五档变速器设计说明书(4)

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啮合套或同步器方案换入倒档。

图2-1 倒档布置方案

图2-1为常见的倒档布置方案。图2-1b所示方案的优点是换倒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。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换档困难。图2-1c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2-1d所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换档更为轻便，且能获得较大的倒档传动比。图2-1e所示方案针对图2-1c所示方案的缺点做了修改，因而取代了图2-1c所示方案。图2-1f所示方案是将中间轴上的一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长。图2-1g所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，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2-1h所示方案。其缺点是倒档须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。故采用2-1a方案。 2.1.3传动机构布置中齿轮安排的分析确定

各齿轮副的相对安装位置对于整个变速器的结构布置有很大的影响。各档位置的安排应考虑以下四个方面：

1．整车总布置 根据整车的总布置，对变速器输入轴和输出轴的相对位置和变速器的轮廓形状以及换档机构提出要求。

2．驾驶员的使用习惯 有人认为人们习惯于按档的高低顺序，由左到右或由右到

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左排列来换档。但是也有人认为应该将常用档位放在中间位置。值得注意的是倒档，虽然他是平常换档序列之外的一个特殊档位，然而却是决定序列组合方案的重要环节。按习惯，倒档最好与序列不接合。否则，从安全角度考虑，将倒档与一档放在一起较好。

在五档变速其中，倒档与序列接合与不接合两者比较，前者在结构上可省去一个拨叉和一根变速滑杆，后者的布置适当，则可使变速器的轴向长度缩短。

3．提高平均传动效率 为提高平均传动效率，在三轴式变速器中，普遍采用具有直接档的传动方案，并尽可能地将使用时间最多的档位设计成直接档。

4．改善齿轮受载状况 各档齿轮在变速器中的位置安排，应考虑齿轮的受载状况。承受载荷大的低档齿轮，一般安置在离轴承较近的地方，以较小轴的变形，使齿轮的重叠系数不致下降过多。变速器齿轮主要是因接触应力过高而造成表面点蚀损坏，因此将高档齿轮安排在离两支撑较远处较好。该处因轴的变形而引起齿轮的偏转角较小，故齿轮的偏载也小。

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顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。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，齿轮磨损与噪声在短时间内略有增加，与此同时在一档工作时齿轮的磨损与噪声有所减少。

综上所述，由于本次设计的为中型货车变速器，布置形式采用发动机前置后轮驱动，变速器布置的空间较大，对变速器的结构要求较高，要求运行时噪声要小，故选用三轴五档变速器，并且五档为直接档。采用图2-1d的倒档布置形式。

2.2变速器零、部件结构方案分析确定

2.2.1齿轮形式

变速器齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。与直齿圆柱齿轮比较，运转平稳、作时噪声低等优点；缺点是制造时工艺复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒档。

变速器齿轮可以与轴设计为一体或与轴分开，然后用花键、过盈配合或者滑动支

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承等方式之一与轴连接。齿轮尺寸小又与轴分开，其内径直径到齿根圆处的厚度b（图2-2）影响齿轮强度。要求尺寸b应该大于或等于轮齿危险断面处的厚度。为了使齿轮装在轴上以后，保持足够大的稳定性，齿轮轮毂部分的宽度尺寸C，在结构允许条件下应尽可能取大些，至少满足尺寸要求：

C?(1.2～1.4)d2 (3.1)

式中：d2——花键内径。

图2-2 变速器齿轮尺寸控制图

为了减小质量，轮辐处厚度?应在满足强度条件下设计得薄些。图3-2中的尺寸D1可取为花键内径的1.25～1.40倍。

齿轮表面粗糙度数值降低，则噪声减少，齿面磨损速度减慢，提高了齿轮寿命。

～0.80μm范围内选用。 变速器齿轮齿面的表面粗糙度应在Ra0.402.2.2变速器自动脱档机构形式分析确定

自动脱档是变速器的主要故障之一。由于接合齿磨损、变速器刚度不足以及振动等原因，都会导致自动脱档。为解决这个问题，除工艺上采取措施以外，目前在结构上采取措施且行之有效的方案有以下几种：

1．将两接合齿的啮合位置错开，如图2-3a所示。这样在啮合时，使接合齿端部超过被接合齿的1～3mm。使用中两齿接触部分受到挤压同时磨损，并在接合齿端部形成凸肩，可用来阻止接合齿自动脱档。

2．将啮合齿套齿座上前齿圈的齿厚切薄（切下0.3～0.6mm），这样，换档后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住，从而阻止自动脱档，如图2-3b所示。

3．将接合齿的工作面设计并加工成斜面，形成倒锥角（一般倾斜2～3°），使

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接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力，如图2-3c所示。这种方案比较有效，应用较多。将接合齿的齿侧设计并加工成台阶形状，也具有相同的阻止自动脱档的效果。

a） b) c)

图2-3防止自动脱挡的机构措施

2.3本章小结

本章主要针对变速器传动机构进行分析和布置方案方案的确定以及变速器零、部件的结构的确定，为下面的设计过程作铺垫。

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第3章 变速器主要参数的选择

3.1变速器档位数目及各档传动比

3.1.1变速器档位数目的确定

对不同类型的汽车，具有不同的传动系档位数，其原因在于它们的使用条件不同、对整车性能要求不同、汽车本身的比功率不同。而传动系的档位数的多少对汽车动力性、经济性影响很大。档数多，可以使发动机经常在最大功率附近的转速工作，而且发动机转速变化范围小，发动机平均功率高，故可提高汽车的动力性。即提高汽车的加速能力和爬坡能力。档数多也增加了发动机在低油耗区工作的可能性，因而提高了汽车的燃料经济性。档数多少还影响相邻的低档与高档间传动比的比值。档数多，则此比值小，换档容易。相邻的低档与高档间传动比的比值不应大于1.8，而且高档区相邻档位之间的传动比比值要比低档区相邻档位之间的比值小。档数多的缺点是使变速器的结构复杂、质量增大、操纵不轻便等。 CA5-38变速器参数：

发动机最大功率 发动机最大转矩 最大转矩时转速 总质量 3.1.2主减速比的确定

88 Kw 245 N·m 2000 r/min 5500 r/min 车轮滚动半径 额定转速 最高车速 最大功率时转速 0.41m 3200 r/min 95 km/h 5000 r/min rn (3.1)

igi0式中： ua——汽车行驶速度（km/h）；

ua?0.377； n ——发动机转速（r/min）； r ——车轮滚动半径（m）

ig ——变速器传动比；

i0 ——主减速器传动比。

Temax?9549?Pemaxnp (3.2)

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