轻型载货汽车手动变速器设计(三轴五挡式）

I轻型载货汽车手动变速器设计摘 要变速器是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速的，可以让汽车在行驶中获得不同的牵引力和速度，其在汽车结构中具有不可忽视的作用。本次设计主要针对轻型载货汽车，考虑三轴式变速器具有体积小、结构简单、工作可靠、操纵方便等特点及轻型载货汽车对转矩及车速要求，故决定设计三轴式五挡变速器。针对三轴式五挡变速器，整个设计中主要进行了变数器传动机构的布置选择；根据变速器的主要参数的计算确定变速器的主减速比、传动比和中心距等；选择齿轮的模数、压力角等参数，算出各挡齿轮的齿数并完成齿轮的校核；变速器轴尺寸的计算与校核；以及同步器与换挡机构的设计等内容。并根据所算出的数据用相关软件绘出其装配图(全套图纸需要的话可以+1317150281）以及三维模型。关键词：变速器 , 传动比 , 齿轮 , 轴 , 校核IILight Truck Five-speed Manual Transmission DesignABSTRACTThe task of this graduation project is the design of the manual transmission of the 5 gear of the light truck. A transmission is used to change the torque and speed of the engine to the drive wheel and can let the car on the road, get different traction and speed. Transmission has the function which can not be ignored in the automobile structure.In this design, the choice of three shaft type five block manual transmission. Because the three axis transmission has the advantages of small size, simple structure, reliable operation and convenient operation, it is widely used in most automobiles. First of all, through access to a variety of related books, the structure, characteristics and working principle were analyzed. The design of the program and research steps were determined.In the whole design mainly includes the arrangement of the variable transmission mechanism, gear parameter selection and the main parts, transmission gear strength calculation and checking, calculation and check of the transmission shaft and synchronizer and gear shifting mechanism design. First determine the variables of main parameters, such as the number of stalls, transmission gear ratio and the modulus, followed by calculation of gear and shaft and other related parameters, and finally complete the check. And related software to draw the assembly drawing and 3D model.Key Words: Transmission， Transmission ratio， Gear， Axis， CheckingIII目 录摘 要 .I第 1 章 绪论 .11.1 变速器的运用及发展 .11.2 变速器设计的目的和意义 .21.3 变速器设计的方法及研究内容 .3第 2 章 变速器结构方案的设计 .42.1 传动机构布置方案分析 .42.1.1 两轴式及中间轴式变速器 .42.1.2 倒挡布置方案的分析 .52.2 零部件的结构方案分析 .62.2.1 齿轮形式 .62.2.2 轴承形式 .62.2.3 换挡结构形式 .7第 3 章 变速器主要参数的选择与主要零部件的设计 .83.1 变速器主要参数的选择 .83.1.1 档位数和传动比 .83.1.2 主减速比的确定 .83.1.3 一档传动比的确定 .93.1.4 确定各档的传动比 .103.2 变速器的中心距的确定 .113.3 变速器的轴向尺寸 .113.4 齿轮参数的选取 .113.4.1 齿轮模数 .113.4.2 压力角 .123.4.3 螺旋角 .123.4.4 齿宽 b .123.4.5 齿轮变位 .133.5 各档齿数的分配及传动比的计算 .13IV3.5.1 确定一挡齿轮齿数 .143.5.2 确定常啮合齿轮的齿数 .143.5.3 确定其余各档的齿数 .153.5.4 确定倒挡的齿数 .153.6 齿轮变位系数的选择 .16第 4 章 齿轮校核 .174.1 齿轮轴距的计算 .174.2 齿轮强度的计算 .174.2.1 直齿轮的弯曲应力 .184.2.2 斜齿轮的弯曲应力 .194.2.3 计算弯曲应力 .204.2.4 齿轮的接触应力 .214.2.5 计算接触应力 .21第 5 章轴的设计及校核 .245.1 轴的工艺要求 .245.2 轴的强度计算及校核 .255.3 轴的刚度校核 .265.4 轴的三维模型 .29第 6 章同步器、操纵机构及箱体的确定 .306.1 同步器的确定 .306.1.1 锁环式同步器的参数确定 .316.1.2 主要参数的确定 .316.2 操纵机构的确定 .316.3 箱体的确定 .32结论 .33谢 辞 .34参考文献 .35外文文献翻译 .361第 1 章 绪论1.1 变速器的运用及发展在我们的生活中，汽车的数量随着人们的生活质量而不断增多，汽车市场被不断的扩大，因此变速器的发展就显得至关重要。在 06 年，中国手动挡乘用车一共销售了 350 多万台。尽管在某些拥挤的城市，汽车走走停停，明显觉得手动档不如自动挡这么方便，但是手动挡每年的销量足以证明手动挡依旧占有很大的市场。因为很多人都喜欢那种离合器、油门以及操作杆之间互相配合的乐趣。现代汽车的不断发展以及人们对汽车的要求不断的提高，机械式变速器已经远远不能满足当代人们的需要。自从美国液力-机械变速器的成功研制，变速器的技术得到了高效的发展。紧接着，到了 80 年代左右，美国又做出了更进一步的发展，将液力变矩器作为了不同小轿车的标配。近年来，由于各行各业的不断发展，比如电子技术和计算机技术的迅速发展，是的自动变速器的相关技术已经达到了特别高的水平。目前，许多变速器的厂商和汽车零部件厂商都在朝着无级变速器和自动变速器的方向发展。这让许多商家都看到了未来变速器的希望。变速器主要是由变速传动机构和操纵机构两个部分组成。在如今市场上根据车型的不同所配置的变速器来分析的话，大概可以分为如下几类：手动变速器（MT） 、自动变速器（AT） 、手动/自动变速器（AMT） 、无级变速器（CVT） 。一般来说 AMT 的运用相对较多，毕竟其成本较低，难度也不算大，还能满足大多数人们的需求。还有就是在 AT 的发展发面，国内的技术还是挺欠缺的，油耗大还没有相关政策支持，使得国类做这种变速器的厂商还是相对较少的。自从第一台变速器出现到如今的无级变速器，人们对变速器的研究从未止步，始终追求这更理想的变速器，满怀激情并且不断努力，特别的重视 CVT 在汽车领域的发展，相信在不久的将来无级变速器也可以成为普通小轿车的标配。现如今的 CVT 主要表现了如下问题：1.CVT 的功率还无法与普通的齿轮变速相比2.CVT 的传动效率还相对较低，有待提高23.CVT 是各位科学家以及各汽车厂商共同追求的目标4.CVT 研究的难度挺大，还需要一定的时间去不断研究但是随着科技技术的不断发展，肯定会有一个完美的 CVT 展现在大家眼前，CVT 主要的优势表现在1.传动效率特变高，可以轻松的超过 90%2.功率大，会很容易就轻松超过 200kw3.成本低，比起一般的 AT 低很多，大概是一台 AT 的 1/10 左右4.还能节省油耗，相信这是很多人都希望看到的5.CVT 在工作的时候燃烧完全、排放干净，极大地保护了环境，可以提高人们的生活质量1.2 变速器设计的目的和意义近年来，人们对汽车性能追求的不断提高，还有人们在买车时对汽车的个性化也在不断考虑。汽车的使用情况复杂，条件多。比如一辆汽车的载货量，地面情况、道路情况等不同，对汽车速度以及牵引力都有不同的要求，使得汽车能满足实时的要求。比如汽车在平坦的高速路面上行驶，这可以选择高速当；要是在崎岖的乡间道路行驶时，则可以选择低档位，以便能有较大的牵引力能满足汽车的需求。这都得依赖于变速器性能的提高。机械式变速器是如今应用最为广泛的变速器，许多的科学家在变速器的发展方面付出了许多，才使得变速器有了巨大的发展。即便它有体积大、操作麻烦的缺点，但是他的优点也是不可掩盖的，比如效率高、成本低、工作可靠等。围绕着变速器的缺点，科学家们在不断的努力，机械式变速器还是有较大的空间可以发展的。变速器是衡量汽车性能的重要参数，变速器对于汽车具有重要的意义。所以变速器的研究就显得极其重要，这对于我们每个人，特别对于我们学习汽车专业的人，都有着特变深远的意义。变速器的发展还应该满足以下要求：1.正确选择传动比，能和发动机参数匹配2.相对于其他相同排量的发动机能更加的省油3.结构简单、工作平稳、噪声低34.设置有倒挡及空挡，能满足汽车不同条件下行驶5.成本相对较低，满足人们的需求6.维修方便，并且使用的寿命长1.3 变速器设计的方法及研究内容在这次设计中，我主要参考了 EQ1090E 和 CA1040 两种类型的货车的变速器。首先，我通过去图书馆大量查阅书籍，还有就是网络上各种相关网站上去查阅知识，还有就是实验室去拆装变速器。了解了变速器的基本构造，因为如果不对变速器的构造有深刻的认识的话，是没法完成设计的。然后，通过不断了解，以及向老师咨询，合理的确定了自己的设计方案。首先确定自己传动装置的布置形式，然后根据老师所给任务书的参数，以及国家的相关规定，确定合适的传动比，计算变速器的基本参数并进行校核。看其强度是否满足国家要求，不满足要求则重新计算。同时，还要选择一个合适的同步器及操作机构。最后，在计算以及校核等都完成后，根据计算出的相关参数，就开始对其总装配进行二维绘图，并且绘出其三维模型，使得对变速器能有一个更为直观的感受。在绘图完成之后，整理数据，并且编写论文，对前期计算错误的地方应进行修正。4第 2 章 变速器结构方案的设计2.1 传动机构布置方案分析变速器的结构是多样的，不同的结构都有其不同的优缺点。尤其是手动变速器的发展在汽车中运用广泛，具有结构简单，成本低等优点。2.1.1 两轴式及中间轴式变速器根据变速器轴的数量可将变速器分为两轴式变速器和中间轴式变速器。现代的汽车更多的采用中间轴式变速器。两轴式变速器多用于发动机前轮驱动，而中间轴式变速器多用于后轮驱动；两轴式变速器多用于乘用车，而中间轴式变速器多用于商用车。另外，还应考虑如下三个重要方面：1.变速器的径向尺寸两轴式变速器主要是通过一对齿轮来相互传递动力的。如果想要得到较大的传动比，那就应该把主动齿轮尺寸做的小些，从动齿轮尺寸做的大些，这将使得两轴的中心距也增大。而中间轴式变速器是靠两对齿轮和同步器来传递动力的。要是想得到相同的传动比，中间轴式的径向尺寸将会更小一些。2.变速器的使用寿命两轴式变速器的大小齿轮的尺寸相差较大，在相同的工作时间下，小齿轮的转数比大齿轮多，这对于齿轮的磨损程度也不同，使得小齿轮的使用寿命比大齿轮的段。而中间轴式变速器除直接挡以为，其余各前进挡是常啮合齿轮传动，主从动齿轮的大小尺寸相差不大，单位时间内的工作次数也比较相近，所以不影响其使用寿命。3.变速器的传递效率两轴式变速器是通过一对齿轮传递动力，所以有功率损失。然而中间轴式变速器可以直接让输入轴与输出轴相连得到直接挡。这种档位传动比接近于 1，几乎无功率损失，并且噪声还挺小。如下图 21 中 a，b,c,d 所示，为常见的中间轴式变速器。521 常见中间轴式变速器传动方案2.1.2 倒挡布置方案的分析倒挡在使用率上不如前进挡，并且倒挡一般是在停车或倒车的状态下才使用，所以本此设计倒挡决定采用直齿齿轮换挡。可以将倒挡齿轮放在两侧，这样可以避免在汽车行驶的过程中误挂倒挡。图 22 倒档布置方案图 22 为常见倒档的布置方案。图 22b 利用中间轴的一档齿轮，使得中6间轴的长度减小了，但是这种方案的缺点是换挡难。图 得到的传动比比较c2大，但是这种方案的换挡不合理。图 22d 方案相当于是针对图 22c 的缺点作了修改，可以获得比较大