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摘 要
本设计的任务是设计一台用于货车上的手动变速器。本设计采用中间轴式变速器.
根据轿车的外形、轮距、轴距、最小离地间隙、最小转弯半径、车辆重量、满载重量以及最高车速等参数,结合自己选择的适合于该货车的发动机型号可以得出发动机的最大功率、最大扭矩、排量等重要的参数。再结合某些货车的基本参数，选择适当的主减速比。
本次设计的汽车变速箱主要是从强度方面来对齿轮的尺寸计算及校核，轴的尺寸计算和位置的确定，选择设计满足其承载能力的同步器。另外，针对齿轮作用力的不同，在不同的轴上选择合适的轴承。利用软件Pro/e和CAD完成变速器总成图、第一轴、第二轴、中间轴、各个挡齿轮及同步器的设计
关键词：变速器；锁环式同步器；传动比；中间轴；货车
ABSTRACT The duty of this design is to design a manual transmission used in the truck, It’s the countershaft-type transmission gearbox.
According to the contour, track，wheel base，the smallest ground clearance, the smallest turning radium, the vehicles weight, the all-up weight as well as the highest speed and so on, union the choosing engine model we can obtain the important parameters of the max power, the max torque, the displacement and so on. According to the basic parameters of the certain saloon, choose the suitable final drive ratio. This design is mainly gear's size computation and the examination，the axis size's calcul-ation and the position's determination，the choice design satisfies its bearing capacity the syn- chromesh. Moreover，in view of the gear action's difference, chooses the appropriate bearing on the different axis．Completes the transmission gearbox unit chart，the first axis，the second axis, the intermediate shaft using software Pro/E and CAD, to keep off the gear and the synchromesh design one by one．
Key words: transmission; inertial type of synchronizer; gear ratio; countershaft；truck
目 录
摘要.................................................................Ⅰ
Abstract..............................................................Ⅱ
第1章 绪论...........................................................1
1.1 概述................................................................ .1
1.2 国内外研究现状............................................... ........1
1.3 研究内容........................................................3
第2章 变速器传动机构布置方案.......................................4
2.1 传动机构布置方案分析....................... ..........................4
2.2 传动装置布置方案分析.................... .............................4
2.3 本章小结................................... ............. ............7
第3章 变速器主要参数的选择.........................................8
3.1 挡数的选择及各挡传动比的确定................ .........................8
3.3.1 确定挡数........................................................8
3.3.2 传动比范围的确定................................................8
3.2 中心距........................ .......................................9
3.3 齿轮参数....................... ......................................9
3.3.1 模数的选取.................. .... ...............................9
3.3.2 压力角..................... ...................................10
3.3.3 螺旋角......................................... ................11
3.4 齿宽计算.............................. ..............................11
3.5 各挡齿轮齿数的分配....................... ...........................11
3.5.1 确定一挡齿轮的齿数.............................................11
3.5.2 对中心距A进行修正................. .............................12
3.5.3 确定齿顶高系数和径向间隙系数......... .... .....................12
3.5.4 计算一挡齿轮参数...............................................12
3.5.5 确定常啮合传动齿轮副的齿数.....................................12
3.5.6 修正螺旋角的值.................................................13
3.5.7 中心距修正.....................................................13
3.5.8 确定常啮合齿轮参数.............................................13
3.5.9 确定其它各挡的齿数.............................................14
3.5.10 确定倒挡的齿数................................................18
3.6 变速器轮齿强度计算..................................................19
3.6.1 齿轮弯曲强度计算...............................................19
3.6.2 齿轮接触应力计算...............................................22
3.6.3 变速器齿轮具体强度校核计算.....................................24
3.7 本章小结.............................................................29
第4章 变速器轴设计计算............................................30
4.1 变速器轴设计................................. .......................30
4.2 初选轴的直径.................................... ....................30
4.3 轴的结构形状..................................... ...................30
4.4 轴的强度和刚度的计算.............................. ..................31
4.4.1 计算各轴上齿轮的圆周力与切向力.................................31
4.4.2 轴的刚度验算.......... ... .....................................33
4.4.3 轴的强度验算...................................................39
4.5 本章小结........................... ... .............................41
第5章 轴承选择与寿命计算............................................42
5.1 使用时间计算.................................... ....................42
5.2 轴承选择与寿命计算............................. .....................42
5.3 本章小结.......................... ..................................43
第6章 变速器的同步器设计及其结构元件..............................42
6.1 同步器设计.................. ........................................44
6.2 同步环主要参数的确定........................ ........................45
6.3 本章小结............................................. ...............47
第7章 应用Pro/E进行变速器的建模与装配... ... ... ... ... ... ....48
7.1 Pro/E软件简介........................ ...............................48
7.2 变速器齿轮集合模型的建立.............. ..............................48
7.2.1 直齿圆柱齿轮几何模型的建立.....................................48
7.2.2 斜齿圆柱齿轮集合模型的建立.....................................51
7.3 变速器轴的几何模型建立............... ...............................55
7.3.1 变速器第一轴的几何模型建立.....................................55
7.3.2 变速器中间轴的几何模型建立.....................................55
7.3.3 变速器第二轴的几何模型建立.....................................56
7.4 轴承的几何模型建立..................... .............................56
7.5 箱体的几何模型建立.................... ..............................57
7.6 变速器零件模型的虚拟装配................ ............................58
7.7 本章小结............................ ................................60
结论.................................................................61
参考文献..............................................................62
致谢.................................................................63
附录.................................................................64
第1章 绪 论
1.1 概述
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，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有空挡，可在起动发动机、汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒挡，使汽车获得倒退行驶能力。需要时，变速器还有动力输出功能。
变速器由变速传动机构和操纵机构组成，对变速器设计的基本要求如下：
应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。
工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。
重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。
传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。
噪声小。采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。
满足汽车有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的挡数、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。
1.2 国内外研究现状
我国的汽车及各种车辆的零部件产品在性能和质量上和发达国家存在着一定的差距，其中一个重要原因就是设计手段落后，发达国家在机械产品设计上早以进入了分析设计阶段，他们利用计算机辅助设计技术，将现代设计方法，如有限元分析、优化设计、可靠性设计等应用到产品设计中，采用机械CAD系统在计算机上进行建模、分析、仿真、干涉检查，实现三维设计，大大地提高产品设计的一次成功率，减少了试验费用，缩短了产品更新周期。而我们的设计手段仍处于以经验设计为主的二维设计阶段，设计完成后在投产中往往要进行很大的改动，使得产品开发周期很长，性能质量低等。为改变我国的车辆零部件的生产和设计手段的落后状况，缩短新产品的开发周期，提高市场竞争力，有必要开发一些适合中国国情的汽车及零部件的CAD系统，对已开发的CAD系统需进一步提高和完善。
随着CAD技术的发展和应用，许多国家和部门都对其进行了大量的研究和试验，随之开发并形成一些成套硬件和软件系统。在美国、日本及欧洲发达国家中，利用CAD技术解决众多繁琐的设计和分析计算。形成了以图形系统为基础、以数据库为核心、以工具系统为支撑和以分析计算为应用的集成化系统。
美国的CAD技术一直处于领先地位，其主要目标就是建立完善的CAD/CAM集成系统。美国汽车工业最早应用了CAD系统。美国通用汽车公司、福特汽车公司等都已广泛应用CAD技术。他们将结构、强度、刚度等计算、三维实体造型应用于汽车的设计开发中，将CAD、CAPP、CAM、CAE集成，使生产效率提高，产品质量得到保证，市场响应速度提高，从而大大地提高了他们的竞争力，为他们带来了巨大的经济效益。他们应用的CAD软件主要有Pro/E、UG、CATIA、IGES等。
国外的这些汽车公司已有CAD程序，但涉及各公司的标准和技术规范及试验都很保密。与国外相比，我国的汽车工业在CAD方面起步较晚，发展比较慢。目前一些高校和大中型企业已开始进行CAD的研究，在产品的改进设计、设计后的计算机绘图及有限元分析等方面已陆续取得一些效果。但总的来讲国内工厂多数是依赖传统的设计方法—经验类比法，对引进产品主要是测绘仿制，难以满足现代汽车工业的客观要求。采用现代设计方法，是提高自行设计、消化吸收和国产化的极其重要手段。
近年来，随着车辆技术的进步和道路上车辆密度的加大，对变速器的性能要求也越来越高。众多的汽车工程师在改进汽车变速器性能的研究中倾注了大量的心血，使变速器技术得到了飞速的发展。机械式变速器是目前使用最为广泛的汽车变速器。虽然它有诸多缺点，如换档冲击大，体积大，操纵麻烦等；但是，它也有很多优点，如传动效率高，工作可靠，寿命长，制造工艺成熟和成本低等。所以，如果能改善机械式变速器上述的缺点，它还是有很大的发展空间的。如果在减小机械式变速器的体积和提高传动平稳性两方面做一些研究，就可以解决这些问题。
1.3 研究内容
研究了解汽车变速器的功能、原理、结构以及设计方法。学习掌握Pro/E软件，并为了缩短设计周期和降低开发成本，基于虚拟样机技术，通过Pro/E软件平台，对变速器进行辅助设计，并进行虚拟装配。
拟取得的成果的形式：完成变速器各零部件的计算、并校核。运用Pro/E软件建立各零部件的三维实体模型，通过链接关系进行虚拟装配，完成装配图、关键的零件图一份。
第2章 变速器传动机构布置方案
2.1 传动机构布置方案分析
汽车主要参数如下表2.1。
表2.1 整体设计中的汽车参数
额定总质量12100kg载质量5000 kg
自重7430 kg车宽2470 mm
车长10000mm轴距5720 mm
川公网安备: 51019002004831号