轿车变速器设计.doc

毕业设计（论文）开 题 报 告 题 目 轿车变速器设计 指 导 教 师 院（系、部） 专 业 班 级 学 号 姓 名 日 期 教务处印制 一、选题的目的通过对轿车变速器的研究和设计，学习并掌握汽车的基本构造及轿车变速器的特殊结构和发挥的作用。根据现在社会和能源的需要，设计出能够即环保和耗能源比较少的轿车，其中设计变速器就是一个手段。二、选题的意义近年来，随着世界各国家对能源的日益重视，石油已经成为重要的竞争资源之一，在这种大环境下，我国也十分重视石油的开采问题，尤其是这些年在石油行业上已经由过去的粗放型向集约型开始转变，石油的勘探，开采，提纯都得到相当程度地重视。筛管正是保证整个石油开采纯度的关键部位，这就直接要求生产筛管的机械要有相当的加工精度和保证产品的质量，现在我国筛管缠绕机的加工精度还停留在一个比较低的水平，机床还完全是全机械传动的情况，生产出的筛管精度并不能达到要求，这在生产石油筛管方面体现得还并不明显，在其他各类需要精密过滤的行业我们的产品就不能达到要求，所以提高缠绕机的加工精度，和对缠绕机的再次优化显得尤为的重要！ 三、研究的现状汽车自动变速器早在1940年已经应用在美国通用的奥兹莫比尔汽车上，这是一台串联式行星齿轮结构的液控变速器。时距60多年的今天，汽车自动变速器已经发生了重大的变化。这种变化主要体现在以下几个方面。（一） 汽车自动变速器早在1940年已经应用在美国通用的奥兹莫比尔汽车上，这是一台串联式行星齿轮结构的液控变速器。时距60多年的今天，汽车自动变速器已经发生了重大的变化。这种变化主要体现在以下几个方面。（二）是采用多电磁阀方式控制换档，明显改善换档质量。以前的自动变速器的执行器只有一两个电磁阀，现在许多自动变速器已有多个电磁阀。尤其是换档电磁阀数量的增加使得换档电磁阀完全取替了节气门油压和速度油压对d档位升降档的控制。（三） 是通过改造油泵、优化液压控制系统提高变速器传动效率。自动变速器在结构上主要由液力变矩器、油泵和机械齿轮传动机构组成。由于液力变矩器通过液力使泵轮、涡轮和导轮工作，油泵运转会消耗能量，加之换档执行元件的摩擦又会消耗能量，使得自动变速器的传动效率低于手动变速器，因此耗油也会高于手动变速器。采用现代控制理论的电控技术，自动变速器的机械效率已经大大提高。通过降低油泵的轴向和径向泄漏来提高油泵效率，同时对整个油泵系统设计进行改进，可以进一步提高油泵高转速时的传动效率。一、选题的目的、意义和研究现状1 二、研究方案及预期结果研究内容 发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。根据上述情况，下面为轻型货车变速器设计的具体研究内容是轿车整车总体动力性指标的确定、轿车变速器结构方案的选择、轿车变速器主要参数的确定、轿车变速器齿轮计算、强度校核、轿车变速器操纵机构选择研究方案一：变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。它的主要作用：1在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。2实现倒车行驶汽车发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此往往利用变速箱中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。3实现空档当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。二：变速器的结构：简单式变速器的基本结构：由壳体、传动部分和操纵部分组成。三：组成式变速器结构特点简单式变速器有效率高、构造简单使用方便钧优点矿但档数少，i变化范围小(牵引力、速度范围小)，只宜在档数不多的某些车工采用。若增加i的范围，则使变速器尺寸加大，轴跨度增加，为了既增加档数又不使轴跨度过大，可采用组成式变速器。所谓组成式变速器，通常由两个简单式变速器组合而成，其中档数较多的称为主变速器，较少的称为副变速器。预期结果1. 一份说明书。2二张装配图二张零件图。3一份外文说明书三、研究进度第 5 周：收集资料第 6-7 周：总体方案设计第 8-10 周：总体参数计算第11-13周：贯穿所有资料并加以整理第14-16周：绘制图纸，写说明书第17-18周：准备答辩四、主要参考文献1 王洪欣，李木，刘秉忠.机械设计工程学（）m.第一版.江苏：中国矿业大学出版社，2001.2 唐大放，冯晓宁，杨现卿.机械设计工程学（）m.第一版.江苏：中国矿业大学出版社，2001.3 张树森.机械制造工程学m.第一版.辽宁：东北大学出版社，2001.4 王东梅.变速器与取力器连接螺栓断裂原因及改进措施j.万淳才.专用汽车，2006,01期:46-47.5 甘永立.几何量公差与检测m.第五版.上海：上海科技技术出版社，2001.6 赵琳，魏庆主.汽车概论m.第一版. 辽宁：人民交通出版社出版，2003.7 吴际璋.汽车构造（下）m.第一版.辽宁：安徽科学技术出版社出版，2001.8 刘维信.汽车设计m. 第一版.北京：清华大学出版社出版，2003.9 邓亚东等主编 m汽车设计 辽宁：人民交通出版社出版，2003.10 高维山主编 m变速器 北京：人民交通出版社出版，2001.11 chief editor wang wangyu m automobile design beijing: mechanical industry publishing house, 2000. 五、指导教师意见 指导教师签字：51轿车变速器设计摘要随着汽车工业的发展，汽车已经进入了百姓家庭，进入人们生活。所以变速器作为汽车主要的零件之一，我们必须对变速器作出进一步研究。发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。在经济方面考虑合适的变速器也非常重要。本次设计对轿车变速器的结构进行了介绍，阐述了轿车主要参数的确定，发动机参数的确定以及对功率大小直接影响到变速器中各个零件的强度进行介绍。在机构方面的选择了机械式变速器，确定变速器设计的主要参数，在变速器的寿命方面和以及与变速器相关的各种操纵机构也进行了介绍。关键词：变速器；扭矩；操纵机构abstractalong with the automobile industry development, the automobile already enter the common peoples family, enter the peoples life. therefore, the transmission gearbox took one of automobile main components, we must make further research for the transmission gearbox.the engine output rotational speed is extremely high, the maximum work rate and the maximum torque appears in certain rotational speed area. in order to display the engine the optimum performance, it must has a set of variable speed gear, coordinates the engine the rotational speed and the wheel actual moving velocity. in the economical aspect considered the appropriate transmission gearbox extremely is also important.this design has carried on the introduction to the passenger vehicle transmission gearbox structure, elaborated the passenger vehicle main parameter determination, the engine conditions determination as well as affects directly to the amount of power to the transmission gearbox in each components intensity carries on the introduction. in the organization aspect choice mechanical type transmission gearbox, the main parameter which the definite transmission gearbox designed, and as well as has also carried on the introduction in the transmission gearbox life aspect with the transmission gearbox correlation each kind of control mechanism. thus lets us understand a transmission gearbox also better use.key word: transmission gearbox; torque; control mechanism目录前言51 汽车的总体设计101.1 汽车类型的确定101.1.1 按汽车的用途分类101.1.2 按动力装置的类型分类111.1.3 轿车发动机与驱动桥在汽车位置上的分类111.2 汽车主要参数的选择111.2.1 汽车主要尺寸参数的选择111.2.2 汽车质量参数的确定121.2.3 汽车主要性能参数的选择121.3 汽车发动机的选型122 变速器的设计142.1 概述142.2 变速器的结构分析与型式选择152.3 汽车变速器的挡数和各挡传动比的确定172.3.1 汽车传动系统最小传动比的选择172.4 轿车变速器机构方案的选择182.5 变速器的设计参数选择202.5.1 中心距a202.5.2 外形尺寸202.5.3 轴的直径202.6 齿轮参数212.7 各挡齿轮齿数的分配222.8 轮齿强度计算242.9 轴的设计计算262.10 轴的强度计算262.11 同步器的选择283 变速器的操纵机构294 结论32致谢33参考文献34外文翻译35附录a35附录b39前言汽车是作为一种交通工具而产生的，但发展到今天已经不能把它理解为单纯的行的手段。因为“汽车化”改变了当代世界的面貌，它已经成为当代物质文明与进步的象征及文明形态的一种代表。中国汽车工业的振兴也必然会使中国的面貌焕然一新，在繁荣经济，促进四个现代化的实现，提高中国人民的生活水平，推动社会与地球上近四分之一的人类进步方面，发挥重大作用.现在人类社会在不断的进步与繁荣，交通的变革与发展在促进社会的发展中起了突出的作用，汽车作为一种交通工具的产生对社会更具有重要的意义。人类社会及人们生活的“汽车化”，大大地扩大了人们日常活动的范围，扩大并加速了地区间、国际间的交往，成倍地提高了人们外出办事的效率，极大地加速了人们的活动节奏，促进了世界经济的大发展与人类的快速进步，开创了现代“汽车社会”这样一个崭新的时代。据统计：在以前蒸汽机轮船与蒸汽机车的问世曾推动了当时的产生革命。继蒸汽机轮船与火车出现之后，1886年德国工程师戴姆勒与奔茨二人以汽油内燃机为动力，分别独立地制成了最早的实用汽车。1903年美国人亨利福特创建了福特汽车公司，1908年推出了“t”型车，并于1913年建成了流水作业装配线进行汽车的大批量生产。这项大生产技术的出现，为提高汽车质量、降低生产成本及以后的汽车工业大发展创造了条件。1921年“t”型汽车的产量已占世界汽车产量达200万辆。1927年夏。“t”型车成为历史，共售出1500多万辆。汽车问世百余年来，特别是从汽车产品的大批生产以及汽车工业的大发展以来，汽车已经为世界经济的大发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人类社会的进步作出了不可磨灭的巨大贡献，掀起了时代的革命。汽车的作用对国际化的发展起着不可磨灭的作用，首先，以美国为例：美国汽车工业早已经发展成为与钢铁、建筑并列的三个最大的行业之一。如今美国的信息产业与高薪技术产业发展迅猛，但汽车工业仍不失为美国产业最主要的支柱之一。在全球的汽车保有量中，美国生产的汽车占34.8%。日本汽车工业在1941年已经有5万辆的年产能力，1955年就能达到15万辆。下面具体介绍一下我国汽车工业的发展在旧中国没有真正的制造汽车的工业，只有到中华人民共和国成立之初，毛泽东主席、周恩来总理等第一代国家领导人非常关注、亲自参与建立中国汽车工业的重大决策，在前苏联援助中国建设一批重点工业项目中列入建设一座现代化的载货汽车工厂，并在中央重工业部下属机器工业局筹备组建期间，开始了筹建的前期工作。1953年7月，毛主席亲笔题名的第一汽车制造厂在吉林省长春市动工兴建，在中央动员、全国支援和参与建设者的奋力拼搏下，实现了党中央提出“力争三年建成长春汽车厂和出汽车、出人才、出经验”的目标，国产第一辆解放牌载货汽车于1956年7月13日驶下总装配生产线，从此结束了中国自己不能制造汽车的历史，圆了中国人自己生产国产汽车之梦。1957年5月，一汽开始仿照国外样车自行设计轿车；1958年先后试制成功ca71型东风牌小轿车和ca72型红旗牌高级轿车，毛主席等国家领导人亲自试乘了东风牌小轿车，十分高兴地称赞：“坐上自己制造的汽车了”；之后，红旗牌高级轿车被列为国家礼宾用车，并用作国家领导人乘坐的庆典检阅车。 进入60年代，国民经济实行“调整、巩固、充实、提高”方针，在国家和省市支持下，形成了一批汽车制造厂、汽车制配厂和改装车厂，其中，南京、上海、北京和济南共4个较有基础的汽车制配厂，经过技术改造成为继一汽之后第一批地方汽车制造厂，发展汽车品种，相应建立了专业化生产模式的总成和零部件配套厂，为今后发展大批量、多品种生产协作配套体系形成了初步基础。 在这个历史阶段，力求探索汽车工业管理的改革，国家决定试办汽车工业托拉斯，实施了促进汽车工业发展的多项举措，60年代中期工业托拉斯停办。与此同时，汽车改装业和摩托车制造业起步，重点发展了一批军用改装车，民用消防车、救护车、自卸车和牵引车相继问世，并为社会经济发展提供了城市、长途和团体这三大类客车。北京最早试制二轮摩托车提供军用，之后南京、南昌和济南等地相继试制三轮摩托车和机器脚踏车，当时主要用于军事、邮电、体育和城市短途运输，摩托车工业处于起步阶段，与汽车工业创建密切相关的汽车科研事业和专业教育体系初步形成。1964年，国家确定在三线建设以生产越野汽车为主的第二汽车制造厂、四川和陕西汽车制造厂。二汽是国内自行设计、国内提供装备的工厂，采取了“包建”（专业对口老厂包建新厂、小厂包建大厂）和“聚宝”（国内的先进成果移植到二汽）的方法，同时在湖北省内外安排新建、扩建26个重点协作配套厂。一个崭新的大型汽车制造厂在湖北省十堰市兴建和投产，当时主要生产中型载货汽车和越野汽车。与此同时，川汽、陕汽和与陕汽生产配套的陕西汽车齿轮厂，分别在四川省重庆市大足县和陕西省宝鸡市（现已迁西安）兴建和投产，主要生产重型载货汽车和越野汽车。 60年代中后期，国家提出“大打矿山之仗”的决策，矿用自卸车成为其重点装备，上海32吨试制成功投产之后，天津15吨、常州15吨、北京20吨、一汽60吨（后转本溪）和甘肃白银42吨电动轮矿用自卸车也相继试制成功投产，缓解了冶金行业采矿生产装备需要。 为适应国民经济发展对重型载货汽车的需求，济南汽车制造厂扩建黄河牌8吨重型载货汽车的生产能力，安徽淝河、南阳、丹东、黑龙江和湖南等地方汽车也投入同类车型生产。邢台长征牌12吨重型载货汽车（源于北京新都厂迁建）、上海15吨重载载货汽车投产问世。 据不完全统计：在此期间，一汽、南汽、上汽、北汽和济汽5个老厂分别承担了包建和支援三线汽车厂（二汽、川汽、陕汽和陕齿）的建设任务，其自身投入技术改造扩大生产能力；地方发展汽车工业，几乎全部仿制国产车型重复生产；据粗略统计，解放牌车型20多家，北京130车型20多家，跃进车型近20家，北京越野车近10家；改装车生产向多品种、专业化发展，生产厂点近200家；1980年大中轻型客车生产13400辆，其中：长途客车6000多辆；汽车零部件品种增多，厂家增加到2100家；摩托车工业初步形成，1980年24个厂家生产4.9万辆。 汽车设计理论是指导汽车设计实践的，而汽车设计实践经验的长期积累和汽车生产技术的发展与进步，又使汽车设计理论得到不断的发展与提高。汽车设计技术是汽车产品设计的方法和手段，是汽车设计实践的软件和硬件。汽车设计技术在近百年中也经历了由经验设计发展到以科学实验和技术分析为基础的设计阶段，进而自60年代中期在设计中引入电子计算机后又形成了计算机辅助设计等新方法，并使设计逐步实现半自动化和自动化。在20世纪90年代，国际汽车界兴起一种逆向工程的汽车产品开发新方式。经过几年的发展，积累了很多经验，取得巨大进步，可以说已成为现代汽车产品开发的主流形式。 逆向工程主要是依靠高度集成化、可视化、开放型的计算机技术和网络技术，构筑汽车产品，从概念构思、产品设计、工程分析、工艺制造、应用工程、市场服务，全过程实现无纸化、高精度、系统化的操作平台。虽然，目前仍需制造样品，进行实物试验、论证和评价，但这已经不是一种重要的手段，最终将会取消这一过程。就这种思维的方法而言，是思维先于实体、实体用于反证思维的逆向逻辑形式，国际汽车界称之为逆向工程。 实施逆向工程的目的是为了更好地实现汽车产品设计的并行工程，使产品设计及其相关过程实行同步作业，并使之优化，大大提高产品设计的一次成功率，从而缩短周期，降低成本，减少风险，提高质量，增强企业竞争力。 我国汽车工业在实行逆向工程中已经做了一些工作，并且具有广泛的社会基础，特别是军工和院校部门已经先行一步，水平也不算低，如果我们能把集成和整合工作做得好些，进步就会更快、更大。汽车的设计开发工作是由根据市场调查及使用要求而制定的设计任务书开始的。汽车设计的内容包括整车总体设计、总成设计和零件设计。整车总体设计又称为汽车的总布置设计，其任务是使所设计的产品达到设计任务书所规定的整车参数和性能指标的要求，并将这些整车参数和性能指标分解为有关总成的参数和功能。在这项高层次的设计工作中，既有汽车各总成间的联系问题，又有人与汽车之间的联系问题。解决人车之间的联系问题属于人机工程设计，它在汽车设计工作中占有极重要的位置。零件标准化、部件通用化、产品系列化由于汽车的产量大、品种及型号多，设计中实行零件标准化、部件通用化和产品系列化，可简化生产，提高工效，保证产品质量，降低生产成本，减少配件品种，方便维修。所谓“系列化”是指制造厂为了能供应各种型号的产品（可为汽车，亦可为总成和部件），又能进行大量生产，而将产品合理分挡，组成系列，并考虑各种变型。例如驱动型式为44的越野汽车加上一根驱动桥则可变成66的越野汽车，加上两根则又可变成88的越野汽车，组成系列；发动机可按缸数分为4缸、6缸或v6缸、v8缸等组成系列。这样即可较少的基本型衍生出较多的系列产品，以满足广泛的需求。所谓“通用化”是指在同一系列或总质量相近的一些车型上，采用通用的总成或部件，以简化生产。所谓“标准化”是指在设计中广泛采用标准件，以利于组织生产、提高质量、降低造价和方便维修。考虑使用条件的复杂多变为了使所设计的汽车产品在全国和全世界这样的广阔市场上具有竞争力，设计中就要充分考虑提高其对复杂多变的使用条件的适应性。特别应注意热带、寒带等不同的气候条件和高原、山区、丘陵、沼泽、沿海等不同的地理条件，以及燃料供应、维修能力等不同的使用条件对汽车结构、性能、材料、附件等的特殊要求。例如：在高原地区发动机应增压；在热带地区要考虑车厢的隔热、空调或通风；在寒带要考虑发动机的冷起动；在山区则应提高汽车的爬坡能力并附加发动机排气制动等。重视汽车使用中的安全、可靠、经济与环保良好的使用性能显然是各种产品的设计者都要追求的目标，汽车设计者更是如此，所不同的是汽车的使用性能是多方面的（例如：动力性、燃油经济性、制动性、操纵稳定性、平顺性、舒适性、通过性以及可靠性、耐久性、维修性和对环境保护的影响性能等），而且在默写性能之间有时是相互矛盾的。因此，汽车设计的特点还在于：要在给定的使用条件下，协调各种使用性能的要求、优选各种使用性能指标，使汽车在该使用条件下的综合使用性能达到最优。特别要重视使用中的安全、可靠、经济与环保。车身设计既重视工程要求更注重外观造型汽车车身的外形、油漆及色彩是汽车给人们的第一个外观印象，是人们评价汽车的最直接方面，也是轿车的最重要市场竞争因素，是汽车设计非常重要的内容。车身造型既是工程设计，又是美工设计。从工程设计来看，它既是满足结构的强度要求、整车布置的匹配要求和冲压分快的工艺要求，又要适应车身的空气动力学的要求而具有最小的风阻系数；从美工设计来看，它应当适应时代的特点和人们的爱好，要像对待工艺品那样进行美工设计，给人以高度美感，起到美化环境的作用。在保证可靠性的前提下尽量减小汽车的自身质量和固定的机械设备不同，作为运输用的汽车其自身质量直接影响起燃油经济性。和单间生产、小批量生产的产品不同，作为大批量生产的汽车，减小其自身质量可节约大量的制造材料，降低生产成本。合理地减小汽车的自身质量对汽车工业和汽车运输业会带来巨大的经济效益。最优化设计方法可满足这方面的设计要求。1 汽车的总体设计汽车的总体设计是汽车设计工作中最重要的一环，它对汽车的设计质量，使用性能和在市场上的竞争力有着决定性的影响。因为汽车性能的优劣不仅与相关总成及部件的工作性能有密切关系，而且在很大程度上还取决于有关总成及部件间的协调与参数匹配，取决于汽车的总体布置。1.1 汽车类型的确定1.1.1 按汽车的用途分类轿车：通常称为小轿车。它是汽车产品中产量最大的一类，约占世界汽车总产量的70%以上。作为家庭用车、机关和企业的公用汽车及城市出租汽车，其车型多为二门或四门双排座的，也有五门的旅行轿车、三排座的大型高级轿车和单排座运动型的所谓跑车。客车：用于运载乘客。城市公共汽车、长途客车、旅行客车、游览客车及专用客车等，均属于这一类。载货汽车：用于运输货物。其产量在汽车产品中占第二位，约为世界汽车总产量的20%。越野汽车：主要用于非道路条件下载运人员或物资、牵引各种装备的汽车。为了提高汽车在坏路和无路地带，如松软地面、坎坷不平地段和各种障碍的通过能力，越野汽车需采用全轮驱动结构并安装越野轮胎。牵引汽车：用于牵引全挂车、半挂车、汽车列车的挂车组、火炮和各种装备的汽车。自卸汽车：用于运送散装货物且具有可倾斜的货箱。卸货时可利用液压举升机构将货箱向后或向侧面倾斜一定角度，使散装货物能依靠自重而自行卸下。在矿区和工地用的自卸汽车又称为矿用自卸汽车。农用汽车：专门用于农村地区从事运输和农耕作业的汽车，其结构特点应能适应农村的使用条件和使用要求。专用（特种）汽车：按特种用途而专门设计制造或装有专门设备、具有专用功能且用于承担专门运输任务或专项作业的汽车，如防弹高级迎宾车、检阅车、银行运款用装甲车、机场飞机牵引车等。改装车：普通的汽车底盘上改装上特种用途的车身或加装上某种机构而成，如消防车、洒水车、救护车、冷藏车、自装卸式货车等。1.1.2 按动力装置的类型分类a.内燃机汽车：当代汽车几乎都是采用往复活塞式内燃机为其动力装置，它又分为汽油机汽车、柴油机汽车和代用燃料汽车。极少数的汽车采用转子发动机或燃气轮机为动力装置而成为转子发动机汽车、燃气轮机汽车。b.电动汽车：为消除内燃机汽车产生的派器污染，当前许多国家都在研制电动汽车，它多以化学蓄电池和电动机为动力装置，还有采用化学蓄电池与电动机并加装内燃机的复合动力电动汽车，后者既考虑了在城市市区行驶时的环保要求，又照顾到汽车在城外公路上行驶时有足够的续驶里程。美、日和欧洲一些国家正在开展一项研制机械式蓄电池的电动汽车的高科技计划。 在现代技术条件下，新型高强度复合材料和无摩擦磁浮轴承的出现，电机技术、控制技术和真空密封技术的发展，使实现以飞轮储能为动力的电动汽车成为可能。c.其他动力装置的汽车：早期曾出现过以蒸汽机为动力的蒸汽机汽车，现代新研制的有氢气燃料汽车、太阳能汽车等。1.1.3 轿车发动机与驱动桥在汽车位置上的分类 (1)前置发动机的轿车 早期的轿车多用货车的底盘及发动机改装而成， 由于轿车底盘过底，不太使用后轮驱动。所以大部分都使用发动机前置前轮驱动。 1.2 汽车主要参数的选择1.2.1 汽车主要尺寸参数的选择汽车的主要参数如表1-1所示表1-1 汽车主要参数tablet.1-1 tablet of the cars main parameter长/mm4428装备空载质量/kg1100宽/mm1660前轴允许负荷/kg760高（空载）/mm1420后轴允许负荷/kg740最小离地间隙（空载）/mm125燃油箱容积/l551.2.2 汽车质量参数的确定1轿车和大客车的人均整备质量如表1-2所示。表1-2 轿车和大客车的人均整备质量的统计值tablet.1-2 tablet of saloon car and bus everyone euploid mass sata车 型微型轿车普通轿车中级轿车高级轿车30下客车大客车人均整备/t0.150.160.180.240.210.290.290.340.0960.160.0650.132汽车的总质量m汽车的总质量是指已经整备完好、装备齐全并按规定载满乘客的汽车质量.除包括汽车的整备质量m及载满量。而空车的质量为：1500kga汽车的整备质量系数此系数越大表明该车型的材料利用率愈高和设计工艺水平愈高.因此在设计时在保证汽车零部件的强度、刚度及可靠性与寿命的前提下，应力求尽量减轻其质量，增大这一系数。b汽车的质量系数这一系数能更准确的反映汽车的金属和材料在货物运输中的贡献或利用率。但在一般技术资料中很少列出汽车的质量值。c汽车的轴荷分配它是汽车的重要质量参数，它对汽车的牵引性、通过性、制动性、操纵性和稳定性等主要使用性能以及轮胎的使用寿命都有很大的影响。因此，在总体设计时应该根据汽车的布置型式、使用条件及性能要求合理地选定其轴荷分配。1.2.3 汽车主要性能参数的选择汽车主要性能参数如表1-3所示。1.3 汽车发动机的选型发动机是汽车的动力，是汽车的关键总成，起选型及布置对汽车的许多性能都有影响，尤其对汽车的动力性、燃料经济性、使用的可靠性与耐久性、维修的方便性以及制造成本与市场竞争力等都有直接的影响。发动机的选型是一项关键的决策。发动机的选型依据因素很多，如客车的类型、用途、使用条件、总布置型式、总质量及动力性指标、经济性要求、材料和燃料资源、排气污染和噪声方面的法规限制、已有的发动机系列及其技术指标水平、技术发展趋势、生产条件与制造成本、市场预测情况以及将来的配件供应及维修条件等，通常要经过多种方案的比较甚至通过先行的试验研究才能选定一个好的方案。因为此设计采用本发动机的主要技术参数，如表1-4所示。表1-3 整车性能参数tablet.1-3 tablet of full cars capability parameter最高车速/(km/h)190制动距离(50km/h)/m9.8加速性(0-100km/h)/s13.7风阻系数0.32最小转弯半径/m5.25co排放怠速/%1.5百公里等速油耗(90km/h)/l7.1hc排放/10e-6500轴距/mm2471冷却系统容积/l6.3轮距前/mm1429风窗洗涤器储液罐/l4后/mm1422行李箱容积/l660满载总质量/kg1500表1-4 发动机结构及主要参数tablet.1-4 tablet of cars engine configuration and main parameter型号ea113型式直列四缸水冷，电控多点喷射式汽油机最大功率55（5800r/min）最大转矩121(5200r/min)排量1.595缸径/行程（mm）81/77.4压缩比9.3布置方式前横置机体材料铝合金钢盖，铸铁缸体配气机构双顶置凸轮轴，齿形皮带传动，液压挺杆驱动气门，每缸5个气门供油方式电控多点喷射系统motronic冷却方式水冷，封闭式，独立膨胀罐，双速电动风扇2 变速器的设计2.1 概述 汽车传动系统的基本功能是将发动机输出的运动和动力传给车轮，以驱动汽车行使。变速器是汽车传动系统的重要组成部分。变速器用于转变发动机曲轴的转矩及转速，以适应汽车在起步，加速，行使以及克服各种道路障碍等不同行使条件下对驱动轮牵引力及不同要求的需要。用变速器转变发动机转矩，转速的必要性在与内燃机转矩-转速变化特性的特点是具有相对小的对外部载荷改变的适应性。以下从变速器的作用分类来介绍。 变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。它的作用是：1在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如在高速路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常在50km/h左右。空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则当满载上坡时，行驶阻力便很大。而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。2实现倒车行驶汽车发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速箱中设置的倒挡来实现汽车倒车行驶。3实现空挡当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。变速箱由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成。变速传动机构的主要作用是改变转矩和转速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的变换，即实现换挡，以达到变速变矩。机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换挡行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。 2.2 变速器的结构分析与型式选择1简单式变速器的基本结构：由壳体、传动部分和操纵部分组成。a壳体壳体是基础件，用以安装支承变速器全部零件及存放润滑油)：其上有安装轴承的精确镗孔。变速器承受变载荷，所以壳体应有足够的刚度，内壁有加强，形状复杂，多为铸件(材料为灰铸铁，常用ht200)。为便于安装，传动部分和操纵部分常做成剖分式，箱盖与壳体用螺栓联接并可靠定位。壳体上有加油、放油口，油面检查尺口，还应考虑散热。b传动部分是指齿轮、轴、轴承等传动件。轴的几何尺寸通过强度、刚度计算确定。因主要决定于刚度，而碳钢与合金钢弹性模量近乎相等，所以一般用碳钢(常用45钢)。只有齿轮与轴制成一体或轴载荷严重才用合金钢。轴与齿轮多为花键联接(对中性好，能可靠传递动力，挤压应力小等)。轴的花键部分和放轴承处经表面淬火处理。轴多用滚动轴承支承，润滑简单，效率高、径向间隙小，轴向定位应可靠。润滑方式多用飞溅 (25m/s，只要粘度适宜可甩到壁上)。 c操纵部分主要零件位于变速器盖内。2组成式变速器结构特点 简单式变速器有效率高、构造简单使用方便钧优点挡数少，i变化范围小(牵引力、速度范围小)，只宜在挡数不多的某些车工采用。若增加i的范围，则使变速器尺寸加大，轴跨度增加，为了既增加挡数又不使轴跨度过大，可采用组成式变速器。组成式变速器的优点：a可以减少齿轮个数，而且挡数越多减少齿轮个数的优点愈明显。同简单式变速器相比，它可缩短轴的长度，减少整个变速器的外部尺寸和重量，并且能方便地得到不止一个倒挡。所以当前进挡数超过六个挡时，几乎都用组成式变速器。b传动：比变化率大：若主变速器传动比变化率zu=3，副变速器fu=4则=12；若使简单式变速器=12，结构往往很难合理。缺点： a挡组间传动比有对应关系，不易使每挡的2，(速度及牵引力)都很理想。b换挡操纵麻烦，有时要操纵两个变速部分，若为插花换挡还不便记忆。为了减少操纵动作，最好能顺序换挡。为此要求重视挡次编排十使第灭挡组传动比全部大于第11挡组，达到多数相领排挡的变换只需操纵主变速的目的，这样才最为方便。变速器是由变速传动机构和操纵机构组成，需要时，还可以加装动力输出器。在分类上有两种方按传动比变化方式和按操纵方式的不同来分。按传动比变化方式来分：1有级式变速器 这是目前使用最广的一种。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系型式不同，有轴线固定式变速器(普通变速器)和轴线旋转式变速器(行星齿轮变速器)两种。目前，轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3-5个前进挡和一个倒挡，在重型货车用的组合式变速器中，则有更多挡位。所谓变速器挡数即指其前进挡位数。2无级式变速器 传动比在一定的数值范围内可按无限多级变化，常见的有电力式和液力式(动液式)两种。电力式无级变速器的变速传动部件为直流串激电动机，除在无轨电车上应用外，在超重型自卸车传动系中也有广泛采用的趋势。动液式无级变速器的传动部件为液力变矩器。3综合式变速器 是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其传动比可在最大指与最小值之间的几个间断的范围内作无级变化。按操纵方式来分：强制操纵式变速器是靠驾驶员直接操纵变速杆换挡。自动操纵式变速器其传动比选择和换挡是自动进行的，所谓“自动”，是指机械变速器每个挡位的变换是借助反映发动机负荷和车速的信号系统来控制换挡系统的执行元件而实现的。驾驶员只需操纵加速踏板以控制车速。半自动操纵式变速器有两种型式：一种是常用的几个挡位自动操纵，其余挡位则由驾驶员操纵；另一种是预选式，即驾驶员预先用按钮选定挡位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通一个电磁装置或液压装置来进行换挡。2.3 汽车变速器的挡数和各挡传动比的确定2.3.1 汽车传动系统最小传动比的选择在大多数时间内，汽车是以高速挡行使的，而传动系统的传动比达最小值.因此，最小传动比的选择对汽车的动力性和经济性有很大的影响。 由汽车理论知，为充分利用发动机的最大功率，选择主传动箱的传动比应满足一下条件： (2-2) 式中： 发动机输出最大功率时的汽车速度，km/h； 为此，推荐按下式初选： (2-3) 式中： 发动机类型系数，汽油机取=1.01.1； 发动机输出最大功率时的转速，r/min； r车轮滚动半径，m。在确定时要同时考虑到汽车在最小传动比挡位下应具有足够的上破和加速能力，即在最高挡位是有足够大的动力因素 通常，对轻型客车取=0.040.06， 在一般情况用下公式来验算： (2-4)式中 发动机的最大转矩，nm； 传动系统的效率，=0.85； 空气阻力系数，客车取=0.81.0； 汽车在最高挡位下发动机输出的最大转矩时的汽车速度，km/h； a汽车通风面积，； g汽车总质量，kg；汽车通风面积a近似按下式公式计算： (2-5)式中 b汽车前轮轮距，m；汽车整车高度，m； 发动机输出最大转矩时的汽车速度按下式计算： =0.377 (2-6)式中 发动机输出最大转矩时的转速，r/min； 在选择时，还要兼顾系列化和配齿条件等要求。通常=4.55.0时，主动轮齿数可取=57。对此汽车，取=6，=28时=4.67。根据动力性要求，汽车变速箱的挡数越多，发动机在最大功率附近输出高功率的机会也越多，相应地提高了汽车的加速度和爬坡能力。从耗油经济性分析，挡数增多，相应地增加了发动机在低油耗区工作的可能性。所以，增加挡数有利于改善汽车的动力性和耗油经济性。但是，如果挡数过多，变速箱结果复杂，换挡不方便。通常，对于汽车总质量为1500kg的轿车，绝大多数采用4挡变速。此外，挡数多少还影响到相邻两挡间的传动比的比值。如表2-1所示。表2-1 汽车变速器各挡传动比的初选tablet.2-1 tablet of saloon cars transmission driver select挡 位 挡 挡 挡 挡传 动 比3.52.191.370.982.4 轿车变速器机构方案的选择 汽车变速器的结构方案必须满足使用性能、制造条件、维修简便及标准化、系列化和通用化等要求，应从齿轮型式、换挡结构、轴型布置、倒挡设置以及轴承型式、润滑和密封等方面综合考虑及全面评价，以求得到合理的设计方案。1齿轮型式汽车变速器普遍采用直齿或斜齿的圆柱齿轮。前者啮合性能较差、重合小、强度低、噪音大，仅在低挡和倒挡中使用；后者应用广泛。本设计使用直齿。2换挡结构汽车变速器的换挡方式常用有直齿滑移齿轮、啮合套和同步器等三种方式。直齿滑移齿轮的换挡结构简单、紧凑；啮合套换挡一般是配合斜齿圆柱齿轮副使用的。这两种型式在滑移齿轮或啮合套的圆周速度与相啮合的圆周速度不一致的情况下，会产生换挡冲击与燥声，容易引起齿轮的破坏和磨损。采用同步器换挡可保证齿轮不发生换挡冲击，同时操作轻便，缩短了换挡的时间，相应提高了汽车的加速性、经济性、行使安全性，而且有利于实现操纵自动化。但是这种换挡方式的结构复杂、制造精度要求高，轴向尺寸有所增加。而本变速器就是应用的同步器换挡机构。3轴型布置目前，绝大多数汽车都才用两轴式变速器，如图2-1所示。图2-1 两轴式变速器fig.2-1 the diagram of two shaft transmission表2-2 轿车变速器的齿轮型式和换挡方式tablet.2-2 tablet of saloon