在低檔工作時(shí)[ ]=400MPa，因此有：MPa8.9?[ ]；符合要求。2）軸的剛度校核第二軸在垂直面內(nèi)的撓度 和在水平面內(nèi)的撓度 可分別按下式計(jì)算： c sf（3-11）（3-12）式中, ----齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）,這里等于 ；1F tF----齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N） ，這里等于 ；2 rE----彈性模量（MPa） ， （MPa） ， E = MPa；52.10??52.10?I----慣性矩（ ） ， ， d 為軸的直徑（ ） ；4m4/6I?ma、b----為齒輪坐上的作用力距支座 A、 B 的距離（ ） ；L----支座之間的距離（ ） 。將數(shù)值代入式（3-11）和（3-12）得： 05.12?scf故軸的全撓度為 ，符合剛度要求。msc2.3.2??第三節(jié) 軸的加工工藝及提高其強(qiáng)度措施一 、 軸的加工工藝 軸的形狀力求簡(jiǎn)單，階梯軸的級(jí)數(shù)應(yīng)盡可能少，軸上各段鍵槽、圓角半徑、倒角、中心孔等尺寸應(yīng)盡可能統(tǒng)一，以利于加工和檢驗(yàn)。軸上需磨削的軸段應(yīng)設(shè)計(jì)出砂輪越程槽、需車制螺紋的軸段應(yīng)有退刀槽。陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)25當(dāng)軸上有多處鍵槽時(shí)，應(yīng)使用各鍵槽位與軸的同一母線上。為使軸便與裝配，軸端應(yīng)有倒角。對(duì)與階梯軸常設(shè)計(jì)成兩端小中間打的形狀，以便與零件從兩端裝拆。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)使各零件在裝配時(shí)盡量不接觸其它零件的裝配表面，軸肩高度不能妨礙零件的拆卸。二 、 提高軸強(qiáng)度的常用措施軸和軸上零件的結(jié)構(gòu)、工藝以及軸上零件的安裝布置等對(duì)軸的強(qiáng)度有很大的影響，所以應(yīng)在這些方面予以充分的考慮，以利于提高軸的承載能力，減小軸的尺寸和機(jī)器的重量，降低制造成本。① 合理布置軸上零件以減小軸的載荷為了減小軸承受的彎矩，傳動(dòng)件應(yīng)盡量靠近軸承，并盡可能不采取懸臂的支撐形式，力求縮短支撐承跨距及懸臂長(zhǎng)度等。② 改進(jìn)軸上零件的結(jié)構(gòu)以減小軸的載荷。③ 改進(jìn)軸的 結(jié)構(gòu)以減小應(yīng)力集中的影響軸通常是在變力的條件下工作的，軸的截面尺寸發(fā)生突變處要產(chǎn)生應(yīng)力集中，軸的疲勞破壞往往在此處發(fā)生。由于階梯軸各軸段的剖面是變化的，在各軸段過(guò)度處必然存在應(yīng)力集中，而降低軸的疲勞強(qiáng)度。為了減小應(yīng)力集中，常將過(guò)度處制成適當(dāng)?shù)膱A角，并應(yīng)盡量避免在軸上的開(kāi)孔或開(kāi)槽，必要時(shí)采取減載槽、中間環(huán)或凹切圓角等減載結(jié)構(gòu)采用這些方法也兒科避免軸在熱處理時(shí)產(chǎn)生淬火裂紋的危險(xiǎn)。④ 改進(jìn)軸表面質(zhì)量以提高軸的強(qiáng)度軸的表面粗糙和表面強(qiáng)化處理方法也會(huì)對(duì)軸的疲勞強(qiáng)度產(chǎn)生影響。軸的表面越粗糙，疲勞強(qiáng)度也越底。因此，應(yīng)合理減小軸的表面及圓角處的加工粗糙值，當(dāng)采用對(duì)應(yīng)力集中甚為敏感的高強(qiáng)度材料制作軸時(shí)，表面質(zhì)量尤應(yīng)予以注意。表面強(qiáng)化處理方法有：表面高頻感應(yīng)加淬火等加熱處理；表面滲碳、氮化、碳氮共滲等化學(xué)處理；碾壓、噴丸等強(qiáng)化處理；通過(guò)碾壓、噴丸進(jìn)行表面處理時(shí)，有使軸的表層產(chǎn)生與壓應(yīng)力，從而提高軸的抗疲勞能力。陽(yáng)泉職業(yè)技術(shù)學(xué)院----畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)26第四章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇第一節(jié) 齒輪的損壞原因及形式齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷、齒面損傷（包括輪面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合以及塑性變形等）和移動(dòng)換檔齒輪端部破壞。齒輪失效形式與傳動(dòng)工作情況載荷大小、工作轉(zhuǎn)速及齒面硬度有關(guān)。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；輪齒再重復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)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，后者出現(xiàn)的多。齒輪工作時(shí)，一對(duì)相互嚙合，齒面相互擠壓，這是存在齒面細(xì)小裂縫中的潤(rùn)滑油油壓升高，并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點(diǎn)蝕。他使齒形誤差