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第2章 变速器传动机构与操纵机构
2.1 变速器传动机构布置方案
机械式变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。 2.1.1
变速器传动方案分析与选择
机械式变速器传动机构布置方案主要有两种：两轴式变速器和中间轴式变速器。 其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。与中间轴式变速器相比，它具有轴和轴承数少，结构简单、轮廓尺寸小、易布置等优点。此外，各中间挡因只经一对齿轮传递动，故传动效率高，同时噪声小。但两轴式变速器不能设置直接挡，所以在工作时齿轮和轴承均承载，工作噪声增大且易损坏，受结构限制其一挡速比不能设计的很大。其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，发动机纵置时直接输出动力。
而中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的汽车上。对不同类型的汽车，具有不同的传动系挡位数，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。而传动系的挡位数与汽车的动力性、燃油经济性有着密切的联系。就动力性而言，挡位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。就燃油经济性而言，挡位数多，增加了发动机在低燃油消耗率区下作的能力，降低了油耗。从而能提高汽车生产率，降低运输成木。
综上所述，由于此次设计变速器是中挡轿车变速器，驱动形式属于发动机前置前轮驱动，且可布置变速器的空间较小，对变速器的要求较高，要求运行噪声小，设计车速高，故选用二轴式变速器作为传动方案。选择5挡变速器，并且五挡为超速挡。 2.1.2
倒挡布置方案
常见的倒挡布置方案如图2.1所示。图2.1b方案的优点是倒挡利用了一挡齿轮，缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难；图2.1c方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理；图2.1d方案对2.1c的缺点做了修改；图2.1e所示方案是将一、倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长；图2.1f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，换挡换更为轻便。
综合考虑以上因素，为了换挡轻便，减小噪声，倒挡传动采用图2.1f所示方案。
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图2.1 倒挡布置方案
2.1.3 零部件结构方案分析
1、齿轮形式
斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、运转平稳、工作噪声低等优点，所以本设计全部选用斜齿轮。
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 （2.1）
式中：d2——花键内径。
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2.2中的尺寸D1可取为花键内径的1.25～1.40倍。
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图2.2 变速器齿轮尺寸控制图
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。变速器齿轮齿面的表面粗糙度应在Ra0.80～Ra0.40μm范围内选用。要求齿轮制造精度不低于7级。
2、变速器轴
变速器轴多数情况下经轴承安装在壳体的轴承孔内。当变速器中心距小，在壳体的同一端面布置两个滚动轴承有困难时，输出轴可以直接压入壳体孔中，并固定不动。
用移动齿轮方式实现换挡的齿轮与轴之间，应选用矩形花键连接，以保证良好的定心和滑动灵活，而且定心外径及矩形花键齿侧的磨削比渐开线花键要容易。两轴式变速器输入轴和中间轴式变速器中间轴上的高挡齿轮，通过轴与齿轮内孔之间的过盈配合和键固定在轴上。两轴式变速器的输出轴和中间轴式变速器的第二轴上的常啮合齿轮副的齿轮与轴之间，常设置有滚针轴承、滑动轴承，少数情况下齿轮直接装在轴上。此时，轴的表面粗糙度不应低与Ra0.8μm，硬度不低于58～63HRC。因渐开线花键定位性能良好，承载能力大且渐开线花键的齿短，小径相对增大能提高轴的刚度，所以轴与同步器上的轴套常用渐开线花键连接。
倒挡轴为压入壳体孔中并固定不动的光轴，并由螺栓固定。
由上述可知，变速器的轴上装有轴承、齿轮、齿套等零件，有的轴上又有矩形或渐开线花键，所以设计时不仅要考虑装配上的可能，而且应当可以顺利拆装轴上各零件。此外，还要注意工艺上的有关问题。
3、变速器轴承的选择
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。
滚针轴承、滑动轴承套主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动
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的地方。
变速器中采用圆锥滚子轴承虽然有直径较小、宽度较大因而容量大、可承受高负荷等优点，但也有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点。
由于本设计的变速器为两轴变速器，具有较大的轴向力，所以设计中变速器输入轴、输出轴的前、后轴承按直径系列均选用圆锥滚子轴承。
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