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CA5-38汽车变速器的设计【中型货车】【8张CAD图纸和毕业论文】【三轴五档手动】

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CA5-38汽车变速器的设计

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A2中间轴四档齿轮.dwg---(点击预览)

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关键词：: ca5 38 汽车变速器设计

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摘要………………………………………..………………………………………..…………………. Ⅰ

Abstract………………………… ………………………… …………… ……………………………Ⅱ

第1章绪论1

1.1汽车变速器研究状况、发展趋势及成果1

1.2汽车变速器设计的目的和意义3

1.3汽车变速器设计的研究方法和主要内容4

第2章变速器的结构方案的确定5

2.1变速器传动机构分析和布置方案的确定5

2.1.1两轴式与中间轴式变速器的优缺点分析6

2.1.2变速器倒档布置方案分析确定6

2.2.1齿轮形式8

2.2.2变速器自动脱档机构形式分析确定9

2.3本章小结9

第3章载货汽车主要参数的确定10

3.1发动机的选择10

3.2质量参数的确定11

3.3 车速的确定12

3.4本章小结13

第4章变速器主要参数的选择13

4.1变速器档位数目及各档传动比14

4.1.1变速器档位数目的确定14

4.1.2主减速比的确定14

4.1.3 变速器一档传动比的确定15

4.1.4变速器各档传动比的确定17

4.2变速器中心距的确定17

4.3变速器的齿轮参数的确定19

4.3.1齿轮齿数19

4.3.2齿轮模数19

4.3.3齿形、压力角及螺旋角21

4.3.4齿宽23

4.3.5齿顶高系数23

4.4变速器的外形尺寸24

4.5变速器各档齿轮齿数的分配25

4.5.1对中心距进行修正25

4.5.2确定一档齿轮的齿数及其参数26

4.5.3确定五档齿轮的齿数及其参数27

4.5.4确定二档齿轮的齿数及其参数29

4.5.5确定三档齿轮的齿数及其参数31

4.5.6确定四档齿轮的齿数及其参数33

4.5.7确定倒档齿轮齿数34

4.6本章小结37

第5章变速器齿轮的设计及校核37

5.1 齿轮的材料选择37

5.1.1齿轮的失效形式37

5.1.2齿轮的常用材料及材料的选择38

5.2计算各轴的转矩40

5.3齿轮的强度计算40

5.3.1轮齿的弯曲应力41

5.3.2轮齿接触应力42

5.3.3各档齿轮的强度计算校核44

5.4计算各档齿轮的受力52

5.5本章小结55

第6章变速器轴和轴承的设计及校核56

6.1轴的设计56

6.1.1轴的功用及其要求56

6.1.2轴的结构设计56

6.1.3轴的尺寸58

6.2轴的刚强度计算59

6.2.1轴的刚度验算59

6.2.2轴的强度计算65

6.2.3轴承的选择及校核70

6.3本章小结75

第7章同步器的确定76

7.1锁销式同步器76

7.2锁环式同步器77

7.3本章小结79

第8章操纵机构和箱体的确定79

8.1操纵机构的功用79

8.2 换档位置图79

8.3变速杆的布置80

8.3.1直接操纵手动换挡变速器80

8.3.2远距离操纵手动换挡变速器80

8.4锁止装置80

8.4.1互锁装置80

8.4.2自锁装置82

8.4.3倒档锁装置82

8.5变速器箱体的设计83

8.6本章小结84

结论85

参考文献86

致谢87

附录88

附录A 变速器介绍88

附录B Transmission description90

第1章绪论

1.1汽车变速器研究状况、发展趋势及成果

　　　随着中共十七届五中全会召开，中国政府起草并通过了国家“十二五”规划，规划中明确提出，中国迫切需要完成从汽车大国到汽车强国的转变。

中国要成为汽车强国，首先要克服自主技术这块短板。而汽车的核心部分——动力总成，仍是国内一直没有完全掌握的关键汽车零部件技术之一。在发动机发展了数十年之后，变速器，尤其是手动变速器成为了制约国内动力总成技术发展的重要因素。国内手动变速器的技术在国际上也较为落后，虽然目前大部分厂商都拥有生产手动变速器的设备和能力，但普遍以5档手动变速箱为主，对于5 档以上的产品，还得借助一些国外技术进行研究，并且生产出来的产品或多或少还存在齿轮敲击啸叫噪音、换档性能低下等问题。可以说，目前国内的手动变速器在制造或研发方面处于尚未成熟的阶段。

　　　现代汽车工业的飞速发展以及人们对汽车的要求不断的变化，机械式变速器不能满足人们的需要。从40年代初，美国成功研制出两档的液力-机械变速器以来，自动变速器技术得到了迅速发展。80年代，美国已将液力自动变速器作为轿车的标准装备。1983年时，美国通用汽车公司的自动变速器装车率已经达到了94%。近些年来，由于电子技术和电子计算机技术的发展，自动变速器技术已经达到了相当高的水平。自动变速器与机械式变速器相比，具有许多不可比拟的优势：提高发动机和传动系的使用寿命；提高汽车的通过性；具有良好的自适应性；操纵更加方便。

　　　目前，国内变速器厂商都朝无级变速器和自动变速器方向发展，国内现已有好几款轿车已经应用上无级变速器，而重型汽车则采用多中间轴的形式，将低速档和高速档区分开。

　　　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(Continuously Variable Transmission简称"CVT") 。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。

　　　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(CVT)表现了极大的热情，极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。这是世界范围尚未根本解决的难题，也是汽车变速器的研究的终极目标。

　　　围绕汽车变速箱四个研究方向，各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。

　　　摩擦传动CVT

　　　金属带式无级变速箱(VDT-CVT)的传动功率已能达到轿车实用的要求，装备金属带式无级变速箱的轿车已达100多万辆。据报道：大排量6缸内燃机（2.8L）的奥迪A6轿车上装备的金属带式无级变速箱Multitronic CVT ，能传动142kw（193bhp）功率，280Nm扭矩。这是真正意义的无级变速器。

　　　另一种摩擦传动CVT(名为Extroid CVT)是滚轮转盘式。日产把它装在概念车XVL上首次于去年东京车展展示，新款公爵(Cedric)车也装用这种CVT。可与3L以上排量的大马力内燃机(XVL的引擎输出为330Nm/194kw)搭配使用，可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。

　　　从V形橡胶带CVT到V型金属带CVT再到滚轮转盘式CVT，摩擦传动CVT的研究已持续了整整一个世纪，尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平，也已经装备上汽车达到了实用的水平。但齿轮变速箱依然占据着半壁河山，这至少说明了四个问题：

（1）无级变速（CVT）是汽车变速箱始终追逐的目标。

（2）摩擦传动CVT实现大功率的无级变速传动是极为困难的。

（3）摩擦传动CVT传动效率低是必然的。

（4）摩擦传动CVT的效率，功率无法与齿轮变速相比。

　　　 2．液力传动

　　　人们经常把液力自动变速器（AT）和无级变速器（CVT）两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作，使开车变得简单、省力。但是, 液力自动变速器（AT）不是无级变速，是有级变速的自动控制，没有从根本上满足汽车对变速器的要求。

　　　从原始橡胶带无级变速箱到现代金属链无级变速箱、滚轮转盘式CVT，百年大回转说明：无级变速箱是汽车变速箱的最终归属，液力自动变速器只不过是一种过渡产品。

　　　3．电控机械式自动变速器

　　　电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission简称"AMT")和液力自动变速器（AT）一样，不是无级变速器，是有级变速器的自动换档控制。其特点是机械传动部分沿用了传统的有级变速箱，但控制参量太多，实现自动控制相当困难。

　　　齿轮无级变速器

　　　齿轮无级变速器（Gear Continuously Variable Transmission）这是一种全新的设计思想，是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。

　　　据最新消息：一种"齿轮无级变速装置"(Gear Continuously Variable Transmission简称"G-CVT")已经试制成功，并已经进行了多次样机试验。"齿轮无级变速装置"结构相当简单，只有不足20种非标零件，51个零件，生产成本甚至低于手动变速箱。预计今年进行装车试验。

　　　齿轮无级变速器的优势表现为：

（1）传动功率大，200KW的传动功率是很容易达到的；

（2）传动效率高，90%以上的传动效率是很容易达到的；

（3）结构简单，大幅度降低生产成本，相当于自动变速箱的1/10；

（4）对汽车而言，提高传动效率，节油20%；

（5）发动机在理想状态下工作，燃料燃烧完全，排放干净，极大的减少了对环境的污染。

1.2汽车变速器设计的目的和意义

　　　随着经济和科学技术的不断发展，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，人民的生活水平不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已经入平常家庭。

　　　在我国，汽车工业起步较晚。入世后，我国的汽车面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业的不断壮大，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的同时，不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还有一定差距，所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。

　　　现代汽车的动力设置，几乎都采用往复活塞式内燃机。它具有体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等优点。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。

　　　此外，汽车的使用条件颇为复杂，变化很大。如汽车的载货量、道路坡度、路面好坏以及交通情况等。这就要求汽车的牵引力和车速具有较大的变化范围，以及适应使用的需要。当汽车在平坦的道路上，以高速行驶时，可挂入变速器的高速档；而在不平的路上或爬较大的坡道时，则应挂入变速器的低速档。根据汽车的使用条件，选择合适的变速器档位，不仅是汽车动力性的要求，而且也是汽车燃料经济性的要求。例如，汽车在同样的载货量、道路、车速等条件下行时，往往可挂入较高的变速器档位，也可挂入较低的档位工作。此时只是发动机的节气门开度和转速或大或小而已，可是发动机在不同的工况下，燃料的消耗量是不一样的。一般变速器具有四个或更多的档位，驾驶员可根据情况选择合适的档位，使发动机燃料消耗量减小。

　　　经过这几年的学习，我掌握了多门基础知识和专业知识。在大学毕业，即将走向工作岗位之际，按学校的要求，进行了CA5-38变速器的设计。充分体现了设计者的知识掌握和创新思维。通过本次设计，我将进一步巩固所学的知识，提高实际运用能力，并为以后参加工作打下良好的基础。

1.3汽车变速器设计的研究方法和主要内容

　　　在本次设计中，由于是对传统的变速器进行改进性设计，我在设计中参考了一汽集团的CA1051K26L4-3中型货车的变速器，采用了锁环式同步器的换档方式。

　　　在设计中，我们除了对汽车变速器的结构进行了合理的布置外，还运用了材料力学、机械原理、机械设计等知识，对变速器的重要零件—轴和齿轮进行受力分析，强度、刚度的校核，以及为这些零件选择合理的工程材料和热处理方法，同时也为变速器选择合理的同步器和操纵机构。

　　　通过参考CA1051K26L4-3中型货车的变速器及学校实验室里的松花江中型货车的变速器，对变速器进行整体结构布置，校核轴和齿轮的强度、刚度，选择材料和热处理方法；接下来的主要任务是绘制变速器的装配图和重要的零件图，确定个零件的精度等级及其它参数；最后，是对整体论文的编写整理整个设计过程中的各种资料，以及对前期设计中的错误做出修改。

　　　本次设计主要是依据参考的中型货车的参数，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手动5档变速器。本文主要完成下面一些主要工作：

　　　1．参数计算。包括变速器传动比计算、中心距计算、齿轮参数计算、各档齿轮齿数的分配；

　　　2．变速器齿轮设计计算。变速器齿轮几何尺寸计算；变速器齿轮的强度计算及材料选择；计算各轴的扭矩和转速；齿轮强度计算及检验；

　　　3．变速器轴设计计算。包括各轴直径及长度计算、轴的结构设计、轴的强度计算、轴的加工工艺分析；

　　　4．变速器轴承的选择及校核；

　　　5．同步器的设计选用和参数选择；

　　　6．变速器操纵机构的设计选用；

　　　7．变速器箱体的结构设计。

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A0装配图.jpg

A1中间轴.gif

A2倒档辅助齿轮.gif

A2输出轴倒档齿轮.gif

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A2输出轴一档齿轮.gif

A2中间轴常啮合齿轮.gif

A2中间轴四档齿轮.gif

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内容简介：: SY-025-BY-5毕业设计（论文）中期检查表填表日期2011年4月 20日迄今已进行 8 周剩余 8 周学生姓名董超系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆B07-8指导教师姓名纪峻岭职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称CA5-38变速器设计学生填写毕业设计（论文）工作进度已完成主要内容待完成主要内容1.确定变速器设计的总体方案2.对变速器结构进行设计3.对变速器尺寸进行设计4.建立变速器的零件图及装配模型1.书写设计说明书2.设计审核、修改设计说明书3.毕业设计答辩准备及答辩存在问题及努力方向存在问题：在设计的过程中，对齿轮计算过程中的凑配齿轮齿数问题很不熟练，经常出错，一对齿轮的选择失误，就会引起所有的齿轮重新计算。努力方向：经过进一步的计算，使我的齿轮参数更加符合设计要求，使传动比更加的合理，和发动机更加的匹配，动力性和经济性得到完美的结合。学生签字：董超指导教师意见指导教师签字：年月日教研室意见教研室主任签字：年月日黑龙江工程学院本科生毕业设计摘要货车作为一种常用的商务车，已在现代社会中占有举足轻重的地位。由于货车的快速发展，人们的生活才变得如此便利。货车，成为了一个国家乃至整个世界不可缺少的一样运输工具。变速器是汽车传动系统结构中最重要的部分之一，汽车的前进、后退，增速、减速都要靠变速器传动来实现。而且变速器在汽车动力性和燃油经济性上也有重要的影响。本设计的CA5-38变速器，主要任务是完成齿轮、轴、箱体等的设计及校核，和位置的确定，并满足其承载能力的同步器。另外，针对齿轮作用力的不同，可以在不同的轴上选择合适的轴承。利用AUTCAD完成变速器的总成图、第一轴、第二轴、中间轴、各个挡齿轮及同步器的设计。随着我国汽车行业的迅猛发展，人们对汽车的需求也越来越高。通过对载货汽车变速器的设计我了解到变速器在汽车结构中具有着重要的作用。变速器结构的改进对汽车行业的发展与进步具有着深远的意义。关键词：变速器；轴；齿轮；设计计算；校核ABSTRACTNowadays, van as a kind of Business Purpose Vehicle has been common and played a very important role in our modern society. Because van develops so fast, peoples life become more and more convenience. Van, has been become an indispensable vehicle in a country, even all the world.Transmission is the most important part in transmission agent in an auto. The reason is that forward, backward, speed up, slowdown and other manipulate of auto have to be completed by transmission. And transmission is also important in Automotive dynamica perform and fuel economy. The main purpose of this design-CA5-38 gearbox is to complete the design, check and position among gears, axles, case, and this design should have enough capability. In addition, it can choose an appropriate bearing, which based on the different gears forces. We can complete this design, primary shaft, secondary shaft, intermediate shaft, any gear, and synchro by AUTCAD.With the rapid development of Chinese automobile industry, people has more and more demands in autoes. To design this transmission of van; I realized that transmission is very important in vans conformation. The developed of transmission is profound for growth and progress of autoes.Key words: Transmission; Axis; Gear; Design calculation; checking IISY-025-BY-2毕业设计（论文）任务书学生姓名董超系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程 B07-8指导教师姓名纪峻岭职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称CA5-38汽车变速器的设计一、设计（论文）目的、意义变速器设计应该以车辆的类型、使用条件和运行参数为依据。变速器设计的关键是结构设计和各零件材料的选择。变速器结构型式和材料的选择一方面关系到整车应用的可靠性，另一方面也关系到是否由于过设计而成为造成车辆超载的隐患。因此，合理进行变速器设计对整车使用性能起着关键的作用。CA5-38系列变速箱为三轴同步机械式汽车变速箱，学生综合运用所学专业基础和专业知识，进行设计，对培养学生综合运用知识的能力和创新性设计的能力具有十分重要的意义。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）1设计内容完成CA5-38汽车变速器的设计。根据卡车的结构特点和行驶条件，拟定汽车的基本技术参数，完成该车发动机的选择和传动系档数和各档传动比的确定，完成汽车变速器总成设计，包括操纵机构、输入轴和输出轴。2研究方法1）在调研及查阅资料的基础上，合理确定必要的车辆技术参数作为设计的依据。主要包括汽车的质量参数、总体布置型式、汽车的行驶条件以及要达到的基本的性能指标等； 2）合理选择发动机及确定传动系的档数和各档传动比，确定变速器各档传动比，要求综合考虑汽车动力性和经济性指标， 3）完成变速器总布置设计，要求结构合理； 4）完成动力传递路线设计，要求传递参数综合考虑各因素并经多次反复验算后确定； 5）完成变速器的总成和零部件设计； 6）总体结构设计和零件设计满足机械设计的要求，做必要的运动学和动力学方面的校核。三、设计（论文）完成后应提交的成果（一）设计说明书部分按照撰写规范完成设计说明书1.5万字。（二）图纸部分变速器总装图、零件图若干张，共计折合A0图纸3张以上。四、设计（论文）进度安排（1）调研、查阅相关资料，完成题目审定表、任务书与开题报告；第12周（2）确定变速器传动机构、换挡操纵机构的总体布置方案；第3周（3）变速器传动机构进行设计与校核；第47周（4）静力学分析及优化设计；第78周（5）对变速器换挡操纵部分进行设计与校核；第910周（6）绘制变速器的总装图与零件图；第1113周（7）撰写毕业设计说明书；第14周（8）设计审核、修改设计说明书；第1516周（9）毕业设计答辩。第17周五、参考资料1 濮良贵，纪名刚.机械设计（第七版）北京：高等教育出版社，1960.2 孙桓，陈作模.机械原理（第六版）北京：高等教育出版社，20003 肖生发，赵树朋.汽车构造北京：中国林业出版社，20064 刘惟信.汽车变速器设计北京：清华大学出版社，20015 浙江省交通学校编.汽车构造图册（底盘）北京：人民交通出版社，19916 关文达.汽车变速器设计（第二版）北京：机械工业出版社，20067 臧杰.阎岩.汽车构造（下册）北京：机械工业出版社，20058 凌凯汽车资料编写组主编. 汽车原理北京：北京邮电大学出版社，20059 刘利胜，姜晓.汽车底盘构造北京：北京大学出版社，200610 李京申，刘波.手动变速器和驱动桥北京：教育科学出版社，2003六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日毕业设计（论文）成绩评定表学生姓名董超性别男院系汽车与交通工程学院专业车辆工程班级车辆B07-8设计（论文）题目CA5-38汽车变速器的设计平时成绩评分（开题、中检、出勤）指导教师姓名职称指导教师评分（X）评阅教师姓名职称评阅教师评分（Y）答辩组组长职称答辩组评分（Z）毕业设计（论文）成绩百分制五级分制答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）：院系公章：年月日注：1、平时成绩（开题、中检、出勤）评分按十分制填写，指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。本科学生毕业设计CA5-38汽车变速器设计系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程 07-8班学生姓名：董超指导教师：纪峻岭职称：副教授黑龙江工程学院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of The CA5-38 TransmissionCandidate：Dong ChaoSpecialty：Vehicle EngineeringClass：BW07-8Supervisor：Associate professor Ji JunlingHeilongjiang Institute of Technology2011-06Harbin毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目: CA5-38汽车变速器的设计院系名称: 汽车与交通工程学院专业班级: 车辆工程07-8班学生姓名: 董超导师姓名: 纪峻岭开题时间: 2011年3月11日指导委员会审查意见：签字：年月日SY-025-BY-3毕业设计（论文）开题报告学生姓名董超系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-8班指导教师姓名纪峻岭职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称CA5-38汽车变速器的设计一、课题研究现状,选题的目的、依据和意义1、研究现状随着中共十七届五中全会召开，中国政府起草并通过了国家“十二五”规划，规划中明确提出，中国迫切需要完成从汽车大国到汽车强国的转变。中国要成为汽车强国，首先要克服自主技术这块短板。而汽车的核心部分动力总成，仍是国内一直没有完全掌握的关键汽车零部件技术之一。在发动机发展了数十年之后，变速器成为了制约国内动力总成技术发展的重要因素。随着国民经济的高速发展，国内对汽车的需求也逐年稳定增长，汽车的研制、生产、销售、营运与国民经济许多部门都息息相关，对社会经济建设和科学技术发展起重要的推动作用。汽车的保有量随着国民人均收入水平的提高而增加。在许多发达国家中，汽车的数量已普及到千家万户，促使人的社会生活方式发生显著的变化。目前，绝大多数汽车仍采用机械式变速器，其结构简单，操纵方便，造价低廉仍不失为汽车传动系中的主要总成。由于汽车上广泛采用活塞式内燃机，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牵引力和车速能在相当大的范围内变化，为此在传动系中设置了变速器。传动系是汽车最重要的系统之一，如果把作为动力源的发动机比做汽车的心脏，那么作为传递动力的变速器可谓汽车的动脉，汽车变速器作为汽车传动系关键部位，对汽车的动力性与经济性、操作可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着直接的影响。从内燃机作为汽车的动力装置开始。变速器成为了汽车重要组成部分。现代汽车上广泛采用往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点，但其转矩和转速范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在较大范围内变化，故其性能与汽车动力性和稳定性之间存在较大的矛盾，这对矛盾靠现代汽车内燃机本身是无法解决的，因此在汽车传动系中设置变速器和主减速器达到减速增扭矩的目的目前传统机械式手动变速器是使用最广泛的汽车变速器。它有着结构紧凑，体积小，重量轻，传递效率高，承载能力大，方便维修，使用寿命长，使用成本低等优点。也同时拥有着诸多缺点，如换挡冲击大，体积大，操作麻烦等！但对于整车制造商而言，根据美国阿贡国家实验室在1999年发布的报告，对于一个典型轻型车，变速器大概占据其制造成本的7%。对于消费者而言，变速器配置的丰富程度在很大程度上会影响他们的购买决定。另外，变速器和发动机的匹配将在很大程度上决定整车的排放，燃油经济以及整车的操控性。在中国，机械式变速器因为其低廉的价格和给驾驶者的良好的操控感，一直以来都占据着变速器的主流。例如，在2007年，机械化变速器大概占整个轻型车（包括乘用车和轻型商用车）市场的74%。这其中既有历史的原因，也有现实的因素。从历史上来看，长期以来机械式变速器占据压倒性的市场份额，而且基本所有的驾驶员都接受机械变速器的培训。从现实角度，自动变速器相对昂贵的价格和相对较差的燃油经济型一致了普通消费者的需求，另一个重要的原因是提供相对低廉汽车产品的本土汽车生产商没有把握自动变速器的技术。汽车行驶的速度是不断变化的，尽管传统的齿轮变速器以其结构简单，效率高、功率大三大显著优点依然占领者汽车变速器的主流地位。机械式变速器许多最近的发展集中在降低成本和体积的新制造方法上。传统来说，变速器制造包含大量昂贵的机器，以及为金属切削加工和装配操作留下空间限制的设计。最新技术，比如在最新的Ford/Getrag6变速器中可以看到的激光焊接冲压刚滑动之论选择器轴套，未代替前一代变速器的铸铁拨叉，这种精致而固定的设计方案可以减少对内部的伤害。现代汽车变速器的发展十分快，不断出现崭新的变速器装置。变速器技术的每次跨越，都和相关学科的发展密切相关。计算机技术、自动控制技术、模糊控制、神经网络、先进制造技术、运动仿真等为变速器的进一步发展提供了有力的保障。变速器的发展也给相关学科提出更高的理论要求，使人类的认识迈向新的、更高的境界。汽车变速器按传动比变化方式不同可分为有级式、无级式和综合式三种。有级式变速器应用最为广泛，目前轿车和轻、中型货车多有应用；无级式变速器有两种电力式变速器和液力式变速器，电力式变速器在传动系统中也有广泛采用的趋势；综合式变速器目前应用的较多。汽车变速器按操纵方式不同，变速器又可分为强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式三种。距1894年，一个法国工程师给一辆汽车装上世界上第一个变速器至今，汽车变速器已经经过了一百多年的发展。变速器为汽车重要的组成部分，是承担放大发动机扭矩，配合引擎功扭特性，实现理想动力传递，从而适应各种路况实现汽车行驶的主要装置。使用最早的是手动变速器，国内最早的东风解放全是是手动变速器，但手动变速器也并非一成不变，早期的变速器，那时国内还在实用不带同步器的变速器，换挡要依据经验来判断发动机转速和汽车速度是否同步才能进行，并且升档和降档要求的油离配合还不一样。后来为了方便驾驶，在领个相邻齿轮间装上了同步器，依靠同步器的作用，我们换挡就不需要去判断车速了。目前手动变速器依然在汽车界应用非常广泛，自动变速器是个趋势，但手动变速器确是驾驶乐趣的极大体现者。CA5-38变速器的大致结构采用中间轴式，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。变速器第一轴的前端经轴承支撑在发动机飞轮上，第一轴的花键用来装设离合器的从动盘，而第二轴的末端经花键与万向节连接。中间轴变速器的优点是直接挡最大传动效率可达90%以上，噪声低、齿轮和轴承的磨损减少。而在除直接挡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。2、目的、依据和意义变速器设计应该以车辆的类型、使用条件和运行参数为依据。变速器设计的关键是结构设计和各零件材料的选择。变速器结构型式和材料的选择一方面关系到整车应用的可靠性，另一方面也关系到是否由于过设计而成为造成车辆超载的隐患。因此，合理进行变速器设计对整车使用性能起着关键的作用。汽车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，同时是发动机在最有利的工况范围内工作。设计一款好的变速器对汽车的性能，安全性以及经济型有着重要作用。CA5-38采用手动变速器是因为手动变速器可以完全遵从驾驶者的意志，且结构简单、传动效率高、故障率比较低、物美价廉因为在市场占有一席之地。通过CA5-38变速器的设计，让我充分了解变速器的构造和设计过程，锻炼我的动手能力、独立思考能力和绘图能力，使其变速器性能优化具有一定的实际意义。汽车变速器的设计是一个复杂的系统工程。其设计的成功与否决定着车辆的平顺性、动力性和燃油经济性等多方面的设计要求。这就对变速器设计人员提出较高的要求。采用AutoCAD 绘制二维平面图，对变速器参数进行优化设计，能够大大提高设计的效率和质量。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题1、基本内容（1）研究目的意义、技术现状、存在问题及发展趋势。（2）CA5-38变速器主要参数确定。（3）传动机构设计。（4）操纵机构选择。2、拟解决的主要问题（1）CA5-38变速器总体设计。（2）CA5-38变速器轴的设计。（3）CA5-38变速器齿轮设计。（4）CA5-38变速器同步器和轴承的选择。三、技术路线（研究方法）整体方案的确定操纵结构的选择传动机构的设计对主要参数进行校核利用AUTOCAD绘图撰写设计说明书完成毕业设计四、进度安排（1）调研、查阅相关资料、完成开题报告；第12周（2月28日3月11日）（2）确定变速器传动机构、操纵机构的总体方案第3周（3月14日3月18日）（3）变速器传动机构进行设计与校核；第46周（3月21日4月8日）（4）静力学分析及优化设计；第78周（4月11日4月22日）（5）对变速器换挡操纵部分进行设计与校核；第910周（4月25日5月6 日）（6) 绘制变速器的总装图与零件图；第1113周（5月9 日5月27日）（7）撰写毕业设计说明书；第14周（5月30日6月3 日）（8）设计审核、修改设计说明书；第1516周（6月6 日6月17日）（9）毕业设计答辩；第17周（6月20日6月24日）五、参考资料1 陈家瑞. 汽车构造M.北京：机械工业出版社，2002：40-70.2 王红岩. 变速传动系统动态特性的理论与试验分析J.湖北：湖北汽车工业学院学报，2000.3 Ercole G.Mattiazzo G.Mauro Co-operating clutch and engine control for servo actuated shifting through fuzzy supervisorJ.SAE Transactions，1999.4 朝峰. 汽车变速器技术的发展与展望J. 汽车研究与开发，2005.5 宋燕. 无级变速控制技术J. 黑龙江交通科技出版社，2009. 6 张松林. 最新轴承手册M.北京：电子工业出版社，2007：374-378. 7 刘惟信. 汽车设计M.北京：清华大学出版社，2001： 8 马秋生. 机械设计基础M.北京：机械工业出版社，2003：150-221. 9 周松鹤. 工程力学M.北京：机械工业出版社，2005：209-222. 10 李俊明. 汽车变速操纵液压系统的神经模糊与数字控制方法研究J.重庆：重庆工学院学报，2006. 11 刘应诚. 汽车液力自动变速器的应用与发展J. MC现代零部件，2004. 12 彭明涛. 汽车带式变速器的发展现状J. 重庆工商大学学报，2003. 13 Lee H.Kim H.Improvement of fuel economy by shift speed control for metal belt continuously variable transmissionJ，ImechE，2002. 14 Sebulke A.The Two-Mass Flywheel-A Torsional Vibration Damper for the Power Train of Passenger Cars-State of the Art and Further Technical DevelopmentJ，SAE Transactions，1987. 15 Ashloy e.Is CVT the transmission of the futureJ，Mechanical Engineering，1994. 六、备注指导教师意见：签字：年月日SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2011-03-03地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）主要是对所选的课题进行讲解，让我们更深层次的了解所选的题目的设计内容。并且告诉我们主要查阅那些资料进行课题设计。学生（记录人）签名：指导教师签名：日期2011-03-10地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）对开题报告中注意的问题进行指导。学生（记录人）签名：指导教师签名：日期2011-03-17地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）对课题的总体方案的确定过程进行讲解，帮助我们了解过程，并要求我们下周拿出23套方案。学生（记录人）签名：指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2011-03-24地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）对课题的总体方案的确定进行检查和可行度确定，帮助确定一套适合的方案，为下一步设计做准备。学生（记录人）签名：指导教师签名：日期2011-03-31地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）在确定倒档齿轮形式的时候，有些不确定用哪种形式的齿轮。经和老师讨论，选择合适的类型。学生（记录人）签名：指导教师签名：日期2011-04-07地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）确定轴的各段尺寸的时候，对于初选的同步器的尺寸和类型不能确定，轴连接同步器处的尺寸确定不了，对轴的设计有很大的影响，后找老师，经老师指点和自己的一次一次的修改，解决问题。学生（记录人）签名：指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2011-04-14地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）选择操纵机构的时候，选择操纵类型上不确定，后经老师的讲解，把类型确定。学生（记录人）签名：指导教师签名：日期2011-04-21地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）对整体的尺寸进行确定时，输入轴的前端尺寸确定要根据离合器和飞轮等部件的尺寸才能确定，要不根本确定不了，后和老师讨论，前面的尺寸可以先不进行考虑。学生（记录人）签名：指导教师签名：日期2011-04-28地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）检查计算部分，查找错误让其进行修改，并且指导下一周绘图的具体步骤和技巧。学生（记录人）签名：指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2011-05-05地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）主要查看图纸的完整度和质量，图纸中存在的缺陷和不足进行改正。学生（记录人）签名：指导教师签名：日期2011-05-12地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）主要针对编写说明书的一些注意问题的讲解，并且检查我们的进度，督促抓紧设计，并且又检查一次图纸。学生（记录人）签名：指导教师签名：日期2011-05-19地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）本次指导主要是在轴的校核过程中，绘制弯矩图和转矩图不怎么会，看书没太弄明白，后找老师，一起讨论，问题解决。学生（记录人）签名：指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期2011-05-26地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）本次指导主要是对轴承的校核问题进行研究，在校核轴承的过程中求某个力的时候不知道用什么方法求解。经老师耐心指导，了解方法解决问题。学生（记录人）签名：指导教师签名：日期2011-06-02地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）本次指导主要对说明书的排版，图纸的标注等问题进行检查。为本周末的检查做准备。学生（记录人）签名：指导教师签名：日期2011-06-09地点C区教学楼317指导方式面对面指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）主要对周末的检查过程中存在的问题进行修改后给指导老师检查，对仍然存在的不足进行进一步的纠正。学生（记录人）签名：指导教师签名：SY-025-BY-4毕业设计（论文）指导记录日期地点C区教学楼317指导方式指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）学生（记录人）签名：指导教师签名：日期地点C区教学楼317指导方式指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）学生（记录人）签名：指导教师签名：日期地点C区教学楼317指导方式指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）学生（记录人）签名：指导教师签名：毕业设计指导教师评分表学生姓名董超院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆B07-8指导教师姓名纪峻岭职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称CA5-38汽车变速器的设计序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力205计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）106插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）58科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度10得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日毕业设计答辩评分表学生姓名董超专业班级车辆B07-8指导教师纪峻岭职称副教授题目 CA5-38汽车变速器的设计答辩时间月日时答辩组成员姓名出席人数序号评审指标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度102设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力103应用文献资料、计算机、外文的能力104设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）、实用性、科学性和创新性155毕业设计答辩准备情况56毕业设计自述情况207毕业设计答辩回答问题情况30总分 Z= 答辩过程记录、评语：自述思路与表达能力：好较好一般较差很差回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：答辩组长签字：年月日毕业设计评阅人评分表学生姓名董超专业班级车辆B07-8指导教师姓名纪峻岭职称副教授题目CA5-38汽车变速器的设计评阅组或预答辩组成员姓名出席人数序号评价项目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度102题目工作量；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力154设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力255计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力）156插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性207设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）5得分 Y= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：评阅人或预答辩组长签字：年月日注：毕业设计（论文）评阅可以采用2名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。毕业设计（论文）成绩评定表学生姓名董超性别男院系汽车与交通工程学院专业车辆工程班级车辆B07-8设计（论文）题目CA5-38汽车变速器的设计平时成绩评分（开题、中检、出勤）指导教师姓名职称指导教师评分（X）评阅教师姓名职称评阅教师评分（Y）答辩组组长职称答辩组评分（Z）毕业设计（论文）成绩百分制五级分制答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）：院系公章：年月日注：1、平时成绩（开题、中检、出勤）评分按十分制填写，指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。黑龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要. Abstract 第1章绪论11.1汽车变速器研究状况、发展趋势及成果11.2汽车变速器设计的目的和意义31.3汽车变速器设计的研究方法和主要内容4第2章变速器的结构方案的确定52.1变速器传动机构分析和布置方案的确定52.1.1两轴式与中间轴式变速器的优缺点分析62.1.2变速器倒档布置方案分析确定62.2.1齿轮形式82.2.2变速器自动脱档机构形式分析确定92.3本章小结9第3章载货汽车主要参数的确定103.1发动机的选择103.2质量参数的确定113.3 车速的确定123.4本章小结13第4章变速器主要参数的选择134.1变速器档位数目及各档传动比144.1.1变速器档位数目的确定144.1.2主减速比的确定144.1.3 变速器一档传动比的确定154.1.4变速器各档传动比的确定174.2变速器中心距的确定174.3变速器的齿轮参数的确定194.3.1齿轮齿数194.3.2齿轮模数194.3.3齿形、压力角及螺旋角214.3.4齿宽234.3.5齿顶高系数234.4变速器的外形尺寸244.5变速器各档齿轮齿数的分配254.5.1对中心距进行修正254.5.2确定一档齿轮的齿数及其参数264.5.3确定五档齿轮的齿数及其参数274.5.4确定二档齿轮的齿数及其参数294.5.5确定三档齿轮的齿数及其参数314.5.6确定四档齿轮的齿数及其参数334.5.7确定倒档齿轮齿数344.6本章小结37第5章变速器齿轮的设计及校核375.1 齿轮的材料选择375.1.1齿轮的失效形式375.1.2齿轮的常用材料及材料的选择385.2计算各轴的转矩405.3齿轮的强度计算405.3.1轮齿的弯曲应力415.3.2轮齿接触应力425.3.3各档齿轮的强度计算校核445.4计算各档齿轮的受力525.5本章小结55第6章变速器轴和轴承的设计及校核566.1轴的设计566.1.1轴的功用及其要求566.1.2轴的结构设计566.1.3轴的尺寸586.2轴的刚强度计算596.2.1轴的刚度验算596.2.2轴的强度计算656.2.3轴承的选择及校核706.3本章小结75第7章同步器的确定767.1锁销式同步器767.2锁环式同步器777.3本章小结79第8章操纵机构和箱体的确定798.1操纵机构的功用798.2 换档位置图798.3变速杆的布置808.3.1直接操纵手动换挡变速器808.3.2远距离操纵手动换挡变速器808.4锁止装置808.4.1互锁装置808.4.2自锁装置828.4.3倒档锁装置828.5变速器箱体的设计838.6本章小结84结论85参考文献86致谢87附录88附录A 变速器介绍88附录B Transmission description90黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章绪论1.1汽车变速器研究状况、发展趋势及成果随着中共十七届五中全会召开，中国政府起草并通过了国家“十二五”规划，规划中明确提出，中国迫切需要完成从汽车大国到汽车强国的转变。中国要成为汽车强国，首先要克服自主技术这块短板。而汽车的核心部分动力总成，仍是国内一直没有完全掌握的关键汽车零部件技术之一。在发动机发展了数十年之后，变速器，尤其是手动变速器成为了制约国内动力总成技术发展的重要因素。国内手动变速器的技术在国际上也较为落后，虽然目前大部分厂商都拥有生产手动变速器的设备和能力，但普遍以5档手动变速箱为主，对于5 档以上的产品，还得借助一些国外技术进行研究，并且生产出来的产品或多或少还存在齿轮敲击啸叫噪音、换档性能低下等问题。可以说，目前国内的手动变速器在制造或研发方面处于尚未成熟的阶段。现代汽车工业的飞速发展以及人们对汽车的要求不断的变化，机械式变速器不能满足人们的需要。从40年代初，美国成功研制出两档的液力-机械变速器以来，自动变速器技术得到了迅速发展。80年代，美国已将液力自动变速器作为轿车的标准装备。1983年时，美国通用汽车公司的自动变速器装车率已经达到了94%。近些年来，由于电子技术和电子计算机技术的发展，自动变速器技术已经达到了相当高的水平。自动变速器与机械式变速器相比，具有许多不可比拟的优势：提高发动机和传动系的使用寿命；提高汽车的通过性；具有良好的自适应性；操纵更加方便。目前，国内变速器厂商都朝无级变速器和自动变速器方向发展，国内现已有好几款轿车已经应用上无级变速器，而重型汽车则采用多中间轴的形式，将低速档和高速档区分开。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(Continuously Variable Transmission简称CVT) 。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。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(CVT)表现了极大的热情，极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。这是世界范围尚未根本解决的难题，也是汽车变速器的研究的终极目标。围绕汽车变速箱四个研究方向，各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。1 摩擦传动CVT金属带式无级变速箱(VDT-CVT)的传动功率已能达到轿车实用的要求，装备金属带式无级变速箱的轿车已达100多万辆。据报道：大排量6缸内燃机（2.8L）的奥迪A6轿车上装备的金属带式无级变速箱Multitronic CVT ，能传动142kw（193bhp）功率，280Nm扭矩。这是真正意义的无级变速器。另一种摩擦传动CVT(名为Extroid CVT)是滚轮转盘式。日产把它装在概念车XVL上首次于去年东京车展展示，新款公爵(Cedric)车也装用这种CVT。可与3L以上排量的大马力内燃机(XVL的引擎输出为330Nm/194kw)搭配使用，可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。从V形橡胶带CVT到V型金属带CVT再到滚轮转盘式CVT，摩擦传动CVT的研究已持续了整整一个世纪，尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平，也已经装备上汽车达到了实用的水平。但齿轮变速箱依然占据着半壁河山，这至少说明了四个问题：（1）无级变速（CVT）是汽车变速箱始终追逐的目标。（2）摩擦传动CVT实现大功率的无级变速传动是极为困难的。（3）摩擦传动CVT传动效率低是必然的。（4）摩擦传动CVT的效率，功率无法与齿轮变速相比。 2液力传动人们经常把液力自动变速器（AT）和无级变速器（CVT）两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作，使开车变得简单、省力。但是, 液力自动变速器（AT）不是无级变速，是有级变速的自动控制，没有从根本上满足汽车对变速器的要求。从原始橡胶带无级变速箱到现代金属链无级变速箱、滚轮转盘式CVT，百年大回转说明：无级变速箱是汽车变速箱的最终归属，液力自动变速器只不过是一种过渡产品。3电控机械式自动变速器电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission简称AMT)和液力自动变速器（AT）一样，不是无级变速器，是有级变速器的自动换档控制。其特点是机械传动部分沿用了传统的有级变速箱，但控制参量太多，实现自动控制相当困难。4 齿轮无级变速器5 齿轮无级变速器（Gear Continuously Variable Transmission）这是一种全新的设计思想，是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。据最新消息：一种齿轮无级变速装置(Gear Continuously Variable Transmission简称G-CVT)已经试制成功，并已经进行了多次样机试验。齿轮无级变速装置结构相当简单，只有不足20种非标零件，51个零件，生产成本甚至低于手动变速箱。预计今年进行装车试验。齿轮无级变速器的优势表现为：（1）传动功率大，200KW的传动功率是很容易达到的；（2）传动效率高，90%以上的传动效率是很容易达到的；（3）结构简单，大幅度降低生产成本，相当于自动变速箱的1/10；（4）对汽车而言，提高传动效率，节油20%；（5）发动机在理想状态下工作，燃料燃烧完全，排放干净，极大的减少了对环境的污染。 1.2汽车变速器设计的目的和意义随着经济和科学技术的不断发展，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，人民的生活水平不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已经入平常家庭。在我国，汽车工业起步较晚。入世后，我国的汽车面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业的不断壮大，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的同时，不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还有一定差距，所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。现代汽车的动力设置，几乎都采用往复活塞式内燃机。它具有体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等优点。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。此外，汽车的使用条件颇为复杂，变化很大。如汽车的载货量、道路坡度、路面好坏以及交通情况等。这就要求汽车的牵引力和车速具有较大的变化范围，以及适应使用的需要。当汽车在平坦的道路上，以高速行驶时，可挂入变速器的高速档；而在不平的路上或爬较大的坡道时，则应挂入变速器的低速档。根据汽车的使用条件，选择合适的变速器档位，不仅是汽车动力性的要求，而且也是汽车燃料经济性的要求。例如，汽车在同样的载货量、道路、车速等条件下行时，往往可挂入较高的变速器档位，也可挂入较低的档位工作。此时只是发动机的节气门开度和转速或大或小而已，可是发动机在不同的工况下，燃料的消耗量是不一样的。一般变速器具有四个或更多的档位，驾驶员可根据情况选择合适的档位，使发动机燃料消耗量减小。经过这几年的学习，我掌握了多门基础知识和专业知识。在大学毕业，即将走向工作岗位之际，按学校的要求，进行了CA5-38变速器的设计。充分体现了设计者的知识掌握和创新思维。通过本次设计，我将进一步巩固所学的知识，提高实际运用能力，并为以后参加工作打下良好的基础。1.3汽车变速器设计的研究方法和主要内容在本次设计中，由于是对传统的变速器进行改进性设计，我在设计中参考了一汽集团的CA1051K26L4-3中型货车的变速器，采用了锁环式同步器的换档方式。在设计中，我们除了对汽车变速器的结构进行了合理的布置外，还运用了材料力学、机械原理、机械设计等知识，对变速器的重要零件轴和齿轮进行受力分析，强度、刚度的校核，以及为这些零件选择合理的工程材料和热处理方法，同时也为变速器选择合理的同步器和操纵机构。通过参考CA1051K26L4-3中型货车的变速器及学校实验室里的松花江中型货车的变速器，对变速器进行整体结构布置，校核轴和齿轮的强度、刚度，选择材料和热处理方法；接下来的主要任务是绘制变速器的装配图和重要的零件图，确定个零件的精度等级及其它参数；最后，是对整体论文的编写整理整个设计过程中的各种资料，以及对前期设计中的错误做出修改。本次设计主要是依据参考的中型货车的参数，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手动5档变速器。本文主要完成下面一些主要工作：1参数计算。包括变速器传动比计算、中心距计算、齿轮参数计算、各档齿轮齿数的分配；2变速器齿轮设计计算。变速器齿轮几何尺寸计算；变速器齿轮的强度计算及材料选择；计算各轴的扭矩和转速；齿轮强度计算及检验；3变速器轴设计计算。包括各轴直径及长度计算、轴的结构设计、轴的强度计算、轴的加工工艺分析；4变速器轴承的选择及校核；5同步器的设计选用和参数选择；6变速器操纵机构的设计选用；7变速器箱体的结构设计。第2章变速器的结构方案的确定2.1变速器传动机构分析和布置方案的确定目前，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。因此，设计人员应深入实际，收集资料，调查研究，对结构进行分析比较，并尽可能地考虑到产品的系列化、通用化和标准化，最后确定较合适的方案。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。通常，有级变速器具有三个、四个、五个前进档；重型载货汽车和重型越野车则采用多档变速器，其前进档位数多大616个甚至20个。变速器档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。但档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档。采用传动比小于1（约为0.70.8）的超速档，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。但与传动比为1的直接档比较，采用超速档会降低传动效率。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。2.1.1两轴式与中间轴式变速器的优缺点分析1两轴式变速器两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，发动机纵置时，主减速器采用弧齿锥齿轮或准双曲面齿轮，发动机横置时则采用斜齿圆柱齿轮；多数方案的倒档传动常用滑动齿轮，其他档位均采用常啮合齿轮传动。与中间轴式变速器相比，它具有轴和轴承数少，结构简单、轮廓尺寸小、易布置等优点。此外，各中间档因只经一对齿轮传递动力，故传动效率高，同时噪声低。但两轴式变速器不能设置直接档，所以在高档工作时齿轮和轴承均承载，工作噪声增大且易损坏；受结构限制其一档速比不能设计的很大；对于前进档，两轴式变速器输入轴的传动方向与输出轴的传动方向相反。2中间轴式变速器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汽车上。其特点是：变速器一轴后端与常啮合齿轮做成一体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第一轴后端的孔内，且保持两轴轴线在同一条直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接档，使用直接档，变速器齿轮和轴承及中间轴不承载，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要高于其他档位，因而提高了变速器的使用寿命；在其他前进档位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在第一轴、中间轴和第二轴之间的距离（中心距）不大的条件下，一档仍然有较大的传动比；档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，档位低的齿轮（一档）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案中除了一档以外的其他档位的换挡机构，均采用同步器或啮合套换挡，少数结构的一档也采用同步器或结合套换挡，还有各档同步器或结合套多数情况下装在第二轴上。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。2.1.2变速器倒档布置方案分析确定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。倒档设计在变速器的左侧或右侧在机构上均能实现，不同之处是挂倒档时驾驶员移动变速杆的方向改变了。在结构布置上，要注意的是在不挂入倒档时，为了防止意外挂入倒档，一般在挂倒档时设有一个挂倒档时需克服弹簧所产生的力，用来提醒驾驶员注意。倒档齿轮不能与第二轴齿轮有啮合的状况。换倒档时能顺利换入倒档，而不和其它齿轮发生干涉。与前进档位比较，倒档使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒档，故多数方案采用直齿滑动齿轮方式换倒档。为实现倒档传动，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；也有利用两个联体齿轮方案的。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，并使倒档传动比略有增加。也有少数变速器采用结构复杂和使成本增加的啮合套或同步器方案换入倒档。图2.1 倒档布置方案图2.1为常见的倒档布置方案。图2.1b所示方案的优点是换倒档时利用了中间轴上的一档齿轮，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，使换档困难。图2.1c所示方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理。图2.1d所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换档更为轻便，且能获得较大的倒档传动比。图2.1e所示方案针对图2.1c所示方案的缺点做了修改，因而取代了图2.1c所示方案。图2.1f所示方案是将中间轴上的一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长。图2.1g所示方案适用于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，有的货车倒档传动采用图2.1h所示方案。其缺点是一、倒档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。 2.2变速器零、部件结构方案分析确定2.2.1齿轮形式变速器齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。与直齿圆柱齿轮比较，运转平稳、作时噪声低等优点；缺点是制造时工艺复杂，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档。变速器齿轮可以与轴设计为一体或与轴分开，然后用花键、过盈配合或者滑动支承等方式之一与轴连接。齿轮尺寸小又与轴分开，其内径直径到齿根圆处的厚度（图2.2）影响齿轮强度。要求尺寸应该大于或等于轮齿危险断面处的厚度。为了使齿轮装在轴上以后，保持足够大的稳定性，齿轮轮毂部分的宽度尺寸，在结构允许条件下应尽可能取大些，至少满足尺寸要求： (2.1)式中：花键内径。图2.2 变速器齿轮尺寸控制图为了减小质量，轮辐处厚度应在满足强度条件下设计得薄些。图2.2中的尺寸可取为花键内径的1.251.40倍。齿轮表面粗糙度数值降低，则噪声减少，齿面磨损速度减慢，提高了齿轮寿命。变速器齿轮齿面的表面粗糙度应在m范围内选用。2.2.2变速器自动脱档机构形式分析确定自动脱档是变速器的主要故障之一。由于接合齿磨损、变速器刚度不足以及振动等原因，都会导致自动脱档。为解决这个问题，除工艺上采取措施以外，目前在结构上采取措施且行之有效的方案有以下几种：1将两接合齿的啮合位置错开，如图2.3a所示。这样在啮合时，使接合齿端部超过被接合齿的13mm。使用中两齿接触部分受到挤压同时磨损，并在接合齿端部形成凸肩，可用来阻止接合齿自动脱档。2将啮合齿套齿座上前齿圈的齿厚切薄（切下0.30.6mm），这样，换档后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住，从而阻止自动脱档，如图2.3b所示。3将接合齿的工作面设计并加工成斜面，形成倒锥角（一般倾斜23），使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力，如图3-3c所示。这种方案比较有效，应用较多。将接合齿的齿侧设计并加工成台阶形状，也具有相同的阻止自动脱档的效果。 a） b) c)图2.3防止自动脱挡的机构措施2.3本章小结本章主要针对变速器传动机构进行分析和布置方案方案的确定以及变速器零、部件的结构的确定，为下面的设计过程作铺垫。第3章载货汽车主要参数的确定3.1发动机的选择根据现在载货汽车选用发动机的情况，参照CA1051K26L4-3中型货车，针对本次设计任务选用大柴 CA4DC2-12E3柴油机。表3.1 大柴 CA4DC2-12E3柴油机技术参数发动机型号大柴 CA4DC2-12E3发动机形式四缸直列，电控共轨燃油种类柴油排量3.168L排放标准国最大输出功率88KW最大马力120马力最大扭矩245Nm最大扭矩转速2000全负荷最低燃油耗率210g/kWh发动机净重290KG发动机尺寸790784796mm额定转速3200RPM汽缸行程105mm汽缸缸径98mm3.2质量参数的确定汽车的整备质量利用系数：（3.1）式中汽车的载质量；整车整备质量。表3.2货车的质量系数参数车型总质量货车1.86.00.801.106.014.01.201.3514.01.301.70 装柴油机的货车为0.801.00。汽车总质量：商用货车的总质量由整备质量、载质量和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，即 (3.2)式中，为包括驾驶员及随行人员数在内的人数，应等于座位数。此载货汽车是柴油机，查表3.1得质量利用系数为0.81.10，其载质量是=3.0103kg, 由公式（3.1）得：=20002500kg因为此车设计为单排室,所以=2,由公式（3.2）得:=（20002500）+3000+265=51305630kg本课题选用ma=5500kg。3.3 车速的确定 (3.3)式中发动机最大功率，kW；传动系传动效率，对单级主减速器驱动桥的42式汽车取0.9；汽车总质量，kg；重力加速度，ms2；滚动阻力系数，对载货汽车取0.02，对矿用自卸汽车取0.03，对轿车等高速车辆需考虑车速影响并取0.0165+0.0001（）；最高车速，kmh；空气阻力系数，轿车取0.40.6，客车取0.60.7，货车取0.81.0汽车正面投影面积，若无测量数据，可按前轮距B1、汽车总高H、汽车总宽B等尺寸近似计算：对轿车 A0.78BH，对载货汽车 AB1 H。由公式（3.3）得：算出95km/h, 因为载货汽车最高设计车速不大于110km/h，所以该车满足要求。3.4本章小结本章主要介绍了发动机主要参数的确定、发动机选型与车速的确定，这是设计本课题的前提，为以后的设计确定了方向。第4章变速器主要参数的选择4.1变速器档位数目及各档传动比4.1.1变速器档位数目的确定对不同类型的汽车，具有不同的传动系档位数，其原因在于它们的使用条件不同、对整车性能要求不同、汽车本身的比功率不同。而传动系的档位数的多少对汽车动力性、经济性影响很大。档数多，可以使发动机经常在最大功率附近的转速工作，而且发动机转速变化范围小，发动机平均功率高，故可提高汽车的动力性。即提高汽车的加速能力和爬坡能力。档数多也增加了发动机在低油耗区工作的可能性，因而提高了汽车的燃料经济性。档数多少还影响相邻的低档与高档间传动比的比值。档数多，则此比值小，换档容易。相邻的低档与高档间传动比的比值不应大于1.8，而且高档区相邻档位之间的传动比比值要比低档区相邻档位之间的比值小。档数多的缺点是使变速器的结构复杂、质量增大、操纵不轻便等。近年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。目前，乘用车一般用45个档位的变速器。发动机排量大的乘用车变速器多用5个档。商用车变速器采用45个档或多档。总质量3.5t以下的货车多采用四档变速器，总质量3.510.0t的货车多采用五档变速器。总质量大于10t的货车多采用六档变速器。多档变速器多用于总质量大些的货车和越野汽车上。4.1.2主减速比的确定 (4.1)式中；汽车行驶速度（km/h）；发动机转速（r/min）；车轮滚动半径（m）；变速器传动比；主减速器传动比。 (4.2)式中：发动机最大扭矩（Nm）；发动机最大功率（Kw）；发动机最大功率转速（r/min）转矩适应系数=1.11.3 (4.3)式中：发动机最大扭矩转速已知：最高车速=95 km/h；最高档为直接档，传动比=1；车轮滚动半径由所选用的轮胎规格7.5016得到=0.41(m)；发动机最大扭矩转速=2000 (r/min)；转矩适应系数=1.11.3；由公式（4.2）和（4.3）得到发动机最大功率转速=4000 (r/min)发动机转速=4000（r/min）；由公式（4.1）得到主减速器传动比：4.1.3 变速器一档传动比的确定在选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮和地面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等来综合考虑来确定。汽车行驶方程式 (4.4)汽车爬坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有： (4.5)一般货车的最大爬坡度约为30%，即=16.7则由最大爬坡度要求的变速器1挡传动比为： (4.6)式中：汽车总质量，Kg；重力加速度，m/s；道路附着系数，；驱动车轮的滚动半径，m；发动机最大转矩，Nm主减速比，；汽车传动系的传动效率，。将各数据代入式(4.6)中得：根据驱动车轮与路面的附着条件：(4.7)可求得变速器一档传动比为： (4.8) 式中：汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，因为货车42后轮双胎满载时后轴的轴荷分配范围为60%68%，所以G2=55009.865=35035N道路的附着系数，计算时取；其他参数同式(4.6)。将各数据代入式(4.8)得：通过以上计算可得到5.3136.006，国产汽车中，轿车变速器传动比变化范围是34，中、轻型货车约为56，其他货车在7以上。所以在本设计中，取。4.1.4变速器各档传动比的确定变速器各档传动比之间的关系基本是几何级数,故相邻档位传动比比值就是几何级数的公比；但是实际上与理论值略有出入，因齿数为整数且常用档位间的公比宜小些，另外还要考虑与发动机参数的合理匹配。此变速器的最高档为直接档，其传动比为1.0，一档传动比初选为5.625中间各档的传动比按理论公式（其中n为档位数）求得公比。因为，所以：4.2变速器中心距的确定对中间轴式变速器，是将中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距；对两轴式变速器，将变速器输入轴与输出轴线之间的距离称之为变速器中心距。它是一个基本参数，其大小不仅对变速器的外形尺寸、体积和质量大小有影响，而且对轮齿的接触强度有影响。中心距越小，轮齿的接触应力越大，齿轮寿命越短。因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。变速器轴经轴承安装在壳体上，从布置变速器的可能与方便和不因同一垂直面上的两轴承孔之间的距离过小而影响壳体的强度考虑，要求中心距取大些。此外，受一档小齿轮齿数不能过少的限制，要求中心距也要取大些。还有，变速器中心距取得过小，会使变速器长度增加，并因此使轴的刚度被削弱和使齿轮的啮合状态变坏。中间轴式变速器的中心距(mm)可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初选，经验公式为： (4.9)式中：中心距系数，乘用车：，商用车：发动机的最大转矩(Nm)；变速器一挡传动比；变速器的传动效率，取96%；将各数代入式(4.9)中得也可以由发动机最大转矩按下式直接求出：(4.10)式中：按发动机最大转矩直接求时的中心距系数，对乘用车取14.516.0；对商用车取17.019.5将各数代入式(4.10)中得综上所述，初选中心距=110mm。4.3变速器的齿轮参数的确定4.3.1齿轮齿数确定变速器齿轮齿数时，应考虑：1尽量符合动力性、经济性等对各档传动比的要求；2最少齿数不应产生根切。通常，变速器中间轴一档齿轮是齿数最少的齿轮，此齿轮不应产生根切，而且齿根圆直径应大于中间轴直径；3互相啮合的齿轮，齿数间不应有公因数，速度高的齿轮更应注意这点；4齿数多，可降低齿轮传动的躁声。4.3.2齿轮模数齿轮模数由轮齿的弯曲疲劳强度或最大载荷作用下的静强度所决定。选择模数时应考虑到当增大齿宽而减小模数时将降低变速器的噪声，而为了减小变速器的质量，则应增大模数并减小齿宽和中心距。降低噪声水平对轿车很重要，而对载货汽车则应重视减小质量。根据圆柱齿轮强度的简化计算方法，可列出齿轮模数m与弯曲应力之间有如下关系：直齿轮模数 (4.11)式中计算载荷，Nmm；应力集中系数，直齿齿轮取1.65；摩擦力影响系数，主动齿轮取1.1，被动齿轮取0.9；齿轮齿数；齿宽系数，直齿齿轮取4.47.0；齿形系数，见图4-1；轮齿弯曲应力，当时，直齿齿轮的许用应力MPa。斜齿轮法向模数 (4.12)式中计算载荷，Nmm；应力集中系数，斜齿齿轮取1.5；斜齿螺旋角；摩擦力影响系数，主动齿轮取1.1，被动齿轮取0.9；齿轮齿数；齿宽系数，斜齿齿轮取7.08.6；齿形系数，见图4-1；轮齿弯曲应力，当时，对乘用车变速器斜齿齿轮的许用应力MPa，商用车变速器斜齿齿轮的许用应力MPa。从轮齿应力的合理性及强度考虑,每对齿轮应有各自的模数,但出于工艺考虑，模数应尽量统一,多采用折衷方案。表4.1给出了汽车变速器齿轮模数范围。表4.1 汽车变速器齿轮的法向模数（mm）车型乘用车的发动机排量V/L货车的最大总质量/t1.0V1.61.6V2.56.014.014.0模数/mm2.252.752.753.003.504.504.506.00设计时所选模数应符合国标GB1357-78规定（表4.1）并满足强度要求。表4.2 汽车变速器常用齿轮模数（mm）一系列1.001.251.52.002.503.004.005.006.00二系列1.752.252.75（3.25）3.50（3.75）4.505.50对货车，减小质量比减小噪声更重要，故齿轮应该选用大些的模数；现代汽车变速器通常是高档齿轮用一种模数，一档和倒档齿轮用另一种模数。啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线。由于工艺上的原因，同一变速器中的接合齿模数相同。其取值范围是：乘用车和总质量在1.814.0t的货车为2.03.5mm；总质量大于14.0t的货车为3.55.0mm。选取较小的模数值可使齿数增多，有利于换档。由表4.1和表4.2并且参照同类车型选取模数图4.1 齿形系数y4.3.3齿形、压力角及螺旋角压力角较小时，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；对货车，为提高齿轮承载力，取大些。变速器齿轮用20,啮合套或同步器的接合齿压力角用30。斜齿轮在变速器中得到广泛的应用。选斜齿轮的螺旋角，要注意它对齿轮工作噪声齿轮的强度和轴向力的影响。从提高低档齿轮的抗弯强度出发，不希望用过大的螺旋角；而从提高高档齿轮的接触强度着眼，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，中间轴上的不同档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。一档和倒档设计为直齿时，在这些档位上工作，中间轴上的轴向力不能抵消(但因为这些档位使用得少，所以也是允许的)，而此时第二轴则没有轴向力作用。根据图4.2可知，欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，须满足下述条件：； (4.13)由于T=，为使两轴向力平衡，必须满足 (4.14)式中，为轴向力，为圆周力，为节圆半径；为中间轴传递的转矩。图4.2中间轴轴向力的平衡最后可用调整螺旋角的方法，使各对啮合齿轮因模数或齿数和不同等原因而造成的中心距不等现象得以消除。斜齿轮螺旋角可在下面提供的范围内选用：两轴式变速器为：2030中间轴式变速器为：2234货车变速器：1834汽车变速器的齿形、压力角及螺旋角按表4.3选取。表4.3 汽车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角项目车型齿形压力角螺旋角轿车高齿并修形的齿形，一般货车GB1356-78规定的标准齿形重型车GB1356-78规定的标准齿形低档、倒档齿轮，小螺旋角4.3.4齿宽在选择齿宽时，应该注意齿宽对变速器的轴向尺寸、质量、齿轮工作平稳性、齿轮强度和齿轮工作时的受力均匀程度等均有影响。考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减少质量，应该选用较小的齿宽。另一方面，齿宽减小使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，此时虽然可以用增加齿轮螺旋角的方法给予补偿，但这时轴承承受的轴向力增大，使其寿命降低。齿宽窄又会使齿轮的工作应力增加。选用宽些的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，使齿轮沿齿宽方向受力不均匀造成偏载，导致承载能力降低，并在齿宽方向磨损不均匀。通常根据齿轮模数m(mn)的大小来选定齿宽直齿，为齿宽系数，取为4.58.0；斜齿，取为6.08.5。采用啮合套或同步器换档时，其接合齿的工作宽度初选时可取为24mm。第一轴常啮合齿轮副的齿宽系数可取大些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动平稳性和齿轮寿命。对于模数相同的各档齿轮，档位低的齿轮的齿宽系数取的稍大。4.3.5齿顶高系数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。若齿顶高系数小，则齿轮重合度小，工作噪声大；但因轮齿受到的弯矩减小，轮齿的弯曲应力也减少。因此，从前因齿轮加工精度不高，并认为轮齿上受到的载荷集中齿顶上，所以曾采用过齿顶高系数为0.750.80的短齿制齿轮。我国规定，齿顶高系数取为1.00。4.3.6齿轮的修正为了改善齿轮传动的某些性能，常对齿轮进行修正。修正的方法有三种：1加工时改变刀具与齿轮毛坯的相对位置，又称变位；2改变刀具的原始齿廓参数；3改变齿轮齿廓的局部渐开线，又称修形。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配凑中心距以外，它还影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨性、抗胶合能力及齿轮的啮合噪声。变位齿轮主要有两类：高度变位和角度变位。高度变位齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数的和为零。高度变位可增加小齿轮的齿根强度，使它达到和大齿轮强度想接近的程度。高度变位齿轮副的缺点是不能同时增加一对齿轮的强度，也很难降低噪声。角度变位齿轮副的变位系数之和不等于零。角度变位既具有高度变位的优点，又避免了其缺点。有几对齿轮安装在中间轴和第二轴上组合并构成的变速器，会因保证各档传动比的需要，使各相互啮合齿轮副的齿数和不同。为保证各对齿轮有相同的中心距，此时应对齿轮进行变位。当齿数和多的齿轮副采用标准齿轮传动或高度变位时，则对齿数和少些的齿轮副应采用正角度变位。由于角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用的较多。对斜齿轮传动，还可通过选择合适的螺旋角来达到中心距相同的要求。变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工作，有时还承受冲击负荷。对于高档齿轮，其主要损坏形势是齿面疲劳剥落，因此应按保证最大接触强度和抗胶合及耐磨损最有利的原则选择变位系数。为提高接触强度，应使总变位系数尽可能取大一些，这样两齿轮的齿轮渐开线离基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应力。对于低档齿轮，由于小齿轮的齿根强度较低，加之传递载荷较大，小齿轮可能出现齿根弯曲断裂的现象。总变位系数越小，一对齿轮齿根总厚度越薄，齿根越弱，抗弯强度越低。但是由于轮齿的刚度较小，易于吸收冲击振动，故噪声要小些。根据上述理由，为降低噪声，对于变速器中除去一、二档和倒档以外的其它各档齿轮的总变位系数要选用较小的一些数值，以便获得低噪声传动。4.4变速器的外形尺寸变速器的外形尺寸主要指变速器的轴向尺寸，其轴向尺寸与档位数、齿轮型式、换档机构的结构型式等都有直接关系，设计初可根据中心距的尺寸参照下列关系式初选。商用车变速器壳体的轴向尺寸可参考下列数据选用：四档（2.22.7）五档（2.73.0）六档（3.23.5）此变速器为五档，故外形尺寸为（2.73.0）=291330mm。4.5变速器各档齿轮齿数的分配在初选中心距、齿轮模数和螺旋角以后，可根据变速器的档数、传动比和传动方案来分配各档齿轮的齿数。应该注意的是，各档齿轮的齿数比应该尽可能不是整数，以使齿面磨损均匀。图4.3变速器传动示意图4.5.1对中心距进行修正因为计算齿数和后，经过取整数使中心距有了变化，所以应根据取定的和齿轮变位系数重新计算中心距，再以修正后的中心距作为各档齿轮齿数分配的依据。=110.01mm取整为=110mm。4.5.2确定一档齿轮的齿数及其参数一档齿轮选用斜齿圆柱齿轮，模数=4mm，初选螺旋角=22。中间轴一档齿轮齿数，货车可在12-17之间选用，最小为12-14，取=13，一档齿轮为斜齿轮。一档传动比为: (4.15)为了求，的齿数，先求其齿数和，斜齿: (4.16)=50.995取整为51即=-=51-13=38对一档齿轮进行角度变位：确定实际螺旋角：端面压力角：端面啮合角：中心距变动系数n：变位系数之和：查变位系数线图得：齿顶降低系数n：计算一档齿轮13、14参数：分度圆直径：齿顶高：齿根高：齿全高：齿顶圆直径：齿根圆直径：当量齿数：4.5.3确定五档齿轮的齿数及其参数常啮合五档齿轮选用斜齿圆柱齿轮，模数=4mm，初选螺旋角=24。由式(4.15)求出常啮合传动齿轮的传动比 (4.16)常啮合传动齿轮的中心距与一档齿轮的中心距相等，即 (4.17)由式(4.16)、(4.17)得=17.18，=33取整为=17，=33，则：对常啮合齿轮进行角度变位：确定实际螺旋角：理论中心距：端面压力角：端面啮合角：中心距变动系数n：变位系数之和：查变位系数线图得：齿顶降低系数n：计算常啮合齿轮1、 2参数：分度圆直径: 齿顶高: 齿根高: 齿全高: 齿顶圆直径: 齿根圆直径: 当量齿数: 4.5.4确定二档齿轮的齿数及其参数1二档齿轮为斜齿轮，模数=3.75mm，初选=23 (4.18) (4.19)由式（4.18）、（14.19）得=35.26，=18.7取整为=35，=19对二档齿轮进行角度变位：确定实际螺旋角：理论中心距：端面压力角：端面啮合角：中心距变动系数n：变位系数之和：查变位系数线图得：齿顶降低系数n：计算二档齿轮7、8参数：分度圆直径：齿顶高：齿根高：齿全高：齿顶圆直径：齿根圆直径：当量齿数：4.5.5确定三档齿轮的齿数及其参数2三档齿轮为斜齿轮，模数=3.5mm，初选=24 (4.20) (4.21)由式(4.20)、(4.21)得=31.5，=25.84取整为=31，=26对三档齿轮进行角度变位：确定实际螺旋角：理论中心距：端面压力角：端面啮合角：中心距变动系数n：变位系数之和：查变位系数线图得：齿顶降低系数n：计算三档齿轮5、6参数：分度圆直径：齿顶高：齿根高：齿全高：齿顶圆直径：齿根圆直径：当量齿数：4.5.6确定四档齿轮的齿数及其参数3四档齿轮为斜齿轮，模数=3.5mm，初选=24 (4.22) (4.23)由式(4.22)、(4.23)得=25.4，=32.0取整为=25，=33对四档齿轮进行角度变位：确定实际螺旋角：理论中心距：端面压力角：端面啮合角：中心距变动系数n：变位系数之和：查变位系数线图得：齿顶降低系数n：计算四档齿轮3、4参数：分度圆直径：齿顶高：齿根高：齿全高：齿顶圆直径：齿根圆直径：当量齿数：4.5.7确定倒档齿轮齿数倒档齿轮选用直尺双联齿轮，倒档齿轮选用的模数与一档相同，倒档齿轮的齿数一般在2123之间，初选后，可计算出中间轴与倒档轴的中心距。初选=23，=14，则：=74mm为保证倒档齿轮的啮合和不产生运动干涉，齿轮9和11的齿顶圆之间应保持有0.5mm以上的间隙，则齿轮9的齿顶圆直径应为=21104(14+2)1=155mm=2=36.75为了保证齿轮9和11的齿顶圆之间应保持有0.5mm以上的间隙，取=35参照同类车型齿轮z10一般齿数小于z12，倒值与1值相近，取z10=21计算倒档轴和第二轴的中心距：=112mm计算倒档传动比： =5.315分度圆直径：齿顶高：齿根高：齿全高：齿顶圆直径：齿根圆直径： 4.6本章小结本章首先根据所学汽车理论的知识计算出主减速器的传动比，然后计算出变速器的各档传动比；接着确定齿轮的参数，如齿轮的模数、压力角、螺旋角、齿宽、齿顶高系数；介绍了齿轮变位系数的选择原则，并根据各档传动比计算各档齿轮的齿数，根据齿数重新计算各档传动比，同时对各档齿轮进行变位。第5章变速器齿轮的设计及校核5.1 齿轮的材料选择5.1.1齿轮的失效形式变速器齿轮的损坏形式主要有三种：齿轮折断、齿面点蚀、齿面胶合。1齿轮折断齿轮在啮合过程中，轮齿表面承受有集中载荷的作用。可以把轮齿看作悬臂梁，轮齿根部弯曲应力很大，过渡圆角处又有应力集中，故轮齿根部很容易发生断裂。齿轮折断有两种情况，一种是齿轮受到足够大的突然载荷的冲击作用，导致齿轮断裂，这种破坏的断面为粗粒状。另一种是受到多次重复载荷的作用，齿根受拉面的最大应力区出现疲劳裂缝，裂缝逐渐扩展到一定深度后，齿轮突然折断。这种破坏的断面在疲劳断裂部分呈光滑表面，在突然断裂部分呈粗粒状表面。变速器中齿轮的折断以疲劳破坏居多数。2齿面点蚀齿面点蚀是闭式齿轮传动经常出现的一种损坏形式。因闭式齿轮传动齿轮在润滑油中工作，齿面长期受到脉动的接触应力作用，会逐渐产生大量与齿面成尖角的小裂缝。面裂缝中充满了润滑油，啮合时，由于齿面互相挤压，裂缝中油压增高，使裂缝继续扩展，最后导致齿面表层一块块剥落，齿面出现大量扇形小麻点，这就是齿面点蚀现象。若以节圆为界，把齿轮分为根部及顶部两段，则靠近节圆的跟部齿面处，较靠近节圆的顶部齿面处点蚀严重；两个互相啮合的齿轮中，主动的小齿轮点蚀严重。点蚀的后果不仅是齿面出现许多小麻点，而且由此使齿形误差加大，产生动载荷，也可能引起轮齿折断。3齿面胶合高速重载齿轮传动、轴线不平行的螺旋齿轮传动及双曲面齿轮传动，由于齿面相对滑动速度大，接触压力大，使齿面间滑动油模破坏，两齿面间金属材料直接接触，局部温度过高，互相熔焊粘联，齿面沿滑动方向形成撕伤痕迹，这种损坏形式叫胶合。在汽车变速器齿轮中，胶合损坏情况不多。增大轮齿根部齿厚，加大齿根圆角半径，采用高齿，提高重合度，增多同时啮合的轮齿对数，提高轮齿柔度，采用优质材料等，都是提高轮齿弯曲疲劳强度的措施。合理选择齿轮参数及变位系数，增大齿廓曲率半径，降低接触应力，提高齿面强度等，可提高齿面的接触强度。采用黏度大、耐高温、耐高压的润滑油，提高油膜强度，提高齿面强度，选择适当的齿面表面处理方法和镀层等，是防止齿面胶合的措施。5.1.2齿轮的常用材料及材料的选择齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考：1齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量轻、传动功率达和可靠性高的要求，因此必须选择力学性能高的合金钢；矿山机械中的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘行量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用的机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能再少润滑货物润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。2应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而要求不高时，可选用圆钢作毛坯。齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氮化和表面淬火。采用渗碳工艺时，应选用低碳钢或低碳合金钢作齿轮材料；氮化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。3正火碳钢。不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调制碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。4合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。5飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。金属制的软齿面，配对两轮齿面的硬度差应保持为3050HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质），从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的解除疲劳许用盈利可提高约20%，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。现代汽车变速器齿轮大都采用渗碳合金钢制造，使轮齿表面的高硬度与轮齿心部的高韧性相结合，大大提高了其接触强度、弯曲强度及耐磨性。在选择齿轮的材料及热处理时也应考虑其加工性能及制造成本。现在汽车变速器齿轮的常用材料是20CrMnTi,也有采用20Mn2TiB，20MnVB，20MnCr5的。这些低碳合金钢都需随后的渗碳、淬火处理，以提高表面硬度，细化材料晶粒。为消除内应力，还要进行回火。变速器齿轮轮齿表面渗碳层深度的推荐范围如下：渗碳层深度0.81.2mm3.55 渗碳层深度0.91.3mm 渗碳层深度1.01.6mm渗碳齿轮在淬火、回火后，要求轮齿的表面硬度为5863HRC，心部硬度为3348HRC。某些轻型以下的载货汽车和轿车等变速器的小模数（）齿轮，采用了40Cr或35Cr钢并进行表面氰化处理。这种中碳铬钢具有满意的锻造性能及良好的强度指标，氰化钢热处理后变形小也是优点。但由于氰化层较薄且钢的含碳量又高，故接触强度和承载能力均受到限制。5.2计算各轴的转矩发动机最大扭矩为245Nm，齿轮传动效率99%，离合器传动效率98%，轴承传动效率96%。轴： =24598%96%=230.496Nm中间轴： =230.49696%99%33/17=425.241Nm轴：一档=425.2410.960.9938/13=1181.359Nm二档=425.2410.960.9935/19=744.485Nm三档=425.2410.960.9931/26=481.87Nm四档=425.2410.960.9925/33=306.174Nm倒档=999.546Nm倒档轴： =425.2410.960.9923/14=663.959Nm5.3齿轮的强度计算汽车的变速器齿轮使用条件是相似的。此外，汽车变速器齿轮用的材料、热处理方法、加工方法、精度级别、支撑方式也基本一致。如汽车变速器齿轮用低碳合金钢制造，采用剃齿或磨齿精加工，齿轮表面采用渗碳淬火热处理工艺，齿轮精度不低于7级。因此，比用于通用齿轮强度公式更为简化一些的计算公式来计算汽车齿轮，同样可以获得较为准确的结果。5.3.1轮齿的弯曲应力1直齿轮弯曲应力公式为：式中：弯曲应力(MPa)；圆周力(N)，；计算载荷(Nm)；节圆直径(mm)；应力集中系数，可近似取=1.65；摩擦力影响系数，主、从动齿轮在啮合点上的摩擦力方向对弯曲应力的影响也不同，主动齿轮=1.1，从动齿轮=0.9；齿宽(mm)；端面齿距(mm)，；模数；齿形系数，因为齿轮节圆直径，式中为齿数，所以将上述有关参数代入式后得： (5.1)当计算载荷取作用到变速器第一轴上的最大转矩时，一、倒档直齿轮许用弯曲应力在400850MPa范围，货车可取下限，承受双向交变载荷作用的倒档齿轮的许用应力取下限。2斜齿轮的弯曲应力公式为式中：圆周力()，；计算载荷(Nm)；节圆直径(mm)，法向模数(mm)，齿数，斜齿轮螺旋角()；应力集中系数，；齿面宽(mm)；法向齿距(mm)，；齿形系数，可按当量齿数在图5.1中查得；重合度影响系数，。将上述有关参数代入公式后，可得到斜齿轮的弯曲应力公式为： (5.2)当计算载荷取作用到变速器第一轴上的最大转矩时，对乘用车常啮合齿轮和高挡齿轮，许用应力在180350MPa范围，对货车为100250MPa范围。5.3.2轮齿接触应力 (5.3)式中：轮齿的接触应力（MPa）齿面上的法向力（N），；端面内分度圆切向力，；计算载荷(Nm)；节圆直径(mm)；节点处压力角()；齿轮螺旋角()；齿轮材料弹性模量(MPa)，=20.6104 Nmm-2；齿轮接触实际宽度(mm)；，主动及被动齿轮节圆处齿廓曲率半径(mm)，其中：斜齿轮，；直齿轮，。、主动及被动齿轮节圆半径(mm)。其中：斜齿轮，直齿轮所以：斜齿轮，；直齿轮，。斜齿轮法向模数直齿轮模数斜齿轮当量齿数直齿轮齿数将所有参数带入式(5.3)得：斜齿轮 (5.4)直齿轮 (5.5)将作用在变速器第一轴上的载荷作为计算载荷时，变速器齿轮的许用接触应力见表5.1。表5.1 变速器齿轮的许用接触应力齿轮/MPa渗碳齿轮液体碳氮共渗齿轮一档和倒档190020009501000常啮合齿轮和高档130014006507005.3.3各档齿轮的强度计算校核1计算倒档直齿轮9，10，11，12的弯曲应力 =35，=21，=14，=23， =0.12，=0.164，=0.157，=0.103，=4mm，=6.0，=999.546Nm，=425.241Nm，=663.959Nm=585.91MPa400850MPa= 580.10MPa400850MPa=582.15MPa400850MPa= 690.00MPa400850MPa2计算一档斜齿轮13，14的弯曲应力=38，=13，=0.146，=0.157，=1181.359Nm，=425.241Nm，=21.99，=4mm，=6.0=245.501MPa100250MPa=240.214MPa100250MPa3计算二档斜齿轮7，8的弯曲应力=35，=19， =0.153，=0.157，=744.485Nm，=425.241Nm，=23.01，=3.75mm，=6.0=193.102MPa100250MPa=198.003MPa100250MPa4计算三档斜齿轮5，6的弯曲应力=31，=26，=0.174，=0.172，=481.87Nm，=425.241Nm，=24.93，=3.5mm，=6.0=150.358MPa100250MPa=160.045MPa100250MPa5计算四档斜齿轮3，4的弯曲应力=25，=33， =0.151，=0.143，=306.174Nm，=425.241Nm，=22.67，=3.5mm，=6.0=138.905MPa100250MPa=154.33MPa100250MPa6计算常啮合齿轮1，2的弯曲应力=17，=33， =0.162，=0.158，=230.496Nm，=425.241Nm，=24.62，=4mm，=7.0=81.091MPa100250MPa=79.020MPa100250MPa7计算一档斜齿轮13，14的接触应力=38，=13，=47.66，=16.31，=1181.359Nm，=425.241Nm，=21.99，=6.0，=4mm=163.93mm=56.07mm=32.60 mm=11.16mm=1221.44MPa19002000MPa=1253.03MPa19002000MPa8计算二档斜齿轮7，8的接触应力=35，=19，=44.88，=24.37，=744.485Nm，=425.241Nm，=23.01，=6.0，=3.75mm=142.60mm=77.40mm=28.78=15.63mm=945.36MPa13001400MPa=969.79MPa13001400MPa9计算三档斜齿轮5，6的接触应力=31，=26，=41.57，=34.87， =481.87Nm，=425.241Nm，=24.93，=6.0，=3.5mm=119.65mm=100.35mm=24.88=20.87mm=790.26MPa13001400MPa=810.62MPa13001400MPa10计算四档斜齿轮3，4的接触应力=25，=33，=31.82，=42.00，=306.174Nm，=425.241Nm，=22.67，=6.0，=3.5mm=94.83mm=125.17mm=19.05=25.14mm=826.01MPa13001400MPa=736.33MPa13001400MPa11常啮合斜齿轮1，2的接触应力=17，=33，=22.63，=43.92， =230.496Nm，=425.241Nm，=24.62，=7.0，=4mm=74.80mm=145.20mm=15.48=30.04=673.72MPa13001400MPa=656.80MPa13001400MPa12计算倒档直齿轮9，10，11，12的接触应力=35，=21，=14，=23， =4mm，=6.0，=999.546Nm，=425.241Nm，=663.959N.m=140mm=84mm=56mm=92mm=23.94mm=14.36mm=9.58mm=15.73mm=1126.70MPa19002000MPa=1185.50MPa19002000MPa=1426.70MPa19002000MPa=1390.87MPa19002000MPa5.4计算各档齿轮的受力1一档斜齿轮13，14的受力=163.93mm，=56.07mm，=1181.359Nm，=452.241Nm，=21.992二档斜齿轮7，8的受力mm，mm，=744.485Nm，=425.241Nm，3三档齿轮5，6的受力mm，mm，=481.87Nm，=425.241Nm，=24.934四档斜齿轮3，4的受力mm，mm，=306.174Nm，=425.241Nm，=22.675常啮合齿轮1，2的受力mm，mm，=230.496Nm，=425.241Nm，=24.626倒档齿轮9，10，11，12的受力=140mm，=84mm，=56mm，=92mm， =999.546Nm，=425.241Nm，=663.959Nm5.5本章小结本章首先简要介绍了齿轮材料的选择原则，即满足工作条件的要求、合理选择材料配对、考虑加工工艺及热处理，然后计算出各档齿轮的转矩。计算轮齿的弯曲应力和接触应力。最后计算出各档齿轮所受的力，为下章对轴及轴承进行校核做准备。第6章变速器轴和轴承的设计及校核6.1轴的设计6.1.1轴的功用及其要求变速器在工作是承受力扭矩、弯矩，因此应具备足够的强度和刚度。轴的钢的不足，在负荷作用下，轴会产生过大的变形，影响齿轮的正常啮合，产生过大的噪声，并会降低齿轮的使用寿命。这一点很重要，与其它零件的设计不同。设计变速器轴时主要考虑以下几个问题：轴的结构形状，轴直径、长度、轴的强的和刚度，轴上花键型式和尺寸。轴的结构主要依据变速器结构布置的要求，并考虑加工工艺，装配工艺而最后确定。6.1.2轴的结构设计轴的结构形状应保证齿轮、同步器部件及轴承等安装、固定。并与工艺要求有密切关系。在三轴式变速器中，第一轴通常和齿轮做成一体，前端支承在发动机飞轮内腔的轴承上。其直径根据前轴承内径确定。公差一般选。第一轴花键尺寸与离合器从动盘毂内花键统一考虑。第一轴的长度根据离合器总称轴向尺寸确定。确定第一轴后径时，希望轴承外径比第一轴上常啮合齿圈外径大，便于装拆第一轴。第二轴前颈通过轴承安装在第一轴常啮合齿圈的内腔里，它受齿轮径向尺寸的限制，前轴颈上安装长或短圆柱滚子轴承或滚针轴承或散滚针轴承。第二轴安装同步器齿毂的花键采用渐开线花键，渐开线花键固定连接的精度要求比矩形花键低，定位性能好，承载能力大，花键齿短，其小径相应增大，可提高轴的刚度。选用渐开线花键是以大径定心更合适。第二轴各档齿轮与轴之间有相对旋转运动，因此，无论装滚针轴承、衬套还是钢件对钢件直接接触，轴的表面粗糙度均要求很高，不应低于0.8。表面硬度不应低于5863HRC。在一般情况下轴上还应开螺旋油槽，以保证充分润滑。在低档时，齿轮须轴向滑动挂档（有些变速器）齿轮处，轴上花键采用矩形花键，因为挂档时，齿轮须轴向滑动，要求定中心好滑动灵活。所以除要求定中心的外径磨削外，一般键齿侧面也需要磨削，而矩形花键键侧面磨削比渐开线花键容易。第二轴制成阶梯式，便于齿轮安装，从受力和合理使用材料看，这也是需要的。各截面尺寸要避免相差悬殊，轴上供磨削用的砂轮越程槽产生应力集中，易造成轴折断。轻型汽车变速器各档位常用弹性挡圈轴向定位，弹性挡圈定位简单，但拆装不方便，并且与旋转件端面有相对摩擦，同时弹性挡圈亦不能传递很大的轴向力，这是很不利的。因此只在轻型汽车上采用。第二轴尾端螺纹不应淬硬。轻型汽车（尤其是轿车）为了缩短传动轴的长度，常常将第二轴做得很长，在长的后体设有辅助支承。有些变速器低档、倒档或超速档传动往往不只在后体上。变速器中间轴有旋转式和固定式两种：固定式中间轴是根光轴，近期支撑作用，其刚度由安装在轴上的宝塔齿轮结构保证。轴和宝塔齿轮之间用滚针轴承、或短圆柱滚子轴承。轴常轻压于壳体中。因此光轴有两种配合公差的轴径。固定式中间轴用锁片或双头螺柱固定。轻型汽车的中心距较小，壳体上无足够位置设置滚动轴承和轴承盖。因而多采用固定式中间轴。旋转式中间轴支承在前后两个滚动轴承上，一般轴向力常由后轴承承受。由于中间轴上一档齿轮尺寸较小，常和轴做成一体，成为中间齿轮轴，而高档齿轮则通过键或过盈配合与中间轴结合，以便齿轮损坏后更换。如结构尺寸允许，应尽量用旋转式中间轴而不用固定式中间轴。我这次设计的中型货车的变速器就是采用的旋转式中间轴。中间轴的轴承运用圆锥滚子轴承，从前之后依次是常啮合齿轮，四档齿轮，三档齿轮，二档齿轮，一档齿轮；除常啮合齿轮和四档齿轮由于尺寸较大外，其他齿轮与中间轴制成一体，并且中间轴一档和倒档齿轮也为常啮合形式，轴后端用螺纹锁紧，再加后轴承改其定位密封作用。6.1.3轴的尺寸在已知中间轴式变速器中心距时，可按以下公式初选轴直径：各轴的最小直径12： (6.1)其中：轴的估算最小径计算常数，取决于轴的材料及受载情况，见表6.1轴传递的功率（kW）轴的转速第一轴花键部分： (6.2)其中：经验系数，发动机最大转矩第二轴及中间轴最大轴径：轴的直径与支承跨度长度之间关系可按下式选取：第一轴及中间轴： =0.160.18 (6.3)第二轴： =0.180.21 (6.4)轴的尺寸还与齿轮、轴承花键标准等有一定联系，需要根据具体情况，参照轴承、花键标准进行修正。已知中心距=110mm，=245Nm应用上述公式计算各轴尺寸：第一轴花键部分直径=25.0328.78mm取28mm；第二轴最大直径=49.566mm取70mm；中间轴最大直径=49.566mm取=70mm第二轴支承之间的长度=333.33388.89mm取= 299.90 mm；中间轴支承之间的长度=388.89437.5mm取=352.7mm。图6.1 变速器传动机构尺寸图表6.1 轴常用材料的值轴的材料Q235、20Q275、354540Cr、35SiMn126149112135103126971126.2轴的刚强度计算6.2.1轴的刚度验算若轴在垂直面内挠度为，在水平面内挠度为和转角为，可分别用式(6.5)、(6.6)、(6.7)计算 (6.5) (6.6) (6.7)式中：齿轮齿宽中间平面上的径向力（N）；齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N）；弹性模量（MPa），=2.06105MPa；惯性矩（mm4），对于实心轴，；轴的直径（mm），花键处按平均直径计算13；、齿轮上的作用力距支座、的距离（mm）；支座间的距离（mm）。轴的全挠度为mm。轴在垂直面和水平面内挠度的允许值为=0.050.10mm，=0.100.15mm。齿轮所在平面的转角不应超过0.002rad。abLFr图6.2 变速器输出轴的刚度变形简图1第一轴常啮合齿轮副，因距离支撑点近，负荷又小，通常挠度不大，可以不必计算2二轴的刚度一档时N，N，mm，mm，mm=0.016mm =0.05=0.0003rad0.002rad二档时N，N，mm，mm，mm=0.009mm =0.022=0.00003rad0.002rad三档时N，N，mm，mm，mm=0.002mm =0.004=0.00001rad0.002rad四档时N，N，mm，mm，mm=0.0015mm =0.0037=0.00002rad0.002rad倒档时N，N，mm，mm mm=0.023mm =0.062=-0.00008rad0.002rad3中间轴刚度abLFr图6.3 变速器中间轴的刚度变形简图一档时N，N，mm，mm，mm=0.017mm =0.044=0.0003rad0.002rad二档时N，N，mm，mm，mm=0.015mm =0.039=0.00003rad0.002rad三档时N，N，mm，mm，mm=0.004mm =0.009=0.0000008rad0.002rad四档时N，N，mm，mm，mm=0.011mm =0.038=0.00005rad0.002rad五档时N，N，mm，mm，mm=0.0049mm =0.012=0.0001rad0.002rad倒档时N，N，mm，mm，mm=0.040mm =0.111=0.00037rad0.002rad6.2.2轴的强度计算作用在齿轮上的径向力和轴向力，使轴在垂直平面内弯曲变形，而圆周力使轴在水平面弯曲变形。先求取支点的垂直面和水平面内的反力，计算相应的垂向弯矩、水平弯矩。则轴在转矩和弯矩的同时作用下，其应力为： (6.8)式中: (MPa)；为轴的直径(mm)，花键处取内径；为抗弯截面系数(mm)，在低挡工作时，400MPa。1二轴的强度校核Nmm；一档时挠度最大，最危险，因此校核。求水平面内支反力、和弯矩+= (6.9) (6.10)由以上两式可得=2144.88N，=12268.09N，=547523.52Nmm求垂直面内支反力、和弯矩+= (6.11) (6.12)由以上两式可得=2640.95N，=1838.95N，=674155.93N.mm，=1051917.87Nmm按第三强度理论得：NmmRVARHBRHARVBFa13Fr13Ft13RHAFt13RHBL2L1LRVARVBFr13M547523.529674155.931051917.8711813591497891.41图6.4 二轴受力图2中间轴强度校核；；求水平面内支反力、和弯矩、+= (6.13)+ (6.14)由以上两式可得=-1739.33N，=11069.20N，=81104.96Nmm，=859634.07 Nmm2)求垂直面内支反力、和弯矩、+=+ (6.15) (6.16)由以上两式可得=2046.33N，=5826.43N，=94806.47 Nmm，=520047.18 Nmm，=452480.55 Nmm按第三强度理论得：NmmNmm Fr2Fr11RHAFt2RHBL2L1LFr2RVBRVARHBFa2Ft2Ft11RHAFt11CDMFr11RVBRVAL381104.96859634.0794806.47520047.18452480.55425241图6.5 中间轴受力图6.2.3轴承的选择及校核1一轴轴承选择及校核图6.6 一轴轴承受力图（1）初选轴承的型号为3230814，正装；=2467.46N，=2824.24N，=2640.95N。，（2）求竖直面内支反力 +=2640.95+=2467.46=-173.49（3）内部附加力、，由机械设计手册查得Y=1.7（4）轴向力和由于所以轴承2被放松，轴承1被压紧（5）求当量动载荷查机械设计课程设计得，径向当量动载荷因为查机械设计手册得：，取所以（6）校核轴承寿命预期寿命，为寿命系数，对球轴承=3；对滚子轴承=10/3。=143639h=24000h合格2 中间轴及轴承的校核（1）初选轴承的型号：左端32308，右端30307正装；=2046.33N，=5826.43N，=2684.16N，（2）内部附加力、，由机械设计手册查得Y左=1.7，Y右=1.9图6.7 中间轴轴承受力图（3）轴向力和由于所以轴承1被放松，轴承2被压紧（4）求当量动载荷查机械设计课程设计得，径向当量动载荷因为，查机械设计手册得：，取所以（5）校核轴承寿命预期寿命，为寿命系数，对球轴承=3；对滚子轴承=10/3。=373627h=24000h合格=69588h=24000h合格3二轴轴承选择及校核图6.8 二轴轴承受力图（1）初选轴承的型号32308，正装；=1838.95N， =2640.95N，=4608.82N，（2）内部附加力、，由机械设计手册查得Y=1.7（3）轴向力和由于所以轴承2被放松，轴承1被压紧（4）求当量动载荷查机械设计课程设计得，径向当量动载荷因为查机械设计手册得：，取所以（5）校核轴承寿命预期寿命，为寿命系数，对球轴承=3；对滚子轴承=10/3。=143554h=24000h合格6.3本章小结本章主要对传动机构中的轴及轴承进行设计及校核，确定其结构、尺寸。计算轴的刚度和强度。最后校核各轴上的轴承的寿命是否满足要求。第7章同步器的确定同步器使变速器换挡轻便、迅速，无冲击，无噪声，且可延长齿轮使用寿命，提高汽车的加速性能并节省燃油。同步器有常压式、惯性式和惯性增力式三种。常压式同步器结构虽然简单，但又不能保证啮合件在同步状态下（即角速度相同）换档的缺点，现已很少使用。得到广泛使用的是惯性式同步器。惯性式同步器能做到换档时两换档元件之间的角速度达到完全相等之前，不允许换档，因而能确保完成同步啮合换挡，性能稳定、可靠，因此在现代汽车变速器中得到了最广泛的应用。同步器的功能和实现对同步器的基本要求。惯性式同步器有锁销式、滑块式、锁环式、多片式和多锥式几种。用得最广泛的是锁环式、锁销式等惯性锁止式同步器，它们虽然结构有所区别，但工作原理无异，都有摩擦元件、锁止元件和弹性元件。挂挡时，在轴向力作用下摩擦元件相靠，在惯性转矩作用下产生摩擦力矩，使被结合的两部分逐渐同步；锁止元件用于阻止同步前强行挂挡；弹性元件使啮合套等在空挡时保持中间位置，又不妨碍整个结合和分离过程。7.1锁销式同步器图7.1锁销式同步器如图7.1所示锁销式同步器的摩擦元件是同步环1，4和齿轮上的凸肩部分，分别在它们的内圈和外圈设计有相互接触的锥形摩擦面。锁止元件位于滑动齿套3的圆盘部分孔中做出的锥形肩角和装在上述孔中、在中部位置处有相同角度的斜面锁销4。锁销与同步环2刚性连接。弹性元件是位于滑动齿套1圆盘部分径向孔中的弹簧7。在空挡位置，钢球5在弹簧压力作用下处在销6的凹槽中，使之保持滑动齿套与同步环之间没有相对移动。滑动齿套与同步环之间为弹性连接。摩擦元件是铆在锁销两端的同步锥环及与之相配并固定在齿轮上的内锥面。在惯性式同步器中b弹性元件的重要性仅次于摩擦元件和锁止元件，它用来使有关部分保持在中立位置的同时，又不妨碍锁止、解除锁止和完成换挡的进行。锁销式同步器的优点是零件数量少，摩擦锥面平均半径较大，使转矩容量增加。这种同步器轴向尺寸长是它的缺点。锁销式同步器多用于中、重型货车的变速器中。7.2锁环式同步器图7.2 锁环式同步器如图7.2所示，锁环式同步器工作可靠、耐用，因摩擦锥面半径受限，其转矩容量不大，适于轻型以下汽车，广泛应用于轿车及轻型客、货汽车。在其啮合套外花键上的三个轴向槽中放着可沿槽移动的滑块，它们由两个弹簧圈压向啮合套并以其中部的凸起定位于啮合套中间的内环槽中。滑块两端伸入锁环缺口，缺口比滑块宽一个接合齿宽。换挡时，啮合套带动滑块推动锁环与被接合齿轮的锥面相靠，转速差产生的摩擦力矩使锁环相对于啮合套及滑块转过一个角度并由滑块定位，恰使啮合套齿端与锁环齿端以锁止斜面相抵，如图7.3b所示，此类同步器的工作原理是：换档时，沿轴向作用在啮合套上的换档力，推啮合套并带动定位销和锁环移动，直至锁环锥面与被接合齿轮上的锥面接触为止。之后，因作用在锥面上的法向力与两锥面之间存在角速度差，致使在锥面上作用有摩擦力矩，它使锁环相对啮合套和滑块转过一个角度，并滑块予以定位。接下来，啮合套的齿端与锁环齿端的锁止面接触，使啮合套的移动受阻，同步器在锁止状态，换档的第一阶段结束。换档力将锁环继续压靠在锥面上，并使摩擦力矩增大，与此同时在锁止面处作用有与之方向相反的拨环力矩。齿轮与锁环的角速度逐渐靠近，在角速度相等的瞬间，同步过程结束，完成换档过程的第二阶段工作。之后，摩擦力矩随之消失，而拨环力矩使锁环回位，两锁止面分开，同步器解除锁止状态，接合套上的接合齿在换档力的作用下通过锁环去与齿轮上的接合齿啮合，如图7.3d所示，锁止斜面脱开，啮合套克服滑块的弹簧力而越过锁环与齿轮的接合齿同步啮合，保证无冲击挂挡。1-锁环；2-啮合套；3-啮合套上接合齿；4-滑块图7.3 锁环式同步器工作原理综上所述内容，本次设计的变速器换档方式采用锁环式同步器。7.3本章小结本章主要对换挡机构中的同步器进行选择，确定其结构、尺寸与本设计中的变速器相配合，进而选择出适合本变速器的同步器。第8章操纵机构和箱体的确定8.1操纵机构的功用变速器操纵机构的功用是保证各档齿轮、啮合或同步器移动规定的距离，以获得要求的档位，而且又不允许两个档位的齿轮、啮合套或同步器同时挂上档。变速器的工作与操纵机构有很大关系，往往因操纵机构不好设计，发生挂档困难或挂不上档的情况。而且换档占驾驶员很大一部分劳动量，所以，如何使操纵机构轻便化、自动化是很重要的问题15。8.2 换档位置图设计操纵机构首先要确定换档位置。换档位置图的确定主要从换档方便考虑。为此，应注意以上三点：1按换档次序来排列；2将常用档放在中间位置，其它档放在两边；3为了避免误挂倒档，往往将倒档放在最靠边的位置，有时和工档组成一排。但往往受变速器结构方案的限制，不能得到最方便的换档程序。图8.1表示了几种常见的变速器换档位置图。图8.1 换档位置图8.3变速杆的布置8.3.1直接操纵手动换挡变速器当变速器布置在驾驶员座椅附近，可将变速杆直接安装在变速器上，并依靠驾驶员手力和通过变速杆直接完成换挡功能的手动换挡变速器，称为直接操纵变速器。这种操纵方案结构最简单，已得到广泛应用。近年来，单轨式操纵机构应用较多，其优点是减少了变速叉轴，各挡同用一组自锁装置，因而使操纵机构简化，但它要求各挡换挡行程相等。8.3.2远距离操纵手动换挡变速器平头式汽车或发动机后置后轮驱动汽车的变速器，受总体布置限制变速器距驾驶员座位较远，这时需要在变速杆与拨叉之间布置若干传动件，换挡手力经过这些转换机构才能完成换挡功能。这种手动换挡变速器称为远距离操纵手动换挡变速器。8.4锁止装置8.4.1互锁装置互锁装置是保证移动某一变速叉轴时，其它变速杆叉轴互被锁住，互锁装置的结构主要有以下几种：1互锁销式图8.2为汽车上用得最广泛的一种机构。在相邻两变速叉轴之间各有一个互锁销2，其长度为L2。互锁销的两端可以进入相邻变速叉轴的侧面凹槽内，以锁住这个变速叉轴。凹槽深度为h。自内构建一个变速叉轴的两侧都有互锁凹槽，而且是相互对着的，在此变速叉轴内有瞳孔把两个凹槽连通。孔内装有一个顶销1，其长度为L1。如变速叉轴直径为D，变速叉轴的中心距为A，则彼此间存在如下的关系：L1=D-h；L2=A-D+h图8.2互锁装置图8.3摆动锁块式互锁装置从上面的尺寸关系可以看出，每当有空档位置推动任一根变速叉轴时，其它两根变速叉轴即被锁止在空档位置。从而避免了同时挂入两个工作档。本次设计中我将销改变为钢球，运用锁球式，用弹簧推动钢球的运动，其原理和互锁销式相同。2摆动锁块式图8.3为摆动锁块式互锁装置工作示意图。锁块用同心轴螺钉安装在盖体上，并可绕螺钉轴线自由转动。变速杆头置于锁块槽内，选档时变速杆摆动锁块选入某一变速叉轴槽内，此时，锁块的一个或两个突起部分A挡住其它两个变速叉轴槽，以保证换档时不能同时挂入两个档。3转动锁环式图8.4与上述锁块机构原理相似的转动锁环式互锁装置。变速杆杆头置于锁环中，索环板可绕A轴转动。选档时变速杆转动锁环板选入某一变速叉轴槽内，此时，锁环板的一个或两个钳爪挡住其它两个变速叉轴，以保证互锁作用。4三向锁销式图8.5为三向锁销式互锁装置。左右两块锁块各与两个档的变速叉相连。每个锁板可绕A轴转动。当换入一档时由于三向锁销的作用，其它两个锁板不能不能转动，实现互锁。图8.4转动锁环式互锁装置图8.5三向锁销式互锁装置8.4.2自锁装置自锁装置的作用是定位，防止因汽车振动或有小的轴向力作用而致脱档，保证啮合齿轮以全齿长进行啮合，并使驾驶员又换入档位的感觉。定位作用是通过自锁装置中的弹簧将钢球压入变速叉轴的凹槽中实现的。变速叉轴凹槽间的距离时由挂档齿轮的移动距离来确定的。当钢球落在凹槽中时，中型货车的弹簧压力一般有100150N，推动变速叉轴的力约为200250N。8.4.3倒档锁装置在汽车行驶过程中，为了防止误挂倒档，以致造成安全事故和损坏传动系，在操纵机构中都设有倒档锁或倒档安全装置。图8.6位倒档安全装置。通常装在变速器盖上，当变速器杆头接触安全装置开始换倒档时，由于弹簧或定位钢球的作用，阻力很大，使驾驶员产生明显的手感。图8.6（b）所示装置比（a）为好。换倒档时首先要克服定位钢球的阻力，然后再克服阻力弹簧，阻力先大后小，手感比较明显，又便于操纵。或者只有钢球，克服钢球阻力后，手感力消失，换档轻便。图8.6（a）所示装置只有弹簧阻力，阻力先小后大，开始时手感不明显，至挂倒档时弹簧阻力有很大，不便于操纵。 (a) （b）图8.6倒档安全装置8.5变速器箱体的设计变速器壳体的尺寸要尽可能小，同时质量也要小，并具有足够的刚度，用来保证轴和轴承工作时不会歪斜。变速器横向断面尺寸应保证能布置下齿轮，而且设计时还应当注意到壳体侧面的内壁与转动齿轮齿顶之间留有58mm的间隙，否则由于增加了润滑油的液压阻力，会导致产生噪声和使变速器过热。齿轮齿顶到变速器底部之间要留有不小于15mm的间隙。为了加强变速器壳体的刚度，在壳体上应设计有加强肋。加强肋的方向与轴支承处的作用力方向有关。变速器壳壁不应该有不利于吸收齿轮振动和噪声的大平面。采用压铸铝合金壳体时，可以设计一些三角形的交叉肋条，用来增加壳体刚度和降低总成噪声。对于空载和满载质量变化大、使用天条件复杂、需要扩大传动比范围、增多挡位数，以适应在各种使用条件下的动力性与经济性要求的重型车。为不使变速器的结构过于复杂和便于系列化，多以四档或五档变速器与两或三、四档副变速器组合，副变速器可装在变速器之后或之前。前置副变速器多由一对齿轮组成超速档代替变速器的常啮合传动齿轮，结构紧凑、易变型；后置副变速器可由两对齿轮或行星齿轮机构组成，传动比大，后置可减小变速器的尺寸及负荷，为常用型；前后均布置方案可得到更多档位。主副变速器多联成一个单独总成，以利拆装。8.6本章小结本章主要对变速器中的同步器和箱体进行了介绍给出了设计的标准，在设计过程中确定了设计的依据，以准确的设计出同步器及箱体。结论在本次毕业设计中，主要完成了变速器传动方案的确定，变速器各档传动比的分配，齿轮参数的选择，变速器各档齿轮齿数分配，变速器齿轮的设计计算，变速器轴和轴承的设计计算，同步器及箱体的选择以及利用AutoCAD画装配图和零件图等设计。本次设计以CA538载货货车变速器设计为题。主要是对变速器的轴和齿轮的设计及计算。在手动机械式变速器中，这两大元件对变速器的工作起了主要作用，通过改变齿轮组的啮合组合的不同从而改变了传动转速。在设计过程中通过运用材料力学的知识，对轴和齿轮进行了力学分析、校核计算以及选择合理的材料和热处理方法。变速器在换档过程中的另一个重要元件式同步器，它能保证平稳地从一个档位换入另一个档位，从而防止了冲击，避免了齿轮因换档角速度不同而使齿轮损坏，其次对操纵机构和箱体进行了设计以及对图纸的绘制等设计工作，从而更好的完成本次毕业设计。本次设计的变速器优点是维修保养成本低，能够带来驾驶乐趣。一般来说，手动变速器的传动效率要比自动变速器的高，因此驾驶者如果技术好的话，手动变速的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油。参考文献1 陈家瑞. 汽车构造M.北京：机械工业出版社，2002：40-70.2 朝峰. 汽车变速器技术的发展与展望J. 汽车研究与开发，2005.3 彭明涛. 汽车带式变速器的发展现状J. 重庆工商大学学报，2003. 4 Ercole G.Mattiazzo G.Mauro Co-operating clutch and engine control for servo actuated shifting through fuzzy supervisorJ.SAE Transactions，1999.5 宋燕. 无级变速控制技术J. 黑龙江交通科技出版社，2009. 6 刘应诚. 汽车液力自动变速器的应用与发展J. MC现代零部件，2004. 7 李毅. 汽车无级变速器组成原理与检修J. 交通科技与经济出版社，2009. 8 马怀琳. 汽车变速器的技术动向J. 汽车制造与装备，2005. 9 王望予. 汽车设计M.北京：机械工业出版社，2004：78-111. 10 王红岩. 变速传动系统动态特性的理论与试验分析J.湖北：湖北汽车工业学院学报，2000.11 Ashloy e.Is CVT the transmission of the futureJ，Mechanical Engineering，1994. 12 马秋生. 机械设计基础M.北京：机械工业出版社，2003：150-221. 13 周松鹤. 工程力学M.北京：机械工业出版社，2005：209-222. 14 张松林. 最新轴承手册M.北京：电子工业出版社，2007：374-378.15 孙冬野. 自动车辆无级变速传动系统模糊控制策略研究J. 农业机械学报，2001. 16 Sebulke A.The Two-Mass Flywheel-A Torsional Vibration Damper for the Power Train of Passenger Cars-State of the Art and Further Technical DevelopmentJ，SAE Transactions，1987. 17 李俊明. 汽车变速操纵液压系统的神经模糊与数字控制方法研究J.重庆：重庆工学院学报，2006. 18 Lee H.Kim H.Improvement of fuel economy by shift speed control for metal belt continuously variable transmissionJ，ImechE，2002. 致谢在本次四个多月的设计过程中，使我深刻体会到自己的知识的不足，懂得了学海无崖的道理，也使我学到了许多课本之外的知识，能让自己去学习未知领域的知识，也对自己即将步入社会奠定了一定的基础。在毕业设计过程中，得到了纪峻岭老师的亲切关怀和耐心的指导。她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，纪老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。除了敬佩纪老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向纪老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。同时，我还得感谢胡凯、毕浩、赵国庆等同学对我的帮助，我在设计过程中遇到困难时，他们热心帮助我解决问题。我衷心的感谢院系领导对我们毕业设计的督促和关心，感谢答辩老师给我毕业设计细心的指导，让我改正设计中的不足与错误。最后我还要感谢和我的母校黑龙江工程学院四年来对我的栽培。在此向汽车与交通工程学院车辆工程专业以及我的母校所有的老师表示由衷的谢意。附录附录A 变速器介绍发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。汽车变速器的任务是传递动力,并在动力的传递过程中改变传动比，以调节或变换发动机的特性，同时通过变速来适应不同的驾驶要求。由此可见，变速器在汽车传动系中扮演着至关重要的角色。随着科技的高速发展，人们对汽车性能的要求越来越高，汽车的性能、使用寿命、能源消耗、振动噪声等在很大程度上取决于变速器的性能，因此必须重视对变速器的研究。变速器的型式：汽车自动变速器常见的有三种型式：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)。目前应用最广泛的是AT，AT几乎成为自动变速器的代名词。 AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来实现变速变矩。其中液力变扭器是最重要的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，兼有传递扭矩和离合的作用。与AT相比，CVT省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而是两组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速。由于取消了齿轮传动，因此其传动比可以随意变化，变速更加平顺，没有换挡的突跳感。 AMT和液力自动变速器（AT）一样是有级自动变速器。它在普通手动变速器的基础上，通过加装微电脑控制的电动装置，取代原来由人工操作完成的离合器的分离、接合及变速器的选挡、换挡动作，实现自动换挡。手动变速器主要采用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的不同的齿轮副工作。手动变速器又称手动齿轮式变速器，含有可以在轴向滑动的齿轮，通过不同齿轮的啮合达到变速变矩的目的。手动变速器的换挡操作可以完全遵从驾驶者的意志，且结构简单、故障率相对较低、价廉物美。自动变速器是根据车速和负荷（油门踏板的行程）来进行双参数控制，挡位根据上面的两个参数来自动升降。自动变速器与手动变速器的共同点，就是二者都属于有级式变速器，只不过自动变速器可以根据车速的快慢来自动实现换挡，可以消除手动变速器“顿挫”的换挡感觉。自动变速器是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵机构组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩的目的。无级变速器又称为连续变速式无级变速器。这种变速器与一般齿轮式自动变速器的最大区别，是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动。无级变速器结构比传统变速器简单，体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮副，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组，主要靠主动轮、从动轮和传动带来实现速比的无级变化。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。当今世界各大汽车公司对无级变速器的研究都十分活跃。不久的将来，随着电子控制技术的进一步完善，电子控制式的无级变速器可望得到广泛的发展和应用。附录B Transmission descriptionTransmission gearboxs function the engines output rotational speed is high, the maximum work rate and the maximum torque appears in certain rotational speed area. In order to display engines optimum performance, must have a set of variable speed gear, is coordinated the engine the rotational speed and wheels actual moving velocity. The transmission gearbox may in the automobile travel process, has the different gear ratio between the engine and the wheel, through shifts gears may cause the engine work under its best power performance condition. Transmission gearboxs trend of development is more and more complex, the automaticity is also getting higher and higher, the automatic transmission will be future mainstream.Automotive Transmissions mission is to transfer power, and in the process of dynamic change in the transmission gear ratio in order to adjust or change the characteristics of the engine, at the same time through the transmission to adapt to different driving requirements. This shows that the transmission lines in the automotive transmission plays a crucial role. With the rapid development of science and technology, peoples car is getting higher and higher performance requirements, vehicle performance, life, energy consumption, such as vibration and noise transmission depends largely on the performance, it is necessary to attach importance to the study of transmission.Transmission gearboxs pattern the automobile automatic transmission common to have three patterns: Respectively is hydraulic automatic transmission gearbox (AT), machinery stepless automatic transmission (CVT), electrically controlled machinery automatic transmission (AMT). At present what applies is most widespread is, AT becomes automatic transmissions pronoun nearly. AT is by the fluid strength torque converter, the planet gear and the hydraulic control system is composed, combines the way through the fluid strength transmission and the gear to realize the speed change bending moment. And the fluid strength torque converter is the most important part, it by components and so on pump pulley, turbine wheel and guide pulley is composed, has at the same time the transmission torque and the meeting and parting function. And AT compare, CVT has omitted complex and the un

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