电动汽车变速传动装置设计VIP

精品资料，值得下载学习！ 摘 要 随着石油资源的日益减少和环境保护要求的提高，电动汽车的发展越来越受到人们的重视，然而，对动力传动系统部件的设计参数进行研究是提高电动汽车性能的重要手段之一。变速器是汽车重要的传动系组成，在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上 扭矩的大小。 电动汽车的变速器与普通变速器相比，其结构有所不同。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档而设置倒档轴，只需应用电机反转来实现倒车行驶。设计中利用已知参数确定变速器各参数，对轴和各挡齿轮进行校核，绘制出 装配图及零件图。 同时本设计对电动汽车的动力传动系统进行了匹配设计计算，计算结果表明达到性能要求。 目录 第 1 章绪论 1 动汽车的简介 1 动汽车传动装置的特点 1 动汽车变速器的功用 2第 2 章电动汽车动力传动系统匹配计算 3 算最高车速 v v 3 辆加速时间的计算 4 辆爬坡的计算 4 驶里程的计算 4 第 3 章电动汽车变速嚣设计方案及论证 5 动汽车变速器的要求 7 速器设计方案论证 8 第 4 章变速置备主要参数的设计计算及校核 8 要参数设计 8 轮强度计算 13 定轴的尺寸 16 第 5 章同步器的设计 18 精品资料，值得下载学习！ 步器的工作原理 19 步器的功用同步器的种类 19 步器的参数的确定 20 第 6 章变速器操纵机构 23 变速器操纵机构的要求 23 接操纵手动换挡变速器 23 距离操纵手动换挡变速器 24 速器自锁、互锁、倒挡锁装置 24 第 7章变速器轴承 26 第 8章变速器的润滑与密封 27 第 9章零件的加工工艺 28 轮轴加工工艺 28 轮加工工艺 28 盖加工工艺 29 配图 30 第 1 0 章结论 31 参考文献 32 结束语 33 附录 34 精品资料，值得下载学习！ 第 1 章 绪论 动汽车的简介 电动汽车是指以车我电源为动力，用电机驱动车轮行驶，符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。电动汽车的优点是： 1、 无污染，噪声低 电动汽车无内燃机汽车工作时产生的废气，不产生排气污染，对环境保护和空气的洁净是十分有益的，有 零污染 的美称。 电动汽车无内燃机产生的噪声，电动机的噪声 也较内燃机小 2、 能源效率高，多样化 电动汽车的研究表明，其能源效率已超过汽油机汽车，特别是在城市运行，汽车走走停停，行驶速度不高，电动汽车更加适宜。电动汽车停止时不消耗电量，在制动过程中，电动机可自动转化为发电机，实现制动减速时能量的再利用。 另一方面，电动汽车的应用可有效地减少对石油资源的依赖，可将有限的石油用于更重要的方面。向蓄电池充电的电力可以由煤炭、天然气、水力、核能、太阳能、风力、潮汐等能源转化。除此之外，如果夜间向蓄电池充电，还可以避开用电高峰，有利于电网均衡负荷，减少费用。 3、结构简单，使用维修方便 电动汽车较内燃机汽车结构简单，运转、传动部件少，维修保养工作量小，当采用交流感应电动机时，电机无需保养维护，更重要的是电动汽车易操纵。 动汽车传动装置的特点 电动汽车传动装置的作用是将电动机的驱动转矩传给汽车的驱动轴，当采用电动轮驱动时，传动装置的多数部件常常可以忽略。因为电动机可以带负载启动所以电动汽车上无需传统内燃机汽车朐离合器。因为驱动电机的旋向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档当采用电动机无级调速控制时，电动汽车可以忽略 传统汽车的变速器 在采 精品资料，值得下载学习！ 用电动轮驱动时，电动汽车也可以省略传统内燃机汽车传动系统的差速器。 动汽车变速器的功用 (l)改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。 (3)中断动力传递，在电动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。 (4)实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如 ，可以保证驾驶员在电动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。汽车变速器是通过改变传动比，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。 精品资料，值得下载学习！ 第 2 章电动汽车动力传动系统匹配计算 汽车的动力性是指汽车在良好的路面上直线行驶时由汽车受到的纵向外力决定的，所能达到的平均行驶速度。汽车是一种高效率的运输工具，运输效率的高低在很大程度上取决于汽车的动力性。所以，动力性使汽车各种性能中最基本、最重要的性能。普通汽车的动力性能指标包括最 高车速、加速时间和最大坡度 ,但对于电动汽车还必须包括续驶里程。 算最高车速 F= ( mb)f+(ma+mb)(ma+mb) (2其中： F 为车辆行驶的总阻力 N； 最大整车质量 , 900 电池组质量 50f 为滚动阻力系数； f=； 为坡道角： =1 5%； 空气阻力系数： A 为迎风面积： A=行驶车速 km/h ； 为车辆旋转质量换算系数： =1+ (2其中： 飞轮转动惯量， 车轮转动惯量， 主减速比， F nmh 其中： 驱动电机一最大限流工作时车辆获得的驱动力： 主驱动电机的工作转速 r/ 3567r 为车轮半径： r=精品资料，值得下载学习！ 主减速比； 辆加速时间的计算 t=1/ 21v 1 5 d u aC d A u a 2 /2 1 b ) g f(b ) /F t( m av a (2其中 加速行驶起始车速 m/h， 加速行驶终止车速 m/h， 5 km/h 辆爬坡的计算 由公式计算得： b=ma+mb)g 1 (2i= b = (2驶里程的计算 s= E/e=(ma+mb)13 (2其中： E 为电池组充满电时的总能量 E=16e 为电动车辆单位里程能耗 电池比能量 w=36.7 电动车辆行驶的比耗 精品资料，值得下载学习！ 第 3 章电动汽车变速器设计 方案及论证 动汽车变速器的要求 ： 正确选择变速器的挡位数和传动比，使之与电动机参数优化匹配，以保证电动汽车具有良好动力性能 ： 1)保证汽车有必要的动力性和经济性 ； 2)设置空挡用来切断电动机动力向驱动轮的传输 ； 3)设置倒挡，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，乱挡及换挡冲击等现象的发生 ； 7)变速器应当有高的工作效率 ； 8)变速 器的工作噪声低 ； 除此以外，变速器还应当达到轮廓尺寸和质量小，制造成本低，维修方便的目标。满足汽车有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的档数，传动比范围和各挡传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。近年来，变速器操纵机构有向自动操纵方向发展的趋势。为满足以上使用性能要求，本变速器采用有级式变速器。变速器由变速传动机构和操纵机构构成。变速器传动机构包括欢动齿轮、传动齿轮、传动轴。实现操作需要避免、避免冲击不值得同步器，操作机构还要求有自锁和互锁装置。轿车多采用两轴式变速器， 货车多采用三轴式变速器。同步器设计采用锁环式同步器。 速器设计方案论证 1）传动机构布置方案分析 变速器传动机构有两种分类方法。根据轴的形式不同，分为固定轴式和旋转轴式（常配合行星齿轮传动）两类。固定轴式又分为两轴式，中间轴式双中间轴式变速器。固定轴式应用广泛，。其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上 。 中间轴 精品资料，值得下载学习！ 式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液压机械式变速嚣。与中间轴式变速嚣比较，两轴式具有结构简单，轮廓尺寸小，布置方便。此外，因为其经过一对齿轮啮合传动 动力，故传动效率高同时噪音低。三轴式变速嚣与两轴式相比各档多了一对齿轮传动因而传递效率低噪音大。所以选择本设计两轴式双挡变速器。 2）变速其主要参数选择 （ l）挡数 增加变速器的档数能改善汽车的动力性和经济性，挡数越多，变速器的结构越复杂，并且是尺寸轮廓和质量加大同时操纵机构复杂，而且在使用时换挡频率也增高由于电动汽车的发展起步晚，受技术限制所以选用两挡变速箱，倒挡由电机反转来实现。 (2)传动比范围 变速器的传动比范围是指变速器最低档传动比与最高档转动比的比值传动比范围的确定与选定 的发动机参数，汽车的最高车速和使用条件等因素有关 。 (3)中心距 A 对两轴式变速器，输入轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距，其大小不仅对变速器的外形尺寸，体积和质量大小，而日对轮齿的接触强度有影响。中心距越小，齿轮的接触应力大，齿轮寿命短 。 最小允许中心距当有保证齿轮有必要的接触强度来确定 。 （ 4）各档齿轮齿数的分配 在初选中心距，齿轮模数和螺旋角以后可更据变速器的挡数，传动比和传动方案来分配各档齿轮的齿数。两档变速器为例，说明分配齿数的方法尽可能使各档齿轮的齿数比应该不是整数 。 3)变速器的设计与计算 (1)齿轮的损环形式 轮齿折断，齿面疲劳剥落，移动换挡齿轮端部破坏， 精品资料，值得下载学习！ 轮齿折断分两种：轮齿受足够大的冲击载荷作用，造成轮齿弯曲折断 ； 轮齿再重复载荷作用下齿根产生疲劳裂纹，裂纹扩展深度逐渐加大，然后出现弯曲折断。前者在变速器中出现的很少，后看出现的多 。 （ 2)齿轮强度计算 与其他机械行业相比，不同用途汽车的变速器齿轮使用田间仍是相似的 。 此外，机车变速器齿轮用的材抖，热处理方法，加工方法，精度级别，支承方式也基本一致 。 如汽车变速器齿轮用低碳钢制作，采用剃齿与磨齿精加 工，齿轮表面采用溶碳淬火热处理工艺，齿轮精度为 6 级和 7 级。 4）轴承的选择 变速器轴承常采用圆柱滚子轴承，球轴承，滚针轴承，圆锥滚子轴承，滑动轴套等 。 至于何处应当采用何种轴承，是受结构限制并随所承受的载荷特点不同而不同。 汽车变速器结构紧凑，尺寸小，采用尺寸大些的轴承结构受限制，常在布置上有困难 。 如变速器的第二轴前端支承在第一轴常啮合齿轮的内腔中，内腔尺寸足够时可布置圆柱滚子轴承，若空间不足则采用滚针轴承变速器笫一轴前端支承在飞轮的内腔里，因有足够大的空间常采用球轴承来承 受向力 。 5)变速器操纵机构 根据汽车使用条件的需要驾驶员利用变速器的操纵机构完成选挡和实现换挡或退到空挡的工作 。 变速器操纵机构应当满足如下主要要求：换挡时只能挂入一个挡位，换挡后应使齿轮在全齿长上啮合，防止自动脱挡或自动挂挡 ， 防止误挂倒挡，换挡轻便。 用于机械式变速器的操纵机构，常见的是由变速轩，拨块，拨叉、变速叉轴及互锁、自锁和倒挡锁装置等主要件组成， 并 依靠驾驶员手力完成换挡或退到空挡工作，称为手动换挡变速器。 精品资料，值得下载学习！ 第 4 章变速器各主要参数的设计计算及校核 要参数设计 1）传动比范 围 变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动比的比值，最高挡通常是直接挡，传动比为 的变速器最高档是超速挡，传动比为 设计选用直接档，传动比为 1即减速比为 1； G(r/r （ 4 可得 出 传动系输出最小转矩 T=30.2 (4得列 所以，新设计变速器两个档位传动比分别为 1 和 1 和 )中心距的计算 中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响，所选的中心距，应能保证齿轮的强度两轴式变速器的中心距 A(根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初定： A= 式中 中心距系数，对轿车， ；对货车，； 对多档主变速器， ；存此取 K= 式中 变速器处于一档时的输出扭矩： 07*可取得初始中心距 603)外型尺寸 变速箱的横向外型尺寸，报据齿轮直径以及换挡机构的布置初步确定影响变速箱壳体轴向尺寸的因素有挡数、换挡机构形式以及齿轮形式另外根据变速箱在电动汽车中的安装空间来设计 。 4)齿轮参数 精品资料，值得下载学习！ (1)模数 齿轮模数是一个重要参数并且影响它的选取因素有报多，如齿轮的强度、质量、噪声和工艺要求等。根据变速器用齿轮模数的范围（见表 4 4计算得本设计所用变速 箱齿轮摸数如下： 斜齿轮： 107 =据汽车设计书表格，进择第一系列的模数所以取 齿轮： m=3 表 4 车变速器齿轮的法向横数 4车变速器常用的齿轮模数 一系列 二系列 （ 2）齿形、压力角 、螺旋角 和齿宽 b 汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角按表 4取， 表 4车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角 齿形 压力角 齿宽 b 轿车 高齿并修形的齿形 150 160 160 250400 本型 乘用车的发动机排量 V/L 货车的最大总质量 ma/t 数 ma/精品资料，值得下载学习！ 一般货车 定的标准齿形 200 200300 重型车 同上 低档， 250 小螺旋角 压力角较小时，重合度大，传动平稳，噪声低；较大时可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度对轿车，为加大重合度已降低噪声，取小些；对货车，为提高齿轮承载力，取大些存本设计中变速器齿轮压力角 a 取 150 啮合套或同步器取 300；斜齿轮螺旋角 取 200。 应该注意的是选择斜齿轮的螺旋角时应力求使中间轴上是轴向力相互抵消为此，中间轴上的全部齿轮一律取右旋，而第一轴和第二轴上的斜齿轮取左旋其轴向力经轴承盖由壳体承受 齿轮宽度 b 的大小直接影响着齿轮的承载能力 b 加大，队的承载能力增高但试验丧明，存齿宽增大判一定数值后，由于载荷分配不均匀，反而使齿轮的承载能力降低所以，在保证齿轮的强度条件下，尽量选取较小的齿宽，以有利于减轻变速器的重量和缩短其轴向尺寸。 通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽： 直齿 b=()m， b=83=24齿 b=(8.5)m， b=7一轴常啮合齿轮硎副齿宽的系数值可取大一些，使接触线长度增加，接触应 力降低，以提高传动的平稳性和齿轮寿命。 5) 齿轮齿数的确定 存初选了中心距、齿轮的模数和螺旋角后可根据预先确定的变速器档数、传动比和结构方案来分配各档齿轮的齿数，下面结合本设计来说明分配各档齿数的方法。 精品资料，值得下载学习！ 图 速器结构简图 (1)确定一档齿轮的齿数（如图 一挡传动比 2/ (4为了确定 齿数，先求其齿数和 Z： Z=2A/m （ 4 其中 A=59m=3:故 有 Z=1； 11； 28 上面根据初选的 A 及 m 计算出的 能不是整数，将其调整为整数后，看出中心距有了变化，这时应从 齿轮变位系数反过来计算中心距 A再以这个修正后的中心距作为以后计算的依据。 这里 Z修正为 39反推出 A=60 (2)确定其他档位的齿数 二档传动比的计算 A=1+ 2 (459 (44 =1 22 (3)齿轮变位系数的选择 齿轮的变位是齿轮设计中一个非常重要的环节。采用变位齿轮，除为了避免齿轮产生根切和配凑中心距以外，它还影响齿轮的强度、使用平稳性、耐磨性、抗胶合能力及齿轮的啮合噪声。 精品资料，值得下载学习！ 变位齿轮主要有两类：高度变位和角度变位高度变位齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数的和为零 ,高度变位可增加小齿轮的齿根强度，使它达到和大齿轮强度想接近的程度，高度变位齿轮副的缺点是不能同时增加一对齿轮的强度，也很难降低噪声。角度变位齿轮副的变位系数之和不等于零 ,角度变位既具有高度变位的优点，又难免了其缺点。 有几对齿轮安装在中间轴和第二轴上组合并构成的变速器，会因保证各档传动比的需要，使各相互啮合齿轮剐的齿数和不同。为保证各对齿轮有相同的中心距，此时应对齿轮进行变位。当齿数和多的齿轮副采用标准齿 轮传动或高度变位时，则对齿数和少些的齿轮副应采用正角度变位。由于角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用的较多 ;对斜齿轮传动，还可通过选择合适的螺旋角来达到中心距相同的要求。 变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工作，有时还承受冲击负荷。对于高档齿轮，其主要损坏形式是齿面疲劳剥落，因此应按保证最大接触强度和抗胶合剂耐磨损最有利的原则选择变位系数，为提高接触强度，应使总变位系数尽可能取大一些， 同 样两齿轮的齿轮渐开线离基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应力。对于低档齿轮，由于小齿轮的齿根强度 较低，加之传递载荷较大，小齿轮可能出现齿根弯曲断裂的现象 。 总变位系数越小，一对齿轮齿更总厚度越薄，齿根越弱，执弯强度越低但是由于轮齿的刚度较小易于吸收冲击振动，故噪声要小些。 根据上述理由，为降低噪声，变速器中一、二挡的齿轮的总变位系数要选用较小的一些数值，以便获得低噪声传动。 其中，一挡主动齿轮的齿数 Z=11因此一档齿轮需要变位 变位系数 =（ 17 Z） /17 (4式中 Z 为要变位的齿轮齿数 精品资料，值得下载学习！ 因为曲轮 1 的齿数为 11所以会 发生根切，所以需要变位变为系数为 = (17 17= 轮强度计算 齿轮的强度计算与校核与其他机械设备使用的变速器比较，有所不同。但不同用途汽车的变速器齿轮使用条件仍是相似的。此外，汽车变速器齿轮所用的材料、热处理方法、加工方法、精度等级、支撑方式也基本一致。如汽车变速器齿轮用低碳合金钢制造，采用剃齿或齿轮精加工，齿轮表面采用渗碳淬火热处理工艺，齿轮精度不低于 7 级。因此，比用于计算通用齿轮强度公式更为简化一些的计算公式来计算汽车齿轮，同样可以获得较为准确的结果在这里所选 择的齿轮材料为 45。 1）直齿轮弯曲应力 w w= (4式中： w 为弯曲应力 ( 一 档 齿轮 1 的圆周力 (N)； d 为节圆直径 ( 近似取 1. 65； 摩擦力影响系数，主动齿轮取 b 为齿宽 ( 取 24 t 为端面齿距 ( r=m= y 为齿形系数 齿形系数 如图 精品资料，值得下载学习！ 齿形系数图 处于一档时，故由 07000=267500 (4d1=11=33 (4Tg/267500/33= (444当计算载荷取作用到变速器第一轴上的最大扭矩 ，一档直齿轮的弯曲应力在 400850 间。 2）斜齿轮弯曲应力 W= （ 4 式中 w 为弯曲应力 ( B 为齿宽 ( 取 24 t 为端 面齿距 ( r=m= y 为齿形系数如齿形系数图 一挡齿轮 1 的圆周力 (N)； d 为节圆直径 ( 近似取 摩擦力影响系数，主动齿轮取 动齿轮取 精品资料，值得下载学习！ 重合度影响系数，取 选择齿形系数 当量模数 zn=z/ y=档齿轮圆周力： 3=107000 （ 4 d3=mz/2/ （ 4 107000/ (4=计算载荷取作用到第一轴上的最大扭矩时，对 常啮合齿轮和高档齿轮，许用应力在 180350围内，因此，上述计算结果均符合弯曲强 ,度要求。 2）齿轮接触应力 f=)(/( （ 4 式中 f 为齿轮的接触应力 ( ； F 为齿面上的法向力 (N)， F= ; 圆周力（ N）， Tg/d ； 为节点处的压力角 (200)； 为齿轮螺 旋角 ； E 为齿轮材料的弹性模量（ 材料为 45可取 E=190103 t( B 为齿轮接触的实际宽度 ( ；直齿轮B=20齿轮 B= z 、 b 为主、从动齿轮节点处的曲率半径 ( 直齿轮： z= (4b= (4斜齿轮： z= (4b= (4其中， 别为主从动齿轮节圆半径 ( 将作用在变速器第一轴上的载荷 为计算载荷时，变速 精品资料，值得下载学习！ 器齿轮的许用接触应力 j 见下表： 表 4速器齿轮的许用接触应力 齿轮 j/碳齿轮 液体碳氮共渗齿轮 一档和倒档 19002000 9501000 常啮合齿轮和高档 13001400 650700 通过计算可以得出各档齿轮的接触应力分别如下： 一档： 档： 照 上表 4知，所设计变速器队轮的接触应力基本符合要求。 定轴的尺寸 变速器轴的确定和尺寸，主要依据结构布置上的要求并考虑加工工艺和装配工艺要求而定。存草图设计时，由齿轮、换档部件的工作位置和尺寸可初步确定轴的长度。而轴的直径可参考同类汽车变进器轴的尺寸选定，也可由下列经验公式初步选定： 第一轴 d=( =9 = 二轴： d=1/3= 107） 1/3=50.8 mm d 与 l 关系： 一轴： d/l= 轴： d/l =以 ， 一轴 ： l= d/156.2 轴 ： l=d/54 的校核是评定变速器是否满足所要求的强度、刚度等条件，是否满足使用要求，是设计过 程中的重要步骤，主要是为了对设计的数据校核，达到设计的要求。 变速器齿轮在轴上的位置如图 4示： 精品资料，值得下载学习！ 图 受力简图 轴在垂直面内挠度为 水平面为 角为 ，则 1 2= 3轮齿齿宽在中间平面上的圆周力 ； 齿轮齿宽在中间面上的径向力 ； E 为弹性模量， E=05 I 为惯性力矩，对于实心轴： I= 4； D 为轴的直径，花键处按平均直径 ； a,b 为齿轮上作用力矩与支座 A， B 的距离 ； L 为支座间的距离 ； 轴的全挠度为： f = 22f xc f 存其作用下应力为： = M/W=32M = 2； W 为抗弯截面系数 轴 在 垂 直 面 和 水 平 面 挠 度 的 允 许 值 为fx=过计算校核后该轴满足要求。 A B a b L F 精品资料，值得下载学习！ 第 5 章同步器的设计 图 步器的结构及安装图示 同步器有常压式、惯性式和惯性增力式三种，常压式同步器结构虽然简单，但有不能保证啮合件在同步状态下（即角速度相等）换挡的缺点，现己不用。得到广泛应用的是惯性式同步器惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈存在达到同步之前不可能接触，从而避免齿问冲击。 由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转，变换挡位时存在一个 同步 问题。 两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞，损坏齿轮，因此，旧式变速器的换挡要采用 两脚离合 的方式，升档在空档位置停留片刻，减档要在空档位置加油门，以减少齿轮的转速差。但这个操作比较复杂，难以掌握精确因此设计师创造出同步器，通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。 精品资料，值得下载学习！ 变速器的换档操作，尤其是从高档向低档的换档操作比较复杂，而且很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。为了简化操作，并避免齿间冲击，可以在换档装置中设置同步器。 步器的工作原理 同步器换档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，假如齿轮 3 的角速度 3。 和滑动齿套 1 的角速度 l 不同，在摩擦力矩作用下锁销相对滑动齿套 1 转动一个不大的角度，并占据锁止位置。此时锁止面接触，阻止了滑动齿套向换档方向移动。第二阶段：来自手柄传至换档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 3 和 l 不等，存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 l 和齿轮 3 的转速逐渐接近，其角速度差 = 1小了。在 =0 瞬间同步过程结束 。 第三阶段： =0，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档位置相邻档位相互转换时，应该采取不同操作步骤的道理同样适用于移动齿轮换档的情况，只是前者的待接合齿圈与技合套的转动角速度要求一致，而后者的待接合齿轮啮合点的线速度要求一致，但所依掘的速度分析原理是一样的。 步器的功用同步器的种类 同步器有常压式和惯性式 。 目前全部同步式变速器上采用的是惯性同步器它主要由接台套、同步锁环等组成，它 的特点是依靠摩擦作用实现同步。 接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角），同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面存设计时已作了适当选择，锥面摩擦使得待啮合的齿套 精品资料，值得下载学习！ 与齿圈迅速同步，同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮存同步前进行啮合。 当同步锁环内锥面与待接合齿轮圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低（或升高）到与同步锁环转速相等，两者同步旋转。齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这是在作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈啮合，并进一 步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程 。 步器的参数的确定 擦因数 摩擦因数除与选用的材料有关外还与工作面的表面粗糙度、润滑油种类和温度等因素有关作为与同步环锥面接触的齿轮上的锥面部分与齿轮做成一体，用低碳合金钢制成。对锥面的表面粗糙度要求较高，用来保证在使用过程中摩擦因数变化小。若惟面的表面粗糙度差，在使用初期容易损害同步环锥面。同步环常选用能保证具有足够高的强度和硬度、耐磨性能良好的黄铜合金制造，如锰黄铜、铝黄铜和锡黄铜等。早期用青铜合金制造的同步环因使用寿命短，已遭淘汰。由黄铜 合金与铜材构成的磨擦副，存油中工作的摩擦因数取为 擦因数对换档齿轮和轴的角速度能迅速达到相同有重要作用。摩擦因数大，换档省力或缩短同步时间；摩擦因数小则反之，甚至失去同步作用。为此，在同步环锥面处制有破坏油膜的细牙螺纹槽及与螺纹槽垂直的泄油槽，用来保证摩擦面之间有足够的摩擦因数。 步环主要尺寸确定 同步环锥面上的螺纹槽 如果螺纹槽螺线的顶部设计得窄些，则刮去存在于摩擦锥面之间的油膜效果好。但顶部宽度过窄会影响接触面压强，使磨损加快。试验还证明：螺纹的齿顶宽对的影响很大， 随齿顶的磨损 而降低，换档费力，故齿顶宽不易过大，螺纹槽设计得大些， 精品资料，值得下载学习！ 可使被刮下来的油存于螺纹之间的间隙中，但螺距增大又会使接触面减少增加磨损速度通常轴向灌油槽为 6 ，槽宽 34 锥面半锥角口 摩擦锥面半锥角越小，摩擦力矩越大。但过小则磨擦锥面将产生自锁现象，避免自锁的条件是 一般取 60 80。 取 60时，摩擦力矩较大，但在锥面的表面粗糙度控制不严时，则有粘着和咬住的倾向；在 70 时就很少出现咬住 现 象。 锁止角 领止角选取的正确，可以保证只有在换档的两个部分之间角速度差达到零值才能进行 换挡。影响锁止角选取的因素主要有摩擦因敏擦锥面的平均半径 R，锁止面平均半径和锥面半锥角。已有结构的锁止角在 260460 范围内变化。 摩擦锥面平均半径 R R 往往受结构限制，包括变速器中心距及相关零件的尺寸和布置的限制，尽可能将 R 取大些。 同步时间 同步器工作时，要连接的两个部分达到同步的时间越短越好。除去同步器的结构尺寸，转动惯量对同步时间有影响以外，变速器输入轴，输出轴的角速度差及作用在同步器摩擦锥面上的轴向力，均对同步时间有影响。轴向力大，同步时间减少。而轴向力与作用在变速杆手柄上的力有关不同车型要求 作用到手柄上的力也不相同。为此，同步时间与车型有关，计算时可存下属范围内选取：对轿车变速器高档取 档取 货车变速器高档取 档取 转动惯量的计算 换档过程中依靠同步器改变转速的零件统称为输入端零件，它包括第一轴及离合器的从动盘，中间轴及其上的齿轮，与中间轴上齿轮相啮合的第二周上的常啮合齿轮。其转动惯量的计算： 精品资料，值得下载学习！ 首先求得各零件的转动惯量，然后按不同档位转换到被同步的零件上，对已有的零件，其转动惯量值通常用扭摆法测出；若零件未制成 ，可将这些零件分解为标准的几何体并按数学公式合成求出转动惯量 。 精品资料，值得下载学习！ 第 6 章变速器操纵机构 变速器操纵机构能让驾驶员使变速器挂上或摘下某一档从而改变变速器的工作状态。根据汽车使用条件的需要驾驶员利用变速器的操纵机构完成选档和实现换档或退到空档的工作。变速器操纵机构按照变速操纵杆（变速杆）位置的不同，可分为直接操纵式和远距离操纵式两种类型。 变速器操纵机构应当满足如下主要要求：换挡时只能挂入一个档位，换档后应使齿轮在全齿长上啮合，防止自动脱档或自动挂档，防止误挂倒档 ，换档轻便。 用于机械式变速器的操纵机构，常见的是由变速杆、拨块、拨叉、变速叉轴及互锁、自锁等主要件组成，并依靠驾驶员手力完成选档、换档或退到空档工作，称为手动换档变速器。 对变速器操纵机构的要求 为了保证变速器的可靠工作，变速器操纵机构应能满足以下要求： (1)挂档后应保证结合套于与结合齿圈的全部套合（或滑动齿轮换档时，全齿长都进入啮合）。在振动等条件影响下，操级机构应保证变速器不自行挂档或自行脱档。为此在操纵机构中设有自锁装置 ； (2)为了防止同时挂上两个档而使变速器卡死或损坏，在操纵机构中设 有互锁装置 ； (3)为了防止在汽车前进时误挂倒档，导致零件损坏，在操纵机构中设有倒档锁装置 。 直接操纵手动换档变速器 这种形式的变速器布置在驾驶员座椅附近，变速杆由驾驶室底板伸出，驾驶员可以直接操纵本次设计的两档变速器的操纵机构就采用这种形式，多用于后轮驱动的车辆。 拨叉轴的两端均支承于变速器盖的相应孔中，可以轴向滑动。 精品资料，值得下载学习！ 所有的拨叉和拨块都以弹性销固定于相应的拨叉轴上。三、四档拨叉的上端具有拨块。拨叉和拨块的顶部制有凹槽。变速器处于空档时，各凹槽在横向平面内对齐，叉形拨杆下端的球头即伸人返些凹槽中 。选档时可使变速杆绕其中部球形支点横向摆动，则其下端推动叉形拨杆绕换档轴的轴线摆动，从而使叉形拨杆下端球头对准与所选档位对应的拨块凹槽，然后使变速杆纵向摆动，带动拨叉轴及拨叉向前或向后移动，即可实现挂档。例如，横向摆动变速杆使叉形拨杆下端球头深入拨块项部凹槽中，拨块连同拨叉轴和拨叉沿纵向向前移动一定距离，便可挂档；若向后移动一段距离，则挂入另一挡。 各种变速器由于档位数及档位排列位置不同，其拨叉和拨叉轴的数量及排列位置也不相同。 远距离操纵手动换档变速器 在有些汽车上，由于变速器离驾驶员座位较远， 则需要在变速杆与拨叉之间加装一些辅助杠杆或一套传动机构，构成远距离操纵机构由于其变速器安装在前驱动桥处，远离驾驶员座椅，因此需要采用这种操纵方式。而在变速器壳体上则具有类似于直接操纵式的内换档机构。 另外，有些轿车和轻型货车的变速器，将变速杆安装在转向柱管上。因此，在变速杆与变速器之间也是通过一系列的传动件进行传动，这也是远距离操纵方式。它具有变速杆占据驾驶室空间小，乘坐方便等优点。 变速器自锁、互锁、倒档锁装置 锁装置 自锁装置用于防止变速器自动脱档或挂档，井保证轮齿以全齿宽啮合。 大多数变速器的自锁装置都是采用自锁钢球对拨叉轴进行轴向定位锁止在变速器盖中钻有三个深孔，孔中装入自锁钢球和自锁弹簧，其位置正处于拨叉轴的正上方，每根拨叉轴对着钢球的表面沿轴向设有三个凹糟，糟的深度小于钢球的半径。 精品资料，值得下载学习！ 中间的凹槽对正钢时为空档位置，前边或后边的凹槽对正钢球时则处于某一工作档位置，相邻凹槽之间的距离保证齿轮处于全齿长啮合或是完全退出啮合。凹槽对正钢球时，钢球便在自锁弹簧的压力作用下嵌入该凹槽内，拔叉轴的轴向位置便被固定，不能自行挂挡或自行脱档。当需要换档时，驾驶员通过变速杆对拨叉轴施加一定的轴向力 ，克服自锁弹簧的压力而将自锁钢球从拨叉轴凹槽中挤出并推回孔中，拨叉轴便可滑过钢球进行轴向移动并带动拨叉及相应的接合套或滑动齿轮轴向移动，当拨叉轴移至其另一凹槽与钢球相对正时，钢球又被压入凹槽，驾驶员具有很强的手感，此时拨叉所带动的接合套或滑动齿轮便被拨入空档或被拨入另一工作档位。 锁装置 互锁装管用于防止同时挂上两个档位。互锁装置由互锁钢球和互锁销组成。当变速器处于空档时，所有拨叉轴的侧面凹槽同互锁钢球、互锁销都在一条直线上当移动中间拨叉轴 2 时，轴2 两侧的内钢球从其侧凹槽中被挤出，而两外钢 球则分别嵌入两根拨叉轴的侧面凹槽中，因而将两根拨叉轴刚性地锁止在其空档位置。若欲移动拨叉轴，则应先将拨叉轴退回到空档位置。于是存移动拨叉轴时，钢球便从轴的凹槽中被挤出，同时通过互锁销和其他钢球将轴和轴均锁止在空档位置。同理，当移动拨叉轴时，则两根轴被锁止在空档位置，由此可知，互锁装置：作用的机理是当驾驶员用变速杆推动某一拨叉轴时。即可自动锁止其余的拨叉轴，从而防止同时挂上两个挡位。 精品资料，值得下载学习！ 第 7 章变速器轴承 变速器轴承常用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚针轴承、滑动轴套等，轴承在变速器中起支 撑作用，其选择需依据轴的直径，公差配合，还要保证能够轴向定位，饶径向转动。 本设计的变速器多处采用滚针轴承，在箱体处的支撑采用深沟球轴承。因此，其选用对变速器的实用性具有很大影响。 一轴导向轴采用内径 20径 32 深沟球轴承，即选自 276沟球轴承，轴承型号为 60000 型 02系列。二轴前采用内径 20径 50 沟球轴承，即选自 283柱滚子轴承 N 型 02 系列。后面的圆柱滚子轴承采用内径 25径 47 11圆柱滚子轴承 ，即 283轴承型号为 N 202 E。 本设计选用的轴承符合国家标准规定的系列，同时包括轴的直径，以齿轮作为选取轴承的标准，因为轴承是标准件。同时这样可实现系列化，并尽量能满足三化的要求。 精品资料，值得下载学习！ 第 8 章变速器的润滑与密封 本设计在第一轴常啮合传动齿轮和第二轴上的齿轮上钻有径向油孔或是开有径向油槽，以便润滑所在部位的滚针轴承。为了防止变速器工作时油温升高，气压增大而造成润滑油渗漏现象，在变速器上装有通气塞。为减少内摩擦引起的零件磨损和功率损失，需在壳体内注入齿轮油，采用飞溅方式 润滑各齿轮副，轴与轴承等零件表面。因此，壳体一侧有加油口，壳体底部有放油塞，油面高度即由加油口控制。 除此之外，对脂润滑与稀油润滑等予以区分，并掌握润滑方式和密封方式，他们对变速器的密封与润滑起决定性作用，采用的不同密封材料，对于掌握和进行设计有很好的帮助 。 精品资料，值得下载学习！ 第 9 章零件的加工工艺 轮轴加工工艺 齿轮轴是大批量生产的，而在大批生产中一