机械变速器设计

1、机械变速器设计第1页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四 概述一 功用 转矩和转速 空挡和倒挡 动力输出功能第2页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四 概述二. 基本要求： 1）保证汽车有必要的动力性和经济性。 2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。 3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。 4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。 5）换挡迅速，省力，方便。 6）工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡 乱挡以及换挡冲击等现象发生。 7）变速器应当有高的工作效率。 8）变速器的工作噪声低。第3页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四

2、第三章 机械变速器设计 第二节 变速器传动机构布置方案第4页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四 一 传动机构布置方案分析 1.两轴式变速器传动方案 第5页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四2 中间轴变速器传动方案 第6页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四3 倒档型式第7页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四二 零部件结构方案分析 1.齿轮形式 直齿：低挡，倒挡； 斜齿：使用寿命长，工作噪声低；工作时有轴 向力。常啮合齿轮。 第8页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四二 零部件结构方案分析2.换挡机构

3、形式 直齿滑动齿轮：一挡，倒挡，轴向滑动换挡，冲击，噪声。磨损加剧并过早损坏。 啮合套换挡：承受换挡冲击载荷的接合齿数多。而轮齿又不参与换挡，不会过早损坏，但仍有换挡冲击，重型货车上用。 同步器换挡： 迅速、无冲击、无噪声换挡，与操作技术的 熟练程度无关。结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸大，同步环使用寿命较短等特点，但仍然得到广泛应用。第9页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四防止自动脱档的措施 1）将两接合齿的啮合位置错开 2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（切下0.3 0.6mm） 3）将接合齿的工作面加工成斜面，形成倒锥角（一般倾斜23）第10页，共44页，2022年

4、，5月20日，2点47分，星期四第三章 机械变速器设计 第三节 变速器主要参数的选择第11页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四变速器主要参数的选择传动比的确定： 考虑下列因素： 汽车最大爬坡度 驱动轮与路面的附着力F 汽车最低稳定车速（最高稳定车速） 主传动比等第12页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四变速器主要参数的选择假设主传动比已确定（1）根据 确定 ：汽车在最大爬坡交通上行驶时，最大驱动力应能克服轮胎与路面间滚动阻力及上坡阻力。（2）根据驱动轮与路面的附着力确定 ： 第13页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四变速器主要参数的选

5、择（3）根据 （或 ）确定 ： ： ： 根据上述三个条件确定的一挡可能不相等，应选最小值。公比 第14页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四变速器主要参数的选择一.档数 轿车：45个档位， 货车：装载质量在23.5T，45个档位； 装载质量在48T，6档； 重型货车和越野车： 多档 二.转动比范围 轿车 34之间， 轻型货车 56之间， 其他货车 更大 第15页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四变速器主要参数的选择三.中心距A 四.外形尺寸 四档 2.22.7A 五档 2.73.0A 六档 3.23.5A 五.轴的直径 六.齿轮参数（m,b,x)第16页，

6、共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四六 齿轮参数1.模数的选取一般原则：降低噪声，m小,b大（齿细厚），对轿车有较大意义。降低质量，m大,b小（齿粗薄），对货车有较大意义。从强度方面考虑，各挡应有不同的m；从工艺方面考虑，各挡应有同一的m。 轿车m小一些，货车m大一些。 低挡齿轮m大一些，其它挡位选另一种m。 少数汽车各挡均选相同的m。第17页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四六 齿轮参数1.模数的选取 微型和普通级轿车 2.25 2.75 中级轿车 2.75 3.00 中型货车 3.5 4.5 重型货车 4.5 6.0 所选 m 应符合国标2.压力角( 2

7、0) 第18页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四六 齿轮参数3.螺旋角 增大，使重合度增加，工作平稳，噪声降低。 增大，齿的强度也相应提高，但 30时， 骤然下降，而 继续增加. 斜齿轮的轴向力尽量平衡。 两轴式变速器： 20 25 中间轴式变速器： 22 34 货车 ： 18 26 第19页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四六 齿轮参数 4.齿宽b 直齿 , 斜齿 , 5.变位系数x的选择原则第20页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四5.变位系数x的选择原则目的： 避免齿轮产生根切； 配凑中心距； 影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨

8、损，抗胶合能力及齿轮的口齿合噪声。第21页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四5.变位系数x的选择原则 高度变位：增加小齿强度，不能降低噪声。 角度变位：变位系数之和不等于零。既有高度变 位的优点，有避免了其缺点。 利用变位系数封闭图分配变位系数，可不必校核是否干涉、根切、齿顶变尖以及重合系数过低等情况。第22页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四七各档齿轮齿数的分配1.确定一档齿 轮的齿数2.对中心距进 行修正第23页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四七各档齿轮齿数的分配3.确定常啮合传动齿轮副的齿数4.求出传动比 z2/z1=i1z8

9、/z75.确定其他各档的齿数6.确定倒档齿轮齿数第24页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四第三章 机械变速器设计 第四节 变速器的设计与计算第25页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四变速器的设计与计算一.齿轮的损坏形式 三种：轮齿折断 齿面疲劳剥落 移动换档齿轮端部破坏二.齿轮强度计算 1.齿轮弯曲强度计算 2.轮齿接触应力计算三.轴的强度计算第26页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四变速器的设计与计算二.齿轮强度计算 1.齿轮弯曲强度计算 2.轮齿接触应力计算第27页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四第三章 机械

10、变速器设计 第五节 同步器设计第28页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四 一 同步器设计一、惯性式同步器第29页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四 一 同步器设计一、惯性式同步器第30页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四二 同步器工作原理 同步器换挡过程由三个阶段组成 第一阶段： 同步器离开中间位置，做轴向移动并靠在摩擦面上。摩擦面相互接触瞬间，如图317a所示，由于齿轮3的角速度 ，和滑动齿套1的角速度 不同，在摩擦力矩作用下锁销4相对滑动齿套1转动一个不大的角度，并占据图上所示的锁止位置。此时锁止面接触，阻止了滑动齿套向换挡方向移

11、动。第31页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四二 同步器工作原理第二阶段：来自手柄传至换挡拨叉并作用在滑动齿套上的力F，经过锁止元件又作用到摩擦面上。由于， 和 不等，在上述表面产生摩擦力。滑动齿套1和齿轮3分别与整车和变速器输入轴转动零件相连接。于是，在摩擦力矩作用下，滑动齿套1和齿轮3的转速逐渐接近，其角速度差 减小了。在 瞬间同步过程结束。第三阶段： ，摩擦力矩消失，而轴向力F仍作用在锁止元件上，使之解除锁止状态，此时滑动齿套和锁销上的斜面相对移动，从而使滑动齿套占据了换挡位置。第32页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四 三 主要参数的确定1摩擦系

12、数 2同步环主要尺寸的确定 (1) 同步环锥面上的螺纹槽 (2) 锥面半锥角 (3) 摩擦锥面平均半径R (4) 锥面工作长度b （5）同步环径向厚度与摩擦锥面平均半径一样，同步环的径向厚度要受机构布置上的限制，包括变速器中心距及相关零件特别是锥面平均半径和布置上的限制，不宜取很厚第33页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四 三 主要参数的确定3锁止角4同步时间t5转动惯量的计算第34页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四 四 同步器的计算第35页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四 四 同步器的计算第36页，共44页，2022年，5月20

13、日，2点47分，星期四 四 同步器的计算第37页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四第三章 机械变速器设计 第六节 变速器操纵机构第38页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四变速器操纵机构1直接操纵手动换挡变速器2远距离操纵手动换挡变速器3电控自动换挡变速器第39页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四变速器操纵机构第40页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四第三章 机械变速器设计 第七节 变速器结构元件第41页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四变速器结构元件 1.变速器齿轮 2.变速器的轴 3.变速器壳体第42页，共44页，2022年，5月20日，2点47分，星期四思 考 题1. 变速器总成主要有哪些零部件？设计的基本顺序如何？哪些参数由总布置给出？2. 斜、直齿轮在啮合中受力如何？各力如何计算？3. 两轴式