【温馨提示】 购买原稿文件请充值后自助下载。
[全部文件] 那张截图中的文件为本资料所有内容，下载后即可获得。
预览截图请勿抄袭，原稿文件完整清晰，无水印，可编辑。
有疑问可以咨询QQ：414951605或1304139763
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
第1章 绪 论
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
1.3.1汽车变速器国内外现状
早期的汽车传动系，从发动机到车轮之间的动力传动形式是很简单的。1892年法国制造出第一辆带有变速器的汽车。1921年英国人赫伯特·福鲁特采用耐用的摩擦材料进一步完善了变速器的性能。现代汽车变速器是1894年由法国人路易斯·雷纳·本哈特和艾米尔·拉瓦索尔推广使用的。目前为止，变速器经历了几个发展阶段，主要为：
1、手动变速器
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。
2、自动变速器
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。
3、无级变速器
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。
4、无限变速式机械无级变速器（IVT）
无限变速式机械无级变速器与其它自动变速器的差别之一是不使用变矩器。变矩器的作用是通过油液介质将发动机动力传递给变速器，它的传递效率通常只有80%。IVT由于不使用变矩器，与其它变矩器比较，IVT具有效率高、不易打滑、油耗低、不需要工艺复杂造价高昂的金属传送带、结构简单、成本低等一系列优点，加上传递扭矩大，长时间使用也不会过度发热，不但使用于轿车，也使用于越野车，是一种新型变速器。
1.3.2汽车变速器的发展趋势
回顾汽车变速器的发展可以清楚的知道，变速器作为汽车传动系统的重要组成部分，其技术的发展，是衡量汽车技术水平的一个重要依据。现代汽车变速器的发展趋势，是向着可调自动变速器或无级变速器的方向发展。
自动变速器多挡化虽能扩大自动变速的范围，但它并非安全迅速。理想的无级变速器是在整个传动范围内能连续的、无挡比的切换变速比，是变速器始终按最佳换挡规律自动变速。无级化是对自动变速器的理想追求。
现代无级变速器传动效率提高，变速反应快、油耗低。随着电子技术的发展，变速器的自动控制进一步完善，在各种使用工况下能实现发动机与传动系的最佳匹配，控制更加精确、有效，性能价格比大大提高。无级变速器装有自动控制装置，行车中可以根据车速自动调整挡位，无需人工操作，省去了换挡及踩踏离合器踏板的操作。其不足之处在于价格昂贵、维修费用很高，而且使用起来比手动挡车费油，尤其是低速行驶或堵车中走走停停时，更会增大油耗。
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。
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2章 变速器传动机构与操纵机构的布置
2.1变速器传动方案布置机构
机械式变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。
2.1.1变速器传动方案分析与选择
机械式变速器传动机构布置方案主要有两种：两轴式变速器和中间轴式变速器。
1.两轴式变速器的特点分析
与中间轴式变速器相比较，两轴式变速器结构简单、紧凑且除最高挡外其他各挡的传动效率高、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6%～10%。两轴式变速器则方便于这种布置且使传动系的结构简单。两轴式变速器没有直接挡，因此在高挡工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声较大，也增加了磨损，这是它的缺点。
如图2.1a～c所示为发动机前置前轮驱动轿车的两轴式变速器传动方案。其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体；多数方案的倒挡传动常用滑动齿轮，其它挡位均用常啮合齿轮传动。图2.1c中的倒挡齿轮为常啮合齿轮，并用同步器换挡；图2-1a所示方案的变速器有辅助支承，用来提高轴的刚度。
图2.1 两轴式变速器传动方案
2.中间轴式变速器特点分析
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承在发动机的飞轮上，第一轴上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。
如图2.2a～d所示为中间轴式变速器的传动方案，其中a～b为中间轴式五挡变速器，c～d为中间轴式六挡变速器的传动方案。中间轴式变速器的共同特点为：变速器第一轴后端与常啮合主动齿轮做成一体。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，且保证两轴轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接挡。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，可达到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要高于其他挡位，因而提高了变速器的使用寿命；在其他前进挡位工作时，变速器传递的动
图2.2中间轴式变速器传动方案
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，挡位低的齿轮可以不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案件中除一挡以外的其他挡位的换挡机构，均采用同步器或接合套换挡，少数结构的一挡也采用同步器或接合套换挡，各挡同步器或接合套多数情况下装在第二轴上。
在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。
以上各方案中
川公网安备: 51019002004831号