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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 論文（設(shè)計）題目： 低速載重型汽車變速箱的設(shè)計與分析 學(xué)號： 姓名： 專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 變速箱是由裝在變速箱殼體內(nèi)各軸上不同齒數(shù)的齒輪和操縱機(jī)構(gòu)組成的。根據(jù)需要將不同軸上不同齒數(shù)的齒輪嚙合在一起，進(jìn)行變速和改變從動齒輪的轉(zhuǎn)動方向，達(dá)到改變扭矩、轉(zhuǎn)速和行駛方向的目的。變速箱可以改變傳動比，實現(xiàn)倒擋和實現(xiàn)空擋。 設(shè)計內(nèi)容：為低速載重型汽車設(shè)計變速箱，要求變速箱具備： 1） 4 個前進(jìn)擋， 1個倒退擋，各擋的傳動比必須符合作業(yè)對速度和牽 引力的要求； 2）換擋方便，不允許出現(xiàn)同時掛兩個擋，自動脫擋和跳擋的現(xiàn)象。變速箱的操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計包括換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計和鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)計兩部分。鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)計包括自鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計，互鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計和聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計過程中要對齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核；對軸進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核；對軸承進(jìn)行壽命和極限轉(zhuǎn)速校核。 技術(shù)參數(shù)：發(fā)動機(jī)功率 動機(jī)額定轉(zhuǎn)速 1500r/速箱輸出扭矩為75740N× 動比是 I 擋 擋 論行駛速度： I 擋 基本要求：獨立完成設(shè)計內(nèi)容，提交一份字?jǐn)?shù) 8000 字以上按標(biāo)準(zhǔn)格式編制的設(shè)計說明書，里面包含英文摘要及一邊與設(shè)計相關(guān)的英文文獻(xiàn)翻譯資料。采用立變速箱模型，同時提供整體二維裝配圖以及其他重要部件的零件圖。 二、重點研究的問題 變速箱的設(shè)計與三維建模 三、進(jìn)度安 排 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間 1 資料收集 2 畢業(yè)設(shè)計開題 3 方案確定 4 設(shè)計計算 5 畢業(yè)設(shè)計中期檢查 6 三維建模及裝配 7 完善設(shè)計、翻譯及論文撰寫 8 畢業(yè)答辯 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1]福生主編，車輛底盤構(gòu)造與設(shè)計 [M]金工業(yè)出版社， 2007. [2]民剛主編，機(jī)械設(shè)計（第八版） [M]等教育出版社， 2006. [3]拉機(jī)汽車學(xué)（下冊：車輛底盤與理論） [M]國農(nóng)業(yè)出版社， 2009. [4]動變速箱原理與檢修 [M]江大學(xué)出版社， 2007. [5]車傳動系統(tǒng)的檢測與修復(fù) [M]海交通大學(xué)出版社， 2012. [6]車傳動系統(tǒng) [M]械工業(yè)出版社， 2008. [7]車傳動技術(shù) [M]械工業(yè)出版社， 2009. [8]圖學(xué)修汽車手動變速傳動系統(tǒng) [M]械工業(yè)出版社， 2013. [9]車變速器 [M]防工業(yè)出版社， 2012. [10]車手動與自動變速器及驅(qū)動橋系統(tǒng)維修 [M]國勞動社會保障出版社，2007. [11]動仿真教程 [M]械工業(yè)出版社， 2012. [12]礎(chǔ)教程 [M]械工業(yè)出版社， 2012. [13]術(shù)聯(lián)盟 012 中文版從入門到精通 [M]華大學(xué)出版社，2012. 本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 題 目 低速載重型汽車變速箱的設(shè)計與分析 姓 名 學(xué)號 專 業(yè) 班級 指導(dǎo)教師 職稱 填寫時間 年 月 本科畢業(yè)設(shè)計 (論文 )開題報告 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 專 業(yè) 指 導(dǎo) 教 師 職 稱 所在系 課 題 來 源 自擬課題 課題 性質(zhì) 課 題 名 稱 低速載重型汽車變速箱的設(shè)計與分析 一、選題的依據(jù)、課題的意義及國內(nèi)外基本研究情況 ① 選題的依據(jù)： 本次課題是低速載重型汽車變速箱的設(shè)計與分析，該課題來源結(jié)合生產(chǎn)實際。在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了變速箱，以適應(yīng)汽車在起步，加速， 行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對驅(qū)動車輪牽引力及車速的不同要求的需要。 ② 課題的意義： 從汽車誕生時起，汽車變速箱在汽車傳動系中起著重要的作用。變速箱的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性，經(jīng)濟(jì)性，操縱的可靠性與輕便性，傳動的平穩(wěn)性與效率有很大的影響。變速箱與主減速器及發(fā)動機(jī)的參數(shù)作優(yōu)化匹配，可得到良好的經(jīng)濟(jì)性與動力性；現(xiàn)在的汽車上廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍很小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。變速箱能改變傳動比，滿足不同行駛條件對牽引力的需要，使發(fā)動機(jī)盡量在有利的工況 下，滿足可能的行駛速度要求；實現(xiàn)倒車行駛，用來滿足汽車倒退行駛的需要中斷動力傳遞，在發(fā)動機(jī)啟動，怠速運轉(zhuǎn)，汽車換擋或需要停車進(jìn)行動力輸出時中斷向驅(qū)動輪的動力傳遞，從而實現(xiàn)根據(jù)路況改變牽引力和車速的功能。機(jī)械式變速箱主要應(yīng)用了齒輪傳動的降速原理。 ③ 國內(nèi)外基本研究情況： 最近幾年，液力機(jī)械變速箱和機(jī)械式無級變速箱在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛。這兩種變速箱有如下的優(yōu)點： 除了駕駛員換擋技術(shù)的差異性。 度變換不僅快而且平穩(wěn)，從而提高了乘坐的舒適性； 高行車 要缺點是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，傳動效率低。目前應(yīng)用較多的是液力機(jī)械式變速器，其傳動比可在最大值和最小值之間的幾個間斷范圍內(nèi)作無級變化。 二、研究內(nèi)容、預(yù)計達(dá)到的目標(biāo)、關(guān)鍵理論和技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)、完成課題的方案和 主要措施 研究內(nèi)容：變速箱是由裝在變速箱殼體內(nèi)各軸上不同齒數(shù)的齒輪和操縱機(jī)構(gòu)組成的。根據(jù)需要將不同軸上不同齒數(shù)的齒輪嚙合在一起，進(jìn)行變速和改變從動齒輪的轉(zhuǎn)動方向，達(dá)到改變扭矩，轉(zhuǎn)速和行駛方向的目的。變速箱可改變傳動比，實現(xiàn)倒檔和事項空檔。 預(yù)計達(dá)到的目標(biāo)： 為低速重載汽車設(shè)計變速箱，要求變速箱具備： 1)10 個前進(jìn)檔， 2個倒退檔，各檔的傳動比須符合作業(yè)對速度和牽引力的要求； 2）換擋方便，不允許出現(xiàn)同事掛兩個擋，自動脫擋和跳擋的現(xiàn)象。變速箱的操作機(jī)構(gòu)設(shè)計包括換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計和鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)計兩部分。鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)計包括自鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計，互鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計和聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計過程中要對齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核；對軸承進(jìn)行壽命和極限轉(zhuǎn)速校核。 技術(shù)指標(biāo)：發(fā)動機(jī)功率 動機(jī)額定轉(zhuǎn)速 1500r/速箱輸出扭矩為 75740N；傳動比是慢 論行駛速度：慢 關(guān)鍵理論和技術(shù)：運用材料力學(xué)對中間軸，軸承等參數(shù)進(jìn)行校核與優(yōu)化，將對汽車動力性和燃料經(jīng)濟(jì)性有所改善，使換擋輕便沖擊噪聲 小，提高設(shè)計效率，具有實際應(yīng)用意義。利用 完成課題的方案： 1）三軸式變速箱，適用于傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)前置，后輪驅(qū)動的布置形式 2）2 軸式變速箱，適用于發(fā)動機(jī)前置，前輪驅(qū)動或發(fā)動機(jī)后置，后輪驅(qū)動的轎車和微輕型貨車上，其特點是輸入軸和輸出軸平行，無中間軸。 3）液力機(jī)械式變速箱，其特點是傳動比可在最大值和最小值之間的幾個間斷范圍內(nèi)作無級變化，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，傳動效率低。 三、主要特 色及工作進(jìn)度 序號 各階段完成的內(nèi)容 完成時間 1 資料收集 2 畢業(yè)設(shè)計開題 3 方案確定 4 設(shè)計計算 5 畢業(yè)設(shè)計中期檢查 6 三維建模及裝配 7 完善設(shè)計，翻譯及理論撰寫 8 畢業(yè)答辯 四、主要參考文獻(xiàn) （按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出） [1]福生主編，車輛底盤構(gòu)造與設(shè)計 [M]金工業(yè)出版社， 2007. [2]民剛主編，機(jī)械設(shè)計（第八版） [M]等教育出版社， 2006. [3]拉機(jī)汽車學(xué)（下冊：車輛 底盤與理論） [M]國農(nóng)業(yè)出版社， 2009. [4]動變速箱原理與檢修 [M]江大學(xué)出版社， 2007. [5]車傳動系統(tǒng)的檢測與修復(fù) [M]海交通大學(xué)出版社， 2012. [6]車傳動系統(tǒng) [M]械工業(yè)出版社， 2008. [7]車傳動技術(shù) [M]械工業(yè)出版社， 2009. [8]圖學(xué)修汽車手動變速傳動系統(tǒng) [M]械工業(yè)出版社， 2013. [9]車變速器 [M]防工業(yè)出 版社， 2012. [10]車手動與自動變速器及驅(qū)動橋系統(tǒng)維修 [M]國勞動社會保障出版社， 2007. [11]動仿真教程 [M]械工業(yè)出版社， 2012. [12]礎(chǔ)教程 [M]械工業(yè)出版社， 2012. [13]012 中文版從入門到精通 [M]華大學(xué)出版社， 2012. 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系意見 系主任簽名： 年 月 日 院意見 教學(xué)院長簽名： 年 月 日 目 錄 摘要 1 前言 ??????????????????????????? 3 2 低速 載重汽車主要參數(shù)的確定 ???????????????? 4 ?????????????????????????? 4 ??????????????????????????? 4 ???????????????????????????? 5 3 變速箱的設(shè)計方案 ????????????????????? 6 ?????????????????????????? 6 ????????????????????????????? 6 ????????????????????????????? 6 ??????????????????????????? 6 ???????????????????????????? 6 ????????????????????????? 7 4 基本參數(shù)的確定 ?????????????????????????? 8 ?????????????????????? 8 心距 ?????????????? ??????????????? 10 速箱的軸向尺寸 ???????????????????????? 11 輪參數(shù) ???????????????????????????? 11 檔齒輪齒數(shù)的分配 ??????????????????????? 14 5 齒輪的設(shè)計計算 ????????????????????????? 16 何尺寸計算 ?????????????????????????? 16 輪的材料及熱處理 ??????????????????????? 17 輪的彎曲強(qiáng)度 ? ???????????????????????? 17 輪的接觸強(qiáng)度 ????????????????????????? 18 6 軸的設(shè)計與軸承的選擇 ?????????????????????? 21 的設(shè)計 ???????????????????????????? 21 承的選擇 ??????????????????????????? 34 7 結(jié)論 ???????????????????????????????? 41 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????????? 42 致謝 ?? ?????????????????????????????? 43 附錄一 ???????????????????????????????? 44 附錄二 ???????????????????????????????? 48 低速載貨汽車變速箱的設(shè)計與分析 摘 要 ： 課題來源于生產(chǎn)實際，依據(jù)《機(jī)動車安全技術(shù)條件》和《汽車機(jī)械變速器總成技術(shù)條件》，針對低速載貨汽車的運行特點而設(shè)計。參與了汽車的總體設(shè)計，確定了汽車的質(zhì)量參數(shù)，選擇了合適的發(fā)動機(jī)，并且計算出汽車的最高速度。 關(guān)于變速器的設(shè)計，首先選擇標(biāo)準(zhǔn) 的齒輪模數(shù)，在總擋位和一擋速比確定后，合理分配變速器各擋位的速比，接著計算出齒輪參數(shù)和中心距，并對齒輪進(jìn)行強(qiáng)度驗算，確定了齒輪的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出所有齒輪的零件圖。根據(jù)經(jīng)驗公式初步計算出軸的尺寸，然后對每個檔位下軸的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行驗算，確定出軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，繪制出各根軸的零件圖。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和參考同類車型的相應(yīng)軸承后，按國家標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的軸承，然后對軸承進(jìn)行使用壽命的驗算，最終完成了變速器的零件圖和裝配圖的繪制。 此 變速器的齒輪都為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，檔位數(shù)和傳動比與發(fā)動機(jī)參數(shù)匹配，保證了汽車具有良好的動力性和經(jīng)濟(jì)性 。 該變速器具有操縱簡單、方便、傳動效率高、制造容易、成本低廉、維修方便的特點，適合低速載貨汽車的使用。 關(guān)鍵詞 ： 低速載貨汽車 ； 變速器 ； 設(shè)計 is on on It s to we s we of s s We s of to we on to s to up of s to we of of of is of s to of 1 前言 低速載重型汽車是一種特殊的運輸車 ,以前被叫做 農(nóng)用運輸車， 速貨車”，確定“農(nóng)用運輸車”的實質(zhì)是汽車。 速載重型汽車最高設(shè)計車速不大于 70km/h，最大設(shè)計總質(zhì)量不大于 4500小于 6m、寬不大于 2 在 20世紀(jì) 80年代初我國出現(xiàn)了低速載重型汽車，當(dāng)時的運輸特點是運量小、運距短、貨物不集中、路況差。由于在相同情況下，柴油車的運載能力更強(qiáng)，燃油價格更低，且柴油保管不需要特殊設(shè)備的支持， 且被大多數(shù)人所熟悉，所以，低速載重型汽車的動力均采用柴油機(jī)。低速載重型汽車的載質(zhì)量一般不超過 前低速載重型汽車載質(zhì)量分為 個等級。 本次課題是低速載重型汽車變速箱的設(shè)計與分析，該課題來源結(jié)合生產(chǎn)實際。為了滿足汽車在起步，加速，正常行駛以及客服各種路況下對驅(qū)動車輪牽引力及車速的不同需求，在汽車的傳動系統(tǒng)中安裝了變速箱。 本次課題研究的主要內(nèi)容是： 本說明書的設(shè)計主線是低 速載重型汽車變速箱。第 2 章重點介紹了在變速箱的總體設(shè)計方案中，如何明確低速載重型汽車各個參數(shù)，從而確定變速箱在所受的限制下應(yīng)滿足的條件。第 3 章則重點介紹低速載重型汽車變速箱傳動機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計。在總體方案中，先確定低速載重型汽車的 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) ，再確定其總體的質(zhì)量，最后選出滿足需求的發(fā)動機(jī)。根據(jù)發(fā)動機(jī)的功率以及汽車的總質(zhì)量確定該車的最高速度（滿足低速載貨汽車 安全技術(shù)條件 ）。在變速箱的設(shè)計過程中，需要先確定變速箱的檔位數(shù)，然后分析工作條件，初步確定變速箱中各檔位的傳動比和中心距，通過計算得出齒輪參數(shù)，對應(yīng) 選出合適的齒輪，并對其進(jìn)行校核。接著初步確定變速箱軸與軸承，再對軸和軸承進(jìn)行校核，最后繪制出變速箱的裝配圖及零件圖。 本課題可以解決如下問題： 確選取變速箱的擋位數(shù)和傳動比，確保汽車擁有優(yōu)秀的動力性與經(jīng)濟(jì)性； 過倒擋布置，讓汽車能進(jìn)行倒退行駛； 利、快速、準(zhǔn)確； 作穩(wěn)定、噪聲??； 積小、裝載能力強(qiáng)，工作性能可靠； 于維修、節(jié)省成本、使用壽命長； 2 低速載貨汽車主要參數(shù)的確定 量參數(shù)的確定 汽車的 整備質(zhì)量利用系數(shù)0m? ： 00 mm ? )12( ? 式中 — 汽車的載質(zhì)量； 0m —— 整車 整備質(zhì)量。 表 2車的質(zhì)量系數(shù) 參數(shù) 車型 總質(zhì)量 m? 貨 車 ①裝柴油機(jī)的汽車為 汽車總質(zhì)量 汽車的總質(zhì)量m 、裝載量 乘客質(zhì)量三部分組成，即 51??? )22( ? 式中， 1n 為乘車的總?cè)藬?shù)，應(yīng)等于座位數(shù)。 低速載重型汽車是柴油機(jī)，查表 2量利用系數(shù)為 其裝載 量 是 em ? , 由公式 )12( ? 得： 5 0000 ～mm m a ?? ?? 500 低速載重型汽車一般為單排式 ,所以 1n 2? ,由公式 )22( ? 得 : 510 ??? 1306521500)1875~1500( ????? 本課題選用 500?。 動機(jī)的選型 根據(jù)現(xiàn)在低速載貨汽車選用發(fā)動機(jī)的情況，參照 2815系列 四輪農(nóng)用運輸車， 針對本次設(shè)計任務(wù)選用達(dá) 到歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)的 表 油機(jī)技術(shù)參數(shù) 型號 480氣缸套型式 直噴式 行程 （ 90 缸心距 10 1小時功率 /轉(zhuǎn)速 （ kW/r/ 3000/29 外特性最低燃油消耗率 （ g/h） 最大扭矩 （ N·m ） 104 壓縮比 18 排量 （ L） 噴油壓力 （ 外形尺寸 （ 長×寬×高 ） 28494687 ?? 凈質(zhì)量 （ 195 速的確定 ?????? ?? 3m a xm a xm a x 761 40360 01 )32( ? 式中 發(fā)動機(jī)最大功率， T? —— 傳動系的傳動效率，對單級主減速器驅(qū)動橋的 24? 式汽車取 T? ； 汽車總質(zhì)量， g —— 重力加速度， 2/ f —— 滾動阻力系數(shù)，對載貨汽車取 對礦用自卸汽車取 對轎車等高速車輛需考慮車速影響并取 f ? )50( ? 最高車速， ； — 空氣阻力系數(shù)，轎車取 客車取 ，貨車取 . A —— 汽車正投影面積， 2m ，在無測量數(shù)據(jù)的情況下，按照前輪距 1B 、汽車總高 H 、汽車總寬 B 等尺寸近似計算： 對轎車 ， 對載貨汽車 由公式 )32( ? 得： ?????? ?? 3m a xm a xm a x 761 40360 01 ?????? ????? 3m a xm a x 7 6 1 4 0 0 0 0 29 得出 , 由于低速載重型汽車的 最高設(shè)計車速 0? ，因 此該車滿足設(shè)計要求。 3 變速器的設(shè)計與計算 計方案的確定 機(jī)械傳動一般應(yīng)用于低速載重型汽車變速箱中，通常是利用齒輪傳動，一般有若干個固定傳動比。按照軸線是否固定，可分為軸線固定式變速箱（普通齒輪變速箱）和軸線旋轉(zhuǎn)式變速箱（行星齒輪變速箱）兩種。采用這種變速箱的低速載重汽車通常有 3～ 5個前進(jìn)擋和一個倒擋。 近幾年機(jī)械式無級變速箱和液力機(jī)械變速箱在汽車上普遍得到應(yīng)用 ,依照當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的變速箱種類，和適用的范圍，初步確定三種設(shè)計方案。 軸式 兩軸式變速箱的結(jié)構(gòu)簡單、形式緊湊，除最高擋 外其他各檔的傳動效率很高。兩軸式變速箱的輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體。當(dāng)發(fā)動機(jī)縱向布置時，主減速器可采用雙面齒輪或螺旋錐齒輪；當(dāng)發(fā)動機(jī)橫向布置時，可采用圓柱齒輪。除倒擋常用直齒圓柱齒輪外，其它擋位的傳動均采用斜齒圓柱齒輪 ,但兩軸式變速箱沒有布置直接擋，在處于高擋工作時，齒輪和軸承同時受載，會產(chǎn)生很大的噪聲，也會加劇磨損。由于兩軸式變速箱的 輸入軸和輸出軸平行且無中間軸，一般應(yīng)用在發(fā)動機(jī)前置、前輪驅(qū)動或發(fā)動機(jī)后置、后輪驅(qū)動的轎車和中、小型貨車上。 軸式 三軸式變速箱的輸入軸斜齒圓柱齒輪與輸出軸 的各擋齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且輸入、輸出軸同心。直接檔可以將輸入、輸出軸直接連接起來傳遞轉(zhuǎn)矩。此時，齒輪、軸承及中間軸均不受載，而輸入、輸出軸也僅傳遞轉(zhuǎn)矩。所以直接擋具有很高的傳動效率，產(chǎn)生的磨損和噪音也最小 ,由于其它前進(jìn)擋傳遞扭矩時需依次經(jīng)過兩對齒輪。所以當(dāng)齒輪中心距較小時仍然可以得到大的一擋傳動比，但相對于直接擋，其它各檔的傳動效率有所降低，所以三軸式變速箱應(yīng)用在發(fā)動機(jī)前置、后輪驅(qū)動的汽車上。 力機(jī)械式 主要組成有液力變矩器和齒輪式有級變速器 ,其優(yōu)點是傳動比可在一定范圍內(nèi)作無級變化，缺點是結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，成本高，傳動效率低。 定方案 由于低速載重型汽車的發(fā)動機(jī)一般為前置，驅(qū)動輪一般為后輪，同時考慮到生 產(chǎn)成本和便于維護(hù)等因素，再聯(lián)系變速箱的特點和所給任務(wù)書的要求，最終選用三軸式變速箱 )13( ?見圖 。 圖 3軸式變速器 相對于前進(jìn)擋來說，倒擋被使用得很少，換倒擋一般在停車時，所以采用直齒圓柱齒輪方式倒擋。變速箱的一擋或倒擋因傳動比大，使其工作時對應(yīng)的齒輪所受的作用力增大，從而導(dǎo)致變速箱軸產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)角和撓度，破壞齒輪的嚙合狀 態(tài)，最終加劇齒輪磨損，同時產(chǎn)生較大的噪聲。因此，為了改善這一狀況，一檔與倒擋均布置在靠近軸的支承處，布置方案如下： ）（見圖 2 圖 3擋布置 部件的結(jié)構(gòu)分析 在三軸式變速箱中，只有一對常嚙合齒輪副，所以不添加同步器，直接選用直齒圓柱齒輪用來換擋。 6] 軸在正常工作時承受轉(zhuǎn)矩及彎矩，會引起軸的明顯變形，從而導(dǎo)致齒輪無法正 常嚙合，有較大的噪聲產(chǎn)生，使用壽命下降。在 設(shè)計軸的結(jié)構(gòu)時，在保證其強(qiáng)度與剛度外，還需考慮齒輪 、軸承等的裝卸、固定、加工等因素。 第一軸通常與齒輪做成一體，其長度決定于離合器總成的軸向尺寸。第一軸的花健尺寸與離合器從動盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮，目前一般都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，鍵齒之間為動配合。 第二軸制成階梯式的以便于齒輪安裝，從受力及合理利用材料來看，也是需要的。漸開線花鍵固定連接的精度要求比矩形花鍵低，但定位性能好，承載能力大，且鍵齒高較小使小徑相應(yīng)增大，可增強(qiáng)軸的剛度。當(dāng)一擋、倒擋采用滑動齒輪掛擋時，第二軸的相應(yīng)花鍵則采用矩形花鍵及動配合，這時 不僅要求磨削定心的外徑，一般也要磨削鍵齒側(cè)，而矩形花鍵的齒側(cè)磨削要比漸開線花鍵容易。 變速器中間軸分為旋轉(zhuǎn)式及固定式兩種。 旋轉(zhuǎn)式中間軸支承在前后兩個滾動軸承上。其上的一擋齒輪常與軸做成一體，而高擋齒輪則用鍵或過盈配合與軸連接以便于更換。 固定式中間軸為僅起支承作用的光軸，與殼體呈輕壓配合并用鎖片等作軸向定位。剛度主要由支承于其上的連體齒輪 （ 寶塔齒輪 ） 的結(jié)構(gòu)保證。僅用于當(dāng)殼體上無足夠位置設(shè)置滾動軸承和軸承蓋時。 6] 變速器多采用滾動軸承，即向心球軸承、向心短圓柱滾子軸承、滾針軸承以及圓錐滾子 軸承。通常是根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)選定，再驗算其壽命。 第一軸前軸承（安裝在發(fā)動機(jī)飛輪內(nèi)腔中）采用向心球軸承：后軸承為外圈帶止動槽的向心球軸承，因為它不僅受徑向負(fù)荷而且承受向外的軸向負(fù)荷。為便于第一軸的拆裝，后軸承的座孔直徑應(yīng)大于第一軸齒輪的齒頂圓直徑。 第二軸前端多采用滾針軸承或短圓柱滾子軸承；后端采用帶止動槽的單列向心球軸承，因為它也要承受向外的軸向力。某些轎車往往在加長的第二軸后端設(shè)置輔助支承，并選擇向心球軸承。 旋轉(zhuǎn)式中間軸前端多采用向心短圓柱滾子軸承，此軸承不承受軸向力，因為在該處布置軸承蓋困難；后軸承 為帶止動槽的向心球軸承。中間軸的軸向力應(yīng)力求相互抵銷，未抵銷部分由后軸承承受。中間軸軸承的徑向尺寸常受中心距尺寸限制，故有時采用無內(nèi)圈的短圓柱滾子軸承。 固定式中間軸采用滾針軸承或圓柱滾子軸承支承著連體齒輪（塔輪，寶塔齒輪）。 4 基本參數(shù)的確定 速器的擋位數(shù)和傳動比 不同類型汽車的變速器，其擋位數(shù)也不盡相同。轎車變速器傳動比變化范圍較?。s為 3～ 4），過去常用 3個或 4個前進(jìn)擋，但近年來為了提高其動力性尤其是燃料經(jīng)濟(jì)性，多已采用 5 個前進(jìn)擋。輕型貨車變速器的傳動比變化范圍約為 5～ 6，其他貨車為 7以上 ，其中總質(zhì)量在 了降低油耗亦趨向于增加 1個超速擋；總質(zhì)量為 于 個前進(jìn)擋或更多的擋位。 選擇最低擋傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動車輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動車輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。故有： m a xm a xm a a x )s i nc ???? e ??? )14( ? 則由最大爬坡度要求的變速箱Ⅰ擋傳動比為： ?)24( ? 式中 m —— 汽車總質(zhì)量； g —— 重力加速度； f —— 道路阻力系數(shù)； Ψ 道路最大阻力系數(shù)； — 最大爬坡要求； r —— 驅(qū)動車輪的滾動半徑； 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 0i—— 主減速比； t?—— 汽車傳動系的傳動效率。 主減速比 im a 4 )34( ? 式中 r —— 車輪的滾動半徑， m ； 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速， r ； 變速箱最高擋傳動比； 最高車速， 。 本課題變速箱 1?般貨車的最大爬坡度約為 30%，即? 02.0?f 由公式 )34( ? 得： m a i ?? 由公式 )24( ? 得： 3 0 a x ??? ??? 0 04 2 4 0 00m a xⅠ???? ????? a g ri?變速箱Ⅰ擋傳動比為： iT ?044( ? 式中 2G —— 汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給地面的載荷； ? —— 道路的附著系數(shù)，計算時取 。 因為貨車 24? 后輪單胎滿載時后軸的軸荷分配范圍為 %68%60 ? ，所以 3 3 2 4% 0 02 ???? 由公式 )34( ? 和公式 )44( ? 得： 9 3 4 0 3 2 40m a ???? iT ?綜合 a和 ? ???傳動比應(yīng)根據(jù)上述條件確定。變速器的最高擋一般為直接擋，有時用超速擋。中間擋的傳動比理論上按公比為1 1?? n 中 n 為擋位數(shù)）的幾何級數(shù)排列。 因為 ??? ?所以 qi ? g I I I 實際上與理論值略 有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用擋位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動機(jī)參數(shù)的合理匹配。 在變速器結(jié)構(gòu)方案、擋位數(shù)和傳動比確定后，即可進(jìn)行其他基本參數(shù)的選擇與計算。 心距 中心距對變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。三軸式變速器的中心距 A（ 根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式初選： 3 )54( ? 式中 — 中心距系數(shù)。對轎車取 貨車取 多擋主變速器，取 11； —— 變速器處于Ⅰ擋時的輸出轉(zhuǎn)矩，eⅠ m a xm a x ?； )64( ? 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， ； gⅠi—— 變速器的Ⅰ擋傳動比； g?—— 變 速器的傳動效率，取 由公式 )64( ? 得： eⅠ m a xm a x ? ???? 9 7 4 由公式 )54( ? 得 : ( 33 m a x ～～A ??? 初選中心距也可以由發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩按下式直接求出： 3 )74( ? 式中 按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩直接求中心距時的中心距系數(shù)，對轎車取 貨車取 由公式 )74( ? 得 : 7( 33 m a x ～～?? 商用車變速器的中心距約在 0 范圍內(nèi)變化 ,初選 00? 速器的軸向尺寸 變速器的軸向尺寸與擋位數(shù)、齒輪型式、換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都 有直接關(guān)系，設(shè)計初可根據(jù)中心距 貨車變速器殼體的軸向尺寸： 四擋 A) 五擋 A) 六擋 A) 初選軸向尺寸 : 80~240100)??? 變速器殼體的軸向尺寸最后應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。 輪參數(shù) 齒輪模數(shù)由輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度或最大載荷作用下的靜強(qiáng)度所決定。選擇模數(shù)時應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時將降低變 速器的噪聲，而為了減小變速器的質(zhì)量，則應(yīng)增大模數(shù)并減小齒寬和中心距。降低噪聲水平對轎車很重要，而對載貨汽車則應(yīng)重視減小質(zhì)量。 根據(jù)圓柱齒輪強(qiáng)度的簡化計算方法，可列出齒輪模數(shù) 間有如下關(guān)系： 直齒輪模數(shù) 3 2?? )84( ? 式中 計算載荷， ； ?K—— 應(yīng)力集中系數(shù)，直齒齒輪取 摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取 動齒輪取 z —— 齒輪齒數(shù)； 齒寬系數(shù)，直齒齒輪取 y —— 齒形系數(shù)，見圖 3高系數(shù) f 相同、節(jié)點處壓力角不同時： 9.0 ，9.0 ，.1 ，2025 23.1 ；壓力角相同、齒高系數(shù)為 ? ? ff w?—— 輪 齒 彎 曲 應(yīng) 力 ， 當(dāng)T ?時 ， 直 齒 齒 輪 的 許 用 應(yīng) 力850~400][ ?w? 圖 4形系數(shù) y（ 當(dāng)載荷作用在齒頂 , ?20?? , f） 根據(jù)參考同類車型，初選第一軸的軸齒輪的齒數(shù) 17?z ，查圖 42.0?y 。 由公式 )84( ? 得： 333 )850400(1010422 　 　 　～　??????????? 從輪齒應(yīng)力的合理性及強(qiáng)度考慮 ,每對齒輪應(yīng)有各自的模數(shù) ,但出于工藝考慮，模數(shù)應(yīng)盡量統(tǒng)一 ,多采用折衷方案。表 3 表 4車變速器齒輪的法向模數(shù)微型、輕型轎車 中級轎車 中型貨車 重型汽車 3 6 設(shè)計時所選模數(shù)應(yīng)符合國標(biāo) 表 2并滿足強(qiáng)度要求。 表 4車變速器常用齒輪模數(shù)（ Ⅰ 1 2 - 3 Ⅱ - - - Ⅰ - - - 4 - 5 - 6 - Ⅱ 由表 4.3?m 。 力角和螺旋角 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角和螺旋角按下表取值。 表 3車變速器齒輪的齒形、壓力角和螺旋角 項目 車型 齒形 壓力角（度） 螺旋角（度） 轎車 高齒并修形 15°、 16°、 25°～ 45° 一般貨車 標(biāo)準(zhǔn)齒輪0° 20°～ 30° 重型車 標(biāo)準(zhǔn)齒輪檔、倒檔 25° 小螺旋角 齒形壓力角較小時，重合度較大，并降低了輪齒剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和退出嚙合時的動載荷，使傳動平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。試驗證明對于直齒輪壓力角為 28°時強(qiáng)度最高，超過28°強(qiáng)度增加不多；實際上，因國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20°，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20°。本課題的所有齒輪選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪。 齒寬的選擇既要考慮變速器的質(zhì)量小、軸向尺寸緊湊，又 要保證齒輪強(qiáng)度和工作平穩(wěn)性。通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來確定齒寬 b： ）（ 9式中 齒寬系數(shù)，直齒齒輪取 斜齒輪取 法面模數(shù)。 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 由公式 ）（ 9： )??? ,可以確定各擋的齒輪的齒寬。 常嚙合齒輪副：中間軸上的齒輪 6? ,第一軸軸齒輪 8? ； Ⅰ擋：中間軸上齒輪 1? , 對應(yīng)的一擋齒輪 1? ； Ⅱ擋：中間軸上齒輪 9? , 對應(yīng)的二擋齒輪 9? ； Ⅲ擋：中間軸上齒輪 1? , 對應(yīng)的三擋齒輪 1? ； 倒擋： 1? , 9? 。 在齒輪加工精度提高以后，短齒制齒輪不再被使用，包括我國在內(nèi)，規(guī)定齒輪的齒頂高系數(shù) f，為一般汽車變速器齒輪所采用?，F(xiàn)代轎車變速器多采用齒頂高系數(shù)大于 1 的“高齒齒輪” （ 或相對于短齒齒輪而言而稱為 長齒齒輪 ） ，因為它不僅可使重合度增大，而且在強(qiáng)度、噪聲、動載荷和振動等方面均比正常齒高的齒輪有顯著改善，但存在相對滑動速度大、易發(fā)生輪齒根切或齒頂變尖（齒頂厚小于 等問題。本課題的齒頂高系數(shù) f。 檔齒輪齒數(shù)的分配 在初選變速器的擋位數(shù)、傳動比、中心距、軸向尺寸及齒輪模數(shù)和螺旋角并繪出變速器的結(jié)構(gòu)方案簡圖后，即可對各檔齒輪的齒數(shù)進(jìn)行分配。 12345678910圖 4課題變速器結(jié)構(gòu)簡圖 齒輪的齒數(shù) 已知Ⅰ擋 傳動比gⅠi，且 8172 zz ???）（ 10為了確定7z、8求其齒數(shù)和 ?z ： 直齒齒輪： ??）（ 11先取齒數(shù)和為整數(shù)，然后分配給7z、8z。為了使87 /將8樣，在2/傳動比可小些，以使第一軸常嚙合齒輪可分配到較多齒數(shù)，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承。8此8車變速器中間軸的Ⅰ擋直齒輪的最小齒數(shù)為 14~12 ，選擇齒輪的齒數(shù)時應(yīng)注意最好不使相配齒輪的齒數(shù)和為偶數(shù)，以減小大、小齒輪的齒數(shù)間有共約數(shù)的機(jī)會，否則會引起齒面的不均勻磨損。 由公式 )114( ? 得： 0 022 ????? 取 ?z 60? ，考慮到上述條件以及選用了標(biāo)準(zhǔn)齒輪（齒數(shù)不要小于 17），故 178 ?z，得出 4317607 ???z。 若計算所得的7z、8取為整數(shù)后需按該式反算中心距 A，修正后的中心距則是各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。 由公式 )114( ? 得： 052/)??? 常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù) 7812 gⅠ?)124( ? 確定了7z、8114( ? 和 )124( ? 聯(lián)立方程求解 1z 、 2z ???????????????? 522)(, 故 171 ?z ； 432 ?z Ⅱ擋齒輪副： 6152 zz gⅡ ???)134( ? 由公式 )114( ? 和 )134( ? 聯(lián)立方程求解5z、6z。 因為 ? I I，所以先試湊5z、6z。 試湊出 335 ?z、 276 ?z，此時 09.3? Ⅲ擋齒輪副： 4132 zz ???)144( ? 由公式 )114( ? 和 )144( ? 聯(lián)立方程求解5z、6z。 因為 以先試湊3z、 4z 。 ??????????????????試湊出 243 ?z、 364 ?z ，此時 69.1? 通常Ⅰ擋與倒擋選用同一模數(shù)，且通常倒擋齒輪齒數(shù) 23~2110 ?z。則中間軸與倒擋軸之間的中心距為： 2/)(' 108 ? )154( ? 初選 2210 ?z,由公式 )154( ? 得 : 2217((' 108 ????? 為了避免干涉，齒輪 8與齒輪 9的齒頂圓之間應(yīng)有不小于 間隙，則 : ??? )164( ? 由公式 )164( ? 得 : 89 ??????????? aa ????? 根據(jù)9 179 ?z。 最后計算倒擋與第二軸的中心距： 2/)(' 97 ? )174( ? 由公式 )174( ? 得 : 1052/(' 97 ?????? ）（171717 432243981 7102 ?? ????? ??? g 綜合上述計算修正一下各擋的傳動比 （ 見下表 ） 。 表 4擋速比 擋位 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 倒擋 速比 1:1 5 齒輪的設(shè)計計算 何尺寸計