CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì)【含CAD圖紙?jiān)次募?/h1>
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摘 要
變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，是汽車總成部件中的重要組成部分，是主要的傳動(dòng)系統(tǒng)。變速器的結(jié)構(gòu)要求對汽車的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、換檔操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。
CA10TA190M變速器是一款雙中間軸重型汽車專用變速器。主副箱變速箱組合設(shè)計(jì)，主箱變速箱為手動(dòng)操縱，副箱變速箱為氣動(dòng)操縱，具有10個(gè)前進(jìn)檔，2個(gè)倒檔。該變速箱使用功率范圍260～420馬力之間的重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)，廣泛適應(yīng)中國目前的道路狀況和運(yùn)輸情況。
本設(shè)計(jì)研究了CA10TA190M雙中間軸十檔手動(dòng)變速器。其主要目的是以機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、工程力學(xué)、機(jī)械精度設(shè)計(jì)與監(jiān)測基礎(chǔ)、金屬工藝學(xué)、汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計(jì)、汽車制造工藝學(xué)等課程為依托，并運(yùn)用AutoCAD、PRO/E、ANSYS設(shè)計(jì)校核軟件對該變速箱進(jìn)行仿形設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)的主要成果：深入了解了國內(nèi)外各大重型商用車組合式變速器生產(chǎn)廠家的研發(fā)現(xiàn)狀；進(jìn)行了該裝配工藝的分析；進(jìn)行了該變速箱的總體布置并確定了傳動(dòng)方案；完成了主箱一軸總成、主箱二軸總成，主箱左右中間軸總成、主箱換擋滑動(dòng)套、主箱換擋操縱機(jī)構(gòu)、副箱左右中間軸總成、副箱輸出軸總成的設(shè)計(jì)與校核；進(jìn)行了該變速箱的箱體設(shè)計(jì)；進(jìn)行了該變速箱性能分析。主要包括變速器對整車動(dòng)力性經(jīng)濟(jì)性影響的計(jì)算，換擋時(shí)機(jī)與車速的匹配；對該變速器主副箱各軸進(jìn)行了ANSYS靜力學(xué)分析；繪制了該變速箱的1張裝配圖與23張零件圖；通過這些設(shè)計(jì)成果，基本完成了CA10TA190M雙中間軸十檔手動(dòng)變速器的仿形設(shè)計(jì)。
關(guān)鍵詞：CA10TA190M；變速器；雙中間軸；設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a direct impact on efficiency.
CA10TA190M transmission is a paragraph of heavy duty truck special twin countershaft transmission. Lord vice box transmissionassembly design, Lord box transmissionmanually manipulation, vice box for the pneumatic manoeuvring, with transmission10 forward gears, 2 in reverse. The trasmissionuse power range between 260 ~ 420 horsepower engine, widely &heavy vehicles to China's current road conditions and transportation situation.
This design research CA10TA190M Twin Countershaft Transmission. Its main purpose is mechanical design basis, engineering mechanics, mechanical precision design and monitoring foundation, metal technology, automobile structure, automobile design, automobile manufacture technology, and use relying on course to AutoCAD, PRO/E, ANSYS software in the transmissiondesign check for imitation shape design. The design of the main achievements: In-depth understanding of the major domestic and foreign heavy commercial combined-type transmission manufacturer's r&d status; The transmission assembly process analysis; The overall layout of the transmission and determine the transmission scheme; Completed a shaft assembly, Lord box second shaft assembly, Lord box about Lord box, Lord box Countershaft assembly, Lord box of shift sliding shift operation, deputy box Countershaft assembly, deputy box around the output shaft assembly design and checking; Conducted this transmission cabinet design; The transmission properties were analyzed. Mainly includes the transmission, the influence on the economy of vehicle dynamic calculation, the shift timing and speed matching; Lord the vice box the axis ANSYS statics analysis; Painted this transmission assembly drawings of 1 card with 23 zhang parts graph; Through this design results, basic completed CA10TA190M twin manual shift transmission Countershaft ten imitation shape design.
Key words: CA10TA190M；Transmission；Twin Countershaft；Design
I
目 錄
摘要 Ⅰ
ABSTRACT Ⅱ
第1章 緒論 1
1.1 選題的目的依據(jù)和意義 1
1.1.1 選題的目的 1
1.1.2 選題的依據(jù) 1
1.1.3 選題的意義 4
1.2 重型商用車變速器的研究現(xiàn)狀 4
1.2.1 國外重型商用車變速器的研究現(xiàn)狀 4
1.2.2 國內(nèi)重型商用車變速器的研究現(xiàn)狀 5
1.3 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容與解決的主要問題 9
1.3.1 設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容 9
1.3.2 設(shè)計(jì)解決的主要問題 9
第2章 車型參數(shù)的確定與校核 11
2.1 一汽解放J6車型參數(shù) 11
2.1.1 車型參數(shù)的確定 11
2.1.2 車橋參數(shù)的確定 14
2.2 車型技術(shù)參數(shù)校核 14
2.2.1 質(zhì)量參數(shù) 14
2.2.2 軸距和輪距 15
2.2.3 軸荷分布 15
2.2.4 動(dòng)力性參數(shù) 16
2.2.5 燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù) 16
2.2.6 最小轉(zhuǎn)彎直徑 17
2.2.7 通過性 17
2.2.8 操作穩(wěn)定性 17
2.2.9 制動(dòng)性 18
2.2.10 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率與最大功率轉(zhuǎn)速 18
2.2.11 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 19
2.2.12 主減速比 19
2.3 本章小結(jié) 22
第3章 變速器的裝配工藝性分析 23
3.1 變速器的裝配工藝性分析 23
3.1.1 產(chǎn)品能分成若干個(gè)獨(dú)立裝配的單元 23
3.1.2 要有正確的裝配基準(zhǔn) 23
3.1.3 便于裝配與拆卸 24
3.1.4 正確選擇裝配方法是盡量減少裝配時(shí)的修配和機(jī)加工 25
3.2 本章小結(jié) 26
第4章 CA10TA190M雙中間軸變速器的總體布置 27
4.1 CA10TA190M雙中間軸變速器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 27
4.1.1 主副箱結(jié)構(gòu) 27
4.1.2 換擋滑套與同步器 28
4.1.3 細(xì)高齒與“對齒” 29
4.1.5 潤滑與密封 31
4.1.6 齒輪強(qiáng)度 31
4.1.7 操縱機(jī)構(gòu) 31
4.1.8 取力形式 31
4.1.9 成本與壽命 31
4.2 CA10TA190M雙中間軸變速器的工作原理和動(dòng)力傳遞路線 32
4.2.1 CA10TA190M雙中間軸變速器的工作原理 32
4.2.2 CA10TA190M雙中間軸變速器的動(dòng)力傳遞路線 34
4.3 CA10TA190M雙中間軸變速器的裝配 34
4.4 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析和布置方案的設(shè)計(jì) 34
4.4.1 兩軸式變速器和中間軸式變速器多中間軸式變速器的特點(diǎn)分析 35
4.4.2 變速器倒檔布置方案分析確定 36
4.4.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置中齒輪安排的分析確定 37
4.5 變速器零部件結(jié)構(gòu)方案分析確定 38
4.5.1 齒輪形式 38
4.5.2 變速器自動(dòng)脫檔機(jī)構(gòu)形式分析確定 39
4.6 本章小結(jié) 40
第5章 變速器主要參數(shù)的確定 41
5.1 變速器檔位數(shù)目及各檔傳動(dòng)比 41
5.1.1 變速器檔位數(shù)目的確定 41
5.1.2 變速器一檔傳動(dòng)比的確定 41
5.1.3 變速器各檔傳動(dòng)比的確定 43
5.2 變速器中心距的確定 48
5.3 變速器的外形尺寸 50
5.4 變速器的齒輪參數(shù)的確定 50
5.4.1 齒輪齒數(shù) 50
5.4.2 齒輪模數(shù) 51
5.4.3 齒形、壓力角及螺旋角 54
5.4.4 齒寬 55
5.4.5 齒頂高系數(shù) 56
5.4.6 齒輪的修正 56
5.5 變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配 58
5.5.1 確定主箱一檔齒輪副參數(shù) 60
5.5.2 確定主箱常嚙合齒輪副參數(shù) 64
5.5.3 確定主箱二檔齒輪副參數(shù) 67
5.5.4 確定主箱三檔齒輪副參數(shù) 71
5.5.5 確定主箱四檔齒輪副參數(shù) 74
5.5.6 確定主箱取力齒輪參數(shù) 77
5.5.7 確定主箱二軸倒檔齒輪與惰輪傳動(dòng)副參數(shù) 78
5.5.8 確定主箱倒檔惰輪與左右中間軸倒檔齒輪副參數(shù) 82
5.5.9 確定副箱高檔齒輪副參數(shù) 85
5.5.10 確定副箱低檔齒輪副參數(shù) 89
5.6 精確計(jì)算主副箱各檔傳動(dòng)比 94
5.7 主副箱各檔齒輪幾何參數(shù) 97
5.8 本章小結(jié) 97
第6章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核 98
6.1 齒輪的材料選擇 98
6.1.1 齒輪壞損形式及防止措施 98
6.1.2 齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 100
6.1.3 齒輪的材料選擇 100
6.2 計(jì)算主副箱各軸轉(zhuǎn)矩 102
6.3 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 103
6.3.1 輪齒的彎曲應(yīng)力 103
6.3.2 輪齒接觸應(yīng)力 106
6.3.3 主副箱各檔齒輪的強(qiáng)度計(jì)算校核 107
6.4 計(jì)算主副箱各檔齒輪的在嚙合點(diǎn)處的受力 119
6.4.1 主箱一檔齒輪受力 120
6.4.2 主箱二檔齒輪受力 120
6.4.3 主箱三檔齒輪受力 120
6.4.4 主箱四檔齒輪受力 121
6.4.5 主箱常嚙合齒輪受力 121
6.4.6 主箱倒檔齒輪受力 122
6.4.7 主箱一檔時(shí)副箱低檔齒輪受力 123
6.4.8 主箱一檔時(shí)副箱高檔齒輪受力 123
6.4.9 變速器R2檔時(shí)副箱低檔齒輪受力 124
6.4.10 變速器R2檔時(shí)副箱高檔齒輪受力 124
6.5 本章小結(jié) 125
第7章 變速器主副箱各總成的設(shè)計(jì) 127
7.1 軸的設(shè)計(jì) 127
7.1.1 軸的功用及其設(shè)計(jì)要求 127
7.1.2 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 127
7.1.3 初步確定軸的尺寸 129
7.2 主副箱各軸尺寸設(shè)計(jì) 131
7.2.1 主副箱各軸總成詳細(xì)尺寸 131
7.2.2 主副箱各軸總成軸段設(shè)計(jì) 131
7.3 計(jì)算主副箱各軸與齒輪的花鍵 134
7.3.1 花鍵的特點(diǎn)及應(yīng)用 134
7.3.2 主副箱各軸花鍵的設(shè)計(jì)公式 135
7.3.3 計(jì)算主副箱各軸與齒輪漸開線花鍵 135
7.4 主副箱各軸總成校核 140
7.4.1 主箱一軸總成校核 140
7.4.2 主箱二軸總成校核 146
7.4.3 主箱左右中間軸總成校核 158
7.4.4 主箱倒檔惰輪軸總成校核 167
7.4.5 副箱左右中間軸總成校核 171
7.4.6 副箱輸出軸總成校核 179
7.5 本章小結(jié) 183
第8章 操縱機(jī)構(gòu)和箱體的確定 184
8.1 換擋操縱機(jī)構(gòu)概述 184
8.1.1 換擋操縱機(jī)構(gòu)的功用 184
8.1.2 換擋操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 184
8.2 換檔操縱機(jī)構(gòu)零部件的選用 185
8.2.1 換擋位置圖 185
8.2.2 變速器換檔機(jī)構(gòu)形式 185
8.3 變速器的操縱形式 188
8.3.1 直接操縱手動(dòng)換擋變速器 188
8.3.2 遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器 189
8.4 鎖止裝置 189
8.4.1 互鎖裝置 189
8.4.2 自鎖裝置 191
8.4.3 倒檔鎖裝置 192
8.5 變速器箱體的設(shè)計(jì) 193
8.6 本章小結(jié) 194
第9章 變速器與整車匹配性計(jì)算 195
9.1 汽車動(dòng)力性評價(jià)指標(biāo) 195
9.1.1 汽車的最高車速 195
9.1.2 汽車的加速時(shí)間 195
9.1.3 汽車的最大爬坡度 195
9.2 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的評價(jià)指標(biāo) 196
9.2.1 單位行駛里程的燃油消耗量 196
9.2.2 單位運(yùn)輸工作量的燃油消耗量 196
9.2.3 消耗單位燃油所行駛的里程 196
9.2.4 汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的影響因素 196
9.2.5 變速器檔數(shù)對燃油經(jīng)濟(jì)性的影響 197
9.3 汽車動(dòng)力性計(jì)算 197
9.3.1 發(fā)動(dòng)機(jī)功率—扭矩曲線 197
9.3.2 汽車速度—發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速曲線 197
9.3.3 汽車行駛驅(qū)動(dòng)力圖 198
9.3.4 汽行駛驅(qū)動(dòng)力—行駛阻力圖 198
9.3.5 加速性能曲線 199
9.3.6 最大驅(qū)動(dòng)力與經(jīng)濟(jì)車速分析 200
9.4 換擋時(shí)機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的匹配 200
9.4.1 車速與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速之間的關(guān)系 200
9.4.2 兩腳離合換擋方法舉例 201
9.5 本章小結(jié) 203
第10章 主副箱各軸ANSYS靜力學(xué)分析 204
10.1 有限元基本理論簡介 204
10.2 有限元分析的基本步驟 205
10.2.1 一軸的ANSYS靜力學(xué)分析 205
10.2.2 二軸的ANSYS靜力學(xué)分析 209
10.2.3 主箱左右中間軸的ANSYS靜力學(xué)分析 224
10.2.4 副箱左上中間軸的ANSYS靜力學(xué)分析 228
10.2.5 副箱右下中間軸的ANSYS靜力學(xué)分析 231
10.2.6 輸出軸的ANSYS靜力學(xué)分析 234
10.3 本章小結(jié) 237
結(jié)論 238
參考文獻(xiàn) 240
致謝 243
附錄A 244
附錄B 254
第1章 緒 論
1.1選題的目的、依據(jù)和意義
1.1.1選題的目的
我國公路運(yùn)輸?shù)难杆侔l(fā)展，對大功率發(fā)動(dòng)機(jī)的需求量不斷增加，重型貨車新品動(dòng)力總成方面的變化主要表現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)功率水平正在提高，排量為10L以上的發(fā)動(dòng)機(jī)裝車率不斷增長，大排量發(fā)動(dòng)機(jī)成為企業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)。但重型商用車變速器的研發(fā)處于相對滯后狀態(tài)，阻礙了重型商用車的發(fā)展。為了滿足重型商用車不斷地高轉(zhuǎn)速化、大傳遞轉(zhuǎn)矩的發(fā)展趨勢，因此本課題進(jìn)行了CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì)。
1.1.2選題的依據(jù)
雙中間軸變速器在重型商用車上應(yīng)用十分廣泛，而變速器是整車的關(guān)鍵總成之一。其功用是在不同的使用條件下, 改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速, 使汽車得到不同的牽引力和速度, 同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。
在汽車開發(fā)過程中變速器參數(shù)的選擇十分重要。因?yàn)樗鼈冴P(guān)系到車輛的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。如不同車速時(shí)驅(qū)動(dòng)力和行駛阻力之間的關(guān)系，當(dāng)車速低于最高車速時(shí)，驅(qū)動(dòng)力大于行駛阻力，這樣汽車就可以利用剩余的驅(qū)動(dòng)力加速或爬坡，這些都與變速器的參數(shù)有關(guān)。通過對CA10TA190M雙中間軸變速器設(shè)計(jì)讓我更加的了解變速器參數(shù)的選擇過程和優(yōu)化過程。
汽車變速器的設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣決定著整車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛平順性等多方面的使用性能。這就對變速器設(shè)計(jì)人員提出較高的要求。因此，采用成型軟件進(jìn)行齒輪、軸的設(shè)計(jì)與校核，軸承的校核。采用PRO/E軟件進(jìn)行齒輪、軸立體圖的繪制，并將所得圖形導(dǎo)入到ANSYS軟件中對其進(jìn)行靜力學(xué)分析。采用AutoCAD繪制二維平面圖。這樣能夠較好的提高設(shè)計(jì)的效率和質(zhì)量。
重型汽車變速器是指與重型商用車和大型客車匹配的變速器，盡管在行業(yè)中對變速器的容量劃分沒有明確的界限，但我們通常將標(biāo)定輸入扭矩在900以上的汽車變速器稱為重型汽車變速器。
重型汽車機(jī)械式變速器的技術(shù)特點(diǎn)：重型汽車的裝載質(zhì)量大，使用條件復(fù)雜。欲保證重型汽車具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和加速性，必須擴(kuò)大變速器傳動(dòng)比的范圍并增加檔位數(shù)。為避免變速器的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜和便于系列化生產(chǎn)，多采用組合式機(jī)械變速器。即以一種4～6檔變速器為主體，通過更換系列齒輪副和配置不同的副變速器，得到一組不同檔位數(shù)、不同傳動(dòng)比范圍的變速器系列。目前，組合式機(jī)械變速器已成為重型汽車采用的主要型式。組合式機(jī)械變速器一般分為倍檔(分段式配檔)組合式機(jī)械變速器和半檔(插入式配檔)組合式機(jī)械變速器。
倍檔組合式機(jī)械變速器，如圖1-1所示。
圖1-1 雙中間軸倍檔組合式變速器
倍檔組合式機(jī)械變速器是在主變速器后部串聯(lián)安裝一個(gè)2檔(高檔和低檔)副變速器，將主變速器的檔位數(shù)增加1倍，所增加的檔位傳動(dòng)比數(shù)值等于主變速器傳動(dòng)比和副變速器傳動(dòng)比的乘積，而且齒輪對數(shù)少于檔位數(shù)，因此箱體尺寸縮短，軸的長度減短，剛度增大，所以增大了變速器的容量。例如在一個(gè)5檔主變速器后端，串聯(lián)安裝一個(gè)具有高、低2檔的副變速器，即可組成10檔(或9檔)倍檔組合式機(jī)械變速器。增加倍檔組合式變速器最大輸入扭矩和最低檔傳動(dòng)比的技術(shù)難點(diǎn)是副變速器低檔齒輪的強(qiáng)度容量不足，超出齒輪輪齒的承載能力。解決的辦法是將由一個(gè)輪齒承受的載荷分流給幾個(gè)輪齒來承擔(dān)。這樣一來，輸入齒輪扭矩不變，每個(gè)輪齒的負(fù)荷將等于同時(shí)接觸齒數(shù)的平均數(shù)值。
倍檔組合式變速器的副變速器功率分流方法有兩種：一種是采用行星齒輪系的傳動(dòng)方法，這種結(jié)構(gòu)非常緊湊，體積小而扭矩容量大，直到現(xiàn)在仍廣泛應(yīng)用；另一種功率分流的方法是采用雙中間軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。雙中間軸傳動(dòng)最大工藝難點(diǎn)是保證主傳動(dòng)齒輪能和所嚙合的雙中間軸齒輪的輪齒同時(shí)接觸問題，解決的辦法是用浮動(dòng)主傳動(dòng)齒輪的方法來消除齒軸對位的制造誤差，確保輪齒同時(shí)接觸，達(dá)到功率分流的目的。與此相適應(yīng)的換檔同步器也有一定的浮動(dòng)量。
雙中間軸倍檔組合式變速器具有如下優(yōu)點(diǎn)：
1．由于一軸和二軸上各檔齒輪同時(shí)與兩根中間軸上對應(yīng)的齒輪相嚙合，功率分流，從理論上講，每對齒輪上傳遞的扭矩為，這就使每對齒輪傳遞的扭矩減少50%，使變速器的中心距、齒輪模數(shù)和寬度可以減小，從而減小變速器的質(zhì)量和尺寸，特別是長度尺寸。
2．由于二軸從動(dòng)齒輪在軸上處于徑向浮動(dòng)狀態(tài)，兩根中間軸的軸心線均勻分布在以二軸理論軸心為圓心、以中心距為半徑的圓柱面上，所以二軸上各檔齒輪及一軸齒輪在與兩根中間軸上的對應(yīng)齒輪相嚙合產(chǎn)生的徑向力達(dá)到平衡，即互相抵消。二軸不承受徑向力，只傳遞扭矩，這樣二軸可以設(shè)計(jì)得細(xì)一些，結(jié)構(gòu)可以簡單一些，其后軸承可以選擇較小的規(guī)格，這也有助于減小變速器的質(zhì)量和尺寸。
3．由于二軸齒輪的徑向浮動(dòng)和二軸的鉸接式浮動(dòng)的結(jié)果，使得齒輪在嚙合時(shí)能自動(dòng)抵消一部分制造和裝配誤差，嚙合質(zhì)量優(yōu)于單中間軸。嚙合區(qū)容易達(dá)到設(shè)計(jì)要求，實(shí)際使用情況也證實(shí)了這點(diǎn)。這就有利于降低嚙合噪聲和提高耐用度。
4．由于雙中間軸倍檔組合式變速器可以明顯地減小變速器的質(zhì)量和軸向尺寸，利用這種優(yōu)點(diǎn)，可提高變速器的最大傳遞功率和扭矩，擴(kuò)大使用范圍。
半檔組合式機(jī)械變速器，如圖1-2所示
圖1-2 ZF公司ECOSPLIT-16S半檔組合式機(jī)械變速器
將副變速器傳動(dòng)比均勻地插入傳動(dòng)比間隔大的主變速器各檔傳動(dòng)比之間，使變速器的檔位數(shù)增加1倍。半檔副變速器串聯(lián)在主變速器前部，它只有一對齒輪副和換檔同步器。早期的半檔副變速器由單獨(dú)的一個(gè)箱子組成，近年來發(fā)展成將半檔齒輪副直接放到主變速器之內(nèi)，既縮短變速器長度又簡化半檔結(jié)構(gòu)。半檔副變速器由一對類似一軸常嚙合齒輪副組成，齒圈套在動(dòng)力輸入軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)動(dòng)力輸入軸上的齒圈與主變速器一軸結(jié)合時(shí)，各檔傳動(dòng)比均由主變速器一軸齒輪副組成。當(dāng)齒圈與動(dòng)力輸入軸上的接合齒連接時(shí)，常嚙合齒輪與主變速器上的中間軸連接，因此主變速器中間軸也旋轉(zhuǎn)，由此組成的各檔傳動(dòng)比均勻地插人主變速器各檔傳動(dòng)比之間。型號為ZFAK/6-80+GV80的半檔組合式機(jī)械變速器，由6檔AS6-80主變速器串聯(lián)半檔副變速器組成。最大輸入扭矩為，傳動(dòng)比范圍0.83～9.0，倒檔傳動(dòng)比為7.05/8.46。這種變速器曾在歐洲廣泛使用，如歐曼、依維柯、斯太爾、沃爾沃等。ZF公司開發(fā)的ECOSPLIT-16S型16檔組合式機(jī)械變速器，在4檔主變速器前端加裝一對半檔齒輪副等機(jī)構(gòu)，再在后端串聯(lián)行星齒輪傳動(dòng)副變速器。主變速器二軸一直伸入半檔齒輪副的動(dòng)力輸入軸孔內(nèi)，主變速器一軸在中間軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。變速器最大輸入扭矩1600，傳動(dòng)比范圍為1.00～13.63或0.85～11.46，倒檔傳動(dòng)比為9.41/11.06或8.64/10.15，長度約950，總質(zhì)量約300。
半檔組合式變速器在國外被廣泛應(yīng)用，特別是在歐洲中型和中重型汽車大量采用這種變速器，其中長途汽車(包括大客車)應(yīng)用得更多些。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率從85～200Kw的各種車輛多用半檔副變速器增加檔位，因?yàn)榘霗n組合式變速器的長度小于倍檔組合式變速器，而且它的結(jié)構(gòu)簡單、成本低、維修保養(yǎng)容易，深受用戶青睞。國外中型和重型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)功率在200以下的基本上都采用半檔組合變速器，發(fā)動(dòng)機(jī)功率在200以上的多采用倍檔(或倍檔加半檔)組合式變速器。
1.1.3選題的意義
汽車變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)是發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。隨著汽車對安全、節(jié)能、環(huán)保的不斷重視，汽車變速器作為整車的一個(gè)關(guān)鍵部件，其產(chǎn)品的質(zhì)量對整車的安全使用及整車性能的影響是非常大的，因而對汽車變速器進(jìn)行有效的優(yōu)化設(shè)計(jì)計(jì)算是非常必要的。雙中間軸變速器在我國重型商用車商應(yīng)用十分廣泛，通過CA10TA190M雙中間軸變速器的設(shè)計(jì)，讓我充分了解變速器的構(gòu)造和設(shè)計(jì)過程，鍛煉了獨(dú)立思考能力和繪圖能力，并使CA10TA190M雙中間軸變速器的性能得到優(yōu)化。
1.2重型商用車變速器的研究現(xiàn)狀
1.2.1國外重型商用車變速器的研究現(xiàn)狀
在國外，變速器專業(yè)化生產(chǎn)廠家很注重產(chǎn)品系列化，為主機(jī)廠選擇最滿意的變速器提供了極大的方便和靈活性。例如德國ZF(采埃孚)公司有中心距80、95、105、115、120、143、1547種基型變速器，適應(yīng)輸入扭矩為130～1900，檔位數(shù)3到17個(gè)，有各種操縱方式的變速器適應(yīng)不同匹配要求的車輛。日本豐田汽車公司愛信精機(jī)公司備有中心距72、78、88、98、1355種基型組合，286種變速器供用戶選擇。而我國眾多的汽車變速器生產(chǎn)企業(yè)，尚沒有形成本企業(yè)的變速器系列化產(chǎn)品。在國際市場上，德國采埃孚公司是單中間軸結(jié)構(gòu)的代表，美國伊頓公司是雙中間軸結(jié)構(gòu)的代表。
1．德國ZF9S109多檔變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
德國ZF公司生產(chǎn)的9S109同步器型倍檔9檔組合式變速器，主變速器有5個(gè)前進(jìn)檔，副變速器為行星齒輪系傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。當(dāng)副變速器中的同步器接合套與固定外齒圈接合時(shí)，行星齒輪內(nèi)齒圈被固定而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，則副變速器掛入低檔，此時(shí)將主變速器分別掛入5個(gè)不同檔位可得到組合式變速器5個(gè)較大的傳動(dòng)比。當(dāng)使接合套與副變速器高檔齒圈接合時(shí)，行星齒輪軸、輸出軸、行星齒輪內(nèi)齒圈和副變速器輸入軸齒輪固定在一起而同步旋轉(zhuǎn)，則副變速器掛入高檔(直接檔)，主變速器的5個(gè)檔位傳動(dòng)比即分別等于組合式變速器5個(gè)較小的傳動(dòng)比。由于有兩個(gè)傳動(dòng)比數(shù)值很接近，故省掉一個(gè)傳動(dòng)比，組成9檔變速器。變速器最大輸入扭矩1250，總質(zhì)量310，與發(fā)動(dòng)機(jī)直接連接或獨(dú)立安裝，左臥式或右臥式。變速器的操縱系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)距離操縱或直接操縱，雙H型換檔排列，副變速器由壓縮空氣自動(dòng)換檔，爬行檔和倒檔用嚙合套換檔，其他檔用同步器換檔。
2．美國伊頓公司富勒系列雙中間軸變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
美國伊頓公司生產(chǎn)的RT-11509C雙中間軸倍檔9檔組合式機(jī)械變速器，主副變速器皆采用雙中間軸結(jié)構(gòu)。主變速器有5個(gè)前進(jìn)檔。副變速器為2檔(高檔和低檔)齒輪傳動(dòng)，由于有2個(gè)傳動(dòng)比很接近，故省掉一個(gè)，組成9檔變速器。變速器最大輸入扭矩1250，總質(zhì)量310，與發(fā)動(dòng)機(jī)直接連接或獨(dú)立安裝，左臥式或右臥式。變速器的操縱系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)軸遠(yuǎn)距離操縱或直接操縱，雙H型換檔排列，副變速器由壓縮空氣自動(dòng)換檔，爬行檔和倒檔用嚙合套換檔，其他檔用同步器換檔。
這是短軸距大功率重型汽車和特種車輛最理想的變速器。RT-11509C型變速器最大輸入扭矩1500，最大輸入功率265，總長度735mm，雙H或單H操縱，可左操縱亦可右操縱，總質(zhì)量270。
1.2.2國內(nèi)重型商用車變速器的研究現(xiàn)狀
國內(nèi)重型車變速器產(chǎn)品的技術(shù)多源于美國、德國、日本幾個(gè)國家，引進(jìn)技術(shù)多為國外上世紀(jì)80～90年代的產(chǎn)品。作為汽車高級技術(shù)領(lǐng)域的重型汽車變速器在國內(nèi)漫長的引進(jìn)消化過程中，如今已有長足的進(jìn)步，能夠在原有技術(shù)引進(jìn)的基礎(chǔ)上，通過改型自行開發(fā)出符合配套要求的新產(chǎn)品，每年重型車變速器行業(yè)都能有十幾個(gè)新產(chǎn)品推向市場。但從當(dāng)今重型車變速器的發(fā)展情況來看，在新產(chǎn)品開發(fā)上國內(nèi)重型車變速器仍然走的是一般性的開發(fā)過程，沒有真正的核心技術(shù)產(chǎn)品；從國內(nèi)重型汽車變速器市場容量來看，有三分之一的產(chǎn)品來自進(jìn)口，而另外三分之二的產(chǎn)品中有80%以上源自國外技術(shù)，國內(nèi)自主開發(fā)的重型汽車變速器產(chǎn)品銷量很小，從而說明國內(nèi)重型汽車變速器廠家的自主開發(fā)能力仍然很薄弱，應(yīng)對整車新車型配套產(chǎn)品的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我國城市車輛將重點(diǎn)發(fā)展的13.8客車上使用的變速器，目前只有ZF一家能向國內(nèi)企業(yè)供應(yīng)，就足以說明國內(nèi)的重型車變速器企業(yè)仍然很渺小，在技術(shù)方面仍然有很長的路要走。
國內(nèi)重型汽車變速器幾乎由陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司、綦江齒輪傳動(dòng)有限公司、山西大同齒輪集團(tuán)有限責(zé)任公司、一汽哈爾濱變速器廠等幾大家包攬。這些企業(yè)生產(chǎn)的變速器產(chǎn)品針對的市場各有側(cè)重，像陜西法士特在8以上重型車市場占有率達(dá)到40%以上，并且在15以上重型車市場占有絕對的優(yōu)勢，擁有85%以上的市場份額；綦江齒輪傳動(dòng)有限公司主要為安凱、西沃、亞星奔馳、桂林大宇及廈門金龍等企業(yè)的7～12高檔大、中型客車以及總質(zhì)量在14～50重型載貨車、鞍式牽引車、自卸車及各種專用車、特種車配套；山西大同齒輪集團(tuán)配套市場主要在8～10級的低噸位重型載貨車。
市場結(jié)構(gòu)情況是法士特一家獨(dú)大，內(nèi)部配套尚難以滿足。國內(nèi)重卡廠家中，現(xiàn)在僅有一汽、重汽和北奔內(nèi)部有相應(yīng)的變速器廠可以生產(chǎn)重卡變速器（東風(fēng)和江淮的內(nèi)部變速器廠主要生產(chǎn)中卡和輕卡變速器），但這些集團(tuán)內(nèi)部重卡變速器供應(yīng)商所占市場份額僅在10%左右，90%的重卡變速器市場份額由獨(dú)立的專業(yè)變速器供應(yīng)商配套，而這其中法士特又一家獨(dú)大。
1．國內(nèi)重型商用車企業(yè)變速器配套情況
中國重汽、一汽解放和東風(fēng)商用車作為商用車的三強(qiáng)企業(yè)，其重型車的市場份額都15%以上，三家共占重型商用車55.79%以上的市場份額。
從表1.1可以看出，前三強(qiáng)的商用車企業(yè)均設(shè)有附屬的變速器生產(chǎn)廠，或是內(nèi)總生產(chǎn)廠，或是控股企業(yè)，因此，大部分變速器均來自內(nèi)配。
重汽自配變速器占60%，其它的40%來自法士特、綦齒等企業(yè)，2008年末，重汽重組了山西大同齒輪公司，而其位于山東濟(jì)南章丘的變速器生產(chǎn)線也開始生產(chǎn)AMT變速器，且是國內(nèi)第一臺(tái)批量生產(chǎn)并裝配上市整車的AMT變速器，重汽變速器的需求將更多來自其下屬生產(chǎn)廠的提供，同時(shí)將進(jìn)一步減少法士特、綦齒等企業(yè)的配套份額。
表1.1 商用車三強(qiáng)與福田重卡變速器資源狀況對比
企業(yè)名稱
內(nèi)部變速器企業(yè)
控股變速器企業(yè)
不可控社會(huì)變速器企業(yè)
中國重汽
重汽橋箱公司的變速器配套份額大約占60%
—
法士特、綦齒（少量）等：40%
一汽解放
解放變速器分公司的
變速器配套約占40%
一汽哈爾濱
變速器12%
法士特、ZF等：48%
東風(fēng)商用車
東風(fēng)變速器公司35%
—
法士特52%；重汽大齒、韶關(guān)齒輪、ZF等13%
北汽福田
—
—
法士特90%、重汽大齒等10%
表1.2 我國主要重型商用車用變速器生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)能及配套情況
生產(chǎn)企業(yè)
產(chǎn)能
產(chǎn)品配套
陜西法士特
80萬臺(tái)
重卡變速器市場占有率80%，進(jìn)入客車配套領(lǐng)域。占東風(fēng)商用車變速器52%、北汽福田90%的配套份額
綦江齒輪傳動(dòng)有限公司
6萬臺(tái)
適用于7～12米高檔大、中型客車，總質(zhì)量10～50噸重型載貨車及各式專用車、特種車。在7～8米客車市場占據(jù)43%份額，在9米以上客車領(lǐng)域份額達(dá)到70%
中國重汽集團(tuán)大同齒輪有限公司
12萬臺(tái)
中、重型卡車的單中間軸變速器。2008年大齒正式進(jìn)入中國重汽集團(tuán)，占北汽福田變速器10%的份額
一汽哈爾濱變速器廠
12萬臺(tái)
10米以上客車、15～20卡車用變速器，客車占優(yōu)勢，占一汽解放變速器配套12%的份額
一汽解放汽車有限公司變速器分公司
15萬臺(tái)
一汽解放J5和J6指定產(chǎn)品，約占一汽解放變速器40%的份額
東風(fēng)汽車變速器有限公司
16.5萬臺(tái)
產(chǎn)品可配套重、中、輕等商用車各系列車型
中國重汽（香港）有限公司變速器部
5萬臺(tái)
重點(diǎn)研發(fā)、制造重卡變速器，主要配套中國重汽卡車
采埃孚傳動(dòng)技術(shù)（杭州）有限公司
4萬臺(tái)
為寶馬、奔馳、沃爾沃等整車廠商配套
一汽解放下屬生產(chǎn)變速器的廠家有兩個(gè)，40%來自一汽解放變速器分公司，12%的配套來自控股公司一汽哈變，48%的配套則來自法士特、ZF等企業(yè)。2008年，一汽哈變?yōu)橐黄夥盘峁?萬臺(tái)左右的變速器，一汽解放變速器分公司為一汽解放提供了約5萬臺(tái)變速器，法士特提供了6萬多臺(tái)變速器，可見法士特仍是一汽解放重型變速器的主要供應(yīng)商。
東風(fēng)商用車自配的變速器份額為35%，其它52%來自法士特，13%則來自重汽大齒、韶關(guān)齒輪以及ZF等企業(yè)。北汽福田沒有自己的變速器廠，其車型所使用的變速器90%以上都來自法士特，10%則來自重汽大齒等企業(yè)。
從國內(nèi)這三強(qiáng)的商用車企業(yè)以及福田重卡變速器的配套情況可以看出，國內(nèi)的重型汽車變速器幾乎由陜西法士特、綦江齒輪傳動(dòng)有限公司、重汽集團(tuán)大同齒輪和一汽哈爾濱變速器廠等幾大廠家包攬。
2．一汽解放汽車有限公司變速器分公司生產(chǎn)企業(yè)情況介紹
表1.3 一汽解放變速器分公司主要產(chǎn)品技術(shù)平臺(tái)及參數(shù)情況
技術(shù)平臺(tái)
產(chǎn)品型號
扭矩（）
匹配（）
檔位
適用車型
日本日野
CA6T123
520～685
130～180
6
公路載重車、自卸車、牽引車、高檔客車、起重機(jī)、礦用及重型消防車等
CA6T138
735～835
180～220
機(jī)械式同步器變速器
CA6T150
930～1470
220～280
自主研發(fā)美國伊頓優(yōu)化
CA7T156
1078～1176
180～260
7
CA8T150
1350～1500
240～280
8
美國伊頓
FS(O)10209
1500～1750
260～350
9
解放J6換代卡車指定匹配產(chǎn)品
CA9T160
1500～1750
260～350
解放J5P奧威歐Ⅲ系列重卡指定匹配產(chǎn)品
自主研發(fā)美國伊頓優(yōu)化
CA10T150
1350～1750
260～350
10
公路載重車、自卸車、牽引車、高檔客車、起重機(jī)、礦用及重型消防車等
一汽解放汽車有限公司變速器分公司是一汽集團(tuán)中重型卡車變速器產(chǎn)品的專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)，擁有年產(chǎn)15萬套變速器的生產(chǎn)能力。一汽解放汽車有限公司變速器分公司先后引進(jìn)了日本日野、美國伊頓公司的變速器產(chǎn)品和技術(shù)，通過技術(shù)吸收和創(chuàng)新，成功開發(fā)了不同規(guī)格的產(chǎn)品，扭矩覆蓋530～2200，擁有6、7、8、9、10等檔位，并形成了中、重型兩大類共7個(gè)產(chǎn)品系列，可完全滿足國Ⅲ環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)要求。一汽哈變產(chǎn)品除供給一汽集團(tuán)外，部分產(chǎn)品也為國內(nèi)其它重型商用車企業(yè)，如安徽江淮、中通、丹東黃海、亞星商用車、恒通、安凱、福田等等配套，部分總成和零部件產(chǎn)品已經(jīng)實(shí)現(xiàn)出口。
1.3設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容、解決的主要問題
1.3.1設(shè)計(jì)的基本內(nèi)容
1．進(jìn)行變速箱的裝配工藝分析
2．確定設(shè)計(jì)方案與基本參數(shù)；
3．進(jìn)行主副箱各檔齒輪的設(shè)計(jì)與校核；
4．進(jìn)行主副箱軸的設(shè)計(jì)與校核；
5．進(jìn)行主副箱軸承的選擇與校核；
6．進(jìn)行主箱滑動(dòng)套的設(shè)計(jì)與校核；
7．進(jìn)行操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)和副箱同步器的選用；
8．進(jìn)行變速器箱體設(shè)計(jì)；
9．進(jìn)行變速箱的性能分析；
10．進(jìn)行了主副箱各軸ANSYS靜力學(xué)分析；
11．撰寫設(shè)計(jì)說明書；
12．繪制變速器總裝圖與零件圖；
13．檢查設(shè)計(jì)說明書與圖紙。
1.3.2設(shè)計(jì)解決的主要問題
1．參考相關(guān)文獻(xiàn)資料，利用所選定的車型參數(shù)，完成CA10TA190M雙中間軸變速器的結(jié)構(gòu)布置，并且掌握CA10TA190M雙中間軸變速器的工作原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；
2．根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)并結(jié)合結(jié)構(gòu)工藝性和變速器的徑向尺寸等要求，確定CA10TA190M雙中間軸變速器的傳動(dòng)方案；
3．確定CA10TA190M雙中間軸變速器的齒輪參數(shù)。根據(jù)重型商用車變速器傳動(dòng)方案確定各檔齒輪齒數(shù)的分配，按齒輪受力、轉(zhuǎn)速、噪聲要求等情況選擇齒輪的變位系數(shù)、壓力角、螺旋角、模數(shù)和齒頂高系數(shù)；
4．使用相關(guān)書籍資料，采用已有的設(shè)計(jì)與校核軟件，進(jìn)行齒輪、軸、軸承的設(shè)計(jì)與校核；
5．使用CAD軟件繪制CA10TA190M雙中間軸變速器的裝配圖、零件圖，撰寫設(shè)計(jì)說明書；
6．使用PRO/E軟件繪制CA10TA190M雙中間軸變速器主箱一軸、主箱二軸、主箱左右中間軸、副箱左右中間軸、輸出軸立體圖，導(dǎo)入到ANSYS中，對二者分別進(jìn)行靜力學(xué)分析，得出相應(yīng)結(jié)論；
7．進(jìn)行汽車變速器換擋時(shí)機(jī)與車速、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的匹配，以及汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性的校核，實(shí)現(xiàn)與整車性能的優(yōu)化匹配。
第2章 車型參數(shù)的確定與校核
2.1一汽解放J6車型參數(shù)
2.1.1車型參數(shù)的確定
表2.1 解放J6重卡350馬力6×4自卸車(平頭)(CA3250P66K2L1T1A1E)車型參數(shù)
基本信息
公告型號
CA3250P66K2L1T1A1E
類型
自卸車
驅(qū)動(dòng)形式
6×4
軸距
3800+1350
車身長度
8480
車身寬度
2495
車身高度
3300
輪距
前輪距：2050
后輪距：1830/1830
前懸
1470
后懸
1460
整車重量
12
額定載重
12.805
最大總質(zhì)量
25
最高車速
75
接近角
24°
離去角
24°
噸位級別
重卡
最大爬坡度
70%（34.99°）
備注：選裝環(huán)保上蓋,貨廂自卸方式為后卸，額定載質(zhì)量12805kg對應(yīng)準(zhǔn)乘人數(shù)為3人額定
貨箱參數(shù)
貨箱(斗)長度
5800
貨箱(斗)寬度
2300
貨箱(斗)高度
1160
貨箱(斗)形式
自卸式
發(fā)動(dòng)機(jī)
發(fā)動(dòng)機(jī)型號
錫柴 CA6DL2-35E3F
汽缸數(shù)
6
燃油種類
柴油
汽缸排列形式
直列
排量
8.6L
排放標(biāo)準(zhǔn)
國Ⅲ
馬力
350
最大輸出功率
231
扭矩
1350
最大扭矩轉(zhuǎn)速
1400
發(fā)動(dòng)機(jī)廠商
錫柴
額定轉(zhuǎn)速
2100
系列
6DM奧神
發(fā)動(dòng)機(jī)形式
直列六缸、四沖程、水冷卻、增壓中冷、電控共軌直接噴射式
全負(fù)荷最低燃油耗率
195
發(fā)動(dòng)機(jī)凈重
1000
進(jìn)氣形式
增壓中冷
壓縮比
17.5∶1
一米外噪音
95
汽缸行程
155
汽缸缸徑
123
每缸氣門數(shù)
4
離合器形式
430
—
—
變速器
變速器型號
一汽 CA10TA190M直接檔
變速器形式
雙中間軸、主副箱結(jié)構(gòu)，副箱帶同步器
變速器檔位數(shù)
前進(jìn)擋10個(gè)，倒檔2個(gè)
變速器油容量
13/13.5(帶取力器)L
變速器重量
342
取力器
SAE1#傳動(dòng)比1.026，采用后取力器，增大取力器扭矩，950
倒檔R1傳動(dòng)比
3.382
倒檔R2傳動(dòng)比
15.098
10檔傳動(dòng)比
1
9檔傳動(dòng)比
1.345
8檔傳動(dòng)比
1.83
7檔傳動(dòng)比
2.464
6檔傳動(dòng)比
3.301
5檔傳動(dòng)比
4.464
4檔傳動(dòng)比
6.003
3檔傳動(dòng)比
8.166
2檔傳動(dòng)比
11
1檔傳動(dòng)比
14.78
副箱中心距
148
主箱中心距
148
換擋方式
手動(dòng)
操縱形式
直接操縱，遠(yuǎn)距離單、雙桿操縱
最大輸入扭矩
1900
是否有同步器
是
底盤和輪胎
前橋允許載荷
7000
后橋型號
300輪減橋
后橋形式
并裝雙軸
后橋允許載荷
18000
輪胎形式
轉(zhuǎn)向輪:真空胎
后輪:鋼絲胎
輪胎數(shù)
10個(gè)
輪胎規(guī)格
12.00R20
—
—
圖2-1 一汽解放 J6重卡350馬力6×4自卸車(平頭)(CA3250P66K2L1T1A1E)
圖2-2 一汽CA10TA190M雙中間軸變速器
圖2-3 一汽解放300輪邊減速橋
2.1.2車橋參數(shù)的確定
表2.2 一汽解放300輪邊減速橋技術(shù)參數(shù)
型號
形式
額定載荷
/ kg
從動(dòng)齒直徑/
制動(dòng)器尺寸/
速比
300
冷軋內(nèi)脹
2×16000
300
410×220
5.128/5.769/6.561/4.682
300
整體鑄造
2×16000
300
410×220
5.128/5.769/6.561/4.682
一汽在車橋研發(fā)上，采用先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，吸收和借鑒了引進(jìn)日產(chǎn)柴產(chǎn)品的技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)采用例如等高齒、整體擴(kuò)張橋殼等技術(shù)，開發(fā)出滿足一汽商用車需求的產(chǎn)品，覆蓋從輕型車、中型車、重型車及客車等車橋產(chǎn)品線。目前，中重卡產(chǎn)品主要采用一汽車橋分公司、一汽山改企業(yè)生產(chǎn)的車橋。300輪邊減速橋在產(chǎn)品的承載、傳扭、速比范圍、制動(dòng)力、噪聲和效率等各項(xiàng)指標(biāo)均領(lǐng)先于國內(nèi)同類產(chǎn)品。本設(shè)計(jì)選擇一汽解放300輪減橋速比是5.769。
2.2車型技術(shù)參數(shù)校核
2.2.1質(zhì)量參數(shù)
質(zhì)量系數(shù)是指汽車裝載質(zhì)量與整車整備質(zhì)量的比值。該系數(shù)反映了汽車的設(shè)計(jì)水平和工藝水平，值越大，說明該汽車的結(jié)構(gòu)和制造工藝越先進(jìn)，其影響汽車的成本和使用經(jīng)濟(jì)性。
表2.3 貨車的質(zhì)量系數(shù)
參數(shù)
車型
總質(zhì)量
貨 車
1.8＜≤6.0
0.80～1.10
6.0＜≤14.0
1.20～1.35
＞14.0
1.30～1.70
注：裝柴油機(jī)的貨車為0.80～1.00。
汽車的整備質(zhì)量利用系數(shù)：
式中：—汽車的載質(zhì)量；
—整車整備質(zhì)量。
﹤0.80～1.00 （2.1）
質(zhì)量系數(shù)在表2.3范圍內(nèi)，所選車型符合要求。
2.2.2軸距和輪距
軸距L對整備質(zhì)量、汽車總長、最小轉(zhuǎn)彎直徑、傳動(dòng)軸長度、縱向通過半徑有影響。當(dāng)軸距短時(shí)，上述各指標(biāo)減小。此外，軸距還對軸荷分配有影響。轎車的級別越高，裝載量或載客量多的貨車或客車軸距取得長，對機(jī)動(dòng)性要求高的汽車軸距宜取短些。增大輪距，隨之而來的是室內(nèi)寬并有利于增加側(cè)傾剛度，但是此時(shí)汽車總寬和總質(zhì)量增加，并影響最小轉(zhuǎn)彎直徑變化，受汽車總寬不得超過2.5限制，輪距不宜過大。
表2.4 車型軸距和輪距
車 型
類 別
軸 距
輪 距
4×2載貨汽車
4.10～5.60
2.50～4.00
礦用自卸車
3.20～4.20
1.84～3.20
所選車型是6×4重型載貨汽車，軸距3.80+1.35，前輪距：2.05，后輪距：1.83/1.83，因?yàn)闆]有6×4重型載貨汽車軸距輪距參數(shù)，所以選擇近似車型軸距和輪距進(jìn)行類比。經(jīng)過比較，所選車型軸距與輪距均在表2.4范圍內(nèi)，所選車型符合要求。
2.2.3軸荷分布
軸荷是指汽車在空載或滿載靜止?fàn)顟B(tài)下，各車軸對支承平面的垂直載荷。也可以用占空載或滿載總質(zhì)量的百分比來表示。軸荷分配對輪胎壽命和汽車的使用性能有影響。
表2.5 車型軸荷分配
車 型
滿 載
空 載
商用貨車
6×4后輪雙胎
前 軸：19%～25%
后 軸：75%～81%
前 軸：31%～37%
后 軸：63%～69%
滿載：前軸 19%～25% （2.2）
后軸75%～81% （2.3）
空載：前軸31%～37% （2.4）
后軸63%～69% （2.5）
計(jì)算所得滿載和空載前后軸載荷分布，基本在表2.5范圍內(nèi)，所選車型基本符合要求。
2.2.4動(dòng)力性參數(shù)
微型、輕型貨車最高車速大于中型、重型貨車的最高車速，重型貨車最高車速較低。
比功率是汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的標(biāo)定最大功率與汽車最大總質(zhì)量之比。它可以綜合反映汽車的動(dòng)力性。我國GB7258-1997《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定：機(jī)動(dòng)車不小于4.8。
比轉(zhuǎn)矩是汽車所裝發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩與汽車總質(zhì)量之比。它能反映汽車的牽引能力。
最高車速：
﹤75～120 （2.6）
比功率：
﹤6～20 （2.7）
比轉(zhuǎn)矩：
29～50 （2.8）
表2.6 汽車動(dòng)力性參數(shù)范圍
汽車類別
最高車速
比功率
比轉(zhuǎn)矩
貨車最大總質(zhì)量﹥14.0t
75～120
6～20
29～50
所選車型的最高車速、比功率、比轉(zhuǎn)矩基本在表2.6范圍內(nèi)，所選車型基本符合要求。
2.2.5燃油經(jīng)濟(jì)性參數(shù)
汽車在水平的水泥或?yàn)r青路面上，以經(jīng)濟(jì)車速或多工況滿載行駛百公里的燃油消耗量（L/100km）。
表2.7 貨車單位質(zhì)量百公里燃油消耗量
總質(zhì)量
柴油機(jī)燃油消耗量
﹥12
1.43～1.53
所選車型單位質(zhì)量百公里燃油消耗量1.48在表2.7范圍內(nèi)，所選車型符合要求。
2.2.6最小轉(zhuǎn)彎直徑
表2.8 最小轉(zhuǎn)彎直徑
車型
級別
最小轉(zhuǎn)彎直徑/
商用貨車
最大總質(zhì)量﹥14.0
13.0～21.0
最小轉(zhuǎn)彎直徑是指轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)至極限位置時(shí)，汽車前外轉(zhuǎn)向輪輪轍中心在支承平面上的軌跡圓的直徑。機(jī)動(dòng)車的最小轉(zhuǎn)彎直徑不得大于24。當(dāng)轉(zhuǎn)彎直徑為24時(shí)，前轉(zhuǎn)向軸和末軸的內(nèi)輪差（以兩內(nèi)輪軌跡中心計(jì)）不得大于3.5。
所選車型最小轉(zhuǎn)彎直徑23.2在表2.8范圍內(nèi)，所選車型符合要求。
2.2.7通過性
表2.9 汽車通過性的幾何參數(shù)
車型
最小離地間隙/
接近角/( °)
離去角/( °)
6×4貨車
260～350
45～60
35～45
所選車型最小離地間隙285，接近角24°，離去角24°，基本在表2.9范圍內(nèi)，所選車型基本符合要求。
2.2.8操作穩(wěn)定性
汽車操縱穩(wěn)定性的評價(jià)參數(shù)較多，與總體設(shè)計(jì)有關(guān)并能作為設(shè)計(jì)指標(biāo)的有：
1．轉(zhuǎn)向特性參數(shù)
為了保證有良好的操縱穩(wěn)定性，汽車應(yīng)具有一定程度的不足轉(zhuǎn)向。通常用汽車以0.4g的向心加速度沿定圓轉(zhuǎn)向時(shí)，前、后輪側(cè)偏角之差()作為評價(jià)參數(shù)。此參數(shù)在1°～3°為宜。
2．車身側(cè)傾角
汽車以0.4的向心加速度沿定圓等速行駛時(shí)，車身側(cè)傾角控制在3o以內(nèi)較好，最大不允許超過7°。
3．制動(dòng)前俯角
為了不影響乘坐舒適性，要求汽車以0.4減速度制動(dòng)時(shí)，車身的前俯角不大于1.5°。
2.2.9制動(dòng)性
汽車制動(dòng)性是指汽車在制動(dòng)時(shí)，能在盡可能短的距離內(nèi)停車且保持方向穩(wěn)定，下長坡時(shí)能維持較低的安全車速并有在一定坡道上長期駐車的能力。以制動(dòng)距離和平均制動(dòng)減速度兩項(xiàng)評價(jià)汽車的制動(dòng)效能。
2.2.10發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率與最大功率轉(zhuǎn)速
式中：—發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，；
—傳動(dòng)系傳動(dòng)效率，貨車傳動(dòng)系效率可在0.82～0.85之間取值
余志生《汽車?yán)碚摗罚?
—汽車總質(zhì)量，；
—重力加速度，；
—滾動(dòng)阻力系數(shù)，對載貨汽車取0.02；
—最高車速，；
—空氣阻力系數(shù)，貨車取0.8～1.0；
—汽車正面投影面積，，若無測量數(shù)據(jù)，可按前輪距B1、汽車總高H、汽車總寬B等尺寸近似計(jì)算。
對載貨汽車 A≈B1 H=2.495×3.1=7.7345。
（2.9）
=160.42～176.75
若按此計(jì)算得是發(fā)動(dòng)機(jī)裝有全部附件時(shí)，測得的最大有效功率。此功率約比發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率值低10%～20%。
因此 （2.10）
=179.67～212.11
所選車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率是261，后備功率足，所選車型符合要求。發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率對應(yīng)轉(zhuǎn)速的范圍是柴油機(jī)1800～4000，總質(zhì)量大些的貨車柴油機(jī)范圍是1800～2600，=2100在上述范圍內(nèi)，所選車型符合要求。
2.2.11發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩與最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速
式中： —發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的最大轉(zhuǎn)矩，；
—轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，一般在1.1～1.3之間選??；
—發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最大功率，；
—最大功率轉(zhuǎn)速，。
（2.11）
=898.78～1253.97
所選發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)矩=1350與計(jì)算所得轉(zhuǎn)矩相差不多，所選車型符合要求。所選發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速=1400，與之間應(yīng)有一定的差值，如果他們很接近，將導(dǎo)致直接當(dāng)最低穩(wěn)定車速偏高，使汽車通過十字路口時(shí)，換擋次數(shù)增多，因此要求，在1.4～2.0之間選取。
﹤1.4～2.0 （2.12）
所選車型符合要求。
2.2.12主減速比
最高檔傳動(dòng)比的選擇：汽車大多數(shù)時(shí)間是以最高檔行駛的，即用最小傳動(dòng)比的檔位行駛的。因此最小傳動(dòng)比的選定是很重要的。傳動(dòng)系的總傳動(dòng)比是傳動(dòng)系中各部件傳動(dòng)比的乘積，即
式中： —變速器的傳動(dòng)比；
—主減速器的傳動(dòng)比；
—分動(dòng)器或副變速器的傳動(dòng)比。
圖2-4 不同時(shí)的汽車功率平衡圖 圖2-5 汽車功率