关 键 词：

hljit5h 变速器 设计 说明书 仿单 cad proe

资源描述：

内容简介：

毕业设计（论文）任务书 学生姓名 鲍丽 系部 汽车与交通工程 专业、班级 车辆 07导教师姓名 崔宏耀 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 否 题目名称 速器设计 一、设计（论文） 目的、意义 为了往复活塞式发动机的工作特性， 满足消费者对汽车高性能、安全、可靠、舒适性的需求，所以对 变速器 的性能要求也更高。现代汽车上广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点，但其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在 相当大的范围内变化，因此，在汽车传动系中设置了 变速器 和主减速器，以达到减速增矩的目的。手动 变速器 有成本低、可靠性高、维护简便的特点 。 随着汽车对安全、节能、环保的不断重视，汽车 变速器 作为整车的一个关键部件，其产品的质量对整车的安全使用及整车性能的影响是非常大的，因而对汽车后桥进行有效的优化设计计算是非常必要的。 二、设计（论文）内容、 技术 要求 （研究方法） 基本参数 驱动型式： 4*2 总 质量： 动桥满载： 最高车速 145km/h 最大爬坡： 30% 设计 5 档 二 轴式变速器 设计的主要内容： （ 1）研究汽车机械变速器的组成、结构与设计； （ 2）建立有限元计算模型； （ 3）研究汽车机械变速器的载荷； （ 4）加载进行应力分析与结果分析； （ 5）对汽车机械变速器的结构 参数 进行优化设计。 技术 要求 （研究方法）： （ 1） 要求 研究 汽车有限元分析、优化设计 基本 理论 ，并将其与 机械制图、机械设计、材料力学、计算机软件 等相关知识有机结合、熟练运用； （ 2） 要求 运 用 件 进行建模 ； （ 3）运 用 有限元分析软件 进行有限元 静力学 分析 ，重点进行弯曲强度分析； （ 4）实现变速器参数的优化设计 。 、设计 （论文） 完成后应提交的 成果 设计图纸（合 0 号图纸 ） ； 设计说明书（ 2 万字左右）； 相关外文翻译（ 1 篇 2 千字左右） ； 基于有限元分析软件的输出轴静力学分析； 四、设计 （论文） 进度安排 （ 1）调研、资料收集、完成开题报告 第 2 周 （ 2）整体方案设计，完成结构示意图（手绘）第 3 周 （ 3）结构设计计算，有限元分析， 4 （ 4）绘制设计图 9 （ 5）编写设计说明书 13 周 （ 6）毕业设计（论文）审核、修改 第 14、 15 周 （ 7）毕业设计（论文）答辩准备及答辩 第 16 周 五、主要参考资料 1刘惟信 M2臧杰，阎岩 M械工业出版社， 3王望予 4 版） M械工业出版社， 4余志生 4 版） M械工业出版社， 5王宝玺，贾庆祥 3 版） M械工业出版社， 6杨可桢，程光蕴，李仲生 五版） M等教育出版社， 7殷玉枫 设计课程设计 M械工业出版社， 8蔡春源 M金工业出版社， 9徐灏 3） M1991 六、备注 指导教师签字： 2011 年 2 月 28 日 教研室主任签字： 2011 年 3 月 1 日 毕业设计（论文） 开题报告 设计（论文）题目 : 速器设计 院 系 名 称 : 汽车 与交通 工程 学院 专 业 班 级 : 车辆工程 07 学 生 姓 名 : 鲍丽 导 师 姓 名 : 崔宏耀 开 题 时 间 : 2011 年 3 月 11 日 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名 鲍丽 系部 汽车 与交通 工程 专业、班级 车辆工程 07 指导教师姓名 崔宏耀 职称 副 教授 从事 专业 车辆工程 是否 外聘 是 否 题目名称 速器设计 一、 课题研究 现状、 选题 目的 和意义 现今的汽车变速器发展的十分迅速，各大公司纷纷推出新的产品，但是变速器技术的每次革新都与汽车相关科学的发展密切相关，计算机技术 ,先进制造技术，机械自动化技术，模拟仿真材料科学等都为变速器的发展提供了有力的保障，同时变速器的发展也为相关科 学技术提出了更高的要求。 1894 年，一个法国工程师给一辆汽车装上世界上第一个变速器至今，汽车变速器已经经过了一百多年的发展。变速器作为汽车重要的组成部分，是承担放大发动机扭矩，实现理想动力传递，从而适应各种路况实现汽车行驶的主要装置。从最初采用侧链传动到手动变速器，及至液力自动变速器和电控机械式自动变速器，再到现在无级自动变速器的普及，在汽车工业技术不断前进的同时，变速器也向着更平顺、更省油、更富驾驶乐趣的方向不断发展。直至双离合自动变速器的出现，变速器技术又伴随着速度和梦想，迈向了一个全新的高度。 现代汽车 的动力装置，几乎都采用往复活塞式内燃机。它具有相当多的优点，如体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等。但其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾。如在坡道上行驶时，所需的牵引力往往是发动机所能提供的牵引力的数倍。而且一般发动机如果直接与车轮相连，其输出转速换算到对应的汽车车速上，将达到现代汽车极限速度的数倍。上述发动机牵引力、转速与汽车牵引力、车速要求之间的矛盾，单靠现代汽车内燃机本身是无法解决的。因此就出现了车用变速箱和主减速器。它们的共同努力使驱动轮的扭矩增大到发动机扭矩的若干倍，同时又可使其转速 减小到发动机转速的几分之一。另外，现代汽车的使用条件极为复杂，在不同场合下有不同的要求。往往要受到 加 载运量、道路坡度、路面好坏及交通是否通 畅 等条件的 影响 。这就要求汽车的牵引力和车速能在较大范围内变 化 ，以 适 应使用的要求。在条件 良 好的 平 直路面上要能以高速行驶，而在路面不 平 和有较大坡度时能提供较大的扭矩。变速箱的多挡位选择就能 满 足这些需求。此外，发动机在不同工况下，燃 油 的 消耗 量 也 是不一样的。 驾 驶 员 可以 根据 具体 情 况，选择变速箱的 某 一挡位，来减 少 燃 油 的 消耗 。在 某 些 情 况下，汽车还需要能倒 向 行驶。发动机本身是不可能倒转的 ， 只 有靠变速箱的倒挡齿轮来 实 现。 变速器的主要功能表现为以下几点： (1)改变汽车传动比，增加驱动车轮转矩和转速变化的范围，以适应经常变化的行驶工况，同时应使发动机时刻处于最有利的工况范围内工作； (2)在发动机旋转方向不变的前提下，实现汽车的倒退行驶； (3)实现空档状态，暂时中断动力传递，以便发动机能够启动、怠速等。 变速器作为汽车传动系的关键部件，对汽车的动力性与经济性，操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着直接的影响。通过调查发现，传统机械式的手动变速器仍然是目前 使用最为广泛的汽车变速器。即使它有诸多缺点，如换档冲击大，体积大，操纵麻烦等：但同时它也有很多优点，结构简单紧凑，使用寿命长，瞬时传动比为常数，传动效率高达 98，生产和制造工艺成熟以及成本低等，如果能改善手动变速器上述的缺点，它还是有很大发展空间的。所以对手动变速器变速传动机构进行研究是很必要也是很有意义的。目前，国内变速器主要采用齿轮传动机构传递动力。齿轮是手动变速器的主要传动部件，由于其具有结构紧凑、效率高、寿命长、工作可靠和维修方便等特点，在运动和动力的传递等方面得到了非常普遍的应用，并且有关齿轮的 设计方法也已经有了相应的规范和标准。然而随着对汽车节能环保和轻量化要求的提高，希望变速器在尺寸和质量尽量小的情况下，仍能够可靠地进行高速、重载的传递，同时具有更小的噪声，这些都对变速器的设计提出了更高的要求。 针对中国变速器市场发展趋势， 亚洲区技术分析师段诚武博士阐述了几点自己的见解： (一 )、在短期内，手动档变速器仍然占据主要份额，而自动档变速器将有更大的增长空间。 (二 )、鉴于中国市场情况的复杂性，长期来看变速器不是单一式的发展趋势，没有哪一种形式变速器会成为 最后的赢家。 (三 )、在中国市场，从技术支持、目前的市场份额以及设备提供这几个方面来看 汽油、 混合动力以及 柴油都具有相似性。 (四 )、从长远来看，中国本土的企业应该更加关注 个产品，因为它将有非常好的前景。 两轴式变速器因轴与轴承数少，有结构简单、尺寸小和容易布置等优点，此外，各中间档位因只经一对齿轮传递动力，故传动效率高同时噪声也低。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，主减速器采用弧齿锥齿轮或准双曲面齿轮，发动机横置时则采用斜齿圆柱齿轮。 变速器的一档或倒档因传动比大，工作时在齿轮上作用的力也增大，并导致变速器轴产生较大的挠度和转角，使工作齿轮啮合状态变坏，最终表现出轮齿磨损加快和工作噪声增加。为此，应该布置在靠近轴的支撑处，以便改善上述不良状况，然后按照从低档到高挡的顺序布置各档齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。常用档位的齿轮因接触应力过高而易造成表面点蚀损坏。将高挡 布置在靠近轴的两端支撑中部区域较为合理，在该区域因轴的变形而引起的齿轮偏转较小，齿轮可保持较好的啮合状态，以减少偏载并提高齿轮寿命。机械式变速器的传动效率与 所选用的传动方案有关，包括传递动力时处于工作状态的轮对数、每分钟转速、传递的功率、润滑系统的有效性、轮齿和壳体等零件的制造精度等。 由于 两轴式变速器 结构简单，机械零件设计与制造精度不十分高，装配精度也较低，所以工人装配与修理均比较容易。手动变速器换挡操作完全遵从驾驶者的意志，且结构简单，故障率相对较低，占据大部分市场份额。大部分 微 型轿车都是装备 两 轴 式 变速器，在汽车向节能方向发展的今天， 两 轴式 变速器将是新时代的宠儿。 随着经济和科学技术的不断的发展，汽车工业也渐渐成为我国支柱产业，汽车的使 用已经遍布全国。而随着我国加入 民生活水平的不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。 在我国，汽车工业起步较晚。入世后，我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大，以及汽车行业持续快速的发展，如何设计出经济实惠，工作可靠，性能优良，且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有的机遇同时，不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还一定的差距，所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。 发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩仅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。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和经济性状态下。变速器是汽车传动系的重要组成部分，其发展无疑代表着汽车工业的发展，它的设计也是汽车设计的一个重要部分。而发动机前置前轮驱动的轿车，若变速器传动比小，则常用 两 轴式变速器。 两 轴 变速器有其结构简单，体积较小，制造成本低，传动效率高等特点在变速器发展中屹立不倒，虽然现在的自动变速器操作简 单，但是效率很低，所以市场的大部分份额被机械式变速器占据着，汽车发展要向节能，舒适，操作方便方向发展， 两 轴机械变速器更是符合条件的。 经过这几年的刻苦学习，我掌握了多门基础知识和专业知识。在大学毕业，即将走向工作岗位之际，按国家教委和学校的要求，进行了对轿车五档 两轴式 变速器的设计。毕业设计是对每个大学生进行知识掌握与实际运用的一次大检阅，充分体现了一个设计者的知识掌握程度和创新思想。通过本次设计，我将进一步巩固所学的知识，提高实际运用能力，并为以后参加工作打下良好的基础。 二、设计（论文） 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、研究的基本内容 （ 1）研究汽车机械变速器的组成、结构与设计； （ 2）建立有限元计算模型； （ 3）研究汽车机械变速器的载荷； （ 4）加载进行应力分析与结果分析； （ 5）对汽车机械变速器的结构参数进行优化设计。 2、拟解决的主要问题 （ 1）传动机构布置方案 （ 2）参数的确定 （ 3）主要零部件设计及校核 （ 4） 制装配图及零件图 三、技术路线（研究方法） 齿轮参数确定及各挡齿轮齿数分配 轮齿强度计算 轴的设计及校核 轴承的选择及校核 轴向尺寸的确定 变速器中 心距的确定 变速器基本参数的确定 有限元分析软件的输出轴静力学分析 变速器箱体的设计 选择车型，确定基本性能参数 收集资料，知识准备 变速器传动机构布置方案 挡数及各挡传动比的确定 主要零部件的设计及计算 同步器和操纵机构的设计选用 制装配图、零件图 完成设计说明书 四、 进度安排 （ 1）知识准备、调研、收集资料、完成开题报告 第 1、 2周 （ 2）整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、绘制装配草图 第 3 5周 （ 3）理论联系实际分析问题、解决问题，完成各挡传动比等参数确定；各挡齿轮的设计及校核；传动轴的设计及校核；轴承的选择及校核；同步器和操纵机构的设计选用；变速器箱体设计； 大部分设计内容，中期检查 第 6 9周 （ 4）改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改 第 10 13周 （ 5）毕业设计审核 、修改 第 14、 15周 （ 6）毕业设计答辩准备及答辩 第 16 周 五、 参考文献 1刘惟信 M2臧杰，阎岩 M械工业出版社， 3王望予 4 版） M械工业出版社， 4余志生 4 版） M械工业出版社， 5王宝玺，贾庆祥 3 版） M械工业出版社， 6杨可桢，程光蕴，李仲生 五版） M等 教育出版社， 7殷玉枫 M械工业出版社， 8蔡春源 M金工业出版社， 9徐灏 3） M1991 10刘品 5 版） M尔滨工业大学出版社， 11蔡炳炎 ， 徐勇 ， 林宁 J200512向立明 势 J1）： 21 41 13宁斌 车变速器倒档锥度环的结构改进 J2007（ 1）： 77 82 14e i 30， 1990 15A.,71， 1996 16 宋广辉 . 乘用车两轴式机械变速器的可靠性优化设计 D. 2008. 六、备注 指导教师意见： 签字 ： 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 目 录 摘要 第 1 章 绪论 1 题的目的及意义 1 内外研究现状 1 究方法 设计 2 究内容 设计 3 第 2 章 变速器传动机构布置方案 4 速器传动机构布置方案分析 4 轴式和中间轴式变速器 4 档的形式和布置方案 4 速器零、部件布置方案分析 5 轮形式 5 挡的结构形式 5 承的形式 6 的形式 7 速器操 纵 机构布置 方案设计 7 速器操纵机构的分类 7 型的操纵机构及 其锁定装置 设计 7 章小结 9 第 3 章 变速器主要参数的选择及设计计算 1 0 速器设计依据的主要参数 1 0 数 及 传动比范围 的确定 1 0 数的确定 1 0 动比范围 1 0 速器各档传动比的确定 1 1 减速器传动比 1 1 低挡传动比计算 1 1 速器各挡传动比的分配 1 3 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 心距的选择 1 3 形尺寸 确定 1 3 轮参数 确定 1 4 挡齿轮齿数的分配 17 定一挡齿轮的齿数及传动比 17 定二挡齿轮的齿数及传动比 18 定三挡齿轮的齿数及传动比 19 定四挡齿轮的齿数及传动比 19 定五挡齿轮的齿 数及传动比 2 0 定倒挡齿轮的齿数及传动比 2 0 速器齿轮的变位 2 1 定一挡齿轮变位系数 2 1 定二挡齿轮变位系数 2 2 定三挡齿轮变位系数 2 3 定四挡齿轮变位系数 2 4 定五挡齿轮变位系数 2 5 次设计所有齿轮的几何尺寸 25 章小结 27 第 4 章 变速器主要结构元件的设计与计算 28 轮损坏的原因及形式 28 轮材料的选择原则 28 算各轴的转矩 29 轮强度计算 29 轮弯曲强度校核 3 0 轮接触应力校核 3 3 的强度计算 38 选轴的直径 38 的刚 度计算 39 的强度校核 47 承校核 51 入轴轴承校核 5 1 出轴轴承校核 5 2 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 步器设计 5 3 性式同步器 5 4 步器主要尺寸的确定 55 要参数的确定 56 的有限元分析 59 限元基本理论简介 59 限元分析基本步骤 60 速器输出轴的 有限元分析的主要步骤 60 章小结 66 第 5 章 变速器操纵机构和箱体设计 6 7 接操纵手动换挡变速器 6 7 距离操纵手动换挡变速器 6 9 挡操纵机构（外换挡操纵机构） 6 9 挡机构（内换挡操纵机构） 70 控自动换挡变速器 71 速器箱体 72 章小结 73 结论 74 参考文献 75 致谢 76 附录 77 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 1 第 1 章 绪 论 题的目的及意义 随着经济和科学技术的不断的发展，汽车工业也渐渐成为我国支柱产业，汽车的使用已经遍布全国。而随着我国加入 民生活水平的不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。在面临着前所未有的机遇同时，不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还一定的差距，所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。 发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩仅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。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和经济性状态下。变速器是汽车传动系的重要组成部分，其发展无疑代表着汽车工业的发展，它的设计也是汽车设计的一个重要部分。而发动机前置前轮驱动的轿车，若变速器传动比小，则常用两轴式变速器。两轴 变速器有其结构简单，体积较小，制造成本低，传动效率高等特点在变速器发展中屹立不倒，虽然现在的自动变速器操作简单，但是效率很低，所以市场的大部分份额被机械式变速器占据着，汽车发展要向节能，舒适 ，操作方便方向发展， 两轴 式 变速器更是符合条件的。 内外研究状况 现今的汽车变速器发展的十分迅速，各大公司纷纷推出新的产品，但是变速器技术的每次革新都与汽车相关科学的发展密切相关，计算机技术 ， 先进制造技术，机械自动化技术，模拟仿真材料科学等都为变速器的发展提供了有力的保障，同时变速器的发展也为相关科学技术提出了更高的要求。 1894 年，一个法国工程师给一辆汽车装上世界上第一个变速器至今 ， 汽车变速器已经经过了一百多年的发展。变速器作为汽车重要的组成部分，是承担放大发动机扭矩，实现理想动力传递，从而适应 各种路况实现汽车行驶的主要装置。从最初采用侧链传动到手动变速器，及至液力自动变速器和电控机械式自动变速器，再到现在无级自动变速器的普及，在汽车工业技术不断前进的同时，变速器也向着更平顺、更省油、更富驾驶乐趣的方向不断发展。直至双离合自动变速器的出现，变速器技术又伴随着速度和梦想，迈向了一个全新的高度。 现代汽车的动力装置，几乎都采用往复活塞式内燃机。它具有相当多的优点，如体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等。但其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾。如在坡道上行驶时，所需的黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 2 牵引力往往是发动机所能提供 的牵引力的数倍。而且一般发动机如果直接与车轮相连，其输出转速换算到对应的汽车车速上，将达到现代汽车极限速度的数倍。上述发动机牵引力、转速与汽车牵引力、车速要求之间的矛盾，单靠现代汽车内燃机本身是无法解决的。因此就出现了车用变速箱和主减速器。它们的共同努力使驱动轮的扭矩增大到发动机扭矩的若干倍，同时又可使其转速减小到发动机转速的几分之一。另外，现代汽车的使用条件极为复杂，在不同场合下有不同的要求。往往要受到加载运量、道路坡度、路面好坏及交通是否通畅等条件的影响。这就要求汽车的牵引力和车速能在较大范围内变化，以 适应使用的要求。在条件良好的平直路面上要能以高速行驶，而在路面不平和有较大坡度时能提供较大的扭矩。变速箱的多挡位选择就能满足这些需求。此外，发动机在不同工况下，燃油的消耗量也是不一样的。驾驶员可以根据具体情况，选择变速箱的某一挡位，来减少燃油的消耗。在某些情况下，汽车还需要能倒向行驶。发动机本身是不可能倒转的，只有靠变速箱的倒挡齿轮来实现。 两轴式变速器因轴与轴承数少，有结构简单、尺寸小和容易布置等优点，此外，各中间 挡 位因只经一对齿轮传递动力，故传动效率高同时噪声也低。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，主减速器采用弧齿锥齿轮或准双曲面齿轮，发动机横置时则采用斜齿圆柱齿轮。变速器的一 挡 或倒 挡 因传动比大，工作时在齿轮上作用的力也增大，并导致变速器轴产生较大的挠度和转角，使工作齿轮啮合状态变坏，最终表现出轮齿磨损加快和工作噪声增加。为此，应该布置在靠近轴的支撑处，以便改善上述不良状况，然后按照从低档到高挡的顺序布置各档齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。常用 挡 位的齿轮因接触应力过高而易造成表面点蚀损坏。将高挡布置在靠近轴的两端支撑中部区域较为合理，在该区域因轴的变形而引起的齿轮 偏转较小，齿轮可保持较好的啮合状态，以减少偏载并提高齿轮寿命。机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力时处于工作状态的轮对数、每分钟转速、传递的功率、润滑系统的有效性、轮齿和壳体等零件的制造精度等。 由于两轴式变速器结构简单，机械零件设计与制造精度不十分高，装配精度也较低，所以工人装配与修理均比较容易。手动变速器换挡操作完全遵从驾驶者的意志，且结构简单，故障率相对较低，占据大部分市场份额。大部分微型轿车都是装备两轴式变速器，在汽车向节能方向发展的今天，两轴式变速器将是新时代的宠儿。 究 方法 设计 根据此次设计要求，依据哈飞路宝的整车参数和发动机参数，完成变速器的结构布置和设计。设计的主要内容有确定变速器传动机构布置方案，变速器主要参数的选黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 3 择，变速器齿轮的设计计算，轴与轴承的设计校核。 查阅图书馆电子资源、馆藏图书和文献，以及本市各大型图书馆的馆藏图书资源，了解变速器研究领域的最新发展动向；阅读关于变速器设计方面的书籍，学习前人进行变速器设计的过程、步骤、方法和经验教训；向指导教师请教；同学之间互相讨论；亲自去实验室动手拆装各种类型的变速器，了解各种变速器的结构与工作原理进行变速器的设 计和计算。 究内容 设计 （ 1）研究汽车机械变速器的组成、结构与设计； （ 2）建立有限元计算模型； （ 3）研究汽车机械变速器的载荷； （ 4）加载进行应力分析与结果分析； 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 4 第 2 章 变速器传动机构布置方案 速器传动机构布置方案分析 机械式变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本 低 和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。根据轴的不同类型，分为固定轴式和旋转轴式两大类，而前者又分为两轴式 ， 中间轴式和多轴式变速器 。 轴式和中间轴式 变速器 对于 发动机前置前轮驱动的轿车，若变速器传动比小，则常用两轴式变速器。在设计时，究竟采用哪一种方案，除了汽车总布置的要求外，主要考虑以下四个方面： 1、结构工艺性 两轴式变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体。当发动机纵置时，主减速器可用螺旋圆锥齿轮或双曲面齿轮；而发动机横置时用圆柱齿轮，因而简化了制造工艺。 2、变速器的径向尺寸 两轴式变速器输出轴的前进挡均为一对齿轮副，而中间轴式变速器则有两对齿轮副。因此，对于相同的传动比要求，中间轴式变速器的径向尺寸可以比两轴式变速器小得多。 3、变速器齿轮的寿 命 两轴式变速器的低 挡 齿轮副，大小相差悬殊，小齿轮工作循环次数比大齿轮要高得多。因此，小齿轮的寿命比大齿轮的短。中间轴式变速器的各前进挡均为常啮合斜齿轮传动，大小齿轮的径向尺寸相差较小，因而寿命较接近。在直接挡时，齿轮只空转，不影响齿轮寿命。 4、 变速器的传动效率 两轴式变速器虽然有等于 1 的传动比，但仍要有一对齿轮传动，因而有功率损失。而中间轴式变速器可将输入轴和输出轴直接相连，得到直接挡，因而传动效率较高，磨损小，噪声也较小。轿车尤其是微型汽车，采用两轴式变速器比较多，而中、重型载重汽车则采用中间轴式变速器。 档的形式和布置方案 图 常见的布置方案。图 a 方案广泛用于前进挡都是同步器换挡的五挡轿车和轻型货车变速器中； b 方案的优点是可以利用中间轴上的 1 挡齿轮，因而缩短了中间轴的长度，但换挡时两对齿轮必须同时啮合，致使换挡困难，某些轻型货车五挡变黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 5 速器采用这种方案； c 方案能获得较大的倒挡速比，突出的缺点是换挡程序不合理； 而在货车变速器中取代了 c 方案； e 方案中，将中间轴上的一挡和倒挡齿轮做成一体，其齿宽加大，因而缩短了一些长度； f 方案采用了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，有的货车采用 g 方案，其缺点是一挡和倒挡得各用一根变速器拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。后述五种方案可供五挡变速器的选择： 图 挡布置方案 本次设计采用两轴式五档变速器，图 a）所示的倒挡布置方案。 速器 零、部件布置方案分析 轮形式 变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、运转平稳、工作噪声低等优点；缺点是制造时稍复杂，工作时有轴向力，这对轴承不利。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，并导致变速器的质量和转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒挡。 本次设计一挡到五挡均采用斜齿圆柱齿轮，倒挡采用直齿圆柱齿轮。 挡的结构形式 如图 示，变速器换挡机构形式分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种。 1、滑动齿轮换挡 通常采用滑动直齿轮换挡，也有采用斜齿轮换挡的。滑动直齿轮换挡的优点是结构简单、紧凑、容易制造。缺点是换挡时齿面承受很大的冲击，会导致齿轮过早损坏，并且直齿轮工作噪声大，所以这种换挡方式一般仅用于一挡和倒 挡。 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 6 （ a）滑动齿轮换挡 （ b）啮合套换挡 （ c）同步器换挡 图 挡机构形式 2、啮合套换挡 用啮合套换挡，可将构成某传动比的一对齿轮，制成常啮合的斜齿轮。用啮合套换挡，因同时承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多，而轮齿又不参与换挡，它们都不会过早损坏，但不能消除换挡冲击，所以仍要求驾驶员有熟练的操纵技术。此外，因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器的轴向尺寸和旋转部分的总惯性力矩增大。因此，这种换挡方法目前只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用。 3、同步 器换挡 现代大多数汽车的变速器都采用同步器能保证迅速，无冲击，无噪声换挡，而与操纵技术熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、经济性和行车安全性。同上述两种换挡方法相比，虽然它有结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸大。同步环使用寿命短缺等缺点，但仍然得到广泛应用。由于同步器的广泛应用，寿命问题已得到基本解决。如瑞典的萨伯 司，用球墨铸铁制造同步器的关键部件，并在其工作表面上镀上一层钼，不仅提高了耐磨性，而且提高了工作表面的摩擦系数，这种同步器试验表明，它的寿命不低于齿轮寿命， 法国的贝利埃（ 德国择孚（ 公司的同步器均采用了这种工艺。 上述三种换挡方案，可同时用在一变速器中的不同挡位上，一般倒挡和一挡采用结构较简单的滑动直齿轮或啮合套的形式；对于常用的高挡位则采用同步器或啮合套。轿车要求轻便性和缩短换挡时间，因此采用全同步器变速器，倒挡采用滑动直齿轮。 承 的 形式 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 承套等。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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 7 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的前、后按直径系列选用深沟球轴承，输出轴的前、后轴承按直径系列选用圆锥滚子轴承，齿轮与轴之间选用滚针轴承。 的形式 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。 倒档轴为压入壳体孔中并固定不动的光轴，并由螺栓固定。 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。 速器操 纵 机构布置 方案设计 速器操纵机构的分类 用于机械式变速器的操纵机构，常见的是由变速杆、拨块、拨叉、变速叉轴及互锁、自锁和倒 挡 装置等主要零件组成，并依靠驾驶员手力完成选 挡 、换 挡 或推到空 挡工作，称为手动换 挡 变速器。 1、直接操纵式手动换 挡 变速器 当变速器布置在驾驶员座椅附近时，可将变速杆直接安装在变速器上，并依靠驾驶员手力 和通过变速杆直接完成换 挡 功能的手动换 挡 变速器，称为直接操纵变速器。这种操纵方案结构最简单，已得到广泛应用。近年来 ，单轨式操纵机构应用较多，其优点是减少了变速叉轴，各 挡 同用一组自锁装置，因而使操纵机构简化，但它要求各挡 换 挡 行程相等。 2、远距离操纵手动换 挡 变速器 平头式汽车或发动机后置后轮驱动汽车的变速器，受总体布置限制，变速器距驾驶员座位较远，这时需要在变速杆与拨叉之间布置若干传动件，换 挡 手力经过这些转换机构才能完成换 挡 功能。这种手动换 挡 变速器，称为远距离操纵手动换 挡 变速器。 3、电动自动换 挡 变速器 20 世纪 80 年代以后，在固定轴式机械变速器基础上，通过应用计算机和电子控制技术，使之实现自动换 挡 ，并取消了变速杆和离合器踏板。驾驶员只需控制油门踏板，汽车在行驶过程中就能自动完成换 挡 ，这种变速器成为电动自动换 挡 变速器 10。 由于所设计的变速器为两轴变速器，采用发动机前置前轮驱动，变速器离驾驶员座椅较近，所以采用直接操纵式手动换 挡 变速器。 型的操纵机构及其锁定装置 设计 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 8 图 典型的操纵机构图 定位装置的作用是将被啮合件保持在一定位置上，并防止自动啮合和分离，一般采用弹簧和钢球式机构。 1、换 挡 机构 变速器换 挡 机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换 挡 三种形式。 采用轴向滑动直齿齿轮换 挡 ，会在轮齿端面产生冲击，齿轮端部磨损加剧并过早损坏，并伴随着噪声。因此，除一 挡 、倒 挡 外已很少使用。 常啮合齿轮可用移动啮合套换 挡 。因承受换 挡 冲击载荷的接合齿齿数多，啮合套不会过早被损坏，但不能消除换 挡 冲击。目前这种换 挡 方法只在某些要求不高的 挡 位及重型货车变速器上应用。 使用同步器能保证换 挡 迅速、无冲击、无噪声，而与操作技术的熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性。同上述两种换 挡 方法比较，虽然 它有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大等缺点，但仍然得到广泛应用。利用同步器或啮合套换 挡 ，其换 挡 行程要比滑动齿轮换 挡 行程小。 通过比较，考虑汽车的操纵性能，本设计全部 挡 位均选用同步器换 挡 。 2、防脱 挡 设计 互锁装置是保证移动某一变速叉轴时，其它变速叉轴互被锁住，该机构的作用是防止同时挂入两 挡 ，而使挂 挡 出现重大故障。 操纵机构还应设有保证不能误挂倒 挡 的机构。通常是在倒 挡 叉或叉头上装有弹簧机构，使司机在换 挡 时因有弹簧力作用，产生明显的手感。 锁止机构还包括自锁、倒 挡 锁两个机构。 自锁机构的作用是将滑杆锁定在一 定位置，保证齿轮全齿长参加啮合，并防止自动脱 挡 和挂 挡 。自锁机构有球形锁定机构与杆形锁定机构两种类型。 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 9 倒 挡 锁的作用是使驾驶员必须对变速杆施加更大的力，方能挂入倒 挡 ，起到提醒注意的作用，以防误挂倒 挡 ，造成安全事故。 本次设计属于前置前轮驱动的轿车，操纵机构采用直接操纵方式，锁定机构全部采用，即设置自锁、互锁、倒档锁装置。采用自锁钢球来实现自锁，通过互锁销实现互锁。倒 挡 锁采用限位弹簧来实现，使驾驶员有感觉，防止误挂倒档。 章小结 本章对变速器传动机构的布置方案和零 部件结构方案进行了系统的分析，并给出了 此次设计的具体方案，即设计两轴式变速器，倒挡布置方案如图 a）所示，前进挡皆为斜齿圆柱齿轮，倒挡为直齿圆柱齿轮，采用全同步器式换挡形式， 轴承选 取深沟球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承。 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 10 第 3 章 变速器主要参数的选择及设计计算 速器设计依据的主要参数 本次设计是根据 技术参数来设计的一种变速器， 表 主要技术参数 发动机最大功率 48轮型号 165/66动机 最大转矩 100Nm 最大功率时转速 5700 r/大转矩时转速 3000r/高车速 145km/h 总质量 1400轴载荷 840数 及传动比范围 的确定 数的确定 变速器的挡数可在 3 20 个挡位范围内变化，通常变速器的挡数在 6 挡以下，当挡数超过 6 挡以后，可在 6 挡以下的主变速器基础上，再行配置副变速器，通过两者的组合获得多挡变速器。 增加变速器的挡数，能够改变汽车的动力性和燃油经济性以及平均车速。挡数越多，变速器的结构越复杂，并且使轮廓尺寸和质 量加大，同时操纵机构复杂，而且在使用时换挡频率增高并增加了换挡难度。 在最低挡传动比不变的条件，增加变速器的挡数会使变速器相邻的低 挡 与高 挡 之间的传动比比值减小，使换挡工作容易进行。要求相邻挡位之间的传动比值在 下，该值越小换挡工作越容易进行。因高挡使用频繁，所以又要求高 挡 区相邻挡位之间的传动比比值，要比低 挡 区相邻挡位之间的传动比比值小。 本次设计的变速器采用 5 个前进挡位， 1 个倒挡位。 动比范围 变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动比的比值。最高挡通常是 的变速器最 高挡是超速挡 ,传动比为 响最低挡传动比选取的因素有：发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力、驱动轮与路面间的附着力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低稳定行驶车速等。目前乘用车的传动比范围在 间，总质量轻的商用车在 间，其他商用车则更大。 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 11 本次设计的变速器 最高挡 传动比范围是 速器各 挡 传动比的确定 减速器传动比 发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为： 0377.0 （ 式中： 汽车行驶速度（ km/h） ； n 发动机转速（ r/； r 车轮滚动半径（ m）； 变速器传动比； 0i主减速器传动比。 已知：最高车速45 km/h；最高档为超速档，传动比轮滚动半径由所选用的轮胎规格 165/65到 r =264(发动机转速 n =700（ r/；由公式（ 到主减速器传动比计算公式： 6 0 03 7 ag 低挡传动比计算 按最大爬 坡度设计，满足最大通过能力条件，即用一 挡 通过要求的最大坡道角道时，驱动力应大于或等于此时的滚动阻力和上坡阻力（加速阻力为零，空气阻力忽略不计）。用公式表示如下： m a xm a a x s i nc o s （ 式中： G 车辆总重量 (N)； f 坡道面滚动阻力系数 (对沥青路面 = 发动机最大扭矩 (Nm)； 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 12 0i主减速器传动比； 变速器传动比； t为传动效率（ R 车轮滚动半径； 最大爬坡度（一般轿车要求能爬上 30%的坡，大约 由公式（ ： 0m a xm a xm a s i s( （ 已知： m=1400015.0f ； ； r=100m； i；g=9.0t， 把以上数据代入（ ： 0 2 6 i 0 o 0 0(1 满足不产 生滑转条件。即用一 挡 发出最大驱动力时，驱动轮不产生滑转现象。公式表示如下： r 10m a x iT 0 （ 式中： 驱动轮的地面法向反力， ； 驱动轮与地面间的附着系数；对混凝土 或沥青路面 可取 间。 已知： 8401 m 取 数据代入（ 得： 0 2 01 所以，一 挡 传 动比的选择范围是： 初选一 挡 传动比为 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 13 速器各挡传动比的分配 等比级数分配其它各档传动比，即： 心距的选择 初选中心距可根据经验公式计算： 3 1m a x （ 式中： A 变速器中心距（ 中心距系数，乘用车 发动机最大输出转距为 100（ Nm）； 1i 变速器一挡传动比为 g变速器传动效率，取 96%。 A （ 3 =（ 车变速器的中心距在 60 80取 A=62 形尺寸 确定 变速器的横向外形尺寸，可根据齿轮直径以及倒挡中间齿轮和换挡机构的布置初步确定。 影响变速器壳体的轴向尺寸的因素有挡数、换挡机构形式以及齿轮形式。 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 14 乘用车四挡变速器壳体的轴向尺寸为（ A。 商用车四挡变速器壳体的轴向尺寸可参考下列数据选用： （ 1）四挡 （ A （ 2）五挡 （ A （ 3）六挡 （ A 当变速器选用的挡数和同步器多时，上述中心距系 数应取给出范围的上限。为了检测方便，中心距 A 最好取为整数。 轴向尺寸为（ A=186 为 220 轮参数 确定 1、 模数 齿轮模数是一个重要参数，并且影响它的选取因素又很多，如齿轮的强度、质量、噪声、工艺要求等。少数情况下，汽车变速器各挡齿轮均选用相同的模数，变速器用齿轮模数的范围如表 所选模数值应符合国家标准 13571987 的规定，如表 用时，应优先选用第一系列，括号内的模数尽可能不用。啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线齿形。由于工艺 上的原因，同一变速器中的接合齿模数相同。其取用范围是：乘用车和总质量货车为 质量货车为 取较小的模数值可使齿数增多，有利于换挡。 表 车变速器齿轮的法向模数乘用车的发动机排量 V/L 货车的最大总质量 t VV14.0 数nm/ 车变速器常用的齿轮模数 （ 一系列 系列 轿车模数的选取以发动机排量作为依据，由表 取各档模数为 5.2于轿车对降低噪声和振动的水平要求较高，所以一挡到五挡均采用斜齿轮，倒挡采用直齿轮。 2、 压力角 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 15 对于轿车，为了降低噪声，应选用 15、 16、 小些的压力角。对货车，为提高齿轮强度，应选用 25等大些的压力角 15。 国家规定的标准压力角为 20，所 以普遍采用的压力角为 20。啮合套或同步器的压力角有 20、 25、 30等，普遍采用 30压力角。 本变速器为了加工方便，故全部选用标准压力角 20。 3、 螺旋角 斜齿轮在变速器中得到广泛应用。选取斜齿轮的螺旋角，应注意它对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。在齿轮选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。试验还证明：随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高。不过当螺旋角大于 30时，其抗弯强度骤然下降，而接触强度仍继续上升。因此，从 提高低 挡 齿轮的抗弯强度出发，并不希望用过大的螺旋角，以 15 25为宜；而从提高高档齿轮的接触强度和增加重合度着眼，应选用较大的螺旋角。 斜齿轮螺旋角可在下面提供的范围内选用： （ 1）乘用车变速器 1）两轴式变速器为 20 25 2）中间轴式变速器为 22 34 （ 2）货车变速器： 18 26 本设计初选螺旋角全部为 20。 4、 齿宽 在选择齿宽时，应该注意齿宽对变速器的轴向尺寸、质量、齿轮工作平稳性、齿轮强度和齿轮工作时的受力均匀程度等均有影响。 通常根据齿轮模数 m(大小来选定齿宽： （ 1）直齿 b=为 （ 2）斜齿轮 b=ck nm， 斜齿， 、二挡 nc 、四、五挡 黑龙江工程学院本科生毕业设计（ 论文 ） 16 nc 齿倒挡 nc 、 齿轮的变位系数的选择原则 齿轮的变位是齿轮设计中一个非常重要的环节。采用变位齿轮，除为了避免齿轮产生根切和配凑中心距以外，它还影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨损、抗胶合能力及齿轮 的啮合噪声。 变位齿轮主要有两类：高度变位和角度变位。高度变位齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数之和等于零。高度变位可增加小齿轮的齿根强度，使它达到和大齿轮强度相接近的程度。高度变位齿轮副的缺点是不能同时增加一对齿轮的强度，也很难降低噪声。角度变位齿轮副的变位系数之和不等于零。角度变位既具有高度变位的优点，又避免了其缺点。 变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工作，有时还承受冲击负荷。对于高挡齿轮，其主要损坏形式是齿面疲劳剥落，因此应按保证最大接触强度和抗胶合及耐磨损最有利的原则选择变位系数。为提高接触强度，应使 总变位系数尽可能取大些，这样两齿轮的齿廓渐开线离基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应力。对于低 挡 齿轮，由于小齿轮的齿根强度较低，加之传递载荷较大，小齿轮可能出现齿根弯曲、断裂的 现象。为提高小齿轮的抗弯强度，应根据危险断面齿厚相等的条件 来选择大小齿轮的变位系数，此时小齿