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課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 課 程 名 稱:機(jī)械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 課 程 代 碼:106004019 題 目:微型車變速箱反求設(shè)計(jì) 學(xué)院(直屬系):機(jī)械工程學(xué)院 年級(jí)/專業(yè)/班: 2012級(jí)機(jī)設(shè)三班 學(xué) 生 姓 名: 王波 學(xué) 號(hào): 312012080301312 指 導(dǎo) 教 師: 陳守強(qiáng) 開(kāi) 題 時(shí) 間: 2015 年 11 月 30 日 完 成 時(shí) 間: 2015 年 11 月 30 日 目 錄 摘要 Ⅰ 引言 Ⅱ 第一章、任務(wù)分析 5 第二章、整車主要參數(shù) 5 第三章、微型汽車變速箱功能分析 5 3．1 微型汽車變速器的功能 5 3．2 微型汽車變速器的位置 6 3．3發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的傳遞 6 3．4 變速和保證變速的順利進(jìn)行的實(shí)現(xiàn) 6 3．5 各個(gè)檔位的換檔 6 3．6 功能結(jié)構(gòu)圖 7 第四章、微型汽車變速箱運(yùn)動(dòng)分析 8 4．1 測(cè)量微型汽車車輪直徑 8 4．2 最高車速為120KM時(shí)變速箱的傳動(dòng)比 8 4．3 四檔的傳動(dòng)比的分配 8 4．4 變速箱的最大和最小載狀態(tài) 8 4．5 行駛速度分別為10、20、40、60km/h時(shí)應(yīng)該使用檔位的分析 9 第五章、微型汽車變速箱結(jié)構(gòu)受力分析 10 5．1 受力最大的時(shí)候各軸的扭矩 10 5．2 各軸的最小直徑 10 5．3 各個(gè)檔位齒輪強(qiáng)度 10 第六章、變速箱的拆裝 11 第七章、微型汽車變速箱的外觀功能分析 12 第八章、微型汽車變速箱結(jié)構(gòu)原理方案反求分析 15 8.1 微型汽車變速箱整體結(jié)構(gòu)及布置方案 15 8.2 微型汽車變速箱具體結(jié)構(gòu)及布置方案反求 15 8.2.2 減速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 16 8.2.3鎖止裝置 16 8.3 變速器操縱機(jī)構(gòu)裝配工藝流程反求分析 17 第九章 .微型汽車變速箱關(guān)鍵零部件反求分析 20 9.1 零件公差反求 20 9.2 零件材料、熱處理反求分析 21 9.3 變速器主要零部件的結(jié)構(gòu)、功能原理的反求分析 23 9.4 典型零件中間長(zhǎng)軸的加工 24 結(jié)論 26 參考文獻(xiàn) 27 摘要 本課程是通過(guò)對(duì)微型汽車變速器的分析，了解它的變速原理、各軸的布局、自鎖與互鎖原理、裝配工藝過(guò)程、潤(rùn)滑方式、同步器的作用和工作原理以及組成、主要零件的熱處理要求、形位公差、表面粗糙度等。通過(guò)分析、利用反求的方法創(chuàng)造出新的微型汽車變速器，具體內(nèi)容有：其軸的布置，同步器的位置，差速器的位置;同步器的作用，組成，工作原理和變速器操縱機(jī)構(gòu)的組成及變位檔的自鎖和互鎖機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理和結(jié)構(gòu)；通過(guò)拆裝變速器了解并編寫操縱的裝配工藝過(guò)程，確定各零件的裝配方法；通過(guò)觀察變速箱的機(jī)構(gòu)形狀，分析其從提高剛度和剛性要求并滿足功能要求和工藝要求而設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)；對(duì)變速箱各軸的結(jié)構(gòu)形狀、結(jié)構(gòu)要素作用進(jìn)行分析，并對(duì)其結(jié)構(gòu)尺寸與軸的功能強(qiáng)度剛度裝配關(guān)系等進(jìn)行了反求；分析變速箱的主要零件材料及熱處理要求、形位公差及箱體和軸的技術(shù)要求等。反求設(shè)計(jì)是創(chuàng)新的重要方法，所以我們通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，可以了解和基本掌握這種技術(shù)。反求設(shè)計(jì)就是從有到新，借助已有的產(chǎn)品、圖樣、音響等已存在的可感觀的實(shí)物，創(chuàng)新出更先進(jìn)、更完美的產(chǎn)品。 引言 當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，產(chǎn)品的科技含量越來(lái)越高，高新技術(shù)產(chǎn)品已進(jìn)入家庭。世界進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，只有科學(xué)技術(shù)才能興國(guó)。由于一些發(fā)達(dá)國(guó)家在計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)、空間科學(xué)技術(shù)、制造工業(yè)技術(shù)、等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)為我所用，是發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的最佳途徑。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，科學(xué)技術(shù)相對(duì)落后，投入大量資金去研究發(fā)達(dá)國(guó)家已推向市場(chǎng)的產(chǎn)品或技術(shù)是完全沒(méi)有必要的。這不僅浪費(fèi)資金，也拖延發(fā)展經(jīng)濟(jì)的時(shí)間。而且涉及到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，我國(guó)也缺少巨額資金去進(jìn)行大面積的科學(xué)研究。因此，引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)或先進(jìn)的產(chǎn)品，然后進(jìn)行反求設(shè)計(jì)，仿照或創(chuàng)新設(shè)計(jì)更新的產(chǎn)品，是發(fā)展中國(guó)家發(fā)展國(guó)民 經(jīng)濟(jì)的必由之路。因此，學(xué)習(xí)反求設(shè)計(jì)和進(jìn)行此次反求設(shè)計(jì)的課程設(shè)計(jì)對(duì)于我們機(jī)械專業(yè)的學(xué)生尤為重要，我們只有抓住此次機(jī)會(huì)好好訓(xùn)練，才能在以后的工作中有所貢獻(xiàn)。 一、 任務(wù)分析 本次課程設(shè)計(jì)的目的在于進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)理論、知識(shí)以及專業(yè)技能，進(jìn)行獨(dú)立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。機(jī)械產(chǎn)品功能原理、機(jī)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于掌握典型機(jī)械的功能原理分析方法及分析機(jī)械機(jī)構(gòu)的組成要素和機(jī)構(gòu)功能，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及特點(diǎn)，豐富學(xué)生的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)，啟發(fā)設(shè)計(jì)思維，通過(guò)實(shí)踐是學(xué)生的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論得以鞏固、加深，為今后進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。 二、微型汽車整車性能參數(shù) 2．1 微型汽車變速器所配置的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 1、型 號(hào) JL368Q3電噴發(fā)動(dòng)機(jī) 2、工作形式 直立四沖程水冷頂置凸輪軸多點(diǎn)電噴 3、氣缸數(shù)量 3 4、氣缸直徑 68.5 mm 5、行 程 72 mm 6、排 量 796 ml 7、額定功率 26.5 KW（5500r/min） 8、最大扭矩 60.5 N.m（3000--4000r/min） 2．2 微型汽車整車性能參數(shù) 1、最高車速 ≥120km 2、最大爬坡度 tgθ≥30% 3、起步換擋加速到100km/h所需時(shí)間 ≤37s 4、第四檔最小穩(wěn)定速度 ≤25km/h 5、微型汽車在60km/h時(shí)100km的耗油量為4.5L 6、整車質(zhì)量645kg 全部載重后質(zhì)量為950kg左右 三、微型汽車變速箱功能分析 3．1 微型汽車變速箱的功能 變速器是改變汽車力矩和轉(zhuǎn)速的機(jī)構(gòu)，其主要功能有： 1.滿足汽車起步、加速和爬坡行使時(shí)所需要的驅(qū)動(dòng)力和轉(zhuǎn)速。 2.保證汽車能實(shí)現(xiàn)不同的行駛速度，和倒車。 3.保證汽車在原地啟動(dòng)、怠速運(yùn)轉(zhuǎn)而不向驅(qū)動(dòng)輪輸出功率。 4.使汽車完成對(duì)其他機(jī)械輸出動(dòng)力。 3．2 微型汽車變速箱的位置 變速器一般是和發(fā)動(dòng)機(jī)固連在一起的，他的輸出連接差速器。 3．3 功率的傳遞 發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸輸出功率到變速器輸入軸上，通過(guò)變速器改變驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速再傳遞到差 速器，受力不同的時(shí)候兩個(gè)車輪所獲得不同的速度，再通過(guò)差速器把動(dòng)力通過(guò)半軸把動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)車輪上。 3．4 變速和保證變速的順利進(jìn)行的實(shí)現(xiàn) 發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸輸出功率到變速器，變速器的中間軸上有二個(gè)同步器，而每個(gè)同步器都與變速器輸出軸連在一起，并且可以左右滑動(dòng)。每個(gè)同步器共有左、中、右三個(gè)位置，中間不與任何齒輪同步，而左右都可以和齒輪同步，通過(guò)撥叉撥動(dòng)來(lái)控制同步器的左右運(yùn)動(dòng)，與不同的齒輪同步，而四結(jié)齒輪處于常嚙全狀態(tài)，但可以相對(duì)于II軸轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦與同步器同步就可帶動(dòng)II軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)撥叉控制同步器與不同的齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)變速。而撥叉機(jī)構(gòu)具有自鎖與互鎖功能，每次變速換檔都會(huì)經(jīng)過(guò)中間位置，即空檔，這樣就保證了變速的順利進(jìn)行。 3．5 各個(gè)檔位的換檔 變速器的換檔操縱機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)檔位的轉(zhuǎn)換，其中變速器內(nèi)部一共有三根控制換檔桿，其中每一根桿都有左、中、右三個(gè)位置可供控制，可實(shí)現(xiàn)六個(gè)檔位控制。換檔是通過(guò)換檔桿實(shí)現(xiàn)的，換檔桿縱向有三個(gè)位置，旋轉(zhuǎn)有兩個(gè)位置，從而實(shí)現(xiàn)六個(gè)位置的控制。但是任何檔位之間要切換時(shí)都必須先回到中間位置，即空檔位置。而且每個(gè)檔位之間都具有自鎖和互鎖功能，從而實(shí)現(xiàn)不跳檔和脫檔的現(xiàn)象。變速箱的控制操縱方式如下圖： 倒檔 3檔 1檔 2檔 4檔 空檔 3．6 功能結(jié)構(gòu)圖 汽車變速箱系統(tǒng)黑箱圖 轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速 不同的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速 檔位 噪音、熱 主軸 機(jī) 構(gòu) 操縱機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)動(dòng) 操作 噪音 熱 I檔轉(zhuǎn)速 II檔轉(zhuǎn)速 III檔轉(zhuǎn)速 IV檔轉(zhuǎn)速 倒檔 轉(zhuǎn)速 四、微型汽車變速箱運(yùn)動(dòng)分析 4．1 測(cè)量微型汽車車輪直徑 經(jīng)測(cè)量微型汽車的車輪直徑為D=450mm 4．2 最高車速為120KM時(shí)變速箱的傳動(dòng)比 由車輪的線速度公式可以求出總的傳動(dòng)比，則有： 4．3 四檔的傳動(dòng)比的分配 首先應(yīng)該保證汽車在全部載重后能夠平穩(wěn)的起步，然后是汽車在高速行駛的時(shí)候能夠達(dá)到需要的最高速度。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定、轉(zhuǎn)速一定的情況下只有通過(guò)減速器的減速作用來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車的平穩(wěn)行駛，根據(jù)資料查的各個(gè)檔位的傳動(dòng)比分配如下表： 表4—3各個(gè)檔位的傳動(dòng)比分配 一檔 二檔 三檔 四檔 3.585 2.166 1.33 0.9 4．4 變速箱的最大和最小載狀態(tài) 微型汽車的額定功率時(shí)一定的，則有： 根據(jù)上式可知，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率達(dá)到最大且變速箱的檔位最低，即速度最低時(shí)，該 軸受到的載荷是最大的；同樣當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率達(dá)到了額定功率，變速箱檔位最大，即速度最高時(shí)，該軸的載荷就是最小。根據(jù)傳動(dòng)比可以分析出變速箱中受載荷最大的時(shí)候是在汽車處于一檔的時(shí)候的差速器從動(dòng)軸上；變速箱中受載荷最小的軸是汽車處于四檔的時(shí)候中間軸上。 4．5 行駛速度分別為10、20、40、60km/h時(shí)應(yīng)該使用檔位的分析 變速箱主減速器的傳動(dòng)比為i： 根據(jù)速度計(jì)算公式可以計(jì)算出在額定功率下各個(gè)檔位所能夠達(dá)到的最大速度。則有： 再通過(guò)最大速度與所要求的速度進(jìn)行比較，由于汽車的第四檔穩(wěn)定速。以汽車在行駛的過(guò)程中能夠省油為標(biāo)準(zhǔn)選取合適的檔位行使，則最后選定： 10km/h用1檔，20km/h用2檔，40km/h用3檔，60km/s用4檔。 五、微型汽車變速箱的外觀功能分析 圖5.1 主動(dòng)軸 1是離合器的分離軸承，它的作用是連接和斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間運(yùn)動(dòng)，是整個(gè)汽車啟動(dòng)、停止、倒車變速換檔的關(guān)鍵。 圖5.2 整體結(jié)構(gòu)圖 2 是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電機(jī)的安裝孔，這個(gè)孔是變速箱上一個(gè)很關(guān)鍵的孔。由于啟動(dòng)電機(jī)是通 過(guò)齒輪嚙合啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，這就要求這個(gè)孔端面與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的垂直度要求高，同時(shí)孔的中心與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸之間距離的精度要求很高。孔的大小由啟動(dòng)電機(jī)的形狀所決定。 3 是上端蓋的起蓋機(jī)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)沒(méi)有什么特別要求,只是要求能夠方便的把上端蓋起開(kāi)即可。 4 是汽車行駛速度的一個(gè)測(cè)試裝置。 5 是一根通氣管，變速箱本身是密閉空間，齒輪在里面高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)發(fā)熱升溫，體積會(huì)膨脹，如果不排氣減壓，會(huì)破壞變速箱的密封性能。 6 是油標(biāo)，同時(shí)也是加油口。 7 是離合器的分離操縱手柄。要求能夠進(jìn)行調(diào)整能夠很方便的進(jìn)行離合器的分離，使換檔順利進(jìn)行。 8 是觀測(cè)和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間的孔，這個(gè)孔沒(méi)有什么特別的要求，要求能夠看得見(jiàn)連接在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的那個(gè)大齒輪，并且能夠方便的對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。使發(fā)動(dòng)機(jī)在修理過(guò)后能夠順利點(diǎn)火。 六、變速箱的拆裝 圖6.1 拆裝順序圖 1)拆下離合器的分離軸承，用手直接拆下。 2)用鉗子拆下離合器擺桿回位彈簧，使擺桿處于自由狀態(tài)。 3)用十字螺絲刀將變速箱輸入軸前端蓋十字沉頭螺釘拆下（4顆）并拆下端蓋。并記錄型號(hào)M6x15。(如圖) 圖6.2 拆裝順序圖 （注：先用十字螺絲刀預(yù)松1號(hào)2號(hào)螺釘，再預(yù)松3號(hào)4號(hào)螺釘，后在分別松開(kāi)1、2和3、4螺釘。最后用已取下的螺釘2顆分別插入a，b兩處用作起蓋螺釘，兩處應(yīng)緩慢、均勻受力，使端蓋受力均勻，以不致端蓋在起蓋過(guò)程中受損變形。） 變速箱蓋拆卸 圖6.3 拆裝順序圖 由于變速箱具有良好的密封性，所以拆卸的時(shí)候一定要均勻合理卸力，保證機(jī)蓋不變形而影響密封性能。 首先，按照順序?qū)B接螺釘進(jìn)行預(yù)松,標(biāo)準(zhǔn)為將螺桿旋轉(zhuǎn)半圈，預(yù)松順序?yàn)椋? （注：無(wú)#號(hào)的用梅花扳手預(yù)松，有符號(hào)的用套筒預(yù)松） 其次，完全松開(kāi)螺釘，其順序?yàn)椋? （注：除了16號(hào)螺釘要用到小零件拾取器外，其余在完全松開(kāi)的情況下可以直接取下。） 然后，將取下來(lái)的螺釘都做好記錄。 所有的螺釘除了17號(hào)是M6的螺釘外，其他的都是M8螺釘，則統(tǒng)一只記錄螺釘?shù)拈L(zhǎng)度。 （單位：mm） 最后，取下變速器上蓋 在變速器上下端蓋連接的地方有三個(gè)地方要突出一點(diǎn)。在此處同時(shí)用一字螺絲刀用力撬，則可以把上端蓋松掉，現(xiàn)在就可以取下上端蓋。 七、微型汽車變速箱結(jié)構(gòu)受力分析 7．1 受力最大的時(shí)候各軸的扭矩 發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩最大是60.5N.m，由于發(fā)動(dòng)機(jī)直接輸出到變速器的輸入軸，所以變速器的輸入軸受到的最大扭矩，則有： .m 根據(jù)公式可以計(jì)算出中間軸的最大扭矩，中間軸的轉(zhuǎn)速是第一根軸的傳動(dòng)比轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的，則有： 同樣可以求出差速器所受到的最大扭矩為，則有： .m 7．2 各軸的最小直徑 根據(jù)公式，可以計(jì)算出在最大扭矩的前提下軸的功率p, 也就是說(shuō)在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最大扭矩的時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有達(dá)到額定功率，那么可以計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的扭矩,則有： N.m 遠(yuǎn)比最大扭矩小，這樣在最大扭矩下求得軸的最小直徑就是該軸的最小直徑，則有各個(gè)軸的最小直徑為： 7．3 各個(gè)檔位齒輪強(qiáng)度 變速箱各檔齒輪材料為:合金鋼(20CrMnTi)。材料強(qiáng)度極限為：。取7級(jí)精度。齒輪的彎郵疲勞強(qiáng)度為： 齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為： 各齒輪參數(shù)如下表： 表7—3齒輪參數(shù) I檔 II檔 III檔 IV檔 齒數(shù)Z 43 39 32 27 螺旋角 23．93 33．18 法面模數(shù) 2 1．75 齒寬b 12 12 12 11 重合度 1.58 1.48 1.48 1.5 K 2.975 2．4 2．41 2．5 2．57 1.676 1.665 1.635 1.60 0.80 0.72 0.72 0.72 3134 2947 2418 2040 傳動(dòng)比 3.585 2.166 1.33 0.9 2．33 2．18 189．8 94．1 81．5 66．9 56．5 所以，各檔齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度為： 齒面接觸疲勞強(qiáng)度為： 可見(jiàn)，齒輪的強(qiáng)度滿足要求。 八、 微型汽車變速箱結(jié)構(gòu)原理方案反求分析 8.1微型汽車變速箱整體結(jié)構(gòu)及布置方案反求 圖8.1 結(jié)構(gòu)示意圖 變速箱在汽車中的位置：一般安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋之前。 三軸式變速器的結(jié)構(gòu)方案：第一軸與齒輪做成一體，其前端軸承支承在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)腔的軸承上，軸頸根據(jù)其與殼體之間軸承內(nèi)徑而定，長(zhǎng)度根據(jù)離合器總成軸向尺寸來(lái)定。軸與殼體之間軸承的外徑最好大于第一軸常嚙合齒輪的外徑，以便于裝拆第一軸。 第二軸前端通過(guò)軸承安裝在第一軸的常嚙合齒輪內(nèi)腔，其軸徑受齒輪徑向尺寸限制。安裝同步器齒轂的花鍵多采用漸開(kāi)線花鍵，其定位性能好，承載能力大，花鍵齒短，其小徑相應(yīng)增大，可一提高軸的剛度。此軸上各檔齒輪與軸之間有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，軸的表面加工精度要求很高。一般情況下，軸上開(kāi)螺旋油槽，以保證充分潤(rùn)滑。第二軸制成階梯軸，便于安裝齒輪。從受力和合理利用材料來(lái)看，這也是需要的。各截面尺寸要避免相差懸殊。軸上供磨削用的砂輪越程槽產(chǎn)生應(yīng)力集中，易造成軸的折斷。輕型汽車變速器各檔齒輪常用彈性擋圈軸向定位，簡(jiǎn)單，但拆裝不方便。 8.2微型汽車變速箱具體結(jié)構(gòu)及布置方案反求 8.2.1步器工作過(guò)程與原理： 當(dāng)離合器接合時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩作用在變速器輸入軸（第一軸）上，第一軸伸入變速器箱內(nèi)，由一大型球軸承支承并有一個(gè)與第一軸一體的齒輪。輸出軸（第二軸）軸前端插入第一軸軸端孔中，但可獨(dú)立旋轉(zhuǎn)。第二軸由第一軸端孔中軸承和變速箱后部一軸承支承。各種速度的齒輪在第二軸上旋轉(zhuǎn)，第一軸和第二軸組件的下部或側(cè)面固定一中間軸，其上裝有幾種尺寸的齒輪，這些齒輪除了一個(gè)齒輪外，均與第二軸上齒輪保持常嚙合，還有一個(gè)齒輪與第一齒輪保持常嚙合。 當(dāng)駕駛員選定一齒輪，該齒輪被鎖定或連與第二軸，則出現(xiàn)齒輪換檔。這是通過(guò)一個(gè)將齒輪與軸相連的接合套的運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，僅當(dāng)齒輪和軸以同速旋轉(zhuǎn)時(shí)，換檔才可能很平穩(wěn)無(wú)噪音，這就是同步器的主要功能。 滑塊式同步器由花鍵轂，接合套，鎖環(huán)（同步環(huán)）和滑塊或彈簧-鋼球定位裝置而組成。 滑塊式慣性同步器工作原理：當(dāng)接合套剛從二檔退到空擋時(shí)，齒輪和接合套都在其本身及所聯(lián)系的一系列運(yùn)動(dòng)件的慣性作用下，繼續(xù)沿原方向旋轉(zhuǎn)，此時(shí)，鎖環(huán)在軸向是自由的，故其內(nèi)錐面與齒輪外齒錐面并不接觸，其鎖止作用是齒輪的慣性力矩造成的。 8.2.2 鎖止裝置 (1)互鎖裝置： 圖8.2 互鎖圖 互鎖裝置是保證移動(dòng)某一變速撥叉軸時(shí)，其他變速撥叉軸被鎖住。 互鎖裝置的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：1.互鎖銷式2.擺動(dòng)鎖塊式3.轉(zhuǎn)動(dòng)鉗口式4.三向鎖銷式 (2)自鎖裝置： 圖8.3 自鎖圖 圖十自鎖裝置的作用是防止因汽車振動(dòng)或有小的軸向力作用而導(dǎo)致脫檔，保證嚙合齒輪在全齒長(zhǎng)上進(jìn)行嚙合，并使駕駛員有換入檔位的感覺(jué)。自鎖作用通常是由剛球和彈簧組成的自鎖裝置來(lái)保證的，自鎖裝置可以裝在變速器蓋內(nèi)，也可以裝在變速叉內(nèi)。 (3) 倒檔鎖：在汽車行駛過(guò)程中，為了防止誤掛倒檔而造成安全事故和損壞傳動(dòng)系，在操縱機(jī)構(gòu)中而設(shè)置的。 九、微型汽車變速箱三四檔變速齒輪反求分析 9.1 變速器三四檔齒輪總成的裝配 拆裝之前，首先要分析整個(gè)變速箱的結(jié)構(gòu)形式，各個(gè)部件的裝配要求，拆裝步驟，怎樣保證不變形，不改變其原有密封效果，要注意到使箱體，箱蓋的變形最小，所以應(yīng)該先拆倆邊，再拆中間，拆的同時(shí)記錄下每個(gè)零件的名稱，拆裝順序，每個(gè)零件的位置，包括安裝方向，角度以及遇到的問(wèn)題。這里我們主要研究同步器的裝配工藝。 工具箱中工具名稱及規(guī)格如下： 游標(biāo)卡尺 平口鉗，普通扳手 六角扳手（四個(gè)） 小零件拾取器（利用磁性吸力） 1m卷尺 改刀頭組（10個(gè)一組） 雙頭扳手：規(guī)格17，14，12，10,8 三抓拉馬一個(gè) 從動(dòng)軸總裝圖 圖9.1 從動(dòng)軸裝配圖 拆裝步驟如下： 同步器 同步器滑套與倒擋齒輪是一體的 2檔齒輪 倒擋齒輪 一檔齒輪 圖9.2，從動(dòng)軸 1.首先用規(guī)格12的扳手?jǐn)Q松螺母。 2.用手取下測(cè)速的蝸桿。 3由于軸承裝配比較緊，用三抓拉馬抓住一檔齒輪，順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，可以取下軸承。 4.用手取下鋼球，然后取下限位墊片。 5.用手取下一檔齒輪，注意墊片，小心放置 。 6.然后依次取下同步器的鎖環(huán)，以及滑套和導(dǎo)向的部分，其中有兩個(gè)彈簧圈，三個(gè)卡子，注意放置，向上取下滑套，這樣就不會(huì)導(dǎo)致彈簧彈出來(lái) 7.再用手取下滾針軸承。 8. 用手取下二擋齒輪，注意二三檔齒輪之間的彈簧 9.然后以此類推，用同樣的方法和步驟取下三四檔的齒輪及其他零部件 10.其裝配過(guò)程反之即可。 同步器鎖環(huán) 同步器滑套 3檔齒輪 2，3檔齒輪之間的彈簧 從動(dòng)軸 圖9.4 從動(dòng)軸拆卸圖 9.2 變速箱三四檔變速齒輪零件分析 9.2.1 三擋齒輪 砂輪的越程槽，其作用是為了更好地加工所要求的表面，與退刀槽相同 開(kāi)槽是為了減輕重量，同時(shí)又是裝配彈簧的槽 油槽 圖9.5 三擋齒輪 此處是錐面，作用是與同步器的鎖環(huán)相配合，保證運(yùn)動(dòng)和力的傳遞 此處是圓弧線，加工時(shí)，采用銑刀，并且加工量達(dá)到齒根圓以下，以保證同步器滑套順利與其嚙合 與同步器滑套嚙合的小齒 圖9.6 三擋齒輪的加工工藝 大齒：粗車——精車——滾齒——磨齒 小齒：粗車——精車——插齒 齒輪內(nèi)孔：粗車——半精車——磨削 粗基準(zhǔn)是未加工的毛坯表面，精基準(zhǔn)是已加工的表面。 1.這就是變速箱從動(dòng)軸上的三擋變速齒輪。材質(zhì)是20CrMnTi,，在加工時(shí)要經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理，滲碳達(dá)到0.8mm，整個(gè)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜正面有一個(gè)凹槽，它的作用是裝配彈簧，并且減輕齒輪 的重量；齒輪背面有一個(gè)小齒輪，2.采用的加工方法是直齒加工，然后采用R6的端面銑刀在45度方向銑削，如圖結(jié)構(gòu)，最后的結(jié)果是銑刀所到達(dá)的位置超過(guò)了齒根圓，這樣的結(jié)構(gòu)是為了保證他在工作時(shí)，同步器的滑套順利的滑過(guò)來(lái)與其嚙合；3.孔加工時(shí)，與軸承配合，采用砂輪磨削，需求精度較高，里面的凹槽是砂輪的越程槽，起作用與退刀槽一樣，為了加工完整工件的需求；4.外端的錐面是與同步器的鎖環(huán)配合。5。齒輪前端面的槽是油槽，保證潤(rùn)滑油的流入，6.退刀槽所在位置的小與通孔是潤(rùn)滑油道。 9.2.2 四擋變速齒輪 潤(rùn)滑油道 圖9.7四檔齒輪 油槽 圖9.8四擋變速齒輪的加工工藝 大齒：粗車——精車——滾齒——磨齒 小齒：粗車——精車——插齒 齒輪內(nèi)孔：粗車——半精車——磨削 粗基準(zhǔn)是未加工的毛坯表面，精基準(zhǔn)是已加工的表面。 1.四擋變速齒輪的基本結(jié)構(gòu)與三擋齒輪相似，但是在與軸配合的孔結(jié)構(gòu)方面比三檔齒輪簡(jiǎn)單一些，前端面油槽。2.小孔是潤(rùn)滑油道3.背面的小齒輪是與同步器的滑套嚙合，其結(jié)構(gòu)與三擋齒輪的相同，加工方法也是相同的，用R6的端面銑刀銑削，最后面的錐面試與同步器鎖環(huán)相配合的，其加工精度相對(duì)較高，內(nèi)孔也是用沙輪磨削。 9.2.4 滾針軸承 該槽是潤(rùn)滑油的通道，與軸上的小孔相接通 外表面與滾針接觸 圖9.9滾針軸承 花鍵 圖9.10 加工工藝： 粗車——倒角——鉆油孔——精車——插花鍵 滾針軸承是比較簡(jiǎn)單的零件，主要作用就是與齒輪配合，是花鍵與從動(dòng)軸的花鍵配合，進(jìn)行周向定位。 9.3 變速箱三四檔變速齒輪零件公差反求分析 實(shí)測(cè)尺寸不等于原設(shè)計(jì)尺寸，需要從實(shí)測(cè)尺寸推論出原設(shè)計(jì)尺寸。假設(shè)所測(cè)的零件尺寸均為合格，實(shí)測(cè)值一定是圖樣上規(guī)定的公差范圍內(nèi)一數(shù)值，即 實(shí)測(cè)值　=　基本尺寸 制造誤差 測(cè)量誤差 采用基孔制：孔的實(shí)測(cè)值 - 基本尺寸 ≤1/2 孔公差（ITII級(jí)） 采用基軸制：基本尺寸 - 軸的實(shí)測(cè)值 ≤1/2 軸公差（ITII級(jí) 在選擇孔和軸結(jié)構(gòu)的形位公差時(shí)，首先保證其形位公差值應(yīng)該小于其尺寸公差，選擇形位公差時(shí)要考慮其加工方法，采用基孔制，7級(jí)精度H7。 9.4變速箱三四檔變速齒輪零件材料熱處理反求分析 機(jī)械零件的材料選擇與熱處理方法直接影響到零件的強(qiáng)度，剛度，周，壽命，可靠性等指標(biāo)，材料的選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題。 材料的成分分析：對(duì)材料的整體，局部，表面進(jìn)行定性分析或定量分析時(shí)，可通過(guò)以下手段：火花鑒別法，音質(zhì)判別法，原子發(fā)射光譜分析法，化學(xué)成分分析法，微探針?lè)治龇ā? 材料的組織結(jié)構(gòu)分析：可以用放大鏡觀察材料的晶體大小，淬火硬層的分布，縮孔的缺陷等情況。通過(guò)對(duì)材料的分析，結(jié)合我國(guó)國(guó)產(chǎn)材料的具體性能，選擇合適的代用品。所以選擇20CrMnTi作為齒輪的材料，并且進(jìn)行滲碳處理，其深度達(dá)到0.8mm，調(diào)質(zhì)處理后的硬度達(dá)到55HRC以上才能保證其工作要求。 十、變速器總成裝配 （1）應(yīng)清洗所有的零件，所有滑動(dòng)配合表面應(yīng)涂齒輪油。 （2）在將各零件裝配在輸出軸時(shí)，應(yīng)注意各墊圈，齒輪，同步器轂和同步器套在安裝方向和位置。 （3）當(dāng)在輸出軸上裝低速檔和高速檔同步器轂時(shí)，各轂長(zhǎng)凸臺(tái)部位的安裝方向要正確。 （4）裝低速同步器套時(shí)，應(yīng)同步器套外表面的槽朝低速齒輪側(cè)；裝高速同步器套時(shí)應(yīng)使外表面槽朝離合器。 （5）裝二檔和三檔齒輪套時(shí)，應(yīng)檢查中間軸 油孔與二檔，三檔齒輪套油槽是否對(duì)準(zhǔn)。 （6）裝同步器套彈簧時(shí)不得使彈簧變形或損傷。裝彈簧時(shí)，應(yīng)將彈簧的一端插入同步器轂的彈簧固定孔內(nèi)，并使兩彈簧相對(duì)，以使載荷均勻的施加在同步器滑塊上。 ( 7) 安裝同步器環(huán)時(shí)注意所用的同步器環(huán)的類型，不要錯(cuò)裝；同步器環(huán)應(yīng)安裝到位。 (8) 在低速檔同步器環(huán)宇同步器套之間，不得忘裝彈簧。 (9) 在裝二，三檔從動(dòng)齒輪時(shí)，不得忘裝二三檔從動(dòng)齒輪間的彈簧。 (10 ) 在裝低速齒輪套，軸承和低速齒輪后，中間軸應(yīng)裝鋼球。 (11) 安裝輸出軸軸承時(shí)，要用專用的工具安裝。 (12) 將專用工具裝在低速同步器套上，并將其固定在虎鉗上，然后，按60到80N.m的力矩?cái)Q緊固定螺母。 (13) 當(dāng)在換擋軸上裝換擋叉時(shí)，應(yīng)注意換擋叉的方向。 (14) 不得忘裝輸入軸和輸出軸的軸承止推環(huán)。 不等忘裝倒檔軸銷，裝銷后，應(yīng)加潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。 (15) 在裝軸承端蓋時(shí)，應(yīng)使堵蓋凸緣在箱外，并朝差速器側(cè)上下箱的結(jié)合處。 (16) 在組裝上下箱時(shí)，應(yīng)擦凈結(jié)合面。 (17) 安裝時(shí)，應(yīng)左右移動(dòng)，轉(zhuǎn)齒輪，以使空擋齒輪正好裝在倒檔空轉(zhuǎn)齒輪換擋臂的槽內(nèi)。 (18) 將離合器的撥叉及彈簧正確安裝在相應(yīng)位置。 (19) 按拆卸的逆過(guò)程裝箱蓋螺栓，并做兩次擰緊。 (20) 裝通風(fēng)管 (21) 裝配后檢查和調(diào)整 1) 檢查變速器的密封性；如有滲漏，應(yīng)找出原因并排除。 2) 檢查各螺栓的擰緊力矩，并用扭矩扳手調(diào)整到規(guī)定的扭矩值。 3) 檢查變速器，變速桿的位置。試掛各檔，如變速器行程短或變速齒輪不能完全嚙合時(shí)，應(yīng)調(diào)整變速桿的位置 4) 檢查差速器的差速功能，是否有卡死現(xiàn)象。 結(jié) 論 通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)我們了解了微型汽車變速器的基本結(jié)構(gòu)、變速原理、各軸的布局、同步器和差數(shù)器的位置、同步器和差數(shù)器的工作原理、變速操縱機(jī)構(gòu)的組成，撥叉結(jié)構(gòu)形狀及變速檔位的自鎖與互鎖原理、變速器的裝配工藝過(guò)程、各運(yùn)動(dòng)副的潤(rùn)滑方式、變速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、剛度和強(qiáng)度的設(shè)計(jì)、主要零件的材料熱處理要求、形位公差、表面粗糙度、以及密封方法。通過(guò)三維實(shí)體建模和裝配，使我們熟練掌握了UG,SOLIDWORKS等三維軟件的應(yīng)用以及在它基礎(chǔ)上創(chuàng)新設(shè)計(jì)。在本次學(xué)習(xí)中，老師著重強(qiáng)調(diào)了，一個(gè)好的建模者和一個(gè)設(shè)計(jì)者的區(qū)別，設(shè)計(jì)者把三維軟件當(dāng)作工具，在建模的過(guò)程中是以體現(xiàn)加工過(guò)程目的；老師說(shuō)這是作為一個(gè)設(shè)計(jì)者應(yīng)該具有的素質(zhì)；這次學(xué)習(xí)讓我重新了解了三維軟件的使用意義，更正要的是學(xué)習(xí)了一些老師身上的素質(zhì)，嚴(yán)格守時(shí)，認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度是最基本的要求，本次課程學(xué)習(xí)也讓我們了解到反求設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)生產(chǎn)中的重要作用，這種的方法的學(xué)習(xí)顯得尤為重要。 本次課程設(shè)計(jì)的完成是大家的努力的結(jié)果，尤其是師兄們和指導(dǎo)教師的熱情幫助，軟件的使用、工程圖的繪制、變速器功能原理介紹等環(huán)節(jié)都離不開(kāi)師兄和老師的幫助，因此我忠心的感謝各位師兄和指導(dǎo)老師的熱情幫助，謝謝你們！ 【參考文獻(xiàn)】 ［1］林榮德.產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)務(wù)[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社.2012 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