中型載貨汽車(5+1)變速器三維設(shè)計(jì)（直接操縱 鎖環(huán)式同步器 全同步器換擋）【含UG三維圖紙模型、說(shuō)明書(shū)文檔】,含UG三維圖紙模型、說(shuō)明書(shū)文檔,中型載貨汽車(5+1)變速器三維設(shè)計(jì)（直接操縱,,鎖環(huán)式同步器,,全同步器換擋）【含UG三維圖紙模型、說(shuō)明書(shū)文檔】,中型,載貨,汽車,變速器,三維設(shè)計(jì),直接,操縱,鎖環(huán)式 第2章 變速器的方案論證 2.1 變速器類型選擇及傳動(dòng)方案設(shè)計(jì) 變速器的種類很多，按其傳動(dòng)比變化方式不同可以分為有級(jí)式、無(wú)級(jí)式和綜合式三種。有級(jí)式變速器根據(jù)前進(jìn)擋數(shù)的不同，可以分為三、四、五擋和多擋變速器；而按其軸中心線的位置又分為固定軸線式、螺旋軸線（行星齒輪）式和綜合式。其中，固定式變速器應(yīng)用較廣泛，又可分為兩軸式，三軸式和多軸式變速器。 現(xiàn)代汽車大多都采用三軸式變速器。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車，如變速器傳動(dòng)比小，則常采用兩軸式變速器。以下是兩軸式和三軸式變速器的傳動(dòng)方案。要采用哪一種方案，除了汽車總布置的要求外，主要考慮以下四個(gè)方面： 2.1.1 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。 2.1.2 變速器的徑向尺寸 兩軸式變速器的前進(jìn)擋均為一對(duì)齒輪副，而三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，三軸式變速器的徑向尺寸可以比兩軸式變速器小得多。 圖2-1 二軸式變速器示意圖 圖2-2 三軸式變速器示意圖 2.1.3 變速器齒輪的壽命 兩軸式變速器的低擋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，小齒輪工作壽命比大齒輪要短。三軸式變速器的各前進(jìn)擋均為常嚙合齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，因此壽命比較接近。在直接擋時(shí)，齒輪只是空轉(zhuǎn)，不影響齒輪壽命。 2.1.4 變速器的傳動(dòng)效率 兩軸式變速器，雖然可以有等于1的傳動(dòng)比，但是仍要有一對(duì)齒輪傳動(dòng)，因而有功率損失。而三軸式變速器，可以將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接擋，因而傳動(dòng)效率高，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，這樣可將變速器和主傳動(dòng)器組成一個(gè)整體，使傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)緊湊，汽車得到較大的有效空間，便于汽車的總體布置。因此，近年來(lái)在歐洲的轎車中采用得比較多。而中、重型載貨汽車則多采用三軸式變速器。這次設(shè)計(jì)的變速器是中型貨車使用，所以采用三軸式變速器。 2.2變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析 根據(jù)第一節(jié)所述，采用中間軸式變速器，在各擋數(shù)相同的條件下，各變速器的差別主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù)，換擋方案和倒擋傳動(dòng)方案。 2.2.1 換擋結(jié)構(gòu)形式的選擇 目前，汽車上的機(jī)械式變速器的換擋結(jié)構(gòu)形式有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換擋三種。 1）滑動(dòng)齒輪換擋 通常是采用滑動(dòng)直齒輪換擋，但也有采用滑動(dòng)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)齒端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在一擋和倒擋上。 2）嚙合套換擋 用嚙合套換擋，可以將結(jié)構(gòu)為某傳動(dòng)比的一對(duì)齒輪，制造成常嚙合的斜齒輪。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，因此它們都不會(huì)過(guò)早損壞，但是不能消除換擋沖擊，所以仍要求駕駛員有熟練的操作技術(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)部分的總慣量增大。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使用。這是因?yàn)橹匦拓涇嚀跷婚g的公比較小，要求換擋手感強(qiáng)，而且在這種車型上又不宜使用同步器（壽命太短，維修不便）。 3）同步器換擋 現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器換擋。使用同步器能保證迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲換擋，與操作技術(shù)熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。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)使用壽命短等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。近年來(lái)，由于同步器廣泛使用，壽命問(wèn)題已得到基本解決。 上述三種換擋方案，可同時(shí)用在同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。 本次設(shè)計(jì)方案四個(gè)前進(jìn)擋和倒檔采用全同步器換擋。 2.2.2倒擋的形式及布置方案 倒擋使用率不高，常采用直齒滑動(dòng)齒輪方案換入倒擋。為實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)有些利用在前進(jìn)擋的傳動(dòng)路線中，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案，也有利用兩個(gè)聯(lián)體齒輪的方案。 圖2-3 常見(jiàn)的倒擋結(jié)構(gòu)方案有以下幾種： 方案1.（如圖2-3a示） 在前進(jìn)擋的傳動(dòng)路線中，加入一個(gè)傳動(dòng)，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但齒輪處于正負(fù)交替對(duì)稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。此方案廣泛用于轎車和輕型貨車的四擋全同步器式變速器中。 方案2.（如圖2-3b所示） 此方案的優(yōu)點(diǎn)是可以利用中間軸上一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度，但換擋時(shí)兩對(duì)齒輪必須同時(shí)嚙合，致使換擋困難。某些輕型貨車四擋變速器采用此方案。 方案3.（如圖2-3c所示） 此方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比，突出的缺點(diǎn)是換擋程序不合理。 方案4.（如圖2-3d所示） 此方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)作了修改，因而經(jīng)常在貨車變速器中使用。 方案5.（如圖2-3e所示） 此方案中，將中間軸上一擋和倒擋齒輪做成一體其齒體、寬加大，因而縮短了一些長(zhǎng)度。 方案6.（如圖2-3f所示） 此方案中，采用了全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋方便。 方案7.（如圖2-3g所示） 為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有些貨車采用此方案，其缺點(diǎn)是一擋和倒擋得各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些，一般3、4、5、6、7這五種方案用于五擋變速器。 綜合考慮，本次設(shè)計(jì)采用一擋和倒擋共用一個(gè)同步器換擋。 2.3 變速器操縱機(jī)構(gòu)方案分析 2.3.1變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用 變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用是保證各擋齒輪、嚙合套或同步器移動(dòng)規(guī)定的距離，以獲得要求的擋位，而且又不允許同時(shí)掛入兩個(gè)擋位。 2.3.2 設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)該滿足的基本要求： 1. 要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒擋鎖； 2. 要使換擋動(dòng)作輕便、省力，以減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度； 3. 應(yīng)使駕駛員得到必要的手感。 2.3.3換擋位置 設(shè)計(jì)操縱機(jī)構(gòu)首先要確定換擋位置。換擋位置的確定主要從換擋方便考慮。為此應(yīng)該注意以下三點(diǎn)： 1. 按換擋次序來(lái)排列 ； 2. 將常用擋位放在中間位置，其它擋位放在兩邊； 3. 為了避免誤掛倒擋，往往將倒擋安排在最靠邊的位置，有時(shí)于1擋組成一排。 2.4 齒輪形式的分析確定 斜齒圓柱齒輪雖然工作時(shí)有軸向力且加工復(fù)雜些，但仍以其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)噪聲低壽命長(zhǎng)的突出優(yōu)點(diǎn)得到變速器的普遍采用。本次設(shè)計(jì)一檔，倒擋采用直齒輪，其它各擋均采用斜齒輪。 2.5 齒輪副安排的分析確定 各齒輪副的相對(duì)安排位置，對(duì)于整個(gè)變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。各擋位置的安排，應(yīng)考慮以下四個(gè)方面的要求： 2.5.1 整車總布置 根據(jù)整車的總布置，對(duì)變速器輸入軸與輸出軸的相對(duì)位置和變速器的輪廓形狀以及換擋機(jī)構(gòu)提出要求。比如說(shuō)是該車是采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)動(dòng)還是發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū)動(dòng)等等，這些問(wèn)題都牽連著變速器的設(shè)計(jì)方案。 2.5.2 駕駛員的使用習(xí)慣 人們習(xí)慣于按擋的高低順序，由左到右或由右到左排列來(lái)?yè)Q擋，如下圖b和c。值得注意的是倒擋，雖然它是平常換擋序列之外的一個(gè)特殊擋位，然而卻是決定序列組合方案的重要環(huán)節(jié)。例如在四擋變速器中采用的基本序列組合方案有三種，見(jiàn)圖2.2。其中b和c是倒擋與序列不結(jié)合的方案，即掛擋時(shí)，需先換位再掛倒擋。倒擋與序列結(jié)合與不結(jié)合兩者比較，前者在結(jié)構(gòu)上可省去一個(gè)撥叉和一根變速滑桿，后者如布置適當(dāng)，則可使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短。 按習(xí)慣，倒擋最好與序列不結(jié)合。否則，從安全考慮，將倒擋與一擋放在一起較好。 圖2-4 根據(jù)以上的要求，本次設(shè)計(jì)的擋位布置方案如圖2.5所示： 圖 2.5 2.5.3 提高平均傳動(dòng)效率 為提高平均傳動(dòng)效率，在三軸式變速器中，普遍采用具有直接擋的傳動(dòng)方案，并盡可能地將使用時(shí)間最多的擋位實(shí)際成直接擋。 2.5.4改善齒輪受載狀況 各擋齒輪在變速器中的位置安排，應(yīng)考慮齒輪的受載狀況。承受載荷大的低擋齒輪，一般安置在離軸承較近的地方，以減小軸的變形，使齒輪的重疊系數(shù)不致下降過(guò)多。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過(guò)高而造成表面點(diǎn)蝕損壞，因此將高擋齒輪安排在離兩支承較遠(yuǎn)處較好。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小，故齒輪的偏載也小。 本次設(shè)計(jì)傳動(dòng)方案如圖2.6所示 傳動(dòng)路線： Ⅰ擋：一軸→1→2→中間軸→10→9→9和11間的同步器→二軸→輸出 Ⅱ擋：一軸→1→2→中間軸→8→7→5和7間的同步器→二軸→輸出 Ⅲ擋：一軸→1→2→中間軸→6→5→5和7間的同步器→二軸→輸出 Ⅳ擋：一軸→1→2→中間軸→4→3→1和3間的同步器→二軸→輸出 Ⅴ擋：一軸→1和3間的同步器→二軸→輸出 R擋：一軸→1→2→中間軸→12→14→13→11→9和11間的同步器→二軸→輸出 圖2.6 (注：第一軸后端為齒輪1，第二軸從左往右依次為齒輪3、5、7、9、11，中間軸從左往右依次為齒輪2、4、6、8、10、12，倒擋軸上位齒輪13,14) 5