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河 南 科 技 大 學(xué)畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）題 目 HKD-5 噸 灑 水 車(chē) 變 速 器 設(shè) 計(jì)姓 名 信 雪 輝 院 系 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院專 業(yè) 車(chē) 輛 工 程指 導(dǎo) 教 師 彭 巧 勵(lì)2019年 5月 31日 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) II HKD-5 噸 灑 水 車(chē) 變 速 器 設(shè) 計(jì)摘 要變 速 器 是 汽 車(chē) 至 關(guān) 重 要 的 一 個(gè) 部 分 ， 它 可 以 改 變 動(dòng) 力 輸 出 裝 置 輸 送 到 驅(qū)動(dòng) 輪 上 的 扭 矩 和 速 度 。 它 能 夠 為 多 樣 化 的 行 駛 條 件 ， 多 樣 化 的 路 況 ， 提 供 多種 大 小 的 力 。 同 時(shí) 可 以 使 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 處 在 最 合 適 的 作 業(yè) 狀 態(tài) ， 使 得 輸 出 裝 置 輸 出的 動(dòng) 力 利 用 率 更 高 。 變 速 器 可 以 使 得 汽 車(chē) 倒 退 和 停 止 。 一 些 專 用 車(chē) 輛 可 以 從變 速 器 里 面 取 力 ， 比 如 此 次 設(shè) 計(jì) 的 灑 水 車(chē) 就 需 要 從 變 速 器 里 邊 取 得 動(dòng) 力 。 變 速 器 有 機(jī) 械 式 手 動(dòng) 變 速 器 和 機(jī) 械 式 無(wú) 級(jí) 變 速 器 兩 種 ， 如 果 變 速 器 擋 位多 其 動(dòng) 力 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 得 到 保 證 ， 擋 位 少 其 操 縱 方 便 ， 本 次 設(shè) 計(jì) 的 任 務(wù) 是 5 噸灑 水 車(chē) 變 速 器 總 成 ， 首 先 作 了 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 的 方 案 分 析 ， 決 定 采 用 ， 5+1 擋 中 間軸 式 變 速 器 ， 又 做 了 倒 擋 布 置 方 案 的 分 析 。 在 網(wǎng) 上 查 閱 了 變 速 器 設(shè) 計(jì) 的 相 關(guān)內(nèi) 容 ， 計(jì) 算 出 了 一 擋 傳 動(dòng) 比 的 范 圍 ， 最 后 把 各 檔 傳 動(dòng) 比 定 了 下 來(lái) 。 根 據(jù) 汽 車(chē)的 形 式 選 用 了 遠(yuǎn) 距 離 操 縱 機(jī) 構(gòu) 以 及 鎖 環(huán) 式 同 步 器 換 擋 。 此 次 設(shè) 計(jì) 的 變 速 器 各項(xiàng) 指 標(biāo) （ 最 高 車(chē) 速 、 最 大 爬 坡 度 等 等 ） 都 幾 乎 滿 足 。 最 后 對(duì) 變 速 器 一 擋 工 作時(shí) 的 齒 輪 和 常 嚙 合 齒 輪 以 及 軸 的 強(qiáng) 度 做 了 校 核 ， 都 滿 足 強(qiáng) 度 要 求 ， 變 速 器 其他 零 件 以 及 整 體 尺 寸 也 都 達(dá) 到 要 求 。 關(guān) 鍵 詞 ： 變 速 器 ， 傳 動(dòng) 比 ， 灑 水 車(chē) ， 設(shè) 計(jì) 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) III DESIGN OF HKD-5 TON SPRINKLERTRANSMISSIONABSTRACTTransmission is a vital part of the car, it can change the torque andspeed that the power output device conveys to the driving wheel. It can providedifferent forces for different driving conditions, different road conditions. At the same time, it can make the engine in the best working state and make rational useof the power of the engine. The transmission can reverse and stop the car. Somespecial vehicles can draw power from the transmission, for example, thedesigned sprinkler needs to get power from the transmission.Mechanical transmission is one of the most common transmissions. Itsstructure is relatively simple, the main part is composed of four shafts and gears.Four shafts are: the first axis, the second axis, the middle axis, the inverted shaft.It is through the meshing of gears with different tooth numbers to achieve thepurpose of speed change.My design task is to design the transmission assembly of 5 ton sprinkler. Before the design, I reviewed the automobile design and automobilestructure about the transmission, and made a further understanding of thetransmission. After that, I made an in-depth analysis of the transmission, and Iknew the structure of each part. The related contents of transmission design areconsulted on the Internet, the range of first gear transmission ratio is calculated,and finally the transmission ratio of each gear is fixed. In addition, thearrangement scheme and shift form of transmission mechanism are determined,and 51 gear intermediate shaft transmission and synchronizer shift are adopted.According to the form of the car, the remote control mechanism is selected. Thistime The transmission indicators (maximum speed, maximum climbing slope, 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) IV etc.) are almost met. Finally, the strength of the gear, common meshing gear andshaft of the first gear of the transmission is checked, which meets the strengthrequirements, and the other parts of the transmission and the overall size alsomeet the requirements.KEY WORDs: transmission, transmission ratio, sprinkler, design 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) V 目 錄前 言 .1第 一 章 變 速 器 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 布 置 .3 1.1 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 布 置 方 案 分 析 .3 1.2 零 部 件 結(jié) 構(gòu) 方 案 分 析 .7第 二 章 變 速 器 主 要 參 數(shù) 的 選 擇 .9 2.1 各 檔 傳 動(dòng) 比 的 分 配 .9 2.2 中 心 距 A.10 2.3 齒 輪 參 數(shù) 的 選 擇 .10 2.4 各 擋 齒 輪 齒 數(shù) 的 分 配 .12第 三 章 變 速 器 的 設(shè) 計(jì) 與 計(jì) 算 .16 3.1 齒 輪 的 計(jì) 算 與 校 核 .16 3.2 軸 的 計(jì) 算 與 校 核 .20 3.3 軸 承 的 校 核 與 計(jì) 算 .23 3.4 鍵 的 校 核 計(jì) 算 .23第 四 章 同 步 器 的 設(shè) 計(jì) .25 4.1 同 步 器 主 要 尺 寸 的 確 定 .25 4.2 主 要 參 數(shù) 的 確 定 .26第 五 章 變 速 器 操 縱 機(jī) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) .27第 六 章 結(jié) 論 .28參 考 文 獻(xiàn) .29致 謝 .31 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 1 前 言變 速 箱 從 字 面 意 思 來(lái) 理 解 ， 那 就 是 能 改 變 速 比 的 箱 體 ， 從 而 影 響 著汽 車(chē) 的 行 駛 速 度 。 我 們 經(jīng) 常 叫 它 變 速 器 。 要 使 變 速 器 正 常 工 作 ， 要 滿 足最 基 本 的 兩 點(diǎn) ： 第 一 點(diǎn) 就 是 需 要 把 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 動(dòng) 力 傳 遞 出 來(lái) ， 即 傳 動(dòng) 的 裝置 ； 第 二 點(diǎn) 就 是 改 變 速 比 ， 即 變 速 的 裝 置 。 變 速 器 的 原 理 不 是 很 復(fù) 雜 ，箱 體 內(nèi) 包 含 許 多 對(duì) 齒 輪 ， 不 同 的 擋 位 工 作 時(shí) ， 不 同 的 齒 輪 接 觸 嚙 合 。 齒輪 一 旦 做 好 它 的 齒 的 數(shù) 目 是 不 會(huì) 發(fā) 生 變 化 的 ,被 裝 進(jìn) 箱 體 內(nèi) 它 的 速 比 也 是固 定 不 變 的 。 應(yīng) 用 變 速 器 的 地 方 特 別 多 ， 用 在 不 同 的 地 方 ， 會(huì) 起 到 不 同 的作 用 ， 但 是 他 們 都 是 利 用 了 變 速 器 能 使 速 度 發(fā) 生 變 化 的 特 點(diǎn) 。 以 汽 車(chē) 上 的 為 例 ， 用 于 汽 車(chē) 上 的 變 速 器 主 要 通 過(guò) 不 同 齒 輪 的 嚙 合 ， 獲 得 不 同 大 小的 動(dòng) 力 ， 獲 得 不 一 樣 的 行 駛 速 度 ， 適 應(yīng) 各 種 不 同 的 行 駛 工 況 （ 起 步 、 加速 、 行 駛 及 克 服 各 種 道 路 阻 礙 ） 。 我 們 常 見(jiàn) 的 變 速 器 有 手 動(dòng) 的 、 自 動(dòng) 的 、無(wú) 級(jí) 的 。汽 車(chē) 的 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 中 每 一 部 分 都 不 能 缺 少 ， 變 速 器 也 包 括 在 內(nèi) 不 可 或缺 ， 變 速 器 的 質(zhì) 量 也 在 一 定 程 度 上 決 定 了 汽 車(chē) 的 好 壞 。 他 的 目 的 ： 1） 變速 器 它 是 經(jīng) 過(guò) 里 面 的 幾 組 齒 輪 機(jī) 構(gòu) ， 得 到 大 小 不 一 樣 的 動(dòng) 力 ， 使 汽 車(chē) 不一 樣 的 行 駛 速 度 ， 適 應(yīng) 各 種 不 同 的 行 駛 工 況 （ 起 步 、 加 速 、 行 駛 及 克 服各 種 道 路 阻 礙 ） 。 2)變 速 器 倒 擋 軸 上 裝 有 惰 性 齒 輪 ， 在 不 改 變 其 他 條 件 下 ，也 就 是 輸 入 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 ， 汽 車(chē) 能 夠 實(shí) 現(xiàn) 倒 退 的 目 標(biāo) 。 3） 可 以 把 整 個(gè) 汽 車(chē) 的 動(dòng) 力 切 斷 ， 汽 車(chē) 在 起 步 之 前 ， 要 讓 變 速 器 處 在 空 擋 的 位 置 ， 否 則 可 能 熄 火 。 4）實(shí) 現(xiàn) 空 檔 ， 當(dāng) 駕 駛 員 雙 腳 離 開(kāi) 離 合 器 的 時(shí) 候 ， 此 時(shí) 掛 入 空 擋 ， 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 動(dòng) 力無(wú) 法 送 到 整 車(chē) 。 此 時(shí) 汽 車(chē) 處 于 停 止 狀 態(tài) ， 也 就 是 司 機(jī) 短 暫 的 離 開(kāi) 車(chē) ， 沒(méi) 必 要熄 火 。 5） 汽 車(chē) 在 下 大 坡 時(shí) 或 連 續(xù) 下 坡 時(shí) ， 如 果 僅 靠 剎 車(chē) 系 統(tǒng) 不 斷 剎 車(chē) 的 話 ，車(chē) 的 剎 車(chē) 片 磨 損 極 快 ， 此 時(shí) 可 以 掛 上 一 擋 或 者 二 擋 ， 通 過(guò) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 力 使 汽 車(chē)行 駛 的 慢 些 ， 提 高 車(chē) 的 壽 命 。對(duì) 變 速 器 提 出 以 下 幾 點(diǎn) 要 求 :(1)保 證 汽 車(chē) 所 必 須 的 基 本 性 能 。(2)設(shè) 置 空 檔 ， 用 來(lái) 中 斷 動(dòng) 力 的 傳 遞 路 線 。(3)設(shè) 置 倒 擋 ， 汽 車(chē) 能 倒 退 。 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 2 (4)設(shè) 置 動(dòng) 力 輸 出 裝 置 。(5)換 擋 迅 速 、 省 力 、 方 便 。(6)工 作 可 靠 。 不 跳 擋 、 不 亂 擋 。(7)變 速 器 應(yīng) 用 高 的 工 作 效 率 。(8)變 速 器 的 工 作 噪 聲 低 。除 了 上 面 幾 點(diǎn) 要 求 外 ， 變 速 器 還 不 能 做 得 很 大 ， 質(zhì) 量 也 要 輕 ， 造 著 簡(jiǎn) 單 、價(jià) 格 也 要 便 宜 、 維 修 方 便 、 工 作 可 靠 。 即 符 合 三 好 （ 好 修 、 好 造 、 好 用 ） 等要 求 。 變 速 器 里 面 的 零 件 也 要 盡 量 符 合 “ 三 化 ” 。 （ 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 系 列 化 、 通 用化 ） 滿 足 汽 車(chē) 必 要 的 動(dòng) 力 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 指 標(biāo) ， 這 與 變 速 器 的 擋 數(shù) 、 傳 動(dòng) 比 有 關(guān) 。 汽 車(chē) 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 。在 原 有 變 速 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 基 礎(chǔ) 上 ， 再 附 加 一 個(gè) 副 箱 體 ， 這 就 在 結(jié) 構(gòu) 變 化 不 大的 基 礎(chǔ) 上 ， 達(dá) 到 增 加 變 速 器 擋 數(shù) 的 目 的 。 近 年 來(lái) ， 變 速 器 操 縱 機(jī) 構(gòu) 有 向 自 動(dòng)操 作 方 向 發(fā) 展 的 趨 勢(shì) 。 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 3 第 一 章 變 速 器 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 布 置機(jī) 械 式 變 速 器 因 具 有 好 制 造 、 好 維 修 、 好 使 用 和 工 作 可 靠 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 因 此是 許 多 不 同 類 型 汽 車(chē) 的 首 選 目 標(biāo) 。1.1 傳 動(dòng) 機(jī) 構(gòu) 布 置 方 案 分 析一 、 固 定 軸 式 變 速 器1.兩 軸 式 變 速 器 兩 軸 式 變 速 器 它 也 屬 于 固 定 軸 式 變 速 器 。 從 它 的 叫 法 和 所 屬 類 別 我 們 不 難 理 解 ， 它 是 固 定 軸 式 變 速 器 ， 又 是 兩 軸 式 變 速 器 ， 所以 主 體 部 分 由 兩 根 固 定 的 軸 構(gòu) 成 。 中 間 軸 式 變 速 器 與 兩 軸 式 變 速 器 相 比 ， 多了 一 根 中 間 軸 ， 它 的 主 體 部 分 就 是 三 根 固 定 的 軸 組 成 。 少 了 一 根 軸 ， 需 要 的零 部 件 就 少 了 許 多 ， 使 得 構(gòu) 造 簡(jiǎn) 單 了 不 少 。 除 此 之 外 ， 因 為 只 有 兩 根 軸 ， 它的 動(dòng) 力 傳 遞 只 能 通 過(guò) 一 對(duì) 齒 輪 來(lái) 進(jìn) 行 ， 所 以 效 率 高 。 參 與 工 作 的 齒 輪 少 ， 噪聲 也 降 低 了 。 兩 軸 式 變 速 器 它 的 第 一 軸 的 動(dòng) 力 直 接 來(lái) 源 于 離 合 器 ， 它 不 能 夠設(shè) 置 直 接 檔 。 在 汽 車(chē) 前 進(jìn) 時(shí) 掛 入 最 高 擋 ， 所 有 的 齒 輪 均 會(huì) 受 到 力 的 作 用 ， 降低 了 變 速 器 的 壽 命 ， 同 時(shí) 參 與 工 作 的 齒 輪 過(guò) 多 ， 噪 聲 也 比 較 大 。 兩 軸 式 變 速器 它 經(jīng) 過(guò) 一 對(duì) 齒 輪 的 傳 遞 ， 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 發(fā) 生 了 變 化 ， 輸 入 軸 和 輸 出 軸 旋 轉(zhuǎn)方 向 剛 好 相 反 。 兩 軸 式 變 速 器 它 多 種 傳 動(dòng) 方 案 的 布 置 ， 下 面 介 紹 一 下 幾 種 常 見(jiàn) 的 兩 軸 式變 速 器 傳 動(dòng) 布 置 方 案 。 圖 1-1 所 畫(huà) 出 的 變 速 器 ， 它 是 用 在 前 置 前 驅(qū) 的 汽 車(chē) 上的 。 它 典 型 的 特 點(diǎn) 是 ： 變 速 器 輸 出 軸 與 主 減 速 器 齒 輪 一 體 化 。 主 減 速 器 采 用何 種 齒 輪 ， 這 還 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 如 何 放 置 有 關(guān) 。 除 此 之 外 ， 還 有 帶 有 協(xié) 助 支 撐 的 方 案 ，這 樣 減 少 了 軸 的 撓 度 和 變 形 ， 減 少 齒 輪 的 損 耗 ， 延 長(zhǎng) 齒 輪 的 使 用 壽 命 和 降 低工 作 噪 聲 。 還 有 的 方 案 是 倒 擋 齒 輪 始 終 嚙 合 ， 有 的 方 案 是 所 有 擋 位 均 采 用 同步 器 換 擋 。 所 有 擋 位 都 用 同 步 器 換 擋 的 話 ， 需 要 考 慮 一 個(gè) 問(wèn) 題 ， 一 擋 輸 入 軸上 的 齒 輪 它 的 尺 寸 比 其 他 前 進(jìn) 擋 位 都 小 ， 別 的 擋 位 可 以 裝 在 輸 入 軸 的 后 端 ，但 是 一 擋 有 點(diǎn) 困 難 。 在 五 擋 變 速 器 的 基 礎(chǔ) 上 ， 可 以 把 五 擋 代 替 了 ， 相 當(dāng) 于 它不 存 在 ， 就 改 成 了 四 擋 變 速 器 ， 可 以 形 成 一 個(gè) 新 產(chǎn) 品 。 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 4 圖 1-1 兩 軸 式 變 速 器 傳 動(dòng) 方 案2.中 間 軸 式 變 速 器 中 間 軸 式 變 速 器 相 對(duì) 于 兩 軸 式 變 速 器 來(lái) 說(shuō) ， 在軸 的 數(shù) 目 上 ， 多 了 一 根 中 間 軸 ， 當(dāng) 然 需 要 的 軸 承 也 必 然 多 了 兩 個(gè) ； 在 結(jié) 構(gòu) 上 ，用 的 零 部 件 多 了 ， 構(gòu) 造 也 復(fù) 雜 了 ， 制 造 也 相 對(duì) 復(fù) 雜 。 兩 種 變 速 器 使 用 的 條 件也 不 一 樣 ， 前 者 多 用 于 前 置 后 驅(qū) 的 貨 車(chē) 上 ， 后 者 多 用 于 前 置 前 驅(qū) 的 汽 車(chē) 上 。中 間 軸 式 變 速 器 傳 動(dòng) 方 案 的 布 置 也 有 很 多 種 。 無(wú) 論 怎 么 布 置 ， 它 有 一 點(diǎn)是 不 變 的 ， 輸 入 動(dòng) 力 的 軸 它 的 后 端 與 常 嚙 合 主 動(dòng) 齒 做 成 一 體 化 。 這 樣 做 有 什么 好 處 呢 ？ 與 常 嚙 合 主 動(dòng) 齒 輪 接 觸 后 ， 直 接 得 到 的 是 直 接 擋 。 使 用 直 接 擋 時(shí) ，動(dòng) 力 傳 動(dòng) 是 略 過(guò) 中 間 軸 ， 直 接 從 輸 出 軸 傳 給 傳 動(dòng) 軸 ， 再 傳 給 整 車(chē) 驅(qū) 動(dòng) 的 輪 子 。此 時(shí) 由 于 幾 乎 所 有 的 齒 輪 除 了 常 嚙 合 主 動(dòng) 齒 輪 都 不 參 與 工 作 ， 所 以 效 率 極 高 ， 可 達(dá) 到 90%以 上 。 直 接 擋 在 行 駛 過(guò) 程 中 是 用 的 比 較 多 的 擋 位 ， 齒 輪 的 損 耗 ，軸 承 的 損 耗 都 降 低 了 ， 產(chǎn) 生 的 噪 聲 低 ， 延 長(zhǎng) 了 變 速 器 的 壽 命 。 汽 車(chē) 工 作 時(shí) ，除 了 直 接 擋 ， 其 他 擋 位 工 作 時(shí) ， 動(dòng) 力 傳 遞 路 線 必 須 要 經(jīng) 過(guò) 常 嚙 合 齒 輪 、 中 間軸 、 輸 出 軸 。 受 中 心 距 大 小 的 限 制 ， 一 擋 要 想 獲 得 大 的 轉(zhuǎn) 矩 ， 需 要 大 的 傳 動(dòng)比 。 無(wú) 論 擋 位 的 高 低 ， 傳 動(dòng) 方 案 都 可 以 采 用 常 接 觸 咬 合 齒 輪 傳 動(dòng) ， 換 擋 都 可以 用 同 步 器 或 嚙 合 套 換 擋 。 另 外 ， 同 步 器 或 嚙 合 套 大 多 都 裝 在 第 二 軸 上 。中 間 軸 式 變 速 器 有 一 個(gè) 缺 點(diǎn) 就 是 ， 汽 車(chē) 前 進(jìn) 時(shí) 或 者 倒 退 時(shí) ， 它 的 動(dòng) 力 傳遞 必 須 經(jīng) 過(guò) 一 對(duì) 常 嚙 合 齒 輪 然 后 在 經(jīng) 過(guò) 另 外 一 對(duì) 齒 輪 將 動(dòng) 力 傳 遞 出 去 ， 這 與兩 軸 式 變 速 只 經(jīng) 過(guò) 一 對(duì) 齒 輪 將 動(dòng) 力 傳 遞 出 去 相 比 ， 必 然 效 率 有 所 降 低 。 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 5 在 相 同 擋 數(shù) 的 變 速 器 中 ， 它 的 差 異 可 以 體 現(xiàn) 在 多 方 面 。 它 可 以 全 是 常 嚙合 齒 輪 ， 也 可 以 部 分 用 常 嚙 合 齒 輪 。 它 可 以 用 圓 錐 滾 子 軸 承 來(lái) 支 撐 軸 ， 也 可以 用 滾 動(dòng) 球 軸 承 來(lái) 支 撐 軸 。 它 可 以 用 同 步 器 換 擋 ， 也 可 以 用 嚙 合 套 換 擋 。 可以 把 倒 擋 布 置 在 左 側(cè) ， 也 可 以 把 倒 擋 布 置 在 右 側(cè) 。 圖 2-2 中 間 軸 式 五 擋 變 速 器 傳 動(dòng) 方 案上 圖 展 示 了 四 種 常 見(jiàn) 的 中 間 軸 式 五 擋 變 速 器 的 傳 動(dòng) 方 案 ， 下 面 一 一 介 紹各 種 方 案 的 特 點(diǎn) ， 各 有 什 么 不 同 ， 有 什 么 優(yōu) 缺 點(diǎn) 。 首 先 a 方 案 ， 與 其 他 方 案不 同 的 是 一 擋 倒 擋 的 齒 輪 形 式 。 而 方 案 b、 c 是 齒 輪 形 式 是 一 樣 的 ， 倒 擋 布 置順 序 有 差 異 。 方 案 d 比 較 特 殊 ， 它 把 倒 擋 和 超 速 擋 單 獨(dú) 放 置 在 副 箱 體 內(nèi) 。 這樣 布 置 體 現(xiàn) 出 來(lái) 許 多 優(yōu) 點(diǎn) ： （ 1） 提 高 軸 的 剛 性 。 （ 2） 減 少 齒 輪 的 損 耗 。 （ 3）降 低 噪 聲 。 （ 4） 不 需 要 超 速 檔 ， 可 以 把 它 代 替 了 ， 又 可 以 形 成 一 個(gè) 4+1 擋 的新 產(chǎn) 品 。以 上 各 方 案 中 ， 對(duì) 于 中 間 軸 式 變 速 器 ， 其 換 擋 方 式 比 較 隨 意 ， 可 以 選 用 同 步 器 換 擋 ， 也 可 以 用 嚙 合 套 ， 兩 種 方 式 均 可 以 到 達(dá) 目 的 。 在 同 一 變 速 器 中可 以 存 在 多 種 不 同 的 換 擋 方 式 ， 有 的 齒 輪 用 同 步 器 ， 有 的 齒 輪 用 嚙 合 套 。 那么 一 定 會(huì) 遵 循 這 樣 一 個(gè) 規(guī) 律 ： 高 擋 位 采 用 同 步 器 ， 低 擋 位 采 用 嚙 合 套 。 這 樣才 能 達(dá) 到 目 的 。本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 我 設(shè) 計(jì) 的 是 4X2(后 雙 胎 ） 的 5 噸 灑 水 車(chē) 的 變 速 器 ， 通 過(guò) 對(duì)以 上 方 案 的 比 較 ， 我 最 終 決 定 采 用 “5+1 擋 ”中 間 軸 式 變 速 器 。二 、 倒 擋 布 置 方 案 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 6 在 汽 車(chē) 正 常 工 作 的 時(shí) 候 ， 倒 擋 很 少 使 用 ， 用 的 時(shí) 候 也 是 汽 車(chē) 停 在 原 地 不動(dòng) 的 時(shí) 候 。 很 多 汽 車(chē) 的 變 速 器 中 的 倒 擋 直 接 采 用 直 齒 的 能 夠 橫 向 移 動(dòng) 的 齒 輪 。在 無(wú) 法 改 變 其 他 條 件 情 況 下 ， 為 了 汽 車(chē) 使 汽 車(chē) 能 倒 退 ， 比 較 簡(jiǎn) 單 的 方 法 就 是在 倒 擋 傳 動(dòng) 路 線 上 加 上 一 個(gè) 惰 性 齒 輪 ， 改 變 輸 出 軸 的 旋 轉(zhuǎn) 方 向 ， 從 而 實(shí) 現(xiàn) 汽車(chē) 的 倒 退 。 圖 1-3 倒 擋 布 置 方 案上 圖 顯 示 的 是 幾 種 常 見(jiàn) 的 倒 擋 布 置 方 案 ， 各 有 優(yōu) 缺 點(diǎn) ， 下 面 一 個(gè) 一 個(gè) 來(lái)分 析 。 圖 a 很 常 見(jiàn) 的 倒 擋 布 置 方 案 ， 沒(méi) 有 什 么 明 顯 的 特 點(diǎn) 。 圖 b 中 間 軸 長(zhǎng) 度變 小 了 ， 使 得 軸 的 變 形 減 小 ， 保 證 齒 輪 很 好 地 嚙 合 。 但 是 倒 擋 參 與 的 工 作 的齒 輪 比 較 多 ， 使 得 倒 擋 變 得 不 簡(jiǎn) 單 。 圖 c 它 的 特 點(diǎn) 是 倒 擋 提 供 的 扭 矩 比 較 大 ，但 是 它 的 換 擋 程 序 太 亂 ， 不 太 合 理 。 對(duì) 于 上 面 這 個(gè) 缺 點(diǎn) ， 需 要 進(jìn) 行 改 動(dòng) ， 于是 有 了 圖 d 這 種 方 案 。 圖 e 這 種 方 案 可 是 比 較 特 殊 的 ， 它 有 兩 個(gè) 齒 輪 做 成 了一 體 （ 一 擋 、 倒 擋 ） ， 使 得 齒 寬 增 加 。 方 案 g 也 是 許 多 貨 車(chē) 常 用 的 倒 擋 布 置 方案 ， 但 是 它 所 需 要 的 撥 叉 軸 數(shù) 目 增 加 ， 這 增 加 了 箱 體 的 麻 煩 程 度 。變 速 器 隨 著 擋 位 的 變 低 ， 它 能 夠 提 供 的 轉(zhuǎn) 矩 越 大 ， 根 據(jù) 力 與 反 作 用 力 ， 參 與 工 作 的 齒 輪 受 到 的 力 越 大 ， 其 中 一 擋 、 倒 擋 是 受 力 最 大 的 。 這 會(huì) 使 得 軸發(fā) 生 變 形 ， 破 壞 了 齒 輪 咬 合 的 最 佳 條 件 ， 最 后 使 得 齒 輪 壽 命 變 短 和 噪 聲 增 加 。為 了 改 善 上 邊 的 不 利 情 況 ， 在 布 置 一 擋 、 倒 擋 齒 輪 時(shí) 盡 量 靠 近 軸 承 處 ， 然 后在 按 照 一 定 的 順 序 再 去 布 置 其 他 的 齒 輪 （ 從 高 到 低 、 或 者 從 低 到 高 都 可 以 ） 。 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 7 這 樣 使 得 變 速 器 的 壽 命 增 長(zhǎng) ， 裝 配 也 變 得 簡(jiǎn) 單 。 無(wú) 論 是 一 擋 工 作 時(shí) ， 還 是 倒擋 工 作 時(shí) ， 齒 輪 受 力 都 比 較 大 。 但 是 每 次 起 步 都 需 要 一 擋 ， 用 的 次 數(shù) 比 較 多 ，為 了 延 長(zhǎng) 變 速 器 的 壽 命 ， 可 以 將 一 擋 更 靠 近 軸 承 ， 倒 擋 放 在 一 擋 前 面 ， 僅 次于 一 擋 。 倒 擋 軸 無(wú) 論 處 在 中 間 軸 的 左 邊 還 是 右 邊 ， 均 能 實(shí) 現(xiàn) 倒 擋 的 目 標(biāo) ， 不同 的 地 方 是 ， 駕 駛 員 掛 擋 時(shí) ， 掛 擋 方 向 變 了 。 為 了 避 免 在 汽 車(chē) 行 駛 中 誤 掛 入倒 擋 ， 需 要 設(shè) 置 裝 置 來(lái) 提 醒 駕 駛 員 。 常 見(jiàn) 的 就 是 加 一 個(gè) 彈 簧 ， 只 有 克 服 力 才能 掛 入 倒 擋 。1.2 零 部 件 結(jié) 構(gòu) 方 案 分 析一 、 齒 輪 形 式 變 速 器 用 的 齒 輪 分 兩 種 ： 直 齒 圓 柱 齒 輪 、 斜 齒 圓 柱 齒 輪 。斜 齒 圓 柱 齒 輪 優(yōu) 點(diǎn) ： 齒 輪 損 耗 少 ， 嚙 合 時(shí) 接 觸 面 積 大 ， 工 作 值 得 信 賴 等 ；它 的 缺 點(diǎn) :加 工 出 來(lái) 比 較 困 難 ， 工 作 時(shí) 因 齒 面 是 斜 的 對(duì) 軸 有 橫 向 力 的 作 用 ， 對(duì)軸 承 壽 命 有 影 響 。 變 速 器 除 了 一 擋 、 倒 擋 均 采 用 斜 齒 圓 柱 齒 輪 。 直 齒 圓 柱 齒輪 僅 適 用 于 抵 擋 和 倒 擋 。 本 次 設(shè) 計(jì) 一 擋 和 倒 擋 采 用 直 齒 圓 柱 齒 輪 ， 其 他 擋 位均 采 用 斜 齒 圓 柱 齒 輪 。二 、 換 擋 機(jī) 構(gòu) 形 式變 速 器 常 用 的 三 種 換 擋 機(jī) 構(gòu) 形 式 ： 直 齒 滑 動(dòng) 齒 輪 、 嚙 合 套 和 同 步 器 。直 齒 滑 動(dòng) 齒 輪 換 擋 缺 點(diǎn) ： 兩 齒 輪 面 之 間 相 互 摩 擦 ， 損 壞 齒 面 ， 還 有 沖 擊力 ， 產(chǎn) 生 噪 聲 。 不 僅 使 齒 輪 不 斷 損 耗 ， 壽 命 減 少 ， 同 時(shí) 使 司 機(jī) 有 不 好 的 感 覺(jué) ， 又 影 響 了 乘 客 的 乘 車(chē) 體 驗(yàn) ， 換 擋 行 程 也 很 長(zhǎng) 。 優(yōu) 點(diǎn) :結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 好 造 ， 好 拆 ，好 修 ， 并 且 使 得 變 速 器 選 轉(zhuǎn) 部 分 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 減 小 ， 但 是 一 般 只 用 在 一 擋 、 倒擋 上 ， 其 他 地 方 幾 乎 不 用 。嚙 合 套 換 擋 ： 換 擋 行 程 短 ， 由 于 接 合 齒 數(shù) 較 多 ， 分 擔(dān) 下 來(lái) ， 每 個(gè) 齒 輪 受到 的 換 擋 沖 擊 載 荷 就 小 ， 并 且 輪 齒 不 參 與 換 擋 ， 所 以 他 們 壽 命 更 長(zhǎng) 一 些 。 目前 用 嚙 合 套 換 擋 的 地 方 也 很 少 ， 多 用 在 重 型 貨 車(chē) 上 。與 以 上 兩 種 換 擋 機(jī) 形 方 式 相 比 ， 使 用 同 步 器 換 擋 具 有 以 上 兩 種 換 擋 方 式所 沒(méi) 有 的 優(yōu) 點(diǎn) ， 能 保 證 換 擋 快 、 “ 安 靜 ” 換 擋 ， 對(duì) 駕 駛 員 的 操 作 要 求 也 沒(méi) 那 么嚴(yán) 格 ， 從 而 提 高 了 汽 車(chē) 的 安 全 性 和 駕 駛 員 的 舒 適 度 。 雖 然 它 與 直 齒 滑 動(dòng) 齒 輪 、嚙 合 套 相 比 較 ， 有 著 比 較 多 的 缺 點(diǎn) ， 但 可 以 忽 略 。 目 前 同 步 器 換 擋 還 是 最 受 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 8 歡 迎 的 換 擋 方 式 。二 、 變 速 器 軸 承 的 選 擇變 速 器 采 用 何 種 類 型 的 軸 承 受 許 多 因 素 的 影 響 ， 最 常 見(jiàn) 的 受 結(jié) 構(gòu) 限 制 和載 荷 特 點(diǎn) 的 影 響 。 根 據(jù) 它 的 結(jié) 構(gòu) 和 所 受 載 荷 的 特 點(diǎn) ， 在 根 據(jù) 各 種 軸 承 的 特 點(diǎn) ，受 力 情 況 ， 來(lái) 選 擇 合 適 的 軸 承 。軸 承 的 選 擇 常 受 到 殼 體 結(jié) 構(gòu) 的 限 制 ， 在 布 置 上 常 常 是 個(gè) 難 題 。 軸 承 外 圈有 擋 圈 的 球 軸 常 常 用 在 第 一 軸 的 軸 端 用 來(lái) 承 受 軸 向 力 并 且 將 軸 向 力 傳 遞 給 殼體 。 圓 柱 滾 子 軸 承 有 承 擔(dān) 徑 向 力 的 能 力 所 以 可 以 安 裝 在 每 根 軸 的 前 部 ， 而 每根 軸 的 末 端 則 可 以 安 裝 球 軸 承 來(lái) 與 之 配 合 ， 但 要 注 意 的 是 球 軸 承 外 圈 必 須 裝有 擋 圈 這 樣 才 可 以 起 到 承 受 軸 向 力 的 作 用 。 圓 錐 滾 子 軸 承 也 是 一 種 在 變 速 器 內(nèi) 常 見(jiàn) 的 軸 承 ， 它 的 缺 點(diǎn) 是 裝 配 完 成 之 后 需 要 調(diào) 整 預(yù) 緊 力 加 大 裝 配 難 度 以 及滾 子 磨 損 之 后 后 會(huì) 使 軸 發(fā) 生 偏 移 影 響 到 齒 輪 間 的 正 常 嚙 合 。平 時(shí) 常 用 在 變 速 器 軸 末 端 的 軸 承 主 要 有 球 軸 承 和 圓 柱 滾 子 軸 承 這 類 在 直徑 系 列 里 屬 于 中 系 列 的 軸 承 。 軸 承 的 直 徑 需 要 隨 著 變 速 器 兩 軸 間 距 離 而 定 ，一 般 情 況 下 箱 體 尺 寸 確 定 之 后 ， 箱 體 上 的 軸 承 孔 中 心 的 間 隔 不 能 少 于 620毫 米 。如 果 變 速 器 內(nèi) 的 各 檔 齒 輪 組 與 各 軸 之 間 不 是 固 定 的 連 接 在 一 起 ， 即 兩 者存 在 可 以 相 對(duì) 運(yùn) 動(dòng) 的 部 分 ， 這 時(shí) 我 們 就 需 要 使 用 滾 針 軸 承 和 滑 動(dòng) 軸 套 與 之 配合 。 利 用 滾 針 軸 承 可 以 有 效 的 減 小 軸 與 齒 輪 間 配 合 轉(zhuǎn) 動(dòng) 是 產(chǎn) 生 的 滾 動(dòng) 摩 檫 力從 而 降 低 動(dòng) 力 損 失 提 高 工 作 效 率 ， 并 且 減 小 了 軸 與 齒 輪 間 的 徑 向 空 隙 提 高 了 定 位 的 準(zhǔn) 確 度 ， 使 運(yùn) 轉(zhuǎn) 更 加 流 暢 。 相 比 于 滾 針 軸 承 來(lái) 說(shuō) 滑 動(dòng) 軸 套 的 缺 陷 尤 為明 顯 ， 配 合 間 隙 大 導(dǎo) 致 磨 損 加 快 ， 磨 損 之 后 又 會(huì) 影 響 到 齒 輪 定 位 的 準(zhǔn) 確 性 和運(yùn) 轉(zhuǎn) 時(shí) 的 平 穩(wěn) 性 ， 產(chǎn) 生 很 大 的 噪 音 。 它 的 優(yōu) 點(diǎn) 就 是 價(jià) 格 便 宜 ， 材 料 易 得 ， 工藝 流 程 簡(jiǎn) 單 。變 速 器 各 零 件 之 間 布 置 的 緊 密 、 整 體 尺 寸 不 大 的 特 點(diǎn) ， 根 據(jù) 箱 體 的 大 小 ，如 果 軸 承 尺 寸 選 的 大 ， 常 常 不 好 布 置 ， 且 影 響 箱 體 的 壁 厚 ， 影 響 箱 體 的 強(qiáng) 度 。第 一 軸 經(jīng) 過(guò) 軸 承 支 撐 在 離 合 器 飛 輪 內(nèi) 墻 里 面 ， 軸 承 用 來(lái) 承 受 徑 向 力 ， 它 可 以把 力 傳 給 箱 體 ， 讓 箱 體 來(lái) 接 受 這 個(gè) 力 。 本 次 設(shè) 計(jì) 我 選 用 角 接 觸 球 軸 承 。 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 9 第 二 章 變 速 器 主 要 參 數(shù) 的 選 擇2.1 各 檔 傳 動(dòng) 比 的 分 配參 考 同 類 車(chē) 型 確 定 了 該 車(chē) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的 相 關(guān) 參 數(shù) ： 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 型 號(hào) ： WP3Q130E50最 大 功 率 ： 96/3000 最 大 扭 矩 :350/1400-1800 車(chē) 輪 ： 7.5-R16計(jì) 算 主 減 速 器 傳 動(dòng) 比 ： ag rui nri 377.00 (2-1)式 中 ： n 為 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 高 轉(zhuǎn) 速 ， rr =0.4025m， 90,1 ag ui km/h代 入 數(shù) 據(jù) 得 0i =5.06滿 足 最 大 爬 坡 度 ： max1 max 0 sg e Tmg ri T i （ 2-2）式 中 ： 最 大 總 質(zhì) 量 m=7500kg， 重 力 加 速 度 g 為 10m/ 2s ， maxeT 為 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 的最 大 轉(zhuǎn) 矩 maxeT =350 mN ， max 為 道 路 最 大 阻 力 系 數(shù) max =0.31， T =0.9代 入 數(shù) 據(jù) 得 1gi 5.11滿 足 附 著 條 件 ： nrge Fr iiT 01max (2-3)式 中 ： 9.0r ， mgFn 65.0 ， 7.0代 入 數(shù) 據(jù) 得 1gi 87.8參 考 同 類 車(chē) 型 初 定 一 擋 傳 動(dòng) 比 1gi =5.63其 他 擋 位 傳 動(dòng) 比 的 分 配 要 遵 循 一 定 的 規(guī) 律 ， 即 兩 個(gè) 相 鄰 擋 位 之 間 的 比 值幾 乎 接 近 一 個(gè) 定 值 。則 1,54.1,37.2,66.3 5432 gggg iiii 。 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 10 2.2 中 心 距 A對(duì) 于 中 間 軸 式 變 速 器 ， 它 的 中 心 距 是 一 個(gè) 最 重 要 的 參 考 數(shù) 據(jù) 。 它 基 本 已經(jīng) 決 定 了 變 速 器 的 大 小 。 根 據(jù) 機(jī) 械 設(shè) 計(jì) 中 齒 輪 接 觸 強(qiáng) 度 的 計(jì) 算 公 式 可 以 看 出 ，當(dāng) 中 心 距 確 定 的 時(shí) 候 ， 改 變 齒 輪 的 其 他 參 數(shù) ， 接 觸 強(qiáng) 度 是 不 會(huì) 發(fā) 生 變 化 的 ，這 也 說(shuō) 明 中 心 距 影 響 著 齒 輪 的 接 觸 強(qiáng) 度 。 在 定 中 心 距 的 時(shí) 候 要 綜 合 考 慮 這 些因 素 。對(duì) 于 中 間 軸 式 變 速 器 初 定 中 心 距 式 ， 可 以 根 據(jù) 下 面 的 公 式 計(jì) 算A=K 3 1max ge iT （ 2-4） 式 中 ， A 為 中 心 距 （ mm） ， K 為 中 心 距 系 數(shù)A ， 本 設(shè) 計(jì) K A 取 9.3；為 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 最 大 轉(zhuǎn) 矩maxeT （ N.m） ； 為 變 速 器 傳 動(dòng) 效 率g ， 取 96 。代 入 數(shù) 據(jù) A=118.7mm， 取 A=119mm2.3 齒 輪 參 數(shù) 的 選 擇一 、 模 數(shù)要 想 取 得 合 適 的 模 數(shù) 需 要 考 慮 問(wèn) 題 全 面 ， 首 先 可 以 根 據(jù) 那 些 含 有 模 數(shù) 的計(jì) 算 公 式 考 慮 ， 比 較 常 見(jiàn) 的 就 是 彎 曲 強(qiáng) 度 、 接 觸 強(qiáng) 度 計(jì) 算 公 式 。 還 要 考 慮 到模 數(shù) 對(duì) 其 性 能 的 影 響 ， 我 選 取 這 個(gè) 模 數(shù) 是 否 能 夠 加 工 出 來(lái) ， 如 果 能 夠 加 工 出 來(lái) ， 它 的 加 工 過(guò) 程 是 不 是 很 復(fù) 雜 ， 等 等 一 些 問(wèn) 題 都 需 要 考 慮 。在 變 速 器 A中 心 距 已 經(jīng) 確 定 的 情 況 下 ， 可 根 據(jù) 2 )( 21 zzmA 知 道 ， 齒 輪 的模 數(shù) 與 齒 數(shù) 成 反 比 例 關(guān) 系 ， 齒 數(shù) 增 加 ， 降 低 了 噪 聲 也 增 加 了 齒 寬 。 模 數(shù) 的 選擇 是 矛 盾 的 ， 從 工 藝 方 面 說(shuō) 起 ， 當(dāng) 然 是 全 部 選 用 相 同 的 模 數(shù) ， 這 樣 容 易 加 工 ，降 低 加 工 成 本 ； 從 強(qiáng) 度 方 面 說(shuō) 起 ， 應(yīng) 該 選 用 不 同 的 模 數(shù) ， 齒 輪 的 模 數(shù) 對(duì) 彎 曲疲 勞 強(qiáng) 度 有 很 大 影 響 ， 不 同 擋 位 對(duì) 彎 曲 疲 勞 強(qiáng) 度 要 求 不 一 樣 。表 2 1 汽 車(chē) 變 速 器 齒 輪 的 法 向 模 數(shù) nm車(chē) 型 微 型 轎 車(chē) 中 型 轎 車(chē) 中 型 貨 車(chē) 重 型 汽 車(chē) nm 2.25-2.75 2.75-3 3.50-4.5 4.50-6 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 11 由 于 設(shè) 計(jì) 的 是 5 噸 灑 水 車(chē) ， 所 以 取 nm =3mm， m=3.5mm。二 、 壓 力 角 齒 輪 壓 力 角 選 取 時(shí) ， 不 宜 過(guò) 大 ， 不 宜 過(guò) 小 ， 要 合 適 。 壓 力 角 如 果 選 取 的不 合 適 ， 它 將 影 響 著 齒 輪 的 重 合 度 、 齒 輪 的 強(qiáng) 度 、 傳 動(dòng) 的 平 穩(wěn) 性 。 壓 力 角 取大 點(diǎn) 有 很 多 優(yōu) 點(diǎn) ， 但 是 不 是 越 大 越 好 。 有 的 齒 輪 它 的 性 能 隨 著 壓 力 角 的 變 化 ，它 是 類 似 一 個(gè) 拋 物 線 ， 當(dāng) 壓 力 角 到 達(dá) 一 個(gè) 數(shù) 值 時(shí) ， 性 能 不 但 不 增 加 ， 還 下 降 。選 取 一 個(gè) 壓 力 角 不 可 能 同 時(shí) 滿 足 所 有 條 件 ， 對(duì) 于 不 同 的 車(chē) ， 側(cè) 重 點(diǎn) 不 同 。 乘用 車(chē) 側(cè) 重 乘 車(chē) 的 舒 適 性 ， 要 噪 聲 低 ， 可 以 選 用 小 的 壓 力 角 ； 而 對(duì) 于 商 用 車(chē) 側(cè)重 于 動(dòng) 力 性 ， 要 選 用 大 點(diǎn) 的 壓 力 角 。 實(shí) 際 上 為 了 滿 足 國(guó) 家 標(biāo) 準(zhǔn) 和 設(shè) 計(jì) 要 求 ， 在 這 次 設(shè) 計(jì) 中 我 選 定 了 壓 力 角 為20。三 、 螺 旋 角 的 選 擇螺 旋 角 為 斜 齒 輪 的 一 個(gè) 重 要 參 數(shù) ， 它 影 響 著 齒 輪 嚙 合 時(shí) 接 觸 面 積 、 齒 輪的 性 能 。 選 取 一 些 大 點(diǎn) 的 螺 旋 角 ， 它 能 提 高 某 些 性 能 ， 改 善 一 些 不 良 裝 況 。齒 輪 的 接 觸 強(qiáng) 度 隨 著 螺 旋 角 的 變 大 成 上 升 趨 勢(shì) ， 而 齒 輪 的 抗 彎 強(qiáng) 度 隨 著 螺 旋角 的 變 化 類 似 拋 物 線 ， 先 增 加 到 一 定 程 度 ， 然 后 開(kāi) 始 下 降 ， 但 不 會(huì) 降 到 0。貨 車(chē) 變 速 器 選 取 范 圍 一 般 是 18-26， 綜 合 考 慮 抗 彎 強(qiáng) 度 和 接 觸 強(qiáng) 度 等 因 素 ，我 最 終 決 定 選 取 =24。四 、 齒 寬 b 在 選 擇 齒 寬 時(shí) ， 要 考 慮 多 方 面 因 素 對(duì) 它 的 影 響 。 齒 輪 的 寬 度 會(huì) 影 響 著 兩根 軸 的 長(zhǎng) 度 ， 齒 輪 做 的 寬 必 定 導(dǎo) 致 質(zhì) 量 的 增 加 ， 齒 輪 做 的 寬 ， 嚙 合 時(shí) 接 觸 面積 大 ， 工 作 平 穩(wěn) 。齒 寬 的 確 定 通 常 根 據(jù) 齒 輪 模 數(shù) 大 小 來(lái) 確 定 ：直 齒 b= mkc ck 為 齒 寬 系 數(shù) ， 取 為 4.5-8.0斜 齒 b= acmk ck =6.0-8.5綜 合 考 慮 之 后 ， 本 設(shè) 計(jì) 中 間 軸 三 擋 齒 輪 、 中 間 軸 四 擋 齒 輪 、 中 間 軸 五 擋齒 輪 齒 寬 取 19mm， 中 間 軸 二 檔 齒 輪 、 中 間 軸 一 擋 齒 輪 、 中 間 軸 倒 擋 齒 輪 齒寬 取 24mm。 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 12 五 、 齒 輪 變 位 系 數(shù) 的 選 擇 原 則對(duì) 于 有 些 齒 輪 的 變 位 是 很 有 必 要 的 。 變 位 齒 輪 主 要 分 為 高 度 變 位 和角 度 變 位 。 零 傳 動(dòng) 分 為 兩 種 情 況 ： （ 1） 021 xx ， 即 標(biāo) 準(zhǔn) 齒 輪 傳 動(dòng) ， （ 2）021 xx ， 即 等 距 離 變 位 傳 動(dòng) 或 高 度 變 位 傳 動(dòng) 。 角 度 變 位 ： 正 傳 動(dòng) 和 負(fù) 傳動(dòng) 由 于 嚙 合 角 發(fā) 生 了 變 化 。變 位 系 數(shù) 的 確 定 是 設(shè) 計(jì) 中 必 須 斟 酌 的 條 件 ， 直 接 影 響 到 齒 輪 的 傳 動(dòng) 性 能 。變 位 系 數(shù) 與 許 多 因 素 有 關(guān) ， 受 許 多 條 件 的 限 制 。（ 1） 選 擇 變 位 系 數(shù) 必 須 滿 足 的 基 本 要 求 限 制 條 件1） 保 證 不 發(fā) 生 根 切 。 變 位 系 數(shù) 應(yīng) 該 滿 足 要 求 。2） 保 證 齒 頂 不 變 尖 。 正 變 位 時(shí) 會(huì) 導(dǎo) 致 齒 頂 變 尖 ， 一 般 要 求 齒 頂 圓 齒 厚 as（ 0.25-0.4） m。3） 保 證 必 要 的 重 合 度 。4） 保 證 不 發(fā) 生 過(guò) 度 曲 線 干 涉 現(xiàn) 象 。（ 2） 變 位 系 數(shù) 選 擇 方 法 選 擇 變 位 系 數(shù) 的 方 法 有 很 多 種 ， 計(jì) 算 法 、 線 圖法 、 表 格 法 以 及 封 閉 圖 法 等 。 在 我 國(guó) ， 封 閉 圖 法 用 的 較 為 多 些 ， 用 的 時(shí) 候 ，需 要 綜 合 考 慮 多 方 面 因 素 ， 選 取 出 比 較 合 適 的 變 位 系 數(shù) 。在 中 間 軸 式 變 速 器 中 ， 有 許 多 對(duì) 齒 輪 ， 但 是 許 多 對(duì) 齒 輪 裝 在 兩 根 固 定 的軸 上 ， 如 何 保 證 中 心 距 為 定 值 ， 還 能 保 證 良 好 的 嚙 合 條 件 ？ 有 的 齒 輪 可 以 進(jìn)行 變 位 ， 對(duì) 于 斜 齒 輪 傳 動(dòng) ， 可 以 改 變 螺 旋 角 。2.4 各 擋 齒 輪 齒 數(shù) 的 分 配 可 根 據(jù) 前 邊 所 選 的 A、 m、 等 參 數(shù) ， 以 及 汽 車(chē) 的 擋 數(shù) 5+1 擋 、 每 個(gè) 擋 位的 傳 動(dòng) 比 和 變 速 器 的 形 式 來(lái) 計(jì) 算 分 配 各 擋 齒 數(shù) 。 值 得 注 意 的 是 ， 參 與 工 作 的一 對(duì) 齒 輪 的 齒 數(shù) 盡 可 能 沒(méi) 有 公 約 數(shù) ， 使 得 齒 輪 工 作 時(shí) ， 磨 損 均 勻 。前 面 方 案 中 已 經(jīng) 確 定 好 各 擋 位 用 何 種 齒 輪 傳 動(dòng) ， 下 面 是 齒 輪 的 參 數(shù) ， 斜齒 輪 nm =3mm， 直 齒 輪 m=3.5mm， 螺 旋 角 =24。1.確 定 一 擋 齒 輪 的 齒 數(shù)一 擋 傳 動(dòng) 比 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 13 109121 ZZZZi （ 2-5）如 果 知 道 了 Z9,Z10的 齒 數(shù) ， 則 可 以 求 出 Z2 與 Z1的 傳 動(dòng) 比 。一 擋 為 直 齒 輪 ， Z h = mA2 =69對(duì) 于 貨 車(chē) 而 言 ， Z10取 15-17 之 間 ， 本 設(shè) 計(jì) Z10取 17， Z9=Z h -Z10=52。對(duì) 中 心 距 進(jìn) 行 修 正 ： A= m Z h /2=120.75mm 取 A=121mm確 定 常 嚙 合 齒 輪 的 齒 數(shù) 191012 iZZZZ =1.841常 嚙 合 齒 輪 的 中 心 距 和 一 擋 傳 動(dòng) 齒 輪 的 中 心 距 相 等 ， 即 cos2 21 ZZmA （ 2-6）代 入 數(shù) 據(jù) 得 到 ， 1Z =25， Z2=48反 算 中 心 距 ： A= cos2 21 ZZmn =119.8mm， 與 121mm 相 差 不 大 ；實(shí) 際 傳 動(dòng) 比 ： i1= 101 92ZZ ZZ =5.87 與 5.63 相 差 不 大 ， 符 合 要 求 。2.確 定 二 擋 齒 輪 的 齒 數(shù) 二 擋 為 斜 齒 輪 22187 iZZZZ =48253.66=1.906 cos2 87 ZZmA n ， 8=15校 核 螺 旋 角 82tantan 8721 2 1 ZZZZ Z ，1.662 與 1.834 相 差 不 大 ， 8可 取由 上 述 兩 個(gè) 公 式 求 得 ， 27;50 87 ZZ 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 14 反 算 中 心 距 ： A= cos2 87 ZZmn =119.57mm 與 121mm 相 差 不 大 。實(shí) 際 傳 動(dòng) 比 3.56 與 3.66 相 差 不 大 ， 符 合 要 求 。3.確 定 三 擋 齒 輪 的 齒 數(shù) 32165 iZZZZ =48252.37=1.234 cos2 65 ZZmA n ， 6=17校 核 螺 旋 角 62tantan 6521 2 1 ZZZZ Z1.456 與 1.468 相 差 不 大綜 合 以 上 兩 個(gè) 公 式 得 ， 35;42 65 ZZ反 算 中 心 距 ： A= cos2 65 ZZmn =120.78mm 與 121mm 相 差 不 大 。實(shí) 際 傳 動(dòng) 比 2.31 與 2.37 相 差 不 大 ， 符 合 要 求 。4.確 定 四 擋 齒 輪 的 齒 數(shù) 4 2143 iZZZZ =48251.54=0.802 cos2 43 ZZmA n ， 4=20校 核 螺 旋 角 42tantan 4321 2 1 ZZZZ Z1.233 與 1.185 相 差 不 大綜 合 上 述 兩 個(gè) 式 子 得 ， 41;35 43 ZZ反 算 中 心 距 ： A= cos2 43 ZZmn =121.3mm 與 121mm 相 差 不 大 ；實(shí) 際 傳 動(dòng) 比 1.63 與 1.54 相 差 不 大 ， 符 合 要 求 。5.確 定 倒 擋 齒 輪 的 齒 數(shù) 車(chē) 輛 與 交 通 工 程 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書(shū) 15 倒 擋 齒 輪 的 模 數(shù) 一 般 和 一 擋 一 樣 ， 齒 輪 形 式 也 一 樣 ， 惰 性 齒 輪 齒 數(shù) 可 以取 21、 22、 23 都 可 以 ， 根 據(jù) 實(shí) 際 情 況 選 取 。 本 設(shè) 計(jì) Z13取 23， 可 以 取 中 間 軸上 的 倒 擋 齒 輪 齒