CA1040型汽車變速器設(shè)計

丁旭東

（河海大學文天學院,243000）

載重汽車分為重型貨車、中型貨車、和輕型貨車這三種。而且在各個國家地區(qū)分級也各不相同。在我國是按照載重量進行分級的，載重量在8T 以上的是重型載重貨車、載重量在4-8 T之間的是中型載重貨車車、載重量在3.5T以下的是輕型載重貨車。隨著變速器的發(fā)展，受到用戶越來越多的關(guān)注的是變速器的的節(jié)油性能。專家表示，目前變速器主要是通過安裝同步器和增加檔位來實現(xiàn)節(jié)油。變速器的輕量化也不言而喻的成為了汽車廠家對變速器的要求。從發(fā)動機電控系統(tǒng)到模塊化電子儀表到再到CAN總線的應用，可以看出我國重卡的電子化控制程序越來越高。

隨著近幾年迅猛發(fā)展的國內(nèi)外汽車工業(yè)，多樣而且個性化的車型已經(jīng)成為汽車發(fā)展的一個方向。作為汽車設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)之一變速器，它是用來改變驅(qū)動輪和發(fā)動機之間的扭矩和轉(zhuǎn)速，其性能對汽車的整體性能和經(jīng)濟指標有很大的影響，這個設(shè)計對于輕型商用車具有更加特別的意義。而且在我們對汽車要求越來越苛刻的今天，汽車的舒適性也是我們選擇汽車的重要理由之一，變速器如果設(shè)計的不合理將會大大的增加汽車的運行噪聲。根據(jù)檔數(shù)的不同， 變速箱可以分為三、四、五和多擋幾種。汽車變速器的使用壽命要求和汽車的本身的壽命相當，所以輕型商用車市場和變速器市場有著一定意義的相連。在全球能源逐漸緊缺原材料價格不斷上漲的今天，要求汽車變速器必須做到承載能力大，結(jié)構(gòu)緊湊能夠更低的縮減成本。這就要求零件的設(shè)計，必須向著結(jié)構(gòu)緊湊，和充分利用材料的方向發(fā)展。

通過計算校核來選擇和設(shè)計變速器，使它達到期望的舒適度和較小的工作噪聲。一般的變速器設(shè)計方法是根據(jù)經(jīng)驗公式選取初值，然后計算他的指標和強度，如果計算結(jié)果不符合要求則需要改變初值，然后繼續(xù)計算直到知道達到要求。設(shè)計內(nèi)容是研究輕型商用車的機械變速器的結(jié)構(gòu)、原理、組成，并且弄清楚各個零件之間的關(guān)系。

關(guān)于汽車變速器的設(shè)計，本文首先對變速器的檔數(shù)進行確定，然后查表確定變速器的外殼，最后通過外殼確定貨車的傳動比，設(shè)計出個檔位的軸和齒輪。選定變速器的軸承，換擋機構(gòu)形式以及齒輪的形式齒數(shù)。設(shè)計自鎖裝置以保護駕駛員勿掛倒檔。

1 變速器的外形尺寸

變速器的橫向外形尺寸，可以根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機構(gòu)的布置初步確定。影響變速器殼體軸向尺寸的因素有檔數(shù)、換檔機構(gòu)形式以及齒輪形式。乘用車變速器殼體的軸向尺寸可參考下列公式選用：

L=(4.0 ～ 4.4)A =(4.0 ～ 4.4)*90=360 ～ 396 mm

（A ——變速器中心距，mm；）

當變速器選用常嚙合齒輪對數(shù)和同步器時，中心距系數(shù)K應取給出系數(shù)的上限。為檢測方便A 取整數(shù)。本設(shè)計設(shè)計的是五擋變速器，初定軸向殼體尺寸為370mm。

2 傳動比的選擇

變速器最低擋傳動比與最高擋轉(zhuǎn)動比的比值就是變速器的傳動比范圍。傳動比范圍的確定與汽車的最高車速，選定的發(fā)動機參數(shù)以及適用條件有關(guān)。目前輕型貨車的傳動比在5～6 之間，轎車則是在在3～4 之間，其他貨車則更大。

3 變速器的軸形式

固定軸式變速器應用廣泛，可以分為中間軸式、雙中間軸式、和兩軸式。中間軸式變速器一般用在發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上，雙中間軸式變速器往往用在發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上，兩軸式變速器大多用在發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上。和中間軸式變速器比較，兩軸式變速器的優(yōu)點在于輪廓尺寸小，結(jié)構(gòu)簡單，布置方便，噪聲低，中間擋位傳動效率高。而且由于兩軸式變速器不能設(shè)置直接檔，導致在高檔中作的時候，他的工作噪聲大工作效率低。受到結(jié)構(gòu)的限制兩軸式變速器的一檔傳動比不能設(shè)計的很大。所以選擇中間軸式變速器。

4 換擋機構(gòu)形式

變速器換擋機構(gòu)有三種形式分別是直齒滑動齒輪嚙合套，直齒滑動齒輪，同步器換擋。由于汽車行駛時各檔齒輪的轉(zhuǎn)動速度不同，因此選用的換擋方式是軸向滑動直齒齒輪。其它的換擋形式會沖擊齒輪端面產(chǎn)生噪聲。也會過早的損壞端面，并且換擋時的噪聲會影響乘坐的舒適度。而且在換擋的瞬間有可能分散駕駛員的注意力影響駕駛安全。

5 齒輪形式

本設(shè)計有兩只齒輪選擇形式分別是斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱齒輪，斜齒圓柱齒輪比直齒圓柱齒輪的壽命更長，而且還具有工作時噪聲低等優(yōu)點；但是它的缺點是制造比較復雜，工作時有一定的軸向力。在變速器中常用的嚙合齒輪我們一般選擇斜齒圓柱齒輪，雖然這樣會增加常嚙合齒輪數(shù)，也會增大變速器的轉(zhuǎn)動慣量。所以直齒輪僅僅適用于一檔和倒檔。在中型貨車變速器設(shè)計中一擋和倒擋使用的是直齒輪，其它擋位所使用的是斜齒輪。

通過選擇標準齒輪模數(shù)，然后確定總的檔位數(shù)和傳動比，計算齒輪參數(shù)以及中心距，然后校核齒輪的強度選擇齒輪的尺寸和結(jié)構(gòu)，繪制出零件圖，有經(jīng)驗公式計算出所有軸承的尺寸，對軸承的強度和剛度進行校核，確定其結(jié)構(gòu)尺寸，繪制出零件圖，最后繪制變速器的裝配圖和零件圖。利用電腦CAD繪制變速器的零件圖，最后完成變速器的裝配圖。

[1]張洪欣.汽車底盤設(shè)計[M].北京:機械工業(yè)出版社，1998：113-155.

[2]余志生.汽車理論（第3版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000：16-75.

[3]劉惟信.汽車設(shè)計[M].北京：清華大學出版社，2001：86-105.