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XXXX 大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)Light truck six gear transmission design 學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè)： 車(chē)輛工程 091201 學(xué) 生 姓 名： 學(xué) 號(hào)： 指 導(dǎo) 教 師： 評(píng) 閱 教 師： 完 成 日 期： 2013-06-04 XXXX 大學(xué)111111 University of Science and Technology輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)摘 要本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于輕卡上的六檔手動(dòng)變速器。合理的設(shè)計(jì)和布置變速器能使發(fā)動(dòng)機(jī)功率得到最合理的利用，從而提高汽車(chē)動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)部分?jǐn)⑹隽俗兯倨鞯墓τ门c設(shè)計(jì)要求，對(duì)該變速器進(jìn)行了方案論證，選用了三軸式變速器。說(shuō)明了變速器主要參數(shù)的確定，齒輪幾何參數(shù)的計(jì)算、列表，齒輪的強(qiáng)度計(jì)算、強(qiáng)度校核，軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核。本文中設(shè)計(jì)的變速器為具有六個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔的變速器。該變速器采用手動(dòng)換檔的方式進(jìn)行換擋。關(guān)鍵詞：變速器 齒輪 軸輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)IAbstractThis design task is to design a table for six speed manual transmission light on the card. The reasonable design and layout of the transmission can make the engine power are the most reasonable use, so as to improve the dynamic performance and fuel economy.The design part describes the function and design requirements of transmission, the scheme demonstration of the transmission, the three shaft transmission. The main parameters of transmission, computation, geometry parameters of gears, gear strength calculation list, strength calculation, design and strength check of shaft.Transmission is designed in this paper for the transmission has six forward gears and one reverse gear. The transmission with manual shift mode shift.Keywords: transmission; gears; shaft輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)IIXXXX 大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)學(xué)院（直屬系）： 機(jī)械工程學(xué)院 時(shí)間： 2012 年 2 月 28 日學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 輕卡 6 擋變速器設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)內(nèi)容與原始參數(shù)根據(jù)重型牽引車(chē)的車(chē)型特點(diǎn)和性能要求，進(jìn)行 141 馬力 4?2 輕卡變速器的設(shè)計(jì)。具體內(nèi)容：變速器結(jié)構(gòu)方案分析；變速器設(shè)計(jì)；變速器齒輪強(qiáng)度校核及選材等工作。原始參數(shù)如下：參數(shù)名稱 數(shù)據(jù) 單位整車(chē)質(zhì)量 W 3000 kg最大總質(zhì)量 8190 kg最大馬力 141 PS最大功率 105 kW最大扭矩 450 N·m最大扭矩轉(zhuǎn)速 2200 rpm額定轉(zhuǎn)速 2600 rpm最快車(chē)速 95 Km/h輪胎規(guī)格 7.50R16設(shè)計(jì)方法 比擬設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)核算、CAD 繪圖主要工作量1、設(shè)計(jì)圖紙不少于 2.5 張 A0 圖；2、設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1 份，字?jǐn)?shù)不少于 20000 字；3、外文翻譯一篇，字?jǐn)?shù)不少于 2000 字。進(jìn)度安排1、2 月 25 日 3 月 8 日：布置題目、收集資料、文獻(xiàn)翻譯；2、3 月 9 日 4 月 31 日：方案選型、設(shè)計(jì)計(jì)算、畢業(yè)實(shí)習(xí)；3、5 月 1 日 5 月 31 日：圖紙?jiān)O(shè)計(jì)與繪制；4、6 月 1 日 6 月 10 日：撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)、準(zhǔn)備答辯。主要參考文獻(xiàn)[1] 王望予. 汽車(chē)設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012[2] 陳家瑞. 汽車(chē)構(gòu)造[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000[3] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.5[4] 其它網(wǎng)絡(luò)檢索到的相關(guān)資料目 錄輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)III摘 要 .- I -Abstract- II -畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) .- III -1 緒論 .- 1 -1.1 本次設(shè)計(jì)的目的及意義 .- 1 -1.2 變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 .- 1 -1.3 變速器設(shè)計(jì)面臨的主要問(wèn)題 .- 2 -2 變速器的總體要求方案設(shè)計(jì) .- 4 -2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 .- 4 -2.2 變速器的功用及設(shè)計(jì)要求 .- 4 -2.3 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的形式選擇與結(jié)構(gòu)分析 .- 5 -2.3.1 三軸式變速器與兩軸式變速器 .- 5 -2.3.2 變速器主傳動(dòng)方案的比較 .- 6 -2.3.3 倒檔的布置方案 .- 7 -2.4 變速器主要零件的結(jié)構(gòu)方案分析 - 8 -2.4.1 齒輪形式 .- 8 -2.4.2 換擋結(jié)構(gòu)形式 - 9-2.4.3 軸承類(lèi)型 .- 9 -3 變速器主要參數(shù)的選擇 .- 10 -3.1 變速器設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù) - 10 -3.2 變速器主要參數(shù)的選擇與計(jì)算 - 10 -3.2.1 檔位數(shù)與傳動(dòng)比 - 10 -3.2.2 中心距 - 11 -3.2.3 齒輪模數(shù) - 12 -3.2.4 齒形、壓力角 α、螺旋角 β .- 12 -3.2.5 齒寬 - 14 -4 變速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 .- 21 -4.1 齒輪的幾何尺寸計(jì)算要求4.2 齒輪的變位系數(shù)選擇 - 21 -4.3 齒輪的幾何尺寸計(jì)算及結(jié)果 - 22 -4.4 變速器齒輪的材料選擇與強(qiáng)度計(jì)算 .- 24 -4.4.1 變速器齒輪的材料 - 24 -4.4.2 齒輪損壞的原因及形式 - 25 -4.4.3 圓柱齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 - 26 -5.變速器軸的設(shè)計(jì)與校核 .- 33 -5.1 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 .- 33 -5.1.1 軸的結(jié)構(gòu) .- 33 -5.1.2 軸的尺寸 .- 34 -5.2 軸的校核 - 38 -5.2.1 第一軸的強(qiáng)度校核 - 33 -5.2.2 第二軸的強(qiáng)度校核 - 34 -輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)IV5.2.3 第二軸的剛度校核 - 38 -5.2.4 中間軸的強(qiáng)度校核 - 38 -5.3 變速器軸承 - 41 -6 變速器同步器與操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .- 34 -6.1 同步器設(shè)計(jì) - 42 -6.1.1 同步器的工作原理 - 42 -6.1.2 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 - 43 -6.2 變速器的操縱機(jī)構(gòu) - 45 -結(jié) 論 .- 47 -參考文獻(xiàn) .- 48 -致謝 .- 49 -附錄 英文翻譯以及英文原文文獻(xiàn) - 50 -輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 0 -1 緒 論1.1 本 次 設(shè) 計(jì) 的 目 的 及 意 義隨 著 經(jīng) 濟(jì) 和 科 學(xué) 技 術(shù) 的 不 斷 的 發(fā) 展 ， 汽 車(chē) 工 業(yè) 也 漸 漸 成 為 我 國(guó) 支 柱 產(chǎn) 業(yè) ， 汽 車(chē)的 使 用 已 經(jīng) 遍 布 全 國(guó) 。 而 隨 著 我 國(guó) 近 年 來(lái) 迅 猛 的 發(fā) 展 ， 人 民 生 活 水 平 的 不 斷 提 高 ，微 型 客 貨 兩 用 車(chē) 、 轎 車(chē) 等 高 級(jí) 消 費(fèi) 品 已 進(jìn) 入 平 常 家 庭 。 在 我 國(guó) 的 汽 車(chē) 工 業(yè) 起 步 較 晚 但 發(fā) 展 頗 快 。 隨 著 我 國(guó) 汽 車(chē) 工 業(yè) 不 斷 的 壯 大 ， 以 及汽 車(chē) 行 業(yè) 持 續(xù) 快 速 的 發(fā) 展 ， 如 何 設(shè) 計(jì) 出 經(jīng) 濟(jì) 實(shí) 惠 ， 工 作 可 靠 ， 性 能 優(yōu) 良 ， 且 符 合 中國(guó) 國(guó) 情 的 汽 車(chē) 已 經(jīng) 是 當(dāng) 前 汽 車(chē) 設(shè) 計(jì) 者 的 緊 迫 問(wèn) 題 。 在 面 臨 著 前 所 未 有 的 機(jī) 遇 同 時(shí) ，不 得 不 承 認(rèn) 在 許 多 技 術(shù) 上 ， 我 國(guó) 與 發(fā) 達(dá) 國(guó) 家 還 一 定 的 差 距 ， 所 以 我 們 要 努 力 為 我 國(guó)的 汽 車(chē) 工 業(yè) 做 出 應(yīng) 有 的 貢 獻(xiàn) 。在 綠 色 汽 車(chē) 、 節(jié) 能 減 排 已 經(jīng) 成 為 汽 車(chē) 工 業(yè) 發(fā) 展 的 主 旋 律 的 今 天 ， 面 對(duì) 汽 車(chē) 行 業(yè)迅 速 發(fā) 展 和 綠 色 、 節(jié) 能 、 環(huán) 保 的 挑 戰(zhàn) ， 對(duì) 汽 車(chē) 主 要 動(dòng) 力 總 成 變 速 器 的 研 發(fā) 也 提 出 更高 要 求 。變 速 器 發(fā) 展 總 體 趨 勢(shì) 主 要 體 現(xiàn) 在 以 下 六 個(gè) 方 面 ： 一 是 產(chǎn) 品 系 列 化 ， 二 是 結(jié) 構(gòu) 緊湊 化 、 輕 量 化 、 多 擋 化 ， 三 是 集 成 化 ， 四 是 更 加 智 能 化 ， 五 是 信 息 網(wǎng) 絡(luò) 化 ， 六 是 節(jié)能 環(huán) 保 化 。 乘 用 車(chē) 變 速 器 中 的 AT、 CVT、 AMT、 DCT 等 自 動(dòng) 變 速 器 的 需 求 在 快 速 提 升 。節(jié) 油 率 和 舒 適 度 成 為 評(píng) 價(jià) 變 速 器 的 關(guān) 鍵 指 標(biāo) 。 CVT 由 于 是 無(wú) 級(jí) 變 速 ， 換 擋 舒 適 性 顯然 最 佳 ； 七 檔 DCT 在 節(jié) 油 和 舒 適 性 兩 方 面 均 顯 示 出 了 不 錯(cuò) 的 效 果 。 而 同 時(shí) ， 手 動(dòng) 變速 器 雖 然 有 噪 音 等 種 種 詬 病 ， 但 在 市 場(chǎng) 上 ， 尤 其 在 載 貨 車(chē) 市 場(chǎng) 上 仍 有 不 可 替 代 的 地位 。經(jīng) 過(guò) 這 幾 年 的 刻 苦 學(xué) 習(xí) ， 我 掌 握 了 多 門(mén) 基 礎(chǔ) 知 識(shí) 和 專(zhuān) 業(yè) 知 識(shí) 。 在 大 學(xué) 畢 業(yè) ， 即將 進(jìn) 一 步 對(duì) 車(chē) 輛 工 程 了 解 深 造 之 際 ， 按 照 教 委 和 學(xué) 校 的 要 求 ， 我 進(jìn) 行 了 對(duì) 輕 型 貨 車(chē)六 檔 手 動(dòng) 變 速 器 的 設(shè) 計(jì) 。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 是 對(duì) 每 個(gè) 大 學(xué) 生 進(jìn) 行 知 識(shí) 掌 握 與 實(shí) 際 運(yùn) 用 的 一 次大 檢 閱 ， 充 分 體 現(xiàn) 了 一 個(gè) 設(shè) 計(jì) 者 的 知 識(shí) 掌 握 程 度 和 創(chuàng) 新 思 想 。 通 過(guò) 本 次 設(shè) 計(jì) ， 我 將進(jìn) 一 步 鞏 固 所 學(xué) 的 知 識(shí) ， 提 高 實(shí) 際 運(yùn) 用 能 力 ， 并 為 以 后 參 加 工 作 打 下 良 好 的 基 礎(chǔ) 。1.2 變速器的發(fā)展現(xiàn)狀在汽車(chē)變速箱 100 多年的歷史中，主要經(jīng)歷了從手動(dòng)到自動(dòng)的發(fā)展過(guò)程。目前世界上使用最多的汽車(chē)變速器為手動(dòng)變速器（MT） 、自動(dòng)變速器（AT） 、手自一體變速器（AMT） 、無(wú)級(jí)變速器（CVT） 、雙離合變速器（DCT）五種型式。它們各有優(yōu)缺點(diǎn)：MT 的節(jié)能效果最好、經(jīng)濟(jì)性?shī)蕵?lè)性強(qiáng)，但對(duì)駕駛技術(shù)要求高；AT 的節(jié)能效果差一些，但是操作簡(jiǎn)單、舒適性好、元器件可靠性高；AMT 具備前兩者輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 1 -的優(yōu)點(diǎn)，但在換擋時(shí)會(huì)有短暫的中斷，舒適性差一些；CVT 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、效率高、功率大、車(chē)速變化平穩(wěn)，但它的傳動(dòng)帶容易損壞，無(wú)法承受較大的載荷；DCT 結(jié)合了手動(dòng)變速器的燃油經(jīng)濟(jì)性和自動(dòng)變速器的舒適性，它是從傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器演變而來(lái)，目前代表變速器的最高技術(shù)。 據(jù) 2010 年 11 月在上海舉辦的“2010 國(guó)際汽車(chē)變速器先進(jìn)制造技術(shù)及裝備研討會(huì)”調(diào)查，中國(guó)汽車(chē)變速器近五年的平均增速超過(guò) 25%，2010 年預(yù)計(jì)全年增速將超過(guò) 40%，國(guó)產(chǎn)汽車(chē)變速器銷(xiāo)售規(guī)模將超過(guò) 600 億元。2009 年，手動(dòng)變速器市場(chǎng)份額有所下降，為 68%，自動(dòng)變速器市場(chǎng)份額為 32%。乘用車(chē)變速器市場(chǎng)增長(zhǎng)迅速，2007 年手動(dòng)變速器的市場(chǎng)比重為 74%，占據(jù)較大的市場(chǎng)份額。從 2002 到 2007 年間自動(dòng)檔變速器市場(chǎng)占有率從 9%增長(zhǎng)到 26%，Global Insight 公司預(yù)計(jì)到 2012 年自動(dòng)檔變速器將占據(jù) 33%的份額，而乘用車(chē)市場(chǎng)自動(dòng)檔所占的比例可能達(dá)到 44%。從 2002-2006 年間，女性用戶從 20.3%增長(zhǎng)到 30.9%，而自動(dòng)檔變速器使用方便特點(diǎn)深受女性用戶群的喜愛(ài)。另外在消費(fèi)者調(diào)查中最受關(guān)注的汽車(chē)配件中，第一名是安全氣囊，第二就是自動(dòng)檔的變速器。在中國(guó)，自動(dòng)檔變速器的市場(chǎng)是十分樂(lè)觀的。同時(shí)手動(dòng)檔變速器的節(jié)能型，經(jīng)濟(jì)性以及駕駛娛樂(lè)性也決定了其不可替代性。針對(duì)中國(guó)變速器市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，Global Insight 的亞洲區(qū)技術(shù)分析師段誠(chéng)武博士闡述了幾點(diǎn)自己的見(jiàn)解： 1.在短期內(nèi)，手動(dòng)檔變速器仍然占據(jù)主要份額，而自動(dòng)檔變速器將有更大的增長(zhǎng)空間。2.鑒于中國(guó)市場(chǎng)情況的復(fù)雜性，長(zhǎng)期來(lái)看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢(shì)，沒(méi)有哪一種形式變速器會(huì)成為最后的贏家。3.在中國(guó)市場(chǎng)，從技術(shù)支持、目前的市場(chǎng)份額以及設(shè)備提供這幾個(gè)方面來(lái)看 AMT與 LPG、AUTOE 和汽油、CVTE 和混合動(dòng)力以及 DCT 和柴油都具有相似性。4.從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，中國(guó)本土的企業(yè)應(yīng)該更加關(guān)注 DCT 這個(gè)產(chǎn)品，因?yàn)樗鼘⒂蟹浅：玫那熬啊?.3 變速器設(shè)計(jì)面臨的主要問(wèn)題在 汽 車(chē) 工 業(yè) 高 速 發(fā) 展 的 今 天 ， 隨 著 世 界 燃 油 價(jià) 格 的 日 益 上 漲 和 運(yùn) 用 在 汽 車(chē) 各 種配 件 上 的 技 術(shù) 日 趨 成 熟 ， 變 速 器 發(fā) 展 面 臨 的 主 要 問(wèn) 題 如 下 ：1． 如 何 設(shè) 計(jì) 出 更 加 節(jié) 能 環(huán) 保 、 經(jīng) 濟(jì) 型 的 變 速 器 ， 將 是 變 速 器 乃 至 汽 車(chē) 發(fā) 展 所 要面 臨 的 一 個(gè) 巨 大 問(wèn) 題 。2． 自 動(dòng) 變 速 器 之 所 以 發(fā) 展 如 此 迅 速 是 因 為 它 操 縱 起 來(lái) 簡(jiǎn) 單 方 便 ， 但 同 時(shí) 也 減 少了 駕 車(chē) 的 樂(lè) 趣 。 因 此 ， 在 不 減 少 駕 車(chē) 娛 樂(lè) 性 的 同 時(shí) ， 又 能 使 操 縱 更 加 方 便 快 捷 ， 也是 變 速 器 設(shè) 計(jì) 時(shí) 要 考 慮 的 一 個(gè) 重 要 問(wèn) 題 。輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 2 -3． 如 何 設(shè) 計(jì) 出 結(jié) 構(gòu) 更 簡(jiǎn) 單 、 傳 動(dòng) 效 率 更 高 、 使 汽 車(chē) 車(chē) 速 變 化 更 加 平 穩(wěn) 以 及 駕 車(chē)舒 適 性 更 高 的 變 速 器 ， 則 一 直 都 是 變 速 器 設(shè) 計(jì) 所 要 攻 克 的 技 術(shù) 難 關(guān) 。汽 車(chē) 自 動(dòng) 變 速 器 因 其 具 有 舒 適 、 安 全 、 可 操 控 等 優(yōu) 點(diǎn) ， 目 前 在 國(guó) 際 上 已 成 為 發(fā)展 趨 勢(shì) 。 全 球 汽 車(chē) 市 場(chǎng) 的 自 動(dòng) 變 速 器 占 有 量 ， 不 論 是 AT 還 是 CVT， 不 論 是 DCT 還是 AMT， 每 年 都 在 大 幅 增 長(zhǎng) 。 中 國(guó) 汽 車(chē) 市 場(chǎng) 每 年 也 在 以 20%以 上 的 速 度 增 長(zhǎng) 。 但 遺憾 的 是 ， 目 前 國(guó) 內(nèi) 自 動(dòng) 變 速 器 大 量 依 賴 進(jìn) 口 的 局 面 沒(méi) 有 得 到 徹 底 改 觀 ， 因 此 ， 外 資品 牌 本 地 化 生 產(chǎn) 和 自 主 品 牌 變 速 器 產(chǎn) 業(yè) 化 ， 成 為 人 們 共 同 關(guān) 心 的 問(wèn) 題 。進(jìn) 入 21 世 紀(jì) ， 世 界 制 造 業(yè) 的 中 心 正 快 速 向 中 國(guó) 移 動(dòng) 。 面 對(duì) 這 千 載 難 逢 的 發(fā) 展 機(jī)遇 ， 我 國(guó) 的 制 造 業(yè) 企 業(yè) 要 盡 快 提 高 制 造 水 平 ， 以 適 應(yīng) 世 界 制 造 業(yè) 市 場(chǎng) 的 激 烈 競(jìng) 爭(zhēng) ?？?之 ， 不 管 中 國(guó) 自 動(dòng) 變 速 器 走 何 種 技 術(shù) 路 線 ， 加 快 發(fā) 展 步 伐 ， 尤 其 是 加 快 自 主品 牌 發(fā) 展 步 伐 ， 將 成 為 必 然 。輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 3 -2 變速器的總體方案設(shè)計(jì)2.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求本 次 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 的 任 務(wù) 是 設(shè) 計(jì) 一 臺(tái) 用 于 輕 卡 的 六 檔 變 速 器 ， 其 主 要 指 標(biāo) 參 考 福 田手 動(dòng) 變 速 器 。 因 此 本 設(shè) 計(jì) 所 選 用 的 變 速 器 型 式 為 FR 式 手 動(dòng) 六 檔 變 速 器 ， 是 基 于 福田 奧 鈴 CTX 輕 卡 而 開(kāi) 展 的 ， 設(shè) 計(jì) 中 所 采 用 的 相 關(guān) 參 數(shù) 詳 見(jiàn) 第 三 章 。要 求 完 成 變 速 器 的 選 型 、 設(shè) 計(jì) 計(jì) 算 并 繪 制 相 關(guān) 圖 紙 。2.2 變速器的功用及設(shè)計(jì)要求變 速 器 是 能 固 定 或 分 檔 改 變 輸 出 軸 和 輸 入 軸 傳 動(dòng) 比 的 齒 輪 傳 動(dòng) 裝 置 ， 又 稱 變 速箱 。 它 作 為 汽 車(chē) 動(dòng) 力 系 統(tǒng) 重 要 的 組 成 部 分 ， 主 要 用 于 轉(zhuǎn) 變 從 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 曲 軸 傳 出 的 轉(zhuǎn) 矩和 轉(zhuǎn) 速 ， 以 適 應(yīng) 汽 車(chē) 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(duì) 驅(qū) 動(dòng) 車(chē) 輪 牽 引 力 及 車(chē) 速 的 不 同 需 求 。 此 外 ， 變 速 器 還 用 于 使 汽 車(chē) 能 倒 退 行 駛 和 在起 動(dòng) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 以 及 汽 車(chē) 滑 行 或 停 車(chē) 時(shí) 使 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 與 傳 動(dòng) 系 保 持 分 離 ； 必 要 時(shí) 還 應(yīng) 有 動(dòng) 力輸 出 功 能 。為 保 證 變 速 器 具 有 良 好 的 工 作 性 能 ， 對(duì) 變 速 器 應(yīng) 提 出 如 下 設(shè) 計(jì) 要 求 ：（ 1） 應(yīng) 保 證 汽 車(chē) 具 有 高 的 動(dòng) 力 性 和 經(jīng) 濟(jì) 性 指 標(biāo) 。在汽車(chē)整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車(chē)載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)及汽車(chē)使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動(dòng)比，來(lái)滿足這一要求。設(shè)置空檔，以保證汽車(chē)在必要時(shí)能將發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系長(zhǎng)時(shí)間分離；設(shè)置倒檔，使汽車(chē)可以倒退行駛。（ 2） 工 作 可 靠 ， 操 縱 輕 便 。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動(dòng)跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過(guò)采用同步器和預(yù)選氣動(dòng)換檔或自動(dòng)、半自動(dòng)換檔來(lái)實(shí)現(xiàn)。（3）重 量 輕 、 體 積 小 。影 響 這 一 指 標(biāo) 的 主 要 參 數(shù) 是 變 速 器 的 中 心 距 。 選 用 優(yōu) 質(zhì) 鋼 材 ， 采 用 合 理 的 熱 處理 ， 設(shè) 計(jì) 合 適 的 齒 形 ， 提 高 齒 輪 精 度 以 及 選 用 圓 錐 滾 柱 軸 承 可 以 減 小 中 心 距 。（4）傳 動(dòng) 效 率 高 。為 減 小 齒 輪 的 嚙 合 損 失 ， 應(yīng) 有 直 接 檔 。 提 高 零 件 的 制 造 精 度 和 安 裝 質(zhì) 量 ， 采 用適 當(dāng) 的 潤(rùn) 滑 油 都 可 以 提 高 傳 動(dòng) 效 率 。（5）噪 聲 小 。采 用 斜 齒 輪 傳 動(dòng) 及 選 擇 合 理 的 變 位 系 數(shù) ， 提 高 制 造 精 度 和 安 裝 剛 性 可 減 小 齒 輪的 噪 聲 。輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 4 -（6）貫 徹 零 件 標(biāo) 準(zhǔn) 化 、 部 件 通 用 化 和 變 速 器 總 成 系 列 化 等 設(shè) 計(jì) 要 求 ， 遵 守 有 關(guān)標(biāo) 準(zhǔn) 和 法 規(guī) 。2.3 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式選擇與結(jié)構(gòu)分析變速器的種類(lèi)很多，按其傳動(dòng)比的改變方式可以分為有級(jí)、無(wú)級(jí)和綜合式的。有級(jí)變速器按根據(jù)前進(jìn)檔檔數(shù)的不同，可以分為三、四、五檔、六擋和多檔變速器。轎車(chē)變速器傳動(dòng)比變化范圍較小(約為 3～4)，過(guò)去常用 3 個(gè)或 4 個(gè)前進(jìn)檔，但近年來(lái)為了提高其動(dòng)力性尤其是燃料經(jīng)濟(jì)性，多已采用 5 個(gè)前進(jìn)檔。輕型貨車(chē)變速器的傳動(dòng)比變化范圍約為 5～6，其他貨車(chē)為 7 以上，其中總質(zhì)量在 3.5t 以下者多用四檔變速器，為了降低油耗亦趨向于增加 1 個(gè)超速檔；總質(zhì)量為 3.5～lOt 多用五檔變速器；大于 lOt 的多用 6 個(gè)前進(jìn)檔或更多的檔位。而 按 其 軸 中 心 線 的 位 置 又 分 為 固 定 軸 線 式 、 螺 旋 軸 線 式 和 綜 合 式 的 。 其 中 固 定軸 式 應(yīng) 用 廣 泛 ， 有 兩 軸 式 和 三 軸 式 之 分 ， 前 者 多 用 于 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 前 置 前 輪 驅(qū) 動(dòng) 的 汽 車(chē) 上 ，而 后 者 多 用 于 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 前 置 后 輪 驅(qū) 動(dòng) 的 汽 車(chē) 上 。 2.3.1 三軸式變速器與兩軸式變速器現(xiàn) 代 輕 卡 大 多 都 采 用 三 軸 式 變 速 器 。 以 下 是 三 軸 式 和 兩 軸 式 變 速 器 的 傳 動(dòng) 方 案 。三 軸 式 變 速 器 如 圖 2-1 所 示 ， 其 第 一 軸 的 常 嚙 合 齒 輪 與 第 二 軸 的 各 檔 齒 輪 分 別與 中 間 軸 的 相 應(yīng) 齒 輪 相 嚙 合 ， 且 第 一 、 第 二 軸 同 心 。 將 第 一 、 第 二 軸 直 接 連 接 起 來(lái)傳 遞 扭 矩 則 稱 為 直 接 檔 。 此 時(shí) ， 齒 輪 、 軸 承 及 中 間 軸 均 不 承 載 ， 而 第 一 、 第 二 軸 也傳 遞 轉(zhuǎn) 矩 。 因 此 ， 直 接 檔 的 傳 遞 效 率 高 ， 磨 損 及 噪 音 也 最 小 ， 這 是 三 軸 式 變 速 器 的主 要 優(yōu) 點(diǎn) 。 其 他 前 進(jìn) 檔 需 依 次 經(jīng) 過(guò) 兩 對(duì) 齒 輪 傳 遞 轉(zhuǎn) 矩 。 因 此 。 在 齒 輪 中 心 距 （ 影 響變 速 器 尺 寸 的 重 要 參 數(shù) ） 較 小 的 情 況 下 仍 然 可 以 獲 得 大 的 一 檔 傳 動(dòng) 比 ， 這 是 三 軸 式變 速 器 的 另 一 優(yōu) 點(diǎn) 。 其 缺 點(diǎn) 是 ： 處 直 接 檔 外 其 他 各 檔 的 傳 動(dòng) 效 率 有 所 下 降 。圖 2-1 三軸式四檔變速器1.第一軸；2.第二軸；3.中間軸輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 5 -兩 軸 式 變 速 器 如 圖 2-2 所 示 。 與 三 軸 式 變 速 器 相 比 ， 其 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 、 緊 湊 且 除 最到 檔 外 其 他 各 檔 的 傳 動(dòng) 效 率 高 、 噪 聲 低 。 卡 車(chē) 多 采 用 前 置 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 前 輪 驅(qū) 動(dòng) 的 布 置 ，因 為 這 種 布 置 使 卡 車(chē) 的 動(dòng) 力 -傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 緊 湊 、 操 縱 性 好 且 可 使 卡 車(chē) 質(zhì) 量 降 低6%~10%。 兩 軸 式 變 速 器 則 方 便 于 這 種 布 置 且 傳 動(dòng) 系 的 結(jié) 構(gòu) 簡(jiǎn) 單 。 如 圖 所 示 ， 兩 軸 式變 速 器 的 第 二 軸 （ 即 輸 出 軸 ） 與 主 減 速 器 主 動(dòng) 齒 輪 做 成 一 體 ， 當(dāng) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 縱 置 時(shí) ， 主減 速 器 可 用 螺 旋 錐 齒 輪 或 雙 面 齒 輪 ； 當(dāng) 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 橫 置 時(shí) 則 可 用 圓 柱 齒 輪 ， 從 而 簡(jiǎn) 化 了制 造 工 藝 ， 降 低 了 成 本 。 除 倒 檔 常 用 滑 動(dòng) 齒 輪 （ 直 齒 圓 柱 齒 輪 ） 外 ， 其 他 檔 均 采 用常 嚙 合 斜 齒 輪 傳 動(dòng) ； 個(gè) 檔 的 同 步 器 多 裝 在 第 二 軸 上 ， 這 是 因 為 一 檔 的 主 動(dòng) 齒 輪 尺 寸小 ， 裝 同 步 器 有 困 難 ； 而 高 檔 的 同 步 器 也 可 以 裝 在 第 一 軸 的 后 端 ， 如 圖 示 。兩 軸 式 變 速 器 沒(méi) 有 直 接 檔 ， 因 此 在 高 檔 工 作 時(shí) ， 齒 輪 和 軸 承 均 承 載 ， 因 而 噪 聲比 較 大 ， 也 增 加 了 磨 損 ， 這 是 它 的 缺 點(diǎn) 。 另 外 ， 低 檔 傳 動(dòng) 比 取 值 的 上 限 也 受 到 較 大限 制 ,但 這 一 缺 點(diǎn) 可 通 過(guò) 減 小 各 檔 傳 動(dòng) 比 同 時(shí) 增 大 主 減 速 比 來(lái) 取 消 。圖 2-2 兩軸式變速器1.第一軸；2.第二軸；3.同步器由 于 本 設(shè) 計(jì) 的 輕 卡 是 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 前 置 ， 后 輪 驅(qū) 動(dòng) ， 因 此 采 用 三 軸 式 變 速 器 。2.3.2 變速器主傳動(dòng)方案的比較圖 2-3 是 三 軸 式 六 檔 變 速 器 傳 動(dòng) 方 案 。 它 們 的 共 同 特 點(diǎn) 是 ： 變 速 器 第 一 軸 和 第二 軸 的 軸 線 在 同 一 直 線 上 ， 經(jīng) 嚙 合 套 將 它 們 連 接 得 到 直 接 檔 。 使 用 直 接 檔 ， 變 速 器的 齒 輪 和 軸 承 及 中 間 軸 均 不 承 載 ， 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 轉(zhuǎn) 矩 經(jīng) 變 速 器 第 一 軸 和 第 二 軸 直 接 輸 出 ，此 時(shí) 變 速 器 的 傳 動(dòng) 效 率 高 ， 可 達(dá) 90%以 上 ， 噪 聲 低 ， 齒 輪 和 軸 承 的 磨 損 減 少 因 為 直接 檔 的 利 用 率 高 于 其 它 檔 位 ， 因 而 提 高 了 變 速 器 的 使 用 壽 命 ； 在 其 它 前 進(jìn) 檔 位 工 作時(shí) ， 變 速 器 傳 遞 的 動(dòng) 力 需 要 經(jīng) 過(guò) 設(shè) 置 在 第 一 軸 ， 中 間 軸 和 第 二 軸 上 的 兩 對(duì) 齒 輪 傳 遞 ，因 此 在 變 速 器 中 間 軸 與 第 二 軸 之 間 的 距 離 （ 中 心 距 ） 不 大 的 條 件 下 ， 一 檔 仍 然 有 較大 的 傳 動(dòng) 比 ； 檔 位 高 的 齒 輪 采 用 常 嚙 合 齒 輪 傳 動(dòng) ， 檔 位 低 的 齒 輪 （ 一 檔 ） 可 以 采 用或 不 采 用 常 嚙 合 齒 輪 傳 動(dòng) ； 多 數(shù) 傳 動(dòng) 方 案 中 除 一 檔 以 外 的 其 他 檔 位 的 換 檔 機(jī) 構(gòu) ， 均輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 6 -采 用 同 步 器 或 嚙 合 套 換 檔 ， 少 數(shù) 結(jié) 構(gòu) 的 一 檔 也 采 用 同 步 器 或 嚙 合 套 換 檔 ， 還 有 各 檔同 步 器 或 嚙 合 套 多 數(shù) 情 況 下 裝 在 第 二 軸 上 。 再 除 直 接 檔 以 外 的 其 他 檔 位 工 作 時(shí) ， 三軸 式 變 速 器 的 傳 動(dòng) 效 率 略 有 降 低 ， 這 是 它 的 缺 點(diǎn) 。 在 檔 數(shù) 相 同 的 條 件 下 ， 各 種 三 軸式 變 速 器 主 要 在 常 嚙 合 齒 輪 對(duì) 數(shù) ， 換 檔 方 式 和 倒 檔 傳 動(dòng) 方 案 上 有 差 別 。圖 2-3a 所 示 方 案 ， 除 一 ， 倒 檔 用 直 齒 滑 動(dòng) 齒 輪 換 檔 外 ， 其 余 各 檔 為 常 嚙 合 齒 輪傳 動(dòng) 。 圖 2-3b 所 示 方 案 除 倒 擋 采 用 直 齒 滑 動(dòng) 齒 輪 換 擋 外 ， 其 余 各 前 進(jìn) 檔 均 用 常 嚙 合齒 輪 傳 動(dòng) 。圖 2-3 中間軸式六檔變速器傳動(dòng)方案以 上 各 種 方 案 中 ， 凡 采 用 常 嚙 合 齒 輪 傳 動(dòng) 的 檔 位 ， 其 換 檔 方 式 可 以 用 同 步 器 或嚙 合 套 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 。 同 一 變 速 器 中 ， 有 的 檔 位 用 同 步 器 換 檔 ， 有 的 檔 位 用 嚙 合 套 換 檔 ，那 么 一 定 是 檔 位 高 的 用 同 步 器 換 檔 ， 檔 位 低 的 用 嚙 合 套 換 檔 。變 速 器 用 圖 2-3c 所 示 的 多 支 承 結(jié) 構(gòu) 方 案 ， 能 提 高 軸 的 剛 度 。 這 時(shí) ， 如 用 在 軸 平面 上 可 分 開(kāi) 的 殼 體 ， 就 能 較 好 地 解 決 軸 和 齒 輪 等 零 部 件 裝 配 困 難 的 問(wèn) 題 。 圖 2-3c所 示 方 案 的 高 檔 從 動(dòng) 齒 輪 處 于 懸 臂 狀 態(tài) ， 同 時(shí) 一 檔 和 倒 檔 齒 輪 布 置 在 變 速 器 殼 體 的中 間 跨 距 里 ， 而 中 間 檔 的 同 步 器 布 置 在 中 間 軸 上 是 這 個(gè) 方 案 的 特 點(diǎn) 。本 設(shè) 計(jì) 最 終 采 用 圖 2-3（ b） 所 示 方 案 。2.3.3 倒檔的布置方案常 見(jiàn) 的 倒 檔 結(jié) 構(gòu) 方 案 有 以 下 幾 種 ：圖 2-4a 為 常 見(jiàn) 的 倒 擋 布 置 方 案 。 在 前 進(jìn) 檔 的 傳 動(dòng) 路 線 中 ， 加 入 一 個(gè) 傳 動(dòng) ， 使 結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn) 單 ， 但 齒 輪 處 于 正 負(fù) 交 替 對(duì) 稱 變 化 的 彎 曲 應(yīng) 力 狀 態(tài) 下 工 作 。 此 方 案 廣 泛 用 于 轎車(chē) 和 輕 型 貨 車(chē) 的 四 檔 全 同 步 器 式 變 速 器 中 。圖 2-4b 所 示 方 案 的 優(yōu) 點(diǎn) 是 換 倒 擋 時(shí) 利 用 了 中 間 軸 上 的 一 擋 齒 輪 ， 因 而 縮 短 了 中間 軸 的 長(zhǎng) 度 。 但 換 擋 時(shí) 有 兩 對(duì) 齒 輪 同 時(shí) 進(jìn) 入 嚙 合 ， 使 換 擋 困 難 。 某 些 輕 型 貨 車(chē) 四 檔變 速 器 采 用 此 方 案 。輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 7 -圖 2-4c 所 示 方 案 能 獲 得 較 大 的 倒 擋 傳 動(dòng) 比 ， 缺 點(diǎn) 是 換 擋 程 序 不 合 理 。圖 2-4d 所 示 方 案 針 對(duì) 前 者 的 缺 點(diǎn) 做 了 修 改 ， 因 而 經(jīng) 常 在 貨 車(chē) 變 速 器 中 使 用 。圖 2-4e 所 示 方 案 是 將 中 間 軸 上 的 一 ， 倒 擋 齒 輪 做 成 一 體 ， 將 其 齒 寬 加 長(zhǎng) 。圖 2-4f 所 示 方 案 適 用 于 全 部 齒 輪 副 均 為 常 嚙 合 齒 輪 ， 換 擋 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(chē) 倒 擋 傳 動(dòng) 采 用 圖 2-4g 所示 方 案 。 其 缺 點(diǎn) 是 一 、 倒 擋 須 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 。綜 合 考 慮 ， 本 次 設(shè) 計(jì) 采 用 圖 2-4f 所 示 方 案 的 倒 檔 換 檔 方 式 。圖 2-4 常見(jiàn)倒檔傳動(dòng)方案2.4 變速器主要零件的結(jié)構(gòu)方案分析變 速 器 的 設(shè) 計(jì) 方 案 必 需 滿 足 使 用 性 能 、 制 造 條 件 、 維 護(hù) 方 便 及 三 化 等 要 求 。 在確 定 變 速 器 結(jié) 構(gòu) 方 案 時(shí) ， 也 要 考 慮 齒 輪 型 式 、 換 檔 結(jié) 構(gòu) 型 式 、 軸 承 型 式 等 因 素 。2.4.1 齒輪型式齒 輪 形 式 有 直 齒 圓 柱 齒 輪 和 斜 齒 圓 柱 齒 輪 。有 級(jí) 變 速 器 結(jié) 構(gòu) 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 是 增 多 常 嚙 合 齒 輪 副 的 數(shù) 目 ， 從 而 可 采 用 斜 齒 輪 。與 直 齒 圓 柱 齒 輪 比 較 ， 斜 齒 圓 柱 齒 輪 有 使 用 壽 命 長(zhǎng) ， 工 作 時(shí) 噪 聲 低 等 優(yōu) 點(diǎn) ； 缺 點(diǎn) 是制 造 時(shí) 稍 復(fù) 雜 ， 工 作 時(shí) 有 軸 向 力 。 變 速 器 中 的 常 嚙 合 齒 輪 均 采 用 斜 齒 圓 柱 齒 輪 ， 盡管 這 樣 會(huì) 使 常 嚙 合 齒 輪 數(shù) 增 加 ， 并 導(dǎo) 致 變 速 器 的 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量 增 大 。直 齒 圓 柱 齒 輪 僅 用 于 低 檔 和 倒 擋 。 在 本 設(shè) 計(jì) 中 由 于 倒 檔 采 用 的 是 直 齒 滑 動(dòng) 齒 輪的 傳 動(dòng) 方 案 ， 因 此 除 倒 檔 外 ， 均 采 用 斜 齒 輪 傳 動(dòng) 。輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 8 -2.4.2 換檔結(jié)構(gòu)型式現(xiàn) 在 大 多 數(shù) 汽 車(chē) 的 變 速 器 都 采 用 同 步 器 換 檔 。 采 用 同 步 器 換 檔 可 保 證 齒 輪 在 換檔 時(shí) 不 受 沖 擊 ， 使 齒 輪 強(qiáng) 度 得 以 充 分 發(fā) 揮 ， 同 時(shí) 操 縱 輕 便 ， 縮 短 了 換 檔 時(shí) 間 ， 從 而提 高 了 汽 車(chē) 的 加 速 性 、 經(jīng) 濟(jì) 性 和 行 駛 安 全 性 ， 此 外 ， 該 種 型 式 還 有 利 于 實(shí) 現(xiàn) 操 縱 自動(dòng) 化 。 其 缺 點(diǎn) 是 結(jié) 構(gòu) 復(fù) 雜 ， 制 造 精 度 要 求 高 ， 軸 向 尺 寸 有 所 增 加 ， 銅 質(zhì) 同 步 環(huán) 的 使用 壽 命 較 短 。 目 前 ， 同 步 器 廣 泛 應(yīng) 用 于 各 式 變 速 器 中 。在 本 設(shè) 計(jì) 中 所 采 用 的 是 鎖 環(huán) 式 同 步 器 ， 該 同 步 器 是 依 靠 摩 擦 作 用 實(shí) 現(xiàn) 同 步 的 。但 它 可 以 從 結(jié) 構(gòu) 上 保 證 結(jié) 合 套 與 待 嚙 合 的 花 鍵 齒 圈 在 達(dá) 到 同 步 之 前 不 可 能 接 觸 ， 以免 齒 間 沖 擊 和 發(fā) 生 噪 聲 。 其 結(jié) 構(gòu) 及 工 作 原 理 將 在 第 六 章 重 點(diǎn) 講 解 。2.4.3 軸承型式變 速 器 軸 承 常 采 用 圓 柱 滾 子 軸 承 、 球 軸 承 、 滾 針 軸 承 、 圓 錐 滾 子 軸 承 、 滑 動(dòng) 軸套 等 。在 本 設(shè) 計(jì) 中 ， 第 一 軸 常 嚙 合 齒 輪 及 第 二 軸 上 齒 輪 由 于 內(nèi) 腔 尺 寸 較 小 ， 所 以 采 用滾 針 軸 承 。 變 速 器 第 一 軸 、 第 二 軸 的 后 部 及 中 間 軸 的 前 、 后 部 軸 承 均 采 用 中 系 列 的采 用 角 接 觸 軸 承 。輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 9 -3 變速器主要參數(shù)的選擇3.1 變速器設(shè)計(jì)原始參數(shù)本 設(shè) 計(jì) 是 根 據(jù) 福 田 奧 鈴 CTX 輕 卡 中 的 141 馬 力 4×2 載 貨 車(chē) （ BJ1089VEJEA-FD） 車(chē) 型 而 開(kāi) 展 的 ， 設(shè) 計(jì) 中 所 采 用 的 相 關(guān) 參 數(shù) 均 來(lái) 源 于 此 種 車(chē) 型 ：圖 3-1 福田奧鈴 CTX 輕卡表 3-1 設(shè)計(jì)所用參數(shù)總質(zhì)量 最大功率 最大功率轉(zhuǎn)速 最大轉(zhuǎn)矩 最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 主傳動(dòng)比 輪胎型號(hào)8190kg 105kw 2600rpm 450N·m 2200rpm 4.11 7.50R163.2 變速器主要參數(shù)的選擇與計(jì)算3.2.1 檔位數(shù)和傳動(dòng)比近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，卡車(chē)一般用多檔變速器。本設(shè)計(jì)采用 6 個(gè)檔位。選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車(chē)最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力、汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮、確定。汽車(chē)爬陡坡時(shí)車(chē)速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有 maxaxmax0max )sinco(???gfgriTTgIe ???（3-1）則由最大爬坡度要求的變速器Ⅰ檔傳動(dòng)比輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 10 -gIi ??0maxiTre? （3-2）式中 m——汽車(chē)總質(zhì)量；g ——重力加速度；ψmax ——道路最大阻力系數(shù)；rr ——驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑；Temax ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；i0——主減速比；η ——汽車(chē)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著條件 ??2maxGriTgIe?求得的變速器 I 檔傳動(dòng)比為：（3-3）Tegii??0max1?式中 G2——汽車(chē)滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給路面的載荷；φ ——路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 φ=0.5~0.6。由已知條件：滿載質(zhì)量 8190kg；r r=390.96mm；T e max=450Nm；i 0=4.11；η=0.96。根據(jù)公式（3-2） （3-3 ）可得： ，取 。0.196.5?gi 2.61?gi中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為： 1minax??gq（3-4）的等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可得出： 40.1?q。故有： 304.2?gi、 98.23gi、 705.24?gi、 、 6gi。40.1gi3.2.2 中心距中心距對(duì)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，可根據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行初選。 3ImaxATK?（3-5）輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 11 -式中 K A ——中心距系數(shù)，對(duì)輕卡取 K A =8.6；TI max ——變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩：TI max 可由下式得出：（3-6）giT?1maxea??——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N·m；maxe——變速器的 I 檔傳動(dòng)比；1gi——變速器的傳動(dòng)效率，取 0.96。?計(jì)算得出 TI max=2678.2N﹒m，初始中心距 A=119.43mm，可取中心距 119mm。3.2.3 齒輪模數(shù)齒輪模數(shù)選取的一般原則：1）為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；2）為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；3）從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)；4）從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。表 3-2 汽車(chē)變速器常用的齒輪模數(shù)第一系列 1.00 1.25 1.5 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00第二系列 1.75 2.25 2.75 (3.25) 3.50 (3.75) 4.50 5.50對(duì)于轎車(chē)，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些；對(duì)于貨車(chē)，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些。所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mnmax347.0enM?（3-7）其中 maxeT=450Nm，可得出 mn=3.56mm ，取 mn=4mm。倒擋直齒輪的模數(shù) m ax3.0en?（3-8）輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 12 -通過(guò)計(jì)算 m=2.53mm ，取 m=3mm。3.2.4 齒形、壓力角 α、螺旋角 β汽車(chē)變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角 [7]按表 3-3 選取。表 3-3 汽車(chē)變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角齒形 壓力角 α 螺旋角 β轎車(chē) 高齒并修形的齒形14.5°、15°、16°、16.5°25°~45°一般貨車(chē) GB/T1356-2001 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 20° 18°~26°重型車(chē) GB/T1356-2001 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形低檔、倒檔齒輪22.5°、25°小螺旋角壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對(duì)轎車(chē)，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車(chē)，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角 α 取 20°,嚙合套或同步器取 30°。選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)注意到它對(duì)齒輪工作噪聲，輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。在齒輪選取大的螺旋角時(shí)，齒輪嚙合重合度增加，工作平穩(wěn)，噪聲降低。隨著 β 增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高，不過(guò)，當(dāng)螺旋角大于 30°時(shí)，抗彎強(qiáng)度急劇下降，會(huì)使軸向力及軸承載荷過(guò)大。貨車(chē)變速器斜齒螺旋角 β 的選擇范圍：18°～26°。初選 ， 。?251????43?65??87?109?912??選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使中間軸上的軸向力相互抵銷(xiāo)。為此，中間軸上的全部齒輪一律取右旋，而第一、第二軸上的斜齒輪取左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。圖 2-2[1]為中間軸軸向力平衡圖。輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 13 -圖 3-2 中間軸軸向力的平衡由該圖可知，欲使中間軸兩斜齒輪的軸向力相互抵銷(xiāo)的條件是軸向力 ，而， ，由于中間軸的轉(zhuǎn)矩 ，故得出最后的平衡條件為 （3-9）21tanr??式中 ， ——中間軸兩工作齒輪的螺旋角；1?2， ——中間兩工作齒輪的節(jié)圓半徑。r變速器各對(duì)齒輪之間會(huì)因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因而使其中心距不等，設(shè)計(jì)時(shí)可用調(diào)整螺旋角的方法使中心距一致起來(lái)。 3.2.5 齒寬齒寬的選擇，應(yīng)注意到齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)行、齒強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)受力的均勻程度。通常根據(jù)模數(shù) m（ n）來(lái)選擇齒寬：直齒： b= cK, （3-10）斜齒：= cn （3-11）式中， ——齒寬系數(shù)，直齒輪 4.5～8.0 ，斜齒輪 7.0～8.6；cK cK——模數(shù)；m——法面模數(shù)。n小齒輪的齒寬在計(jì)算上認(rèn)為加寬約 5～10，所以有直齒 b=(4.5～8.0)×3=13.5～24(mm)；斜齒 =(6.0～8.0)×4=24～32 (mm)。 輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 14 -第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。同步器和嚙合套的接合齒的工作寬度初選時(shí)可取 。m4~23.3 各檔齒輪齒數(shù)的分配齒數(shù)確定原則：各檔齒輪齒數(shù)比應(yīng)盡可能不是整數(shù), 且各檔齒數(shù)盡可能無(wú)公約數(shù)。(1)確定變速器一檔齒輪的齒數(shù)已知主變速器Ⅰ檔傳動(dòng)比 （3-12）2.6121??Zig為了確定 ， 的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 [1]1Z2 ?（3-13）46.519cos43.2s??????nmA應(yīng)取 為整數(shù)，然后將 分配給 ， 。為了使 盡量大一些，應(yīng)將?ZZ2Z12Z取得盡量大一些，這樣，在 已定的條件下 的傳動(dòng)比可小些，以使第一軸常1 1gi 1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。貨車(chē)變速器中間軸的一檔直齒輪的最小齒數(shù)為 12～17，這里選取 。712?Z39561???Z對(duì)中心距修正： 4.189cos24?????zmAn圓整后 mA18?（2） 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)由式(3-12)可見(jiàn)（3-14）703.291.61212???Zig由前文得 ，代入得?521??輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 15 -（3-15）47.5342cos18cos2211 ???????nmAZ?取 73912聯(lián)立（3-14） 、 （3-15）兩式解得 hZ=2× A× nm?cos，41?392，與假設(shè)誤差小于 5%。39.671421??Zig ?064.218534arcos2)(arcos11 ?????AZmn?（3）確定變速器二擋的齒輪齒數(shù)（3-16）54.390.421109?Zig由前文得 ， 即可求得?109??? 79.541cos8cos109109 ??????nmAZ?取 （3-56109?Z17）聯(lián)立（3-16） 、 （3-17）兩式解得，349?210與假設(shè) 誤差小于 5%。05.23419012??Zig 34.2gi ?35.186arcos)(arcos10919 ?????AZmn?由式（3—9）知，理論上有 1021092tanZr??輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 16 -475.13.8tan062t1092????.102Z與 相差不大，多余的軸向力由軸承抵消。1092tan??Z（4）確定變速器三擋的齒輪齒數(shù)（3-18）073.1948.21387 ???Zig由前文得 ，即可求得?1987?? 79.541cos82cos28787 ???????nmAZ?取 （3-19）5687Z聯(lián)立（3-18） 、 （3-19）兩式解得， 297?78與假設(shè) 誤差小于 5%。.2914387123??Zig .2gi ?35.1864arcos)(arcos877 ?????AZmn?由式（3—9）知，理論上有 828721tanZr??475.3.t06t8721???2.982Z與 相差不大，多余的軸向力由軸承抵消。8721tan??Z輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 17 -（5） 確定變速器四擋的齒輪齒數(shù)（3-20）745.0391.21465 ???Zig由 可得?35.1865??? 79.541cos82cos26565 ???????nmAZ?取 （3-21）65聯(lián)立（3-20） 、 （3-21）兩式解得，245?Z36與假設(shè) 誤差小于 5%。089.3241965124??Zig 075.3gi ?3.18264arcos)(arcos655 ?????AZmn?由式（3—9）知，理論上有 626521tanZr??475.3.8t0t6521???1.962Z與 相差不大，多余的軸向力由軸承抵消。6521tan??Z（6） 確定變速器五擋的齒輪齒數(shù)（3-22）517.0394.12543 ???Zig由 可求得?1943???輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 18 -79.541cos82cos24343 ??????nmAZ?取 （3-5643?Z23）聯(lián)立（3-22） 、 （3-23）兩式解得，193?374與假設(shè) 誤差小于 5%。4.71934125??Zig 0.4gi ?35.1826arcos2)(arcos4343 ?????AZmn?由式（3—9）知，理論上有 4246321tanZr???758t0t4321??3.7942?Z與 相差不大，多余的軸向力由軸承抵消。4321tan??Z（7） 修正后的各檔傳動(dòng)比 391.61?gi0542.3gi894?1.5gi輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 19 -16?gi（8） 確定變速器倒檔齒輪副的齒數(shù)初步確定該六檔變速器的倒檔傳動(dòng)比 。 由于前文中關(guān)于倒檔選用了直齒6?Ri滑動(dòng)齒輪，所以有模數(shù) ，一般中間軸齒輪的齒數(shù) 比 略小，倒檔軸齒輪的齒3?m14Z2數(shù)范圍為 。2~15Z初步選取 ， 154Z主變速器倒檔傳動(dòng)比（3-24）1432145312ZiR????96243ZiR由式（3-24）得倒檔傳動(dòng)比 43.513142???ZiR倒檔軸到變速器中間軸的距離 ，2Amm572)3()(1542 ??????倒檔軸到主變速器第二軸的距離 3ZA832)(2)(153 ??????輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 20 -4 變速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1 齒輪的幾何尺寸計(jì)算要求汽車(chē)變速器齒輪均為漸開(kāi)線齒輪。漸開(kāi)線齒輪除了能滿足傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比恒定不變等傳動(dòng)的基本要求外，還有互換性好、中心距具有可分離性及切齒刀具制造容易等優(yōu)點(diǎn)。漸開(kāi)線齒輪的正確嚙合條件是:兩齒輪的模數(shù)、分度圓壓力角必須分別相等，兩斜齒輪的螺旋角必須相等而方向相反。漸開(kāi)線圓柱齒輪的基準(zhǔn)齒形(GB1356-78)見(jiàn)表 圖 4-1 基準(zhǔn)齒形4-1[6]及圖 4-1[7]。表 4-1 漸開(kāi)線圓拄齒輪基準(zhǔn)齒形 基本要素名稱 代 號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)齒 短 齒 增大齒形角齒形角 ??20?20?25齒頂高系數(shù) 0f.18.8.0徑向間隙系數(shù) cm)35.(? 3m齒根圓角半徑 r20846.035.1) 考慮某些工藝要求，徑向間隙允許增大至 0.35m，齒根圓角半徑允許減小至 0.25m。4.2 齒輪的變位系數(shù)選擇變位齒輪主要有兩類(lèi)：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用得較多。變位系數(shù)的選擇原則 ：輕型貨車(chē)六擋變速器設(shè)計(jì)- 21 -1）對(duì)于高檔齒輪，應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。2）對(duì)于低檔齒輪，為提高小齒輪的齒根強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)斷面齒厚相等的條件來(lái)選擇大、小齒輪的變位系數(shù)。 3）總變位系數(shù)越小，齒輪齒根抗彎強(qiáng)度越低。但易于吸收沖擊振動(dòng)，噪聲要小一些。為了降低噪聲，對(duì)于變速器中除去一、二檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值。一般情況下，隨著檔位的降低，總變位系數(shù)應(yīng)該逐檔增大。一、二檔和倒檔齒輪，應(yīng)該選用較大的值。 4.3 齒輪的幾何尺寸計(jì)算及結(jié)果表 4-2 給出了漸開(kāi)線斜齒非變位和高度變位圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算公式，表中的 為法面模數(shù)； ， 分別為齒數(shù)和變位系數(shù)，計(jì)算時(shí)應(yīng)分別計(jì)算主、被動(dòng)齒輪的nmz?有關(guān)項(xiàng)目，主、被動(dòng)齒輪有關(guān)項(xiàng)目的下標(biāo)分別為“