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2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 1 f a an an a is no in an is no in an is a do it in It an it is 008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 2 In well an Well to well is of in a of a s is to to in of a of a be to to be to to at If a 0 be to in ve a If d no at be A be So to of s to at an 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 3 a an is of to to in an of of is in an s a at an a An A of to of a A of to of An A to of is of a of in is to do of it An an to to 008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 4 of be or be s a at a of a 2 a 0 We of of S) C) R) 1 + R/S B C) R) S) 1 / (1 + S/R) C S) R) C) of up at a 1:1 is a - is is an - is is a is be of to in 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 5 So of of to or of in a we Well of in a of a a It is of it of s at of in to he in on on on - it on 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 6 of of by by by of 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 7 n is by in to is by in 0 2, so = - 72/30 = So is , be is as - is of of to is is to in of 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 8 in to It to a of as So of is is by is as as 1 + R/S = 1 + 36/30 = .2 of At as is as as so 1 / (1 + S/R) = 1 / (1 + 36/72) = To we by 2.2 x to a it a 1:1 in ll we to do to a 1:1 is of of in it is - we to do is of to If in in to to as a a 1:1 y an a Its a - of a In at If In to a up so of to 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 9 In is a is to of is to of is by to is by is to s go to 1 / (1 + S/R) = 1 / ( 1 + 36/72) = So of a of If is 000 000 to at is to of by is in is by to to we = 72/36 = So in is a in s 02 206 26 30- 62 26 62 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 10 is by a of In well in n we of is by we we In is a is to of is to of is by to is by is to To of to be by to by a by a so it is to by a so it a of s a at a n in a of to by of 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 11 of n of in of is is to by a of to on of to in a In is by a is 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 12 on - is of is of in a he of is on it to of is on it to is he is in at 卡瑞姆 介绍自动变速器的工作原理 如果你驾驶过带有自动变速器的 汽车，那么你一定知道手动变速器与自动变速器之间存在两个很大的区别： 自动变速器中没有离合器踏板 自动变速器中没有换档 手柄 ，一旦让变速器传递动力，那么接下来的一切都是自动完成的了。 虽然自动变速器（包括液力变矩器）与手动变速器（包括离合器）完成的 功能 是相同的，但它们却是以完全不 同 的方式来实现的。最终证实，自动变速器的工作方式令人惊异。 自动变速器概图 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 14 本文是通过一个具体的自动变速器来阐述其中的原理，我们从整个系统的关键 行星齿轮系入手 ， 然后我们将看到自动变速器是如何 组装 在一起的，学习控制装置是如 何工作的，讨论在自动变速器控制方面的一些复杂的关系。 自动变速器和手动变速器一样，主要功能就是允许发动机工作在小范围变速的速度内，变速器却能够输出较大变速范围的速度。 自动变速器 ,剖 面立体图 如果没有变速器 ，汽车将被限制 在一种传动比 ，并且那个 传动 必须被选 择 作为汽车的 最高 期望 速度。 如果您想要 以 80 英里 /小时的最高速度 行驶 ，则 传动比 类似 于 手动 变速器 汽车的第三档。 您大概从未 尝试 仅 使用 第三档驾驶一辆手动 变速的 汽车。 如果您 尝试过 ，您 马上 会发现 启动时几乎 没有加速 过程 ， 而是直接以很高的速度启动，引擎是工作在警戒线附近 的。这样 汽车很快就会损害，而且几乎无法驾驶。 因此 变速器 是 利用齿轮来更有效地利用发动的扭矩 的 ，并且使得发动机工作在适当的速度。 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 15 手动 和自动 变速器 之间的关键性区别 在于：手动变速器采用锁止或打开不同的齿轮 ，从而使输出轴获得不同传动比，而在自动变速器中，同样是 这些齿轮 ，但是能得到 一定 范围内所有的不同的传动比。 而 行星齿轮系是使此成为可能的 装置 。 让我们来看一下行星齿轮系是如何工作的。 行星齿轮系和齿轮传动比 当您拆散 自动变速器往里面观察，可以发现，在一个相对狭小的空间里布满了很多零件。在这些零件中有： 一个精巧的行星齿轮系 一套 锁止齿轮的钢带 三个锁住另外一些 齿轮的 湿式片式离合器 控制离合器和 钢带的 复杂液压系统 为变速器 提供液压 的 齿轮泵 关注的重点是行星齿轮系 。 变速器所产生的所有不同的传动比决定于齿轮系尺寸的大小。变速器里其他的零 部件是协助行星轮系产生不同传动比的。这套装置曾经出现在材料的工作方式中 。 您可以从 电螺丝刀 中找到。 一个自动变速器中包含有由两套行星齿轮系组合在一起而成的一个部件。其介绍 可以 参见齿轮系工作方式。 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 16 从左到右：内齿圈，行星架，和两个太阳轮 行星齿轮系有三个主要的组成部分： 太阳轮 行星 轮和行星 架 内齿圈 这三个组 成 中的 任何一组成都可以作为 输入 或输出 ， 或者被固定。 哪些组成充当何种角色取决于行星齿轮系的速度比。 下面的动画可以显示出其中的 关系。 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 17 这是变速器中 其中 的一个行星齿轮系，内齿圈齿数为 72，太阳轮齿数为 30。我们可以从中的到很多不同的速比。 输入 输出 固定 计算 齿轮 速 比 A 太阳 轮 (S) 行星 架 (C) 内齿圈 (R) 1 + R/S b 行星 架 (C) 内齿圈 (R) 太阳 轮 (S) 1/(1 + S/R) C 太阳 轮 (S) 内齿 圈 (R) 行星 架 (C) - R/S 并且，锁 住三个组成中的 任何 两个组成将锁止整个个行星系，而此时速比为 1： 1。从表中可以看出，第一个中方案的速比为减速 输出速度小于输入。第二种方案为加速 输出速度高于输入。最后一种方案也是减速， 但 输出 速度的方向相反 。这个行星齿轮系 还可以得到其他很多的速比，而刚才的这些速比仅和我们的自动变速器有 关。 因此这一套 行星 齿轮 系 可 以产生所有需要的不同的齿轮传动比 ， 却不需要 接合 或不接合其他齿轮。把两套行星齿轮系置于一行，我们可以得到四个前进档和一个后退档。下一部分内 容我们将这两个齿轮系组装在一起。 复合行星齿轮系 自动变速器中使用了一系列的行星齿轮系，我们称之为 复合 行星齿轮系，看起来好像只有一个简单的行星齿轮系，实际上却实现这两套齿轮系的功能。其中包含一个总是作为输出的内齿圈、两个太阳和两套行星装置。 让 我们看 其中的一些 零件： 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 18 变速器中的齿轮的组装 从左到右： 内齿圈，行星架，和两个太阳轮 下图 中，行星轮装 在行星 架上，可以看到，右边的行星轮低于左边的行星轮 。 右边 的行星轮不与内齿圈啮合 它和另一个行星轮啮合。而只有左边的行星轮与内齿圈啮合。 行星架：两 个行 星轮 在 下个图中， 您 可 看到 在 行星 架 的 内部 ， 短 行星轮与小太阳轮啮合，长行星轮同时与大太阳轮和小太阳轮啮合。 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 19 行星架 内部 ：两 个 行星轮 自动变速档位 第一档 在一档， 小太阳轮在变矩器的涡轮驱动下顺时针旋转。 行星 架 将自动做逆时针转动 ，但是 被离合器阻止了（离合器只允许单向旋转），从而内齿圈变成 了 输出。 小太阳轮有 30 齿，内齿圈 72 齿，则速比为： = - 72/30 = 因此 旋转速率为负的 ， 这 意味着 输出方向同输入的方向是相反的。但事实上，输出方向是与输入方向相同的，这就是要引入两套 行星齿轮系 的原因。第一套与第二套啮合，而第二套输出至内齿圈，这样的组合把方向转回原先输入的方向。这样还是使得大太阳轮自转，而这时的离合器是不作用的，大太阳轮以同涡轮相反的方向（逆时针）自转。 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 20 第二档 变速器做一些单独的事情来获得二档所需的传动比。它像相互连接的两套行星轮和共同的行星架相连接。 行星架的第一级事实上是把大太阳轮用作内齿圈。所以第一级包括太阳轮（小太阳轮）、 行星架 和“内齿圈”（大太阳轮） 。 输入是 小太阳轮 ，内齿圈 (大太阳 轮 )由 钢 带 保持静止，输出是行星架。 对于 一级 ， 太阳轮作为输入，行星架作为输出，而内齿圈固定，其公式为： 1 + R/S = 1 + 36/30 = 小太阳轮旋转一圈，行星架则转过 。在第二级，行星架作为第二套行星齿轮系的输入，大太阳轮（被固定）作为太阳轮，而内齿 圈则作为输出，其齿轮速比为： 1 / (1 + S/R) = 1 / (1 + 36/72) = 要 得到二档的 减速比 ，我们 把 第一 级减速比和第二级减速比相乘 ， 2.2 x 到 。 这也许听起来 有些 怪，但 却是这么 运作 的 。 第三档 绝大多数的自动变速器在第三档 是 1： 1 的速比。您还记得前面我们已经得到速比为 1： 1 的方法 三个组成中锁住任何两个组成。这样的装置实现 就比较容易 我们所要做的就是接合离合器来锁住太阳轮中的一个。 如果两个太阳轮以同一方向旋转，行星轮则被锁定，因为它们 反向旋转。内齿圈和行星轮固定使得它们作为一个整体旋转，从而产生 1： 1 的速比。 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 21 加速 档 根据定义， 输出 的速度要高于输入的速度。它是速度的增加 减速的对立面。在变速器中，加速时在同一时刻完成两件事情。如果您看过变矩器是如何工作的，就知道变矩器的锁止的情况。为了提高效率，一些汽车用机械方式锁住变矩器，使得发动机的扭矩直接输出到变速器。 变速器中，当加速时，联接到变矩器的外 壳（用螺栓连接到发动机的飞轮）的轴通过离合器的接合连接到行星架， 小太阳轮和大太阳轮 与加速钢带同步 ， 涡轮不接其他东西，而变矩器的外壳作为输出 。我们回顾一下，此时行星架作为输入，太阳轮固定，而内齿圈作为输出。 1 / (1 + S/R) = 1 / ( 1 + 36/72) = 可得到，发动机输入旋转速度为输出的三分之二。例如，如果发动机转速为每分钟 2000 转，输出转速就为 3000 转每分钟。这就允许发动机以相对合适的速度运转，汽车也能够在高速公路上行驶 。 倒档 倒档和一档非常类似，区别在于，不是小太阳轮被驱动，而是大太阳轮被驱动，而小 行星轮 以相反方向旋转。行星架与变矩器外壳同步，则根据上述的公式可以得到： = 72/36 = 可见，变速器倒档的传动比比一档稍小一些。 齿轮 传动比 此变速器有四个前进档和一个倒档，让我们用传动比、输入和输出总结一下： 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 22 档 位 输 入 输 出 固 定 齿轮 传动比 第 1 档 30 齿 太阳 轮 72 齿内齿圈 行星 架 第 2 档 30 齿 太阳 轮 行星 架 36 齿内齿圈 行星 架 72 齿内齿圈 30 齿 太阳 轮 两级总比 第 3 档 30 和 36 齿 太阳 72 齿内齿圈 加速档 行星 架 72 齿内齿圈 36 齿 太阳 倒 档 30 齿 太阳 轮 72 齿内齿圈 行星 架 在读 完 这部分 之 后，您大概想知道不同的输入 是 怎么 接合 与断开的 。这 是 由 变速器中的离合器和 钢 带完成的。在下一部分中，我们将看到 它 们是如何工作的。 变速器中的离合器和钢带 在上一部分，我们讨论了变速器是如何得到不同档位的传动比的。例如，讨论加速档是，我们说： 变速器中，当加速时，联接到变矩器的外壳（用螺栓连接到发动机的飞轮）的轴通过离合器的接合连接到行星架 ， 小太阳轮和大太阳轮与加速钢带同步， 涡轮不接其他东西，而变矩器 的外壳作为输出。 要让变速器工作在加速档，很多零部件要通过离合器和钢带连接或断开。行星架通过离合器与变矩器外壳连接。小太阳轮通过离合器断开与涡轮连接，使其空转。大太阳轮利用钢带与外壳同步，使其无法旋转。像这样通过离合器与钢带的接合或不接合，每个齿轮运动都会触发一系列的事件。让我们看一下钢带。 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 23 钢带 变速器中有两条钢带，这两条钢带事实上是包贴在齿轮组切面周围的，并且连接到外壳，由变速器的液压缸推动执行的。 其中的钢带 在上图 中 ，您 可以 看到 在变速器外壳上 其中 的 一条 钢带。此时齿轮都已经被 移 走了，金属推杆与 活塞相连，用来推动钢带。 活塞推动钢带 2008 届 机械设计制造及其自动化 专业 外文翻译 24 上图可看到驱动钢带的两个活塞。油压通过液压阀控制进入液压缸，驱动活塞推动钢带，从而使得齿轮系中的某个组成与外壳锁止。 变速器中的离合器共有四个，而且相对来说要复杂一些。被压缩的液压油进入离合器内部的活塞，从而驱动离合器。当油压降低 时 ，弹簧确保离合器分离 后 回复原位。下图所示 为 活塞和离合器从动鼓，还要注意到活塞上的密封橡胶圈，当变速器被重新修理装配时，要求更换这个橡胶圈。 变速器中的一个离合器 下图所示的是离合器中相互交替的摩擦片与金属片。摩擦片内侧由花键联接， 与轮系的其中一个组成锁止。金属片外侧用花键与离合器外壳固接。同样，变速器被修理时，这些离合器片要被更换。 离合器片 离合器的油压是通过经由轴内通道来供应的。在 任 一时刻，离合器和钢带的运动都是有液压系统控制的。 注：本文来源 : 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 1 - 轿车变速箱设计 摘 要 本设计的任务是设计一台用于轿车上的 的手动变速器。本设计采用中间轴式变速器，该变速器具有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。 根据轿车的外形、轮距、轴距、最小离地间隙、最小转弯半径、车辆重量、满载重量以及最高车速等参数结合自己选择的适合于该轿车的发动机型号可以得出发动机的最大功率、最大扭矩、排量等重要的参数。再结合某些轿车的基本参数，选择适当的主减速比。根据上 述参数，再结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识，计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性。 它功用是：改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作；在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；利用空档，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于发动机换档或进行动力输出。这台变速器具有五个前进档（包括一个超速档五档）和一个倒档，并通过锁环式同步器来实现换档。 关键词： 变速器，锁环式同步器，传动比，中间轴，第 二 轴，齿轮 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 2 - F he of is to a FR in t s of its to of is to as as so we of so to of to of so of of of of to so to of to to is to or to on a of to of 买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 3 - 目 录 符号说明 . 1 前言 . 3 第一章 机械式变速器的概述及其方案的确定 . 6 速器的功用和要求 . 6 速器结构方案的确定 . 6 速器主要零件结构的方案分析 . 12 第二章 变速器主要参数的选择与主要零件的设计 . 15 速器主要参数的选择 . 15 档传动比及其齿轮齿数的确定 . 19 轮变位系数的选择 . 21 第三章 变速器齿轮的强度计算与材料的选择 . 22 轮的损坏原因及形式 . 22 轮强度计算与校核 . 22 第四章 变速器轴的强度计算与校核 . 25 速器轴的结构和尺寸 . 25 的校核 . 27 第五章 变速器同 步器的设计 . 30 第六章 变速器的操纵机构 . 33 结论 .考文献 .谢 .买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 4 - 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 5 - 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 6 - 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 7 - 符 号 说 明 m 汽车总质量 kg g 重力加速度 N/kg 路最大阻力系数 r 驱 动轮的滚动半径 mm N m 0 汽车传动系的传动效率 2G 汽车满载载荷 N 路面附着系数 A 第一轴与中间轴的中心距 中间轴与倒档轴的中心距 第二轴与中间轴的中心距 K 中心距系数 m 直齿轮模数 齿轮压力角 斜齿轮螺旋角 b 齿轮宽度 mm 齿轮变位系数 W齿轮弯曲应力 j齿轮接触应力 N N N N m 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 8 - E 齿轮材 料的弹性模量 重合度影响系数 主动齿轮节圆半径 mm z 主动齿轮节圆处的曲率半径 mm b从动齿轮节圆处的曲率半径 扭转切应力 3G 轴的材料的剪切弹性模量 4 mm 买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 9 - 前 言 现在，每当人们观看 赛，总会被那种极速的感觉所折服。此刻，大家似乎谈论得最多的就是发动机的性能以及车手的驾驶技术。而且，不忘在自己驾车的时候体会一 下极速感觉或是在买车的时候关注一下发动机的性能，这似乎成为了横量汽车品质优劣的一个标准。的确，拥有一颗“健康的心”是非常重要的，因为它是动力的缔造者。但是，掌控速度快慢的，却是它身后的变速器。 从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为：手动变速器（ 自动变速器（ 手动 /自动变速器（ 无级变速器（ 一、手动变速器 (手动变速器（ 用齿轮组，每档的齿轮组的齿数是固定的，所以各档的变速比是个定值 (也就是所谓的“级” )。比如，一档 变速比是 档是 到五档的 些数字再乘上主减速比就是总的传动比，总共只有 5个值 (即有 5 级 )，所以说它是有级变速器。 曾有人断言，繁琐的驾驶操作等缺点，阻碍了汽车高速发展的步伐，手动变速器会在不久“下课”，从事物发展的角度来说，这话确实有道理。但是从目前市场的需求和适用角度来看，笔者认为手动变速器不会过早的离开。 首先，从商用车的特性上来说，手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。以卡车为例，卡车用来运输，通常要装载数吨的货品，面对如此高的“压力”，除了发动机需要 强劲的动力之外，还需要变速器的全力协助。我们都知道一档有“劲”，这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。特别是面对爬坡路段，它的特点显露的非常明显。而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点尚不具备。 其次，对于老司机和大部分男士司机来说，他们的最爱还是手动变速器。从我国的具体情况来看，手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史，资历郊深的司机都是“手动”驾车的，他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的，如果让他们改变常规的做法，这是不现实的。虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍 ，但是大多数年轻的司机还是崇尚手动，尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感，所以一些中高档的汽车（尤其是轿车）也不敢轻易放弃手动变速器。另外，现在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是手动变速器的，除了经济适用之外，关键购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 10 - 是能够让学员打好扎实的基本功以及锻炼驾驶协调性。 第三，随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭，对于普通工薪阶级的老百姓来说，经济型轿车最为合适，手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家，而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等国内厂家的经济型轿车 都是手动变速的车，它们的各款车型基本上都是 5 档手动变速。 二、自动变速器（ 自动变速器（ 利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。 在中档车的市场上，自动变速器有着一片自己的天空。使用此类车型的用户希望在驾驶汽车的时候为了简便操作、降低驾驶疲劳，尽可能的 享受高速驾驶时快乐的感觉。在高速公路上，这是个体现地非常完美。而且，以北京市来说，现在的交通状况不好，堵车是经常的事情，有时要不停地起步停步数次，司机如果使用手动档，则会反复地挂档摘档，操作十分烦琐，尤其对于新手来说更是苦不堪言。使用自动档，就不会这样麻烦了。 在市场上，此类汽车销售状况还是不错的，尤其是对于女性朋友比较适合，通常女性朋友驾车时力求便捷。而我国要普及这种车型，关键要解决的是路况问题，现在的路况状况不均匀，难以发挥自动档汽车的优势。 三、手动 /自动变速器（ 其实通过对一 些车友的了解，他们并不希望摒弃传统的手动变速器，而且在某些时候也需要自动的感觉。这样手动 /自动变速器便由此诞生。这种变速器在德国保时捷车厂 911 车型上首先推出，称为 可使高性能跑车不必受限于传统的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。此型车在其档位上设有“ +”、“ -”选择档位。在 D 档时，可自由变换降档 (-)或加档 (+)，如同手动档一样。 自动 手动变速系统向人们提供两种驾驶方式 为了驾驶乐趣使用手动档，而在交通拥挤时使用自动档，这样的变速方式对于我国的现状还是非常适合的。笔 者曾在上面提到，手动变速器有着很大的使用群体 ,而自动变速器也能适应女士群体以及解决交通堵塞带来的麻烦，这样对于一些夫妻双方均会驾车的家庭来说，可谓是兼顾了双方，体现了“夫妻档”。虽然这种二合一的配置拥有较高的技术含量，但购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 11 - 这类的汽车并不会在价格上都高不可攀，比如广州本田飞度 厢、南京菲亚特 2004 派力奥 L 京菲亚特 西耶那 L 这些“二合一”的车型价格均在 10 万元左右，这个价格层面还比较低的。 所以，手动 /自动车在普及上还是具有相当的优 势。而汽车厂商和配套的变速器厂家应该以此为契机，根据市场要求精心打造此类变速器。因为这类变速器是有比较广阔的市场的。 四、无级变速器 当今汽车产业的发展，是非常迅速的，用户对于汽车性能的要求是越来越高的。汽车变速器的发展也并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界”。无级变速器最早由荷兰人范多尼斯（ s）发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速器“突然换档”、油 门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速器称为无级变速器，这是错误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速器只有换档是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速器有 2 7 个档。而无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档”。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。 从市场走向来看，虽然无级变速器是一个技术分量比较高的部件，但是也已经走进了普通轿车的“身体” 之中，广本两厢飞度每个排量都有一款配置了 级变速器，既方便又省油，且售价 也仅在 元。而且奇瑞汽车销售公司表示 级变速器型年底上市。看来无级变速器在中档车中的运用将越为广泛。 本设计是根据东方之子 动豪华车型而开展的，设计中所采用的相关参数均来源于此种车型： 主减速比： 高时速： 190km/h 轮胎型号： 205/65动机型号： 大扭矩： 170500 最大功率： 95750 最高转速： 6000r/ 奇瑞东方之子 华型 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 12 - 第一章 机械式变速器的概述及其方案的 确定 速器的功用和要求 变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒档和空档。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。 对变速器的主要要求是： 1. 应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。 2. 工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中 ，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。 3. 重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。 4. 传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。 5. 噪声小。采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装 刚性可减小齿轮的噪声。 速器结构方案的确定 变速器由传动机构与操纵机构组成。 1 变速器传动机构的结构分析与型式选择 有级变速器与无级变速器相比，其结构简单、制造低廉，具有高的传动效率购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 13 - （ =因此在各类汽车上均得到广泛的应用。 设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、档位数及各档的传动比，因为它们对汽车的动力性与燃料经济性都有重要的直接影响。 传动比范围是变速器低档传动比与高档传动比的比值。汽车行驶的道路状况愈多样，发动机的功率与汽车质量之比愈小， 则变速器的传动比范围应愈大。目前，轿车变速器的传动比范围为 般用途的货车和轻型以上的客车为 野车与牵引车为 通常，有级变速器具有 3、 4、 5 个前进档；重型载货汽车和重型越野汽车则采用多档变速器，其前进档位数多达 616 个甚至 20 个。 变速器档位数的增多可提高发动机的功率利用效率、汽车的燃料经济性及平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但采用手动的机械式操纵机构时，要实现迅速、无声换档，对于多于 5 个前进档的变速器来说是困难的。因此，直接操纵式变速器 档位数的上限为 5 档。多于 5 个前进档将使操纵机构复杂化，或者需要加装具有独立操纵机构的副变速器，后者仅用于一定行驶工况。 某些轿车和货车的变速器，采用仅在好路和空载行驶时才使用的超速档。采用传动比小于 1（ 超速档，可以更充分地利用发动机功率，降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数，因而会减少发动机的磨损，降低燃料消耗。但与传动比为 1 的直接档比较，采用超速档会降低传动效率。 有级变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力的齿轮副数目、转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮及轴以及壳体等零 件的制造精度、刚度等。 三轴式和两轴式变速器得到的最广泛的应用。 三轴式变速器如图 1示，其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接档。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距（影响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一优点 。其缺点是：处直接档外其他各档的传动效率有所下降。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 14 - 图 1轿车中间轴式四档变速器 1 第一轴； 2 第二轴； 3 中间轴 两轴式变速器如图 1三轴式变速器相比，其结构简单、紧凑且除最到档外其他各档的传动效率高、噪声低。轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置，因为这种布置使汽车的动力 纵性好且可使汽车质量降低6%10%。两轴式变速器则方便于这种布置且传动系的结构简单。如图所示，两轴式变速器的第二轴（即输出轴）与主减速器主动齿轮做成一体，当发动机纵置时，主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮；当发动机横置时则可用圆柱齿轮，从而简化了制造工艺，降低了成本。除倒档常用滑动齿轮（直齿圆柱齿轮）外，其他档均采用常啮合斜齿轮传动；个档的同步器多装在第二轴上，这是因为一档的主动齿轮尺寸小，装同步器有困难；而高档的同步器也可以装在第一轴的后端，如图示。 两轴式变速器 没有直接档，因此在高档工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声比较大，也增加了磨损，这是它的缺点。另外，低档传动比取值的上限（ =受到较大限制 ,但这一缺点可通过减小各档传动比同时增大主减速比来取消。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 15 - 图 1轴式变速器 1 第一轴； 2 第二轴； 3 同步器 有级变速器结构的发展趋势是增多常啮合齿轮副的数目，从而可采用斜齿轮。后者比直齿轮有更长的寿命、更低的噪声，虽然其制造稍复杂些且在工作中有轴向力。因此，在变速器中，除低档及 倒档外，直齿圆柱齿轮已经被斜齿圆柱齿轮所代替。但是在本设计中，由于倒档齿轮采用的是常啮式，因此也采用斜齿轮。 由于所设计的汽车是发动机前置，后轮驱动，因此采用中间轴式变速器。 图 1 1 1，六档变速器传动方案。它们的共同特点是：变速器第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接得到直接档。使用直接档，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动机转矩经变速器第一轴和第二轴直接输出，此时变速器的传动效率高，可达 90%以上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少因为直接档的 利用率高于其它档位，因而提高了变速器的使用寿命；在其它前进档位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在第一轴，中间轴和第二轴上的两对齿轮传递，因此在变速器中间轴与第二轴之间的距离（中心距）不大的条件下，一档仍然有较大的传动比；档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，档位低的齿轮（一档）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一档以外的其他档位的换档机构，均采用同步器或啮合套换档，少数结构的一档也采用同步器或啮合套换档，还有各档同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。再除直接档以外的其他档位工作时，中间轴式变速器 的传动效率略有降低，这购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 16 - 是它的缺点。在档数相同的条件下，各种中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数，换档方式和到档传动方案上有差别。 图 1间轴式四档变速器传动方案 如图 1 1档用直齿滑动齿轮换档；图 1示传动方案的二，三，四档用常啮合齿轮传动，而一档和倒档用直齿滑动齿轮换档。 图 1示方案，除一，倒档用直齿滑动齿轮换档外，其余各档为常啮合齿轮传动。图 1c、 用常啮 合齿轮传动；图 1样布置除可以提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以在不需要超速档的条件下，很容易形成一个只有四个前进档的变速器。 图 1间轴式五档变速器传动方案 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 17 - 图 1示方案中的一档、倒档和 图 余各档均用常啮合齿轮。 图 1间轴式六档变速器传动方案 以上各种方案中，凡采用常啮合齿轮传动的档位，其换档方式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中，有的档位用同步器换档，有的档位用啮合套换档，那么一定是档位高的用同步器换档，档位低的用啮合套换档。 发动机前置后轮驱动的轿车采用中间轴式变速器，为缩短传动轴长度，可将变速器后端加长，如图 1长后的第二轴有时装在三个支承上，其最后一个支承位于加长的附加壳体上。如果 在附加壳体内，布置倒档传动齿轮和换档机构，还能减少变速器主体部分的外形尺寸。 变速器用图 1示的多支承结构方案，能提高轴的刚度。这时，如用在轴平面上可分开的壳体，就能较好地解决轴和齿轮等零部件装配困难的问题。图 1时一档和倒档齿轮布置在变速器壳体的中间跨距里，而中间档的同步器布置在中间轴上是这个方案的特点。 2 倒档传动方案 图 1常见的倒挡布置方案。图 1示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，因而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 1点是换挡程序不合理。图 1而取代了图 1 1挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图 1示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用图 1示方案。其缺点是一，倒挡须各用一根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。 本设计采用图 1 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 18 - 图 1速器倒档传动方案 因为变速器在一挡和倒挡工作时有较大的力，所以无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的低档与倒挡，都应当布置在在靠近轴的支承处，以减少轴的变形，保证齿轮重合度下降不多，然后按照从低档到高挡顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然与一挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将一挡布置在靠近轴的支承处。 速器主要零件结构的方案分析 变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。在确定变速器结构方 案时，也要考虑齿轮型式、换档结构型式、轴承型式、润滑和密封等因素。 与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，工作时噪声低等优点；缺点是制造时稍复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒挡。但是，在本设计中由于倒档采用的是常啮合方案，因此倒档也采用斜齿轮传动方案，即除一档外，均采用斜齿轮传动。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 19 - 换档结构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。 直齿滑动齿轮换档的特点是结构 简单、紧凑，但由于换档不轻便、换档时齿端面受到很大冲击、导致齿轮早期损坏、滑动花键磨损后易造成脱档、噪声大等原因，初一档、倒档外很少采用。 啮合套换档型式一般是配合斜齿轮传动使用的。由于齿轮常啮合，因而减少了噪声和动载荷，提高了齿轮的强度和寿命。啮合套有分为内齿啮合套和外齿啮合套，视结构布置而选定，若齿轮副内空间允许，采用内齿结合式，以减小轴向尺寸。结合套换档结构简单，但还不能完全消除换档冲击，目前在要求不高的档位上常被使用。 采用同步器换档可保证齿轮在换档时不受冲击，使齿轮强度得以充分发挥，同时操纵轻便， 缩短了换档时间，从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性，此外，该种型式还有利于实现操纵自动化。其缺点是结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸有所增加，铜质同步环的使用寿命较短。目前，同步器广泛应用于各式变速器中。 自动脱档是变速器的主要障碍之一。为解决这个问题，除工艺上采取措施外，在结构上，目前比较有效的方案有以下几种： 1） 将啮合套做得长一些（如图 1 或者两接合齿的啮合位置错开（图1这样在啮合时使接合齿端部超过被接合齿约 13用中因接触部分挤压和磨损，因而在接合齿端部形成凸肩 ，以阻止自动脱档。 2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（ 这样，换档后啮合套的后端面便被后齿圈的前端面顶住，从而减少自动脱档（图 1 3）将接合齿的工作面加工成斜齿面，形成倒锥角（一般倾斜 2030），使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力 a b （图 1这种结构方案比较有效， 图 1止自动脱档的结构措施 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 20 - 采用较多。 此段切薄 图 1止自动脱档的结构措施 加工成斜面 图 1止自动脱档的结构措施 在本设计中所采用的是锁环式同步器，该同步器是依靠摩擦作用实现同步的。但它可以从结构上保证结合套与待啮合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，以免齿间 冲击和发生噪声。同步器的结构如图 1 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 21 - 图 1环式同步器 l、 42356 滑块 ; 789 输出轴 ;10、 11购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 22 - m a x 0 m a x m a x m a x( c o s s i n )e g I i i m g f m m g i m a x 2e g I r 2m i 第二章 变速器主要参数的选择与主要零件的设计 速器主要参数的选择 一、档数和传动比 近年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。目前，乘用车一般用 45个档位的变速器。本设计也采用 5 个档位。 选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动轮 与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、确定。 汽车爬陡坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有 则由最大爬坡度要求的变速器档传动比为 （ 2 式中 根据驱动车轮与路面的附着条件 求得的变速器 I 档传动比为： （ 2 式中 算时取 = 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 23 - 2 . 5 51 . 6 91 . 1 2 ( 1 )g I I 修 正 为3 IA m T由已知条件：满载质量 1800 Te 70 = 根据公式（ 2得： 超速档的的传动比一般为 设计去五档传动比 = 中间档的传动比理 论上按公比为： （ 2 的等比数列，实际上与理论上略有出入，因齿数为整数且常用档位间的公比宜小些，另外还要考虑与发动机参数的合理匹配。根据上式可的出： q = 故有 ： 二、中心距 中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响，所选的中心距、应能保证齿轮的强度。三轴式变速器的中心局 A（ 根据对已有变速器的统计 而得出的经验公式初定： (2式中 K 轿车， K A =货车， K A =多档 主变速器， K A =1； TI TI e =m 故可得出初始中心距 A= 三、轴向尺寸 变速器的横向外形尺寸，可根据齿轮直径以及 倒档中间齿轮和换档机构的布置初步确定。 轿车四档变速器壳体的轴向尺寸 车变速器壳体的轴向尺寸与档数有关： 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 24 - 四档 ( 五档 ( 六档 ( 当变速器选用常啮合齿轮对数和同步器多时，中心距系数 检测方便， 本次设计采用 5+1手动挡变速器，其壳体的轴向尺寸是 3 变速器壳体的最终轴向尺寸应由变速器总图的结构尺寸链确定。 四、齿轮参数 （ 1） 齿轮模数 建议用下列各式选取齿轮模数，所选取的模数大小应符合 定的标准值。 第一轴常啮合斜齿轮的法向模数 m a 4 7 m m(2其中70得出 一档直齿轮的模数 m 31 m a 3mT (2通过计算 m=3。 同步器和啮合套的接合大都采用渐开线齿形。由于制造工艺上的原因，同一变速器中的结合套模数都去相同，轿车和轻型货车取 2设计取 （ 2）齿形、压力角 、螺旋角 和齿宽 b 汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角按表 2取。 表 2车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角 项目 车型 齿形 压力角 螺旋角 轿车 高齿并修形的齿形 15， 16 25 45 一般货 车 定的标准齿形 20 20 30 重型车 同上 低档、倒档齿轮 25 小螺旋角 压力角较小时，重合度大，传动平稳，噪声低；较大时可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对轿车，为加大重合度已降低噪声，取小些；对货车，为提高齿轮承载力，取大些。在本设计中变速器齿轮压力角 取 20 ,啮合套或同步器取30；斜齿轮螺旋角 取 30。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 25 - 10912 应该注意的是选择斜齿轮的螺旋角时应力求使中间轴上是轴向力相互抵消。为此，中间轴上的全部齿轮一律去右旋，而第一轴和第二轴上的的斜 齿轮去左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。 齿轮宽度 b 的大小直接影响着齿轮的承载能力， b 加大，齿的承载能力增高。但试验表明，在齿宽增大到一定数值后，由于载荷分配不均匀，反而使齿轮的承载能力降低。所以，在保证齿轮的强度条件下，尽量选取较小的齿宽，以有利于减轻变速器的重量和缩短其轴向尺寸。 通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽： 直齿 b=(.0)m， 齿 b=(.5)m， 一轴常啮合齿轮副齿宽的系数值可取大一些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动的平稳性和齿轮寿命。 档传动比及其齿轮齿数的确定 在初选了中心距、齿轮的模数和螺旋角后，可根据预先确定的变速器档数、传动比和结构方案来分配各档齿轮的齿数。下面结合本设计来说明分配各档齿数的方法。 一档传动比 （ 2 为了确定 先求其齿数和 Z : （ 2 其中 A =m =3；故 有 Z 。 购买后包含有 纸和论文 ,咨询 - 26 - 91012 ZZ( 21 n co 91.3g 档变速器示意图 当轿车三轴式的变速器 .3 范围内选择可在 171510Z，此处取10Z=16，则可得出9Z=35。 上面根据初选的 A及 Z 可能不是整数，将其调整为整数后，从式（ 2出中心距有了变化，这时应从 Z 及齿轮变位系数反过来计算中心距 A，再以这个修正后的中心距作为以后计算的依据。 这里 Z 修正为 51，则根据式（ 2推出 A= 由式（ 2