某1254汽車變速器設計畢業論文-資料下載頁

　　

【正文】 1所示鎖銷式同步器的摩擦元件是同步環1，4和齒輪上的凸肩部分，分別在它們的內圈和外圈設計有相互接觸的錐形摩擦面。鎖止元件位于滑動齒套3的圓盤部分孔中做出的錐形肩角和裝在上述孔中、在中部位置處有相同角度的斜面鎖銷4。鎖銷與同步環2剛性連接。彈性元件是位于滑動齒套1圓盤部分徑向孔中的彈簧7。在空擋位置，鋼球5在彈簧壓力作用下處在銷6的凹槽中，使之保持滑動齒套與同步環之間沒有相對移動。滑動齒套與同步環之間為彈性連接。摩擦元件是鉚在鎖銷兩端的同步錐環及與之相配并固定在齒輪上的內錐面。在慣性式同步器中b彈性元件的重要性僅次于摩擦元件和鎖止元件，它用來使有關部分保持在中立位置的同時，又不妨礙鎖止、解除鎖止和完成換擋的進行。鎖銷式同步器的優點是零件數量少，摩擦錐面平均半徑較大，使轉矩容量增加。這種同步器軸向尺寸長是它的缺點。鎖銷式同步器多用于中、重型貨車的變速器中。 鎖環式同步器4鎖環（同步錐環）；2滑塊 3彈簧圈；8齒輪；6嚙合套座；7嚙合套圖62 鎖環式同步器如圖62所示，鎖環式同步器工作可靠、耐用，因摩擦錐面半徑受限，其轉矩容量不大，適于輕型以下汽車，廣泛應用于轎車及輕型客、貨汽車。在其嚙合套外花鍵上的三個軸向槽中放著可沿槽移動的滑塊，它們由兩個彈簧圈壓向嚙合套并以其中部的凸起定位于嚙合套中間的內環槽中。滑塊兩端伸入鎖環缺口，缺口比滑塊寬一個接合齒寬。換擋時，嚙合套帶動滑塊推動鎖環與被接合齒輪的錐面相靠，轉速差產生的摩擦力矩使鎖環相對于嚙合套及滑塊轉過一個角度并由滑塊定位，恰使嚙合套齒端與鎖環齒端以鎖止斜面相抵，如圖63a所示，此類同步器的工作原理是：換檔時，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動定位銷和鎖環移動，直至鎖環錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。之后，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在角速度差，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環相對嚙合套和滑塊轉過一個角度，并滑塊予以定位。接下來，嚙合套的齒端與鎖環齒端的鎖止面接觸，使嚙合套的移動受阻，同步器在鎖止狀態，換檔的第一階段結束。換檔力將鎖環繼續壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環力矩。齒輪與鎖環的角速度逐漸靠近，在角速度相等的瞬間，同步過程結束，完成換檔過程的第二階段工作。之后，摩擦力矩隨之消失，而撥環力矩使鎖環回位，兩鎖止面分開，同步器解除鎖止狀態，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過鎖環去與齒輪上的接合齒嚙合，如圖63b所示，鎖止斜面脫開，嚙合套克服滑塊的彈簧力而越過鎖環與齒輪的接合齒同步嚙合，保證無沖擊掛擋。1鎖環；2嚙合套；3嚙合套上接合齒；4滑塊 (a) 同步器鎖止位置 (b) 同步器換擋位置圖63 鎖環式同步器工作原理 同步器主要尺寸的確定1．鎖環式同步器主要尺寸確定（1）接近尺寸b 同步器換擋第一階段中間，在滑塊側面壓在鎖環缺口側邊的同時，且嚙合套相對滑塊作軸向移動前，嚙合套接合齒與鎖環接合齒倒角之間的軸向距離b（圖64），稱為接近尺寸。尺寸b應大于零，取b=～。1—嚙合套接合齒 2—滑塊 3—鎖環 4—齒輪接合齒圖64 接近尺寸和分度尺寸（2）分度尺寸a 滑塊側面與鎖環缺口側邊接觸時，嚙合套接合齒與鎖環接合齒中心線間的距a（圖64） ,稱為分度尺寸。尺寸a應等于1/4接合齒齒距。尺寸a和b是保證同步器處于正確鎖止位置的重要尺寸，應予以控制。（3）滑塊轉動距離c （圖65）滑塊在鎖環缺口內轉動距離c影響分度尺寸a。滑塊寬度d、滑塊轉動距離c與缺口寬度尺寸E之間的關系如下E=d+2c 滑塊轉動距離c與接合齒齒距t的關系如下： c 式中，為滑塊軸向移動后的外半徑（即鎖環缺口外半徑）；為接合齒分度圓半徑。 1—嚙合套 2—鎖環 3—滑塊 4—鎖環缺口圖65 滑塊轉動距離（4）滑端隙 滑塊端隙系指滑塊端面與鎖環缺口端面之間的間隙，圖66所示，同時，嚙合套端面與鎖環端面的間隙為，要求。若,則換擋時，在摩擦錐面尚未接觸時，嚙合套接合齒與鎖環接合齒的鎖止面位于接觸位置，即接近尺寸b0,此刻因鎖環浮動，摩擦面處無摩擦力矩作用致使嚙合套可以通過同步環，而使同步器失去鎖止作用。為保證b0,應，通常取=。鎖環端面與齒輪接合齒端面應留有間隙（圖66并稱之為后備行程。預留后備行程的原因是鎖環的摩擦面會因摩擦而磨損，并在接下來的換擋時，鎖環要向齒輪方向增加少量移動。隨著磨損的增加，這種移動量也逐漸增多，導致間隙逐漸減少，直至為零；此后，兩摩擦錐面間會在這種狀態下出現間隙和失去摩擦力矩。而此刻，若鎖環上的摩擦錐面還未達到許用磨損的范圍，同步器也會因失去摩擦力矩而不能實現鎖環等零件與齒輪同步后換擋，故屬于因設計不當而影響同步器壽命。 一般應取=～。在空擋位置，～。圖66 滑塊端隙（1）、接近尺寸b 同步器換擋第一階段中間，在摩擦錐環側面壓在摩擦錐盤側邊的同時，且嚙合套相對鎖銷作軸向移動前，滑動齒套接合齒與錐環接合齒倒角之間的軸向距離，稱為接近尺寸。尺寸b應大于零，取b=～。（2）、分度尺寸a 鎖銷中部倒角與銷孔的倒角互相抵觸時，滑動齒套接合齒與摩擦錐環接合齒中心線間的距離a，稱為分度尺寸。尺寸a應等于1/4接合齒齒距。尺寸a和b是保證同步器處于正確嚙合鎖止位置的重要尺寸，應予以控制。（3）、鎖銷轉動距離c 鎖銷在滑動齒套鎖銷孔中的轉動距離影響分度尺寸鎖銷直徑、鎖銷轉動距離c與銷孔直徑e之間的關系如下e=d+2c 鎖銷轉動距離與接合齒齒距的關系如下 式中：－鎖銷軸向移動后的外半徑（即摩擦錐環外半徑）；－接合齒分度圓半徑。（4）、鎖銷端隙 鎖銷端隙系指鎖銷端面與摩擦錐環端面之間的間隙，同時，滑動齒套端面與摩擦錐環端面之間的間隙為，要求＞。若＜，則換擋時，在摩擦錐面尚未接觸時，滑動齒套接合齒的鎖止面已位于接觸位置，即接近尺寸＜0，此刻因摩擦錐環浮動，摩擦面處無摩擦力矩作用，致使同步器失去鎖止作用。為保證＞0，應使＞，通常取=。摩擦錐環端面與齒輪接合齒端面應留有間隙，并可稱之為后備行程。 同步器主要參數的確定摩擦因數汽車在行駛過程中換擋，同步器經常處于工作頻繁的狀態。同步器是在同步環與連接齒輪之間存在角速度差的條件下工作，要求同步環有足夠的使用壽命，應當選用耐磨性能良好的材料。為了獲得較大的摩擦力矩，又要求用摩擦因數大而且性能穩定的材料制作同步環。另一方面，同步器在油中工作，使摩擦因數減小，這就為設計工作帶來困難。摩擦因數除與選用的材料有關外，還與工作面的表面粗糙度、潤滑油種類和溫度等因數有關。作為與同步環錐面接觸的齒輪上的錐面部分與齒輪做成一體，用低碳合金鋼制成。對錐面的表面粗糙度要求較高，用來保證在使用過程中摩擦因數變化小。若錐面的表面粗糙度值大，則在使用初期容易損害同步環錐面。同步環常選用能保證具有足夠高的強度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃銅和錫黃銅等。由黃銅合金與鋼材構成的摩擦 。 摩擦因數對換擋齒輪和軸的角速度能迅速達到相同有重要作用。摩擦因數大，則換擋省力或縮短同步時間；摩擦因數小則反之，甚至失去同步作用。為此，在同步環錐面處制有破壞油膜的細牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽，用來保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數。同步環主要尺寸的確定 （1）、同步環錐面上的螺紋槽。 如果螺紋槽螺線的頂部設計得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過窄會影響接觸面壓強，使磨損加快。實驗還證明：螺紋的齒頂寬對的影響很大，隨齒頂的磨損而降低，換擋費力，故齒頂寬不易過大。螺紋槽設計得大些，可使被刮下來的油存在于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會使接觸面減少，增加磨損速度。通常軸向泄油槽為6～12個，槽寬3～4mm。（2）、錐面半錐角。 摩擦錐面半錐角越小，摩擦力矩越大。但過小則摩擦錐面將產生自鎖現象，避免自鎖的條件是。一般取=6～8，當=6時，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴時，則有粘著和咬住的傾向；在=7。時就很少出現咬住現象。（3）、摩擦錐面平均半徑。 設計得越大，則摩擦力矩越大。往往受結構限制，包括變速器中心距及相關零件的尺寸和布置的限制，以及取大以后還會影響同步器徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。原則上是在可能的條件下，盡可能將取大些。（4）、錐面工作長度。 縮短錐面長度，可使變速器的軸向長度縮短，但同時也減小了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。設計時可根據下式計算確定 式中： －摩擦面的許用壓力，對黃銅與鋼的摩擦副，=～；M－摩擦力矩；－摩擦因數；－摩擦錐面的平均半徑。上式中面積是假定在沒有螺紋槽的條件下進行計算的。（5）、同步環徑向厚度。 與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環的徑向厚度受結構布置上的限制，包括變速器中心距及相關零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不易取得很厚，但必須保證同步環有足夠的強度。乘用車同步環厚度比貨車小些，應選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，這能提高材料的屈服強度和疲勞壽命。貨車同步環可用壓鑄加工。鍛造時選用錳黃銅等材料，鑄造時選用鋁黃銅等材料。有的變速器用高強度、高耐磨性的鋼與鉬配合的摩擦副，即在鋼質或球墨鑄鐵同步環的錐面上噴鍍一層（～），使其摩擦因數在鋼與銅合金的摩擦副范圍內，而耐磨性和強度有顯著提高。～。噴鉬環的壽命是銅環的2～3倍。以鋼質為基體的同步環不僅可以節約銅，還可以提高同步環的強度。鎖止角 鎖止角選取得正確，可以保證只有在換擋的兩個部分之間角速度差達到零值才能進行換擋。影響鎖止角選取的因素，主要有摩擦因數、摩擦錐面平均半徑、鎖止面平均半徑和錐面半錐角。同步時間 同步器工作時，要連接的兩個部分達到同步的時間越短越好。除去同步器的結構尺寸、轉動慣量對同步時間有影響。軸向力大、則同步時間減少。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關，不同車型要求作用到手柄上的力也不相同。為此，同步時間與車型有關，計算時可在下述范圍選取：對乘用車變速器，～，～；對貨車變速器，～，～。轉動慣量的計算換擋過程中依據同步器改變轉速的零件，統稱為輸入端零件，它包括第一軸及離合器的從動盤、中間軸及其上的齒輪、與中間軸上齒輪向嚙合的第二軸上的常嚙合齒輪。其轉動慣量的計算是：首先求得各零件的轉動慣量，然后按不同擋位轉換到被同步的零件上。對已有的零件，其轉動慣量值通常用扭擺法測出；若零件未制成，可將這些零件分解為標準的幾何體，并按數學公式合成求出轉動慣量值。 變速器操縱機構的設計 變速器操縱機構的要求及分類根據汽車使用條件的需要，駕駛員利用操縱機構完成選擋和實現換擋或退到空擋。變速器操縱機構應當滿足如下主要要求：換擋時只能掛入一個擋位，換擋后應使齒輪在全齒長上嚙合，防止自動脫擋或自動掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。變速器操縱機構通常裝在頂蓋或側蓋內，也有少數是分開的。變速器操縱機構操縱第二軸上的滑動齒輪、嚙合套或同步器得到所需不同擋位。用于機械式變速器的操縱機構，常見的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋裝置等主要零件組成，并依靠駕駛員手力完成選擋、換擋或推到空擋工作，稱為手動換擋變速器。根據變速器操縱方式的不同，變速器可分為：直接操縱手動換擋變速器當變速器布置在駕駛員座椅附近時，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過變速桿直接完成換擋功能的手動換擋變速器，稱為直接操縱變速器。這種操縱方案結構最簡單，已得到廣泛應用。近年來 ，單軌式操縱機構應用較多，其優點是減少了變速叉軸，各擋同用一組自鎖裝置，因而使操縱機構簡化，但它要求各擋換擋行程相等。遠距離操縱手動換擋變速器平頭式汽車或發動機后置后輪驅動汽車的變速器，受總體布置限制，變速器距駕駛員座位較遠，這時需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動件，換擋手力經過這些轉換機構才能完成換擋功能。這種手動換擋變速器，稱為遠距離操縱手動換擋變速器。這時要求整套系統有足夠的剛性，且各連接件之間間隙不能過大，否則換擋手感不明顯，并增加了變速桿顫動的可能性。電控自動換擋變速器有級式機械變速器應用廣泛，但是它有換擋工作復雜、對駕駛員操縱技術要求高并使駕駛員容易疲勞等缺點。在固定軸式機械變速器基礎上，通過應用計算機和電子控制技術，來實現自動換擋，并取消了變速桿和離合器踏板。駕駛員只需控制油門踏板，汽車在行駛過程中就能自動完成換擋，能自動實現收油門、離合器分離、選擋、換擋、離合器接合和回油門等一系列動作，使汽車動力性、燃油經濟性有所提高，減輕了駕駛員的駕駛強度 變速器操縱機構分析如圖67所示為汽車六擋變速器操縱機構的組成和布置示意圖。撥叉軸9和10的兩端均支承于變速器蓋的相應孔中，可以軸向滑動。所有的撥叉和撥塊都以彈性銷固定于相應的撥叉軸上。三四擋撥叉2的上端具有撥塊。撥叉2和撥塊14的頂部制有凹槽。變速器處于空擋時，各凹槽在橫向平面內平齊，叉形撥桿13下端的球頭即深入這些凹槽中。選擋時可使變速桿繞其中部球形支點橫向擺動，則其下端推動叉形撥桿13繞換擋軸11的軸線擺動，從而使叉形撥桿下端球頭對準與所選擋位對應的撥塊凹槽，然后使變速桿縱向擺動，通過叉形撥桿帶動撥叉軸及撥叉向前或向后移動，即可實現掛擋。例如，橫向擺動變速桿使叉形撥桿下端的球頭深入撥塊3頂部的凹槽中，再縱向擺動變速桿使撥塊3連同撥叉軸9和撥叉5沿縱向向前移動一定距離，便可掛入二擋；若向后移動一段距離，則掛入一擋。當使叉形撥桿下端的球頭深入撥塊14的凹槽中，并使其向前移動一段距離時，則掛入倒擋。為了保證變速器在任何情況下都能準確、安全、可靠地工作，對變速器操縱機構提出如下要求：保證變速器不自行脫擋或掛擋，在操縱機構中應設