專業(yè)課程設計貨車變速器z

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1、 專業(yè)課程設計貨車變速器 z 設 計 說 明 書 題目：貨車機械變速器

2、 學號： 姓名： 變速器的設計計算 1.1 變速器的選擇 變速器的種類很多，按前進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 應用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式 變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機械式變 速器。 2-1-1 中間軸式變速器 從結(jié)構外形看中間軸式變速器有三根軸：一軸和二軸在一

3、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。由于本設計中的汽車為重型貨車，且檔位多，傳動比大，故本設計采用這種型式。 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。唯一的缺點是工作

4、時有軸向力的產(chǎn)生，而且結(jié)構復雜，這個缺點可以在進行軸的載荷計算時予以平衡。 通過比較兩種型式齒輪的優(yōu)缺點，本設計中，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。 2-1-3 變速器的換檔結(jié)構 變速器的換檔機構形式有以下幾種： 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)構形式制造容易，結(jié)構簡單。但缺點較多： 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

5、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 使乘坐舒適應大大的降低。只有駕駛員用熟練的操作技術（如兩腳離合器） ，使 齒輪換檔時無沖擊，才能克服上述缺點。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

6、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。 此外，因增設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用。這是 因為重型車檔位間的公比較小，則換檔機構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 作技術的熟練程度無關，從而提高汽車的加速性、經(jīng)濟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)構復雜，制造精度要

7、求高，軸向尺寸大等缺點，但仍然得到廣泛應用。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，在本設計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 與前進檔位比較，倒檔使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(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)構簡單，但是中間傳動齒輪的輪齒，是在最不利的

8、正、負交替對稱變化的彎曲應力狀態(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《汽車設計》中的相關內(nèi)容進行討論。 《汽車設計》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，  缺點是 換檔程序不合理。圖  d 所示方案針對前者的缺點作了修改，因而取代了圖  c

9、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 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構復雜一些。 在本設計中，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計。即《汽車設計》倒檔布置方案中 的 f）方案。

10、 1.3 支承方案選擇 因為變速器在一檔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，都應當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，但因為使用倒檔的時間非常短，從這點出發(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。 倒檔設置在變速器的左側(cè)或右側(cè)在結(jié)構上均能實現(xiàn)

11、，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，其齒輪因接觸應力過高而造成表面點蝕損壞。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構基礎上發(fā)展起來的，其中除有前面已述

12、及的接 合套、花鍵轂、對應齒輪上的接合齒圈外，還增設了使接合套與對應接合齒圈 的圓周速度迅速達到并保持一致的機構，以及阻止二者在達到同步之前接合以 防止沖擊的結(jié)構。 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現(xiàn)同步的。但是 它可以從結(jié)構上保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達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：