重型货车12档变速器设计
51页 22000字数+说明书+3张CAD图纸【详情如下】
操纵机构装配图.dwg
重型货车12档变速器设计论文.doc
12档变速器.dwg
12档变速器总装图.dwg
摘 要
变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，是汽车总成部件中的重要组成部分，是主要的传动系统。变速器的结构要求对汽车的动力性、燃料经济性、换档操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。
本文设计研究了三轴式十二挡手动变速器，其目的是基于机械原理、机械设计、AutoCAD等知识的熟练运用和掌握，并利用Auto CAD软件绘制装配图和零件图等五项内容。同时运用汽车构造、汽车设计、材料力学、互换性测量等学科知识对三轴式十二档变速器进行设计。
首先，本文将概述变速器的现状和发展趋势，介绍变速器领域的最新发展状况。
其次，工作原理做了阐述， 对不同的变速器传动方案进行比较，选择合理的结构方案进行设计。
再次，对变速器的各挡齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了受力分析、强度和刚度校核计算,并为为这些元件选择合适的工程材料及热处理方法。对一些标准件进行了选型以及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。
最后，本文将对变速器换档过程中的重要部件—同步器以及操纵机构进行阐述，讲述同步器的类型、工作原理、设计方法以及重要参数。
关键词： 变速器；传动比；参数；设计计算；校核；齿轮；轴
d speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a direct impact on efficiency.
This design study of the three-axis 12-speed manual transmission, the purpose is based on mechanical principles, mechanical design, AutoCAD and other knowledge and mastery of the use of skilled and using Auto CAD software, drawing assembly drawings and parts diagrams of five elements. At the same time the use of vehicle construction, automotive design, material mechanics, interchangeability of measurement knowledge of the subjects on the three-axis gearbox design file 12.
At first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission.
The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a better structure scheme.
Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment.
At last, I will introduce the operation mechanism and the synchronizer, which plays an important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer.
At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design.
Key words: Transmission；Transmission Ratio；Parameters； Design and Calculation；Checking；Shaft；Gear
目 录
摘 要I
ABSTRACTII
第1章 绪 论1
1.1 汽车变速器概述1
1.2 国内外研究状况和发展方向1
第2章 传动方案及零部件结构分析3
2.1 变速器的基本设计要求3
2.2 变速器传动机构分析和方案的设计3
2.2.1双中间轴特点分析4
2.2.2倒挡布置方案分析4
2.2.3传动机构布置其他问题的分析6
2.3零部件结构方案分析6
2.3.1 齿轮形式6
2.3.2 变速器轴6
2.3.3 变速器轴承的选择7
2.3.4 换档机构7
2.3.5 防止自动脱挡的结构设计8
2.4本章小结10
第3章 变速器齿轮参数选择及齿数分配11
3.1 汽车主要技术参数11
3.2 变速器挡数和传动比的确定11
3.2.1主减速比的确定11
3.2.2 变速器最低挡传动比的确定12
3.2.3变速器挡数和传动比范围的确定13
3.2.4 变速器其他各挡传动比的确定13
3.3中心距A的确定14
3.4 变速器齿轮参数的选择15
3.4.1模数和齿宽选择15
3.4.2齿形、压力角a15
3.4.3齿宽b15
3.4.4 齿顶高系数16
3.4.5 齿轮的修正16
3.5变速器各挡齿轮齿数的分配17
3.5.1 确定一挡齿轮的齿数17
3.5.2 确定二挡齿轮的齿数18
第4章 齿轮与轴的设计计算21
4.1 齿轮设计与计算21
4.1.1 齿轮材料的选择原则21
4.1.2 轮齿强度校核21
4.2变速器轴的轴径和轴长设计计算23
4.2.1 各轴的转矩和转速计算24
4.2.2 变速器轴的强度校核24
4.2.3轴的挠度校核26
4.3 轴承的选择与校核28
4.3.1 一轴轴承的选择与校核28
4.3.2 二轴轴承的选择与校核29
4.3.3 中间轴轴承的选择与校核30
第5章 同步器和操纵机构的设计及格选用32
5.1 同步器的设计32
5.1.1锁销式同步器32
5.1.2 锁环式同步器33
5.1.3 同步器主要尺寸的确定34
5.1.4 同步器主要参数的确定37
5.2 变速器操纵机构的设计39
5.2.1 变速器操纵机构的要求及分类40
5.2.2 变速器操纵机构分析41
5.3 变速器箱体的设计42
5.4 本章小结43
结 论44
致 谢45
参考文献46
第3章 变速器齿轮参数选择及齿数分配
3.1 汽车主要技术参数
型号 陕西陕汽发动机额定功率(kw)193
外廓尺寸(mm)(长×宽×高)11916×2500×3162发动机最大转矩(N.m)
(3000～3500r/min)646
轮距(前)(mm)1939
满载轴荷前(kg) 13000
轮距(后)(mm)1800后(kg) 16000
轴距(mm) 前-中（4000）
中-后（1350） 主减速器减速比8.6
最高车速(km/h)90 载质量(kg)14000
最大爬坡度(%)16.7 整车整备质量(kg)15000
轮胎规格11.00-20 满载总重(kg) 29000
3.2 变速器挡数和传动比的确定
变速器用于改变发动机曲轴的转矩和转速，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，满足驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。随着汽车工业的不断发展，今后要求汽车车型的多样化、个性化、智能化已成为汽车的发展趋势。但变速器设计一直是汽车设计中最重要的环节之一，它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标。变速器能使汽车以非常低的稳定车速行驶，而这种低的车速只靠内燃机的最低稳定车速是难以达到的。变速器的倒挡使汽车能倒退行驶；其空挡使汽车在启动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机和传动系分离。
变速器的结构除了对汽车的动力性、经济性有影响同时对汽车操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接影响。变速器与主减速器及发动机的参数做优化匹配，可得到良好的动力性与经济性；采用自锁及互锁装置，倒挡安全装置，其他结构措施，可使操纵可靠，不产生跳挡、乱挡、自动脱挡和误挂倒挡；采用同步器可使换挡轻便，无冲击及噪声；采用斜齿轮、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低，不同的传动比还可以使在其不同路面提高汽车的动力性和经济性，使汽车和发动机有良好的匹配性。
1.2 国内外研究状况和发展方向
变速器作为汽车传动系统的总要组成部分，其技术的发展，是衡量汽车技术水平的一项重要依据。2l世纪能源与环境、先进的制造技术、新型材料技术、信息与控制技术等是科学技术发展的重要领域，这些领域的科技进步推动了变速器技术的发展。目前国内外的变速器主要向着多档位方向发展，多档位变速器在实际中所占的比例越来越大，目前有一部分重型载货汽车上使用的是多档变速器。变速器作为汽车传动系统的总要组成部分，其技术的发展，是衡量汽车技术水平的一项重要依据。21世纪能源与环境、先进的制造技术、新型材料技术、信息与控制技术等是科学技术发展的重要领域，这些领域的科技进步推动了变速器技术的发展。
根据前进档数分为：三档变速器，四档变速器，五档变速器，多档变速器。
根据轴的形式分为：同定轴式，旋转轴式。其中固定轴式又分为：两轴式变速器，中间轴式变速器，双中间轴式变速器，多中间轴式变速器。固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多刚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。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。目前自动变速器得到了广泛的应第2章 传动方案及零部件结构分析
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。变速器设有倒档，使汽车获得倒退行驶能力。变速器设有空档，可在发动机起动、汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮工作。
2.1 变速器的基本设计要求
在本次设计中，由于是对传统的变速器进行改进性设计，，在给定的发动机最大转矩、转速及最高车速、发动机标定功率等条件下，主要完成变速器机构的设计，并绘制出变速器装配图及主要零件的零件图。
在本设计中主要设计是带有主副变速箱的三轴式十二档变速器。，主箱是三轴式六档的变速器，齿轮全部为斜齿轮，采用惯性锁环式同步器，最高档位为直接档1。副箱采用一对直接档齿轮传动和一对减速档齿轮传动并采用锁销式同步器来改变传动比 。从而使挂入副箱减速档时或得通过减速齿轮后的六个减速档位。
对于变速器的要求：
(l)保证汽车有必要的动力性和经济性；
(2)设置空档，用来切断发动机的动力传输；
(3)设置倒梢，使汽车能倒退行驶；
(4)设置动力输出装置；
(5)换档迅速、省力、方便；
(6)工作可靠。变速器不得有跳档、乱档及换档冲击等现象发生；
(7)变速器应有高的工作效率；
(8)变速器的工作噪声低。
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。
2.2 变速器传动机构分析和方案的设计
目前，汽车上采用的变速器结构形式是多种多样的，这是由于各国汽车的使用、制造、修理等条件不同，也是由于各种类型汽车的使用要求不同所决定的。尽管如此，一般变速器的结构形式，仍具有很多共同点。各种机构形式都有其各自的优缺点，这些优缺点随主观和客观条件的变化而变化。
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。
机械式变速器，具有高的传动效率（η=0.96～0.98），因此在各类车上得到广泛的应用。
通常，有级变速器具有三个、四个、五个前进挡；重型载货汽车和重型越野车则采用多挡变速器，其前进挡位数多大6～16个甚至20个。变速器挡位的增多可提高发动机的功率利用率、汽车的燃料经济性和平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但挡位数的增多也使变速器的尺寸及质量增大，结构复杂，制造成本提高，操纵也复杂。
某些轿车和货车的变速器，采用仅在良好的路面和空载行驶时才使用的超速挡。采用传动比小于1（约为0.7～0.8）的超速挡，可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。
机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括齿轮副的数目、齿轮的转速、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。
综上所述，由于本次设计的为重型货车变速器，布置形式采用发动机前置后轮驱动，变速器布置的空间较大，对变速器的结构要求较高，要求运行
时噪声要小，故选用双中间轴十二档变速档，并且五档为直接档1 ，六档为超速档。
2.2.1双中间轴特点分析
1.由于双中间轴，使中间轴上多个齿轮传递输出的力大小相等，方向相反，从而使输出轴只受扭矩而不受弯矩，可在设计时减小轴颈和齿轮直径，从而减小中心距。体积小，质量轻，降低噪音，提高寿命。
2.主轴及齿轮浮动安装，主轴齿轮与二轴之间可以没有滚针轴承，减小发热故障，提高工作可靠性和性价比。
3.双中间轴一般档数较多，有利于提高加速性。
2.2.2倒挡布置方案分析
倒档齿轮的结构及其轴的位置，应与变速器的整体结构方案同时考虑。在结构布置上，要注意在不挂入倒档时，不能与第二轴齿轮有啮合情况。换倒档时能顺利换入倒档，而不和其它齿轮发生干涉。
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
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