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四驱越野汽车变速器及操纵系统的设计【9张图纸】【优秀】

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摘要

　　　四驱越野汽车变速器的传动方案及传动过程是本次设计的重点之一，越野汽车变速与我们之前所做的三级减速器设计不同，我们之前所做的三级减速中，齿轮与轴是靠键连接在一起的，而本次的设计中齿轮与轴不仅有键连接，而且有空套的，减速中同步器起重要作用。

　　　同步器的类型比较多，在诸多同步器中，适合四驱越野汽车变速器的是锁销式同步器。锁销式同步器的工作原理是难点之一，四驱越野汽车操纵系统的设计是本次设计的第三个难点，他在操纵过程中涉及到挂档自锁、挂档互锁及倒档锁，这是操作系统的重要部分。

　　　变速器是车上的一个重要部件，变速器是汽车动力系统中重要性仅次于发动机的部件,直接涉及操控乐趣和驾乘舒适性，它对燃油消耗、尾气排放、行驶动力性和舒适性都会产生重大影响。

关键词：变速器；同步器；齿轮

摘要III

ABSTRACTIV

目录V

1 绪论1

2 变速器总体设计3

2.1 全时四驱与分时四驱3

2.2 变速器选型4

2.3 变速器几轴式选用7

2.3.1三轴五当变速器传动简图8

2.3.2 两轴五当变速器传动简图8

2.4 变速器零部件的结构分析与型式选择10

2.4.1 齿轮式10

2.4.2 轴的机构分析11

2.4.2 轴承形式11

3 基本参数的确定12

3.1变速器的档位数和传动比12

3.1.1 确定变速器的档数12

3.1.2定一档传动比的取值12

3.2 中心距14

3.3 齿轮参数14

3.3.1 齿轮模数15

3.3.2 齿形、压力角与螺旋角15

3.3.3 齿宽15

3.3.4 齿顶高系数15

3.3.5 齿轮变位15

3.4 各档齿数的分配16

3.4.1 确定一档齿轮的齿数17

3.4.2 修正中心距17

3.4.3 确定各档齿轮的齿数17

4 齿轮强度的校核20

4.1 齿轮的损坏形式20

4.2 齿轮的强度校核20

4.2.1 接触强度校核20

4.2.2 弯曲强度校核22

5 同步器的选择25

5.1 同步器的构造及工作原理25

5.2 同步器的结构类型25

5.2.1 锁环式同步器25

5.2.2 锁销式同步器26

5.2.3 多锥式同步器与多片式同步器26

5.2.4 惯性增力式同步器26

5.3 锁销式同步器的选择27

5.4 锁销式同步器同步环的设计计算28

5.4.1 同步环锥面角的确定28

5.4.2 同步环锥面螺纹和油槽的设计28

5.4.3 同步环锥面直径和宽度的确定28

5.4.4 同步环的材料28

5.5 锁销式同步器锁销的设计计算28

5.5.1 同步器锁止角的确定28

5.5.2 同步器锁销差的确定28

5.6 锁销式同步器齿套的设计计算28

5.6.1 齿套锁销孔和定位销孔的设计28

5.6.2齿套接合齿的设计28

5.7同步器零件之间间隙的确定28

6 操纵机构的设计30

7 结论与展望34

7.1结论34

7.2不足之处及未来展望34

致谢35

参考文献36

附录37

　　　随着国民经济的蓬勃发展，汽车己成为人们日常生活中重要的交通运输工具。人民生活水平的不断提高，则更对车辆的舒适性能提出高要求, 不仅如此,随着世界石油的越来越紧张,全球资源的减少，汽车变速性能还直接影响汽车燃油经济性和运输生产效率、变速过程的全面研究以提高汽车的动力性，具有积极的社会效益和明显的经济效益。

　　　现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源设置了变速器.

　　　我国正在大力发展汽车产业，有针对性地进行汽车零部件的设计，是进行汽车设计的有效切入点。变速器作为重要的部件，我国正在积极进行相关研究。由此可见，四驱越野车的变速器的设计具有很重要的意义

　　　本课题来源：结合科研进行工程设计。进行设计的基本条件是如下的一些重

　　要的技术数据。

外行尺寸(长×宽×高)：3600×1550×1500(mm)；

额定功率：76kW(3800r/min) ; 最大扭矩：225N·m(2000r/min)

前轴距：2230mm; 轮距：1300mm ;后轮距：1300mm ; 总质量：1.5t;

载重量：2.1t ;Vmin:5km/h ; Vmax:140km/h; 最大爬坡度：60%；

技术要求是：结构设计合理，符合标准和其他有关设计规定。

在过老师的指导下，首先进行了方案论证。经过讨论与研究，确定了课题所要解决的主要问题以及设计思路。主要由以下几点：

（1）变速器系统的分析及设计。

（2）操纵系统的设计分析与计算。

（3）零部件的设计与强度校核。

　本次设计的四驱越野汽车变速器及其操纵系统运行平稳，结构简单，装卸方便，维修及调整方便，贯彻零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规定；体小、质轻、承载能力强，工作可靠。此外，在国内经济型汽车变速器市场上，最大扭矩在225 N·m左右有着很大的潜力，不光运用在越野汽车，还可以运用到轻型运输车，小货车上。从理论上来讲本次设计也是对大学所学知识的一次综合运用。在设计过程中，由于资料不够齐全，加上没有任何设计经验。

2 变速器总体设计

　　　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、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要。

　　　为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应提出如下设计要求：

　　　（1）变速器的档位数和传动比，使之与发动机参数优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性与经济性；

　　　（2）设置空档以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离；设置倒档使汽车可以倒退行驶；

　　　　（3）操纵简单、方便、迅速、省力；

　　　　（4）传动效率高，工作平稳、无噪声；

　　　　（5）体小、质轻、承载能力强，工作可靠；

　　　　（6）制造容易、成本低廉、维修方便、使用寿命长；

　　　（7）贯彻零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规定；

　　　　（8）需要时应设置动力输出装置。

　　　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。

2.1 全时四驱与分时四驱

车辆是否是全时四驱完全取决于分动器的构造(如图2.1)。作为掌管车辆不同驱动状态的核心部分，可以说分动器在一定程度上决定了整车的性能。

　　　分时四驱（PART-TIME 4WD）是最常见的四驱系统。分时四驱是不能在附着力良好的路面上使用。由于没有中央差速器，在转向时前后传动轴之间产生的转速差就只能由某一个轮胎打滑来抵消掉。而当路面附着力良好时，轮胎就很难打滑。因此，如果在附着力良好的路面上是不能使用分时四驱的。

　　　全时四驱就是在分时四驱的基础上增加了中央差速器，使得前后传动轴之间的转速差得以顺利化解。因此，它可以用于任何路面。全时四驱也由此得名。

QQ截图20131129113608.gif

四驱越野汽车变速器及操纵系统的设计.gif

内容简介：: 无锡太湖学院信机系机械工程及自动化专业毕业设计论文任务书一、题目及专题：1、题目四驱越野汽车变速器及操纵系统的设计 2、专题二、课题来源及选题依据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WTO，人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。而在本课题的学习中，我将重点研究四驱越野车的变速器部分。三、本设计（论文或其他）应达到的要求：（1）熟悉变速器的功用和要求，变速器结构方案的确定，变速器主要零件结构的方案分析；（2）熟练掌握用CAD软件进行画图；（3）熟练掌握变速器主要参数的选择(档数和传动比、中心距、轴向尺寸、齿轮参数)；（4）掌握变速器及操纵系统设计基本原理；（5）能够熟练了解变速器一些基本的故障分析。四、接受任务学生：机械92 班姓名柴亦浩五、开始及完成日期：自2012年11月12日至2013年5月25日六、设计（论文）指导（或顾问）：指导教师签名签名签名教研室主任学科组组长研究所所长签名系主任签名2012年11月12日无锡太湖学院毕业设计（论文）开题报告题目：四驱越野汽车变速器及操纵系统的设计信机系机械工程及自动化专业学号： 0923069 学生姓名：柴亦浩指导教师：过金超（职称：）（职称：）2013年5月25日课题来源实验室课题。科学依据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WTO，人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。而在本课题的学习中，我将重点研究汽车的变速器部分。变速器是汽车传动系统中关键的零部件，它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。由于变速器在汽车的运行中扮演着非常重要的角色。所以很多汽车常见的故障也来源于此。而技术先进的变速箱不仅能够降低汽车的故障而且还能够降低动力损失，减少燃油消耗。正因为如此，现在不少的客车用户在选择车辆的时候，变速箱都是一项重要的指标。目前在汽车上使用的变速箱大致可以分为两类：手动变速箱和自动变速箱。其中，自动变速箱由于驾驶员操作简便，从而装备这种变速箱的车辆能够大大提高驾乘舒适性。但是自动变速箱的结构比较复杂，对技术要求和制造工艺都有较高的要求，而且造价和使用维修费用昂贵。对于手动档来说，其优点主要有：1.结构简单，制造成本低；2.易于安装，维修方便；3.传动效率高，经济节油，能延长车辆的使用寿命。据Global insight公司亚洲区技术分析师分析称目前在中国，短期内，自动档变速器的市场是十分乐观的。但同时手动档变速器的节能型，经济性以及驾驶娱乐性也决定了其不可替代性。手动档变速器仍然占据主要份额。所以对于手动变速器的研究和设计依然十分重要。而本课题就是要求设计出一款四驱越野车变速器，本设计可以通过对汽车构造、汽车理论、汽车设计、机械设计、液压传动等课程知识的综合运用完成设计，达到综合训练的效果，并且为以后的相关工作和学习积累宝贵的经验。研究内容1、基本内容（1）变速器的概述及其方案的确定变速器的功用和要求；变速器结构方案的确定；变速器主要零件结构的方案分析。(2) 变速器主要参数的选择与主要零件的设计变速器主要参数的选择(档数和传动比、中心距、轴向尺寸、齿轮参数)；各档传动比及其齿轮齿数的确定；齿轮变位系数的选择。(3) 变速器齿轮的强度计算与材料的选择齿轮的损坏原因及形式；齿轮的强度计算与校核。(4) 变速器轴的强度计算与校核变速器轴的结构和尺寸；轴的校核.。（5）变速器同步器的设计及操纵机构同步器的结构；同步环主要参数的确定；变速器的操纵机构。（6）变速器箱体设计箱体材料与毛坯种类；箱体主要结构尺寸与计算。2、拟解决的主要问题：（1）完成变速器的结构分析与型式选择；（2）计算变速器的基本参数，完成变速器齿轮的设计计算；（3）完成变速器轴与轴承的结构形式选择、强度校核计算；（4）完成同步器的结构型式选择；（5）绘制总装配图及零件图。拟采取的研究方法、技术路线、实验方案及可行性分析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，不断地分析增进对变速器的了解。在对变速器有了较深刻的理解后开始对变速器的各个部分进行分布设计。本设计按以下方案依次进行：调查分析，收集资料变速器总体方案选择及设计变速器的结构设计与计算确定变速器的主要参数变速器的校核，确定最终准确的设计参数运用Pro/e进行三维建模运用Ansys软件进行校核是否运用CAD软件绘出变速器装配及零件图研究计划及预期成果研究计划：2012年10月12日-2012年12月25日：按照任务书要求查阅论文相关参考资料，填写毕业设计开题报告书。2013年1月11日-2013年3月5日：填写毕业实习报告。2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改毕业设计开题报告。2013年3月15日-2013年3月21日：学习并翻译一篇与毕业设计相关的英文材料。2013年3月22日-2013年4月11日：CAD程序设计。2013年4月12日-2013年4月25日：论文定向设计。2013年4月26日-2013年5月21日：毕业论文撰写和修改工作。预期成果：在国内，仍然以手动变速器为主，自动变速器比例很低，并且主要来自进口。中国乘用车用手动档变速器生产企业分为两类，一类是像一汽、东风、上汽等整车生产集团，集团内自产变速器为其整车配套；另外一类是独立的变速器生产企业，专门为各整车厂配套。其中以一汽集团作为代表，一汽集团除了主要研究手动变速器以外，更以6AT、AMT和7DCT作为开发重点。其发展趋势为:a.以手动变速器开发为基础，以自动变速器开发为重点b.重点提升制造能力和水平c.重点发展DCT、AMT，适时发展AT。d.产品平台系列化，适用面更广。目前虽然我国手动变速器技术发展已日益成熟，但相对发达国家水平依然存在一定的差距，因此对于手动变速器的研究依然十分重要。对汽车变速器有一个系统性的理解，在CAD制图方面知识得到了完善。特色或创新之处在手动变速器方面，一方面是系统集成性，安装性还有发展空间，另外就是新的材料、工艺，比如冲压零件，注塑零件替代产品的加工工艺。变速器发展总体趋势主要体现以下6个方面：产品系列化；结构紧凑化、轻量化、多档化；高度集成化；更加智能化；信息网络化；节能环保化。已具备的条件和尚需解决的问题由于机械部分设计、工艺已经相当成熟，在要有突破性的发展空间已经非常小了，因为整车开发的需要，降低排放，油耗是目前发展方向，所以有更多的厂商也将当前的目标瞄准了DCT。指导教师意见指导教师签名：年月日教研室（学科组、研究所）意见教研室主任签名：年月日系意见主管领导签名：年月日编编号号无锡太湖学院毕毕业业设设计计（论论文文）题目：题目：四驱越野汽车变速器四驱越野汽车变速器及操纵系统的设计及操纵系统的设计信机系系机械工程及自动化专专业业学号：学生姓名：指导教师：（职称：副教授）（职称：）2013 年 5 月 25 日无锡太湖学院本科毕业设计（论文）无锡太湖学院本科毕业设计（论文）诚诚信信承承诺诺书书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）四驱越野汽车变速器及操纵系统的设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果，其内容除了在毕业设计（论文）中特别加以标注引用，表示致谢的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人、集体已发表或撰写的成果作品。班级：机械 92 学号： 0923069 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日摘摘要要四驱越野汽车变速器的传动方案及传动过程是本次设计的重点之一，越野汽车变速与我们之前所做的三级减速器设计不同，我们之前所做的三级减速中，齿轮与轴是靠键连接在一起的，而本次的设计中齿轮与轴不仅有键连接，而且有空套的，减速中同步器起重要作用。同步器的类型比较多，在诸多同步器中，适合四驱越野汽车变速器的是锁销式同步器。锁销式同步器的工作原理是难点之一，四驱越野汽车操纵系统的设计是本次设计的第三个难点，他在操纵过程中涉及到挂档自锁、挂档互锁及倒档锁，这是操作系统的重要部分。变速器是车上的一个重要部件，变速器是汽车动力系统中重要性仅次于发动机的部件,直接涉及操控乐趣和驾乘舒适性，它对燃油消耗、尾气排放、行驶动力性和舒适性都会产生重大影响。关键词：关键词：变速器；同步器；齿轮 IIABSTRACT Four-wheel drive off-road car transmission scheme and the transmission process is one of the focuses of this design, off-road vehicle speed and we made three before the reducer designs, we made three before the deceleration, the gear and shaft is linked by key, and this gear and shaft design not only key to connect, and free sets, slow play an important role of synchronization. The type of synchronizer more, in many synchronizer for four-wheel drive off-road vehicle transmission is locking pins synchronizer. Lock pin type synchronizer works by one of the difficulties, four-wheel drive off-road vehicle control system design is the design of this third difficulty, he was involved in manipulating the process of self-locking hanging file, hanging file interlock and reverse lock, this is an important part of the operating system Gearbox is one of the important parts of the vehicle, transmission is the automobile power system importance only to the components of an engine, directly relates to the control pleasure and ride comfort, its fuel consumption, exhaust emissions, driving dynamics and comfort will have a significant impact.Keywords: Transmission; synchronizer; gearIII目目录录摘要 .IIIABSTRACT .IV目录.V1 绪论 .12 变速器总体设计 .32.1 全时四驱与分时四驱 .32.2 变速器选型 .42.3 变速器几轴式选用 .72.3.1 三轴五当变速器传动简图 .82.3.2 两轴五当变速器传动简图 .82.4 变速器零部件的结构分析与型式选择 .102.4.1 齿轮式 .102.4.2 轴的机构分析 .112.4.2 轴承形式 .113 基本参数的确定 .123.1 变速器的档位数和传动比.123.1.1 确定变速器的档数 .123.1.2 定一档传动比的取值.121gi3.2 中心距 .143.3 齿轮参数 .143.3.1 齿轮模数 .153.3.2 齿形、压力角与螺旋角 .153.3.3 齿宽 .153.3.4 齿顶高系数 .153.3.5 齿轮变位 .153.4 各档齿数的分配 .163.4.1 确定一档齿轮的齿数 .173.4.2 修正中心距 .173.4.3 确定各档齿轮的齿数 .174 齿轮强度的校核 .204.1 齿轮的损坏形式 .204.2 齿轮的强度校核 .204.2.1 接触强度校核 .204.2.2 弯曲强度校核 .225 同步器的选择 .255.1 同步器的构造及工作原理 .255.2 同步器的结构类型 .25IV5.2.1 锁环式同步器 .255.2.2 锁销式同步器 .265.2.3 多锥式同步器与多片式同步器 .265.2.4 惯性增力式同步器 .265.3 锁销式同步器的选择 .275.4 锁销式同步器同步环的设计计算 .285.4.1 同步环锥面角的确定 .285.4.2 同步环锥面螺纹和油槽的设计 .285.4.3 同步环锥面直径和宽度的确定 .285.4.4 同步环的材料 .285.5 锁销式同步器锁销的设计计算 .285.5.1 同步器锁止角的确定 .285.5.2 同步器锁销差的确定 .285.6 锁销式同步器齿套的设计计算 .285.6.1 齿套锁销孔和定位销孔的设计 .285.6.2 齿套接合齿的设计 .285.7 同步器零件之间间隙的确定.286 操纵机构的设计 .307 结论与展望 .347.1 结论.347.2 不足之处及未来展望.34致谢 .35参考文献 .36附录 .37无锡太湖学院学士学位论文01 绪论绪论随着生活水平的提高，人们对交通工具的要求越来越高。这两年我国汽车行业得到了长足的进步。汽车已不再作为富贵的奢侈品，被更多的中层阶级接受。越野车（图 1.1）作为一种能在无路地面上行使的高通过性汽车。无论是在东部沿海地区还是在中西部地区得到了广大中青年消费者的青睐。此外，汽车行业的发展带动了绝大数国民经济部门的发展，越来越多的国家把汽车工业作为国民经济的支柱产业。改革开放以来,中国汽车工业的发展驶入了快车道，汽车产量不断飙升,1971 年、1988年、1992 年和 2000 年分别突破 10 万辆、50 万辆、100 万辆和 500 万辆，己成功跻身世界汽车四强之列。随着汽车工业的飞速发展，人民生活水平的提高，高速公路、高等级公路的不断建设，汽车正逐渐进入家庭，成为人们生活的一部分.19802001 年，我国汽车消费量年均增长高达 18，特别是进入九十年代以后，国内汽车产量以 l2 年递增 10万辆的速度高速增长，目前在汽车市场的比重己超过 30，成为我国汽车需求增长的重要拉动力量。大力发展公共交通， “鼓励汽车进入家庭”己经被党中央写入“十五计划”。国家经贸委提出， “十五”期末我国汽车产量要达 320 万辆左右，力争到 2010 年使之成为国民经济的支柱产业。规划预计到 2005 年，轿车产量为 110 万辆左右；汽车工业增加值为 1300 亿元，占国内生产总值 1左右，汽车产品基本满足国内市场需求。随着我国加入世界贸易组织，通用、福特、日产一批世界一流汽车生产企业纷纷进入中国，市场竞争日趋激烈.入世后，技术竞争将是我国汽车工业面临的最大挑战。图 1.1 越野车随着国民经济的蓬勃发展，汽车己成为人们日常生活中重要的交通运输工具。人民生活水平的不断提高，则更对车辆的舒适性能提出高要求, 不仅如此,随着世界石油的越来越紧张,全球资源的减少，汽车变速性能还直接影响汽车燃油经济性和运输生产效率、变速过程的全面研究以提高汽车的动力性，具有积极的社会效益和明显的经济效益。现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源设置了变速器.四驱越野汽车变速器及其操纵系统的设计1我国正在大力发展汽车产业，有针对性地进行汽车零部件的设计，是进行汽车设计的有效切入点。变速器作为重要的部件，我国正在积极进行相关研究。由此可见，四驱越野车的变速器的设计具有很重要的意义本课题来源：结合科研进行工程设计。进行设计的基本条件是如下的一些重要的技术数据。外行尺寸(长宽高)：360015501500(mm)；额定功率：76kW(3800r/min) ; 最大扭矩：225Nm(2000r/min)前轴距：2230mm; 轮距：1300mm ;后轮距：1300mm ; 总质量：1.5t;载重量：2.1t ;Vmin:5km/h ; Vmax:140km/h; 最大爬坡度：60%；技术要求是：结构设计合理，符合标准和其他有关设计规定。在过老师的指导下，首先进行了方案论证。经过讨论与研究，确定了课题所要解决的主要问题以及设计思路。主要由以下几点：（1）变速器系统的分析及设计。（2）操纵系统的设计分析与计算。（3）零部件的设计与强度校核。本次设计的四驱越野汽车变速器及其操纵系统运行平稳，结构简单，装卸方便，维修及调整方便，贯彻零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规定；体小、质轻、承载能力强，工作可靠。此外，在国内经济型汽车变速器市场上，最大扭矩在 225 Nm 左右有着很大的潜力，不光运用在越野汽车，还可以运用到轻型运输车，小货车上。从理论上来讲本次设计也是对大学所学知识的一次综合运用。在设计过程中，由于资料不够齐全，加上没有任何设计经验。在设计中一定存在着许多问题，恳请各位老师指正。无锡太湖学院学士学位论文22 变速器总体设计变速器总体设计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、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要。为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应提出如下设计要求：（1）变速器的档位数和传动比，使之与发动机参数优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性与经济性；（2）设置空档以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离；设置倒档使汽车可以倒退行驶；（3）操纵简单、方便、迅速、省力；（4）传动效率高，工作平稳、无噪声；（5）体小、质轻、承载能力强，工作可靠；（6）制造容易、成本低廉、维修方便、使用寿命长；（7）贯彻零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规定；（8）需要时应设置动力输出装置。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。2.1 全时四驱与分时四驱全时四驱与分时四驱车辆是否是全时四驱完全取决于分动器的构造(如图 2.1)。作为掌管车辆不同驱动状态的核心部分，可以说分动器在一定程度上决定了整车的性能。分时四驱（PART-TIME 4WD）是最常见的四驱系统。分时四驱是不能在附着力良好的路面上使用。由于没有中央差速器，在转向时前后传动轴之间产生的转速差就只能由某一个轮胎打滑来抵消掉。而当路面附着力良好时，轮胎就很难打滑。因此，如果在附着力良好的路面上是不能使用分时四驱的。全时四驱就是在分时四驱的基础上增加了中央差速器，使得前后传动轴之间的转速差得以顺利化解。因此，它可以用于任何路面。全时四驱也由此得名。四驱越野汽车变速器及其操纵系统的设计3图 2.1 分动器的内部结构在全时四驱的基础上还演化出了恒时四驱（分动器不带 2 驱模式）。恒时四驱采用的是智能型分动器，这种分动器可以根据需要输出不同的驱动力至前桥。好的智能型分动器可以实现 0100的动力输出变化。2.2 变速器选型变速器选型汽车变速器是汽车传动系中最主要的一个部件。它通过改变传动齿轮比，来改变发动机曲轴的扭矩，以便适应各种不同的行驶条件下对车轮的牵引力及改变不同的车速需要。简单笼统的说汽车变速器可以分为手动变速器和自动变速器。为了让大家对这两种变速器有个直观的了解我为对这两种变速器做一个简单的分析。在自动变速器出现之前所有的汽车都是采用手动变速器。手动变速器是一种机械式的变速器，它必须用手拨动变速杆，如图 2.2 所示，才能改变变速器内的齿轮咬合位置从而改变传动比，从而达到变速的目的。无锡太湖学院学士学位论文4图 2.2 手动挡变速杆图 2.3 手动变速箱内部四驱越野汽车变速器及其操纵系统的设计5在操纵手动变速器时必须踩下离合，使咬合齿轮分离，方可拨得动变速杆换挡。相对自动变速器而言的，手动变速器直接利用大小不同的齿轮配合达到变速的目的，所以手动变速器的传动效率要比自动变速器的高。驾驶技术好的司机，驾驭手动变速的汽车在加速、超车时会比自动变速器的车快，也更省油。自动变速器的工作原理是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。有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点,驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。当前自动变速器具已成为现代轿车配置的一种发展方向。图 2.4 自动挡变速杆目前我们常见的汽车自动变速器有三种型式：分别是液力自动变速器（AT）、机械无级自动变速器（CVT）、电控机械自动变速器（AMT）。我们将在下面的文章中对其着重介绍。DSG 变速器是当前世界上最先进的、最具革命性的变速器。由于 DSG 变速器没有变矩器，DSG 变速器在传动过程中的能耗损失非常有限，大大提高了车辆的燃油经济性。三轴式的钱进档的传统齿轮变速器，增加了动力的分配。此外 DSG 变速器具有手动和自动 2 种控制模式。当进入逻辑控制模式下变速器颗根据司机的意愿进行换档控制。无锡太湖学院学士学位论文6图 2.5 最新的 7 速 DSG 变速器图 2.6 DSG 变速器工作原理图 2.6 中 DSG 变速器中离合器 1 负责 1 档、3 档、5 档和倒档，汽车行驶中一旦用到上述档位中任何一档，离合器 1 就会接合；离合器 2 负责 2 档、4 档和 6 档，当使用2、4、6 档中的任一档时，离合器 2 就会接合，从而形成变速体系。新一代 DSG 变速器采用了双离合器和 7 个前进档的传统齿轮变速器。动变速器的传动效率要比自动变速器的高。驾驶技术好的司机，驾驭手动变速的汽车在加速、超车时会比自动变速器的车快，也更省油。我们这次设计选用的是手动变速器。2.3 变速器几轴式选用变速器几轴式选用四驱越野汽车变速器及其操纵系统的设计7有级变速器与无级的相比，其结构简单、造价低廉，因此在各种类型的汽车上均得到了广泛的应用。其中两轴式和三轴式变速器得到了最广泛的应用。 2.3.1 三轴五当三轴五当变速器变速器传动简图传动简图如图 2.7 所示：图 2.7 三轴五当变速器传动简图1-输入轴 2-轴承 3-接合齿圈 4-同步环 5-输出轴 6-中间轴 7-接合套 8-中间轴常啮合齿轮此变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。 2.3.2 两轴五当两轴五当变速器变速器传动简图传动简图如图 2.8 所示：无锡太湖学院学士学位论文8图 2.8 两轴五当变速器传动简图1-输入轴 2-接合套 3-里程表齿轮 4-同步环 5-半轴 6-主减速器被动齿轮 7-差速器壳 8-半轴齿轮 9-行星齿轮 10、11-输出轴 12-主减速器主动齿轮 13-花键毂我选用的是三轴式的，这是我的二维图样，如图 2.9 所示：图 2.9 三轴式二维图三轴式变速器的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、二轴同心。将第一、二轴直接连接起来传递转矩则称为直接档。此四驱越野汽车变速器及其操纵系统的设计9时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、二轴也仅传递转矩因此，直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小，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：除直接档外其他各档的传动效率有所降低。两轴式变速器与三轴式变速器相比，其结构简单、紧凑且除最高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传动系统紧凑、操纵性好且可使汽车质量减少 6l0。两轴式变速器则方便于这种布置且使转动系的结构简单。两轴式变速器的第二轴 S 4,S 5= S 2- S 1= $d(2tanA)。 ( 5.2 )式中: S 齿套与接合齿之间的空档间隙;S 1锥环与锥盘两基面之间的空档间隙, 设计时取 S 1= 1mm 215mm;S 2锥环小端与锥盘内端面之间的间隙, 设计时取 S 2= 315mm4mm;S 3 锁销倒角与齿套锁销孔倒角之间的空档间隙, 设计时取 S 3 = 0195mm111mm;S 4同步器定位销与同步环之间的空档间隙, 设计时取 S 4= 0125mm 0135mm;S 5同步器的后备行程, 设计时取 S 5 =215mm 3mm;$d 同步环径向磨损量。当 S S 1 时, 同步器不起作用, 锥面未接触前, 齿套与被同步齿轮接合齿先碰上, 冲击发响, 同步器等于虚设。当 S S 1+ S 2+ S 3 时, 同步器正常工作, 直到同步器磨损到预定的尺寸为止。当 S 3 S 4 时, 同步器锁销过早地进入了齿套锁销孔, 同步器锁止条件不能实现, 等于无同步器。锁销式同步器在设计中应注意以下几点: R 锥、L 值大, 可以获得较大的摩擦力矩, 较大的锁销角 B, 可防止同步器在工作中发生烧死现象。R 锁小, 锁销角 B 大, 锁止面的单位压力大, 磨损快, 一般根据结构的布置 B 尽量取大值。锥角 A 小, 可获得较大的锁销角 B, 但过小锥角有可能发生锥面自锁。锁销式同步器在设计中应合理地选择各零件之间的间隙, 以保证同步器的正常工作。为了制造方便, 降低制造成本, 提高通用性, 有时变速器中几组锁销式同步器要选用相同的同步器。无锡太湖学院学士学位论文306 操纵机构的设计操纵机构的设计变速器操纵机构（图 6.1）由变速杆、拨叉轴、拨叉、自锁与互锁装置、倒档安全装置等组合于变速器盖上。应结构简单，操纵轻便，档位清晰，变速杆的换档位置(合理，挂档准确、迅速，安全可靠(每次只能挂入一个档，不误挂倒档，不自动脱档)。图 6.1 变速器操纵机构设计变速器操纵机构应先确定与操纵机构的结构与布置密切相关的换档位置图，它给出了换档时变速杆的移动路线。确定时主要从换档方便考虑，应按档位次序排列并将常用档尽量放在中间位置，其他档位放到两边，倒档常与 1 档组成一排放到最靠边的位置，严防误挂倒档。直接操纵是最简单的操纵方案，在各种类型的汽车上得到了广泛的应用。其传统的市置方法是将变速杆安装在变速器盖上并由驾驶座椅旁的地板伸出，以便司机可直接用手操纵变速杆进行换档。只有当变速 2e 布置在驾驶座位附近时直接操纵才能实现。此外，还须考虑到操纵机构的自锁与互锁装置。自锁装置为档位定位装置，通过弹簧、钢球及拨叉轴上的凹槽定位止自动脱档并保证按舌齿的全长啮合。互锁装置防止两档同挂，保证当移动某一拨叉轴时，其他拨叉轴互被锁住。销、球式简单可靠，另有摆动锁块式、转动锁环式及三向锁销式等。三向锁销式的左右两块锁板各与两个档的换档拨叉连接，每块锁板可绕其轴转动，而下面的倒档换档摇臂则与倒档拨叉相连。在这三者中只要有一个转动即挂档，另两个即被锁住不能转动，从而实现互锁。倒档安全装置又称倒档锁或选档阻力装置。当变速杆头接触倒档锁销开始挂倒档时，要克服钢球和弹簧的较大阻力，从而产生明显手感而引起注意。四驱越野汽车变速器及其操纵系统的设计31 1、自锁钢球 2、自锁弹簧 3、变速器盖 4、互锁钢球 5、互锁销 6、拨叉轴图 6.2 变速器的自锁与互锁装置 a.自锁装置挂档过程中，若操纵变速杆推动拨叉前移或后移的距离不足时，齿轮将不能在全齿宽上啮合而影响齿轮的寿命。即使达到全齿宽啮合，也可能由于汽车振动等原因，齿轮产生轴向移动而减小了齿轮的啮合长度，甚至完全脱离。为了防止这种情况，应设置自锁装置如图 6.3 所示。图 6.3 自锁装置图 6.3 说明其结构，自锁装置由自锁钢球 1 和自锁弹簧 2 组成。每根拨叉轴的上表面沿轴的方向分布了三个凹槽。当任一根拨叉连同拨叉轴向移动到空挡或某一工作位置时，必有一个凹槽正好对准自锁钢球 1。于是，钢球在弹簧的压力下嵌入该槽中，拨叉的轴向无锡太湖学院学士学位论文32位置被固定，从而拨叉连同滑动齿轮（或接合套）也被固定在空挡或某一工作位置上，不能自行脱出。当需要换档时，驾驶员必须通过变速杆对拨叉或拨叉轴施加一定的轴向力，克服弹簧的压力将钢球由拨叉轴的凹槽中挤出推回孔中，拨叉轴和拨叉方能再进行轴向移动。拨叉轴上表面相邻凹槽之间的距离，即等于为保证在全齿宽上啮合或完全退出啮合所必需的拨叉及其轴的移动距离。b.互锁装置若变速杆能同时推动两个拨叉，即同时挂入两个档位，必将造成轮齿间的机械干涉，变速器将无法工作甚至损坏。为此，应设置互锁装置。图 6.4 的互锁装置由互锁钢球 4 和互锁销 5 组成的。每根拨叉轴的朝向互锁钢球的侧面都正好对准互锁钢球 4。两个互锁钢球直径之和正好等于相邻两轴之间的距离加上一个凹槽的深度。中间拨叉轴上两个侧面凹槽之间有孔相通，孔中间有一根可以移动的互锁销 5，销的长度正好等于拨叉轴的直径减去一个凹槽的深度。工作时拨动一根轴时，其两侧的钢球就被从侧槽中挤出，而嵌入到其它两轴的凹槽中达到锁止作用。图 6.4 互锁装置图 6.5 倒档锁装置四驱越野汽车变速器及其操纵系统的设计33 1、倒档锁销 2、倒档锁弹簧 3、倒档拨块 4、变速杆图 6.6 倒档锁装置c.倒档锁汽车在行进中容易挂错档，变速器齿轮发生极大的冲击，导致零件损坏。汽车起步时若误挂倒档，则容易出现安全事故。为此，应设有倒档锁。图 6.6 所示为常用的倒档锁装置。它是由倒档拨块中的倒档锁销 1 及弹簧 2 组成。因此，驾驶员要挂到倒档时，必须用很大的力使变速杆 4 的下端压缩弹簧 2，将锁销 1 推向左方后，才能使变速杆下端进入倒档拨快 3 的凹槽中，以拨倒档叉轴而挂入倒档。由此可见，倒档锁的作用是使驾驶员必须使用很大的力，方能挂入到倒档，起到提醒注意作用，以防止误挂倒档。无锡太湖学院学士学位论文347 结论与展望结论与展望7.1 结论结论本次毕业设计所设计的四驱越野汽车变速器及其操纵系统，采用了锁销式同步器及相关技术方便了挂档。在变速叉轴上的互锁与自锁装置有效的防止了脱档和跳档。本设计具有：轻量化，高承载，低噪音，换档性好和经济实用性好等优点。7.2 不足之处及未来展望不足之处及未来展望由于设计经验不足，考虑欠佳。在部分零部件的设计中未考虑其优化设计。比如说在拨叉的设计上，考虑欠缺。此外，在部分的零件的设计上经济性能不足。在今后的设计中应充分考虑这些问题。变速器是汽车传动系统中关键的零部件，它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。由于变速器在汽车的运行中扮演着非常重要的角色。所以很多汽车常见的故障也来源于此。而技术先进的变速箱不仅能够降低汽车的故障而且还能够降低动力损失，减少燃油消耗。正因为如此，现在不少的客车用户在选择车辆的时候，变速箱都是一项重要的指标。对于未来，自动变速器系统是汽车传动系统的发展趋势，虽然我国乘用车还以手动档居多，但就近年来的发展行情看，在轿车领域自动档车也占了一半的比例，而其他部分发达国家或地区自动档车早已是其主流产品。但无论怎样发展，变速器作为汽车部件中的一个重要地位是不会改变的。四驱越野汽车变速器及其操纵系统的设计35致致谢谢本文是在过金超老师的悉心指导下完成的。从毕业设计题目的选择、到选到课题的研究和论证，再到本毕业设计的编写、修改，每一步都有过老师的细心指导和认真的解析。在过老师的指导下，我在各方面都有所提高，老师以严谨求实，一丝不苟的治学态度和勤勉的工作态度深深感染了我，给我巨大的启迪，鼓舞和鞭策，并成为我人生路上值得学习的榜样。使我的知识层次又有所提高。同时感谢所有教育过我的专业老师，你们传授的专业知识是我不断成长的源泉也是完成本论文的基础。也感谢我同一组的组员和班里的同学是你们在我遇到难

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