HLJIT6H-240六档二轴式变速器设计【带同步器】【汽车类】【8张CAD图纸】【优秀】

HLJIT6H-240六档二轴式变速器设计【带同步器】

84页 31000字数+说明书+任务书+开题报告+8张CAD图纸

4挡从动齿轮.dwg

HLJIT6H-240六档二轴式变速器设计开题报告.doc

HLJIT6H-240六档二轴式变速器设计说明书.doc

中期检查表.doc

任务书.doc

变速器装配图.dwg

同步器总成.dwg

同步器齿毂.dwg

同步器齿环.dwg

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指导教师评分表.doc

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操纵机构.dwg

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答辩评分表.doc

设计图纸8张.dwg

评阅人评分表.doc

说明书封面.doc

输入轴.dwg

输出轴.dwg

过程管理封皮.doc

题目审定表.doc

目  录

摘  要I

ABSTRACTII

第1章 绪论1

1.1 概述1

1.2汽车变速器设计的目的和意义1

1.3汽车变速器国内外现状和发展趋势2

 1.3.1汽车变速器国内外现状2

 1.3.2汽车变速器的发展趋势3

1.4手动变速器的特点和设计要求及内容3

 1.4.1手动变速器的特点3

 1.4.2手动变速器的设计要求4

 1.4.3变速器设计的主要内容4

第2章 变速器传动机构与操纵机构的布置6

2.1变速器传动方案布置机构6

 2.1.1变速器传动方案分析与选择6

 2.1.2倒档布置方案分析8

 2.1.3零部件结构方案分析9

2.2变速器操纵机构布置方案11

 2.2.1 概述11

 2.2.2 典型的操纵机构及其锁定装置12

2.3本章小结14

第3章 变速器主要参数的选择15

3.1档数的确定15

3.2 传动比范围15

3.3变速器各挡传动比的确定16

3.4中心距的选择19

3.5变速器的外形尺寸19

3.6齿轮参数的确定20

3.7 各档齿轮齿数的分配及传动比的计算22

3.8变速器齿轮的变位及齿轮螺旋角的调整25

3.9变速器齿轮尺寸的确定27

3.10 本章小结28

第4章 变速器齿轮及轴强度校核29

    4.1 变速器齿轮强度校核29

 4.1.1变速器齿轮弯曲强度校核29

 4.1.2轮齿接触应力校核34

 4.1.3倒档齿轮的校核39

 4.1.4齿轮材料的选择原则41

 4.1.5变速器壳体材料的选用43

 4.1.6齿轮损坏的原因和形式43

4.2轴的结构和尺寸设计44

4.3轴的强度验算45

 4.3.1轴的刚度计算45

 4.3.2 轴的强度计算53

4.4轴承选择与寿命计算56

 4.4.1 输入轴轴承的选择与寿命计算56

 4.4.2输出轴轴承的选择与寿命计算59

4.5 本章小结60

第5章 变速器同步器及结构元件设计62

5.1 同步器设计62

 5.1.1 同步器的功用及分类62

 5.1.2 惯性式同步器62

 5.1.3 锁环式同步器主要尺寸的确定63

 5.1.4 主要参数的确定64

5.2 变速器壳体66

5.3 本章小结66

第6章 轴的有限元分析68

6.1ANSYS简介68

6.2有限元分析基本理论68

6.3有限元求解问题的基本步骤68

6.4变速器输出轴的有限元分析的主要步骤69

6.5本章小结76

结　　论77

参考文献78

致　　谢79

摘  要

汽车作为人类的代步工具，在生活中起着至关重要的作用。汽车传动系是汽车的核心组成部分。其任务是调节变换发动机的性能，将动力有效而经济地传至驱动车轮，以满足汽车的使用要求。变速器是完成传动系任务的重要部件，也是决定整车性能的主要部件之一。它用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速。目的是在各种工作状况下，使汽车获得不同的牵引力和速度。从而使汽车拥有良好的动力性和燃油经济性。而且，变速器的结构要求对汽车换挡操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率都有直接的影响。所以变速器设计的质量高低一直是汽车行业竞争的焦点。

本文设计研究了两轴式六档手动变速器，以瑞麒G52010款梅西版2.0TCI汽车的整车参数和发动机参数为设计依据，进行手动变速器的设计。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，对工作原理做了阐述，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；齿轮；轴；校核

ABSTRACT

Automobile as a means of transport of human life plays an increasingly important role. Drivetrain is the core components of automobile.Its task is transforming and regulateing the performance of engine. Transmission can effectively and economically conveyed the power to the wheel which can meet the requirement of vehicles. It is used to change the engine's torque spread and wheel speed. Aim is to work in a variety of conditions，different vehicle traction and speed，so that the car has good power and fuel economy。The transmission of the structure of the manipulation of car shift required reliability and portability, transmission stability and efficiency will have direct influence. Therefore, the design of transmission quality has been the focus of competition in the automotive industry.

This paper studies the two shafts type design six manual shift transmission,By Rachel G52010 paragraph messi version 2.0 wenqi TCI automobile vehicle parameters and engine parameters for the design basis, the design of manually transmission.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；Gear；Axis；Check.

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：2t

驱动桥满载：1T;

最高车速200km/h

最大爬坡：30%

最大输入转矩：240N.m

设计6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CAD/CAM/CAE软件进行建模；

（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。

1.1 概述

近几年国内外汽车工业迅猛发展，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，变速器用于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。因此变速器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，对接合齿采取倒锥齿侧措施以及其他结构措施，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；采用高齿、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低，降低噪声水平已成为提高变速器质量和设计、工艺水平的关键。

1.2汽车变速器设计的目的和意义

现代汽车上广泛采用内燃机作为动力源，其转矩和转速的变化范围很小，而复杂的使用条件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，用来改变传动比，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，同时使发动机在最有利的工况范围下工作；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。变速器设计的目的就是为了满足上述的要求，使汽车在特定的工况下稳定的工作。

变速器除了要能满足一定的使用要求外，还要保证使其和汽车能有很好的匹配性，可以提高汽车的动力性和经济性，保证发动机在有利的工况范围内工作提高汽车的使用寿命、降低能源消耗、减少汽车的使用噪声等。这就要求设计人员依据汽车的技术参数，合理的选择变速器的参数，使所设计的变速器能和整车具有很好的匹配性。

1.3汽车变速器国内外现状和发展趋势1.4手动变速器的特点和设计要求及内容

1.4.1手动变速器的特点

手动变速器的挡数通常在6挡以下，当挡数超过6挡时，可以在6挡以下的主变速器的基础上，再行配置副变速器，通过两者的组合获得多挡变速器。

近年来，为了降低油耗，变速器的挡数有增加的趋势。目前，乘用车一般采用4-5个挡位的变速器。发动机排量大的乘用车多用5个挡。商用车变速器采用4-5个挡或多挡。载质量在2.0-3.5t的货车采用五挡变速器，载质量在4.0-8.0t的货车采用六挡变速器。多挡变速器多用于总质量大些的货车和越野车上。

某些汽车的变速器，设置有用在良好的路面上轻载或空车驾驶的场合的超速挡，超速挡的传动比小于1。采用超速挡，可以提高汽车的燃油经济性。但是如果发动机功率不高，则超速挡使用频率很低，节油效果不显著，甚至影响汽车的动力性。

从传动机构布置上来说，目前，两轴式和三轴式变速器都得到了广泛的应用。其中，两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。三轴式变速器的第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各挡齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递转矩则称为直接挡。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也仅传递转矩。因此，直接挡的传动效率高，磨损及噪声也最小，因为直接挡的利用率要高于其它挡位，因此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和第二轴之间的距离（中心距）不大的情况下，一挡仍有较大的传动比；挡位高的齿轮采用长啮合齿轮传动，挡位低的齿轮可以采用或不采用长啮合齿轮传动；多数传动方案中除一挡以外的其它挡位的换挡机构，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。

手动变速器的发展趋势是增多常啮合齿轮副的数目，从而可采用斜齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮有更长的寿命、更低的噪声，虽然其制造稍微复杂且在工作时有轴向力。因此，在变速器中，除低挡及倒挡齿轮外，直齿圆柱齿轮已被斜齿圆柱齿轮所取代。当然，常啮合齿轮副的增多将导致旋转部分总惯性力矩的增大。

1.4.2手动变速器的设计要求

(1)、正确选择变速器的挡位数和传动比，使其和发动机参数优化匹配，以保证汽   车具有良好的动力性和经济性；

(2)、设置空挡以保证汽车在必要时能将发动机和传动系长时间分离，设置倒挡使汽车能倒退行驶；

(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)、体积小、质量轻、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。

1.4.3变速器设计的主要内容

本设计主要是依据瑞麒G52010款梅西版2.0TCI手动舒适性汽车的有关参数，通过对变速器各部分参数的选择和计算，设计出一种基本符合要求的6档手动变速器，并绘制出变速器装配图及主要零件的零件图。本文主要完成下面一些主要工作：

1、对变速器传动机构的分析与选择

通过比较两轴和中间轴式变速器各自的优缺点，以及所设计车辆的特点，确定传动机构的布置形式。

2、变速器主要参数的选择

变速器主要参数的选择：档数、传动比、中心距、齿轮参数等。

3、变速器齿轮强度的校核

变速器齿轮强度的校核主要对变速器的齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行校核。

4、轴的基本尺寸的确定及强度计算。

对于轴的强度计算则是对轴的刚度和强度分别进行校核。

5、轴承的选择与寿命计算。

对变速器轴的支撑部分选用圆锥磙子轴承，寿命计算是按汽车的大修里程来衡量，轿车的为30万公里。

本次设计主要是查阅近几年来有关国内外变速器设计的文献资料，结合所学专业知识，在老师的正确指导下进行设计。通过比较不同方案和方法选取最佳方案进行设计，计算变速器的齿轮的结构参数并对其进行校核计算；同时对同步器、换档操纵机

构等结构件进行分析设计；另外，对现有传统变速器的结构进行改进、完善。

第3章 变速器主要参数的选择

变速器主要参数的选择

本设计是根据瑞麒G52010款梅西版2.0TCI手动舒适性汽车的技术参数来设计的一种汽车变速器，其具体参数如表3.1 ：    

发动机最大功率125km车轮型号205/60 R16

发动机最大转矩235km最大功率时转速5500rpm

最大转矩时转速1900rpm最高车速210km/h

    整备质量1598kg变速器形式手动六档

表3.1  瑞麒G5的主要技术参数

3.1档数的确定

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档与高档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1.8以下，该值越小换挡工作越容易进行。因高挡使用频繁，所以又要求高档区相邻挡位之间的传动比比值，要比低档区相邻挡位之间的传动比比值小。

近年来，为了进一步节省燃油，装用手动变速器的轿车普遍采用5挡变速器，也有采用6挡变速器的。

本设计采用6挡。

3.2 传动比范围

变速器传动比范围是指变速器最高档与最低档传动比的比值。最高档通常是直接档，传动比为1.0；有的变速器最高档是超速档，传动比为0.7～0.8。影响最低档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