專業(yè)課程設(shè)計(jì)貨車變速器z設(shè) 計(jì) 說 明 書題目：貨車機(jī)械變速器學(xué)號：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）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)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車上。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：一軸和二軸在一條中心線上。將它們連接即為直接檔，此時，齒輪、軸承不承受載荷而只傳遞轉(zhuǎn)矩，故而傳動效率高，而且摩損小，壽命長，噪音也較小。而在其他檔位上，經(jīng)過兩對連續(xù)齒輪傳動，傳動效率稍低。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式，故使用在一檔和倒檔的較多，它們的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。但是在換檔時齒輪端部產(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。斜齒圓柱齒輪傳動平穩(wěn)，噪聲很小，磨損小，壽命長。唯一的缺點(diǎn)是工作時有軸向力的產(chǎn)生，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這個缺點(diǎn)可以在進(jìn)行軸的載荷計(jì)算時予以平衡。通過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，這樣充分發(fā)揮其傳動平穩(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：直齒滑動齒輪、 嚙合套和同步器換檔。(1) 直齒滑動齒輪換檔該結(jié)構(gòu)形式制造容易，結(jié)構(gòu)簡單。但缺點(diǎn)較多：汽車行駛時各檔齒輪有不同的角速度，因此用軸向滑動直齒齒輪的方式換檔，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨有噪聲。這使齒輪端部磨損加劇并過早損壞，造成汽車的行駛安全性降低，同時使駕駛員精神緊張，而換檔產(chǎn)生的噪聲又會使乘坐舒適應(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），使齒輪換檔時無沖擊，才能克服上述缺點(diǎn)。但是該瞬間駕駛員注意力被分散，會影響行駛安全性。因此，盡管這種換檔方式結(jié)構(gòu)簡單，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)，所以可用移動嚙合套換檔。這時，因同時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，它們都不會過早損壞，但不能消除換檔沖擊，對汽車的行駛安全性和乘坐舒適性仍有影響，同時，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度。(3) 同步器換檔使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換檔，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(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，制造精度要求高，軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。同時，利用同步器或嚙合套換檔，其換檔行程要比滑動齒輪換檔行程小。在換動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)方案采用直齒滑動齒輪方式換倒檔。為實(shí)現(xiàn)倒檔傳動，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動路線中，加入一個中間傳動齒輪的方案，也有利用兩個聯(lián)體齒輪方案的，前者雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是中間傳動齒輪的輪齒，是在最不利的正、負(fù)交替對稱變化的彎曲應(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)是換檔時利用了中間軸上的一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換檔時有兩對齒輪同時進(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比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理。圖d 所示方案針對前者的缺點(diǎn)作了修改，因而取代了圖c 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。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，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒檔傳動采用圖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，由于整個變速器是由主，副兩個變速器組成的（ 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。1.3 支承方案選擇因?yàn)樽兯倨髟谝粰n和倒檔工作時有較大的力，所以無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。倒檔的傳動比雖然與一檔的傳動比接近，但因?yàn)槭褂玫箼n的時間非常短，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。此時在倒檔工作時，輪齒磨損與噪聲在短時間略有增加，與此同時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)，不同之處是掛倒檔是駕駛員移動變速桿的方向改變了。為防止意外掛入倒檔，一般在掛倒檔時設(shè)有一個掛倒檔時需克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。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)展起來的，其中除有前面已述及的接合套、花鍵轂、對應(yīng)齒輪上的接合齒圈外，還增設(shè)了使接合套與對應(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：