車輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)-獅跑全輪驅(qū)動(dòng)車分動(dòng)器與變速器設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬： 直齒 b = mKc , cK 為齒寬系數(shù)，取為 ～ 斜齒 cK = mKc , cK 為齒寬系數(shù)，取為 ～ 本設(shè)計(jì) b =38=24 b 為齒寬 (mm)。采用接合套或同步器換檔時(shí)，其接合套的工作寬度初選時(shí)可取為 2～ 4mm。 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。 （ 3） 各檔齒數(shù)的確定 在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明分配各檔齒數(shù)的方法。 （ 4） 確定低檔齒輪的齒數(shù) 低檔傳動(dòng)比 =，其中 A =80mm、 m =3；由 nmAZ ?cos2?? （ 23） 有 ?Z =48 7 此處取 1Z =29，則可得出 2Z =19. 上面根據(jù)初選的 A 及 m 計(jì)算出的 ?Z 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（ 23）看出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從 ?Z 及齒輪變位系數(shù)反過(guò)來(lái)計(jì)算中心距 A=80，再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。 （ 5）確定高檔的齒數(shù) 高檔傳動(dòng)比 = 同理，由 nmAZ ?cos2?? （ 24） 得 ?Z =48 取 3Z =26， 4Z =22 齒輪參數(shù)計(jì)算結(jié)果如表 22 所示。 表 22 齒輪參數(shù)計(jì)算結(jié)果 螺旋角 ?25 低檔齒輪 高檔齒輪 法面膜數(shù) nm 3 3 3 3 端面模數(shù) ?tm ?cosnm 法面壓力角 na 20 20 20 20 法面齒距 nn mp ?? 端面齒距 tt mp ?? 標(biāo)準(zhǔn)中心距 A 80 80 80 80 齒根圓直徑 ff hdd 2?? . 8 齒頂高 ?? anna hmh 3 3 3 3 齒根高 )( ?? ?? chmh annf 齒厚 變速器 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 汽車變速器的主要功能是使汽車在各種使用條件下得到足夠的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性，此外還應(yīng)使汽車具有倒向行駛、中斷動(dòng)力行駛等。 機(jī)械變速器的基本結(jié)構(gòu)主要是由輸入軸 、主動(dòng)輪、從動(dòng)輪、輸出軸、中間軸、同步器、軸承、操縱機(jī)構(gòu)等組成 [3]。 圖 21，分別示出了幾種中間軸式五檔變速器傳動(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?yàn)橹苯訖n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)，中間軸式變速器的傳動(dòng)效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。在檔數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù)，換檔方式和到檔傳動(dòng)方案上有差別。 圖 21a 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 21b， c， d 所示方案的各前進(jìn)檔，均用常嚙合齒輪傳動(dòng)；圖 21d 9 所示方案中的倒檔和超速檔安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)，這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)檔的變速器。 圖 21 中間軸式五 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。 發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的轎車采用中間軸式變速器，為縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，可將變速器后端加長(zhǎng)。伸長(zhǎng)后的第二軸有時(shí)裝在三個(gè)支承上，其最后一個(gè)支承位于加長(zhǎng)的附加殼體上。如果在附加殼體內(nèi)，布置倒檔傳動(dòng)齒輪和換檔機(jī)構(gòu)，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。 綜上所述選擇第 2 種傳動(dòng)方案， 前進(jìn)檔，均用常嚙合齒輪傳動(dòng)。 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(dòng)齒輪方式換倒檔。為實(shí)現(xiàn)倒檔傳動(dòng)，有些方案利用在 10 中間軸和第二軸上的齒輪傳動(dòng)路線中 ，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案。本設(shè)計(jì)采用了下面的第四種布置方案。 圖 22 倒 檔 布置方案 圖 22為常見(jiàn)的倒檔布置方案。圖 22b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒檔時(shí)利用了中間軸上的一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換檔時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換檔困難。圖 22c所示方案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理。圖 22d 所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖 22c所示方案。圖 22e 所示方案是將中間軸上的一，倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。圖 22f 所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有的貨車倒檔傳動(dòng)采用圖 22g所示方案。 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 （ 1） 齒輪形式 變速器用斜齒輪和直齒圓柱齒輪。斜齒圓柱齒輪雖然制造時(shí)稍復(fù)雜、工作時(shí)有軸向力，但因其使用壽命長(zhǎng)、噪聲小而仍得到廣泛使用。直齒圓柱齒輪用于低檔和倒檔 。 （ 2） 換檔結(jié)構(gòu)形式 11 變速器換檔結(jié)構(gòu)型式有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換檔等三種。使用同步器能保證迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲換檔，而與其操作技術(shù)熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高汽車的加速性 ，經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。 檔數(shù)及各檔傳動(dòng)比 為了使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)工作，變速器各檔傳動(dòng)比之間的關(guān)系基本是幾何級(jí)數(shù)，故臨檔傳動(dòng)比比值就是幾何級(jí)數(shù)的公比 [4]。 （ 1）最大傳動(dòng)比 maxi 。 m a x m a x1 m a x 0c o s s ingtg TG f ri Ti????? （ ） （ 25） 式 中 ： 主減速比 0 ? ， G =2305kg， f =, T? =95%， maxtgT =184N mm， r=， 可得 maxi =。 （ 2）最小傳動(dòng)比 mini 。 m ax 500 377 pgrnu ii? ．， 該公式為計(jì)算最小傳動(dòng)比公式 min 0 729i??． （ 3）其余各擋傳動(dòng)比比值 。 m a x4m i niq i? 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 （ 26） 變速器各擋傳動(dòng)比如表 23 所示 。 表 23 變速器各擋傳動(dòng)比 一擋 二擋 三擋 四擋 五擋 倒擋 1 中心距的確定 齒輪中心距是變速器很重要的參數(shù)，它對(duì)變速器整體尺寸及質(zhì)量有很大影響。通常根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初選中心距。 經(jīng)驗(yàn)公式： 33 m a x1 3 .4 5 1 3 .4 5 1 8 4 7 6 .5 0eAM? ? ? ? ?mm。 12 齒輪參數(shù)的確定 （ 1） 齒輪模數(shù) 初選模數(shù)時(shí)，可以參考同類型汽車的齒輪模數(shù)確定，也可根 據(jù)大量現(xiàn)代汽車變速器齒輪模數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，找出模數(shù)的變化規(guī)律，即經(jīng)驗(yàn)公式。利用經(jīng)驗(yàn)公式初選模數(shù) ,斜齒輪法向模數(shù) nm =，直齒輪 m =3mm。 （ 2） 齒輪壓 力角 實(shí)際上應(yīng)國(guó)家規(guī)定的齒輪標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20 度，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20 度。 （ 3） 齒輪螺旋角 為減少工作噪聲和提高強(qiáng)度，汽車變速器齒輪多用斜齒輪，只有倒檔齒輪。隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)的提高，不過(guò)當(dāng)螺旋角大于 30度時(shí)，其彎曲強(qiáng)度驟然下 降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升，因此從提高低檔齒輪的彎曲強(qiáng)度出發(fā)，并不希望過(guò)大，而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，可選取較大值。 斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍選用 : 轎車變速器： 22~34 ，貨車變速器： 18 ~26 ，在此選用 18 ~30 螺旋角。 （ 4） 齒寬 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬 。 直齒輪 b=(～ ) Tm ，斜齒輪 b =(～ ) nm 。 因此得直齒輪 b=3=14mm ，斜齒輪 b ==20mm ，第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)取大些 b =8=20mm ，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)性和齒輪的壽命。采用同步器換檔，其接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為 (24)m[5]。 （ 5） 各擋齒輪齒數(shù)的 分配 一擋齒輪齒數(shù) 。 921 1 0 1 01 1 02 c o s 5 3 0 1 5 3 1 5 5 3 1 5 3 8g h h hnZZ Ai Z Z Z Z ZZ Z m ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?9， ． ， 取 ， ， Z 10 10c o s 0 . 8 6 6 3 0 . 0 1nm Z Z??? ??9（ ）＝ ， 實(shí) 際2A 常嚙合齒輪副的齒數(shù) 。 102 119gZZ iZZ? ， 122 cosnm Z ZA ??? （ ）， 1219 35ZZ??， 13 9211 1 024 .6 7 7 4 .6 1 8c o s 0 .8 8 2 2 8 .0 7gnZZiZZm Z Z??? ? ? ?? ??1２與 相 差 不 大（ ）　 ＝ ，2A 其它各擋的齒數(shù) 。 二擋齒數(shù)： 7 7 812 8 78 2 8 2 3 , 3 62 c o sngZ m Z ZZi A Z ZZZ ??? ? ? ?（ ）， ， 722182 883 2 908g ZZi ZZ? ? ? ? ． 與 ． 相 差 不 大　 　 　 　 從 抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)， 有公式： 7228 1 2 8ta n 1ta n ZZZ Z Z?? ??????? ?? （ 27） 可得： 8 1769? ? ． 三擋齒數(shù)： 5 1362gZ ZiZZ? ， 5662 cosnm Z ZA ??? （ ）， 5627 29ZZ??， 52316 1 7 1 5gZZi ZZ? ? ? ? ． 與 相 差 不 大 由式（ 83）可得： 6 2241? ? ． 五擋齒數(shù)： 3 1512gZ ZiZZ? ， 3442 cosnm Z ZA ??? （ ）， 3415, 38ZZ?? 32414 0gZZi ZZ? ? ? ? .727 與 相 差 不 大 由式（ 83）可得： 4 3051?