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1、 專業(yè)課程設(shè)計(jì)貨車變速器 z 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 題目：貨車機(jī)械變速器

2、 學(xué)號(hào)： 姓名： 變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算 1.1 變速器的選擇 變速器的種類很多，按前進(jìn)檔位的不同可分為三、四、五和多檔變速器， 根據(jù)軸的型式的不同，又有固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式（常配合行星齒輪傳動(dòng)）兩類。 固定軸式又有兩軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式變速器。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)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變 速器。 2-1-1 中間軸式變速器 從結(jié)構(gòu)外形看中間軸式變速器有三根軸：一軸和二軸在一

3、條中心線上。將它們連接即為直接檔，此時(shí)，齒輪、軸承不承受載荷而只傳遞轉(zhuǎn)矩，故而傳動(dòng)效率高，而且摩損小，壽命長(zhǎng)，噪音也較小。而在其他檔位上，經(jīng)過(guò)兩對(duì)連續(xù)齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)效率稍低。由于本設(shè)計(jì)中的汽車為重型貨車，且檔位多，傳動(dòng)比大，故本設(shè)計(jì)采用這種型式。 2-1-2 變速器齒輪型式 變速器中的齒輪一般只有兩種：直尺圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。直齒圓柱齒輪多用為滑動(dòng)式，故使用在一檔和倒檔的較多，它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。但是在換檔時(shí)齒輪端部產(chǎn)生沖擊，噪聲很大，從而加劇端部磨損，使齒輪的壽命降低，而且由于噪聲大，容易造成駕駛員的疲勞。斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲很小，磨損小，壽命長(zhǎng)。唯一的缺點(diǎn)是工作

4、時(shí)有軸向力的產(chǎn)生，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這個(gè)缺點(diǎn)可以在進(jìn)行軸的載荷計(jì)算時(shí)予以平衡。 通過(guò)比較兩種型式齒輪的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中，倒檔采用直齒圓柱齒輪，這是考慮到倒檔的使用率較低，綜合衡量經(jīng)濟(jì)性和便利性而定的，其余各檔全部采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，這樣充分發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。 2-1-3 變速器的換檔結(jié)構(gòu) 變速器的換檔機(jī)構(gòu)形式有以下幾種： 直齒滑動(dòng)齒輪、 嚙合套和同步器換檔。 (1) 直齒滑動(dòng)齒輪換檔 該結(jié)構(gòu)形式制造容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。但缺點(diǎn)較多： 汽車行駛時(shí)各檔齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動(dòng)直齒齒輪的方式換檔， 會(huì)在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨有噪

5、聲。這使齒輪端部磨損加劇并過(guò)早損壞， 造成汽車的行駛安全性降低，同時(shí)使駕駛員精神緊張，而換檔產(chǎn)生的噪聲又會(huì) 使乘坐舒適應(yīng)大大的降低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)（如兩腳離合器） ，使 齒輪換檔時(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，盡管這種換檔方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但除一、倒檔外已很少 使用。 (2) 嚙合套換檔 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)嚙合套換檔。這時(shí)，因同時(shí)承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多， 而輪齒又不參與換檔，它們都不會(huì)過(guò)早損壞，但不能消除換檔沖擊，對(duì)汽車的 行駛安

6、全性和乘坐舒適性仍有影響，同時(shí)，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。因 此，目前這種換檔方法只在某些要求不高的檔位及重型車變速器上應(yīng)用。這是 因?yàn)橹匦蛙嚈n位間的公比較小，則換檔機(jī)構(gòu)連接件之間的角速度差也小，因此 采用嚙合套換檔，并且還能降低制造成本及減小變速器長(zhǎng)度。 (3) 同步器換檔 使用同步器能保證迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲換檔，而與操 作技術(shù)的熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性等一系列性能，故現(xiàn)代汽車大多數(shù)采用這種換檔形式，同上述兩種換檔方式相比較，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要

7、求高，軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)，利用同步器或嚙合套換檔，其換檔行程要比滑動(dòng)齒輪換檔行程小。在換動(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，換入不同檔位的變速桿行程要求盡可能一樣。 綜合比較以上三種換檔方式，在本設(shè)計(jì)中所有檔位全部采用鎖銷式慣性同步器換檔。 1.2 倒檔的選擇 與前進(jìn)檔位比較，倒檔使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒檔，故多數(shù)方案采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換倒檔。為實(shí)現(xiàn)倒檔傳動(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，也有利用兩個(gè)聯(lián)體齒輪方案的，前者雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是中間傳動(dòng)齒輪的輪齒，是在最不利的

8、正、負(fù)交替對(duì)稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，而后者是在較為有利的 彎曲狀態(tài)下工作，并使倒檔傳動(dòng)比略有增加。 至此，我們可以參考《汽車設(shè)計(jì)》中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行討論。 《汽車設(shè)計(jì)》中 的圖 3-5 主要介紹了七種不同的倒檔布置方案。 其中圖 b 所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換檔 時(shí)利用了中間軸上的一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換檔時(shí)有兩對(duì)齒 輪同時(shí)進(jìn)入嚙合， 使換檔困難。 圖  c 所示方案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，  缺點(diǎn)是 換檔程序不合理。圖  d 所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)作了修改，因而取代了圖  c

9、所 示方案。圖 e 所示方案是將中間軸上的一、倒檔齒輪作成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。 圖 f 所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪， 換檔更為輕便。 為了充分利 用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有的貨車倒檔傳動(dòng)采用圖 g 所示方案。其缺點(diǎn) 是一、倒檔需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。 在本設(shè)計(jì)中，由于整個(gè)變速器是由主，副兩個(gè)變速器組成的（ 5+1）*2 變速器，所以采用一檔和倒檔共用同步器的設(shè)計(jì)。即《汽車設(shè)計(jì)》倒檔布置方案中 的 f）方案。

10、 1.3 支承方案選擇 因?yàn)樽兯倨髟谝粰n和倒檔工作時(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檔，都應(yīng)當(dāng)布置在靠近軸的支承處，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檔的順序布置各檔齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛度，又能保證裝配方便。倒檔的傳動(dòng)比雖然與一檔的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫箼n的時(shí)間非常短，從這點(diǎn)出發(fā)，有些方案將一檔布置在靠近軸的支承處，然后再布置倒檔。此時(shí)在倒檔工作時(shí)，輪齒磨損與噪聲在短時(shí)間略有增加，與此同時(shí)在一檔工作的輪齒的磨損與噪聲有所減少。 倒檔設(shè)置在變速器的左側(cè)或右側(cè)在結(jié)構(gòu)上均能實(shí)現(xiàn)

11、，不同之處是掛倒檔是 駕駛員移動(dòng)變速桿的方向改變了。為防止意外掛入倒檔，一般在掛倒檔時(shí)設(shè)有一個(gè)掛倒檔時(shí)需克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來(lái)提醒駕駛員注意。 經(jīng)常使用的檔位，其齒輪因接觸應(yīng)力過(guò)高而造成表面點(diǎn)蝕損壞。將高檔布置在靠近軸的支承中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)域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。 1.4 具體零部件方案確定 下面就同步器的具體形式、軸承的選擇、變速器殼體的形式及檔位的設(shè)置問(wèn)題分別討論： 2-5-1 同步器的選擇 同步器是在接合套換檔機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其中除有前面已述

12、及的接 合套、花鍵轂、對(duì)應(yīng)齒輪上的接合齒圈外，還增設(shè)了使接合套與對(duì)應(yīng)接合齒圈 的圓周速度迅速達(dá)到并保持一致的機(jī)構(gòu)，以及阻止二者在達(dá)到同步之前接合以 防止沖擊的結(jié)構(gòu)。 同步器一般有常壓式、慣性式、和自行增力式幾種，其中慣性式同步器較 為常用。 1.常壓式同步器 應(yīng)用常壓式同步器換檔與用接合套換檔相比較，在工作過(guò)程上的區(qū)別，主 要在于前者的摩擦作用能使需接合的兩花鍵齒圈迅速達(dá)到并保持同步，并且由 于帶彈簧的定位銷對(duì)接合套的阻力，使兩齒圈在達(dá)到同步之前暫不接合。但是， 在這種同步器，對(duì)接合套的軸向阻力是由彈簧壓力造成的，故其大小有限。如 果駕駛員用力過(guò)猛，則可能在未達(dá)到同步前，接合套便克服彈簧壓力，壓下定 位銷而與齒輪的接合齒圈接觸，此時(shí)齒間仍將產(chǎn)生沖擊。因此，常壓式同步器 工作不可靠，目前較少采用。 2.慣性式同步器 慣性式同步器與常壓式同步器一樣，都是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。但是 它可以從結(jié)構(gòu)上保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸， 以避免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。 慣性式同步器又分為：鎖銷式、鎖環(huán)式、滑塊式、多片式、多錐式等幾種：