微型汽車(chē)變速器課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、<p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) </b></p><p>　　課 程 名 稱(chēng): 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理課程設(shè)計(jì) </p><p>　　課 程 代 碼: </p><p>　　題 目:

2、 </p><p>　　學(xué)院(直屬系) : 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 </p><p>　　年級(jí)/專(zhuān)業(yè)/班: 07機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化5班</p><p>　　學(xué) 生 姓 名: </p><p>　　學(xué) 號(hào): </p><

3、p>　　指 導(dǎo) 教 師: </p><p>　　開(kāi) 題 時(shí) 間: 2010 年 11 月 18 日</p><p>　　完 成 時(shí) 間: 2010 年 12 月 8 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　功能

4、原理分析</b></p><p><b>　　裝配、總體結(jié)構(gòu)分析</b></p><p><b>　　零件反求分析</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p><b>　　一、功能原理分析</b></p>&

5、lt;p><b>　　變速器的作用</b></p><p>　　在汽車(chē)傳動(dòng)系中，變速器的功用為：</p><p>　　根據(jù)汽車(chē)在不同的行駛條件下的需要，改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車(chē)具有合適的牽引力和行駛車(chē)速，并同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　汽車(chē)起步時(shí)，需要較大扭矩來(lái)牽引汽車(chē)，加速到一定車(chē)速。這時(shí)就需要掛

6、在低檔位，輸出扭矩大，轉(zhuǎn)速低。</p><p>　　汽車(chē)告訴行駛時(shí)，汽車(chē)需要的是高轉(zhuǎn)速，因而就需要掛在高檔位，此時(shí)輸出扭矩較小，而轉(zhuǎn)速較高。</p><p>　　變速器設(shè)立倒檔，是為了保證汽車(chē)能夠倒車(chē)。</p><p>　　變速器設(shè)立空擋，是為了使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)能夠分開(kāi)。</p><p>　　汽車(chē)變速器的主要技術(shù)要求</p>

7、<p>　　應(yīng)保證汽車(chē)具有較高的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在汽車(chē)整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車(chē)載重量發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)及汽車(chē)使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動(dòng)比，來(lái)達(dá)到這一要求。</p><p>　　工作可靠，操縱輕便。變速器各個(gè)檔位不應(yīng)有自動(dòng)跳檔、亂檔和換擋沖擊等現(xiàn)象；為減輕駕駛員勞動(dòng)強(qiáng)度，確保形式安全，可通過(guò)采用同步器和半自動(dòng)、自動(dòng)換擋來(lái)實(shí)現(xiàn)操縱輕便性。</p><p>　　重量要輕，體積要小?？?/p>

8、通過(guò)選用優(yōu)質(zhì)材料，合理的熱處理，合理的齒形設(shè)計(jì)，較高的齒輪精度等以實(shí)現(xiàn)較小的中心距，使變速器小而輕。</p><p>　　傳動(dòng)效率要高。可采用直接檔，提高零件的制造精度和裝配質(zhì)量，選擇合適的潤(rùn)滑方式和潤(rùn)滑油均可提高傳動(dòng)效率。</p><p>　　噪聲小。采用斜齒傳動(dòng)，選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和裝配剛性，均可減小齒輪的嚙合噪聲。</p><p><b&g

9、t;　　變速器的組成</b></p><p>　　變速器組成的種類(lèi)較多，可分為有級(jí)式和無(wú)極式。其中有級(jí)式變速器按換擋方式可分為機(jī)械式手動(dòng)換擋和機(jī)械式自動(dòng)那個(gè)換擋變速器。按檔位數(shù)可分為三檔變速器、四檔變速器、五檔變速器以及多檔變速器。</p><p>　　在這里，采用的是機(jī)械式四檔手動(dòng)變速器，主要組成部分有上下箱體、輸入軸、中間軸、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ檔齒輪副、倒檔齒輪副、轉(zhuǎn)速表蝸輪蝸

10、桿、主減速器齒輪、差動(dòng)器殼、差速器行星齒輪及半軸齒輪、換擋撥叉軸、換擋撥叉、換擋桿等。</p><p><b>　　變速器的工作原理</b></p><p>　　變速器各個(gè)檔位進(jìn)行傳遞工作流程如下：</p><p>　　由于各前進(jìn)檔齒輪副（驅(qū)動(dòng)齒輪和從動(dòng)齒輪）處于常嚙合狀態(tài)。輸入軸上各驅(qū)動(dòng)齒輪與軸硬連接隨軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)；中間軸上各從動(dòng)齒輪通過(guò)軸套空

11、套在軸上，可以自由繞軸空轉(zhuǎn)。因此，當(dāng)操縱桿置于空擋位置時(shí)，盡管有發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸入，只會(huì)帶動(dòng)中間軸上的各從動(dòng)齒輪繞中間軸空轉(zhuǎn)，中間軸不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)然也就沒(méi)有動(dòng)力和轉(zhuǎn)速的輸出。</p><p>　?、駲n：檔操縱桿置一檔位置時(shí)，將帶動(dòng)低速撥叉把低速同步器推向Ⅰ檔從動(dòng)齒輪，使同步器嚙合套與Ⅰ檔從動(dòng)齒輪的齒圈嚙合，而同步器是通過(guò)華健聯(lián)在中間軸上的。結(jié)果動(dòng)力傳遞是：輸入軸——Ⅰ檔驅(qū)動(dòng)齒輪——Ⅰ檔從動(dòng)齒輪——低速同步器——中間軸—

12、—主減速器齒輪——差速器兩輸出軸的這樣一個(gè)過(guò)程。</p><p>　?、驒n：將操縱桿置于Ⅱ檔位置時(shí)，將帶動(dòng)低速撥叉使同步器與Ⅱ檔從動(dòng)齒輪嚙合，動(dòng)力傳遞：輸入軸——Ⅱ檔驅(qū)動(dòng)齒輪——Ⅱ檔從動(dòng)齒輪——低速同步器——中間軸——主減速齒輪——差速器兩端輸出軸。</p><p>　?、髾n：將操縱桿推向Ⅲ檔位置時(shí)，將帶動(dòng)高速撥叉推動(dòng)高速同步器與Ⅲ檔從動(dòng)齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)：輸入軸——Ⅲ檔驅(qū)動(dòng)齒輪——Ⅲ檔從動(dòng)齒

13、輪——高速同步器——中間軸——主減速齒輪——差速器兩端輸出軸的傳輸過(guò)程。</p><p>　　Ⅳ檔：將操縱桿推向Ⅳ檔位置時(shí)，將帶動(dòng)高速撥叉推動(dòng)高速同步器與Ⅳ檔從動(dòng)齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)：輸入軸——Ⅳ檔驅(qū)動(dòng)齒輪——Ⅳ檔從動(dòng)齒輪——高速同步器——中間軸——主減速齒輪——差速器兩端輸出軸的傳遞過(guò)程。</p><p>　　倒檔：將操縱桿推至倒檔位置時(shí)，使換向齒輪撥叉將倒檔軸上的倒檔空轉(zhuǎn)齒輪同時(shí)與輸入軸上的

14、驅(qū)動(dòng)齒輪和中間軸上的低速同步器齒套相嚙合，實(shí)現(xiàn)由輸入軸——倒檔驅(qū)動(dòng)齒輪——倒檔從動(dòng)齒輪——低速同步器——中間軸——主減速齒輪——差速器兩端輸出軸的傳輸過(guò)程。</p><p><b>　　變速器變速原理</b></p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)功率P一定,根據(jù)功率的計(jì)算公式P=Mn（其中M為變速器輸入扭矩，n為變速器輸入轉(zhuǎn)速）</p><p>　?、駲n

15、時(shí)，Ⅰ檔從動(dòng)齒輪與Ⅰ檔驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)之比為43/12=3.583，根據(jù)齒輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與齒輪齒數(shù)成反比，則從動(dòng)齒輪輸出轉(zhuǎn)速為1/3.583n，輸出扭矩為3.583M。故而Ⅰ檔能實(shí)現(xiàn)大扭矩，低轉(zhuǎn)速。</p><p>　　Ⅱ檔時(shí)，Ⅱ檔從動(dòng)齒輪與Ⅱ檔驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)之比為39/18=2.167，根據(jù)齒輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與齒輪齒數(shù)成反比，則Ⅱ檔從動(dòng)齒輪輸出轉(zhuǎn)速為1/2.167n，輸出扭矩為2.167M。故而實(shí)現(xiàn)比Ⅰ檔轉(zhuǎn)速高，比Ⅰ檔扭矩小。

16、</p><p>　?、髾n時(shí)，Ⅲ檔從動(dòng)齒輪與Ⅲ檔驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)之比為32/24=1.333，則Ⅲ檔從動(dòng)齒輪輸出轉(zhuǎn)速為1/1.333n，輸出扭矩為1.333M。故而實(shí)現(xiàn)比Ⅱ檔轉(zhuǎn)速高，比Ⅱ檔扭矩小。</p><p>　　Ⅳ檔時(shí)，Ⅳ檔從動(dòng)齒輪與Ⅳ檔驅(qū)動(dòng)齒輪齒數(shù)之比為27/30=0.9，則Ⅳ檔從動(dòng)齒輪輸出轉(zhuǎn)速為1/0.9n，輸出扭矩為0.9M。故而實(shí)現(xiàn)比Ⅲ檔轉(zhuǎn)速高，比Ⅲ檔扭矩小。</p>

17、<p>　　由以上可知：當(dāng)汽車(chē)在平坦路面起步時(shí)，由于汽車(chē)慣性力的作用，汽車(chē)要達(dá)到一定的速度，必須需要較大的扭矩來(lái)加速才能得以實(shí)現(xiàn)，因此，此時(shí)需要掛Ⅰ檔。當(dāng)汽車(chē)達(dá)到一定車(chē)速后想繼續(xù)升高速度很困難，此時(shí)掛入Ⅱ檔，當(dāng)達(dá)到一定較高車(chē)速再升高很難，這時(shí)掛入Ⅲ檔，當(dāng)車(chē)速達(dá)到更高車(chē)速后，又很難升高時(shí)，掛入Ⅳ檔，踏盡油門(mén)，直至加到最高車(chē)速，這就是原地起步，連續(xù)換擋，由Ⅰ檔到Ⅳ檔的加速過(guò)程。</p><p>　　當(dāng)汽

18、車(chē)爬坡時(shí)，由于需要克服汽車(chē)自重的一部分，因而需要較大的驅(qū)動(dòng)力，這樣就根據(jù)坡度的陡峭程度，選擇Ⅰ檔或Ⅱ檔。</p><p>　　二、裝配、總體結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　奧拓轎車(chē)采用的機(jī)械式四檔手動(dòng)操縱變速器，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)先進(jìn)合理，具有許多先進(jìn)獨(dú)特的特點(diǎn)。</p><p><b>　　齒輪形式</b></p><p>　　

19、變速器中，除倒檔采用直齒圓柱齒輪外，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ檔均采用斜齒圓柱齒輪。由于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ檔運(yùn)轉(zhuǎn)速度較高，且使用頻繁，因此對(duì)齒的強(qiáng)度、嚙合性能有較高要求。而采用斜齒輪就是為了滿足這一要求。</p><p>　　斜齒輪中螺旋角β是表征斜齒傳動(dòng)的主要參數(shù)。隨著β角的增大，不僅增強(qiáng)了齒的接觸強(qiáng)度，同時(shí)還使齒輪間嚙合系數(shù)增大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲下降。但β角過(guò)大，又會(huì)減小齒的彎曲剛度、降低傳動(dòng)效率，增大軸向力。根據(jù)以上特點(diǎn)，選

20、擇一個(gè)理想的螺旋角β就非常重要了。</p><p>　　一般的，轎車(chē)和輕型貨車(chē)β角選擇范圍在20°~35°之間，中型、重型貨車(chē)在10°~30°之間選擇。有的重型車(chē)為了減小軸向力，β角在10°~17°之間較小范圍選取。</p><p>　　奧拓轎車(chē)變速器中齒輪螺旋角根據(jù)自身的設(shè)計(jì)計(jì)算，并結(jié)合以上特性，對(duì)各個(gè)檔位的齒輪選擇理想的β角：

21、由于Ⅰ擋傳遞較大的扭矩，選擇了螺旋角25°較小角度，以減輕對(duì)支承軸承的軸向載荷；而Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ擋傳遞扭矩較小，故選擇了β為34°這一較大螺旋角，使在軸承軸向載荷承受能力范圍內(nèi)，嚙合系數(shù)大，使高速旋轉(zhuǎn)的齒輪嚙合運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，降低了噪音，從而演唱了齒輪壽命和提高了變速器的性能。</p><p>　　倒擋，沒(méi)有各前進(jìn)擋使用頻繁，因其壽命較長(zhǎng)，再加上運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較低。故采用直齒圓柱齒輪就能完全滿足使用要求。&l

22、t;/p><p><b>　　換擋結(jié)構(gòu)形式</b></p><p>　　變速器換擋結(jié)構(gòu)形式分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。在這里，著重描述一下同步器。</p><p>　　同步器換擋不僅具有嚙合套的優(yōu)點(diǎn)，而且因?yàn)樵黾右惶淄綑C(jī)構(gòu)，使換擋時(shí)齒輪免受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)操作輕便，縮短了換擋時(shí)間，提高了汽車(chē)的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性

23、。但其缺點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，制造困難，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)壽命較短等</p><p><b>　　三、零件反求分析</b></p><p><b>　　變速操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用是保證各檔齒輪、嚙合套或同步器移動(dòng)規(guī)定的距離，以獲得要求的檔位。而且不允許同時(shí)掛上兩個(gè)

24、檔位。</p><p>　　變速器操縱機(jī)構(gòu)，應(yīng)滿足一下基本要求：</p><p>　　1、要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖；</p><p>　　2、要使換擋動(dòng)作輕便、省力，以減輕駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度；</p><p>　　3、應(yīng)使駕駛員得到必要的手感。</p><p><b>　　換擋位置圖</b&g

25、t;</p><p>　　設(shè)計(jì)操縱機(jī)構(gòu)首先要確定換擋位置圖。換擋位置圖的確定主要從換擋方便考慮。為此應(yīng)注意一下三點(diǎn)：1、按換擋次序來(lái)排列；</p><p>　　2、將常用檔位放在中間位置，其他檔位放在兩邊；</p><p>　　3、為了避免誤掛倒檔，往往將倒檔安排在最靠邊的位置。</p><p>　　上圖表示了幾種變速器換擋位置圖。a圖的換擋

26、位置圖比較理想，便于操縱，b圖的換擋順序并不方便，c圖比較理想，但1檔與倒檔相距太遠(yuǎn)，往復(fù)倒車(chē)時(shí)不方便。</p><p>　　在這里，我們選擇的是C圖方式。</p><p>　　直接操縱和遠(yuǎn)距離操縱</p><p><b>　　直接操縱</b></p><p>　　多數(shù)汽車(chē)采用傳統(tǒng)的直接操縱方案，即變速桿由駕駛室底板伸出

27、，布置在駕駛室座位旁。這種操縱方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，駕駛員的手感強(qiáng)。</p><p><b>　　遠(yuǎn)距離操縱</b></p><p>　　某些轎車(chē)、大客車(chē)和具有平頭、短頭駕駛室的貨車(chē)，由于總體布局的關(guān)系，變速器布置在離駕駛室座椅較遠(yuǎn)的位置，因此就需要采用遠(yuǎn)距離的操縱方案，即通過(guò)一套換擋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)操縱變速器，這種機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛性，且各連接件間隙不能過(guò)大，否則換擋手感不明顯。此外

28、，變速桿支座應(yīng)固定在受車(chē)架變形、汽車(chē)振動(dòng)影響較小的地方，做好使換擋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器、變速器連成一體，以避免對(duì)操縱機(jī)構(gòu)的不利影響。</p><p>　　變速桿力傳動(dòng)比的范圍一般是：當(dāng)變速桿裝在轉(zhuǎn)向柱上時(shí)多用6—8；當(dāng)變速桿從</p><p>　　底板直接操縱時(shí)多用5—7.</p><p><b>　　鎖止裝置</b></p>

29、<p><b>　　互鎖裝置</b></p><p>　　互鎖裝置是保證移動(dòng)某一變速叉軸時(shí)，其他變速叉軸互被鎖住，互鎖裝置的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：</p><p>　　互鎖銷(xiāo)式（本次采用這種方式）</p><p>　　汽車(chē)上廣泛使用的一種互鎖裝置。在相鄰倆變速叉軸之間各有一個(gè)互鎖銷(xiāo)，其長(zhǎng)度為l1.互鎖銷(xiāo)的兩端可以進(jìn)入相鄰變速叉軸的側(cè)面

30、凹臼內(nèi)，以鎖住這個(gè)變速叉軸。凹臼的深度為h。中間一個(gè)變速叉軸的兩側(cè)都有互鎖凹臼，而且是相互對(duì)著的，在此變速叉軸內(nèi)有通孔把兩個(gè)凹臼連通?？變?nèi)裝有一個(gè)頂銷(xiāo)，其長(zhǎng)度為l2。如變速叉軸直徑為D，變速叉軸的中心距為A，則彼此間存在如下的關(guān)系：</p><p>　　L1=D-h=12-1=11</p><p>　　L2=A-D+h=20-12+1=9</p><p>　　從上面

31、的關(guān)系可以看出，每當(dāng)由空擋位置推動(dòng)任一根變速叉軸時(shí)，其它兩根變速叉軸即被鎖止在空擋位置。從而避免同時(shí)掛上兩個(gè)檔位。</p><p><b>　　擺動(dòng)銷(xiāo)式</b></p><p>　　鎖塊用同心軸螺釘安裝在蓋體上，并可繞螺釘軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)。變速桿頭置于鎖塊槽內(nèi)，選檔時(shí)變速桿擺動(dòng)鎖塊選入某一變速叉軸槽內(nèi)，此時(shí)，鎖塊的一個(gè)或者兩個(gè)突起部分擋在其它兩個(gè)變速叉軸槽，保證換擋時(shí)不能

32、同時(shí)換上兩個(gè)檔。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式</b></p><p>　　選檔時(shí)，選檔傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)鉗形板，使換擋桿頭進(jìn)入某一不俗叉軸槽內(nèi)，此時(shí)鉗形板的一個(gè)或者兩個(gè)鉗爪擋住其余變速叉軸槽而起到互銷(xiāo)作用。這種形式的結(jié)構(gòu)工作也很可靠，適合于遠(yuǎn)距離操縱。</p><p><b>　　三向鎖銷(xiāo)式</b></p>

33、;<p>　　左右兩塊鎖板各與兩個(gè)檔的變速叉連接，每塊鎖板可繞A軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而下面的倒檔換擋搖臂與倒檔變速叉軸相連。檔換入某一檔時(shí)，由于三向鎖銷(xiāo)的作用，其它兩鎖板不得轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)互鎖。</p><p><b>　　自鎖裝置</b></p><p>　　自鎖裝置的作用是防止因汽車(chē)振動(dòng)或有小的軸向力作用而導(dǎo)致脫檔，保證嚙合齒輪在全齒長(zhǎng)上進(jìn)行嚙合，并使駕駛員有換