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1 附录 变动的曲面造型 我们提出了一种新的手段，能使自由行态的曲面造型相互影响。这种造型方法提供给用户们的是一种无限的，柔顺的，没有固定控制的曲面，从而取代了那种固定的网状控制点。用户们自由地实施那些经过处理的适合操作指令的控制点和曲线。这些复杂的曲面形状也许会因为增加更多的控制点和曲面而变得没有明显的界限。在利用那些控制的约束，这些曲面的形状会在一种或多种的简单的标准下而变得十分确定，就比如光滑度。我们解决导致强迫变形的最优化问题的方法停留在一个允许不一致的 动细分 是用来确保那些约束是满足要求，而不去执行错误的领域。高效的数字化表示会在公式和描述问题上的线性开发中获得。 相互影响的自由形态曲面设计的最基本目标是能使用户能简单的控制曲面的形状。一般来说，这个目标的追寻已经由一种寻找“正确”的曲面描述所构成，对于用户来说，他们的自由程度是足以控制指挥操作的。处理曲面造型的要素，是用控制操作 楚得地反映这种看法。 这种控制啮合处理出现在大型的测量上，因为曲面控制点转移的响应是直观的：拉或推一个控制点会造成那些本来能轻易地通过良好的相 互影响位置的确定来控制的形状，发生一个局部撞击或凹陷。不幸的是，那些局部撞击或凹陷不会只对想创作的人起重要作用。举例来说，尽管几乎任何用控制啮合面方法的人都有试着去做一个概念化的简单变化的失败经验，但是最后他们强迫去精确地复位许多甚至是全部图形，通过控制点去实现所希望的外形。 这种问题的性质是有限制的。在没有设置固定的控制就有希望达到用户要求的预期之前，提升任何时候这种为用户准备的控制是与自由度描述精密结合的能力是有限制的。 这种我们将在纸上描述的工作表明了一个通过切断控制与描述之间联系来避开不可弯曲性的能 力。我们想象着提供给用户的造型是一块无限的柔性片状光滑曲面它本身没有固定的控制或构造，按它的复杂性和能力性决定细节方面也没有前端限制。对这块曲面来说，用户也许能很自由地附加一种特征变化，就像那些为了处理知道相互影响的曲面操作而年切断的点和弯曲曲线。 约束在这些控制的利用下，曲面形态不是被那些描述的奇特行为所左右，而是被一种或多种简单直接的标准所决定，就不如说曲面应该越光滑越好，与原型形状越一致越紧密2 越好，如此等等。 我们这种陈述的选择是被为了提供给用户一种简单的独立描述的外观所激发的；但是，维持这种外观确实 非常困难的。正式地说，我们的方法是使曲面的详述承担对约束的变化性和最优化问题的解释，换言之，是在极端完整的条件下进行约束的曲面。为了认识到我们不仅要尽快形成和解决满足相互影响的目的，也要足够精确地准备有用的曲面造型，我们必须要做到以下关键问题： 我们需要的一个曲面是简明的，是有能力在对曲面复杂性没有固有限制的情况下决定详细程度的改变；是有能力描述 曲面（在练习中，我们经常满足 2C 连续）和提供我们所希望的有 效率的约束最优化问题的解决方法。从另外的方面来说，在描述被向用户隐藏之前，我们不需要曲面负责一种直观的或自然的方法去控制点的操作。 我们必须能够精确的，高效的利用和维持约束在曲面上的变化，包括那些需要曲面包含一条曲线，或者需要两个曲面用一条被详细说明的整齐的曲线所连接。这样的约束产生了特殊的问题，因为这种约束平均含有一个必须极端化的整体。依照这种约束下，我们必须能够极端化任何一种曲面整体的变化，去产生清楚的曲面，使与详细的安置形状之间的偏差最小化，如此等等。 产生没有制定描述显示完全界限而能反映变化的解决方 法的曲面，曲面描述的决定必须被自动化控制。理想地来说，细分应该被一种应归于曲面近似值错误的测量驱动的。随着约束的增加，额外的自由度必须被准备去容许所有约束在没有错误的调节下同时被满足。不像点约束那样需要被精确的满足，整体的约束需要对带给它们有详细公差在内的近似值误差。额外的细分部分应该被误差的估计所驱动的，而这些误差是那种约束变化最小化是被近似的误差。 在这篇文章中，我们报道了我们在追踪那些需要详细说明的实质研究事项上的进步。根据工作的背景和联系的讨论，我们将在每个产生的外形上标明地址。首先，简洁的描述能任 意详述曲面的要求使我们去思考局部精细描述的方案。经管很多方面已经得到发展，但是不能满足我们描述的所有要求。我们描述一个曲面是基于 次，我们考虑约束本身的最优化问题。我们给出一些客观的方程式函数，讨论为了控制在曲面上的任意点和曲线而做的线性约束。然后我们就把问题转到自动化曲面磨光基于两种近似值误差上：客观函数误差和约束误差。最后，我们描绘初步的实施方法和提供结果。 3 控制相互作用的网孔局限性的操作在以前就已经很著名了。对它们的解说， 允许用户熟练操作任意线性曲线和曲面上的点的方法： 曲线 /表面被强迫窜改被抓取的点。当点被相互作用地移动，控制点的修改是使限制的修改服从最小化。参数的导数也为直接的处理被呈现给使用者 ,用点去控制曲面的方位和曲率。通过超越点的约束，管有关曲面沿着一条沿着控制曲线移动的论点还没有被提出来。 我们的一项主要需求是在能被决定的细节上没用先验的限制表现平滑的表面能力。虽然一些不均匀细化方案已经被发展了，但是还没有一种现有的符合我们的全部需要的方案。它们中的 大多数不能提供我们所需要的 2C 连续性。在计算机图形方面，贝塞尔曲线片已经广泛地用来做不均匀细化。但是一般来说，如果在细分之后被操作，贝塞尔曲线碎片之间的高次序连续性是不被保护的，虽然用 1G 连续性 阐明贝塞尔曲线碎片的细化。虽然支持拓扑无规律网孔的三角形片被广泛地应用于有限元分析，但是已经被限制在第一次序的连续性上。最经发展的指向三角形 动曲线规碎片作为一种构造一个横跨三角形网孔的高次序连续性曲面的方法，尽管 对于一个如此表现还没有出现一个有效率计算细分的方案。 型 活动曲线规覆盖来创建 2C 曲面精确方案。覆盖能手动对曲面增加细节，已经大规模和小规模改变曲面形状能通过操作不同高度控制点来实现。虽然分层抵消也许能适当指导使用者控制点的操作，但是这并不能满足我们对于一种用于约束变化最优化的精制基础的要求。一种常规张量积曲面的基本优势是线性的：曲面的点和派生物是控制点的一次函数。因为单位法线用于计算抵消，所以在 丢失。我们在较后的区域倚重线性；主要抵消表示法的使用有可能对性能有破坏性的影响。 约束变化最优化对所谓的自然样条的阐述起着非常重要的作用，把篡改控制点的立方的 2C 平面曲线分段。自然样条把第二派生的正方形的整体最小化的试验使之遭遇频繁地添加约束作为一个变化的微积分示范问题。 首要是变化为基础的曲面造型已经广泛的用于计算机现象去解决曲面重建问题，在一个曲面上适合立体地测量，日期的嘈杂定位，表面定方向，投影等等。类似的阐述已经被物理地基于可变表面的造型的计算机图 像所使用。 这些全部以有规则的，有限的，有规则4 的确定解释的格子为基础。 基于第二派生物规则的约束最优化已经被用于平的 当在寻找弯的或直的横截面线时， 然这样的方法会造成非常失败的曲面，但是他们的平顺性的非线性阻止它们被用于交互式曲面设计。 身体为基础的造型，那种表面用一种三角形片的 1C 网孔， 而且位置和常态可能沿着片边界被控制 。相互影响是可能的，因为曲面平整问题被阐述成一个二次函数最小化服从线性约束。我们的方法是近似地讲述这方面的相互关系。 我们需要一种平滑可变曲面的表示方法，使之在可以决定的细节上没有先前的限制。更进一步，我们需要这样一个曲面上的点是形状控制参数的线性函数，屈从一个更容易的控制问题。 段多项式曲面作为控制点集合非线性形状功能的总数， 而且他们形成我们表示方案的基础。不幸的是，标准的张紧积结构不允许细节通过局部改进被不均匀地添加 添加在曲面上。我们替换如局部改进的区域作为曲面的总和，更加细微化地参数化曲面。不同水平的表面片被评价和总计去计算曲面值的不均匀。虽然这是涉及到对 是 因为为覆盖没有分层抵销的观念，形成非常简单。不均匀表面是简单的稀疏的，统一的分层堆积总和，可能以任意方式重叠。更近一步来说，产生的曲面形状保持着一个控制点的一次函数，引导一个易于控制的曲面控制问题。 5 附录 汽车服务的设备 为为自动传输服务的一个有效和灵活的工具。单位是便携式 的，并且汽车使用在车和在长凳。 它能力举行信息驱动并且分析所有传输类型。 当新的传输来模子市场 个设备回来容易接近的 控制器，并且可以迅速被替换。请登记您的此生产商能通知您，当更新变得可利用。 所有电子开关、螺线管司机和测量，电子位于接口箱子。 这做了，因此他们控制 您能塞住您 的电源线入控制器或接口箱子提供力量给 每当可能，生产商推荐使用接口箱子，与电池适配器 给 请务必跑黑夹子到电池被研和红色夹子到电池 12伏特。 每 力了鞔具集合包括二缆绳。 你连接到车传输和其他到车具。 这两台适配器附上到接口箱子。如果您在长凳，工作 你 只需要使用传输边适配器。 防止用户错误，所有 鞔具 ) 旁边缆绳有男性别针，缆绳有女性别针的所有传输边。 热忱的鞔具集合是列出的在传输试验用纸样，与连接器图画和导线图一起。 使 用原始设备连接器，每当经常提供可能和新的鞔具集合。如果您需要连接器设置生产商不此时提供，他们将是高兴架线您必须使用与您的 请叫他们获得更多信息。 您的成套工具也包含一个小袋子用 1 红色测试点主角、 1 黑测试点主角和一根 10 安培保险丝。 确定您的 持续很长时间，使用测试点主角，每当您使用一个多用电表 (或其他商店设备 )与您的 们在您的 设计对容易地适合入测试点插口。 10安培保险丝在那个在您的电源线吹的模子事件提供。简单地松开更轻的插座 的末端并且替换保险丝。 用 3杯贴水快速的吹动总替换保险丝 10安培保险丝 . 控制板 制板包含 5个部分。 图 4这些部分在以下解释。 第 1部分： 选择代码 每传输有一个 3个数字代码，在瓦片试验用纸样的右上角清楚地被标记。 可以提供所有测试编码索引。 按代码入键盘 (数字将气馁 ) 并且按 果您犯键入代码的一个错误，持续键入代码，直到正确 数字 被显示，然后推挤进入。 现在被编程正确地驾驶模子螺线管为您测试的传输。 第 2部 分： 选择测试 此时执行 3 (特别测试为未来传输是后备的 )。 按 这个指南的操作部分促进细节如何进行测试。 螺线管测试允许您隔绝每条螺线管，并且快检查开始并且短缺。 总进行 能进行这个测试对长凳或在车。 转移测试提供模子能力驾驶绕过车计算机 (车。 当您键入了传输代码，所有转移的信息被编程了。 通过分离传输从 将迅速确定问题是否在传输或在 您能也进行对长凳的这个测试。 聘用显示器计算机测试， 这些信号被解码，并且齿轮在 锁住、传动器 , 等 ,)。 第 3部分： 传感器模块 A 6 传感器测试是简单的与 传感器渠道 1 至 4使用监测压力开关象那些在模子 4I/ 列伊 ) 征兆有 3个状态： 红色表明正面电压，绿色不表明地面和表明电压。 传感器渠道 5者您希望检查的其他传感器使用。 塞住您的欧姆 用试铅包括有您的成套工具，测量读书从传感 器。 使用传感器夹子集合附有通过案件连接器没连接的传感器。 这个单位介绍 40， 250和 251 数字式燃烧被堆积的和多示波器。 40的图片 与液晶显示，扼要 (的便携式和独立。 40 备台车， 4打印机和尾气 单光束贝克曼气体分析仪 - (地也设计。 50 动 锁定的工具柜和宽敞内阁。 51 紧凑 全与节省空间设备台车和旋转的显示器。 40， 50， 楚地通知了关于品牌、类型和系统。 所有 S 232 接口。 40， 250 和 251与数字式示波器加上测量的单位与 连接的缆绳和传感器。 示波器有图片记忆以能力召回 32张显示图片。 因此 普遍测量设备为所有必要的测量在引擎和电子系统期间测试。 这使能有选择性的麻烦 - 射击，即。 在各种各样的燃烧和燃料管理系统。 这些 试者 ( 入键盘为排气分析 )。 通过 3个连续 (32)接口。 使用一个附加接口开关，连接 00/110排气烟米也是可能的。 当与适当的排气分析仪或烟米结合，这些时 在 火花点火和柴油 引擎。 所有测量作用在特别测试程序适当地被编组为使用实践上： 引擎，唯恐 燃烧 多测试 被堆积的示波器 排气 (包括排气分析 ) 多示波器 射入测试 测量值和示波器样式在数字式屏幕显示。 多达 3个测量值显示与一个小示波器样式或示波图的大表示法显示以发动机速度。 所有测量值和示波器样式能他打印了。 以清楚，顾客友好的形式在 4大小用 00记录打印机。 传感器和连接的缆绳在测量的单位的框架在托架和插入式插口清楚地被安排。 力量是从扼要和自动地适应所有电压从 100到 240 0/60赫兹。 40可能从车电池也供给动力。 引擎测试管理与 7 钥匙与固定，作用 )和 6 钥匙以一个易变的作用 )。 永久短路 (燃烧镇压 )，测量值、操作报告打印机，信息关键干旱的回车键为分支从现行程序和转换存贮和读出在操作为示波器和测量之间起作用。 根据选择的节目，每一个模子 6功能键有由标志在屏幕表示的一个不同的作用。 7 信息钥匙 “我 ”可以由操作员使用到通入信息和指示为各自测量或操作，即。 关于与车的连接或测量的作用的范围。 所有经营和系统软件在是容易接近的从外面的程序模块被存放。 万一要求变动测试新的车和内燃机发火装置，这意味着高灵活性。 测试 引擎用 12个圆筒以柱面数和内燃机发火装置的自动识别。 范围从联络受控燃烧的内燃机发火装置与一两经销商对充分地电子内燃机发火装置与唯一引起点火线圈 (双重引起点火线圈控制。 3个测量值同时显示与一张小示波图一起。 示波图的大表示法与发动机速度一起。 测量的作用 发动机速度通过 有。 1个圆筒或信号从终端 1。 燃点用 以自动识别 )或 频率观侧器。 居住角度 % 或程度经销商轴和关闭时间在女士。 射入时间或其他次，被测量在阀门或适当的测量点。 自动 ; 圆筒比较，绝对或者相对下落在发动机速度。 动态压缩测量据库 )在起始者潮流。 电压与地面关连或 漂浮，电压和在终端 1，动态或者静态。 1000 0 500 特别辅助部件 )。 抵抗从 温度通过油温传感器， 主要和次要燃烧，显示作为游行、光栅或 者各自的显示，在内燃机发火装置与或没有经销商。 信号从车电子和电子系统作为电压和潮流曲线。 这把您的 记忆方式以图片记忆 (32显示 ) 为审查的不规则性在 分散瑕疵 )。 下列是在 12实际上显示的有些测试 屏幕 (40 ： 10 屏幕 )和代表 唯恐测量值示波器显示支持的节目。 引擎测试 电池电压或点火线圈的电源电压的测量 电流的测量，即。 起始者力量或者温度 发动机速度 交流发电机波纹内容在示波 器或示波器： 主要旁边燃烧主要边 联络电压的测量或在终端 1 (-)点火线圈 居住角度的测量在程度经销商轴 (_ % 关闭时间在女士 发动机速度 示波器 ; 主要边 测量形成弧光每条燃烧电路执行在内燃机发火装置以二经销商或直接烧。 燃点的测量 绝对燃烧前进 亲戚或三角洲燃烧前进 发动机速度 示波器 ; 次要旁边圆筒比较 温度和发动机速度的测量 开关 8 示波器： 次要旁边测量 ; 加速在 有和没有三角洲 动态： 压缩测量根据起始者潮流的依据 测量每条燃烧电路进行在内燃机发火装置以二经销商或直接烧。 与电压相关的测量 (相对引擎地球 ) 无潜力电压测量的缆绳和电流测量 电阻的测量 温度的测量 零的定标 电压或潮流的测量使用示波器射入测试 温度的测量 射入的期间 脉冲义务 因素 电压的排气分析的测量使用示波器排气测试或过程 排气组成部分显示在依照 与 使用的分析仪 引擎具体数据的油温和发动机速度调整的测量 引擎的圆筒的类 型或数字 各种各样的内燃机发火装置 各种各样的 自动识别 引擎 类型 记忆为标准引擎类型基本的调整调遣 车间地址输入 测量单位转换 选择打印机驱动程序为报告司机和语言 报告头输入为车间地址 排气分析检验机构输入 打印输出的选择 (测试纪录或屏幕内容 ) 车间地址输入对于 00报告打印机信息 信息为每次测量 数字式燃烧示波器以游行， 被堆积的和单独显示和多示波器，其中每一台以图片记忆 (32 显示 )和曲线测量为精确信号分析。 燃烧示波器 主要和次要燃烧电压，显示作为游行，堆积或个体显示在内燃机发火装置有或没有经销商。 多示波器 信号录音从电和电子车系统被显示作为电压曲线或当前， 射入信号用红色多夹子测量了 交流发电机波纹通过正面 (红色 )电池终端 ( B+)测量了 记忆信号曲线的方式和测量 记忆方式、信号曲线的测量和调整菜单是可利用的在燃烧示波器和多示波器。 记忆方式以向前和回归图片记忆 (32显示 ) 为审查的范围显示详细，即。 为评估的瑕疵。 9 信号曲线的测量在记忆方式 期间。 这里，即。燃烧期间和燃烧电压的测量在次要 调整菜单 变动 偏差和位移为信号的更加准确的研究。 显示开始转移排列信号曲线的，即。 在屏幕的中心。 确定当的各种各样的触发器设施的选择测量是开始时 ( 信号大小，上升或者下落的倾斜等等。 ). 10 附录 e a to of of a of to is of an no is to as of s be by by of is by or as on is to to by in is to it to of of of a of as by to a to a or is in s to is or a a or is by to a of to a in to to of is to to to s of no of be to of we in an to of by we to is of an no or of no on or to To a of as 1 as of by is by of by or be as as as as to a of is by to a to is of as to to To of to to we We a is of of no to is of nC in we C of we to On is to be we do to in an or to We be to a of on to a or to a an be to we be to of a of to a To of of be be by a of to As of be to to be be to a be by of is In we on to in a of we of to 2 us to of We a on of at of we We on We to of on of we a of as To to on is to As is to is to to to at a a an in a of is to no a on be a of no of of to C we In In is if G in to to as a of a a a a a a of to C be to to or to be by at be to of it a 3 of of is of s is to We on in of a on a in of C of to as a in of on in to in a is to in of of on of on in of to of or to of a in is a 1C of be is is as a of a to is in we We a no a on 本科毕业设计（论文）开题报告 题 目 轿车变速器 (三轴式 ) 指 导 教 师 院（系、部） 专 业 班 级 学 号 姓 名 日 期 1一、选题的目的、意义和研究现状 选题的目的、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、爬破、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。变速器设有空挡，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。变速器设有倒挡，使汽车获得倒退行驶能力。需要时，变速器还有动力输出功能。 现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源，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驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾，在传动系统中设置了变速器。它的功用是：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；利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。 变速器 按传动比变化方式不同，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种： 有级式变速器应用最为广泛。它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系形式不同，有轴线固定式变速器和轴线旋转式变速器两种。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，均指前进挡位数。 无级式变速器的传动比在一定的范围内可 按无限多级变化，常见的有电力式和液力式两种。电力式变速器在传动系统中也有广泛采用的趋势，其边素传动部件为直流串励电动机。液力式变速器的传动部件是液力变矩器。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，其传动比可在最大值和最小值之间的几个间断范围内作无级变化，目前应用较多。 研究现状： 汽 车 行驶的速度是不断变化的，这就要求汽车的变速器的变速比要尽量多，这就是无级变速 。尽管传统的齿轮变速箱并不理想，但其以结构简单、效率高、功率大三大显着优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。在跨越了三个世纪的一百多年后的今天，汽车还没有使用上满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是 ,人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力 ,各大汽车厂商对无级变速器表现了极大的热情，极度重视 无级变速器 在汽车领域的实用化进程。 2二、研究方案及预期结果 研究方案 ： 变速器设计是一个 重要的课题， 因此要充分利用现有参考文献，资料进行认识，不断的分析增进对变速器 的了解。 在对变速器有了较深的理解后开始对变速器 的各个部分进行分步设计。 第一步， 确定档数，这里选择 5 档。 第二步，选定车型，确定基本参数。 第三步，变速器主要参数的确定。其中包括 轴数（ 3 轴） ，传动比范围，中心距 A，外形尺寸，齿轮参数的确定（模数，压力角，螺旋角，齿轮宽度，齿轮变位系数，齿顶高系数），各档齿轮齿数的分配 ： 的修正。 第 四步，轮齿强度的计算。 第五步，轴的强度计算。 第六步，组装配合。 预期结果： 来切断发动机动力向驱动轮的转输。 汽车能倒退行驶。 要时能进行功率输出。 力、方便。 0 号纸 说明书 1 份 10000 字 左右 翻译外文资料 1 篇 3三、研究进度 5 周 开题 答辩 6 总体类型设计及参数选择 ， 齿轮选型与结构设计 ， 齿轮强度计算与校核 。 9 轴的选择与强度计算 11 同步器结构与参数设计 ， 变速器壳体参数选择 。 13 编写说明书 15 周 计算机绘图 16 周 打印说明书和图纸，装订整理 17 准备答辩 四、主要参考文献 1 陈家瑞 上册 械工业出版社， 1989 2 王望予 北京：机械工业出版社， 2000 3 李风平 沈阳：东北大学出版社 2003 4 甘永立 上海：上海科学技术出版社 2003 5 陈家瑞 下册 北京 1997 6 清华大学 余志生 第 2 版 机械工业出版社， 1998 7 钟建国 廖耘 刘宏 长沙 :中南大学出版社， 2002 8 唐大放 冯小宁 扬现卿 江苏：中国矿业大学出版社， 2001 9 余志生 第 3 版 械工业出版社， 2000 10 刘惟信 北京：清华大学出版社， 2001 五、指导教师意见 指导教师签字： 4 摘要 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工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。 因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。一般通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。 本文设计研究了 三轴式五挡手动变速器，对变速器的工作原理做了阐述，变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计 计算，并进行了强度校核 ， 对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计。 简单讲述了 变速器中各部件 材料的选择。 关键字：挡数；传动比；齿数；轴 to on is at in of in of at a In to to of of a of to of of of do a of a A of of of 目录 前言 . 1 1 总体方案设计 . 3 车参数的选择 . 3 速器设计应满足的基本要求 . 3 2 变速器传动机构布置方案 . 4 动机构布置方案分析 . 4 定轴式变速器 . 4 挡布置方案 . 5 他问题 . 7 3 零部件结构方案分析 . 8 轮形式 . 8 挡机构形式 . 8 速器轴承 . 10 4 变速器设计和计算 . 11 数 . 11 动比范围 . 11 心距 A . 11 形尺寸 . 12 的直径 . 12 轮参数 . 12 数的选取 . 12 力角 . 13 旋角 . 13 宽 b . 14 位系数的选择原则 . 15 挡 齿轮齿数的分配 . 16 定一 挡 齿轮的齿数 . 16 中心距进行修正 . 17 定常啮合传动齿轮副的齿数 . 17 定其他各 挡 的齿数 . 17 定倒 挡 齿轮齿数 . 18 5 变速器的校核 . 19 轮的损坏形式 . 19 轮强度计算 . 19 轮弯曲强度计算 . 19 齿接触应力计算 . 21 的强度计算 . 23 6 同步器的选型 . 26 销式同步器 . 26 销式同步器结构 . 26 销式同步器工作原理 . 27 环式同步器 . 27 环式同步器结构 . 27 环式同步器工作原理 . 28 环式同步器主要尺寸的确定 . 29 7 变速器操纵机构 . 32 接操纵手动换挡变速器 . 32 距离操纵手动换挡变速器 . 32 8 结论 . 34 致谢 . 35 参考文献 . 35 1 前言 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 到如载运量、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。 变速箱是由变速传动机构和操纵机构组成。根据前进挡数的不同，变速 箱有三、四、五和多挡 几种。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、中间轴式和多中间轴式变速箱。 现在汽车变速器的发展趋势是向着可调自动变速箱或无级变速器方向发展。无级变速机构由两组锥形轮组成，包括一对主动锥形轮（锥形轮组 1）和一对被动锥形轮（锥形轮组 2） 同时有一根链条运行在两对锥形轮 V 形沟槽中间，链条的运动如同动力传递单元。锥形轮组 1 由发动机的辅助减速机构驱动，发动机的动力通过链条传递给锥形轮组 2 直至终端驱动。在每组锥形轮中有一个锥形轮可以在轴向移动，调整链条在锥形轮的工作直径并传递速比。两组锥形轮必须保持相同的调整，以保证链条始终处 与 涨紧状态，使传递扭矩时锥形轮接触充分的压力。采用无级变速器可以节约燃料，使汽车单位油耗的行驶里程提高 30%。通过选择最佳传动比，获得最有利的功率输出，它的传动比比传统的变速器轻，结构更简单而紧凑。 世界各大汽车制造商正竞相开发无级变速器。专家预计 2003 至 2005年间无级变速器将成为世界各大汽车制造商的技术开发重点。目前一些著名汽车制造商轿车变速器 (三轴式 ) 2 （如福特、通用、本田、克莱斯勒等）正致力于 无级变速器 的开发工作。现在全球 0 万台，而普通型自动变速 器的产量约为 2,500 万台，双向通讯和线控技术的应用，无级变速器有无比的优势，预计不久将来中国各大汽车制造商也将生产自己的 广泛应用于国产轿车。 在此次设计中对变速器作了总体设计，对变速器的传动方案进行了选择， 变速器的齿轮和轴做了详细的设计计算，对同步器和一些标准件做了选型 设计 。 3 1 总体 方案 设计 车参数的选择 根据变速器设计所选择的汽车基本参数如下表 表 1-1 速器设计应满足的基本要求 对变速器如下基本要求 . 1）保证汽车有必要的动力性和经济性。 2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。 3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。 4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。 5）换挡迅速，省力，方便。 6）工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡， 乱挡以及换挡冲击等现象发生。 7）变速器应当有高的工作效率。 除此以外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小，制造成本低，维修方便等要求。满足汽车有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的档数，传动比范围和各挡传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。 项目 参数值 发动机： 6 挡数 : 5 最大功率 (kW/n)： 1526 最大扭矩 (Nm /n)： 245/3500 轿车变速器 (三轴式 ) 4 2 变速器传动机构布置方案 机械式变速器因具有结构简单，传动效率高，制造成本低和工作可靠等优点，在不同形式的汽车上得到 广泛应用。 动机构布置方案分析 定轴式变速器 固定轴式又分为两轴式，中间轴式， 双中间轴式变速器。固定轴式应用广泛，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上 。 与中间轴式变速器比较，两轴式变速器有结构简单，轮廓尺寸小，布置方便，中间挡位传 动效率高和噪声低等优点。因两轴式变速器不能设置直接挡，所以在高挡工作时齿轮和轴承均承载，不仅工作噪声增大，且易损坏。此外，受结构限制，两 轴式变速器的一挡速比不可能设计得很大。 所以我选择的是中间轴式的变速器。 图 2分别示出了几种中间轴 式 五 挡变速器传动方案。 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挡。使用直接挡，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。因为直接挡的利用率高于其它挡位，因而提高了变速器的使用寿命；在其它前进挡位工作时，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，一挡仍然有较大的传动比；挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，挡位低的齿轮（一挡）可以采用或不采用 常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一挡以外的其他挡位的换挡机构，均采用同步器或啮合套换挡，少数结构的一挡也采用同步器或啮合套换挡，还有各挡同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。再除直接挡以外的其他挡位工作时，中间轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的缺点。在挡数相同的条件下，各种中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数，换挡方式和到档传动方案上有差别。 图 2示方案，除一，倒挡用直齿滑动齿轮换挡外，其余各挡为常啮合齿轮传动。图 2c， d 所示方案的各前进挡，均用常啮合齿轮传动；图 2示方案中的倒挡和超速挡安装在位于变速器后部的副箱体内，这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挡的条件下，很容易形成一个只有四个前进挡的变速器。 5 图 2 中间轴式五 挡变速器传动方案 -1 上各种方案中，凡采用常啮合齿轮传动的挡位，其 换挡方式可以用同 步 器或啮合套来实现。同一变速器中，有的挡位用同步器换挡，有的挡位用啮合套换挡，那么一定是挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。 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。 伸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，布置倒挡传动齿轮和换挡机构，还能减少变速器主体部分的外形尺寸。 综上所述选择 第 2 种传动方案， 前进挡，均用常啮合齿轮传动。 挡布置方案 与前进挡位比较，倒挡使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒挡，故多数方案采用直齿滑动齿轮方式换倒挡。为实现倒挡传动，有些方案利用 在中间轴和第二轴上的齿轮传动路线中，加入一个中间传动齿轮的方案 。前 者虽然结构简单，但是中间传动齿轮的轮齿，是在最不利的正，负交替对称变化的弯曲应力状态下工作，而后者是在较为有利的单向循环弯曲应力状态下工作，并使倒挡传动比略有增加。 轿车变速器 (三轴式 ) 6 图 2倒挡布置方案 -2 2常见的倒挡布置方案。图 2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 2示方案能获得较大的 倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图 2示方案针对前者的缺点做了修改，因而取代了图 2示方案。图 2示方案是将中间轴上的一，倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图 2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2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。 综上所述选择 第四种倒挡布置方案 。 图 2挡轴位置与受力分析 -3 7 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，然后按照从低挡 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， 然后再布置倒挡。此时在倒挡工作时，齿轮磨损与噪声在短时间内略有增加，与此同时在一挡工作时齿轮的磨损与噪声有所 减少。 除此以外，倒挡的中间齿轮位于变速器的左侧或右侧对倒挡轴的受力状况有影响，见图 2示 。 他问题 经常使用的挡位，其齿轮因接触应力过高而造成表面电蚀损坏。将高挡布置在靠近轴的支承中部区域较为合理，在该区因轴的变形而引起的齿轮偏转角较小，齿轮保持较好的啮合状态，偏载减少能提高齿轮寿命。 某些汽车变速器有仅在好路或空车行驶时才使用的超速挡。使用传动比小于 1（超速挡，能够充分地利用发动机功率，使汽车行驶 1需发动机曲轴的总转速降低，因而有助于减少发动机磨损和降低燃料 消耗。但是与直接挡比较，使用超速挡会使传动效率降低，噪声增大。 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齿轮对数，每分钟转速，传递的功率，润滑系统的有效性，齿轮和壳体等零件的制造精度等。 轿车变速器 (三轴式 ) 8 3 零 部件结构方案分析 轮形式 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。 我 的设计中一挡和倒挡用的是直齿轮，其他挡都是斜齿轮。 挡机构形式 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。汽车行驶时各挡齿轮有不同的角速度，因此用轴向滑动直齿齿轮的方式换挡，会在轮齿端面产生冲击，并伴随有噪声。这使齿轮端部磨损加剧并过早损坏，同时使驾驶员精神紧张，而换挡产生的噪声又使乘坐舒适性降低。只有驾驶员用熟练的操作技术（如两脚离合器），时齿轮换挡时无冲击，才能克服上述缺点。但是该瞬间驾驶员注意力被分散，会影响行驶安全性。因此，尽管这种换挡方式结构简单，但除一挡，倒挡外已很少使 用。 由于变速器第二轴齿轮与中间轴齿轮处于常啮合状态，所以可用移动啮合套换挡。这时，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作技术。此外，因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性矩增大。 因此，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。这是因为重型货车挡位间的公比较小，则换挡机构连件之间的角速度差也小，因此采用啮合套换挡，并且还能降低制造成本及减小变速器长度。 使用同步器能保证迅速、无冲击、无 噪 声换挡，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，虽然它有机构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大等缺点，但仍然得到广泛应用。 使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。在滑动齿轮特别宽的情况下，这种差别就更为明显。为了操纵方便，换入不同挡位的变速杆行程要求尽可能一样。 自动脱挡 是变速器的主要故障之一。为解决这个问题，除工艺上采取措施外，目前在结构上采取措施比较有效的方案有以下几种： 9 图 3 -1 图 3 -2 I 图 3 -3 1）将两接合齿的啮合位置错开 ，见图 3样在啮合时，使接合齿端部超过被接合齿约 13用中接触部分挤压和磨损，因而在接合齿端部形成凸肩，用来阻止接合齿轿车变速器 (三轴式 ) 10 自动脱挡 。 2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（切下 这样，换挡后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住，从而减少自动脱挡 ，见图 3 3）将接合齿的工作面加工成斜面，形成倒锥角（一般倾斜 2 3 ），使接合齿面产生阻止自动脱挡 的轴向力，见图 3种方案比较有效，应用较多。 速器轴承 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， 滑动轴套等。至于何处应当采用何种轴承，是受结构限制并随所承受的载荷特点不同而不同。 汽车变速器结构紧凑，尺寸小，采用尺寸大些的轴承结构受限制，常在布置上有困难。如变速器的第二轴前端支承在第一轴常啮合齿轮的内腔中，内腔尺寸足够时可布置圆柱滚子轴承，若空间不足则采用滚针轴承。变速器第一轴前端支承在飞轮的内腔里，因有足够大的空间长采用球轴承来承受向力。作用在第一轴常啮合齿轮上的轴向力，经第一轴后部轴承传给变速器壳体，此处常用轴承外圈有挡圈的球轴承。第二轴后端常采用球轴承，以轴向力和径向力。 中间轴上齿轮工作时产生的 轴向力，原则上由前或后轴承来承受都可以，但当在壳体前端面布置轴承盖有困难的时候，必须由后端轴承承受轴向力，前端采用圆柱滚子轴承来承受径向力。 变速器中采用圆锥滚子轴承虽然有直径小，宽度较宽因而容量大，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。 变速器第一轴，第二轴的后部轴承以及中间轴前，后轴承，按直径系列一般选用中系列球轴承或圆柱滚子轴承。轴承的直径根据变速器中心距确定，并要保证壳体后壁两轴承孔之间的距离不小于 620限适用于轻型车和轿车。 滚针轴承， 滑动轴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。滚针轴承有滚动摩擦损失小，传动效率高，径向配合间隙小，定位及运转精度高，有利于齿轮啮合等优点。滑动轴套的径向配合间隙大，易磨损，间隙增大后影响齿轮的定位和运转精度并使工作噪声增加。滑动轴套的优点是制造容易，成本低。 在本次 设计中主要 选 用了圆锥滚子轴承、 圆柱滚子轴承 和滚针轴承 。 11 4 变速器设计和计算 数 增加变速器的挡 数能改善汽车的动力性和经济性。挡 数越多，变速器的结构越复杂，并且 是尺寸轮廓和质量加大。同时操纵机构复杂，而且在使用 时换挡 频率也增高。 在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的当属会是变速器相邻的低挡与高挡之间传动比比值减小，是换挡工作容易进行。要求相邻挡 位之间的传动比比值在 下 ,该制约小换挡工作越容易进行。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。 近年来为了降低油耗，变速器的挡 数有增加的趋势。目前轿车一般用 45 个挡 位，级别高的轿车变速器多用 5 个挡 ，货车变速器采用 45 个挡位或多挡 。装载质量在 2 挡 变速器，装载质量在 48T 的货车采用 6 挡变速器。多挡 变速器多 用于重型货车和越野车。 选用的是 5 挡变速器 。 动比范围 变速器的传动比范围是指变速器最低 挡传动比与最高挡转动比的比值。传 动比范围的确定与选定的发动机参数，汽车的最高车速和使用条件等因素有关。 目前轿车的传动比范围在 34 之间，轻型货车在 56 之间，其他货车则更大。 轿车 的 传动比 范围 为 1 心距 A 对中间轴式变速器 ， 是将中间轴与第二轴之间的距离成为变速器中心距 。 其大小不仅对变速器的外形尺寸 ， 体积和质量大小 ， 而且对轮齿的接触强度有影响。中心距越小，齿轮的接触应力大，齿轮寿命短。最小允许 中心距当有保证齿轮有必要的接触强度来确定。变速器轴经轴承安装在壳体上，从布置轴承 的可能与方便和不影响壳体的强度考虑，要求中心距取大些。此外受一挡 小齿轮齿数不能过少的限制，要求中心距也要大些。 A= 31（ 4 = 9 3 =85中， A 为中心距（ ； 中心距系数 ， 轿车 ： 三轴式 ) 12 矩（ ） ； 1i 为变速器一挡 传动比；g为变速器传动效率 轿车变速器的中心距在 6580化范围。 原则上总质量小的汽车中心距小。 形尺寸 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。 轿车四挡 变速器壳体的轴向尺寸 （ A。 当变速器选用常啮合齿轮对数和同步器多时，中心距系数 K 应取给出系数的上限。为检测方便， A 取整。 设计的是五挡变速器，初定 轴向壳体尺寸为 300 的直径 变速器工作时轴除传递转矩外，还承受来自齿轮作用的径向力，如果是斜齿轮还有轴向力。在这些力的作用下，变速器的轴必须有足够的刚度和强度。轴的刚度不足会产生弯曲变形，破坏齿轮的正确啮合，对齿轮的强度和耐磨性产生影响，增加工作噪声。 中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径 D=的最大直径 D 和支撑间距离L 的比值，对中间轴， D/L=对第二轴， D/L= 第一轴花健部分直径 D（ 按下式初选 d= (4= 245 =26中 K 为经验系数， K=.6，） 第二轴和中间轴中部直径 D=85=36轮参数 数的选取 遵循的一般原则：为了减少噪声应合理减少模数， 增加尺宽；为使质量小，增加数，同时减少尺宽；从工艺方面考虑，各挡齿轮应选用同一种模数，而从强度方面考虑，各挡齿数应有不同的模数。减少轿车齿轮工作噪声有较为重要的意义，因此齿轮的模数应选小；对货车，减小质量比噪声更重要，故齿轮应选大些的模数。 低挡 齿轮应选大些的模 数，其他挡位选另一种模数。少数情况下汽车变速器各挡 齿轮 13 均选用相同的模数。 啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线齿轮。由于工艺上的原应，同一变速器的接合齿模数相同。 其取用范围是：乘用车和总质量货车为 取较小的模数值可使齿数增多，有利换挡 。 初选齿轮模数 m = 齿轮法向模数 压力角 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 。 变速器齿轮压力角 为 20 啮合套或同步器的接合齿压力角用 30 。 旋角 斜齿轮在变速器中得到广泛的应用。选斜齿轮的螺旋角，要注意他对齿轮工作噪声齿轮的强度和轴向力的影响。 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，而接触强度仍然继续上升。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 ；而从提高高挡 齿轮的接触强度 和增加重合度 着眼，应选用较大螺旋角。 斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时应力求中间轴上同时工作的两 对齿轮产生轴向力平衡，以减少轴承负荷，提高轴承寿命。因此，中间轴上的不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的。为使工艺简便，在中间轴轴向力不大时，可将螺旋角设计成一样的，或者仅取为两种螺旋角。中间轴上全部齿轮的螺旋方向应一律取为右旋，则第一、第二轴上的斜齿轮应取为左旋。轴向力经轴承盖作用到壳体上。一挡和倒挡设计为直齿时，在这些挡位上工作，中间轴上的轴向力不能抵消 (但因为这些挡位使用得少，所以也是允许 的 )，而此时第二轴则没有轴向力作用。 根据图 4使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，需 满足下述条件 轿车变速器 (三轴式 ) 14 111 F （ 4 222 F （ 4 由于 T=2211 ，为使两轴向力平衡，必须满足 2121（ 4 式中， 作用在中间轴齿轮 1、 2 上的 轴向力， 作用在中间轴齿轮 1、 2上的 圆周力 ； 齿轮 1、
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