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SY-025-BY-2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 譚鴻亮 系部 汽車與交通工程院 專業(yè)、班級(jí) 車輛工程07-10 指導(dǎo)教師姓名 趙晨光 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是否 題目名稱 乘用車機(jī)械式變速器設(shè)計(jì) 一、設(shè)計(jì)（論文）目的、意義 汽車變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成部分。由于汽油機(jī)額定轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的速度范圍很小，需要用齒輪傳動(dòng)來(lái)適應(yīng)駕駛時(shí)車速的變化。它是傳動(dòng)系的主要部件,它的性能對(duì)整車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及乘坐舒適性等方面都有十分重要的影響。設(shè)計(jì)好變速器對(duì)汽車的性能，安全性以及經(jīng)濟(jì)性有著重要作用。 手動(dòng)機(jī)械變速器可以完全遵從駕駛者的意志，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、故障率相對(duì)較低、物美價(jià)廉,因此在市場(chǎng)上仍占有一席之地，開發(fā)手動(dòng)機(jī)械變速器也適應(yīng)當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著科技的高速發(fā)展，節(jié)能與環(huán)境保護(hù)、應(yīng)用新型材料、高性能及低成本都可將作為汽車新型變速器的研究方向。 二、設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 基本內(nèi)容：在保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，進(jìn)行齒輪和傳動(dòng)軸設(shè)計(jì)，設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，保證換擋迅速、省力、方便，工作可靠。有較高的工作效率，除此之外，還要保證變速器滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、維修方便等要求。在設(shè)計(jì)中要解決的的主要問題：在設(shè)計(jì)中需要解決變速器是否能有效預(yù)防脫檔，跳檔并方便掛檔。減小噪音并盡量能達(dá)到輕量化、高承載、低噪聲、換檔操縱好和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性。具體內(nèi)容包括：變速器軸、齒輪的設(shè)計(jì)；變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；變速器軸及齒輪的校核。 技術(shù)要求：具有良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，換擋迅速、省力、方便。變速器的工作噪聲低，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。 三、設(shè)計(jì)（論文）完成后應(yīng)提交的成果 1.變速器的總裝配圖一張（A0）； 2.變速器的部件圖、零件圖（軸及齒輪等）折合兩張以上零號(hào)圖（A1、A2若干張）； 3.撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份，1.5萬(wàn)字以上。 四、設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)度安排 1.調(diào)研，資料收集，完成開題報(bào)告 第1～2周(2月28日-3月13日) 2.分析搜集到的資料，提出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 第3～5 周(3月14日-4月3日) 3.繪制機(jī)械變速器總裝配圖及零部件圖的草圖 第6～8周（4月4日-4月24日） 4.繪制機(jī)械變速器總裝配圖、零件圖，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第9～12周（4月25日-5月22日） 5. 完善設(shè)計(jì)，提交指導(dǎo)老師審核并修改 第13～14周(5月23日-6月5日) 6. 提交系里評(píng)閱并修改，準(zhǔn)備答辯 第15～16周(6月6日-6月19日) 7. 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周(6月20日-6月26日) 五、主要參考資料 [1] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京.清華大學(xué)出版社.2001. [2] 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2004. [3] 常思勤.汽車動(dòng)力裝置[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2005. [4] 林紹義.一種汽車變速器設(shè)計(jì)[J].機(jī)電技術(shù)，2004.1. [5] 劉法順.乘用車兩軸式機(jī)械變速器的設(shè)計(jì)[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2008.4. [6] 羅春香.汽車變速器設(shè)計(jì)中速比分配問題的研究[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版，2004.30. [7] 韋志林.汽車變速器軸承壽命的校核計(jì)算[J].廣西工學(xué)院學(xué)報(bào),2000.6. [8] 王之煦,許杏根.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.9. [9] 嚴(yán)倉(cāng)鋒.變速器后蓋總成軸承裝配技術(shù)改造[J].實(shí)用技術(shù),2005.12. 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 附件：畢業(yè)論文排版示例 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 乘用車機(jī)械式變速器設(shè)計(jì) 項(xiàng)目名華文中宋四號(hào)字，填加文字楷體_GB2312小三號(hào)居下劃線中 院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 車輛工程 07-10班 學(xué)生姓名： 譚鴻亮 指導(dǎo)教師： 趙晨光 職 稱： 講師 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二○一一年六月 論文封面示例，同前 外文封面示例Times New Roman體，字號(hào)與中文對(duì)應(yīng) The Graduation Thesis for Bachelor's Degree The Design of the Mechanical Transmission of Passnger Candidate：Tan Hong liang Specialty：Vehicle Engineering Class： BW07-10 Supervisor：Zhao Chen guang Lecturer Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 設(shè)計(jì)（論文）題目: 乘用車機(jī)械式變速器設(shè)計(jì) 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學(xué)院 專 業(yè) 班 級(jí): 車輛07-10班 學(xué) 生 姓 名: 譚鴻亮 導(dǎo) 師 姓 名: 趙晨光 開 題 時(shí) 間: 2011年3月16日 指導(dǎo)委員會(huì)審查意見： 簽字： 年 月 日 開題報(bào)告撰寫要求 一、“開題報(bào)告”參考提綱 1. 課題研究目的和意義； 2. 文獻(xiàn)綜述（課題研究現(xiàn)狀及分析）； 3. 基本內(nèi)容、擬解決的主要問題； 4. 技術(shù)路線或研究方法； 5. 進(jìn)度安排； 6. 主要參考文獻(xiàn)。 二、“開題報(bào)告”撰寫規(guī)范 請(qǐng)參照《黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書及畢業(yè)論文撰寫規(guī)范》要求。字?jǐn)?shù)應(yīng)在4000字以上，文字要精練通順，條理分明，文字圖表要工整清楚。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 學(xué)生姓名 譚鴻亮 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 車輛工程07-10班 指導(dǎo)教師姓名 趙晨光 職稱 講師 從事專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是 否 題目名稱 乘用車機(jī)械式變速器設(shè)計(jì) 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 現(xiàn)狀：汽車變速器是影響整車動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，舒適性的重要總成。近年來(lái)，中國(guó)乘用車變速器市場(chǎng)正處于高速發(fā)展期，2009年我國(guó)汽車變速器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)520億元，并且5年來(lái)以每年,超過(guò)20%的速度不斷擴(kuò)大，隨著乘用車銷售量的快速增長(zhǎng)，乘用車變速器市場(chǎng)規(guī)模將越來(lái)越大。 世界最大的手動(dòng)變速器制造商德國(guó) ZF公司預(yù)測(cè)說(shuō)，到2012年北美市場(chǎng)出售的汽車中將只有6%是手動(dòng)擋。歐洲與美國(guó)的情況有很大不同。有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2013年，歐洲有52%的汽車還是手動(dòng)擋，配備自動(dòng)手動(dòng)變速器的將占10%，配備無(wú)極變速器的將占2%，配備雙離合器變速器的將占16%。歐洲人崇尚節(jié)能、環(huán)保，喜歡開小型車，更親睞手動(dòng)變速器的經(jīng)濟(jì)燃油性。 在我國(guó)，據(jù)調(diào)查2007年手動(dòng)變速器的市場(chǎng)比重為74%，占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。從2002到2007年間自動(dòng)檔變速器市場(chǎng)占有率從9%增長(zhǎng)到26%，Global Insight公司預(yù)計(jì)到2012年自動(dòng)檔變速器將占據(jù)33%的份額，而乘用車市場(chǎng)自動(dòng)檔所占的比例可能達(dá)到44%。從2002-2006年間，女性用戶從20.3%增長(zhǎng)到30.9%，而自動(dòng)檔變速器使用方便特點(diǎn)深受女性用戶群的喜愛。另外在消費(fèi)者調(diào)查中最受關(guān)注的汽車配件中，第一名是安全氣囊，第二就是自動(dòng)檔的變速器，在中國(guó)自動(dòng)檔變速器的市場(chǎng)是十分樂觀的。同時(shí)手動(dòng)檔變速器的節(jié)能型，經(jīng)濟(jì)性以及駕駛娛樂性也決定了其不可替代性。 總體來(lái)看，今年我國(guó)自主乘用車變速器企業(yè)發(fā)展勢(shì)頭良好，受惠于國(guó)家節(jié)能減排政策影響，小排量乘用車銷量的提升帶動(dòng)變速器配套數(shù)量增長(zhǎng)，今年小排量車用變速器表現(xiàn)突出。 我國(guó)明年乘用車市場(chǎng)上，由于自主品牌變速器在小排量緊湊型乘用車市場(chǎng)地位穩(wěn)固，國(guó)產(chǎn)變速器預(yù)期可能會(huì)有12%~15%的增長(zhǎng)。隨著一線城市汽車數(shù)量逐漸飽和，乘用車市場(chǎng)自然會(huì)向二、三線城市轉(zhuǎn)移。二、三線城市消費(fèi)者由于購(gòu)買力相對(duì)有限，第一次購(gòu)車大多選擇性價(jià)比較高的自主品牌車和小排量車，這無(wú)論對(duì)自主品牌乘用車還是自主品牌乘用車變速器企業(yè)都是機(jī)遇。 目的和意義：汽車變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成部分。而手動(dòng)機(jī)械式變速器可以完全遵從駕駛者的意志可以給其帶來(lái)更多的操控快感，手動(dòng)變速的汽車在加速、超車時(shí)比自動(dòng)變速車快，維修保養(yǎng)上也便宜，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳輸效率高（比較省油），故障率相對(duì)較低，物美價(jià)廉，所以在中國(guó)乘用車市場(chǎng)一直占據(jù)著汽車變速器的主導(dǎo)地位。開發(fā)手動(dòng)機(jī)械變速器也適應(yīng)當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著科技的高速發(fā)展，節(jié)能與環(huán)境保護(hù)、應(yīng)用新型材料、高性能及低成本都可將作為汽車新型變速器的研究方向。 二、設(shè)計(jì)（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 基本內(nèi)容： （1）變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（包括各檔齒輪、輸入與輸出軸、同步器等）； （2）變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； （3）變速器箱體以及其它部件的設(shè)計(jì)； （4）變速器各主要部件的校核。 擬解決的問題： （1）使變速器能有效的防止脫檔，跳檔，并方便掛檔。 （2）減小噪音并盡量能達(dá)到輕量化、高承載、低噪聲、換檔操縱性好和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性 （3）使變速器具有良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，換擋迅速、省力、方便。 擬解決方案： （1）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)。 （2）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。 （3）應(yīng)保證汽車具有高的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。合理的選擇變速器檔數(shù)及傳動(dòng)比，來(lái)滿足這一要求。 三、技術(shù)路線（研究方法） 四、進(jìn)度安排 1.調(diào)研，資料收集，完成開題報(bào)告 第1～2周(2月28日-3月13日) 2.分析搜集到的資料，提出最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，進(jìn)行相關(guān)計(jì)算 第3～5 周(3月14日-4月3日) 3.繪制機(jī)械變速器總裝配圖及零部件圖的草圖 第6～8周（4月4日-4月24日） 4.繪制機(jī)械變速器總裝配圖、零件圖，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書 第9～12周（4月25日-5月22日） 5. 完善設(shè)計(jì)，提交指導(dǎo)老師審核并修改 第13～14周(5月23日-6月5日) 6. 提交系里評(píng)閱并修改，準(zhǔn)備答辯 第15～16周(6月6日-6月19日) 7. 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 第17周(6月20日-6月26日) 五、參考文獻(xiàn) [1] 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)[M].北京.清華大學(xué)出版社.2001. [2] 王望予.汽車設(shè)計(jì)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2004. [3] 常思勤.汽車動(dòng)力裝置[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2005. [4] 林紹義.一種汽車變速器設(shè)計(jì)[J].機(jī)電技術(shù)，2004.1. [5] 劉法順.乘用車兩軸式機(jī)械變速器的設(shè)計(jì)[J].交通科技與經(jīng)濟(jì)，2008.4. [6] 羅春香.汽車變速器設(shè)計(jì)中速比分配問題的研究[J].西南民族大學(xué)學(xué)報(bào)·自然科學(xué)版，2004.30. [7] 韋志林.汽車變速器軸承壽命的校核計(jì)算[J].廣西工學(xué)院學(xué)報(bào),2000.6. [8] 王之煦,許杏根.簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997.9. [9] 嚴(yán)倉(cāng)鋒.變速器后蓋總成軸承裝配技術(shù)改造[J].實(shí)用技術(shù),2005.12. [10] 陳家瑞.汽車構(gòu)造[M].北京. 機(jī)械工業(yè)出版社.2005. [11] 王少懷.機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊(cè)[M].北京.電子工業(yè)出版社.2006. [12] 殷玉楓.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)[M].北京. 機(jī)械工業(yè)出版社.2006. [13] 于志生.汽車?yán)碚揫M].北京. 機(jī)械工業(yè)出版社.2000. [14] 向立明.汽車變速器的發(fā)展歷史和未來(lái)趨勢(shì)[M].公路與運(yùn)輸.2007. [15] 楊可楨 程光蘊(yùn) 李仲生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].北京.高等教育出版社.2006. [16] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2004. [17] 王寶璽 賈慶祥.汽車制造工藝學(xué)[M].北京. 機(jī)械工業(yè)出版社.2007. [18] 王大全.汽車常用數(shù)據(jù)手冊(cè)[M].北京.化學(xué)工業(yè)出版社.2006. [19] Amir Ibrahim,A,Qin Dation,LiuZhengjun,Acontrol strategy on starting up of vehicle with automatic manual transmission (AMT) [J],Information technology,2005,4 (2) :140-145 [20] SebulkeA.The Two-Mass Flywheel-a torsional Vibration Damper For the Power Train of Passenger Cars state of the Art and Further technical Development.(SAE870394).SAE Transaction.1987(2):89-98 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 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，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。機(jī)械式手動(dòng)變速器是傳統(tǒng)的汽車傳動(dòng)系統(tǒng)，由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、制造成本低、便于裝配和修理，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)，一直沿用至今。變速器的性能直接體現(xiàn)出整車性能的高低，特別是燃油經(jīng)濟(jì)性的好壞。所以變速器的設(shè)計(jì)質(zhì)量的高低一直是汽車行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)。 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,轎車變速器的設(shè)計(jì)趨勢(shì)為增大變速器傳遞功率與重量之比,并要求變速器具有較小的尺寸和良好性能。在給定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下,著重對(duì)變速器齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)、軸的結(jié)構(gòu)尺寸等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。 關(guān)鍵詞：變速器;齒輪;同步器;設(shè)計(jì) ABSTRACT The transmission is been used to transform an engine to spread to drive the torque and the revolving speed on the wheel, the purpose is an earth to start and climb various condition that drove works, such as ascent, turn and acceleration...etc. at first down,make different travtive force of autocar acquisition and velocity, make the engine work in the most beneficial work condition range at the same time. Mechanical transmission is a traditional manual transmission car, because of its simple structure, small size, low manufacturing cost, ease of assembly and repair, high transmission efficiency, are still in use. Transmission performance of the vehicle directly reflects the level of performance, especially fuel economy is good or bad. Therefore, the design of transmission quality has been the focus of competition in the automotive industry. Along with the development of the automobile industry ,the trend of car transmission designing is to increase it stransmission power and decrese its weight ,and hope have smaller size and excellent performance. In conditions that knowing the engine output torque , speed of engine and maximum speed of vehicles , maximum degree , focus on the designing of transmission gear structural parameters , axis geometry design computation ; as well as the transmission and drive program structure design Key words :Transmission ;Gear ; Synchrotron ;Design I SY-025-BY-5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查表 填表日期 2011年4月15日 迄今已進(jìn)行 7 周剩余 9 周 學(xué)生姓名 譚鴻亮 系部 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)、班級(jí) 車輛07-10班 指導(dǎo)教師姓名 趙晨光 職稱 講師 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是□否 題目名稱 學(xué) 生 填 寫 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作進(jìn)度 已完成主要內(nèi)容 待完成主要內(nèi)容 　已認(rèn)真按照要求完成開題報(bào)告并且答辯，答辯通過(guò)后，自行通過(guò)計(jì)算選擇設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，并按要求，一步一步計(jì)算相關(guān)數(shù)據(jù)，并在撰寫說(shuō)明書?，F(xiàn)在已將齒輪的相關(guān)數(shù)據(jù)算完，且校核，軸與同步器設(shè)計(jì)完成一部分，在學(xué)習(xí)CAD軟件. 一周之內(nèi)將所有數(shù)據(jù)都要算完，并且完成說(shuō)明書。 認(rèn)真學(xué)習(xí)CAD制圖軟件，然后畫圖。 最后將完成的東西與導(dǎo)師一起探討，有錯(cuò)誤的地方認(rèn)真修改，最后準(zhǔn)備正式答辯！ 存在問題及努力方向 　一些與設(shè)計(jì)相關(guān)的知識(shí)不是很熟悉，CAD軟件不是太精通。在一段時(shí)間內(nèi)，要認(rèn)真參考資料，多多學(xué)習(xí)CAD軟件，加快速度完成設(shè)計(jì)。 學(xué)生簽字：譚鴻亮 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 第一章 緒 論 1.1 選題的目的和意義 汽車變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成部分。由于汽油機(jī)額定轉(zhuǎn)矩對(duì)應(yīng)的速度范圍很小,而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的驅(qū)動(dòng)力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化，因此要用齒輪傳動(dòng)來(lái)適應(yīng)駕駛時(shí)車速的變化。變速器是傳動(dòng)系的主要部件,它的性能對(duì)整車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性以及乘坐舒適性等方面都有十分重要的影響。手動(dòng)機(jī)械變速器可以完全遵從駕駛者的意志，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、故障率相對(duì)較低、經(jīng)濟(jì)性好、環(huán)保性強(qiáng)、物美價(jià)廉,因此在市場(chǎng)上仍占有一席之地，開發(fā)手動(dòng)機(jī)械變速器也適應(yīng)當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和需要。隨著科技的高速發(fā)展，節(jié)能與環(huán)境保護(hù)、應(yīng)用新型材料、高性能及低成本都可將作為汽車新型變速器的研究方向。 1.2 變速器發(fā)展和國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在汽車變速箱100多年的歷史中，主要經(jīng)歷了從手動(dòng)到自動(dòng)的發(fā)展過(guò)程。目前世界上使用最多的汽車變速器為手動(dòng)變速器（MT）、自動(dòng)變速器（AT）、手自一體變速器（AMT）、無(wú)級(jí)變速器（CVT）、雙離合變速器（DCT）五種型式。 它們各有優(yōu)缺點(diǎn)：MT的節(jié)能效果最好、經(jīng)濟(jì)性?shī)蕵沸詮?qiáng)，但對(duì)駕駛技術(shù)要求高；AT的節(jié)能效果差一些，但是操作簡(jiǎn)單、舒適性好、元器件可靠性高；AMT具備前兩者的優(yōu)點(diǎn)，但在換擋時(shí)會(huì)有短暫的中斷，舒適性差一些；CVT結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、功率大、車速變化平穩(wěn)，但它的傳動(dòng)帶容易損壞，無(wú)法承受較大的載荷；DCT結(jié)合了手動(dòng)變速器的燃油經(jīng)濟(jì)性和自動(dòng)變速器的舒適性，它是從傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器演變而來(lái)，目前代表變速器的最高技術(shù)。 在我國(guó)，據(jù)調(diào)查2007年手動(dòng)變速器的市場(chǎng)比重為74%，占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。從2002到2007年間自動(dòng)檔變速器市場(chǎng)占有率從9%增長(zhǎng)到26%，Global Insight公司預(yù)計(jì)到2012年自動(dòng)檔變速器將占據(jù)33%的份額，而乘用車市場(chǎng)自動(dòng)檔所占的比例可能達(dá)到44%。從2002-2006年間，女性用戶從20.3%增長(zhǎng)到30.9%，而自動(dòng)檔變速器使用方便特點(diǎn)深受女性用戶群的喜愛。另外在消費(fèi)者調(diào)查中最受關(guān)注的汽車配件中，第一名是安全氣囊，第二就是自動(dòng)檔的變速器。在中國(guó)，自動(dòng)檔變速器的市場(chǎng)是十分樂觀的。同時(shí)手動(dòng)檔變速器的節(jié)能型，經(jīng)濟(jì)性以及駕駛娛樂性也決定了其不可替代性。 世界最大的手動(dòng)變速器制造商德國(guó)ZF公司預(yù)測(cè)說(shuō)，到2012年北美市場(chǎng)出售的汽車中將只有6%是手動(dòng)擋，歐洲與美國(guó)的情況不同，有機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，到2013年歐洲有52%的汽車還是手動(dòng)擋，配備自動(dòng)手動(dòng)的變速器將只有10%,配備無(wú)級(jí)變速器的將占2%,配備雙離合變速器的將占16%，歐洲人崇尚節(jié)能 環(huán)保，喜歡開小型車，更青睞手動(dòng)變速器的經(jīng)濟(jì)燃油性。而在日本變速器市場(chǎng)，CVT的市場(chǎng)占據(jù)絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。 1.3變速器設(shè)計(jì)的要求 保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性;設(shè)置不同檔位,滿足用來(lái)調(diào)整與切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸并使汽車能倒退行駛;工作可靠,汽車行駛過(guò)程中,變速器不得有跳檔、亂檔,以及換檔沖擊等現(xiàn)象出現(xiàn);工作效率高,噪聲小;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、方案合理;在滿載及沖擊載荷條件下,使用壽命長(zhǎng)。 1.4研究的基本內(nèi)容 本次設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容是結(jié)合設(shè)計(jì)要求，在保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，利用所選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，完成變速器結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)。需要解決的主要問題包括：使變速器能有效的防止脫檔，跳檔，亂擋并方便掛檔；減小噪音并盡量能達(dá)到輕量化、高承載、低噪聲、換檔操縱性好和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性；使變速器具有良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性，換擋迅速、省力、方便；變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。 第二章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 變速器由變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)軸的不同類型，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩大類，而前者又分為兩軸式，中間軸式和多軸式變速器[4]。 2.1.1兩軸式和中間軸式變速器 現(xiàn)代汽車大多數(shù)都采用三軸式變速器，而發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，若變速器傳動(dòng)比小，則常用兩軸式變速器。在設(shè)計(jì)時(shí)，究竟采用哪一種方案，除了汽車總布置的要求外，主要考慮以下四個(gè)方面： 1、 結(jié)構(gòu)工藝性 兩軸式變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋圓錐齒輪或雙曲面齒輪；而發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)用圓柱齒輪，因而簡(jiǎn)化了制造工藝。 2、變速器的徑向尺寸 兩軸式變速器輸出軸的前進(jìn)擋均為一對(duì)齒輪副，而中間軸式變速器則有兩對(duì)齒輪副。因此，對(duì)于相同的傳動(dòng)比要求，中間軸式變速器的徑向尺寸可以比兩軸式變速器小得多。 3、變速器齒輪的壽命 兩軸式變速器的低檔齒輪副，大小相差懸殊，小齒輪工作循環(huán)次數(shù)比大齒輪要高得多。因此，小齒輪的壽命比大齒輪的短。中間軸式變速器的各前進(jìn)擋均為常嚙合斜齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，因而壽命較接近。在直接擋時(shí)，齒輪只空轉(zhuǎn)，不影響齒輪壽命。 4、變速器的傳動(dòng)效率 兩軸式變速器雖然有等于1的傳動(dòng)比，但仍要有一對(duì)齒輪傳動(dòng)，因而有功率損失。而中間軸式變速器可將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接擋，因而傳動(dòng)效率較高，磨損小，噪聲也較小。轎車尤其是微型汽車，采用兩軸式變速器比較多，而中、重型載重汽車則采用中間軸式變速器。 2.1.2多中間軸結(jié)構(gòu) 當(dāng)變速器安裝在轉(zhuǎn)矩高于1200～1300N·m的大功率柴油即時(shí)，其齒輪軸和軸承都要承受很大的載荷。為防止過(guò)早被破壞，所以才采用多中間軸式[5]。 2.1.3倒擋的形式和布置方案 圖2.1 倒檔傳動(dòng)方案 圖2.4為常見的倒擋布置方案。圖2.4（b）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2.1（c）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2.1（d）所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖2.1（c）所示方案。圖2.1（e）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2.4(f)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2.1(g)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2.1(f)所示的傳動(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。 2.2零、部件布置方案分析 2.2.1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。 與直齒圓柱齒輪比較，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)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力，這對(duì)軸承不利。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)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋[6]。 2.2.2換擋的結(jié)構(gòu)形式 如圖2.2所示，變速器換擋機(jī)構(gòu)形式分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換擋三種。 （a）滑動(dòng)齒輪換擋 （b）嚙合套換擋 （c）同步器換擋 圖2.2　換擋機(jī)構(gòu)形式 1、滑動(dòng)齒輪換擋 通常采用滑動(dòng)直齒輪換擋，也有采用斜齒輪換擋的?；瑒?dòng)直齒輪換擋的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、容易制造。缺點(diǎn)是換擋時(shí)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，所以這種換擋方式一般僅用于一擋和倒擋。 2、嚙合套換擋 用嚙合套換擋，可將構(gòu)成某傳動(dòng)比的一對(duì)齒輪，制成常嚙合的斜齒輪。用嚙合套換擋，因同時(shí)承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換擋，它們都不會(huì) 過(guò)早損壞，但不能消除換擋沖擊，所以仍要求駕駛員有熟練的操縱技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器的軸向尺寸和旋轉(zhuǎn)部分的總慣性力矩增大。因此，這種換擋方法目前只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應(yīng)用。 3、同步器換擋 現(xiàn)代大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器能保證迅速，無(wú)沖擊，無(wú)噪聲換擋，而與操縱技術(shù)熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行車安全性。同上述兩種換擋方法相比，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸大。同步環(huán)使用壽命短缺等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。由于同步器的廣泛應(yīng)用，壽命問題已得到基本解決。如瑞典的薩伯-斯堪尼亞（SAAB-Scania）公司，用球墨鑄鐵制造同步器的關(guān)鍵部件，并在其工作表面上鍍上一層鉬，不僅提高了耐磨性，而且提高了工作表面的摩擦系數(shù)，這種同步器試驗(yàn)表明，它的壽命不低于齒輪壽命，法國(guó)的貝利埃（Berliet）。德國(guó)擇孚（ZF）等公司的同步器均采用了這種工藝。 上述三種換擋方案，可同時(shí)用在一變速器中的不同擋位上，一般倒擋和一擋采用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的滑動(dòng)直齒輪或嚙合套的形式；對(duì)于常用的高擋位則采用同步器或嚙合套。轎車要求輕便性和縮短換擋時(shí)間，因此采用全同步器變速器。 2.2.3防止自動(dòng)脫檔的措施 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、將兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開，如圖2.3所示。這樣在嚙合時(shí)，使接合齒端部超過(guò)被接合齒的1～3mm。使用中兩齒接觸部分受到擠壓同時(shí)磨損，并在接合齒端部形成凸肩，可用來(lái)阻止接合齒自動(dòng)脫擋。 2、將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切薄（切下0.3～0.6mm），這樣，換擋后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動(dòng)脫擋，如圖2.4所示。 3、將接合齒的工作面設(shè)計(jì)并加工成斜面，形成倒錐角（一般傾斜2°～3°），使接合齒面產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫擋的軸向力，如圖2.5所示。這種方案比較有效，應(yīng)用較多。將接合齒的齒側(cè)設(shè)計(jì)并加工成臺(tái)階形狀，也具有相同的阻止自動(dòng)脫擋的效果。 圖2.3　防止倒擋的措施Ⅰ 圖2.4　防止倒擋的措施Ⅱ 圖2.5　防止倒擋的措施Ⅲ 2.2.4軸承形式 過(guò)去，變速器軸的支承廣泛采用滾珠軸承、滾柱軸承和滾針軸承，近年來(lái)，變速器的設(shè)計(jì)趨勢(shì)是增大其傳遞功率與質(zhì)量之比，并要求它有更多的容量和更好的性能。而上述軸承形式已不能滿足對(duì)變速器可靠性和壽命提出的要求，故使用圓錐滾柱軸承的增多。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：滾錐軸承的接觸線長(zhǎng)，如果錐角和配合選擇合適，可提高軸和齒輪沿縱向平面分開或沿中心線所在平面分開，這樣可使裝拆和調(diào)整軸承方便。由于上述特點(diǎn)，滾錐軸承已在歐洲一些轎車、貨車和重型貨車變速器上得到應(yīng)用。 2.2.5組合式變速器 近年來(lái)，增加汽車變速器的擋位，是一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì)，這與許多因素有關(guān)，如載貨汽車上更多地使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，平均車速和汽車總質(zhì)量增加，以及要求降低燃料耗量等。 本次設(shè)計(jì)初步選擇的齒輪形式是前進(jìn)擋皆為斜齒圓柱齒輪，倒擋為直齒圓柱齒輪，采用全同步器式換擋形式，軸承選取深溝球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承。 2.3本章小結(jié) 本章對(duì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置方案和零、部件結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并給出了此次設(shè)計(jì)的具體方案，即設(shè)計(jì)兩軸式變速器，倒擋布置方案如圖2.1（a）所示，前進(jìn)擋皆為斜齒圓柱齒輪，倒擋為直齒圓柱齒輪，采用全同步器式換擋形式，軸承選取深溝球軸承、圓柱滾子軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承。 第三章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)與校核 設(shè)計(jì)要求：采用兩軸式機(jī)械式變速器。1.傳動(dòng)比為3～4.5；2.中心距60～80mm；3.擋數(shù)為4。 根據(jù)要求，兩軸式機(jī)械式變速器四檔的車多為發(fā)動(dòng)機(jī)前置的轎車。本設(shè)計(jì)選的乘用車為轎車。 轎車汽油機(jī)的np大多為4000～6000r/min，轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)a=Temax/Tp，a值大則換擋次數(shù)可減少，從而油耗也可降低。汽油機(jī)的a值多為1.2～1.35，但近年來(lái)汽油機(jī)高速化結(jié)果使其轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)a值也有所下降，有的低至1.1左右。車用柴油機(jī)的a值多為1.1～1.25（帶校正器時(shí)）和1.05～1.10（不帶校正器時(shí)） 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率Pemax及相應(yīng)轉(zhuǎn)速np確定后，可按下式求發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Temax（單位Nm） Temax=aTp=7019aPemax/ np式中a——發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)； Tp——最大功率時(shí)的轉(zhuǎn)矩，N·m Pemax——最大功率，kW np——最大功率的相應(yīng)轉(zhuǎn)速，r/min 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩的相應(yīng)轉(zhuǎn)速nT的選擇原則，是使nT與np保持適當(dāng)關(guān)系。因?yàn)閚T過(guò)于接近nP，則會(huì)使直接檔最低穩(wěn)定車速偏高，導(dǎo)致在通過(guò)繁忙的交叉路口時(shí)換檔次數(shù)變多，甚至需要增多變速器的檔位數(shù)。因此，成為轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)的np與nT之比不宜小于1.4，通常np/nT=1.4～2.0，并由發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)保證。 發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù) Φ 上述的轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)a與轉(zhuǎn)速適應(yīng)系數(shù)np/nT之乘積，能表明發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)汽車行駛工況的程度，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)適應(yīng)性系數(shù)，并表達(dá)Φ=a·np/nT=Temax/Tp·np/nT Φ值愈大，則發(fā)動(dòng)機(jī)的適應(yīng)性愈好。采用Φ值大的發(fā)動(dòng)機(jī)可減少換檔次數(shù)，減輕司機(jī)的疲勞，減小傳動(dòng)系的磨損和降低油耗?，F(xiàn)代發(fā)動(dòng)機(jī)的適應(yīng)性系數(shù)值對(duì)汽油機(jī)Φ=1.4～2.4；對(duì)柴油機(jī)Φ=1.6～2.6. 根據(jù)查找資料，轎車一般總質(zhì)量在1.7～1.9t之間。整備質(zhì)量1～1.3t之間。車輪滾動(dòng)半徑0.3m左右。 根據(jù)以上內(nèi)容，自行選擇設(shè)計(jì)參數(shù)為依據(jù)，所選參數(shù)全部符合要求。某車參數(shù)如下： 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率Pemax 97kw 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩Temax 170N·m 最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速np 5200r/min 最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)速nT 3200r/min 最高車速Umax 160km/h 汽車總質(zhì)量ma 1820kg 變速器形式 手動(dòng)四檔 汽車整備質(zhì)量m0 1350kg 主減速器傳動(dòng)比i0 4.15 車輪半徑rr 0.3m 1、檔數(shù)的確定 近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的檔位有增加的趨勢(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，發(fā)動(dòng)機(jī)排量小的可選用4個(gè)檔。本設(shè)計(jì)采用4個(gè)檔。 2、傳動(dòng)比范圍的確定 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。目前乘用車的傳動(dòng)比范圍在3.0～4.5之間，總質(zhì)量輕些的商用車在5.0～8.0之間，其他商用車更大。 3.1 變速器各檔傳動(dòng)比的確定 1、變速器最高傳動(dòng)比的確定 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 （3.1） 則由最大爬坡度要求的變速器Ⅰ檔傳動(dòng)比為 （3.2） 已知：m=1820kg；；；r=0.3m； N·m；；g=9.8N/kg；，把以上數(shù)據(jù)代入（3.2）式： 滿足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。即用一檔發(fā)出最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公式表示如下： （3.3） 求得的變速器I檔傳動(dòng)比為： （3.4） 已知：m0=1350kg， N·m，，g=9.8N/kg；，g=9.8N/kg；取0.6，rr=0.3m。 根據(jù)公式（3.4）可得：ig13.55，綜上所述，ig1初選3.5。 由已知式中 ：m——汽車總質(zhì)量； m0——汽車整備質(zhì)量 g——重力加速度； 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； ηt——汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。 ——道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)可取0.5~0.6之間。 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，G2=m0g ——最大爬坡度（一般轎車要求能爬上30%的坡，大約） 2、變速器各檔傳動(dòng)比的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系為 （3.5） 式中： ——汽車行駛速度，=160km/h; n ——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，n=5200r/min; ——變速器傳動(dòng)比，最高檔傳動(dòng)比為，最低檔傳動(dòng)比為； ——主減速器傳動(dòng)比。 （3.6） 計(jì)算得 。 中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為q的等比數(shù)列分配： （3.7） 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：=1.58。 計(jì)算的各檔傳動(dòng)比為： 2=2.21 3=1.40 3、中心距A的確定 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。初選中心距A時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 （3.8） 式中： ——中心距系數(shù)。對(duì)轎車， =8.9～9.3；對(duì)貨車， =8.6～9.6。 ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。 ——變速器一檔傳動(dòng)比。 ——變速器的傳動(dòng)效率，取0.96。 計(jì)算得： A=73.84～77.16 mm 取 A=77mm 4、軸向尺寸的確定 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(3.0～3.4)A。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)為轎車四檔變速器，其殼體的軸向尺寸為（3.0～3.4）A=213～241.4mm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。 3.2 齒輪參數(shù)的確定 變速器四個(gè)前進(jìn)擋采用斜齒圓柱輪，倒檔采用直齒圓柱齒輪。 1、模數(shù)的選取 齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，影響它的選取因素有很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪音、工藝要求等。嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸近線。由于工藝上的原因同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。其取值范圍是：乘用車和總質(zhì)量在1.8-14.0t的貨車為2.0～3.5。 表3.1　汽車變速器齒輪的法向模數(shù) 車型 乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/L 貨車的最大總質(zhì)量/t 1.0＞V≤1.6 1.6＜V≤2.5 6.0＜≤14.0 ＞14.0 模數(shù)/mm 2.25～2.75 2.75～3.00 3.50～4.50 4.50～6.00 表3.2　汽車變速器常用的齒輪模數(shù) （mm） 一系列 1.00 1.25 1.5 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00 二系列 1.75 2.25 2.75 （3.25） 3.50 （3.75） 4.50 5.50 — 所有齒輪的模數(shù)定為2.5mm。 2、 壓力角的選取 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。實(shí)際上，因國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為200，所以在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角定為。 3、 螺旋角的確定 斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過(guò)大的螺旋角，以為宜；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)選用較大的螺旋角。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，為使工藝簡(jiǎn)便，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，中間軸上全部齒輪的螺旋方向應(yīng)一律取為右旋。 兩軸式變速器為200250 中間軸式變速器為； 貨車變速器：； 所以初選斜齒輪螺旋角。 4、齒寬的確定 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=(4.5~8.0)m，mm 斜齒 b=(6.0~8.5)m，mm 5、 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、齒輪強(qiáng)度、工作噪音、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。規(guī)定齒頂高系數(shù)取1.00。 6、 齒輪材料的選擇 變速器齒輪可以與軸設(shè)計(jì)成一體或與軸分開，然后用花鍵、過(guò)盈配合或者滑動(dòng)支撐等方式之一與軸連接。 齒輪尺寸小又與軸分開，其內(nèi)徑直徑到齒頂圓處的厚b影響齒輪強(qiáng)度。要求尺寸b應(yīng)該大于或等于齒輪危險(xiǎn)斷面處的厚度。為了使齒輪裝在軸上以后，保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪輪轂部分的寬度尺寸，在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)盡可能大一些，至少滿足尺寸，為花鍵內(nèi)徑。為了減小質(zhì)量，輪輻處厚度應(yīng)滿足強(qiáng)度條件下設(shè)計(jì)得薄些。 齒輪表面粗糙度數(shù)值降低，則噪音減小，齒面磨損速度減慢，提高了齒輪壽命。變速器齒輪齒面的表面粗糙度應(yīng)在范圍內(nèi)選用。要求齒輪制造精度不低于7級(jí)。 國(guó)內(nèi)汽車變速器齒輪材料主要采用、、、、、。滲碳齒輪表面硬度為。心部硬度為。值得指出的是，采用噴丸處理、磨齒、加大齒根圓弧半徑和壓力角等措施能使齒輪得到強(qiáng)。 3.3各檔齒輪齒數(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)。應(yīng)該注意的是，各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。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。 1、2——一檔齒輪，3、4——二檔齒輪，5、6——三檔齒輪 7、8——四檔齒輪，9、10、11——倒檔齒輪。 圖3.1 傳動(dòng)方案 本設(shè)計(jì)變速器四個(gè)前進(jìn)擋采用斜齒圓柱輪，倒檔采用直齒圓柱齒輪。 （1）直齒 = （2）斜齒 = 1、確定一檔齒輪的齒數(shù)和傳動(dòng)比 一檔傳動(dòng)比為： 取整58，轎車可在之間取，取，則。 對(duì)中心距A進(jìn)行修正 取整得，為標(biāo)準(zhǔn)中心距。 ，，帶入上公式得： 2、 確定二檔齒輪的齒數(shù)和傳動(dòng)比 取整，取 則有 帶入公式得：。 3、確定三檔齒輪的齒數(shù)和傳動(dòng)比 取整，取 ， 4、確定四檔齒輪的齒數(shù)和傳動(dòng)比 取整，取 ， 5、確定倒檔齒輪的齒數(shù)和傳動(dòng)比 倒檔采用直齒圓柱齒輪，且傳動(dòng)比與一檔相近，取其為3.2 則有 ： 試?。海? 則有： 倒檔齒輪的齒數(shù)一般在之間，取。 則二軸與倒檔軸的中心距有： 3.4變位系數(shù)的確定 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，耐磨損、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)之和等于零。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)度相接近的程度。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)，又避免了其缺點(diǎn)。 由幾對(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)因保證各擋傳動(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)和多的齒數(shù)副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，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)，故采用得較多。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可以通過(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)于高擋齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及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)盡可能取大些，這樣兩齒輪的齒廓漸開線離基圓較遠(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。為提高小齒輪的抗彎強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)斷面齒厚相等的條件來(lái)選擇來(lái)選擇大小齒輪的變位系數(shù)，此時(shí)小齒輪的變位系數(shù)，此時(shí)小齒輪的變位系數(shù)大雨零。由于工作需要，有時(shí)齒輪齒數(shù)取得少（如一擋主動(dòng)齒輪）會(huì)造成輪齒根切。這不僅削弱了輪齒的抗彎強(qiáng)度，而且使重合度減少。此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行正變位，以消除根切現(xiàn)象。 總變位系數(shù)減少，一對(duì)齒輪齒根總的厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。但是由于輪齒的剛度減小，易于吸收沖擊振動(dòng)故噪聲要小一些。另外，值越小，齒輪的齒形重合度越大，這不但對(duì)降噪有利，而且由于齒形重合度增大，單齒承受最大載荷時(shí)的著力點(diǎn)距齒根近，彎曲力矩減小，相當(dāng)于齒根強(qiáng)度提高，對(duì)由于齒根減薄而產(chǎn)生的削弱強(qiáng)度的因素有所抵消。 根據(jù)上述理由，為了降低噪聲，對(duì)于變速器中除去一、二擋和倒擋以外的其他各擋齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。一般情況下，最高擋和一軸齒輪副的可以選為－0.2～0.2。隨著擋位的降低，值應(yīng)該逐擋增大。一、二擋和倒擋齒輪，應(yīng)該選用較大的值，以便獲得高強(qiáng)度齒輪副。一擋齒輪的值可以選用1.0以上。 圖3.2 選擇變位系數(shù)線圖 嚙合角： 計(jì)算得： 查圖得：，， 同理計(jì)算得：， ，， 3.5齒輪尺寸的確定 本次設(shè)計(jì)所有齒輪的幾何尺寸如下所示。 表3.3直齒圓柱齒輪的幾何尺寸 (mm) 齒數(shù) 13 41 23 模數(shù) 2.5 2.5 2.5 變位系數(shù) 0.23 0.23 -0.23 分度圓直徑 33 103 58 齒頂高 3.08 3.08 1.93 齒根高 3.49 3.49 4.64 齒全高 6.56 6.56 6.56 齒頂圓直徑 38.7 108.7 63.7 齒根圓直徑 25.53 95.53 50.53 中心距 80 表3.4 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸 (mm) 齒數(shù) 13 45 19 40 25 34 31 27 模數(shù) 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 變位系數(shù) 0.6 0.85 0.42 0.18 0 0 0 0 螺旋角 250 250 22.80 22.80 22.80 22.80 22.80 22.80 壓力角 200 200 200 200 200 200 200 200 端面模數(shù) 2.66 2.66 2.68 2.68 2.71 2.71 2.76 2.76 分度圓直徑 35 120 51 117 68 92 86 74 齒頂高 3.22 3.85 3.05 2.45 2.5 2.5 2.5 2.5 齒根高 2.56 1.94 3.01 3.61 4.06 4.06 4.06 4.06 齒全高 5.79 5.79 6.06 5.79 6.56 6.56 6.56 6.56 齒頂圓直徑 41.03 127.41 56.98 112.01 72.80 97.21 90.51 79.48 齒根圓直徑 29.46 115.84 44.85 99.88 59.67 84.08 77.80 66.35 中心距 80 3.6齒輪的校核 1、齒輪的損壞原因及形式 齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷、齒面疲勞剝落和移動(dòng)換檔齒輪端部破壞。 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)，輪齒相互嚙合，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)齒輪的方法完成換檔的抵擋和倒擋齒輪，由于換檔時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度差，換檔瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。 2、齒輪材料的選擇原則 齒輪材料的選擇原則是：（1）滿足工作條件的要求； （2）合理選擇材料匹配； （3）考慮加工工藝及熱處理工藝。 3、齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級(jí)、支撐方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于7級(jí)。因此，比用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡(jiǎn)化一些的計(jì)算公式來(lái)計(jì)算汽車齒輪，同樣、可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為。 （1）齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 直齒輪彎曲應(yīng)力 （3.13） 式中，——彎曲應(yīng)力（MPa）； ——計(jì)算載荷（）； ——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=1.1，從動(dòng)=0.9； 圖3.3齒形系數(shù)圖 ——齒寬，=18，=15，=18； ——齒形系數(shù)。 將所得出的數(shù)據(jù)帶入式（3.13）得： = 672Mpa = 239Mpa =436Mpa 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩時(shí)，直齒輪的彎曲應(yīng)力在400~850MPa之間。 以上結(jié)果都符合要求。 斜齒輪彎曲應(yīng)力 （3.14） ——計(jì)算載荷； ——斜齒輪螺旋角； ——應(yīng)力集中系數(shù)； ——齒數(shù)； ——法向模數(shù)，取=2.5； ——齒形系數(shù)；當(dāng)量齒數(shù) ; ——重合度影響系數(shù)，=2.0； ——齒面寬，斜齒 。 將所得出的數(shù)據(jù)帶入式（3.14）得： = 309Mpa = 97Mpa = 225Mpa = 110Mpa =193Mpa = 138Mpa = 151Mpa = 154Mpa 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時(shí)，對(duì)常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在180~350MPa范圍，因此，上述計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng)度要求。 （2） 齒輪接觸應(yīng)力 輪齒接觸應(yīng)力 =0.418=0.418 （3.15） 式中 —輪齒的接觸應(yīng)力（M）； F—齒面上的法向力（N），F(xiàn)=； —圓周力，=； —計(jì)算載荷（N·mm）； d—節(jié)圓直徑（mm）； —節(jié)點(diǎn)處壓力角（°）； —齒輪螺旋角（°）； E—齒輪材料的彈性模量（M），鋼材E=2.1×10M； b—齒輪接觸的實(shí)際寬度（mm）； 、為主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm），直齒輪=,=,斜齒輪=，=； 、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)力如下：滲碳齒輪：一擋和倒擋[]=1900～2000M，常嚙合齒輪和高檔[]=1300～1400M。 1、 一擋主從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 （1）一擋主動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 =0.418 = 0.418 =965.2＜[] （2）一擋從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 =0.418 =0.418 =960.3＜[] 2、 二擋主從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 （1）二擋主動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 =0.418 = 0.418 =727.5＜[] （2）二擋從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 =0.418 =0.418 =723.8＜[] 3、 三擋主從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 （1）三擋從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 =0.418 = 0.418 =589.3＜[] （2）三擋從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 =0.418 =0.418 =572.9＜[] 4、 四擋主從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 （1）四擋從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 =0.418 = 0.418 =530.3＜[] （2）四擋從動(dòng)齒輪接觸應(yīng)力 =0.418 =0.418 =590.9＜[] 以上四個(gè)檔都符合設(shè)計(jì)要求。按上邊步驟，通過(guò)計(jì)算倒擋也符合要求，此處略去倒擋的步驟。 3.7變速器殼體材料的選用 變速器殼體的尺寸要盡可能小些，同時(shí)質(zhì)量也要小，并具有足夠的剛度，用來(lái)保證軸承工作時(shí)不會(huì)歪斜，變速器橫向斷面尺寸應(yīng)保證能布置下齒輪，而且設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)只一刀殼體側(cè)面的內(nèi)壁與轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪頂之間留有5~8mm的間隙，否則由于增加了潤(rùn)滑油的液壓阻力，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)生噪音和使變速器過(guò)熱。齒輪齒頂?shù)阶兯倨鞯撞恐g要留有不小于15mm的間隙。 為了加強(qiáng)變速器殼體的剛度，在殼體上應(yīng)設(shè)計(jì)有加強(qiáng)肋。加強(qiáng)肋的方向與軸支承處的作用力方向有關(guān)。變速器殼壁不應(yīng)該有不利于吸收齒輪振動(dòng)和噪音的大方面。采用壓鑄鋁合金殼體時(shí)，可以設(shè)計(jì)一些三角形的交叉肋條，用來(lái)增加殼體剛度和降低總成噪音。 為了注油和放油，在變速器殼體上設(shè)計(jì)有注油孔放油孔。注油孔位置應(yīng)設(shè)計(jì)在潤(rùn)滑油所在的平面處，同時(shí)利用它作為檢查油面高度的檢查孔。放油孔應(yīng)設(shè)計(jì)在殼體的最低處。放油鏍塞采用永久磁性鏍塞，可以吸住存留于潤(rùn)滑油內(nèi)的金屬顆粒。為了是第一軸或第二軸后支撐的軸承間隙處流出的潤(rùn)滑油再留回變速器殼體內(nèi)，常在變速器殼體前或后端面的兩軸承孔之間開設(shè)回油孔。為了保持變速器內(nèi)部為大氣壓力，在變速器頂部裝有通氣塞。 為了減小質(zhì)量，變速器殼體采用壓鑄鋁合金鑄造時(shí)，壁厚取3.5~4mm。采用鑄鐵殼體時(shí)，壁厚取5~6mm。增加變速器殼體壁厚，雖然能提高殼體的剛度和強(qiáng)度，但會(huì)使質(zhì)量加大并使消耗的材料增加，提高成。 3.8 本章小結(jié) 本章主要對(duì)變速器的相關(guān)參數(shù)以及齒輪的主要參數(shù)進(jìn)行確定，包括傳動(dòng)比的確定，中心距的確定，齒輪參數(shù)的確定，各檔齒輪齒數(shù)的分配，各檔齒輪的外形尺寸，同時(shí)對(duì)變速器齒輪進(jìn)行相關(guān)的校核，使之滿足在許用應(yīng)力下進(jìn)行工作，以及變速器外形尺寸的確定，殼體材料的選擇。為下一步的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)。 第四章 變速器軸及軸承的設(shè)計(jì)與校核 4.1 變速器軸的設(shè)計(jì) 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。 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?。? 第一軸： d/L=0.160.18； 第二軸： d/L=0.180.21。 1、第一軸的設(shè)計(jì) 圖4.1 第一軸尺寸的確定 如圖4.1，第一軸為齒輪軸，第1段安裝軸承，d1=20mm，L1=15mm；第2段安裝齒輪，且通過(guò)滾針軸承連接，d2=25mm，L2=37mm；第3段為花鍵軸，用以安裝同步器，；第4段通過(guò)滾針軸承安裝齒輪，；第5段為軸間，d5=38mm，L5=3mm；第6段為齒輪，；第7段為光軸，；第8段為齒輪，；第9段為光軸，；第10段為齒輪，；第11段安裝軸承，。 2、 第二軸的設(shè)計(jì) 圖4.2 第二軸尺寸的確定 如圖4.2，第1段安裝軸承，；第2段為花鍵軸，安裝雙聯(lián)齒輪，；第3段通過(guò)滾針軸承安裝齒輪，；第4段為安裝同步器的花鍵軸，；第5段用滾針軸承安裝齒輪，；第6段安裝雙列圓錐滾子軸承，；第7段為圓柱齒輪d?7=38mm ，L?7=57mm。 3、倒檔軸的設(shè)計(jì) 圖4.3 倒檔軸尺寸的確定 如上圖，第1段為固定端，；第2段通過(guò)滾針軸承安裝齒輪，且要留有齒輪的滑動(dòng)間隙，則有；第3段為固定端與箱體連接。 4.2 變速器軸的校核 變速器在工作時(shí)，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力作用，變速器的軸要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。要求變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。因?yàn)閯偠炔蛔銜?huì)產(chǎn)生彎曲變形，結(jié)果破壞了齒輪的正確嚙合，對(duì)齒輪的強(qiáng)度、耐磨性均有不利影響。 變速器輸入軸和輸出軸的剛度校核 1、計(jì)算各檔齒輪的受力 （1）斜齒圓柱齒輪的受力 齒輪嚙合的圓周力、徑向力及軸向力可按下式求出： 圓周力： （4.6） 徑向力： （4.7） 軸向力： （4.8） ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； ——齒輪分度圓半徑； ——齒輪壓力角； ——螺旋角。 將各斜齒輪參數(shù)帶入式（4.6）、（4.7）、（4.8）可得： 一檔： Ft1= 8.7×103 Fr1= 3.4×103 Fa1 = 3.3×103 二檔： Ft2=6.2×103 Fr2= 2.4×103 Fa2 = 2.4×103 三檔： Ft3= 4.5×103 Fr3= 1.8×103 Fa3 = 1.7×103 四檔： Ft4=3.7×103 Fr4= 1.5×103 Fa4 = 1.4×103 （2）直齒圓柱齒輪的受力 齒輪嚙合的圓周力、徑向力及法向力可按下式求出： 圓周力： （4.9） 徑向力： （4.10） 法向力： （4.11） ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； ——齒輪分度圓半徑； ——齒輪壓力角； ——螺旋角。 將倒檔參數(shù)帶入式（4.9）、（4.10）、（4.11）可得： FtR= 8.6 ×103 FrR= 3.1×103 FaR = 9.2×103 2、軸的剛度校核 對(duì)齒輪工作影響最大的軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角，前者使齒輪中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正確嚙合，后者使齒輪相互歪斜，致使沿齒長(zhǎng)方向的壓力分布不均勻。 初步確定軸的尺寸以后，可對(duì)軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算。檔位不同，不僅齒輪上的圓周力、徑向力和軸向力不同，而且力到支點(diǎn)的距離也有變化，所以應(yīng)當(dāng)對(duì)每個(gè)檔位都進(jìn)行驗(yàn)算。驗(yàn)算時(shí)，將軸看作鉸接支撐的梁。作用在第一軸上的轉(zhuǎn)矩應(yīng)取。 計(jì)算時(shí)，僅計(jì)算齒輪所在位置處軸的撓度和轉(zhuǎn)角。 （4.12） （4.13） （4.14）式中： ——齒輪齒寬中間平面的徑向力（）； ——齒輪齒寬中間平面上的圓周力（）； ——彈性模量（），=； ——慣性矩（），對(duì)于實(shí)心軸，； ——軸的直徑（），花鍵處按平均直徑計(jì)算； 、——齒輪上的作用力距支座、的距離（）； ——支座間的距離（）。 軸的全撓度為。 軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的許用值為，。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.002。 （1）一軸的剛度校核 將一檔處數(shù)值帶入公式可得出： 一檔處：；； 且有： fs1< 一檔時(shí)滿足剛度要求。 二檔處：；； 且有： 二檔時(shí)滿足剛度要求。 三檔處、四檔用同步器與軸相連，因此，只校核花鍵處即可。三檔與四檔齒輪受力相比較，三檔的徑向力、圓周力都大于四檔，因此，只要三檔滿足要求即可。 三檔：；； 且有： 三檔時(shí)滿足剛度要求。 倒檔：；；； 倒檔時(shí)滿足剛度要求。 一軸各檔處都滿足剛度要求，因此，一軸滿足要求。 （2）二軸的剛度校核 第二軸為花鍵軸，有哪次指教和花鍵處即可。將兩處花鍵的數(shù)值帶入公式（4.12）、（4.13）、（4.14）可得： 第一處： ；； 且有： 第二處：；； 且有： 二軸各花鍵處都滿足剛度要求，因此，二軸滿足要求。 3、軸的強(qiáng)度計(jì)算 作用在齒輪上的徑向力和軸向力使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形，在求取支點(diǎn)的垂直面和水平面內(nèi)的支反力和之后，計(jì)算相應(yīng)的彎矩和，軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩的作用下，其應(yīng)力為： （4.15） 式中： ； （4.16） ——軸的直徑； ——抗彎截面系數(shù)。 在低檔工作時(shí)。 （1）一軸強(qiáng)度計(jì)算 一檔時(shí)： 圖4.5 一軸一檔受力圖 面： 圖4.6 面受力分析圖 FA=334N FB=3068N 彎矩圖： 圖4.7 面彎矩圖 MA=FA a=63.6N·m MB=FB b=58.3N·m 面： 圖4.8 面受力分析圖 F?A+F?B=Ft F?A=789N F?B=7923N 彎矩圖： 圖4.9 面彎矩圖 轉(zhuǎn)矩： Tn=Fa·d1/2=33N·m 將所得數(shù)值帶入公式（4.16）得出：M=101426N·m 將值帶入公式（4.17）得出： 一軸一檔工作時(shí)滿足強(qiáng)度要求，合理。 同理： 二檔處：M=324875N·m 一軸二檔工作時(shí)滿足強(qiáng)度要求，合理。 花鍵處： M=293660N·m 一軸三、四擋工作時(shí)滿足強(qiáng)度要求，合理。 (2)二軸強(qiáng)度計(jì)算 第二軸需要校核的是兩處花鍵軸 第一處： 圖4.10 二軸花鍵處受力圖 面： 圖4.11 面受力分析圖 彎矩圖 ： 圖4.12 面受力彎矩圖 面： 圖4.13 面受力分析圖