三轴六档变速器结构设计【直接操纵手动换挡变速器】（全套含CAD图纸）
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三轴六档
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中文译文 车身结构和自动变速器 1 车身结构 车是一个人可以拥有的最迷人的设备，汽车也是一最普遍的设备，一辆车包含了许多不同的技术。每一个零部件都有自己专门的设计和工程技术领域。但是，任何汽车是由四个基本部分：发动机，底盘，车身和电气系统。 作为动力源，发动机要求一个燃油系统提供燃料或混合空气。它在动力生产过程中起着非常重要的作用。假设该发动机是一个汽油发动机，燃油泵系统的液体汽油从油箱到化油器位置使汽油与空气可以混合。混合物被传递到发动机燃烧。如果发动机电喷发动机，燃料从油箱被传递 给喷油器通过一个电动燃油泵。燃料喷油器，直接控制进气歧管中的燃油计量，由电控燃油喷射系统发出脉冲。电控燃油喷射系统根据发动机状态确定的空气燃料比。 一个是作为一个支持车身框架的底盘用来组装所有的汽车零部件上。事实上，当从发动机的动力传送到底盘，动力系统开始，接着转向，车轮悬架，制动系统和轮胎。这些组件彼此联系密切。实际上，驱动系统将发动机的动力传输到驱动轮。该驱动系统由离合器，变速箱，万向节，驱动桥等组成。 汽车车身框架在底盘上，其功能是为用户提供舒适，保护和空间。车身一般分为四个部分：前，上部或 顶部，后部和底部。这些部分是进一步分成小单位，如发动机罩，挡泥板，顶板，车门，仪表盘，保险杠和行李舱。电气系统被认为是汽车的电源为汽车供应照明用电。电气系统包含电池的电气系统，灯光，发电机，发动机点火，照明电路，以及控制其使用的各种开关。 随着汽车工业的迅猛发展，新式的车正在设计和性能方面变得更好。当汽车非常受人们欢迎时，许多关于相应事实的负面问题应当由科学家考虑，如能源危机，空气污染和交通堵塞。因此，科学家和汽车制造商致力于改善燃油经济性，控制废气排放；同时政府正积极采取措施来解决交通问题。 2 自动变速 器 什么是变速器？ 变速器是一个连接到发动机的背后和发送来自发动机的功率以驱动车轮的装置。汽车发动机在一定转速（旋转 /分钟）处于最佳运行的范围时，它的职责 是传输以确保动力被传递到车轮使保持在该范围内的发动机通过不同的齿轮联合工作。在低速档，发动机会使驱动轮转得更快而在高速运转时的发动机则是在偷懒 0 迈的速度持续。除了各前进档，传输也有个空挡即车轮断开驱动和倒档 后，还有抱死的位置，在这个位置上，一种闭锁装置（不同于那些房门上呆板的自动锁）是在输出轴槽中插入锁定驱动器以防止车轮转动从而防止车辆滑动。 现代的自动变速箱是迄今为止，在今天的汽车中最复杂的机械部件。自动变速器包含机械系统，液压系统，电气系统和计算机控制，所有的工作中去几乎没有注意的完美和谐在一起，直到有一个问题。 对于现代的汽车，自动变速器是一个复杂的组件，这种传递动力的方式，是液力变矩期充当离合器来连接发动机和变速器。 两个基本类型的自动变速器基于该车辆是否是前驱动或后驱动。对发动机前置后驱动的汽车，变速器通常安装在发动机后底盘中心与油门配合。变速器输出轴连接到后桥，把发动机 的动力传递到后轮，动力传输系统是直线的，从发动机通过液力变矩器、变速器、传动轴、最后直接到到达车轮。 对于发动机前置前轮驱动的汽车，变速器通常和差速器装在一起。对于前驱动的汽车，变速器安装在发动机一侧，前车轴直接连接到差速器上，把动力传递给前轮。在这个布置中，动力来自于发动机，通过液力变矩器、变速器输出的动力通过了一个 180 度大转弯，经过变速器沿发动机侧边通过传动轴输出到前轮。 还有其它的一些布置，发动机前置前驱动，发动机横向布置，装设一个分动器可以实现四轮驱动。但这种形式目前是最常用的：发 动机中置后驱动，可以使重量均匀的分布在前、后轮之间，改善了操作性能；发动机后置后驱动，发动机、变速器、驱动轮都在后方，这种后置式的发动机的安排，是最满意的。 现代的自动变速器包括了许多组件和系统的协同工作，有行星齿轮组、液压系统、密封件和垫圈、变矩器、调节器、节气门拉线、计算机控制这些都是多年来由机械式演变过来的。这用简单、通用的解释，描述一下这些系统。 星齿轮组 自动变速器箱体内有很多齿轮，有各种不同的组合，在一个变速箱内，齿轮的滑动沿轴线从一个位置到另一个位置，对各种大小齿轮的 要求，有正确的传动比。在一个自动变速箱，至始至终，不是齿轮的机械移动来达到这一点的，通过行星齿轮组来完成。 基本的行星齿轮组成由一个太阳轮、一个齿圈、并且有两个或两个以上的行星齿轮，全部齿轮都是常啮合。行星齿轮的相互联系通过一个共同的载体，使齿 轮相互啮合在一起。一个传递方式，这个系统可以从发动机的输出连接到齿圈作为主动件，连接行星轮作为从动件，并锁定太阳轮，使起不能转动。在这情况下，当我们把齿圈、行星齿轮，沿太阳轮转动，主动件与从动件就同向转动，从动件的转速慢，齿轮减速就类似汽车的一挡。 如果解开太 阳轮和锁定其它两个元素，这就会使这三个要素以同样的速度转动，齿轮的传动就类似于汽车是第三或高挡位。另一个方式是，把行星架锁定，使太阳轮作为主动轮，齿圈作为从动件，这时它们的转动方向就相反，就类似以汽车的到挡。 上面所说的，在实际的传动过程是如何控制。齿圈为输入轴，行星架为输出轴，都是通过盘式离合器控制。太阳轮一个单向离合器，一个制动器，当制动器作用时，太阳轮只能从一个方向转动。 在这情况下，离合器的使用，锁定行星架与太阳轮迫使它们以相同的转速转动。如果它们的离合器和制动器都被释放，该系统在自由状态。变速器的 行星齿轮组太阳轮是自由的，比输出动力。在一挡位，制动器制动太阳轮跟随转动，从第一挡到高挡制动器释放和离合器使用到输入轴，它们以同一个速度转动。 使用两个或两个以上的行星齿轮组以各种方式连接，可提供不同的前进速度和扭矩，普遍的使用以现代的自动变速器。 式离合器 片式离合器主要由若干交替排列的离合器盘和离合器片组成。每片离合器盘上有伸出的突线，勾住离合器鼓，以输入轴连接。离合器片内的键槽与离合器壳互相啮合，离合器壳与中间轴键槽连接，中间轴又与后行星排内齿圈用键槽连接。因此，离合器盘和离合器片分别与输入 轴和湖行星排内齿圈连接。操作离合器的活塞安装以离合器鼓上，离合器鼓亦称做为活塞缸。 向离合器 单向离合器是一种只可以使元件在一个方向转动，如把齿圈自由在一贯方向，而不能反向转动，这种作用就象是，自行车踏板转动时，可以带动车轮转动，当车轮转动或向另一个方向转动是自由的 一个单向离合器用于一挡时，在驱动方向是，当从停止开始加速，在第一个齿轮输出动力，如果继续加速，不在一挡位？汽车继续加速，他就是一个方向自由的。此时，单向离合器不在输出动力，当车速慢下来时，转速慢，它就可以起作用。这一个现象由于 ，在提供力的时候它才起作用，在高速时，是自由的。 力变矩器 对于自动变速器，液力变矩器取代离合器装于车上。它的作用是：当车停下 来，发动机还可以继续运转。传递扭矩的原理，比如，把一个风扇吹向另一个，另一个不用插电也能跟它一起转动，如果你压住扇片，它就不会转动，但你一放手，它就开始加速，直到速度接近动力风扇。它们两者的差异就是：变矩器不是利用空气，而是利用油液，以使他的传递更加准确。 液力变矩器是一个较大的盆壮装置，安装在发动机与变速器之间。它包含三个部件，协同工作，为变速器提供动力，液力变矩器的三要 素是：泵论、涡轮、导轮，泵论是通过螺栓直接安装在发动机的曲轴上，转速与发动机的相同，涡轮连接到变速器的输入轴上，为汽车提供动力，导轮上装有一个单向离合器，使他只可以在一个方向转动，而在另一方被固定，每一个要素之间通过液流传递扭矩。 发动机启动后，输入轴开始旋转，带动泵轮旋转，因旋转产生的离心力使泵轮叶片间的液流沿叶片从外缘向外甩出；接着又由于泵轮和涡轮转速差引起泵轮叶片外缘与涡轮叶片外缘产生了压力差，液流从液压高的泵轮叶片外缘流进涡轮叶片外缘，同时，泵轮的旋转也使得其叶片带动液流随工作轮旋转，这一旋转就使液 流流进涡轮时方向改变，从而冲击涡轮叶片推动涡轮绕泵轮同一方向旋转。从涡轮流出的液流进入固定不动的导轮，经导轮叶片改变方向后回流至泵轮。如果涡轮的速度大大低于泵轮转素时，导轮仍锁住不动。导轮停止，液流通过导轮时重新进入泵轮，促使泵轮旋转起到扭矩增大的作用。由于泵轮和导轮的转速增加，液流开始改变方向流向泵轮叶片背面，也可以产生增矩的作用。由于车速的提高，这三要素句以相同的转速旋转，为了提高燃油经济性，在液力变矩器上装了一个锁止离合器，车速达到 40 50 英里的时候，锁止离合器就把三要素连为一体，这种控制是计算机控 制。 压系统 液压系统是一个复杂的迷宫壮通道，液流压力控制变速器扭矩的输出。液流有若干用途，包括：换挡控制、润滑、冷却。不象发动机，它只用来润滑，每一个流动，是依赖于不断提供的液体压力。为了使油液在一个正常的温度工作，部分液流从散热器中流过以便散热。液体通过此通道被冷却，然后返回到传输通道。液里变矩器和散热器，是用来给液流散热的。事实上大部分的摩擦表面都淹没在油液中，比如：离合器盘、离合器片，也能正常的工作。 泵 油泵主要是负责提供油液传输过程中的压力，油泵安装在前面的泵轮上，并且以发动 机的曲轴相连，当发动机转动时，带动油泵运转，产生压力，提供足够的油。油进入油泵时通过一个空气滤清器，安装在油底壳的底部。压力调节器、调压阀、压力修正阀调节后送到各个管路。 体 阀体是自动变速器的控制中心。它包含一个迷宫壮的通道输送液压油，在每一个工况下控制离合器和其它伺服机构，顺利的控制齿轮传动情况。 最重要的阀门一个直接控制的手动阀。手动阀是直接连接到齿轮变速箱里面的，根据它所在位置打开或关闭各种通道，控制换挡节奏。用齿轮变速传动来举例说明，监控车辆的速度和油门的位置，以便它能确定最佳的换挡时间 ，。计算机的控制，通过电磁阀控制油压压力，控制离合器或制动器，以更精确的控制换挡点。 封垫和垫圈 一个自动变速器有许多的密封件和垫圈，以控制流动的液压油，使它不外泄。主要有两个外部密封垫：前油封和后油封。前油封安装到变速器的变矩器，这使得油底壳到变矩器的油液能自由流动，而不外泄。后密封垫使游液不泄漏到输出轴。 密封垫通常用橡胶（类似汽车挡风玻璃雨刮器叶片），它是用来保持不泄漏到其它部分，如旋转轴。在有的情况下，用一个弹簧和橡胶在一起，如用在花键轴。 垫圈是一种用来密封两个固定部分，使其连接在一起。 一些常见的衬垫材料是：硬纸、软木、橡胶、有机硅和软金属。 除了主要的密封垫，也有一些其它的密封垫和垫片，因使用条件而定，有的从轴到轴的连接。一个常见的例子是橡胶 O 型密封圈用来密封换的挡轴。就是说，你所操作的边速杠在转动时，另一个例子是大部分常见的油底壳垫片，事实上，密封垫是随时进行更换，防止油不泄漏。 算机控制 计算机控制是利用传感器对发动机和变速器提取数据，因为节气门位置、汽车行驶速度、发动机转速、发动机负荷等是变数。利用这些数据可以精确控制换挡点，以便换挡平顺。一些电脑数据，能了解行驶条件，并不 断的适应行驶条件的变化，使汽车稳定的行驶。 由于计算机的控制，通过一个特殊的元素代替了手动控制，在每一个工况都是安全的。计算机的控制，确保发动机转速不至于过高而使发动机损坏。 另一个好处是，这些精确的数据输入系统，有一个自诊断系统，以便能使我们及时的发现问题，当有问题时，故障指示灯就闪烁。维修人员就可以根据检测设备检测出的故障码，很快的找到问题所在部位。 参考文献 1冈村和柏原，传输的发展 3级变速（第一次报告，传动设计）。 系列 57 1991）， 288 2弗兰克 机械设计， 571985）， 68 本科毕业设计英文参考资料 题 目 院 系 机 械 学 院 专 业 机械设计制造及其自动化 姓 名 _ 学 号 学习年限 指导教师 申请学位 2012年 5 月 10 日 英文原文 is of a of A of to is of up of As of a to or of It a in is a a be is to it is If FI is to by of an to is by CU of to A is as a an is to on In to be to it on to In by to of of of in to to be by as So to to at is as is on is to is or as is an 2 is a is a is to of to An at at a it is s to is to It In in to in is be in 0 In to a a to in to is In a a on a is a in to is by in s in is a is by in s It is a of A or is of a to to of on is or On a is to of is in of A to is in is to to on is it it is to On a is to is a on a is in it on of of to to In to a a 180 to is is to it is to a of is to of by A is by a to is on is on is in to in is on of to in a of or to be an to to in In a as to as in to In an to is of of a a or in to a to on to of a be is by to to so it t In we is to in as at a to a in . If we to at so to at of as is a is or we a is by to to in us in an is to is to is to a “ is to is to of of is a be to is in to to at If be in is it on To in is to To to is is to at as or in to in of a of on of a to on on of is a is by at to so as A as a “ is a a as to in in is A a is is in is in to a in if it is in to as if in ow go of in a is is a or a is On of on It is to to to a a is a is is If on to it as as it to up it to of a is of it or to be A is a is It of to to of is to in is to s at is is to of to is to a so it in in of in to of is is by it it in a of it If is of it is by to at a “a As of up on to in as As to at 80s , in to a to as 0 is by t is rd th is a of to of a of of a s is on a of is In to at a of is to of to a is in in is to A an of of In of of a in on to in to is is in is to of is to a is as is a of a is at of up a to is to of as is of It a of to of to to of in a is -3 nd or -2 a is is to on is to s ) st It up to so it -2 On in to to or to An to of to it to to to A is of to in a is to a as a In is by a he in A is a of to a of to A is is is to is In a to a on to as to as as or to it so is of to of as it a a it in or in to at to th购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 摘 要 : 汽车变速器发展经历了 100 多年 ,从最初采用侧链传动到手动变速器到现在的液力自动变速器和电控机械式自动变速器 ,再向无级自动变速器方向发展。发动机是汽车的心脏 ,发动机产生的动力必须经过传动系统才能驱动车轮转动。传动系统的心脏是变速器。由于发动机的转速和转矩的变化范围小 ,而汽车行驶速度的变化范围广 ,所以一开始传动系统就设置了变速器。变速器的作用 : 改变汽车的传动比 ,扩大驱动车轮转矩和转速的范围 ,使车辆适应各种变化的行驶工况 ,同时使发动机在理想的工况下工作 ; 在发动机转矩方向不变的前提下 ,实现汽车的倒退行驶 ; 实现空挡 ,中断发动机传递给车轮的动力 ,使发动机能够起动、怠速。 100 多年中 ,变速器经历了用变速杆改变链条的传动比手动变速器有级自动变速器无级自动变速器的发展历程。 关键词 : 汽车；变速器；工作原理；发展历史；发展趋势 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 he of 00 of to to to is of of is of As on of s of so at on up a of of to to to in at it in in of of it on in of so 00 of a no of of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 目录 摘 要 . 1 章 绪论 .课题的目的和意义 .课 题研究的现状 .变速器的设计思想 .研究的主要工作内容 . 2 章 变速器设计的总体方案 .设计依据 .传动机构布置方案分析 ,4 变速器基本参数的确定 ,6 第 3 章 主要零部件的设计及计算 ,11 齿轮的设计及校核 ,11 齿轮参数确定及各档齿轮齿 数分配 ,11 齿轮强度计算 ,18 变速器齿轮的材料及热处理 ,21 轴的设计及校核 ,21 初选轴的直径 . 轴的刚度计算 . 轴的强度计算 . 4 章 同步器的选择 .惯性式同步器 . 锁环式同步器的机构 . 锁环式同步器的工作原理 . 锁环式同步器主要尺寸的确定 .主要参数的确定 . 摩擦因数 f. 同步环主要尺寸的确定 . 锁止角 . 同步时间 .买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 动惯量的计算 . 5 章 变速器操纵机构的选择和箱体设计原则 .变速器操纵机构的选择 .变速器箱体设计原则 . 谢 .考文献 .买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 第 1 章 绪 论 题的目的和意义 变速器用来改变发动机传到驱动轮上 的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器若采用浮动式结构的齿轮轴，工作时会产生挠度。因此，一方面降低了输出轴的刚性，另一方面造成了啮合齿轮啮合不良，致使齿轮强度降低，增加了运转噪音，影响了整机的性能。 为了近一步提升后驱动变速器的性能，增加后驱 轿 车市场销售份额，应该建立一个适应发动机排量为 的后驱动变速器新平台，以满足车厂和用户更高 层次的要求。 设计方案 力求实现： （ 1） 变速器结构更加紧凑、合理，承载能力较大，满足匹配发动机之所需； （ 2） 选挡、换挡轻便、灵活、可靠； （ 3） 同步器结构合理，性能稳定，有利于换挡； （ 4） 齿轮承载能力高，运转噪音低，传递运动平稳。 题研究的现状 目前，国内外汽车变速器的发展十分迅速，普遍研究和采用电控自动变速器，这种变速器具有更好的驾驶性能、良好的行驶性能、以及更高的行车安全性。但是驾驶员失去了驾驶乐趣，不能更好的体验驾驶所带来的乐趣。机械式手动变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本 低 和工作可靠，具有良好的驾驶乐趣等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。在档位的设置方面，国外对其操纵的方便性和档位数等方面的要求愈来愈高。目前， 4档特别是 5 档变速器的用量有日渐增多的趋势。同时， 6 档变速器的装车率也在日益上升。 变速器档位数的增多可提高发动机的功率利用率、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。 汽车变速器是 汽车的重要部件之一， 用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行使工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最 有利的工况范围内工作。变购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 速器设有空 档 ，可在起动发动机、汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒 档 ，使汽车获得倒退行使能力。 汽车变速器技术的发展历史： 手动变速器（ 要采用了齿轮传动的降速原理。变速器内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换挡工作，也就是通过操纵机构使变速器内不同的齿轮副工作。 自动变速器（ 由液力变矩器 ， 行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力变矩器和齿轮组合的方式来达到变速变 矩。 在传统干式离合器和手动齿轮变速器的基础上改造而成，主要改变了手动换挡操纵部分。即在 体结构不变的情况下改用电子控制来实现自动换挡。 无级变速器（ ,又称为连续变速式机械变速器。金属带式无级变速器主要包括主动轮组 ， 从动轮组，金属带和液压泵等基本部件。主要靠主动轮，从动轮和传动带来实现速比的无级变化，传动带一般用橡胶带，金属带和金属链等。 无限变速式机械无级变速器（ 用的是一种摩擦板式变速原理。 核心部分由输入传动盘，输出传动盘和动盘组成。它们之间的接触点以润滑油作介质，金属之间不接触，通过改变 置的角度变化而实现传动比的连续而无限的变化。 速器的设计思想 根据发动机匹配的 轿 车的基本参数，及发动机的基本参数，设计能够匹配各项的新型后驱动变速器。 新型后驱动变速器应满足： （ 1） 发动机排量 ； （ 2）六 个前进挡，一个倒档 ； （ 3） 输入、输出轴保证两点支承 ； （ 4） 采用同步器，保证可靠平稳换挡 ； （ 5） 齿轮、轴及轴承满足使用要求 。 究的主要工作内容 中间轴式变速器主要用于后轮驱动变速器，所以，根据实际汽车发动机匹配所需，本文计划对适用于后驱动发动机固定中间轴式变速器作为总的布置方案。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 变速器中各档齿轮按照档位先后顺序在轴上排列；各档的换挡方式；齿轮与轴的配套方案；轴承支承位置等结构。 确定变速器的档位数；各档传动比；中心距；轴向长度等。 齿轮参数；各档齿轮齿数分配；轮齿强度计算；轴的设计及校核；轴承的设计及校 核；同步器主要参数的选取；操纵机构的设计等。 根据设计方案，通过 成装配图及零件图的绘制。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 12 第 2 章 变速器设计的总体方案 变速器是汽车传动系的重要组成部分，是连接发动机和整车之间的一个动力总成，起到将发动机的动力通过转换传到整车，以满足整车在不同工况的需求。所以整车和发动机的主要参数对变速器的总体方案均产生较大 影响。 计依据 随着消费者对汽车安全性、舒适性、经济性和动力性需求的提高，汽车的技术含量不断提高 ， 机械式手动变速器 具有结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠，具有良好的驾驶乐趣等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。在档位的设置方面，国外对其操纵的方便性和档位数等方面的要求愈来愈高。目前， 4 档特别是 5 档变速器的用量有日渐增多的趋势。同时， 6 档变速器的装车率也在日益上升。 变速器档位数的增多可提高发动机的功率利用率、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。 设计新型后驱动变速器以使变速器结构更加紧凑、合理、承载能力强。 选择车型为 20i 雅型轿车 进行设计，基本性能参数如表 表 本性能参数 发动机参数 排量 (L) 大功率 (110(6200r/最大扭矩 (Nm) 200(3600r/底盘参数 驱动方式 后轮驱动 轮胎规格 205/55 车尺寸及质量 长 *宽 *高 (4520*1817*1421 轴距 (2760 总质量 (3000 整备质量 (1425 整车性能参数 最高车速 (km/h) 220 最大爬坡度 30% 注：其中， 205/55 示轮胎断 面宽 B=205，扁平比 H/B=55,轮辋直径 16 故车轮滚动半径近似等于轮胎半径，为 r=(05*2= 动机构布置方案分析 变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。变速传动机构可按前进档数或轴的不同分类，分为固定轴式和旋转轴式两大类，而前者又分为两轴式 ，中间轴式和多中间轴式变速器等。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 轴式和中间轴式变速器 现代汽车大多数都采用固定轴式变速器，而两轴式和中间轴式应用最为广泛。其中，两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。中 间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。在设计时，究竟采用哪一种方案，除了汽车总布置的要求外，还要考虑以下几个方面： 与中间轴式变速器比较，两轴式变速器因轴和轴承数少，所以有结构简单，轮廓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。因两轴式变速器不能设置直接档，所以在高档工作是齿轮和轴承均承载，不仅工作噪声增大，且易损坏。还有，受结构限制，两轴式变速器的一档速比不可能设计的很大。对于前进档，两轴式变速器输入轴的转动方向与输出轴的 转动方向相反；而中间轴式变速器的第一轴与输出轴的转动方向相同。 中间轴式变速器可以设置直接档，在使用直接档时，变速器的齿轮和轴承及轴承均不承载，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他档位，因而提高了变速器的使用寿命。在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，这是它的缺点。对于本设计，采用如图 示的传动方案。 图 间轴式变速器传动方案 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 14 档的形式和布置方案 图 常见的布置方案。图 a）方案广泛用于前进档都是同步器换档的四档轿车和轻型货车变速器中；图 b）方案的优点是可以利用中间轴上的 1 档齿轮，因而缩短了中间轴的长度，但换档时两对齿轮必须同时啮合，致使换档困难，某些轻型货车四档变速器采用这种方案；图 c）方案能获得较大的倒档速比，突出的缺点是换档程序不合理；图 d）方案针对前者的缺点作了修改，因而在货车变速器中取代了图 c）方案；图 e）方案中，将中间轴上的一档和倒档齿轮做成一体，其齿宽加大，因而缩短了一些长度；图 f）方案采用了全部齿轮副均为常啮合齿轮，换档更为轻便；为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，g）方案，其缺点是一档和倒档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档变速器的选择： 本次设计中采用中间轴式变速器，图 f）琐事得到当布置方案。 图 档布置方案 速器基本参数的确定 数的确定 挡数的设置与整车的动力性和经济性有关。就动力性而言，增加变速器的挡数，能够增加发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了整 车的加速与爬坡能力。就燃油经济性而言，挡数多，增加了发动机在低油耗区工作购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 的可能性，降低油耗。所以挡数设置为 六 档。 动比的确定 1、主减速器传动比的确定 发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为： 06377.0 （ 式中： 汽车行驶速度（ km/h）； 发动机转速（ r/ r 车轮滚动半径（ m）； 6i 变速器 直接档 传动比； 0i 主减速器传动比。 已知：最高车速20km/h；最高档为超速档，传动比6i=1；车轮滚动半径由所选用的轮胎规格 205/55到 r =发动机转速 n =200（ r/由公式（ 到主减速器传动比： 、最 低 档传动比计算 按最大爬坡度设计，满足最大通过能力条件，即用一档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） 13。用公式表示如下： m a xm a a x s o s （ 式中： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 16 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)； 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=3000019.0f ； ； r=200m； g=90.0t，把以上数据代入（ ： 足不产生滑转条件。即用一档发出最大驱动力时，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 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 之间。 已知： 3000m 取 数据代入（ 得： 所以，初选一档传动比为 3、变速器各档速比的配置 按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： 31m 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 200（ Nm）； 1i 变速器一档 传动比为 g 变速器传动效率，取 96%。 A = A=90 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 18 速器的外形尺寸 变速器的横向外形尺寸，可以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。影响变速器壳体轴向尺寸的因素有档数、换档机构形式以及齿轮形式。 乘用车变速器壳体的轴向尺寸可参考下列 公式 选用： ； L = 3 . 4 9 0 = 2 5 5 m m 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 19 第 3 章 主要零部件的设计及计算 轮的设计及校核 轮参数确定及各挡齿轮齿数分配 m 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。对于乘用车为了减少噪声应合理减小模数，乘用车和总质量在 货车为 取 m= 国家规定的标准压力角为 20 ，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为 20 。 选取斜齿轮的螺旋角，应该注意它对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。螺旋角应选择适宜，太小时发挥不出斜齿轮的优越性，太大又会使轴向力过大。轿车变速器齿轮应采用较大螺旋角以提高运转平稳性，降低噪声。 乘用车中间轴式变速器 为 22 34，选 =25 。 b 齿宽的选择既要考虑变速器的质量小，轴向尺寸紧凑，又要保证轮齿的强度及工作平稳性的要求，通常是根据齿轮模数来确定齿宽 b。cb=k m， 其中速器中一般倒挡采用直齿圆柱齿轮 ；常啮合及其他挡位用斜齿圆柱齿轮 齿顶高系数对重合度、轮齿强度、工作噪声、轮齿相对滑动速度、轮齿根切和齿顶厚度等有影响。一般齿轮的齿顶高系数0 ，为一般汽车变速器齿轮所采用。 分配齿数时应注意的是，各挡齿轮的齿数比应该尽可能不是整数，以使齿面磨损均匀。 （ 1）确定一挡齿轮的齿数 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凑配中心距以外，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。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 20 一挡齿轮参数如表 表 挡齿轮基本参数 序号 计算项目 计算公式 1 端面压力角 t a nt a n 0 . 3 9 , 2 1 . 3 7c o s 2 分度圆直径 12 42 m m m11 130 m m m3 齿顶高 0 1 2( ) 3 . 4 5f x m m m 0 1 1( ) 1 . 5 5f x m m m 4 齿根高 0 1 2( ) 3 . 1 1f c x m m m 0 1 1( ) 5 . 0 1f c x m m m 5 齿顶圆直径 2 5 4d h m m 2 1 3 6d h m m 6 齿根圆直径 2 4 0d h m m 2 1 3 2d h m m 7 当量齿数 103 22c o 93 63c o 8 齿宽 7 2 . 5 1 7 . 5 m m m 7 2 . 5 1 7 . 5 m m m 由 于 一 挡 采 用 斜 齿 轮 传 动 ， 所 以 齿 数 和2 c o s 2 9 0 0 . 9 1 6 5 . 5 22 . 5m ， 圆 整 后 得 齿 数 和 为 66 ， 修 正 后 。 凑配中心距 1 1 1 2() 902 c o s mA m m A ； 斜齿端面模数 2 . 7 2c o s nt mm m m； 啮合角 1 1 1 2c o s ( ) c o s 0 . 9 42 ， 20 ； 故总变位系数 0x ，即为高度变位。 查得：1 2 1 10 . 3 8 , 0 . 3 8 故。两齿轮分度圆仍相切，节圆与分度圆重合，全齿高不变。 （ 2）对中心距进行修正 因为计算齿轮和 ，经过取整数使中心距有了变化，所以应根据取定的 新计算中心距 A 作为各挡齿轮齿数分配的依据。 702 c o m m。 由一挡传动比 21111 12Z 求出常啮合传动齿轮的齿数比： 21211 11ZZ （ 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 21 而常啮合传动齿轮的中心距与一挡齿轮的中心距相等，即： 12()2 c o （ 由公式（ ： 122 5 , 4 2。 核算 291 1 10Z =前 1 相差较小，故由（ 得：齿轮 1、2 精确的螺旋角2 。 凑配中心距 12 () 902 c o s mA m m A ； 斜齿端面模数 2 . 6 9c o s nt mm m m； 啮合角 12c o s ( ) c o s 0 . 9 42 ，故 20 ，角度变位。 查得 210 , 0 . 1 8 0 . 1 8x x x 故。 （ 3）确定常啮合传动齿轮副的齿数 见表 啮合齿轮基本参数 序号 计算项目 计算公式 1 分度圆直 径 1 66 m m m 2 112 m m m 2 齿顶高 01( ) 2 . 0 5a n nh f x m m m 02( ) 2 . 9 5a n nh f x m m m 3 齿根高 01( ) 4 . 5 1f c x m m m 02( ) 3 . 6 1f c x m m m 4 齿顶圆直 径 2 7 0d h m m 2 1 1 5d h m m 5 齿根圆直 径 2 5 8d h m m 2 1 0 0d h m m 6 当量齿数 13 32c o 23 53c o 7 齿宽 7 2 . 5 1 7 . 5 m m m 7 2 . 5 1 7 . 5 m m m （ 4）确定其他各挡的齿数二挡齿轮是斜齿轮，螺旋角10与常啮合齿轮不同，由 292110Z 得： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 22 19 2210Z （ 而 109 1 0()2 c o （ 此外，从抵消或减少中间轴上的轴向力出发，还必须满足下列关系式： 29121 0 1 0t a n (1 )t a n Z （ 联解上述三个方程式，采用试凑法，选定螺旋角10 ，解式（ 出9 1 04 8 , 2 3。 凑配中心距 9 1 010() 9 0 . 5 62 c o s mA m m A ； 斜齿端面模数102 . 7 0c o s nt mm m m； 啮合角 9 1 0c o s ( ) c o s 0 . 9 42 ，故 20 ，正角度变位。 查得9 1 01 . 2 , 0 . 4 2 0 . 7 8x x x 故。 二挡齿轮基本参数 见表 挡齿轮基本参数 序号 计算项目 计算公式 1 理论中心距 9 1 00 9 0 . 5 32 m m m2 中心距变动 系数 0 0 . 2 1 2n 3 齿顶降低系 数 1 . 4 1 2nn x 4 分度圆直径 9 120 m m m10 60 m m m5 齿顶高 09( ) 0 . 0 2a n nh f x m m m 0 1 0( ) 0 . 9 2a n nh f x m m m 6 齿根高 09( ) 3 . 0 1f c x m m m 0 1 0( ) 2 . 1 1f c x m m m 7 齿顶圆直径 2 1 2 6d h m m 2 6 4d h m m 8 齿根圆直径 2 1 1 2d h m m 2 5 4d h m m 9 当量齿数 93 52c o 103 25c o 10 齿宽 7 2 . 5 1 7 . 5 m m 7 2 . 5 1 7 . 5 m m m 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 23 同理：三挡齿轮7 8 84 2 2 8 1 3 . 6 ， ，近似满足轴向力平衡关系。 凑配中心距 788() 9 0 . 2 12 c o s mA m m A ； 斜齿端面模数62 . 5 8c o s nt mm m m； 啮合角 78c o s ( ) c o s 0 . 9 42 ，故 20 ，正角度变位。 查得781 . 0 5 , 0 . 4 3 0 . 6 2x x x 故。 三挡齿轮基本参数 见表 挡齿轮基本参数 序号 计算项目 计算公式 1 理论中心距 780 9 0 . 32 m m m2 中心距变动 系数 0 0 . 1 2n 3 齿顶降低系 数 1 . 1 7nn x 4 分度圆直径 7 104 m m m8 72 m m m5 齿顶高 07( ) 0 . 6 5a n nh f x m m m 08( ) 1 . 1 3a n nh f x m m m 6 齿根高 07( ) 2 . 9 9f c x m m m 08( ) 2 . 5 1f c x m m m 7 齿顶圆直径 2 1 1 0d h m m 2 8 2d h m m 8 齿根圆直径 2 8 4d h m m 2 6 6d h m m 9 当量齿数 73 47c o 83 31c o 10 齿宽 7 2 . 5 1 7 . 5 m m m 7 2 . 5 1 7 . 5 m m m 同理：四挡齿轮5 6 63 7 3 3 1 6 . 2 2 ， ，近似满足轴向力平衡关系。 凑配中心距 566() 9 1 . 1 52 c o s mA m m A ； 斜齿端面模数62 . 6 0c o s nt mm m m； 啮合角56 c o s ( ) c o s 0 . 9 42 ，故 20 ，负角度变位。 查得561 . 0 5 , 0 . 4 8 , 0 . 5 7x x x 故。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 24 四挡齿轮基本 参数 见表 挡齿轮基本参数 序号 计算项目 计算公式 1 理论中心距 560 912 m m m2 中心距变动 系数 0 0 3 齿顶降数 0 . 4nn x 4 分度圆直径 5 96 m m m6 84 m m m5 齿顶高 05( ) 0 . 0 7 5a n nh f x m m m 06( ) 0 . 3a n nh f x m m m 6 齿根高 05( ) 2 . 8 6f c x m m m 06( ) 2 . 6 4f c x m m m 7 齿顶圆直径 2 1 0 0d h m m 2 8 6d h m m 8 齿根圆直径 2 9 0d h m m 2 7 6d h m m 9 当量齿数 53 43c o 63 38c o 10 齿宽 7 2 . 5 1 7 . 5 m m m 7 2 . 5 1 7 . 5 m m 五 挡齿轮基本参数 见表 挡齿轮基本参数 序号 计算项目 计算公式 1 理论中心 距 340 6 9 . 52 m m m2 中心距变 动系数 0 0 3 齿顶降低 系数 0 . 2 1 8 4 分度圆直 径 4 7 7 . 8 4 m m m 3 6 1 . 1 6 m m m 5 齿顶高 01( ) 3 . 3 4 5a n nh f m m m 02( ) 2 . 7a n nh f m m m 6 齿根高 01( ) 3 . 7 6 2 5f c m m m 02( ) 4 . 4 0 7 5f c m m m 7 齿顶圆直 径 2 8 4 . 5 3d h m m 2 6 6 . 5 6d h m m 8 齿根圆直 径 2 7 0 . 3 1 5d h m m 2 5 2 . 3 4 5d h m m 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 25 9 当量齿数 43 38c o 33 30c o 10 齿宽 6 2 . 5 1 5 m m m 6 2 . 5 1 5 m m m 同理： 五 挡齿轮 3443 1 3 8 1 8 . 8 9 ， ，近似满足轴向力平衡关系。 凑配中心距 344() 9 0 . 7 92 c o s mA m m A ； 斜齿端面模数42 . 6 3c o s nt mm m m； 啮合角 34c o s ( ) c o s 0 . 9 42 ，故 20 。 查得 430 . 9 7 , 0 . 5 6 , 0 . 4 1x x x 故。 （ 5） 。 倒挡齿轮基本参数 见表 挡齿轮基本参数 序号 计算项目 计算公式 1 分度圆直径 14 40d Z m m m15 58d Z m m m2 齿顶 高 0 1 4( ) 3 . 8ah f x m m m 05( ) 3 . 9 5ah f x m m m 3 齿根高 0 1 4( ) 2 . 7 6fh f
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