《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線(xiàn)閱讀，更多相關(guān)《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）電動(dòng)汽車(chē)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)（42頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、 常州工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 I Abstracts II 目 錄 III 第一章 緒論 1 第二章 變速器的概述及其方案的確定 3 2.1 變速器的功用和要求 3 2.2 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 3 2.2.1 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 3 2.2.2 倒擋傳動(dòng)方案 4 2.3 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 5 2.3.1 齒輪型式 5 2.3.2 換擋結(jié)構(gòu)型式 5 2.3.3 變速器軸承 5 第三章 變速器主要參數(shù)的選擇 6 3.1 擋數(shù)和傳動(dòng)比 6 3.1.1 擋數(shù) 6 3.1.2 傳動(dòng)比

2、范圍 6 3.2 中心距A 6 3.3 外形尺寸 7 3.4 齒輪參數(shù) 7 第四章 變速器主要零件的設(shè)計(jì)及校核 11 4.1 各擋齒輪齒數(shù)的分配 11 4.1.1 確定一擋的齒數(shù) 11 4.1.2 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 12 4.1.3 確定其他各擋齒數(shù)： 12 4.2 齒輪的損壞形式 14 4.3 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算 15 4.3.1 直齒輪彎曲應(yīng)力 15 4.3.2 斜齒輪彎曲應(yīng)力 16 4.3.3 輪齒的接觸應(yīng)力 16 4.4 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 18 4.4.1 軸的設(shè)計(jì) 18 4.4.2 確定軸的尺寸 19 4.4.

3、3 第二軸校核 21 4.4.4 中間軸的校核： 24 第五章 同步器的設(shè)計(jì)及校核 27 5.1 同步器的結(jié)構(gòu) 27 5.2 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 28 5.2.1 同步環(huán)錐面上的螺紋槽 28 5.2.2 錐面半錐角 29 5.2.3 摩擦錐面平均半徑R 29 5.2.4 錐面工作長(zhǎng)度b 29 5.2.5 同步環(huán)徑向厚度 30 5.3 同步器的尺寸計(jì)算及校核 31 5.3.1 同步環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸的確定： 31 5.3.2 一倒擋，二三擋同步器校核 32 第六章 變速器的操縱機(jī)構(gòu) 33 結(jié) 論 34 致 謝 35 參考文獻(xiàn) 36

4、 摘 要 電動(dòng)汽車(chē)作為一種常用的家、商用車(chē)，已在現(xiàn)代的社會(huì)中占有舉足輕重的地位。人們的衣食住行的便利，都有汽車(chē)運(yùn)行方面的功勞。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們生活水平的提高更需要汽車(chē)的便利，電動(dòng)汽車(chē)已成為一個(gè)國(guó)家乃至整個(gè)世界不可缺少的一樣出行交通工具。 變速器是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中最重要的部分之一，汽車(chē)的前進(jìn)、后退，增速、減速都要靠變速器傳動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。而且變速器在汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性上也有很重要的影響。 本設(shè)計(jì)主要是齒輪的尺寸計(jì)算及校核，軸的尺寸計(jì)算和位置的確定，選擇設(shè)計(jì)滿(mǎn)足其承載能力的同步器。另外，針對(duì)齒輪作用力的不同，在不同的軸上選擇合適的軸承。利用軟件AUTCAD完成變速器總成

5、圖、第一軸、第二軸、中間軸、各個(gè)擋齒輪及同步器的設(shè)計(jì)。 隨著我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的需求也越來(lái)越高。通過(guò)對(duì)人們對(duì)電動(dòng)汽車(chē)變速器要求的設(shè)計(jì)，我了解到變速器在汽車(chē)結(jié)構(gòu)中具有著重要的作用，因此變速器結(jié)構(gòu)的改進(jìn)對(duì)汽車(chē)行業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步具有著深遠(yuǎn)的意義。 關(guān)鍵詞：汽車(chē)；變速器；齒輪；Autocad Abstracts Electric cars as a kind of common house, commercial vehicle, already in the modern society plays a very important role

6、. Peoples shelter and food is convenient, have the car runs aspects of the credit. The development of social economy, the improvement of peoples living standard need more convenient, car electric car has become a national and even the whole world as indispensable to travel transport. Transmission a

7、uto transmission system structure is one of the most important parts of the forward, backward, automobile, growth, deceleration all must depend on the transmission drive to achieve. And the transmission in a cars fuel economy performance and there is also a very important influence. This design is

8、mainly gear size calculation and checking, shaft dimension calculation and positioning, selection of design meet its carrying capacity synchronizer. In addition, based on the different, in gear forces on different axis to choose the appropriate bearings. Using the software AUTCAD complete transmissi

9、ons figure, first axis, the second shaft, each block oart, the design of gear and synchronizer. With the rapid development of Chinas automobile industry, people on the car needs more and more is also high. Through the people to the design of electric automobile transmission requirements, I learned

10、that the transmission in car structure has an important role, so the transmission of the structure of the development of automobile industry improvement with progress has a profound significance. Keywords: car; Transmission; Gear; Autocad - 38 - 第一章 緒論 改革開(kāi)放以來(lái),中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展駛?cè)肓丝燔?chē)道，汽車(chē)產(chǎn)量不斷飆升,19

11、71年、1988年、1992年和 2000年分別突破10萬(wàn)輛、50萬(wàn)輛、100萬(wàn)輛和 500萬(wàn)輛，己成功躋身世界汽車(chē)四強(qiáng)之列。隨著汽車(chē)工業(yè)的飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，高速公路高等級(jí)公路的不斷建設(shè)，汽車(chē)正逐漸進(jìn)入家庭，成為人們生活的一部分。1980－2001年，我國(guó)汽車(chē)消費(fèi)量年均增長(zhǎng)高達(dá)18﹪，特別是進(jìn)入九十年代以后，國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)量以l－2 年遞增10萬(wàn)輛的速度高速增長(zhǎng)，目前在汽車(chē)市場(chǎng)的比重己超過(guò)30﹪，成為我國(guó)汽車(chē)需求增長(zhǎng)的重要拉動(dòng)力量。大力發(fā)展公共交通，“鼓勵(lì)汽車(chē)進(jìn)入家庭”己經(jīng)被黨中央寫(xiě)入“十五計(jì)劃”。電動(dòng)汽車(chē)更是必須發(fā)展的項(xiàng)目之一。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委提出，“十五”期末我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量要達(dá)320萬(wàn)輛

12、左右，力爭(zhēng)到2010年使之成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。規(guī)劃預(yù)計(jì)到2010年，轎車(chē)產(chǎn)量為 110萬(wàn)輛左右；汽車(chē)工業(yè)增加值為 1300億元，占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值 1﹪左右，汽車(chē)產(chǎn)品基本滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。 電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展現(xiàn)狀： 1．國(guó)外主要國(guó)家電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展情況 世界各國(guó)著名的汽車(chē)廠商都在加緊研制各類(lèi)電動(dòng)汽車(chē)，并且取得了一定程度的進(jìn)展和突破。 第一，日本一直以來(lái)，出于對(duì)能源危機(jī)和環(huán)境保護(hù)的關(guān)注及占領(lǐng)未來(lái)世界汽車(chē)市場(chǎng)的考慮，日本十分重視電動(dòng)汽車(chē)的研制與開(kāi)發(fā)。從目前世界范圍內(nèi)的整個(gè)形勢(shì)來(lái)看，日本是電動(dòng)汽車(chē)技術(shù)展速度最快的少數(shù)幾個(gè)國(guó)家之一，特別是在混合動(dòng)力汽車(chē)的產(chǎn)品發(fā)展方面，日本居世界領(lǐng)先地位。

13、目前，世界上能夠批量產(chǎn)銷(xiāo)混合動(dòng)力汽車(chē)的企業(yè)，只有日本的豐田和本田兩家汽車(chē)公司。1997年12月，豐田汽車(chē)公司首先在日本市場(chǎng)上推出了世界上第一款批量生產(chǎn)的混合動(dòng)力轎車(chē)PRIUS。該轎車(chē)于2000年7月開(kāi)始出口北美，同年9月開(kāi)始出口歐洲，現(xiàn)在已經(jīng)在全世界20多個(gè)國(guó)家上市銷(xiāo)售。目前推出的產(chǎn)品已經(jīng)是多次改進(jìn)后的第二代產(chǎn)品，其生產(chǎn)工藝更為成熟。根據(jù)豐田汽車(chē)公司的測(cè)試，PRIUS轎車(chē)在城市工況下比同等排量的花冠轎車(chē)節(jié)油44.4%；在市郊節(jié)油29.7％，綜合節(jié)油40.5％。有關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，豐田汽車(chē)公司已占有全球混合動(dòng)力汽車(chē)市場(chǎng)90％的份額。2004年9月15日，一汽集團(tuán)與日本豐田汽車(chē)公司在北京舉行了混合動(dòng)

14、力汽車(chē)合作項(xiàng)目簽字儀式，宣布雙方在2005年內(nèi)。共同生產(chǎn)豐田PRIUS混合動(dòng)力轎車(chē)。PRIUS混合動(dòng)力轎車(chē)將在同年進(jìn)入中國(guó)市場(chǎng)。繼PRIUS混合動(dòng)力轎車(chē)之后，豐田汽車(chē)公司還推出了ESTIMA混合動(dòng)力汽車(chē)和搭載軟混合動(dòng)力系統(tǒng)的CROWN轎車(chē)。豐田汽車(chē)公司在普及混合動(dòng)力系統(tǒng)的低燃耗、低排放和改進(jìn)行駛性能方面已經(jīng)走在了世界的前列。此外。本田汽車(chē)公司開(kāi)發(fā)的Insight混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)也已投放市場(chǎng).供不應(yīng)求。2002年4月，本田汽車(chē)公司在美國(guó)市場(chǎng)上投放了Civic混合動(dòng)力汽車(chē)。日產(chǎn)汽車(chē)公司近日宣布，將于2006年向美國(guó)市場(chǎng)銷(xiāo)售Ahima牌混合動(dòng)力汽車(chē)，這是其于2002年與豐田汽車(chē)公司簽署聯(lián)合生產(chǎn)混合動(dòng)

15、力汽車(chē)協(xié)議的第一個(gè)產(chǎn)品。 第二，美國(guó)。美國(guó)的汽車(chē)公司在電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)化方面比來(lái)自日本的同行遜色不少，三大汽車(chē)公司僅僅小批量生產(chǎn)、銷(xiāo)售過(guò)純電動(dòng)汽車(chē)，而混合動(dòng)力和燃料電池電動(dòng)汽車(chē)目前還未能實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，來(lái)自日本的混和動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)在美國(guó)市場(chǎng)上占據(jù)了主導(dǎo)地位。 美國(guó)能源部與三大汽車(chē)公司于1993年簽訂了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)合同，其中通用汽車(chē)公司投入1.48億美元。福特汽車(chē)公司投入1.38億美元，克萊斯勒汽車(chē)公司投A.8 480萬(wàn)美元，進(jìn)行為期5年的研制開(kāi)發(fā)工作，并于1998年北美國(guó)際汽車(chē)展上展出了樣車(chē)。在此基礎(chǔ)上?，F(xiàn)已推出三款混合動(dòng)力概念車(chē)GM Precept、Ford Prodigy、Dai

16、mler chrysler Dodge ESX3。2004年12月14日。通用汽車(chē)公司與戴姆勒一克萊斯勒汽車(chē)公司對(duì)外宣布。雙方將在開(kāi)發(fā)混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的技術(shù)領(lǐng)域攜手，共同推進(jìn)此項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展。 2．我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展情況 與世界其他國(guó)家一樣。電動(dòng)汽車(chē)研發(fā)工作在我國(guó)也正在如火如荼的進(jìn)行著：“十五”期間，國(guó)家從維護(hù)我國(guó)能源安全、改善大氣環(huán)境、提高汽車(chē)工業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力、實(shí)現(xiàn)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的跨越式發(fā)展的戰(zhàn)略高度考慮。設(shè)立“電動(dòng)汽車(chē)重大科技專(zhuān)項(xiàng)”，通過(guò)組織企業(yè)、高等院校和科研機(jī)構(gòu)，集中國(guó)家、地方、企業(yè)、高校、科研院所等方面的力量進(jìn)行聯(lián)合攻關(guān)：為此，從2001年10月起，國(guó)家共計(jì)撥款8.8億元作為這一重

17、大科技專(zhuān)項(xiàng)的經(jīng)費(fèi)。 我國(guó)電動(dòng)汽車(chē)重大科技專(zhuān)項(xiàng)實(shí)施4年來(lái)，經(jīng)過(guò)200多家企業(yè)、高校和科研院所的2 000多名技術(shù)骨干的努力，目前已取得重要進(jìn)展：燃料電池汽車(chē)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)出性能樣車(chē)，燃料電池轎車(chē)?yán)塾?jì)運(yùn)行4 000km，燃料電池客車(chē)?yán)塾?jì)運(yùn)行8 000km；混合動(dòng)力客車(chē)已在武漢等地公交線(xiàn)路上試驗(yàn)運(yùn)行超過(guò)14萬(wàn)km；純電動(dòng)轎車(chē)和純電動(dòng)客車(chē)均已通過(guò)國(guó)家有關(guān)認(rèn)證試驗(yàn)。燃料電池汽車(chē)。均采用電一電混合驅(qū)動(dòng)方案，在整車(chē)操控性能、行駛性能、安全性能、燃料利用率等方面均已得到較大提高。2004年5月在北京召開(kāi)的世界氫能大會(huì)上，我國(guó)自主研發(fā)的燃料電池轎車(chē)和客車(chē)樣車(chē)與世界領(lǐng)先的奔馳公司樣車(chē)同堂展示，引起了世界的驚贊

18、。在10月舉行的必比登世界清潔汽車(chē)挑戰(zhàn)賽上，我國(guó)自主研發(fā)的燃料電池轎車(chē)在7個(gè)單項(xiàng)獎(jiǎng)中獲得5個(gè)A（在高速蛇行障礙賽、噪音、排放、能耗、溫室氣體減排5個(gè)單項(xiàng)指標(biāo)方面的最高等級(jí)）的好成績(jī)，燃料電池城市客車(chē)也以較高的技術(shù)性能和可靠性在挑戰(zhàn)賽中取得了良好的成績(jī)。 混合動(dòng)力汽車(chē)。一汽、東風(fēng)、長(zhǎng)安、奇瑞等汽車(chē)公司對(duì)此都投入了較大的人力、物力。各車(chē)型均已完成功能樣車(chē)開(kāi)發(fā)。2003年11月8日，湖北省啟動(dòng)武漢電動(dòng)汽車(chē)試驗(yàn)示范運(yùn)行工作，先后投A.6輛由東風(fēng)電動(dòng)車(chē)輛股份有限公司研制的混合動(dòng)力客車(chē)，已累計(jì)運(yùn)行14萬(wàn)km，載客15萬(wàn)人次；混合動(dòng)力轎車(chē)按ECE城市工況與基本車(chē)型進(jìn)行的對(duì)比試驗(yàn)顯示，其燃料經(jīng)濟(jì)性提高40％

19、左右，達(dá)到了節(jié)油的目的。長(zhǎng)安汽車(chē)公司采用同軸ISG輕度混合方案，成功開(kāi)發(fā)了第二輪功能樣車(chē)和第三輪性能樣車(chē)，并在國(guó)內(nèi)率先開(kāi)展了混合動(dòng)力專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)。經(jīng)過(guò)國(guó)家檢測(cè)機(jī)構(gòu)測(cè)試。動(dòng)力性能接近參考車(chē)的水平，綜合油耗降低接近17％，排放達(dá)到歐Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)。 純電動(dòng)汽車(chē)。目前純電動(dòng)轎車(chē)和純電動(dòng)客車(chē)均已通過(guò)國(guó)家質(zhì)檢中心的型式認(rèn)證試驗(yàn)，各項(xiàng)指標(biāo)均滿(mǎn)足有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定：天津清源電動(dòng)車(chē)輛有限公司等單位研發(fā)的純電動(dòng)轎車(chē)。其整車(chē)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、續(xù)駛里程、噪聲等指標(biāo)已超過(guò)法國(guó)雪鐵龍公司贈(zèng)送的純電動(dòng)轎車(chē)和箱式貨車(chē)，初步形成了關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)能力：北京理工大學(xué)等單位初步完成了北京理工科凌電動(dòng)車(chē)輛股份有限公司密云電

20、動(dòng)車(chē)輛產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)基地的建設(shè)。并于2003年12月30日順利通過(guò)北京市公共交通總公司組織的示范運(yùn)行車(chē)組驗(yàn)收。小批量研發(fā)生產(chǎn)的4種車(chē)型、近40輛公交車(chē)即將投入北 本論文將根據(jù)汽車(chē)變速性能的特點(diǎn)以及實(shí)際的需求設(shè)計(jì)一個(gè)手動(dòng)式載貨車(chē)變速器。 第二章 變速器的概述及其方案的確定 2.1 變速器的功用和要求 變速器的功用是根據(jù)汽車(chē)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(chē)具有適合的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。為保證汽車(chē)倒車(chē)以及使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能夠分離，變速器具有倒擋和空擋。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

21、器的基本設(shè)計(jì)要求： 1、保證汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 2、設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸。 3、設(shè)置倒擋，使汽車(chē)能倒退行駛。 4、設(shè)置動(dòng)力輸出裝置。 5、換擋迅速、省力、方便。 6、工作可靠。變速器不得有跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(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。 除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求[1]。 2.2 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)組成。 2.2.1 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 有級(jí)變速器與無(wú)級(jí)變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造低廉，具有高的傳動(dòng)效率

22、（η=0.96~0.98），因此在各類(lèi)汽車(chē)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(chē)的使用條件及要求確定變速器的傳動(dòng)比范圍、擋位數(shù)及各擋的傳動(dòng)比，因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車(chē)的動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影響。 在本次設(shè)計(jì)中，已經(jīng)給出傳動(dòng)比的相關(guān)參數(shù)：，，=2.995，=1.671，=1，=0.786。 在本次設(shè)計(jì)中有5個(gè)前進(jìn)擋，1個(gè)倒擋。優(yōu)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)迅速、無(wú)聲換擋。采用僅在好路和空載行駛時(shí)才使用的超速擋。采用傳動(dòng)比為0.786的超速擋，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。 本設(shè)計(jì)采用的中間軸變速器，直接擋的傳遞效率高，磨損及噪音也

23、最小，這是中間軸式變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。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擋傳動(dòng)比，這是中間軸軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：除直接擋外其他各擋的傳動(dòng)效率有所下降。 2.2.2 倒擋傳動(dòng)方案 圖2.1為常見(jiàn)的倒擋布置方案。本設(shè)計(jì)采用圖2.1f所示的傳動(dòng)方案。因?yàn)閳D2.1f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。 圖2.1b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2.61c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2.1d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修

24、改，因而取代了圖2.1c所示方案。圖2.1e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)。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有的貨車(chē)倒擋傳動(dòng)采用圖2.1g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。 圖2.1 變速器倒擋傳動(dòng)方案 因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r(shí)有較大的力，變速器的低擋與倒擋，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，然后按照從低擋到高擋順序布置各擋齒輪[2]。 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(jì)方案必需滿(mǎn)足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要

25、求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，也要考慮齒輪型式、換擋結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤(rùn)滑和密封等因素。 2.3.1 齒輪型式 本設(shè)計(jì)即除倒擋外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。因?yàn)榕c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)。 2.3.2 換擋結(jié)構(gòu)型式 換擋結(jié)構(gòu)分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。 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。 2.3.3 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。 在本設(shè)計(jì)中第一軸后軸

26、承采用球軸承。 變速器第二軸后軸承按直徑系列采用圓柱滾子軸承。 中間軸前軸承采用圓錐滾子軸承。中間軸后軸承也采用圓錐滾子軸承。圓錐滾子軸承具有直徑較小、寬度較寬因而容量大可承受高負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)[2]。 第三章 變速器主要參數(shù)的選擇 3.1 擋數(shù)和傳動(dòng)比 3.1.1 擋數(shù) 本次變速器設(shè)計(jì)為5個(gè)前進(jìn)擋，1個(gè)倒擋。 5個(gè)擋多適用于商用車(chē)變速器。增加變速器的擋數(shù)，能夠改善汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性以及平均車(chē)速。擋數(shù)越多變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率增高并增加了換擋難度。 3.1.2 傳動(dòng)比范圍 本設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中已給

27、的傳動(dòng)比為： 傳動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽車(chē)的最高車(chē)速和使用條件等因素有關(guān)。 3.2 中心距A 對(duì)中間軸式變速器，中間軸與第二軸之間的距離稱(chēng)為變速器中心距A。變速器中心距是一個(gè)基本參數(shù)，對(duì)變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小、輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒輪壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來(lái)確定[2]。 初選中心距A時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 （3.1） 式中，A為變速器中心距（mm）；KA為中心距系數(shù)

28、，乘用車(chē)：KA =8.9～9.3，商用車(chē)：KA=8.6～9.6，多擋變速器：KA =9.5～11.0；此設(shè)計(jì)中取KA=9.1, 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）；任務(wù)書(shū)中已給出，為變速器一擋傳動(dòng)比；，g為變速器傳動(dòng)效率，取96%。 轎車(chē)變速器的中心距在65～80mm范圍內(nèi)變化，而貨車(chē)的變速器中心距在80～170mm范圍內(nèi)變化。 本設(shè)計(jì)是輕型載貨汽車(chē)的變速器，經(jīng)過(guò)計(jì)算在所要求的范圍內(nèi)。 3.3 外形尺寸 轎車(chē)四擋變速器殼體的軸向尺寸為（3.0～3.4）A。貨車(chē)變速器殼體的軸向尺寸與擋數(shù)有關(guān)，可參考下列數(shù)據(jù)選用： 四擋

29、 （2.2～2.7）A 五擋 （2.7～3.0）A 六擋 （3.2～3.5）A 所以本設(shè)計(jì)殼體的軸向尺寸為: 3.4 齒輪參數(shù) 3.4.1 模數(shù)的選取 “模數(shù)”是指相鄰兩輪齒同側(cè)齒廓間的齒距t與圓周率π的比值(m＝t/π)，以毫米為單位。模數(shù)是模數(shù)制輪齒的一個(gè)最基本參數(shù)。應(yīng)該指出，選取模數(shù)的時(shí)候要遵守的原則是：在變速器中心距相同的條件下，要選取較小的模數(shù)，因?yàn)榭梢栽黾育X輪的齒數(shù)，同時(shí)增加齒寬可以使齒輪嚙合的重合度增加，并減小齒輪噪聲，所以為了減小噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)同時(shí)增加齒寬，從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面

30、考慮各擋齒輪應(yīng)該選用不同的模數(shù)，對(duì)于轎車(chē)，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些；對(duì)于貨車(chē)，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些。所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 變速器齒輪模數(shù)范圍大致如下： 微型、普通級(jí)轎車(chē) 2.25～2.75 中級(jí)轎車(chē) 2.75～3.00 中型貨車(chē) 3.50～4.50 重型貨車(chē) 4.50～6.00 本設(shè)計(jì)為：一擋 二擋 3.4.2 壓力角α 齒輪壓力角較小時(shí)，重合度較大并降低了輪齒剛度，為此能減

31、少進(jìn)入嚙合和退出嚙合時(shí)的動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。理論上對(duì)于乘用車(chē)，為加大重合度以降低噪聲應(yīng)取用14.5、15、16、16.5等小些的壓力角。對(duì)于商用車(chē)，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用22.5或25等大些的壓力角。國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20，所以普遍采用的壓力角為20。嚙合套或同步器的壓力角有20、25、30等，普遍采用30壓力角。 本設(shè)計(jì)中壓力角選為，同步器的壓力角選為30。 3.4.3 螺旋角β 齒輪的螺旋角對(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。 試驗(yàn)

32、證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度相應(yīng)提高，但當(dāng)螺旋角大于30時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過(guò)大的螺旋角；而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過(guò)大的螺旋角，以15～25為宜；從而提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。 斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少負(fù)荷提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。中間軸上的齒輪螺旋方向一律取為右旋，則第一軸、第二軸上的斜

33、齒輪應(yīng)取為左旋。軸向力經(jīng)軸承蓋作用到殼體上。倒擋設(shè)計(jì)為直齒時(shí)，在這個(gè)擋位上工作時(shí)，中間軸上的軸向力不能抵消（但因?yàn)閾跷皇褂玫纳伲砸彩窃试S的），而此時(shí)第二軸上沒(méi)有軸向力作用。 根據(jù)圖3.1可知，欲使中間軸上兩個(gè)斜齒輪的軸向力平衡，須滿(mǎn)足下述條件： Fa1=Fn1tanβ1 （3.2） Fa2=Fn2tanβ2 （3.3） 由于，為使兩軸向力平衡，必須滿(mǎn)足 式中，F(xiàn)a1、Fa2為作用在中間

34、軸承齒輪1、2上的軸向力；Fn1、Fn2為作用在中間軸上齒輪1、2上的圓周力；r1、r2為齒輪1、2的節(jié)圓半徑；T為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。 斜齒輪螺旋角選用范圍： 轎車(chē)變速器： 兩軸式為20～25 中間軸式為22～34

35、 貨車(chē)變速器：16～26 所以選各擋螺旋角： 圖3.1 中間軸軸向力的平衡 3.4.4 齒寬 在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)齒寬受力的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(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，齒輪的工作應(yīng)力增加。 選用較大的齒寬，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。

36、通常根據(jù)齒輪模數(shù)m（mn）的大小來(lái)選定齒寬b： 直齒：b=Kcm，Kc為齒寬系數(shù)，取為4.5～8.0 斜齒：b=Kcmn，Kc取為6.0～8.5 嚙合套或同步器接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為（2～4）mm。 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)Kc可取大些，使接觸線(xiàn)長(zhǎng)度增加、接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。 本設(shè)計(jì)各擋齒寬為：一擋 取值為26mm 二擋 取值為26mm 三擋 取值為23mm 四擋 取值為23mm 五擋 取值為21mm 3.4.5 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲

37、、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減小，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此，從前因齒輪加工精度不高，并認(rèn)為齒輪上受到的載荷集中作用到齒頂上，所以曾采用過(guò)齒頂高系數(shù)為0.75～0.80的短齒制齒輪。 在齒輪加工精度提高以后，短齒制齒輪不再被采用，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00 本設(shè)計(jì)齒頂高系數(shù)選為1.00 第四章 變速器主要零件的設(shè)計(jì)及校核 4.1 各擋齒輪齒數(shù)的分配 在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器擋數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來(lái)分配各擋齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明分配各擋齒數(shù)

38、的方法。 圖4.1 變速器簡(jiǎn)圖 4.1.1 確定一擋的齒數(shù) 一擋傳動(dòng)比： 中間軸上小齒輪的最小齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的影響，即受剛度的限制。在選定時(shí)，對(duì)軸的尺寸和齒輪齒數(shù)都要統(tǒng)一考慮。因本設(shè)計(jì)是輕型載貨汽車(chē)中間軸一擋齒輪齒數(shù)選為14，螺旋角選為22。 一擋為斜齒 4.

39、1.2 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 常嚙合齒輪傳動(dòng)比: 得出 4.1.3 確定其他各擋齒數(shù)： 1、 二擋 得出 得出 重新確定螺旋角 2、 三擋 得出 根據(jù) 得出

40、 重新確定螺旋角 3、 五擋 m n=3.25 得出 得出 重新確定螺旋角 4、 倒擋 倒擋選用直齒圓柱齒輪。 取中間軸倒擋齒輪 倒擋軸齒輪 得 倒擋軸與中間軸的中心距 第二軸與倒擋軸的中心距

41、 4.2 齒輪的損壞形式 齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面疲勞剝落和移動(dòng)換擋齒輪端部破壞。 輪齒折斷分以下兩種情況：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。他使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，導(dǎo)致輪齒折斷。 用移動(dòng)齒輪的方法完成換擋的抵擋和倒擋齒輪，由于換擋時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度茶，換擋瞬間在齒輪端部產(chǎn)

42、生沖擊載荷，并造成損壞[3]。 4.3 齒輪強(qiáng)度驗(yàn)算 4.3.1 直齒輪彎曲應(yīng)力 1、 直齒輪彎曲應(yīng)力 （4.1） 式中：----彎曲應(yīng)力（MPa）； ----一擋齒輪10的圓周力（N）， ；其中為計(jì)算載荷（Nmm）， d為節(jié)圓半徑 ----應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取1.65； ----摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1，從動(dòng)齒輪取0.9； b----齒寬（mm），取20 t---

43、-端面齒距（mm）； y----齒形系數(shù)，如圖4.1所示。 圖4.1 齒形系數(shù)圖 因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑d=mz，式中z為齒數(shù)，所以將上述有關(guān)參數(shù)帶入（4.1）后得 （4.2） 1、 倒擋軸齒輪彎曲應(yīng)力（從動(dòng)齒輪） 4.3.2 斜齒輪彎曲應(yīng)力 （4.2）

44、 式中，圓周力（N）, =2/d；為計(jì)算載荷（N.mm）；d為節(jié)圓直徑（mm），d=（z）/cos，為法向模數(shù)；為斜齒輪螺旋角；為應(yīng)力集中系數(shù)，=1.50；b為齒面寬（mm）；t為法向齒距（mm），t=；y為齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖4.1中查得；為重合度影響系數(shù)，=2.0。 將上述有關(guān)參數(shù)代入（4.2），整理后得到斜齒輪彎曲應(yīng)力為 （4.3） 當(dāng)計(jì)算載荷 取作用到變速器第一軸的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，對(duì)乘用車(chē)常嚙合齒輪 和高擋齒輪，需用應(yīng)力在180～350MPa范圍，對(duì)貨車(chē)為100～250MPa。 一擋：(主動(dòng)齒輪) 依據(jù)計(jì)算最低擋齒

45、輪的彎曲應(yīng)力，符合要求，因此，上述計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng)度要求。 4.3.3 輪齒的接觸應(yīng)力 （4.4） 式中， ---齒輪的接觸應(yīng)力（MPa）； F---齒面上的法向力（N），； ---圓周力在（N）， ---節(jié)點(diǎn)處的壓力角（25）； ---齒輪螺旋角（）； E---齒輪材料的彈性模量（MPa），查資料可??； b---齒輪接觸的實(shí)際寬度，20mm； --

46、--主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm）； 直齒輪： （4.5） （4.6） 斜齒輪： （4.7） （4.8） 其中，分別為主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（mm）。 將作用在變速器第一軸上的載荷作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力

47、見(jiàn)下表： 表4.1 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一擋和倒擋 1900～2000 950～1000 常嚙合齒輪和高擋 1300～1400 650～700 1、 齒輪接觸應(yīng)力 因?yàn)槌Ш淆X輪的接觸應(yīng)力是最大的，若常嚙合齒輪滿(mǎn)足需用接觸應(yīng)力的話(huà)，其他檔齒輪接觸應(yīng)力均滿(mǎn)足： 所以四檔齒輪接觸

48、應(yīng)力為： 經(jīng)過(guò)計(jì)算得出的接觸應(yīng)力在變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力范圍內(nèi)，所以都滿(mǎn)足要求。 所以其他各檔位均滿(mǎn)足。 4.4 軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度計(jì)算 4.4.1 軸的設(shè)計(jì) 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(pán)轂的 內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》的有關(guān)公式計(jì)算。計(jì)算是僅算軸的撓度和轉(zhuǎn)角。第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點(diǎn)近，負(fù)荷又小，通常撓度不大，可以不計(jì)算。 第一軸如圖4.2

49、所示： 圖4.2 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。由于一擋和倒擋齒輪較小，通常和中間軸做成一體，而高擋齒輪則分別用鍵固定在軸上，以便齒輪磨損后更換。如圖4.3 圖4.3 變速器中間軸 4.4.2 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、換擋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(lèi)汽車(chē)變速器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗(yàn)公式初步選定： 第二軸和中間軸的直

50、徑初步選定 （4.9） 取中部直徑為55mm。 第一軸： （4.10） 式中，K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，K=4.0～4.6；----發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩， Nm 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?。? 中間軸： d/L=0.160.18； L=(306～344)mm[10] 第二軸： d/L=0.180.21； L=(262～306)mm。 第一軸傳遞的轉(zhuǎn)矩

51、： 第二軸傳遞的轉(zhuǎn)矩： 一擋： 二擋： 三擋： 四擋： 五擋： 倒擋： 中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩 [11] 變速器齒輪在軸上的位置如圖4-4所示時(shí)，若軸在垂直面內(nèi)的撓度為，在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角，可分別用下式計(jì)算： （4.11）

52、 （4.12） （4.13） 式中,E為彈性模量（Mpa），E=；I為慣性矩（mm）；對(duì)于實(shí)心軸， d為軸的直徑（mm）,花鍵處按平 均直徑計(jì)算；a、b為齒輪上的作用力距支座的 距離（mm）；F為支座間的距離（mm）。 軸的全撓度為： 軸在垂直面和水平面內(nèi)的撓度的允許值為 齒輪 所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.002rad。 與中間軸齒輪常嚙合齒輪的第二軸上的齒 輪，常通過(guò)滾針軸承裝在軸上，能增大軸的直 徑，因而是軸的剛度增加[4]

53、。 圖4.4 變速器軸的變形簡(jiǎn)圖 4.4.3 第二軸校核 1、 倒擋處： 倒擋軸受力圖如圖4.5所示 （4．14） （4．15）

54、 （4．16） （1）軸的剛度驗(yàn)算 圖4.5 倒擋處軸的受力圖 ∵E= d=50mm I= 軸向力： 徑向力： 轉(zhuǎn)角： 軸的全撓度： （2）軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 求：支承力, 根據(jù)力矩的平衡得： 水平面： m- 垂直面： ∵

55、 滿(mǎn)足要求。 2、 一擋處： 一擋處受力圖如圖4.6所示： a=180 F 230 b=50 A B 圖4.6 一擋處的受力圖 （1）軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 已知得： 水平面： 垂直面： 滿(mǎn)足要求。 （2）軸的剛度校核： 根據(jù)上面計(jì)算得： 壓力角α=20 螺旋角β=22 徑向力： 軸向力： 軸

56、的全撓度： 所以根據(jù)上面計(jì)算可得：第二軸的剛度和強(qiáng)度都滿(mǎn)足要求。 4.4.4 中間軸的校核： 1、倒擋處：如圖4-7： a=180 F 230 b=50 A B 圖4-7 中間軸倒擋位置的受力圖 倒檔的強(qiáng)度校核： 已知：T=633333.3N.mm b=56.25mm m-30=0 30=167131 2、一擋處：如圖

57、4-8： 175.375 F 61.125 A 236.5 20.875 F常 圖4-8 中間軸一擋位置的受力圖 軸的強(qiáng)度校核： 已知： 螺旋角30 一檔的螺旋角22 F=2T30/ =20894.58N 30=1587.176 滿(mǎn)足要求。 ∴根據(jù)上述計(jì)算可知中間軸的強(qiáng)度滿(mǎn)足要

58、求。 第五章 同步器的設(shè)計(jì)及校核 5.1 同步器的結(jié)構(gòu) 在前面已經(jīng)說(shuō)明，本設(shè)計(jì)所采用的同步器類(lèi)型為鎖環(huán)式同步器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示： 圖5.1 鎖環(huán)式同步器 1、9-變速器齒輪 2-滾針軸承 3、8-結(jié)合齒圈 4、7-鎖環(huán)（同步環(huán)） 5-彈簧 6-定位銷(xiāo) 10-花鍵轂 11-結(jié)合套 如圖（5.1），此類(lèi)同步器的工作原理是：換擋時(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換擋力，推嚙合套并帶動(dòng)定位銷(xiāo)和鎖環(huán)移動(dòng)，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。之后，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在角速度差，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相

59、對(duì)嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，并滑塊予以定位。接下來(lái)，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖5.2b），使嚙合套的移動(dòng)受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，換擋的第一階段結(jié)束。換擋力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時(shí)在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸靠近，在角速度相等的瞬間，同步過(guò)程結(jié)束，完成換擋過(guò)程的第二階段工作。之后，摩擦力矩隨之消失. 而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開(kāi)，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，接合套上的接合齒在換擋力的作用下通過(guò)鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合（圖5.2d），完成同步換擋。 圖5.2 鎖環(huán)同步器工作原理 鎖環(huán)式同步

60、器有工作可靠、零件耐用等優(yōu)點(diǎn)，但因結(jié)構(gòu)布置上的限制，轉(zhuǎn)矩容量不大，而且由于鎖止面在鎖環(huán)的接合齒上，會(huì)因齒端磨損而失效，因而主要用于乘用車(chē)和總質(zhì)量不大的貨車(chē)變速器中。 5.2 同步環(huán)主要參數(shù)的確定

61、 5.2.1 同步環(huán)錐面上的螺紋槽 如果螺紋槽螺線(xiàn)的頂部設(shè)計(jì)得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過(guò)窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，

62、使磨損加快。試驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)摩擦因數(shù)的影響很大，摩擦因數(shù)隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過(guò)大。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來(lái)的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會(huì)使接觸面減少，增加磨損速度。圖5.3a中給出的尺寸適用于輕、中型汽車(chē)；圖5.3b則適用于重型汽車(chē)。本設(shè)計(jì)取軸向泄油槽為9個(gè)，槽寬3mm。 圖5.3 同步器螺紋槽形式 5.2.2 錐面半錐角 摩擦錐面半錐角越小，摩擦力矩越大。但過(guò)小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是tan。一般=6～8。=6時(shí)，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向

63、；在=7時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)中采用的錐角均為取7。 5.2.3 摩擦錐面平均半徑R R設(shè)計(jì)得越大，則摩擦力矩越大。R往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及R取大以后還會(huì)影響到同步環(huán)徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。原則上是在可能的條件下，盡可能將R取大些。本次設(shè)計(jì)中采用的R一擋、倒擋，二擋、三擋均為50mm，四擋和五擋取R為35mm. 5.2.4 錐面工作長(zhǎng)度b 縮短錐面工作長(zhǎng)度，便使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短，但同時(shí)也減少了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)下式計(jì)算確定

64、 （5.1） 設(shè)計(jì)中考慮到降低成本取一、倒擋，二、三擋b=10mm，四、五擋取b=8mm。 5.2.5 同步環(huán)徑向厚度 與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受機(jī)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不宜取很厚，但是同步環(huán)的徑向厚度必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度[6]。 轎車(chē)同步環(huán)厚度比貨車(chē)小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。貨車(chē)同步環(huán)可用壓鑄加工。段造時(shí)選用錳黃銅等材料。有的變速器用高強(qiáng)度，高耐磨性的鋼配合的摩擦副，即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬（厚約0.3～0.5mm），使其摩擦因數(shù)在

65、鋼與銅合金摩擦副范圍內(nèi)，而耐磨性和強(qiáng)度有顯著提高。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐空表面噴上厚0.07～0.12mm的鉬制成。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的2～3倍。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度[5]。 本設(shè)計(jì)中同步器徑向厚度取12mm和16.5mm。 5.2.6 鎖止角 鎖止角選取的正確，可以保證只有在換擋的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換擋。影響鎖止角選取的因素，主要有摩擦因數(shù)、擦錐面的平均半徑R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在26～46范圍內(nèi)變化。本次設(shè)計(jì)鎖止角取30。 5.2.7 裝配間隙 應(yīng)使嚙合套端面間隙應(yīng)大于滑塊端面間隙，否則會(huì)

66、使鎖環(huán)浮動(dòng)，摩擦面處無(wú)摩擦力矩作用，致使嚙合套可以通過(guò)同步環(huán)，而使同步環(huán)失去鎖止作用。 5.2.8 同步時(shí)間t 同步器工作時(shí)，要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越好。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)同步時(shí)間有影響以外，變速器輸入軸，輸出軸的角速度差及作用在同步器摩擦追面上的軸向力，均對(duì)同步時(shí)間有影響。軸向力大，同步時(shí)間減少。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關(guān)，不同車(chē)型要求作用到手柄上的力也不相同。為此，同步時(shí)間與車(chē)型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可在下屬范圍內(nèi)選?。簩?duì)轎車(chē)變速器高擋取0.15～0.30s，低擋取0.50～0.80s；對(duì)貨車(chē)變速器高擋取0.30～0.80s，低擋取1.00～1.50s。在本設(shè)計(jì)中變速器高檔取0.6s，低擋取1.3s。 5.3 同步器的尺寸計(jì)算及校核 5.3.1 同步環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸的確定： 同步環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定：如圖5.4所示 圖5.4 同步環(huán)簡(jiǎn)圖 D—分度圓直徑 φ—同步環(huán)大端直徑 α—同步環(huán)錐面角 B—同步環(huán)錐面寬