课程设计货车变速器zxx

课程设计-货车变速器－zxx

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设计说明书

题目:货车机械变速器

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变速器的设计计算

１．1 变速器的选择

变速器的种类很多,按前进档位的不同可分为三、四、五和多档变速器，根据轴的型式的不同，又有固定轴式和旋转轴式（常配合行星齿轮传动）两类。固定轴式又有两轴式、中间轴式、双中间轴式和多中间轴式变速器。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力机械式变速器。

2-1-1 中间轴式变速器

从结构外形看中间轴式变速器有三根轴:一轴和二轴在一条中心线上。将它们连接即为直接档,此时,齿轮、轴承不承受载荷而只传递转矩,故而传动效率高,而且摩损小，寿命长，噪音也较小。而在其他档位上,经过两对连续齿轮传动，传动效率稍低。由于本设计中的汽车为重型货车，且档位多,传动比大，故本设计采用这种型式。

２-1-2 变速器齿轮型式

变速器中的齿轮一般只有两种:直尺圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。直齿圆柱齿轮多用为滑动式,故使用在一档和倒档的较多，它们的结构简单，制造容易。但是在换档时齿轮端部产生冲击，噪声很大，从而加剧端部磨损,使齿轮的寿命降低,而且由于噪声大,容易造成驾驶员的疲劳。斜齿圆柱齿轮传动平稳，噪声很小，磨损小,寿命长。唯一的缺点是工作时有轴向力的产生，而且结构复杂,这个缺点可以在进行轴的载荷计算时予以平衡。

通过比较两种型式齿轮的优缺点，本设计中，倒档采用直齿圆柱齿轮,这是考虑到倒档的使用率较低，综合衡量经济性和便利性而定的,其余各档全部采用斜齿圆柱齿轮传动，这样充分发挥其传动平稳，噪声小等优点。

２－１-3变速器的换档结构

变速器的换档机构形式有以下几种:直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换档。

(1) 直齿滑动齿轮换档该结构形式制造容易,结构简单。但缺点较多：汽车行驶时各档齿轮有不同的角速度,因此用轴向滑动直齿齿轮的方式换档,会在轮齿端面产生冲击，并伴随有噪声。这使齿轮端部磨损加剧并过早损坏,造成汽车

的行驶安全性降低,同时使驾驶员精神紧张,而换档产生的噪声又会使乘坐舒适应大大的降低。只有驾驶员用熟练的操作技术（如两脚离合器)，使齿轮换档时无冲击，才能克服上述缺点。但是该瞬间驾驶员注意力被分散，会影响行驶安全性。因此,尽管这种换档方式结构简单,但除一、倒档外已很少使用。

(2) 啮合套换档由于变速器第二轴齿轮与中间轴齿轮处于常啮合状态，所以可用移动啮合套换档。这时，因同时承受换档冲击载荷的接合齿齿数多，而轮齿又不参与换档，它们都不会过早损坏，但不能消除换档冲击,对汽车的行驶安全性和乘坐舒适性仍有影响，同时，仍要求驾驶员有熟练的操作技术。此外,因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性矩增大。因此，目前这种换档方法只在某些要求不高的档位及重型车变速器上应用。这是因为重型车档位间的公比较小，则换档机构连接件之间的角速度差也小，因此采用啮合套换档,并且还能降低制造成本及减小变速器长度。

(３）同步器换档使用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换档，而与操作技术的熟练程度无关，从而提高汽车的加速性、经济性和行驶安全性等一系列性能，故现代汽车大多数采用这种换档形式,同上述两种换档方式相比较，虽然它有结构复杂，制造精度要求高,轴向尺寸大等缺点,但仍然得到广泛应用。同时,利用同步器或啮合套换档，其换档行程要比滑动齿轮换档行程小。在换动齿轮特别宽的情况下，这种差别就更为明显。为了操纵方便，换入不同档位的变速杆行程要求尽可能一样。

综合比较以上三种换档方式，在本设计中所有档位全部采用锁销式惯性同步器换档。

1.２倒档的选择

与前进档位比较,倒档使用率不高,而且都是在停车状态下实现换倒档，故多数方案采用直齿滑动齿轮方式换倒档。为实现倒档传动,有些方案利用在中间轴和第二轴上的齿轮传动路线中,加入一个中间传动齿轮的方案，也有利用两个联体齿轮方案的,前者虽然结构简单，但是中间传动齿轮的轮齿,是在最不利的正、负交替对称变化的弯曲应力状态下工作，而后者是在较为有利的弯曲状态下工作，并使倒档传动比略有增加。

至此，我们可以参考《汽车设计》中的相关内容进行讨论。《汽车设计》中

的图3-５主要介绍了七种不同的倒档布置方案。其中图b所示方案的优点是换档

时利用了中间轴上的一档齿轮,因而缩短了中间轴的长度。但换档时有两对齿轮

同时进入啮合，使换档困难。图c所示方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换

档程序不合理。图d所示方案针对前者的缺点作了修改，因而取代了图c所示方

案。图e所示方案是将中间轴上的一、倒档齿轮作成一体，将其齿宽加长。图f

所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，换档更为轻便。为了充分利用空

间，缩短变速器轴向长度,有的货车倒档传动采用图g所示方案。其缺点是一、

倒档需各用一根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。

在本设计中，由于整个变速器是由主，副两个变速器组成的（5+１）*２变速器,所以采用一档和倒档共用同步器的设计。即《汽车设计》倒档布置方案中的f）方案。

1.3 支承方案选择

因为变速器在一档和倒档工作时有较大的力,所以无论是两轴式变速器还

是中间轴式变速器的低档与倒档,都应当布置在靠近轴的支承处，以减少轴的变

形,保证齿轮重合度下降不多,然后按照从低档到高档的顺序布置各档齿轮，这样

做既能使轴有足够大的刚度，又能保证装配方便。倒档的传动比虽然与一档的传

动比接近，但因为使用倒档的时间非常短,从这点出发,有些方案将一档布置在靠

近轴的支承处,然后再布置倒档。此时在倒档工作时,轮齿磨损与噪声在短时间略

有增加,与此同时在一档工作的轮齿的磨损与噪声有所减少。

倒档设置在变速器的左侧或右侧在结构上均能实现，不同之处是挂倒档是

驾驶员移动变速杆的方向改变了。为防止意外挂入倒档，一般在挂倒档时设有一

个挂倒档时需克服弹簧所产生的力,用来提醒驾驶员注意。