車輛工程畢業設計論文-二軸五檔手動變速器設計(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 相鄰檔位之間的傳動比比值在 以下。 高檔區相鄰檔位之間的傳動比比值要比低檔區相鄰檔位之間的比值 12 小。 因此，本次設計的轎車變速器為 5 檔變速器，最高檔傳動比初定為 左右 。 變速器各檔傳動比確定 （ 1） 主減速器傳動比的確定發動機轉速與汽車行駛速度之間的關系為： iirnuga ? （ ） 式中 au —— 汽車行駛速度（ km/h）； n —— 發動機轉速（ r/min）； r —— 車輪滾動半徑（ m）； gi —— 變速器傳動比； 0i —— 主減速器傳動比。 由上文可知最高車速 maxau = maxav =189km/h；最高檔為超速檔，傳動比5gi =；車輪滾動半徑由所選用的輪胎規格 215/60R15 得到 r =（ mm）；發動機轉速 n = pn =4300（ r/min）；由公式（ ）得到主減速器傳動比計算公式： 0 4ganri iu?? （ 2） 確定變速器一擋傳動比 1i 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅動力用于克服輪胎與 路 間 的 滾 動 阻 力 及 爬 坡 阻 力 。 故 有 ：m a x 1 0 m a x m a x m a x( c o s s in )eTrT i i m g f m gr ? ? ? ?? ? ?，則由最大爬坡度要求的變速器一擋傳動比為 [1]： max1 max 0 rTmg ri Te i? ?? （ ） 式中： m—— 汽車總質量， 1430kg； g—— 重力加速度， ； max? —— 道路最大阻力系數，由于一般瀝青或混凝土路面滾動阻力系數 f=~，故取 f=；最大爬坡度 maxtan ???，故坡角 13 max? ? ，所以 max? 為 ； r —— 驅動車輪滾動半徑， ； maxTe —— 發動機最大轉矩， 189Nm ； 0i —— 主減速比， 4； T? —— 汽車傳動系的傳動效率，轎車可取 ~，故選 T? 為 。 由公式（ ）得： 1 ? ； 根據驅動 車輪與路面的附著條件 max 1 02TrTe i i Gr ? ?? ，求得變速器一擋傳動比為 [1]： 21 max 0r TGri Te i? ?? （ ） 式中： 2G —— 汽車滿載靜止于水平路面時，驅動橋給地面的載荷，對于發動機前置后輪驅動的乘用車，滿載時后軸占 55%~65%，故取2G =60%mg； ? —— 道路的附著系數，計算時取 ? =~，故選 ? 為 ； r ， maxTe ， 0i ， T? —— 見式（ ）下說明。 由公式（ ）得： 1 ? ；最終取 1 ? 。 （ 3） 變速器各檔速比的配置 按等比級數分配其它各檔傳動比，即： qiiiiiiii ???? 54433221 4 5 51 ??? iiq 122334iiqiiqiiq? ?? ? ?? ? ? 14 中心距的選擇 初選中心距可根據經驗公式計算 [14]： 3 1m a x geA iTKA ?? （ ） 式中： A —— 變速器中心距（ mm）； AK —— 中心距系數，乘用車 AK =~； maxeT —— 發動機最大輸出轉距為 189（ Nm ）； 1i —— 變速器一檔傳動比為 ； g? —— 變速器傳動效率，取 96%。 ?A （ ~） 3 ??? =（ ） ? =~ 轎車變速器的中心距在 60～ 80mm 范圍內變化。初取 A=80mm。 齒輪參數的選擇 1. 模數 m 齒輪模數是一個重要參數，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強度、質量、噪聲、工藝要求等。對于乘用車為了減少噪聲應合理減小模數，乘用車和總質量在 ~ 的貨車為 ~，取 m=。 2. 壓力角 ? 壓力角較小時，重合度較大，傳動平穩，噪聲較低；壓力角較大時，可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。 對于轎車，為了降低噪聲，應選用 176。、 15176。、 16176。、 176。等小些的壓力角。對貨車，為提高齒輪強度，應選用 176。或 25176。等大些的壓力角 [15]。 國家規定的標準壓力角為 20176。，所以普遍采用的壓力角為 20176。嚙合套或同步器的壓力角有 20176。、 25176。、 30176。等，普遍采用 30176。壓力角。 15 本變速器為了加工方便，故全部選用標準壓力角 20176。 3. 螺旋角 ? 齒輪的螺旋角 對齒輪工作噪聲、輪齒的強度和軸向力有影響。選用大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩、噪聲降低。 試驗證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度相應提高，但當螺旋角大于30176。時，其抗彎強度驟然下降，而接觸強度仍繼續上升。因此，從提高低檔齒輪的抗彎強度出發，并不希望用過大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強度著眼，應當選用較大的螺旋角。 本設計初選螺旋角全部為 28176。 4. 齒寬 b 齒寬的選擇既要考慮變速器的質量小，軸向尺寸緊湊，又要保證輪齒的強度及工作平穩性的要求，通常是根據齒輪模數來確定齒寬 b。 cb Km? ，其中 cK 為齒寬系數。變速器中一般倒擋采用直齒圓柱齒輪 cK =~；常嚙合及其他擋位用斜齒圓柱齒輪 cK =~。 5. 齒頂高系數 齒頂高系數對重合度、輪齒強度、工作噪聲、輪齒相對滑動速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。一般齒輪的齒頂高系數 0 ? ，為一般汽車變速器 齒輪所采用。 各擋齒輪的分配及傳動比的計算 分配齒數時應注意的是，各擋齒輪的齒數比應該盡可能不是整數，以使齒面磨損均勻。 （ 1） 確定一擋齒輪的齒數 由于一擋采用斜齒輪傳動，所以齒數和 2 cosh nAZ m ?? =56，修正后得?? 。 齒輪的變位是齒輪設計中一個非常重要的環節，采用變位齒輪，除為了避免齒輪產生根切和湊配中心距以外，它還影響齒輪的強度，使用平穩性、耐磨損、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲 [6]。 湊配中心距 39。 12() 802 c os nZ Z mA m m A??? ? ?； 斜齒端面模數 c os nt mm mm???； 16 嚙合角 39。9 1 0c o s ( ) c o s 0 . 9 2 1 22 tm ZZA??? ? ?，得 39。 20???? ； 由于湊配中心距與原中心距相等 即為高度變位。 120. 32 , 0. 32xx? ? ?故 。兩齒輪分度圓仍相切，節圓與分度圓重合，全齒高不變。一擋齒輪參數如表 。 表 一擋齒輪基本參數 序號 計算項目 計算公式 1 端面壓力角 ta nta n 0. 40 9 , 22 .2 4c os ntt????? ? ? 2 分度圓直徑 1 38td Z m mm?? 2 120td Z m mm?? 3 齒頂高 01( ) 3. 3anh f m m m?? ? ? 02( ) 1. 7anh f m m m?? ? ? 4 齒根高 01( ) 3. 26fnh f c m m m?? ? ? ? 02( ) 4 .0 6fnh f c m m m?? ? ? ? 5 齒頂圓直徑 2 44aad d h mm? ? ? 2 1 2 4aad d h mm? ? ? 6 齒根圓直徑 2 30ffd d h mm? ? ? 2 1 1 2ffd d h mm? ? ? 7 當量齒數 13 18 .8 9 19c osn ZZ ?? ? ? 23 63cosn ZZ ??? 8 齒寬 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? 7 2 .5 1 7 .5cb K m m? ? ? ? （ 2）確定 二 擋齒輪的齒數 二擋齒輪是斜齒輪，螺旋角 2? 與 一檔 嚙合齒輪 1? 不同，由 62 5Zi Z? 得： 562()2cosm Z ZA ??? （ ） 此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發，還必須滿足下列關系式： 625tantan ZZ?? ? （ ） 聯解上述三個方程式，采用試湊法，選定螺旋角 2 ? ? ，解式（ ）（ ）求出 6545, 18ZZ??。 再把 5 6 2ZZ?、 及 代入式（ ），檢查近似滿足軸向力平衡關系 湊配中心距 39。 56() 802 c os nZ Z mA m m A??? ? ?； 17 斜齒端面模數 c os nt mm mm???； 嚙合角 39。56c o s ( ) c o s 0 . 9 6 2 32 tm ZZA??? ? ?，得 39。 20???? ； 由于湊配中心距與原中心距相等 即為高度變位。 , ? ? ?故 。兩齒輪分度圓仍相切，節圓與分度圓重合，全齒高不變。 二 擋齒輪參數如表 。 表 二 擋齒輪基本參數 序號 計算項目 計算公式 1 端面壓力角 t a nt a n 8 , 20 .08c os ntt????? ? ? 2 分度圓直徑 5 46td Z m mm?? 6 114td Z m mm?? 3 齒頂高 01( ) 3. 2anh f m m m?? ? ? 02( ) 1. 8anh f m m m?? ? ? 4 齒根高 01( ) 3. 36fnh f c m m m?? ? ? ? 02( ) 4 .7 6fnh f c m m m?? ? ? ? 5 齒頂圓直徑 2 5 3 .7aad d h mm? ? ? 2 9 6 .3aad d h mm? ? ? 6 齒根圓直徑 2 4 0 .5 7 5ffd d h m m? ? ? 2 8 3 .1 7 5ffd d h m m? ? ? 7 當量齒數 53 18 .8 9 19c osn ZZ ?? ? ? 63 49cosn ZZ ??? 8 齒寬 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? 7 2 .5 1 7 .5cb K m m? ? ? ? （ 3）確定 三 擋齒輪的齒數 二擋齒輪是斜齒輪，螺旋角 3? 與 一檔 嚙合齒輪 1? 不同，由 82 7Zi Z? 得： 872()2cosm Z ZA ??? （ ） 此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發，還必須滿足下列關系式： 827tantan ZZ?? ? （ ） 聯解上述三個方程式，采用試湊法，選定螺旋角 3 ? ? ，解式（ ）（ ）求出 7823, 38ZZ??。 再把 783ZZ?、 及 代入式（ ），檢查近似滿足軸向力平衡關系 18 湊配中心距 39。 78() 802 c os nZ Z mA m m A??? ? ?； 斜齒端面模數 c os nt mm mm???； 嚙合角 39。78c o s ( ) c o s 0 . 9 3 6 42 tm ZZA??? ? ?，得 39。 20???? ； 由于湊配中心距與原中心距相等 即為高度變位。 , ? ? ?故 。兩齒輪分度圓仍相切，節圓與分度圓重合，全齒高不變。 三 擋齒輪參數如表 。 表 三 擋齒輪基本參數 序號 計算項目 計算公式 1 端面壓力角 ta nta n 0. 37 8 , 20 .7 5c os ntt????? ? ? 2 分度圓直徑 7 60td Z m mm?? 8 99td Z m mm?? 3 齒頂高 01( ) 2. 5anh f m m m?? ? ? 02( ) 2 .4anh f m m m?? ? ? 4 齒根高 01( ) 3. 4fnh f c m m m?? ? ? ? 02( ) 4 .6fnh f c m m m?? ? ? ? 5 齒頂圓直徑 2 65aad d h mm? ? ? 2 1 0 4aad d h mm? ? ? 6 齒根圓直徑 2 52ffd d h mm? ? ? 2 90ffd d h mm? ? ? 7 當量齒數 73 27c osn ZZ ?? ? ? 83 90cosn ZZ ??? 8 齒寬 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? 7 2 .5 1 7 .5cb K m m m? ? ? ? （ 4）