中小型貨車變速器的設計【畢業(yè)設計】

1、<p>　　本科畢業(yè)設計(論文)</p><p><b>　　（二零 屆）</b></p><p>　　中小型貨車變速器的設計</p><p>　　所在學院 </p><p>　　專業(yè)班級 機械設計制造及自動化 </p>&l

2、t;p>　　學生姓名 學號 </p><p>　　指導教師 職稱 </p><p>　　完成日期 年 月 </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　變速器作為汽

3、車傳動系的核心部件，對汽車的動力性、經(jīng)濟性、舒適性操縱穩(wěn)定性等要求不斷提高。雖然傳統(tǒng)的手動變速器有著換檔沖擊載荷大，操縱麻煩，體積大等諸多缺點，但到目前，手動變速器始終憑借傳動效率高、成本低、生產(chǎn)制造工藝成熟等優(yōu)點應用在現(xiàn)代汽車上。</p><p>　　本次以Nissan D22型皮卡2.5L版為例，針對其設計一臺手動變速器。本文在深入學習了變速器的開發(fā)流程和相關的設計理論知識前提下，根據(jù)這些理論知識確定了該手動

4、變速器的結構方案，合理布置了軸和齒輪的分布形式、合理選擇換檔操縱機構及其換檔布置形式等；根據(jù)貨車所配對的發(fā)動機基本參數(shù)，并考慮到貨車的動力性能、經(jīng)濟性和強度上要求，完成了對齒輪、軸及鍵的設計，并對設計參數(shù)進行分析，找出了影響手動變速器性能的因素，為以后有效優(yōu)化設計變速器打下基礎。</p><p>　　關鍵詞： 手動變速器，設計，貨車。</p><p>　　The truck transmi

5、ssion design of small and medium</p><p><b>　　Abstract</b></p><p><b>　　字典</b></p><p><b>　　名詞 </b></p><p><b>　　power</b>&l

6、t;/p><p><b>　　force</b></p><p>　　propulsion</p><p><b>　　motion</b></p><p>　　Gearbox as a core component of automobile transmission, the car's p

7、ower, economy, comfort, handling and stability and other requirements continue to increase. Although traditional manual transmission has a large impact load when user shifts, control complex, bulky, and many other shortc

8、omings, but to the present, manual transmission has always been with drive high efficiency, low cost，manufacturing processes mature, etc. used in modern vehicles.</p><p>　　Of example this type of pickup truc

9、k to Nissan D22 2.5L version，designing a manual transmission for it. This thesis in-depth study of the transmission of the development process of teransmission and related design theory, and according to these theories t

10、o determine the structure of the manual transmission program, rational arrangement of the shaft and gear distribution form, a reasonable choice of gear shift operation mechanism layout, etc.; according to the engine unde

11、r the truck the basic par</p><p>　　Keywords: manual transmission, design, truck.</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII&

12、lt;/p><p><b>　　1、 前言5</b></p><p>　　1.1手動變速器5</p><p>　　1.2自動變速器6</p><p>　　1.3手動/自動變速器7</p><p>　　1.4無極變速器8</p><p>　　2、機械式手動變速器的概述及

13、其方案的確定8</p><p>　　2.1汽車變速器的作用和特點8</p><p>　　2.2變速器結構方案的確定9</p><p>　　2.2.1變速器傳動機構的結構分析與型式選擇9</p><p>　　2.2.2倒檔傳動方案9</p><p>　　2.3變速器主要零件結構的方案分析10</p>

14、;<p>　　3、變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設計11</p><p>　　3.1變速器主要參數(shù)的選擇11</p><p>　　3.1.1檔數(shù)和傳動比11</p><p>　　3.1.2中心距13</p><p>　　3.1.3軸向尺寸13</p><p>　　3.1.4齒輪參數(shù)13<

15、;/p><p>　　3.2 各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定14</p><p>　　3.2.1 確定一檔齒輪的14</p><p>　　3.2.2 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)14</p><p>　　3.2.3 確定其他檔位的齒數(shù)14</p><p>　　3.2.4 確定倒檔齒輪的齒數(shù)15</p><

16、;p>　　3.3變位系數(shù)的選擇15</p><p>　　4、變速器齒輪的強度計算與材料的選擇16</p><p>　　4.1齒輪的強度計算與校核16</p><p>　　4.1.1 齒輪接觸應力錯誤!未定義書簽。</p><p>　　4.1.2 齒輪彎曲強度計算17</p><p>　　4.2其他齒輪的

17、強度計算與校核18</p><p>　　4.2.1 齒輪接觸應力計算18</p><p>　　4.2.2 齒輪彎曲強度計算19</p><p>　　4.3齒輪主要參數(shù)的計算21</p><p>　　5、變速器的設計計算與校核22</p><p>　　5.1變速器軸的結構和尺寸22</p>&l

18、t;p>　　5.1.1 軸的結構22</p><p>　　5.1.2 確定軸的尺寸23</p><p>　　5.2變速器軸的強度計算24</p><p>　　5.3變速器軸的剛度計算39</p><p>　　5.4鍵的計算40</p><p>　　6、變速器同步器的工作原理及操縱機構41</p&

19、gt;<p>　　6.1同步器的工作原理41</p><p>　　6.2操縱機構原理42</p><p><b>　　結論43</b></p><p><b>　　參考文獻44</b></p><p>　　致謝錯誤!未定義書簽。</p><p><

20、;b>　　附錄45</b></p><p>　　附錄 圖1 裝配圖總圖（A0）45</p><p>　　附錄 圖2 輸入軸（A2）46</p><p>　　附錄 圖3 中間軸（A2）46</p><p>　　附錄 圖4 輸出軸（A2）47</p><p>　　附錄 圖5 倒檔齒輪（A3）4

21、7</p><p>　　附錄 圖6 齒套（A2）48</p><p><b>　　1、 前言</b></p><p>　　汽車問世百余年來，特別是從汽車的大批量生產(chǎn)及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來，汽車已為世界經(jīng)濟的發(fā)展、為人類進入現(xiàn)代生活，產(chǎn)生了無法估量的巨大影響，為人類社會的進步做出了不可磨滅的巨大貢獻，掀起了一場劃時代的革命[1]。發(fā)動機是汽車的

22、核心，發(fā)動機產(chǎn)生的動力必須經(jīng)過傳動系統(tǒng)才能驅動車輪轉動。傳動系統(tǒng)的核心是變速器。目前汽車上廣泛采用的往復活塞式內燃機，具有體積小、質量輕、工作可靠和使用方便等優(yōu)點，但其轉矩和轉速變化范圍較小，而汽車的現(xiàn)實行駛道路條件非常復雜，因此要求汽車的牽引力和行駛速度的變化范圍廣。故其性能與汽車的動力性和經(jīng)濟性之間存在著較大的矛盾，這對矛盾靠現(xiàn)代汽車的內燃機本身是無法解決的。另外，發(fā)動機的曲軸始終是向一個方向轉動的，而在特定情況下，汽車需要倒向行駛

23、。因此，在汽車傳動系中設置了變速器和主減速器，以達到減速增矩的目的。</p><p><b>　　1.1手動變速器</b></p><p>　　在中國，手動變速器因為其低廉的價格和給駕駛者的良好的操控感，一直以來都占據(jù)看變速器的主流[2]。</p><p>　　手動變速器（Manual Transmission）采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是

24、固定的，所以各檔的變速比是個固定值（即所謂“級”）。一檔變速比是3.85，二檔是2.55，再到五但是0.75，這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動比，總共只有5個值（即5級），因此說它是有級變速器。如圖1-1為奔馳C級Sport Coupe 6速手動變速箱</p><p>　　“繁瑣的駕駛操作等缺點，阻礙可汽車高速發(fā)展的步伐。”這話有道理。但從目前的需求和適用角度來看，手動變速器不會過早的離開。</p>

25、<p>　　首先，從商用車的特性上來說，手動變速器的功用是其他變速器所不能替代的。以卡車為例，卡車用來運輸，通常要裝載數(shù)頓的貨品，面對如此高的“壓力”，除了發(fā)動機需要強勁的動力之外，還需要變速器的全力協(xié)助。我們都知道一檔有“勁”，這樣在起步的時候有足夠的牽引力將車帶動。特別是面對爬坡路段，它的特點顯露的非常明顯。而對于其他新型的變數(shù)器，雖然具有操作簡便等特性，但這些特點尚不具備。</p><p>　

26、　其次，對于老司機和大部分男士司機來說，他們的最愛還是手動變速器。從我國的具體情況來看，手動變速器幾乎貫穿理整個中國的汽車發(fā)展歷史，資深較深的司機都是“手動”駕車的，他們對手動變速器的認識程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實的。雖然自動變速器以及無級變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機還是崇尚手動，尤其是喜歡超車時手動變速帶來的那種快感，所以一些中高檔的汽車（尤其是轎車）也不敢輕易放棄手動變速器。另外，現(xiàn)在在我國的

27、汽車駕駛學校中，教練車都是手動變速器的，處理經(jīng)濟適用之外，關鍵是能夠讓學員大好扎實的基本功以及鍛煉駕駛協(xié)調性。</p><p>　　第三，隨著生活水平的不斷提高現(xiàn)在轎車已經(jīng)進入了家庭，對于普通工薪階級的老百姓來說，經(jīng)濟型轎車最為合適，手動變速器以其自身的性價比配套于經(jīng)濟型轎車廠家，而且經(jīng)濟適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等國內廠家的經(jīng)濟型轎車都是手動變速的車，他們的各款車型基本上都是5檔

28、手動變速。</p><p><b>　　1.2自動變速器</b></p><p>　　在汽車工業(yè)的發(fā)展史中，傳動系自動變速一直是人們追求的目標，而變速器自動化技術更是世界各大汽車廠商和研究機構努力的方向[3]。</p><p>　　汽車的變速器的任務是傳遞動力。并在動力傳遞過程中改變傳動比。以調節(jié),轉換發(fā)動機的動力性能，同時通過變速以適應不同的

29、駕駛狀況。自動變速器可使汽車快速實現(xiàn)車速和扭矩的變化，并簡化操作。降低駕駛員疲勞程度和減少環(huán)境污染。自動變速器的特點主要有下幾個方面：</p><p>　　（1）高速行駛安全性及其良好的行車控制性能。行車過程中。駕駛員根據(jù)路況的變化必須對行車方向和行車速度進行連續(xù)不斷的機械操作來改變和調節(jié)行駛狀態(tài)。但是，這會導致駕駛員產(chǎn)生行車疲勞導致注意力不集中，最后發(fā)生交通事故。然而，裝有自動變速器的車輛，替代了駕駛員對離合器

30、踏板和換檔操縱桿的頻繁操作，只要控制油門大小就能實現(xiàn)自動變速，從而減輕了駕駛員的疲勞強度。使駕駛員更能注意路況的變化，避免注意力不集中引發(fā)的交通事故，達到高速行駛安全性。自動變速器換檔快且平穩(wěn)。由液力傳動和微電腦控制的換檔方式可以減輕或消除動力載荷和動力傳遞沖擊，使行車的舒適性得到大大的提高。</p><p>　　（2）快捷的操縱。自動變速器是由液力傳動和微電腦控制的變速器，因此可以進行自動加檔或自動減檔．取消了

31、起步和換檔時踩踏離合器踏板、手動變換檔位和放松油門等復雜的機械操作規(guī)程，大大減小了駕駛員的勞動強度。提高了行車的平順性和行車的動力性和通過性，減小了誤車的可能性；避免了行車過程中的違規(guī)操作。</p><p>　?。?）良好的燃油經(jīng)濟性和高環(huán)保。發(fā)動機在怠速和高速運行時，排放的尾氣中，有害氣體濃度較高。然而，自動變速器能夠通過系統(tǒng)的優(yōu)化設計使發(fā)動機經(jīng)常處在經(jīng)濟轉速的區(qū)域內運轉，從而獲得最佳的燃油經(jīng)濟性和動力性。進而

32、降低了尾氣對環(huán)境的污染程度，保護了環(huán)境。</p><p>　　其缺點是結構復雜，零件加工難度大，成本高，維護麻煩，傳動效率不高。</p><p>　　現(xiàn)在市場上的車型繁多，配備的自動變速器種類也繁多，但是其控制和實現(xiàn)方法是差不多的。早些年，在國產(chǎn)車型中最常見的是4個前速檔位的自動變速器，現(xiàn)在許多車型更新?lián)Q代，也配備了5個前速檔位自動變速器，奧迪A4甚至還配備了6個前速檔位的自動變速器。&l

33、t;/p><p>　　自動變速器看似復雜，事實上自動變速器的奧秘在一些簡單的參數(shù)上，只要了解這些參數(shù)，那么在選購汽車時，我們就可一目了然的分辨出自動變速器的好壞。自動變速器最重要的參數(shù)就是檔位的個數(shù)。這一點凡是開過車的人都能理解，誰都愿意開檔位多的車。如果檔位越多，變速器與發(fā)動機動力的配合就會越緊密，能夠把發(fā)動機的性能發(fā)揮得更好。但光看檔位的個數(shù)是不夠的。事實上一臺自動變速器的檔位多少并不是技術的核心，因為簡單的增加

34、行星齒輪組就能增加檔位。像奔馳，沃爾沃的商用貨車，有的檔位甚至多達20多個。自動變速器的技術核心在它的控制機構。因為一臺好的自動變速器，它的換檔品質必須做到響應速度快，換檔沖擊小等特點。而這一切都需要靠設計和改進性能優(yōu)良的控制機構得以實現(xiàn)。</p><p>　　本設計的主要在于分析已有的變速器的結構并測量其尺寸，對手動變速器的結構從外到內進行系統(tǒng)的了解，更深入的分析和了解變速器的工作原理。根據(jù)現(xiàn)有的變速器進行中小

35、型貨車變速器的設計。此次的設計能更加深入的了解變速器的工作原理和現(xiàn)有變速器的構造，設計出滿足要求的變速器。</p><p>　　汽車變速器是汽車的主要裝置之一，汽車行駛速度隨工況、負荷的反復變化而不斷變化，因此需要汽車變速器傳動比的適應范圍盡量寬。只有選擇合適的變速器才能滿足，實現(xiàn)傳動比的平穩(wěn)變化，使汽車行駛條件與發(fā)動機負載實現(xiàn)匹配最優(yōu)化，充分發(fā)揮發(fā)動機的潛力，使汽車具有最理想的動力性能，提高汽車的經(jīng)濟性，降低排

36、放污染及噪音。</p><p>　　1.3手動/自動變速器</p><p>　　它是由液力變矩器和行星齒輪式變速器組成的液力機械式變速器，其傳動比可在最大值與最小值之間的幾個間斷的范圍內作無級變化，目前應用較多。</p><p>　　目前，汽車市場上裝備性能更佳、功能更多的自動變速器(AT)轎車占主要份額，但其油耗高、動力性能低的確定令其不盡人意。為此，汽車廠商設計

37、了多種可供選擇的使用模式，使其適應不同駕駛需要。在運動模式下，其設計的換檔規(guī)律曲線是控制變速器在發(fā)動機轉速較高時換檔，獲取更多的發(fā)動機功率，達到提高整車動力性能的目的。在經(jīng)擠模式下，電控單元通過控制變速器的執(zhí)行機構在發(fā)動機轉速較低時即時按設定的規(guī)律曲線完成換檔，以減少功率輸出達到降低油耗的目的。但上述智能化設計，還是不能最終解決AT油耗高傳動效率低的問題。因為，無論采用哪種模式，都會對發(fā)動機功率或油耗作出選擇取舍。盡管普通手動齒輪變速器

38、(MT)，存在許多不足，但因其結構簡單、效率高、功率大的優(yōu)點，現(xiàn)在仍大量使用。為解決上述矛盾，為在動力性和經(jīng)濟性上超過MT的汽車變速器出現(xiàn)了CVT(Contimuouly Bariable Transmission)無級變速技術。</p><p><b>　　1.4無極變速器</b></p><p>　　CVT是理想的傳動方式之一，在汽車上已實用化的CVT分為傳動帶型

39、與牽引驅動型兩種，它們都是應用摩擦力傳遞動力[4]。無極變速器的傳動比在一定的數(shù)值范圍內可連續(xù)變化，多采用液力變矩器以及錐形輪帶傳動來完成。</p><p>　　目前在汽車上廣泛使用的將液力變矩器和行星齒輪系組合的自動變速器技術也存在著明顯的缺點：傳動比不連續(xù)，只能實現(xiàn)分段范圍內的無級變速；液力傳動的效率較低，影響了整車的動力性能與燃料經(jīng)濟性；增加變速器的檔位數(shù)來擴大無級變速覆蓋范圍，就必須采用較多的執(zhí)行元件來控

40、制行星齒輪系的動力傳遞路線，導致自動變速器零部件數(shù)量過多，結構復雜，保養(yǎng)和維護不便。</p><p>　　CVT(Continuoslv Variable Transmission)技術即無級變速技術，采用傳動帶和工作直徑可變的主、從動輪相配合傳遞動力。由于CVT可以實現(xiàn)傳動比的連續(xù)改變，從而得到傳動系與發(fā)動機工況的最佳匹配，提高整車的燃油經(jīng)濟性，改善駕駛員的操縱方便性和乘員的乘坐舒適性，是理想的汽車傳動裝置。&

41、lt;/p><p>　　迫于全球性能源(燃油經(jīng)濟性)與排放限制的壓力和汽車市場的激烈競爭，各汽車廠商都在投入，以利于研發(fā)性能更好的變速器滿足市場的多樣化、多層次需求，在汽車市場上新的變速器品種將會不斷出現(xiàn)[5]。 </p><p>　　2、機械式手動變速器的概述及其方案的確定</p><p>　　2.1汽車變速器的作用和特點</p><p>　　

42、汽車變速器是根據(jù)汽車在不同行駛條件下提出的要求而設計的。改變發(fā)動機的扭矩和轉速，使汽車具有合適的牽引力和速度，并同時保持發(fā)動機在最有利的工況范圍內工作。</p><p>　　變速器的主要功能表現(xiàn)為以下幾點：</p><p>　　(1)改變汽車的傳動比，擴大驅動車輪轉矩和轉速的范圍，使車輛適應各種變化的行駛工況，同時使發(fā)動機在理想的工況下工作；</p><p>　　(

43、2)在發(fā)動機轉矩方向不變的前提下，實現(xiàn)汽車的倒退行駛；</p><p>　　(3)實現(xiàn)空檔，中斷發(fā)動機傳遞給車輪的動力，使發(fā)動機能夠起動、怠速；</p><p>　　(4)利用變速器作為動力輸出裝置驅動其他機構，如自卸車的液壓舉升裝置等。</p><p>　　對汽車變速器的主要要求：</p><p>　　(1)工作可靠，操縱方便。汽車在行駛時

44、，變速器不應有自動跳檔，亂檔，換檔沖擊的現(xiàn)象</p><p>　　(2)重量輕，體積小，噪音小，傳動效率高。</p><p>　　(3)保證汽車具有高的動力性和經(jīng)濟性指標。</p><p>　　2.2變速器結構方案的確定</p><p>　　目前，由于各國情況不同，對汽車的使用要求也不同，所以汽車上采用的變速器結構形式也多種多樣，但一般的結構

45、形式是具有很多共同點的。</p><p>　　變速器的設計必須滿足使用性能，制造條件，維修方便及工業(yè)化的要求，盡可能的考慮產(chǎn)品的系列化、通用化和標準化。在確定變速器結構方案時，應從齒輪型式，變數(shù)器的徑向尺寸，換檔結構形式，軸的型式及布置，軸承型式，變速器的效率，潤滑和密封以及倒檔布置等方面綜合考慮，得出合理的結構方案。</p><p>　　2.2.1變速器傳動機構的結構分析與型式選擇<

46、;/p><p><b>　　軸的型式及布置</b></p><p>　　采用三軸式變速器，兩軸式變速器只用于發(fā)動機前置、前輪驅動或發(fā)動機后置、后輪驅動的轎車上。</p><p>　　各檔換檔部件裝在第二軸上，第二軸的前端支承在第一軸常嚙合齒輪內腔的軸承上。如圖2-1所示：</p><p>　　2.2.2倒檔傳動方案</

47、p><p><b>　　倒檔傳動方案</b></p><p>　　圖2-1所示為常見倒檔布置方案。圖2b所示方案的優(yōu)點是換檔時利用了中間軸上的一檔齒輪因而縮短了中間軸的產(chǎn)度。但換檔時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換檔困難。圖2c所示方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點是換檔程序不合理。圖2d所示方案針對前者的缺點做了修改，因而取代了圖2c所示方案。圖2e方案是將中間軸上的一檔，倒

48、檔做成一體，將其齒寬加長。圖f方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更為輕便。圖g能充分利用空間，縮短軸向長度，有些貨</p><p>　　車采用g方案。缺點是一檔，倒檔須各用一根變速器拔叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機構復雜[6]。本次設計采用方案e。</p><p>　　(1)齒輪型式有直齒和斜齒，直齒由于嚙合性能較差，重合系數(shù)小，強度低，噪聲低。因此一檔及倒檔采用直齒。其它檔位采用斜

49、齒。</p><p><b>　　(2)換檔結構形式</b></p><p>　　換檔結構分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。</p><p>　　直齒滑動齒輪換檔的特點是結構簡單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時齒輪端面受到很大沖擊、導致齒輪早期馴化、滑動花鍵磨損后易造成脫檔、噪聲大等原因，因此一檔及倒檔采用直齒滑動齒輪換檔。</p&g

50、t;<p>　　嚙合套換檔，可將構成某傳動比的一對齒輪，制成常嚙合的斜齒輪。而斜齒輪上另外有一部分做成直的接合齒，用來與嚙合套相嚙合。這種結構既具有斜齒輪傳動的優(yōu)點，同時克服了滑動齒輪換檔時，沖擊力集中在1～2個齒輪上的缺陷。因為在換檔時，由于嚙合套以及相嚙合的接合齒上所有的齒輪共同承擔所受到的沖擊，所以嚙合套和接合齒的輪齒所受的沖擊損傷和磨損較小。由于它增大了變速器的軸向尺寸，未能徹底消除齒輪端面所受到的沖擊。因此二檔采

51、用嚙合套換檔。</p><p>　　現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器。使用同步器可減輕接合齒在換檔時引起的沖擊及零件的損壞。并且具有操縱輕便，經(jīng)濟性和縮短換檔時間等優(yōu)點，從而改善了汽車的加速性，經(jīng)濟性和山區(qū)行駛的安全性。其缺點是零件增多，結構復雜，軸向尺寸增加，制造要求高，同步環(huán)磨損大，壽命低。因此三，四檔采用同步器換檔。</p><p>　　2.3變速器主要零件結構的方案分析</

52、p><p>　　(1)齒輪型式有直齒和斜齒，直齒由于嚙合性能較差，重合系數(shù)小，強度低，噪聲低。因此一檔及倒檔采用直齒。其它檔位采用斜齒。</p><p><b>　　(2)換檔結構形式</b></p><p>　　換檔結構分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。</p><p>　　直齒滑動齒輪換檔的特點是結構簡單、緊湊，但由

53、于換檔不輕便、換檔時齒輪端面受到很大沖擊、導致齒輪早期馴化、滑動花鍵磨損后易造成脫檔、噪聲大等原因，因此一檔及倒檔采用直齒滑動齒輪換檔。</p><p>　　嚙合套換檔，可將構成某傳動比的一對齒輪，制成常嚙合的斜齒輪。而斜齒輪上另外有一部分做成直的接合齒，用來與嚙合套相嚙合。這種結構既具有斜齒輪傳動的優(yōu)點，同時克服了滑動齒輪換檔時，沖擊力集中在1～2個齒輪上的缺陷。因為在換檔時，由于嚙合套以及相嚙合的接合齒上所有

54、的齒輪共同承擔所受到的沖擊，所以嚙合套和接合齒的輪齒所受的沖擊損傷和磨損較小。由于它增大了變速器的軸向尺寸，未能徹底消除齒輪端面所受到的沖擊。因此二檔采用嚙合套換檔。</p><p>　　現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器。使用同步器可減輕接合齒在換檔時引起的沖擊及零件的損壞。并且具有操縱輕便，經(jīng)濟性和縮短換檔時間等優(yōu)點，從而改善了汽車的加速性，經(jīng)濟性和山區(qū)行駛的安全性。其缺點是零件增多，結構復雜，軸向尺寸增加，

55、制造要求高，同步環(huán)磨損大，壽命低。因此三，四檔采用同步器換檔。</p><p><b>　　(3)軸承型式：</b></p><p>　　軸的固定采用深溝球軸承，齒輪的固定采用滾針軸承。</p><p><b>　　(4)潤滑和密封：</b></p><p>　　采用飛濺式潤滑。為保證密封，在軸承蓋

56、內裝有油封或開設回油槽，殼體與蓋的密封采用橡膠密封條，為防止油溫過高，氣壓過大，造成滲油現(xiàn)象，一般在頂蓋上裝有通氣塞。</p><p>　　3、變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設計</p><p>　　3.1變速器主要參數(shù)的選擇</p><p>　　3.1.1檔數(shù)和傳動比</p><p>　　本次設計采用4檔位。</p><

57、;p>　　選擇最低檔傳動比時，應根據(jù)汽車最大爬坡度，驅動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅動輪的滾動半徑等來綜合考慮。</p><p>　　本次設計參照貨車型號為： Nisan D22型皮卡如圖3-1。</p><p><b>　　主要參數(shù)如下：</b></p><p>　　整車總量（滿載）：2550Kg</p&g

58、t;<p>　　發(fā)動機型號：YD25直列四缸水冷</p><p>　　最大功率(kw/rpm)：98/3600</p><p>　　最大扭矩(N.m/rpm)：294/2000</p><p><b>　　主減速比：4.11</b></p><p>　　輪胎型號：215/75 R15</p>

59、<p>　　汽車爬坡時車速不高，故空氣阻力忽略不計，最大驅動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。則可根據(jù)《變速器》[7]公式：</p><p>　　則最大爬坡度要求的變速器Ⅰ檔傳動比為</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中m為貨車總質量；</p><p>　　g為重力

60、加速度，取9.8N/；</p><p>　　為道路最大阻力系數(shù)；</p><p>　　為驅動輪的滾動半徑；</p><p><b>　　為發(fā)動機最大扭矩；</b></p><p><b>　　為主減速比；</b></p><p>　　為貨車傳動系的傳動效率。</p>

61、;<p>　　根據(jù)驅動車輪與路面的附著條件得：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　得出變速器的Ⅰ檔傳動比為：</p><p><b>　　（3-3）</b></p><p>　　式中為汽車整裝重量，=2550kg；</p><p&g

62、t;　　為路面的附著系數(shù)，=0.5～0.6，本次取0.5；</p><p>　　=351.75mm，由經(jīng)驗公式：輪胎寬度(215)×輪胎扁平率（65%）+輪轂直徑（15英寸）/2得出；</p><p><b>　　=294Nm；</b></p><p><b>　　=4.11；</b></p>&l

63、t;p><b>　　=0.96。</b></p><p><b>　　由此得出。</b></p><p>　　中間檔的傳動比理論上可按公式：</p><p><b>　?。?-4） </b></p><p>　　其中=3.9，=1.0。理論上略有出入，得出q=1.574。

64、得出：=2.478，=1.574，==1。</p><p><b>　　3.1.2中心距</b></p><p>　　三軸變速器的中心距A(mm)可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式初定：</p><p><b>　　(3-5)</b></p><p>　　式中為中心距系數(shù)。對轎車，=8.9～9

65、.3；對貨車，=8.6～9.6；對多檔主變速器，=9.5～11；此處取9.0。</p><p>　　為變速器處于一檔時的輸出扭矩：</p><p>　　則可得出初始中心距A=92.926mm。</p><p><b>　　3.1.3軸向尺寸</b></p><p>　　變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪

66、和換檔機構的布置初步確定。</p><p>　　貨車變數(shù)器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關：</p><p>　　四檔（2.2～2.7）A；</p><p>　　五檔（2.7～3.0）A；</p><p>　　六檔（3.2～3.5）A；</p><p>　　本次設計中小型貨車4+1手動變速器。故殼體的軸向尺寸取四檔（2.2～2

67、.7）A。</p><p><b>　　3.1.4齒輪參數(shù)</b></p><p><b>　?。?）齒輪模數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)下列公式選取齒輪模數(shù)：</p><p>　　第一軸常嚙合齒輪的法向模數(shù)：</p><p><b>　?。?-6）</

68、b></p><p>　　得出=3.125，查《機械設計手冊》[8]表16.2-3取=3.5。</p><p>　　一檔直齒輪的模數(shù)m：</p><p><b>　　（3-7）</b></p><p>　　計算得出m=3.407，查《機械設計手冊》表16.2-3取m=3.5。</p><p>

69、;　?。?）齒形，壓力角與螺旋角</p><p>　　根據(jù)表3-1得，取壓力角，螺旋角。</p><p>　　表3-1汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角</p><p><b>　?。?）齒寬：</b></p><p>　　根據(jù)計算后取的模數(shù)選定齒寬：</p><p>　　直齒 b=(4.5～8

70、.0)m, mm</p><p>　　斜齒 b=(6.0～8.5)m, mm</p><p>　　3.2 各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定</p><p>　　初選中心距，模數(shù)，壓力角以及螺旋角后，根據(jù)傳動比計算各檔齒輪的齒數(shù)。</p><p>　　3.2.1 確定一檔齒輪的</p><p><b>　　一檔傳動

71、比</b></p><p><b>　　（3-8）</b></p><p>　　直齒（3-8）；取。當時，取，則。</p><p><b>　　修正中心距。</b></p><p>　　3.2.2 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)</p><p>　　由（3-7）式得出：&

72、lt;/p><p><b>　　（3-9）</b></p><p><b>　　得出 ①，</b></p><p>　　則常嚙合齒輪中心距和一檔齒輪中心距相等：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　計算得出 ②，①與②聯(lián)

73、立方程組，計算得出：</p><p>　　為保證A=92.75mm，=0.906，得出。</p><p>　　3.2.3 確定其他檔位的齒數(shù)</p><p><b>　?。?）確定二檔齒數(shù)</b></p><p><b>　　二檔傳動比</b></p><p><b&g

74、t;　?。?-11）</b></p><p><b>　　由，得出</b></p><p><b>　?、?lt;/b></p><p>　　根據(jù)，得出 ④，取51。聯(lián)立方程組后，得出，。</p><p>　　從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，齒數(shù)還必須滿足下列關系式：</p>

75、<p><b>　?。?-12）</b></p><p><b>　　聯(lián)解后得出：</b></p><p><b>　　基本滿足要求修正。</b></p><p><b>　?。?）確定三檔齒數(shù)</b></p><p>　　根據(jù)上部計算過程可聯(lián)立

76、出方程組：</p><p>　　其中取，取51。解的：</p><p>　　根據(jù)式（3-13）聯(lián)解后得出：</p><p>　　基本滿足，修正中心距：</p><p>　　3.2.4 確定倒檔齒輪的齒數(shù)</p><p>　　一檔、倒檔齒輪常選用相同的模數(shù)。倒檔齒數(shù)的齒數(shù)，一般在21～33之間，初選后可計算中間軸與倒檔的

77、中心距:</p><p>　　計算得出，又有,其中;</p><p><b>　　而，</b></p><p><b>　　從中得出。則</b></p><p>　　最后修正倒檔軸和中心軸的中心距，</p><p>　　3.3變位系數(shù)的選擇</p><p&

78、gt;　　為保證第一軸，第二軸與中間軸的中心距，對一檔直齒輪進行變位，公式參照《機械設計手冊》P16-22表16.2-7，</p><p><b>　　（3-13）</b></p><p>　　由于，，，，從而得出，查《機械設計手冊》P16-19表16.2-9得,</p><p>　　，從而得出，取，變位中心距為：</p><

79、;p><b>　?。?-13）</b></p><p><b>　　則：</b></p><p>　　4、變速器齒輪的強度計算與材料的選擇</p><p>　　4.1齒輪的強度計算與校核</p><p>　　常用的計算方法有齒面接觸疲勞強度計算和齒根彎曲疲勞強度計算，而齒面磨損的情況較復雜，其

80、計算方法尚不夠完善[9]。本次進行齒面接觸疲勞強度計算和齒根彎曲疲勞強度計算</p><p>　　4.1.1 齒輪接觸應力</p><p>　　根據(jù)《變速器》公式：</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中F為齒面法向力，，N；</p><p>　　為端面內分度圓切

81、向力，</p><p>　　M為計算扭矩，N·mm；</p><p><b>　　d為分度圓直徑；</b></p><p><b>　　為螺旋角；</b></p><p>　　E為齒輪材料彈性模量；</p><p>　　b為齒輪接觸實際寬度；</p>

82、<p>　　，為主動及被動齒輪節(jié)圓處齒廓曲率半徑，</p><p><b>　　其中：</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　，為主從動輪齒輪節(jié)圓半徑。</p><

83、;p>　　計算扭矩時的許用應力為</p><p><b>　　常嚙合及高檔</b></p><p><b>　　一檔及倒檔</b></p><p>　　這里為發(fā)動機最大扭矩，</p><p><b>　　常嚙合齒輪</b></p><p><

84、b>　　則</b></p><p>　　實際齒寬=30.917，</p><p><b>　　則</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p>　　4.1.2 齒輪彎曲強度計算</p><p>　　根據(jù)《變速器》公式：</p>

85、<p><b>　　斜齒輪：</b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p><b>　　直齒輪：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p><b>　　式中為圓周力，；</b

86、></p><p>　　為應力集中系數(shù)，直齒輪取1.65，斜齒輪取1.5；</p><p>　　為摩擦力影響系數(shù)，主動輪取1.1，從動輪取0.9；</p><p><b>　　為端面周節(jié)，；</b></p><p><b>　　為法面周節(jié)；；</b></p><p>　

87、　y為齒形系數(shù)，由《變速器》P37圖4-1查得；</p><p>　　為重合度影響系數(shù)，。</p><p>　　齒形系數(shù)y按當量齒數(shù)</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　查表得出。</b></p><p><b>　　貨車斜齒

88、輪的。</b></p><p><b>　　常嚙合齒輪</b></p><p>　　已知，查表得y=0.124。由</p><p><b>　　則得</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p>　　4.2其他齒輪的強度計算與

89、校核</p><p>　　4.2.1 齒輪接觸應力計算</p><p><b>　?。?）常嚙合齒輪</b></p><p><b>　　由于，則</b></p><p><b>　?。∟/）</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳

90、齒輪。</p><p><b>　?。?）三檔斜齒輪、</b></p><p><b>　　中間軸扭矩：</b></p><p>　　的寬度為b=7×3.5=24.5mm，實際寬度mm，則。而：</p><p><b>　　則：</b></p><

91、p><b>　　齒輪：</b></p><p><b>　?。∟/）</b></p><p><b>　　齒輪：</b></p><p><b>　　（N/）</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p>

92、<p><b>　　（3）二檔斜齒輪、</b></p><p><b>　　的扭矩；</b></p><p><b>　　的扭矩；</b></p><p>　　的寬度為b=8.5×3.5=29.75mm，實際寬度mm，則mm。</p><p><b&g

93、t;　　則：</b></p><p><b>　　齒輪：</b></p><p><b>　　（N/）</b></p><p><b>　　的齒輪：</b></p><p><b>　?。∟/）</b></p><p>

94、　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p><b>　?。?）一檔直齒輪、</b></p><p><b>　　齒的扭矩；</b></p><p>　　齒寬b=8.5×3.5=29.75；齒寬b=29.75+5=34.75</p><p><b>　　則：<

95、/b></p><p><b>　　齒輪：</b></p><p><b>　?。∟/）</b></p><p><b>　　齒輪：</b></p><p><b>　?。∟/）</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P

96、176選用滲碳齒輪。</p><p><b>　　（5）倒檔直齒輪、</b></p><p><b>　　倒檔軸扭矩；</b></p><p>　　齒寬b取34；齒寬b取38；</p><p><b>　　則</b></p><p><b>　

97、　齒輪：</b></p><p><b>　?。∟/）</b></p><p><b>　　齒輪：</b></p><p><b>　?。∟/）</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p>　　4.2

98、.2 齒輪彎曲強度計算</p><p><b>　?。?）常嚙合齒輪</b></p><p>　　根據(jù)算得，查表得y=0.144。由</p><p><b>　　則得</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p><b>　?。?/p>

99、2）三檔斜齒輪、</b></p><p><b>　　齒輪：</b></p><p>　　根據(jù)算得，查表得y=0.131。由</p><p><b>　　則得</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p><b>　

100、　齒輪：</b></p><p>　　根據(jù)算得，查表得y=0.134。由</p><p><b>　　則得</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p><b>　　（3）二檔斜齒輪、</b></p><p><b>

101、;　　齒輪：</b></p><p>　　根據(jù)算得，查表得y=0.138。由</p><p><b>　　則得</b></p><p>　　則對齒寬進行調整，取38，則取43;</p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p><b>　　齒輪：&l

102、t;/b></p><p>　　根據(jù)算得，查表得y=0.128。由</p><p><b>　　則得</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p><b>　?。?）一檔直齒輪、</b></p><p><b>　　齒輪

103、：</b></p><p>　　由于直齒則得，查表得y=0.114。由</p><p><b>　　則得</b></p><p>　　則對齒寬進行調整，取32，則取36;</p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p><b>　　齒輪：</

104、b></p><p>　　由于直齒則得，查表得y=0.138。由</p><p><b>　　則得</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p><b>　?。?）倒檔直齒輪、</b></p><p><b>　　齒輪：&

105、lt;/b></p><p>　　由于直齒則得，查表得y=0.121。由</p><p><b>　　則得</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p><b>　　齒輪：</b></p><p><b>　　由于直齒則的

106、。由</b></p><p>　　根據(jù)《汽車設計》P176選用滲碳齒輪。</p><p>　　4.3齒輪主要參數(shù)的計算</p><p><b>　　各齒輪分度圓直徑：</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　?。?lt;

107、/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??；</b>

108、;</p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　；</b><

109、/p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　??；</b></p>

110、;<p><b>　??；</b></p><p><b>　　；取0.3</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??；</b></p>

111、<p><b>　??；</b></p><p><b>　?。?lt;/b></p><p>　　5、變速器的設計計算與校核</p><p>　　5.1變速器軸的結構和尺寸</p><p>　　5.1.1 軸的結構</p><p>　　軸是組成機器的主要零件之一。一切

112、作回轉運動的傳動零件，都必須安裝在軸上才能進行運動及動力的傳遞。因此軸的主要功用是支承回轉零件及傳遞運動和動力[10]。</p><p>　　第一軸通常和齒輪做成一體如圖5-1，前端大都支撐在飛輪內腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內徑確定。中間軸采用旋轉式如圖5-3。第二軸前端支撐在第一軸常嚙合齒輪內腔的滾針軸承上，后端軸承有軸向定位裝置如圖5-2。</p><p>　　5.1.2 確定軸的尺

113、寸</p><p>　　在變速器結構方案確定以后，變速器軸的長度可以初步確定。軸的長度對軸的剛度影響很大。為滿足剛度要求，軸的長度須和直徑保持一定的協(xié)調關系。軸的直徑d與支承跨度長度l之間關系如下：</p><p>　　第一軸及中間軸：，得出=202.5～315mm，mm，</p><p>　　第二軸：，得出=271.88～407.813mm。</p>

114、<p>　　中間軸式變速器的第二軸和中間軸的最大軸徑：</p><p><b>　　（5-1）</b></p><p>　　第一軸華花健部分直徑可按下式初選：</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　一軸、二軸、中間軸材料選40Cr。</p>&

115、lt;p><b>　　一軸：</b></p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》[11]P6-19表6-1-18實心軸公式：</p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-19表6-1-19，取45MPa，T=30kg/m，則得</p><p>&

116、lt;b>　　二軸：</b></p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-19表6-1-18實心軸公式：</p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-19表6-1-19，取45MPa，T=294×4.72=1387.68，則得：</p><p><b>　　中間軸：</b></p><p>

117、;　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-19表6-1-18實心軸公式：</p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-19表6-1-19，取45MPa，T=294×=536.118，則得：</p><p><b>　　倒檔齒輪軸：</b></p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-19表6-1-18實心軸公式：</p>&l

118、t;p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-19表6-1-19，取45MPa，T=294×=693.800，則得：</p><p>　　以上軸徑設定為最低極限軸徑。</p><p>　　5.2變速器軸的強度計算</p><p><b>　?。?）掛各檔的扭矩</b></p><p>　　一軸扭矩為輸入扭矩：&l

119、t;/p><p><b>　　中間軸：</b></p><p><b>　　二軸各檔的扭矩：</b></p><p><b>　　一檔：；</b></p><p><b>　　二檔：；</b></p><p><b>　　三檔

120、：；</b></p><p><b>　　四檔：；</b></p><p><b>　　倒檔軸：。</b></p><p>　　（2）各齒輪受力分析：</p><p>　　a、常嚙合斜齒輪（左旋）</p><p><b>　　根據(jù)</b>&l

121、t;/p><p><b>　　得出</b></p><p><b>　　b、齒輪2（右旋）</b></p><p><b>　　C、齒輪4（右旋）</b></p><p><b>　　d、齒輪3（左旋）</b></p><p><

122、b>　　e、齒輪6（右旋）</b></p><p><b>　　f、齒輪5（左旋）</b></p><p>　　g、齒輪8（一檔時）</p><p>　　h、齒輪7（一檔時）</p><p>　　i、齒輪10（倒檔時）</p><p>　　倒檔時，齒輪10與齒輪8相嚙合，齒輪10

123、與齒輪7存在對應關系。</p><p>　　j、齒輪9（倒檔時）</p><p>　　k、齒輪7（倒檔時）</p><p>　?。?）二軸的強度校核</p><p>　　a、二軸一檔時如圖5-4</p><p><b>　　求支反力：</b></p><p>　　根據(jù)材料力

124、學所學知識，失算過程如下：</p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b>　　得出，，</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b>　　得出，</b></p><p><b&g

125、t;　　根據(jù)</b></p><p><b>　　得出，</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b>　　得出，</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b

126、>　　得出，，同理得出，</b></p><p><b>　　，則：</b></p><p>　　按第三強度理論校核：</p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-23表6-1-28花鍵截面系數(shù)計算公式：</p><p><b>　?。?-4）</b></p>&l

127、t;p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-24表6-1-29選擇花鍵尺寸：10-82×72×12，得出，則：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　計算得出，查《機械設計手冊》P6-20表6-1-21得出[]=90Mpa，[]，強度滿足。</p><p>　　b、二軸倒檔時如圖5-5</

128、p><p>　　根據(jù)倒檔結構方案，確定，根據(jù)材料力學所學知識，計算過程如下</p><p><b>　　求支反力：</b></p><p><b>　　xoy平面：</b></p><p><b>　　根據(jù)：</b></p><p><b>　　得

129、出：。</b></p><p><b>　　xoz平面：</b></p><p><b>　　根據(jù)“</b></p><p><b>　　得出：</b></p><p>　　按第三強度理論計算：</p><p><b>　　根據(jù)&l

130、t;/b></p><p>　　得出，，同理得出，，則：</p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-23表6-1-28花鍵截面系數(shù)計算公式：</p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-24表6-1-29選擇花鍵尺寸：10-82×72×12，得出，則：</p><p>　　計算得出，查《機械設計手冊》P6-20

131、表6-1-21得出[]=90Mpa，[]，強度滿足。</p><p>　　c、二軸二檔時如圖5-6</p><p>　　根據(jù)材料力學所學知識，計算過程如下：</p><p><b>　　xoy平面：</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b

132、>　　其中，</b></p><p><b>　　則：</b></p><p><b>　　根據(jù)：</b></p><p><b>　　得出：</b></p><p><b>　　xoz平面：</b></p><p&g

133、t;<b>　　根據(jù)：</b></p><p><b>　　得出：，</b></p><p><b>　　根據(jù)</b></p><p><b>　　得出：</b></p><p><b>　　按第三強度校核：</b></p>

134、;<p><b>　　根據(jù)</b></p><p>　　得出，，同理得出，，則：</p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-23表6-1-28圓柱截面系數(shù)計算公式：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　根據(jù)《機械設計手冊》P6-24表6-1-29選擇