五菱宏光手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、<p>　　五菱宏光手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)</p><p>　　系部名稱： 汽車工程系 </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師：

2、 </p><p>　　職 稱： </p><p><b>　　二○一一年六月</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　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

3、，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。</p><p>　　因?yàn)樽兯傧湓诘蜋n工作時(shí)作用有較大的力，所以一般變速箱的低檔都布置靠近軸的后支承處，然后按照從低檔到高檔順序布置各檔位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證裝配容易。變速箱整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。一般通過(guò)控制軸的長(zhǎng)度即控制檔數(shù)，來(lái)

4、保證變速箱有足夠的剛性。</p><p>　　本文設(shè)計(jì)研究了三軸式五擋手動(dòng)變速器，對(duì)變速器的工作原理做了闡述，變速器的各擋齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型。變速器的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)并講述了變速器中各部件材料的選擇。</p><p>　　關(guān)鍵字：變速器；設(shè)計(jì)；齒輪；軸；校核</p><p><b>　　ABSTRACT<

5、/b></p><p>　　Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different tra

6、ction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function.</p>&l

7、t;p>　　Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order of the layout of stalls gear. Th

8、is will not only allow axis are large enough for a rigid, but also ensures easy assembly. Gear box overall structure and rigid axle and the shell structure of relations. Generally through the control shaft length control

9、 over several stalls to ensure that adequate gear box rigid. </p><p>　　This paper describes the design of three-axis five block manual tran mission, the transmission principle of work elaborated, Transmissio

10、n of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design. A brief description of the trans mission of all component

11、s of the material choice.</p><p>　　Keywords : Transmission; Design; Gear; Axis;Checking</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　ABS

12、TRACTII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1選題的背景1</p><p>　　1.2目的及意義2</p><p>　　第2章 總體方案設(shè)計(jì)3</p><p>　　2.1汽車參數(shù)的選擇3</p><p>　　2.

13、2變速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求3</p><p>　　2.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析3</p><p>　　2.3.1固定軸式變速器3</p><p>　　2.3.2倒檔布置方案4</p><p>　　2.3.3其它問(wèn)題6</p><p><b>　　2.4齒輪形式7</b></p&g

14、t;<p>　　2.5換擋機(jī)構(gòu)形式7</p><p>　　2.6變速器軸承8</p><p><b>　　2.7本章小結(jié)9</b></p><p>　　第3章 變速器設(shè)計(jì)和計(jì)算10</p><p><b>　　3.1檔數(shù)11</b></p><p>　

15、　3.2傳動(dòng)比范圍11</p><p>　　3.3各檔傳動(dòng)比的確定11</p><p>　　3.3.1主減速器傳動(dòng)比的確定11</p><p>　　3.3.2最低檔傳動(dòng)比的確定12</p><p>　　3.3.3各檔傳動(dòng)比的確定13</p><p>　　3.3.4中心距的選定13</p>&l

16、t;p>　　3.3.5變速器的外形尺寸14</p><p>　　3.4齒輪參數(shù)14</p><p>　　3.4.1模數(shù)的選取14</p><p>　　3.4.2壓力角15</p><p>　　3.4.3螺旋角15</p><p>　　3.4.4齒寬16</p><p>　　3.

17、4.5齒頂高系數(shù)17</p><p>　　3.4.6變位系數(shù)的選擇原則17</p><p>　　3.5各檔齒數(shù)的分配18</p><p>　　3.5.1確定一檔齒輪的齒數(shù)18</p><p>　　3.5.2對(duì)中心距進(jìn)行修正20</p><p>　　3.5.3確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副齒數(shù)及變位系數(shù)20</p

18、><p>　　3.5.4確定其他各檔齒數(shù)及變位系數(shù)21</p><p>　　3.5.5確定倒檔齒輪齒數(shù)及變位系數(shù)26</p><p>　　3.6本章小結(jié)28</p><p>　　第4章 變速器的校核29</p><p>　　4.1齒輪的損壞形式29</p><p>　　4.2 齒輪強(qiáng)度計(jì)算

19、28</p><p>　　4.2.1齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算28</p><p>　　4.2.2齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算30</p><p>　　4.3軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)32</p><p>　　4.4軸的強(qiáng)度驗(yàn)算33</p><p>　　4.4.1軸的剛度的計(jì)算33</p><p>　　4.4.2軸的強(qiáng)

20、度的計(jì)算38</p><p>　　4.5軸承壽命計(jì)算41</p><p>　　4.6本章小結(jié)44</p><p>　　第5章 同步器的設(shè)計(jì)45</p><p>　　5.1 鎖銷式同步器45</p><p>　　5.1.1鎖銷式同步器結(jié)構(gòu)45</p><p>　　5.1.2鎖銷式同步器

21、工作原理45</p><p>　　5.2鎖環(huán)式同步器46</p><p>　　5.2.1鎖環(huán)式同步器結(jié)構(gòu)46</p><p>　　5.2.2鎖環(huán)式同步器的工作原理46</p><p>　　5.2.3鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定47</p><p>　　5.3 本章小結(jié)49</p><p&g

22、t;　　第6章 變速器操縱機(jī)構(gòu)50</p><p>　　6.1直接操縱手動(dòng)換擋變速器50</p><p>　　6.2遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器50</p><p>　　6.3本章小結(jié)51</p><p><b>　　結(jié)論52</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)53&l

23、t;/b></p><p><b>　　致謝54</b></p><p><b>　　附錄55</b></p><p>　　第1章 緒 論</p><p><b>　　1.1選題的背景</b></p><p>　　近幾年國(guó)內(nèi)外汽車工業(yè)迅猛

24、發(fā)展，車型的多樣化和個(gè)性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢(shì)。但變速器設(shè)計(jì)一直是汽車設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是用來(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，因此它的性能影響到汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，特別是對(duì)輕型商用車而言，其設(shè)計(jì)意義更為明顯。在對(duì)汽車性能要求越來(lái)越高的今天，車輛的舒適性也是評(píng)價(jià)汽車的一個(gè)重要指標(biāo)，而變速器的設(shè)計(jì)如果不合理，將會(huì)使汽車的舒適性下降，使汽車的運(yùn)行噪聲增大。國(guó)產(chǎn)商用車所裝配的變速器主要以國(guó)產(chǎn)手動(dòng)檔變速器為主，變速器是由變速傳

25、動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)前進(jìn)擋數(shù)的不同，變速箱有三、四、五和多擋幾種。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、中間軸式和多中間軸式變速箱。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，國(guó)內(nèi)外的汽車制造與銷售數(shù)據(jù)顯示，人們對(duì)汽車駕乘的舒適性越來(lái)越重視。國(guó)內(nèi)商用車市場(chǎng)的快速發(fā)展，2008年全國(guó)載貨汽車保有量為10、465、404輛，與2007年相比，增加722、181輛，增長(zhǎng)7.41%。其中輕型載貨汽車

26、5、863、787輛，貢獻(xiàn)度最大的車型是輕型貨車，輕型貨車對(duì)商用車銷量的貢獻(xiàn)度為44.16%，其</p><p><b>　　1.2 目的及意義</b></p><p>　　通過(guò)一步步的計(jì)算和校核來(lái)改善變速器的工作狀態(tài)，使其達(dá)到理想的舒適性并減小工作時(shí)的噪聲。傳統(tǒng)的變速器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)方法一般是根據(jù)性能要求利用經(jīng)驗(yàn)公式取初值，然后計(jì)算其強(qiáng)度，傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)等，如不符合要求根據(jù)

27、經(jīng)驗(yàn)公式改變某些參數(shù)，繼續(xù)計(jì)算直至符合所有的條件與要求。通過(guò)本題目的設(shè)計(jì)，可綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)輕型商用車的手動(dòng)變速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于本題目模擬工程一線實(shí)際情況，通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)可與工程實(shí)踐直接接觸，從而可以提高解決實(shí)際問(wèn)題的能力，綜合提高自身的設(shè)計(jì)和制造水平。</p><p>　　本設(shè)計(jì)研究基本內(nèi)容是研究輕型商用車的機(jī)械變速器的組成、結(jié)構(gòu)與原理，弄清楚同步器、齒輪、軸等零部件之間的配合關(guān)系。選擇標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)在總當(dāng)數(shù)和一

28、檔傳動(dòng)比確定后，合理分配各檔位的速比，接著計(jì)算出齒輪參數(shù)和中心距，并對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，確定齒輪的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出所有齒輪的零件圖，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初步計(jì)算出所有軸的基本尺寸，對(duì)每個(gè)檔位下對(duì)軸的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，確定出軸的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出各個(gè)軸的結(jié)構(gòu)與尺寸，對(duì)現(xiàn)有傳統(tǒng)變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)、完善，最終完成變速器的零件圖和裝備圖的繪制。利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件繪制變速器的各零件的零件圖，并完成變速器的總裝配圖。在此次設(shè)計(jì)中對(duì)變速器作了總體設(shè)

29、計(jì)，對(duì)變速器的傳動(dòng)方案進(jìn)行了選擇，變速器的齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，對(duì)同步器和一些標(biāo)準(zhǔn)件做了選型設(shè)計(jì)。 </p><p>　　第 2 章 總體方案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 汽車參數(shù)的選擇</p><p>　　變速器設(shè)計(jì)所需的汽車基本參數(shù)如下表:</p><p>　　表2.1 設(shè)計(jì)基本參數(shù)表</p><p>

30、;　　2.2 變速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求</p><p>　　對(duì)變速器如下基本要求:</p><p>　　1）保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。</p><p>　　2）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。</p><p>　　3）設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛。</p><p>　　4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)

31、行功率輸出。</p><p>　　5）換擋迅速，省力，方便。</p><p>　　6）工作可靠。汽車行駛過(guò)程中，變速器不得有跳擋，亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。</p><p>　　7）變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率。</p><p>　　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

32、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。</p><p>　　2.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析</p><p>　　2.3.1 固定軸式變速器</p><p>　　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)

33、前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。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，所以在高擋工作時(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。所以我選擇的是中間軸式的變速器。</p><p>　　圖2.1，分別示出了幾種中間軸式五擋變速器傳動(dòng)方案。它們的共同特點(diǎn)是：變速器第一軸和第二

34、軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接擋。使用直接擋，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)橹苯訐醯睦寐矢哂谄渌鼡跷?，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)擋位工作時(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，一擋仍然有較大的

35、傳動(dòng)比；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，擋位低的齒輪（一擋）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)；多數(shù)傳動(dòng)方案中除一擋以外的其他擋位的換擋機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換擋，還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接擋以外的其他擋位工作時(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)。在擋數(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)，換擋方式和到檔傳動(dòng)方案上有差別。</p>

36、;<p>　　圖2.1a所示方案，除一檔和倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋外，其余各擋為常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖2.1b，c，d所示方案的各前進(jìn)擋，均用常嚙合齒輪傳動(dòng)；圖3.1d所示方案中的倒擋和超速擋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擋的條件下，很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)擋的變速器。以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動(dòng)的擋位，其換擋方式可以用同步器或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。

37、同一變速器中，有的擋位用同步器換擋，有的擋位用嚙合套換擋，那么一定是擋位高的用同步器換擋，擋位低的用嚙合套換擋。</p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的貨車采用中間軸式變速器，為加強(qiáng)傳動(dòng)軸剛度，可將變速器后端加中間支撐。 中間軸和第二軸都有三個(gè)支承。如果在殼體內(nèi)，布置倒擋傳動(dòng)齒輪和換擋機(jī)構(gòu)，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。</p><p>　　2.3.2 倒擋布置方案</p>

38、;<p>　　與前進(jìn)擋位比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換倒擋。為實(shí)現(xiàn)倒擋傳動(dòng)，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動(dòng)路線中，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案。前者雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是中</p><p>　　圖2.1 中間軸式五擋變速器傳動(dòng)方案</p><p>　　間傳動(dòng)齒輪的輪齒，是在最不利的正，負(fù)交替對(duì)稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工

39、作，而后者是在較為有利的單向循環(huán)彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，并使倒擋傳動(dòng)比略有增加。</p><p>　　圖2.2為常見(jiàn)的倒擋布置方案。圖2.2b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2.2c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2.2d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖2.2c所示方案。圖2.2e所示方案是將中

40、間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。圖2.2f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2.2g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。</p><p>　　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

41、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，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，然后再</p><p>　　圖2.2 倒擋布置方案</p><p>　　圖2.3 倒擋軸位置與受力分析</p><p>　　布置倒擋。此時(shí)在

42、倒擋工作時(shí)，齒輪磨損與噪聲在短時(shí)間內(nèi)略有增加，與此同時(shí)在一擋工作時(shí)齒輪的磨損與噪聲有所減少。</p><p>　　除此以外，倒擋的中間齒輪位于變速器的左側(cè)或右側(cè)對(duì)倒擋軸的受力狀況有影響，如圖2.3所示。</p><p>　　2.3.3 其他問(wèn)題 </p><p>　　經(jīng)常使用的擋位，其齒輪因接觸應(yīng)力過(guò)高而造成表面電蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的支承中部區(qū)域較為合理，在

43、該區(qū)因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)角較小，齒輪保持較好的嚙合狀態(tài)，偏載減少能提高齒輪壽命。</p><p>　　某些汽車變速器有僅在好路或空車行駛時(shí)才使用的超速擋。使用傳動(dòng)比小于1（為0.7~0.8）的超速擋，能夠充分地利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，使汽車行駛1km所需發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的總轉(zhuǎn)速降低，因而有助于減少發(fā)動(dòng)機(jī)磨損和降低燃料消耗。但是與直接擋比較，使用超速擋會(huì)使傳動(dòng)效率降低，噪聲增大。</p><p>　

44、　機(jī)械式變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力時(shí)處于工作狀態(tài)的齒輪對(duì)數(shù)，每分鐘轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性，齒輪和殼體等零件的制造精度等。 </p><p><b>　　2.4 齒輪形式</b></p><p>　　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

45、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。我的設(shè)計(jì)中一擋和倒擋用的是直齒輪，其他擋都是斜齒輪。</p><p><b>　　2.5換擋機(jī)構(gòu)形式</b></p><p>　　變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪，嚙合套和同步器換擋三種形式。汽車行駛時(shí)各擋齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動(dòng)直齒齒輪的方式換擋，會(huì)在輪齒端面產(chǎn)生沖

46、擊，并伴隨有噪聲。這使齒輪端部磨損加劇并過(guò)早損壞，同時(shí)使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)（如兩腳離合器），時(shí)齒輪換擋時(shí)無(wú)沖擊，才能克服上述缺點(diǎn)。但是該瞬間駕駛員注意力被分散，會(huì)影響行駛安全性。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但除一擋，倒擋外已很少使用。</p><p>　　由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)，所以可用移動(dòng)嚙合套換擋。這時(shí)，因同時(shí)承受換擋沖擊

47、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作技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性矩增大。</p><p>　　因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應(yīng)用。這是因?yàn)橹匦拓涇嚀跷婚g的公比較小，則換擋機(jī)構(gòu)連件之間的角速度差也小，因此采用嚙合套換擋，并且還能降低制造成本及減小變速器長(zhǎng)度。</p>

48、<p>　　使用同步器能保證迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它有機(jī)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　使用同步器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程小。在滑動(dòng)齒輪特別寬的情況下，這種差別就更為明顯。為了操縱方便，換入不同擋位的變速桿行程要求盡可能一

49、樣。</p><p>　　自動(dòng)脫擋是變速器的主要故障之一。為解決這個(gè)問(wèn)題，除工藝上采取措施外，目前在結(jié)構(gòu)上采取措施比較有效的方案有以下幾種：</p><p>　　互鎖裝置是保證移動(dòng)某一變速叉軸時(shí)，其它變速叉軸互被鎖住，該機(jī)構(gòu)的作用是防止同時(shí)掛入兩檔，而使掛檔出現(xiàn)重大故障。常見(jiàn)的互鎖機(jī)構(gòu)有：</p><p><b>　　（1）互鎖銷式</b>&l

50、t;/p><p>　　圖2.4是汽車上用得最廣泛的一種機(jī)構(gòu)，互鎖銷和頂銷裝在變速叉軸之間，用銷子的長(zhǎng)度和凹槽來(lái)保證互鎖。</p><p>　　圖2.4，a為空檔位置，此時(shí)任一叉軸可自由移動(dòng)。圖2.4，b、c、d為某一叉軸在工作位置，而其它叉軸被鎖住。</p><p>　　圖2.4 互鎖銷式互鎖機(jī)構(gòu)</p><p><b>　?。?）擺動(dòng)

51、鎖塊式</b></p><p>　　圖2.5為擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu)工作示意圖，鎖塊用同心軸螺釘安裝在殼體上，并可繞螺釘軸線自由轉(zhuǎn)動(dòng)，操縱桿的撥頭置于鎖塊槽內(nèi)，此時(shí)，鎖塊的一個(gè)或兩個(gè)突起部分A檔住其它兩個(gè)變速叉軸槽，保證換檔時(shí)不能同時(shí)掛入兩檔。</p><p><b>　?。?）轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式</b></p><p>　　圖2.6為與上述鎖

52、塊機(jī)構(gòu)原理相似的轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖裝置。操縱桿撥頭置于鉗口中，鉗形板可繞A軸轉(zhuǎn)動(dòng)。選檔時(shí)操縱桿轉(zhuǎn)動(dòng)鉗形板選入某一變速叉軸槽內(nèi)，此時(shí)鉗形板的一個(gè)或兩個(gè)鉗爪抓住其它兩個(gè)變速叉，保證互鎖作用。</p><p>　　操縱機(jī)構(gòu)還應(yīng)設(shè)有保證不能誤掛倒檔的機(jī)構(gòu)。通常是在倒檔叉或叉頭上裝有彈簧機(jī)構(gòu)，使司機(jī)在換檔時(shí)因有彈簧力作用，產(chǎn)生明顯的手感。</p><p>　　鎖止機(jī)構(gòu)還包括自鎖、倒檔鎖兩個(gè)機(jī)構(gòu)。<

53、/p><p>　　自鎖機(jī)構(gòu)的作用是將滑桿鎖定在一定位置，保證齒輪全齒長(zhǎng)參加嚙合，并防止自動(dòng)脫檔和掛檔。自鎖機(jī)構(gòu)有球形鎖定機(jī)構(gòu)與桿形鎖定機(jī)構(gòu)兩種類型。</p><p>　　倒檔鎖的作用是使駕駛員必須對(duì)變速桿施加更大的力，方能掛入倒檔，起到提醒注意的作用，以防誤掛倒檔，造成安全事故。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)鎖定機(jī)構(gòu)采用自鎖、互鎖、倒檔鎖裝置。采用自鎖鋼球來(lái)實(shí)現(xiàn)自鎖，通

54、過(guò)互鎖銷實(shí)現(xiàn)互鎖。倒檔鎖采用限位彈簧來(lái)實(shí)現(xiàn)，使駕駛員有感覺(jué)，防止誤掛倒檔。</p><p><b>　　2.6變速器軸承</b></p><p>　　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。</p><p>　　圖2.5 擺動(dòng)鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu)

55、 圖2. 6轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式互鎖機(jī)構(gòu)</p><p>　　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

56、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。</p><p>　　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)。</p>

57、<p>　　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。</p><p>　　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

58、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。</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中由于工作條件的需要主要選用了圓錐滾子軸承、深溝球軸承和滾針軸承。</p><p><b>　　2.7 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章首先先確定了設(shè)計(jì)變速器所需的汽車主要

59、參數(shù)以及設(shè)計(jì)變速器所應(yīng)滿足的基本要求，對(duì)自己的設(shè)計(jì)也有了一定的規(guī)范。然后又對(duì)變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和檔位的布置</p><p>　　形式的進(jìn)行了簡(jiǎn)單的介紹，分析了各個(gè)傳動(dòng)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，選取了合理高效的的傳動(dòng)方案和一些在設(shè)計(jì)變速器時(shí)常遇的問(wèn)題，為后面齒輪和軸的計(jì)算打下了良好的基礎(chǔ)。最后對(duì)齒輪的形式做了介紹和優(yōu)缺點(diǎn)的比較，通過(guò)以上比較合理的選擇齒輪形式。分析了幾種換擋形式，和容易出現(xiàn)的問(wèn)題，并提供了相關(guān)的解決方法，最后很據(jù)

60、軸的工作條件和工作狀態(tài)，對(duì)軸承也形式也做了選擇。</p><p>　　第3章 變速器設(shè)計(jì)和計(jì)算</p><p><b>　　3.1 擋數(shù)</b></p><p>　　增加變速器的擋數(shù)能改善汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大。同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率也增高。</p><p

61、>　　在最低擋傳動(dòng)比不變的條件下，增加變速器的當(dāng)屬會(huì)是變速器相鄰的低擋與高擋之間傳動(dòng)比比值減小，是換擋工作容易進(jìn)行。要求相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值在1.8以下,該制約小換擋工作越容易進(jìn)行。要求高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值小。</p><p>　　近年來(lái)為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前轎車一般用4~5個(gè)擋位，</p><p><b&g

62、t;　　（3.15）</b></p><p>　　此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式：</p><p><b>　　（3.16）</b></p><p>　　聯(lián)解上述三式，采用試湊法，當(dāng)螺旋角為時(shí)，解（3.14）、（3.15）得：</p><p>　　求得二擋齒輪齒數(shù)為 ：

63、代入上式近似滿足軸向力平衡</p><p><b>　　湊配中心距 </b></p><p><b>　　所以需變位</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.387</b></p><p>

64、;<b>　　參數(shù)</b></p><p>　　分度圓直徑 =77.65mm</p><p>　　節(jié)圓直徑 == 60.25mm (u==1.39)</p><p>　　齒頂高 =1.793mm</p><p>　　齒根高 ==0.21mm</p><p>　　全齒高

65、=5.607mm</p><p>　　齒頂圓直徑 =88.408mm</p><p>　　齒根圓直徑 =77.23mm</p><p><b>　　參數(shù)</b></p><p>　　分度圓直徑 =55.90mm</p><p>　　節(jié)圓直徑 == u=83.75 (u==1.39)</p

66、><p>　　齒頂高 =5.466mm</p><p>　　齒根高 ==0.15mm</p><p>　　全齒高 =5.607mm</p><p>　　齒頂圓直徑 =66.778mm</p><p>　　齒根圓直徑 =55.6mm </p><p>　　圖3.3選擇變位

67、系數(shù)線路圖</p><p>　　同理：三擋齒輪齒數(shù) 時(shí)近似滿足軸向力平衡關(guān)系</p><p><b>　　湊配中心距 </b></p><p><b>　　所以需變位</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b&g

68、t;　　1.5923</b></p><p><b>　　=0.2923</b></p><p><b>　　參數(shù)</b></p><p>　　分度圓直徑 =63.457mm</p><p>　　節(jié)圓直徑 == 77mm (u==0.87)</p><p>　

69、　齒頂高 =4.51mm</p><p>　　齒根高 ==1.362mm</p><p>　　全齒高 =5.87mm</p><p>　　齒頂圓直徑 =69.20mm</p><p>　　齒根圓直徑 =60.733mm</p><p><b>　　參數(shù)</b></p&

70、gt;<p>　　分度圓直徑 =72.98mm</p><p>　　節(jié)圓直徑 =u=66.99mm (u==0.87)</p><p>　　齒頂高 =4.51mm</p><p>　　齒根高 ==1.362mm</p><p>　　全齒高 =5.87mm</p><p>　　齒

71、頂圓直徑 =82.00mm</p><p>　　齒根圓直徑 =70.256mm</p><p>　　四擋齒輪齒數(shù) 時(shí)近似滿足軸向力平衡關(guān)系</p><p><b>　　湊配中心距 </b></p><p><b>　　所以需變位</b></p><p><b&

72、gt;　　=</b></p><p><b>　　1.157</b></p><p><b>　　=0.157</b></p><p><b>　　參數(shù)</b></p><p>　　分度圓直徑 =48.76mm</p><p>　　節(jié)圓直徑

73、 == 93.51mm (u==0.54)</p><p>　　齒頂高 =4.239mm</p><p>　　齒根高 ==2.04mm</p><p>　　全齒高 =6.279mm</p><p>　　齒頂圓直徑 =57.238mm</p><p>　　齒根圓直徑 =44.68mm</p

74、><p><b>　　參數(shù)</b></p><p>　　分度圓直徑 =91.03mm</p><p>　　節(jié)圓直徑 == 50.49mm (u==0.54)</p><p>　　齒頂高 =4.239mm</p><p>　　齒根高 ==2.04mm</p><p

75、>　　全齒高 =6.279mm</p><p>　　齒頂圓直徑 =99.51mm</p><p>　　齒根圓直徑 =86.95mm</p><p>　　3.5.5 確定倒擋齒輪齒數(shù)及變位系數(shù)</p><p>　　倒檔齒輪選用的模數(shù)往往與一檔相近，倒檔齒輪的齒數(shù)一般在~23之間</p><p>　　初選 計(jì)

76、算中間軸與倒檔軸的中心距 設(shè)</p><p>　　有中心距 圓整后取</p><p>　　為保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪11和12的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙，故取滿足輸入軸與中間軸距離</p><p>　　假設(shè)當(dāng)齒輪11和齒輪12嚙合時(shí)中心距：</p><p><b>　　==70A且mm</

77、b></p><p><b>　　湊配中心距 </b></p><p><b>　　所以需變位</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=0.0128</b></p><p><b&

78、gt;　　=-0.6472</b></p><p><b>　　參數(shù)</b></p><p>　　分度圓直徑 d=m=96mm</p><p>　　節(jié)圓直徑 ==98.03 mm (u==0.469)</p><p>　　齒頂高 =4.97mm</p><p>　　齒根高

79、 ==3.72mm</p><p>　　全齒高 =8.69mm</p><p>　　齒頂圓直徑 =105.94mm</p><p>　　齒根圓直徑 =88.56mm</p><p><b>　　參數(shù)</b></p><p>　　分度圓直徑 d=m=45mm</p>&l

80、t;p>　　節(jié)圓直徑 ==45.98 mm (u==0.469)</p><p>　　齒頂高 =4.95mm</p><p>　　齒根高 ==3.74mm</p><p>　　全齒高 =8.69mm</p><p>　　齒頂圓直徑 =54.9mm</p><p>　　齒根圓直徑 =37

81、.52mm</p><p><b>　　3.6 本章小結(jié)</b></p><p>　　本章對(duì)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比的范圍進(jìn)行了介紹并根據(jù)自身設(shè)計(jì)選擇了所涉及變速器的檔數(shù)，結(jié)合相應(yīng)的汽車參數(shù)計(jì)算出傳動(dòng)比的范圍，對(duì)變速器齒輪的參數(shù)也做了合理的選擇，并計(jì)算了各檔的齒數(shù)分配情況，對(duì)中心距也做了重新的修正。</p><p>　　第4章 變速器的校核<

82、/p><p>　　4.1 齒輪的損壞形式</p><p>　　齒輪的損壞形式分三種：輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動(dòng)換擋齒輪端部破壞。</p><p>　　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。</p><p>

83、;　　齒輪工作時(shí)，一對(duì)相互嚙合，齒面相互擠壓，這時(shí)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。</p><p>　　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差，換擋瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。</p><p>　　4.2 齒輪強(qiáng)度計(jì)算</p&g

84、t;<p>　　與其他機(jī)械行業(yè)相比，不同用途汽車的變速器齒輪使用條間仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪用的材料，熱處理方法，加工方法，精度級(jí)別，支承方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制作，采用剃齒和磨齒精加工 ，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為JB179—83，6級(jí) 和7級(jí)。因此，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。下面介紹的是計(jì)算汽車變速器齒輪強(qiáng)度用

85、的簡(jiǎn)化計(jì)算公式。</p><p>　　4.2.1 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算</p><p>　　1） 直齒輪彎曲應(yīng)力</p><p><b>　?。?.1）</b></p><p>　　式中，為彎曲應(yīng)力；為圓周力，；為計(jì)算載荷；d為節(jié)圓直徑；為應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=1.65；為摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向

86、不同，對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動(dòng)齒輪=1.1，從動(dòng)齒輪=0.9；b為齒寬；t為端面齒距，，m為模數(shù)；y為齒形系數(shù)，如圖6-1所示。</p><p>　　因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑d=，z為齒數(shù)，帶入式（4-1）得</p><p><b>　?。?.2）</b></p><p>　　一擋從動(dòng)齒輪 </p><p>

87、;<b>　　一擋主動(dòng)齒輪 </b></p><p>　　倒擋直齒輪作用彎曲應(yīng)力在400~850N/mm</p><p>　　故直齒輪彎曲應(yīng)力均符合要求</p><p>　　2） 斜齒輪彎曲應(yīng)力</p><p><b>　?。?.3）</b></p><p>　　式中，為圓周

88、力，；為計(jì)算載荷；d為節(jié)圓直徑， ，為法向模數(shù)；z為齒數(shù)；為斜齒輪螺旋角；為應(yīng)力集中系數(shù)，=1.50；b為齒面寬；t為法向齒距，；y為齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖6-1中查得；為重合度影響系數(shù)，=2.0。 </p><p>　　將上述有關(guān)參數(shù)代入式（4.3），整理后得斜齒輪彎曲應(yīng)力為 </p><p><b>　?。?.4）</b></

89、p><p><b>　　四擋齒輪彎曲應(yīng)力</b></p><p><b>　　主動(dòng)齒輪</b></p><p>　　從動(dòng)齒輪當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，對(duì)乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在180～250范圍。 符合要求。</p><p>　　圖4.1 齒形系數(shù)圖</p>

90、<p>　?。俣ㄝd荷作用在齒頂，）</p><p>　　4.2.2輪齒接觸應(yīng)力計(jì)算</p><p><b>　　輪齒接觸應(yīng)力</b></p><p>　　δ=0.418 （4.5）</p><p>　　式中，為輪齒的接觸應(yīng)力；F為齒面上的法向力， ；為圓周力，；

91、為計(jì)算載荷；d為節(jié)圓直徑；為節(jié)點(diǎn)處壓力角，為齒輪螺旋角；E為齒輪材料的彈性模量；b為齒輪接觸的實(shí)際寬度； 、為主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，直齒輪 、，斜齒輪 ， ； 、為主、從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑。</p><p><b>　　一擋齒輪接觸應(yīng)力</b></p><p><b>　　δ=0.418</b></p><p><

92、;b>　　=1249.9</b></p><p><b>　　四擋齒輪接觸應(yīng)力</b></p><p><b>　　δ=0.418</b></p><p><b>　　=713.7 </b></p><p>　　校核都在范圍之內(nèi)，符合要求</p>

93、<p>　　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)力見(jiàn)表4.1。</p><p>　　表4.1 變速器齒輪許用接觸應(yīng)力</p><p>　　變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與芯部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎取疲勞和接觸疲勞的能力。在選用鋼材及熱處理時(shí)，對(duì)切削加工性能及成本也應(yīng)考慮。值得指出的是，對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)力噴丸處理以后

94、，齒輪彎曲疲勞壽命和接觸疲勞壽命都能提高。齒輪在熱處理之后進(jìn)行磨齒，能消除齒輪熱處理的變形；磨齒齒輪精度高于熱處理前剃齒和擠齒齒輪精度，使得傳動(dòng)平穩(wěn)、效率提高；在同樣負(fù)荷的條件下，磨齒的彎曲疲勞壽命比剃齒的要高。</p><p>　　國(guó)內(nèi)汽車變速器齒輪材料主要用20CrMnTi、20Mn2TiB、16MnCr5、20MnCr5、25MnCr5。滲碳齒輪表面硬度為58～63HRC，芯部硬度為33～48HRC。<

95、;/p><p>　　4.3 軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)</p><p>　　變速器軸在工作時(shí)承受轉(zhuǎn)矩、彎矩，因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。軸的剛度不足，在負(fù)荷的作用下，軸會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形，影響齒輪的經(jīng)常嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的噪聲，并會(huì)降低齒輪的使用壽命。設(shè)計(jì)變速器時(shí)主要考慮的問(wèn)題有： 軸的結(jié)構(gòu)形狀、軸的直徑、長(zhǎng)度、軸的強(qiáng)度和剛度等。</p><p>　　在已知兩軸式變速器中心距時(shí)，軸的最

96、大直徑和支承距離的比值可在以下范圍內(nèi)選?。簩?duì)輸入軸，=0.16～0.18；對(duì)輸出軸，0.18～0.21。</p><p>　　輸入軸花鍵部分直徑（mm）可按下式初選取：</p><p><b>　?。?. 6）</b></p><p>　　式中 ——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，=4.0～4.6；</p><p>　　——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（

97、N.m）。</p><p>　　輸入軸花鍵部分直徑為</p><p>　　=23.78～27.34mm</p><p>　　初選輸入、輸出軸支承之間的長(zhǎng)度=310mm。</p><p>　　按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件確定軸的最小直徑為</p><p><b>　　（4. 7）</b></p>&

98、lt;p>　　式中 d——軸的最小直徑（mm）；</p><p>　　——軸的許用剪應(yīng)力（MPa）；</p><p>　　P——發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率（kw）；</p><p>　　n——發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min）。</p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　

99、　mm</b></p><p>　　所以，選擇軸的最小直徑為21mm</p><p>　　4.4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算</p><p>　　4.4.1 軸的剛度的計(jì)算</p><p>　　對(duì)齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(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

100、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。</p><p>　　軸的撓度和轉(zhuǎn)角如圖4.2所示，若軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角為δ，可分別用下式計(jì)算：</p><p>　　圖4.2 變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角</p><p><b>　?。?.8）</b></p><p><b>　　

101、（4.9）</b></p><p><b>　?。?.10）</b></p><p>　　式中 ——齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）；</p><p>　　——齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）；</p><p>　　——彈性模量（MPa），=2.1×105 MPa；</p><

102、;p>　　——慣性矩（mm4），對(duì)于實(shí)心軸，；</p><p>　　——軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計(jì)算；</p><p>　　、——齒輪上的作用力距支座A、B的距離（mm）；</p><p>　　——支座間的距離（mm）。</p><p><b>　　軸的全撓度為mm。</b></p><

103、;p>　　軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為=0.05～0.10mm，=0.10～0.15mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.002rad。</p><p>　　計(jì)算變速器上個(gè)齒輪的圓周力、切向力、軸向力</p><p><b>　　一軸：</b></p><p><b>　　二軸：</b></p>&

104、lt;p>　　中間軸： </p><p>　　變速器輸入軸的剛度計(jì)算</p><p>　?。?）一檔工作時(shí)的計(jì)算</p><p>　　已知：a=248mm；b=22mm；L=270mm；d=32mm，則有</p><p><b>　　mm</b></p><

105、p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　?。?）二檔工作時(shí)的計(jì)算</p><p>　　已知：a=99mm；b=114.5mm；L=214mm；d=46mm，則有</p><p><b>　　mm</b></p>

106、<p><b>　　mmmm</b></p><p>　?。?）三檔工作時(shí)的計(jì)算</p><p>　　已知a=77mm；b=136.5mm；L=214mm；d=42mm，則有</p><p><b>　　=mm</b></p><p><b>　　mmmm</b>

107、</p><p>　　由于四、五檔距離支撐處只有20mm左右，而且受力相對(duì)于其它各檔的受力比較小，所以其撓度和轉(zhuǎn)角相對(duì)于一、二、檔可以忽略。</p><p>　　變速器輸出軸的剛度計(jì)算</p><p>　?。?）一檔工作時(shí)的計(jì)算</p><p>　　已知：a=61mm；b=162mm；L=223mm；d=40mm，則有</p>

108、<p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　　（2）二檔工作時(shí)的計(jì)算</p><p>　　已知：a=184mm；b=86mm；L=270mm；d=40mm，則有</p&g

109、t;<p><b>　　mm</b></p><p><b>　　mm</b></p><p>　?。?）三檔工作時(shí)的計(jì)算</p><p>　　已知a=110mm；b=160mm；L=270mm；d=35mm，則有</p><p><b>　　=mm</b><

110、;/p><p><b>　　mmmm</b></p><p>　　由于四、五檔距離支撐處只有20mm左右，而且受力相對(duì)于其它各檔的受力比較小，所以其撓度和轉(zhuǎn)角相對(duì)于一、二、檔可以忽略。</p><p>　　4.4.2 軸的強(qiáng)度的計(jì)算</p><p><b>　　中間軸校核</b></p>

111、<p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩T=108 N.m</p><p>　　中間軸轉(zhuǎn)矩T=108</p><p><b>　　圓周力N</b></p><p><b>　　徑向力N</b></p><p><b>　　軸向力N</b></p><p>　?。?/p>

112、1）繪制軸受力簡(jiǎn)圖（圖a)</p><p>　?。?）繪制垂直面彎矩圖（圖b)</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　截面C右側(cè)彎矩N.m</p><p>　　截面C左側(cè)彎矩N.m</p><p

113、>　　（3）繪制水平面彎矩圖（圖C）</p><p><b>　　軸承支反力N</b></p><p>　　截面C處的彎矩N.m</p><p>　?。?）繪制合成彎矩圖（圖d）</p><p><b>　　N.m</b></p><p><b>　　N.m&

114、lt;/b></p><p>　　（5）繪制轉(zhuǎn)矩圖（圖e)</p><p>　　(6)繪制當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖（圖f)</p><p>　　轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按動(dòng)脈循環(huán)變化取a=0.6截面C處的當(dāng)量彎矩</p><p><b>　　N.m</b></p><p>　　(7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度<

115、/p><p><b>　　圖abcdef</b></p><p><b>　　2，輸出軸的校核</b></p><p>　　輸出軸轉(zhuǎn)矩T=N.m</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p

116、><p>　　繪制軸受力簡(jiǎn)圖（圖a)</p><p>　　繪制垂直面彎矩圖（圖b）</p><p><b>　　軸承支反力N</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　截面C右側(cè)彎矩</b></p><p

117、><b>　　N.m</b></p><p><b>　　截面C左面?zhèn)葟澗?lt;/b></p><p><b>　　N.m</b></p><p>　　繪制水平彎矩圖（c）</p><p><b>　　軸承支反力</b></p><p

118、><b>　　N</b></p><p>　　截面C處的彎矩N.m</p><p>　?。?）繪制合成彎矩圖（圖d）</p><p><b>　　N.m</b></p><p><b>　　N.m</b></p><p>　?。?）繪制轉(zhuǎn)矩圖（圖e

119、)</p><p>　　(6)繪制當(dāng)量轉(zhuǎn)矩圖（圖f)</p><p>　　轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的扭剪應(yīng)力按動(dòng)脈循環(huán)變化取a=0.6截面C處的當(dāng)量彎矩</p><p><b>　　N.m</b></p><p>　　(7)校核危險(xiǎn)截面C的強(qiáng)度</p><p><b>　　圖abcdef</b&g

120、t;</p><p><b>　　4.5軸承壽命計(jì)算</b></p><p>　　軸承的使用壽命可按汽車以平均速度行駛至大修前的總行駛里程S來(lái)計(jì)算，對(duì)于汽車軸承壽命的要求是轎車30萬(wàn)公里，貨車和大客車25萬(wàn)公里。</p><p><b>　?。?.19）</b></p><p><b>　

121、　其中，，h。</b></p><p>　　初選軸承型號(hào)根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選擇30305型號(hào)軸承KN，KN；30306型號(hào)軸承KN，KN</p><p>　　1、變速器一檔工作時(shí)</p><p><b>　　N，N</b></p><p>　　軸承的徑向載荷 =1066N；N</p>

122、<p>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，Y=1.6。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　所以軸承內(nèi)部軸向力</b></p>&

123、lt;p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷</b></p><p><b>　　查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到</b></p><p>　　，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到</p>

124、<p>　　，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得到。</p><p><b>　　當(dāng)量動(dòng)載荷</b></p><p>　　式中 ——支反力。</p><p><b>　　N</b></p><p><b>　　N</b></p><p>　　查表4.1可得到該

125、檔的使用率，所以h </p><p><b>　　h</b></p><p>　　所以軸承壽命滿足要求。</p><p><b>　　h</b></p><p>　　2、變速器四檔工作時(shí)</p><p><b>　　N</b></p>&l