产品结构原理课程设计-MF406A微型汽车变速箱反求设计 (换挡机构).doc

课 程 设 计 说 明 书课程设计说明书 课 程 名 称: 产品结构原理课程设计 课 程 代 码: 8202941 题 目: MF406A微型汽车变速箱反求设计 (换挡机构) 学院(直属系) : 机械工程与自动化学院 年级/专业/班: 08机械设计制造及其自动化班 学 生 姓 名: 学 号: 指 导 教 师: 开 题 时 间: 2011 年 12 月 19 日完 成 时 间: 2012 年 1 月 6 日 目 录摘要2引言21、任务分析32、发动机主要性能参数33、整车主要参数34、微型汽车变速箱功能分析441 微型汽车变速器的功能442 微型汽车变速器的位置443 功率的传递544 变速和保证变速的顺利进行的实现545 各个档位的换档546 功能结构图55、微型汽车变速箱运动分析651 测量微型汽车车轮直径652 最高车速为120KM时变速箱的传动比653 四档的传动比的分配754 变速箱的最大和最小载状态755 行驶速度分别为10、20、40、60km/h时应该使用档位的分析76、微型汽车变速箱的外观功能分析87、变速箱的拆装98、微型汽车变速箱结构受力分析1281 受力最大的时候各轴的扭矩1282 各轴的最小直径1383 各个档位齿轮强度139、微型汽车变速箱结构原理方案反求分析159.1 微型汽车变速箱整体结构及布置方案159.2 微型汽车变速箱具体结构及布置方案反求159.2.2 减速器操纵机构的设计169.2.3锁止装置169.3 变速器操纵机构装配工艺流程反求分析 1710 .微型汽车变速箱关键零部件反求分析 1810.1 零件公差反求1810.2 零件材料、热处理反求分析 1810.3 变速器主要零部件的结构、功能原理的反求分析 1910.4 典型零件中间长轴的加工1911、变速器总成装配20结论20参考文献21摘要本课程是通过对微型汽车变速器的分析，了解它的变速原理、各轴的布局、自锁与互锁原理、装配工艺过程、润滑方式、同步器的作用和工作原理以及组成、主要零件的热处理要求、形位公差、表面粗糙度等。通过分析、利用反求的方法创造出新的微型汽车变速器，具体内容有：其轴的布置，同步器的位置，差速器的位置;同步器的作用，组成，工作原理和变速器操纵机构的组成及变位档的自锁和互锁机构的结构原理和结构；通过拆装变速器了解并编写操纵的装配工艺过程，确定各零件的装配方法；通过观察变速箱的机构形状，分析其从提高刚度和刚性要求并满足功能要求和工艺要求而设计的结构；对变速箱各轴的结构形状、结构要素作用进行分析，并对其结构尺寸与轴的功能强度刚度装配关系等进行了反求；分析变速箱的主要零件材料及热处理要求、形位公差及箱体和轴的技术要求等。反求设计是创新的重要方法，所以我们通过本课程的学习，可以了解和基本掌握这种技术。反求设计就是从有到新，借助已有的产品、图样、音响等已存在的可感观的实物，创新出更先进、更完美的产品。关键词：分析、反求设计、创新、原理 引言当今世界科学技术发展日新月异，产品的科技含量越来越高，高新技术产品已进入家庭。世界进入知识经济的时代，只有科学技术才能兴国。由于一些发达国家在计算机技术、微电子技术、人工智能技术、材料科学技术、空间科学技术、制造工业技术、等领域处于领先地位，引进发达国家的先进技术为我所用，是发展本国经济的最佳途径。我国是一个发展中国家，科学技术相对落后，投入大量资金去研究发达国家已推向市场的产品或技术是完全没有必要的。这不仅浪费资金，也拖延发展经济的时间。而且涉及到发展经济的科学技术领域非常广泛，我国也缺少巨额资金去进行大面积的科学研究。因此，引进发达国家先进的科学技术或先进的产品，然后进行反求设计，仿照或创新设计更新的产品，是发展中国家发展国民经济的必由之路。特别是在知识经济的时代，反求工程在科技发展中的地位更为重要。因此，我们要学习这门课程，对微型汽车的变速器进行反求分析设计1 任务分析本次课程设计的目的在于进一步加强学生应用所学的专业理论、知识以及专业技能，进行独立解决工程实际问题的能力。机械产品功能原理、机构课程设计的重点在于掌握典型机械的功能原理分析方法及分析机械机构的组成要素和机构功能，掌握结构设计要求及特点，丰富学生的机械结构设计知识，启发设计思维，通过实践是学生的机构设计理论得以巩固、加深，为今后进行机械产品设计打下良好基础。2 发动机主要性能参数发动机型式直立三缸，四冲程水冷汽油机发动机型号F8B(日本铃木）。汽油牌号85#(马达法）气门机构顶置凸轮轴燃烧室形状多球型气缸工作容积796ml压缩比8.7:1气缸中心距离72mm气缸压缩压力1.35MPa最大功率29.4KW最大扭矩59Nm点火顺序1-3-2点火提前角上止点钱9度怠速转速900+-50r/min升功率36.93KW/L发动机净重75Kg曲轴箱通风形式闭式润滑方式压力润滑冷却方式水冷电动风扇式散热器形式管带式压力循环水泵离心式节温器蜡式汽油泵膜片式汽油滤清器滤芯式3 整车主要技术参数整车尺寸3300 X 1405 X 1410 mm轴距2175轮距前轮1215后轮1200车内尺寸1740 X 1220 X1170 mm汽车整备质量640Kg汽车满载质量1000Kg乘员数4人最低离地距离空载175mm满载150mm最小转弯直径9600mm接近角28度离去角34度前悬555mm后悬570mm最高车速110Km/h最大爬坡度15度百公里耗油5L/100Km30Km/h制动距离6m30Km/h制动距偏80mm纵向通过半径3200mm横向通过半径1100mm前束12mm主销内倾角1220主销后倾角330车轮外倾角0304 微型汽车变速箱功能分析4.1 微型汽车变速器的功能变速器是改变汽车力矩和转速的机构，其主要功能有：（1）根据汽车在不同的行驶条件下的需要，改变发动机输出的扭矩和转速，使汽车具有合适的牵引力和行驶车速，并同时使发动机在最有利的工况范围内运转。（2）汽车起步时，需要较大扭矩来牵引汽车，加速到一定车速。这时就需要挂在低档位，输出扭矩大，转速低。（3）汽车告诉行驶时，汽车需要的是高转速，因而就需要挂在高档位，此时输出扭矩较小，而转速较高。（4）变速器设立倒档，是为了保证汽车能够倒车。（5）变速器设立空挡，是为了使发动机与传动系统能够分开。4.2 微型汽车变速器的位置变速器一般是和发动机固连在一起的，他的输出连接差速器。43 功率的传递发动机的曲轴输出功率到离合器再由离合器传递给变速器输入轴，通过变速器改变驱动力矩和转速再传递到差速器，受力不同的时候两个车轮所获得不同的速度，再通过差速器把动力通过半轴把动力传递到驱动车轮上。车轮半轴差速器变速箱离合器发动机44 变速和保证变速的顺利进行的实现发动机的曲轴输出功率到变速器，变速器的中间轴上有二个同步器，而每个同步器都与变速器输出轴连在一起，并且可以左右滑动。每个同步器共有左、中、右三个位置，中间不与任何齿轮同步，而左右都可以和齿轮同步，通过拨叉拨动来控制同步器的左右运动，与不同的齿轮同步，而四个齿轮处于常啮全状态，但可以相对于II轴转动，一旦与同步器同步就可带动II轴转动，从而通过拨叉控制同步器与不同的齿轮啮合，实现变速。而拨叉机构具有自锁与互锁功能，每次变速换档都会经过中间位置，即空档，这样就保证了变速的顺利进行。45 各个档位的换档变速器的换档操纵机构，其中变速器内部一共有三根控制换档杆，其中每一根杆都有左、中、右三个位置可供控制，可实现六个档位控制。换档是通过换档杆实现的，换档杆纵向有三个位置，旋转有两个位置，从而实现六个位置的控制。但是任何档位之间要切换时都必须先回到中间位置，即空档位置。而且每个档位之间都具有自锁和互锁功能，从而实现不跳档和脱档的现象。变速箱的控制操纵方式如下图：变速箱档位图46 功能结构图汽车变速箱系统黑箱图转矩、转速不同的转矩、转速档位噪音、热变速箱黑箱图通过人工控制操纵手柄将发动机输出的转速和力矩转变为不同等级的输出转速和力矩，以此来实现汽车的不同工况的需求，同时因摩擦，碰撞等产生热，噪音等。主轴机构操纵机构转动操作噪音热I档转速II档转速III档转速IV档转速倒档转速变速箱功能结构图5 微型汽车变速箱运动分析51 测量微型汽车车轮直径经测量微型汽车的车轮直径为D=450mm52 最高车速为120KM时变速箱的传动比由车轮的线速度公式可以求出总的传动比，则有：53 四档的传动比的分配首先应该保证汽车在全部载重后能够平稳的起步，然后是汽车在高速行驶的时候能够达到需要的最高速度。发动机的功率一定、转速一定的情况下只有通过减速器的减速作用来实现汽车的平稳行驶，根据资料查的各个档位的传动比分配如下表：一档二档三档四档3.5852.1661.330.954 变速箱的最大和最小载状态微型汽车的额定功率时一定的，则有：根据上式可知，当发动机的额定功率达到最大且变速箱的档位最低，即速度最低时，该轴受到的载荷是最大的；同样当发动机的功率达到了额定功率，变速箱档位最大，即速度最高时，该轴的载荷就是最小。根据传动比可以分析出变速箱中受载荷最大的时候再是汽车处于一档的时候的差速器从动轴上；变速箱中受载荷最小的轴是汽车处于四档的时候中间轴上。55 行驶速度分别为10、20、40、60km/h时应该使用档位的分析变速箱主减速器的传动比为i：根据速度计算公式可以计算出在额定功率下各个档位所能够达到的最大速度。则有：再通过最大速度与所要求的速度进行比较，由于汽车的第四档稳定速。以汽车在行驶的过程中能够省油为标准选取合适的档位行使，则最后选定：10km/h用1档，20km/h用2档，40km/h用3档，60km/s用4档。6 微型汽车变速箱的外观功能分析（1）是离合器的分离轴承，它的作用是连接和断开发动机与变速箱之间运动和动务，是整个汽车启动、停止、倒车变速换档的关键。(2) 是发动机启动电机的安装孔，这个孔是变速箱上一个很关键的孔。由于启动电机是通过齿轮啮合启动发动机，这就要求这个孔端面与发动机曲轴的垂直度要求高，同时孔的中心与发动机曲轴之间距离的精度要其很高。孔的大小由启动电机的形状所决定。 (3) 是上端盖的起盖机构，这个结构没有什么特别要求,只是要求能够方便的把上端盖起开即可。 (4) 是汽车行驶速度的一个测试装置。 (5) 是一根通气管，变速箱本身是密闭空间，齿轮在里面高速旋转的时候会发热升温，体积会膨胀，如果不排气减压，会破坏变速箱的密封性能。 (6) 是油标，同时也是加油口。 (7) 是离合器的分离操纵手柄。要求能够进行调整能够很方便的进行离合器的分离，使换档顺利进行。 (8) 观测和调整发动机点火时间的孔，这个孔没有什么特别的要求，要求能够看得见连接在发动机曲轴上的那个大齿轮，并且能够方便的对其进行调整。使发动机在修理过后能够顺利点火。7 变速箱的拆装1)拆下离合器的分离轴承，用手直接拆下。2)用钳子拆下离合器摆杆回位弹簧，使摆杆处于自由状态。3)用十字螺丝刀将变速箱输入轴前端盖十字沉头螺钉拆下（4颗）并拆下端盖。并记录型号M6x15。(如图) 注：先用十字螺丝刀预松1号2号螺钉，再预松3号4号螺钉，后在分别松开1、2和3、4螺钉。最后用已取下的螺钉2颗分别插入a，b两处用作起盖螺钉，两处应缓慢、均匀受力，使端盖受力均匀，以不致端盖在起盖过程中受损变形。变速箱盖拆卸注：先用十字螺丝刀预松1号2号螺钉，再预松3号4号螺钉，后在分别松开1、2和3、4螺钉。最后用已取下的螺钉2颗分别插入a，b两处用作起盖螺钉，两处应缓慢、均匀受力，使端盖受力均匀，以不致端盖在起盖过程中受损变形。变速箱盖拆卸由于变速箱具有良好的密封性，所以拆卸的时候一定要均匀合理卸力，保证机盖不变形而影响密封性能。首先，按照顺序对连接螺钉进行预松,标准为将螺杆旋转半圈，预松顺序为：注：无#号的用梅花扳手预松，有符号的用套筒预松其次，完全松开螺钉，其顺序为：注：除了16号螺钉要用到小零件拾取器外，其余在完全松开的情况下可以直接取下。然后，将取下来的螺钉都做好记录所有的螺钉除了17号是M6的螺钉外，其他的都是M8螺钉，则统一只记录螺钉的长度。最后，取下变速器上盖在变速器上下端盖连接的地方有三个地方要突出一点。在此处同时用一字螺丝刀用力撬，则可以把上端盖松掉，现在就可以取下上端盖。8 微型汽车变速箱结构受力分析81 受力最大的时候各轴的扭矩发动机输出扭矩最大是60.5N，由于发动机直接输出到变速器的输入轴，所以变速器的输入轴受到的最大扭矩，则有：根据公式可以计算出中间轴的最大扭矩，中间轴的转速是第一根轴的传动比转换过来的，则有：同样可以求出差速器所受到的最大扭矩为，则有：82 各轴的最小直径根据公式，可以计算出在最大扭矩的前提下轴的功率p,也就是说在发动机输出最大扭矩的时候发动机没有达到额定功率，那么可以计算发动机在额定转速下的扭矩,则有：远比最大扭矩小，这样在最大扭矩下求得轴的最小直径就是该轴的最小直径，则有各个轴的最小直径为：83 各个档位齿轮强度变速箱各档齿轮材料为:合金钢(20CrMnTi)。材料强度极限为：。取7级精度。齿轮的弯邮疲劳强度为：齿轮的接触疲劳强度为： 各齿轮参数如下表：I档II档III档IV档齿数Z43393227螺旋角23933318法面模数2175齿宽b12121211重合度1.581.481.481.5K2.97524241252571.6761.6651.6351.600.800.720.720.723134294724182040传动比3.5852.1661.330.92332181898941815669565 所以，各档齿轮的弯曲疲劳强度为：齿面接触疲劳强度为：可见，齿轮的强度满足要求。9 微型汽车变速箱结构原理方案反求分析9.1微型汽车变速箱整体结构及布置方案反求变速箱在汽车中的位置：一般安装于发动机和驱动桥之前。三轴式变速器的结构方案：第一轴与齿轮做成一体，其前端轴承支承在发动机内腔的轴承上，轴颈根据其与壳体之间轴承内径而定，长度根据离合器总成轴向尺寸来定。轴与壳体之间轴承的外径最好大于第一轴常啮合齿轮的外径，以便于装拆第一轴。第二轴前端通过轴承安装在第一轴的常啮合齿轮内腔，其轴径受齿轮径向尺寸限制。安装同步器齿毂的花键多采用渐开线花键，其定位性能好，承载能力大，花键齿短，其小径相应增大，可一提高轴的刚度。此轴上各档齿轮与轴之间有相对旋转运动，因此，轴的表面加工精度要求很高。一般情况下，轴上开螺旋油槽，以保证充分润滑。第二轴制成阶梯轴，便于安装齿轮。从受力和合理利用材料来看，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，易造成轴的折断。轻型汽车变速器各档齿轮常用弹性挡圈轴向定位，简单，但拆装不方便。9.2微型汽车变速箱具体结构及布置方案反求9.2.1同步器工作过程与原理：当离合器接合时，发动机转矩作用在变速器输入轴（第一轴）上，第一轴伸入变速器箱内，由一大型球轴承支承并有一个与第一轴一体的齿轮。输出轴（第二轴）轴前端插入第一轴轴端孔中，但可独立旋转。第二轴由第一轴端孔中轴承和变速箱后部一轴承支承。各种速度的齿轮在第二轴上旋转，第一轴和第二轴组件的下部或侧面固定一中间轴，其上装有几种尺寸的齿轮，这些齿轮除了一个齿轮外，均与第二轴上齿轮保持常啮合，还有一个齿轮与第一齿轮保持常啮合。当驾驶员选定一齿轮，该齿轮被锁定或连与第二轴，则出现齿轮换档。这是通过一个将齿轮与轴相连的接合套的运动来实现的，仅当齿轮和轴以同速旋转时，换档才可能很平稳无噪音，这就是同步器的主要功能。滑块式同步器由花键毂，接合套，锁环（同步环）和滑块或弹簧-钢球定位装置而组成。滑块式惯性同步器工作原理：当接合套刚从二档退到空挡时，齿轮和接合套都在其本身及所联系的一系列运动件的惯性作用下，继续沿原方向旋转，此时，锁环在轴向是自由的，故其内锥面与齿轮外齿锥面并不接触，其锁止作用是齿轮的惯性力矩造成的。9.2.2 锁止装置(1)互锁装置：图九互锁装置是保证移动某一变速拨叉轴时，其他变速拨叉轴被锁住。互锁装置的结构主要有以下几种：1.互锁销式2.摆动锁块式3.转动钳口式4.三向锁销式(2)自锁装置：图十自锁装置的作用是防止因汽车振动或有小的轴向力作用而导致脱档，保证啮合齿轮在全齿长上进行啮合，并使驾驶员有换入档位的感觉。自锁作用通常是由刚球和弹簧组成的自锁装置来保证的，自锁装置可以装在变速器盖内，也可以装在变速叉内。(3)倒档锁：在汽车行驶过程中，为了防止误挂倒档而造成安全事故和损坏传动系，在操纵机构中而设置的。93装配工艺流程反求分析变速器操纵机构总成的装配：拆装之前，首先要分析整个变速箱的结构形式，各个部件的装配要求，拆装步骤，怎样保证不变形，不改变其原有密封效果，要注意到使箱体，箱盖的变形最小，所以应该先拆俩边，再拆中间，拆的同时记录下每个零件的名称，拆装顺序，每个零件的位置，包括安装方向，角度以及遇到的问题。这里我们主要研究同步器的装配工艺。 工具箱中工具名称及规格如下：游标卡尺平口钳，普通扳手六角扳手（四个）小零件拾取器（利用磁性吸力）1m卷尺 改刀头组（10个一组）双头扳手：规格17，14，12，10,8 图十一 拆装步骤如下：1. 用人手定位夹紧变速器客体，然后用规格为8的双头扳手和活动套筒扳手配合，拧下上面的2个螺钉。2.用手取出弹簧和钢珠。3用手取下移动行星齿轮的拨叉。4.用平口钳取下个轴的销钉。5.用手取下换档长杆和长轴叉 。6.然后依次取下三根光滑的轴和一、二档拨叉，三、四档拨叉，1杆拨叉，与行星齿轮相关的力臂。7.取下长销轴，弹簧，摇摆。8. 其装配过程反之进行。 10 汽车变速箱关键零部件反求分析10.1零件公差反求分析实测尺寸不等于原设计尺寸，需要从实测尺寸推论出原设计尺寸。假设所测的零件尺寸均为合格，实测值一定是图样上规定的公差范围内一数值，即实测值=基本尺寸 制造误差 测量误差采用基孔制：孔的实测值 - 基本尺寸 1/2 孔公差（ITII级）采用基轴制：基本尺寸 - 轴的实测值 1/2 轴公差（ITII级）10.2件材料、热处理反求分析机械零件的材料选择与热处理方法直接影响到零件的强度，刚度，周，寿命，可靠性等指标，材料的选择是机械设计中的重要问题。材料的成分分析：对材料的整体，局部，表面进行定性分析或定量分析时，可通过以下手段：火花鉴别法，音质判别法，原子发射光谱分析法，化学成分分析法，微探针分析法。材料的组织结构分析：可以用放大镜观察材料的晶体大小，淬火硬层的分布，缩孔的缺陷等情况。通过对材料的分析，结合我国国产材料的具体性能，选择合适的代用品。10.3零件结构、功能原理的反求分析（1） 变速器轴的反求 ：变速器轴在工作时承受转矩和弯矩，因此应具备足够的强度和刚度。轴的刚度不足，会产生过大的变形，影响齿轮的正常啮合，产生过大的噪音，并会降低齿轮的使用寿命。轴的长度对刚度影响很大。轴的刚度比强度更重要。对齿轮工作影响最大的是轴在垂直面内产生挠度和轴在水平面内的转角，前者使齿轮中心距发生变化，并破坏了齿轮的正常啮合。（2） 同步器参数的反求 ：摩擦系数随摩擦副材料，工作表面粗糙度，润滑油种类和温度等因素的不同而改变。摩擦系数大，则换档省力或缩短同步时间，反之，甚至会失去同步作用。因此保持较大的摩擦系数对同步器工作有利。为此在同步环的锥面上制有破坏油膜的细牙螺纹槽及与螺纹槽垂直的泄油槽。同步环有锻造和铸造俩种型式，前者多用于微型汽车。选用材料时既要考虑摩擦系数，又要考虑耐磨性。有时将同一变速器的全部同步器设计成一样的尺寸，在这种情况下，要求高档同步器不能承载太少，允许低档同步器的应力取高些，这样可减少同步器的质量和尺寸。10.4件中间长轴的加工 （1）该零件选用45#碳素钢，毛坯选用行材。加工工艺如下： 工序号工序名称车床名称刀具名称1车端面1CA6140普通车床端面车刀2车端面2CA6140普通车床端面车刀3钻一端面孔定位普通钻床麻花钻4粗车外圆CA6140普通车床外圆车刀5半精车外圆CA6140普通车床外圆车刀6精车外圆CA6140普通车床外圆车刀7钻销孔1普通钻床麻花钻3MM8钻销孔2普通钻床麻花钻3MM9渗碳淬火热处理设备10精磨外圆磨床盘形磨刀11 变速器总成装配（1）应清洗所有的零件，所有滑动配合表面应涂齿轮油。（2）在将各零件装配在输出轴时，应注意各垫圈，齿轮，同步器毂和同步器套在安装方向和位置。（3）当在输出轴上装低速档和高速档同步器毂时，各毂长凸台部位的安装方向要正确。（4）装低速同步器套时，应同步器套外表面的槽朝低速齿轮侧；装高速同步器套时应使外表面槽朝离合器。（5）装二档和三档齿轮套时，应检查中间轴 油孔与二档，三档齿轮套油槽是否对准。（6）装同步器套弹簧时不得使弹簧变形或损伤。装弹簧时，应将弹簧的一端插入同步器毂的弹簧固定孔内，并使两弹簧相对，以使载荷均匀的施加在同步器滑块上。( 7) 安装同步器环时注意所用的同步器环的类型，不要错装；同步器环应安装到位。(8) 在低速档同步器环宇同步器套之间，不得忘装弹簧。(9) 在装二，三档从动齿轮时，不得忘装二三档从动齿轮间的弹簧。(10 ) 在装低速齿轮套，轴承和低速齿轮后，中间轴应装钢球。(11) 安装输出轴轴承时，要用专用的工具安装。(12) 将专用工具装在低速同步器套上，并将其固定在虎钳上，然后，按60到80N.m的力矩拧紧固定螺母。(13) 当在换挡轴上装换挡叉时，应注意换挡叉的方向。(14) 不得忘装输入轴和输出轴的轴承止推环。不等忘装倒档轴销，装销后，应加润滑脂润滑。(15) 在装轴承端盖时，应使堵盖凸缘在箱外，并朝差速器侧上下箱的结合处。(16) 在组装上下箱时，应擦净结合面。(17) 安装时，应左右移动，转齿轮，以使空挡齿轮正好装在倒档空转齿轮换挡臂的槽内。(18) 将离合器的拨叉及弹簧正确安装在相应位置。(19) 按拆卸的逆过程装箱盖螺栓，并做两次拧紧。(20) 装通风管(21) 装配后检查和调整1) 检查变速器的密封性；如有渗漏，应找出原因并排除。2) 检查各螺栓的拧紧力矩，并用扭矩扳手调整到规定的扭矩值。3) 检查变速器，变速杆的位置。试挂各档，如变速器行程短或变速齿轮不能完全啮合时，应调整变速杆的位置4) 检查差速器的差速功能，是否有卡死现象。结 论通过本次课程设计我们了解了微型汽车变速器的基本结构、变速原理、各轴的布局、同步器和差数器的位置、同步器和差数器的工作原理、变速操纵机构的组成，拨叉结构形状及变速档位的自锁与互锁原理、变速器的装配工艺过程、各运动副的润滑方式、变速器箱体的结构设计、刚度和强度的设计、主要零件的材料热处理要求、形位公差、表面粗糙度、以及密封方法。而且通过三维实体建模和装配，使我们熟练掌握了SOLIDWORKS三维软件的应用以及在它基础上创新设计。本次课程学习让我们知道产品开发设计是一项认真、严肃的事情，决不能有半点马虎，零件尺寸的测量要准确，计算公式要正确选用，计算要正确。产品的开发是集体的智慧的结晶，要团结合作才能创造出更好的产品，为振兴我国经济、科学技术努力！本次课程设计的完成是大家的努力和智慧的结晶，尤其是同学和指导教师的热情帮助，软件的使用、工程图的绘制、变速器功能原理介绍等环节都离不开老师的帮助，因此我忠心的感谢各位老师的热情帮助，谢谢你们！【参考文献】1黄靖远.机械设计学M.北京：机械工业出版社.20052黄纯颖.机械创新设计M北京：清华大学出版社.19923朱龙根.机械系统设计M北京：机械工业出版社.2002 4纪名刚与濮良贵.机械设计M西北工业大学机械原理及机械零件教研室:高等教育出版社5 美Solidworks公司.生物实维公司编译.Solidworks基本零件建模.机械工业出版社.20056邓志平.机械制造技术基础.西南交通大学出版社.2004一、功能原理分析汽车变速器的主要技术要求1、 应保证汽车具有较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，来达到这一要求。2、 工作可靠，操纵轻便。变速器各个档位不应有自动跳档、乱档和换挡冲击等现象；为减轻驾驶员劳动强度，确保形式安全，可通过采用同步器和半自动、自动换挡来实现操纵轻便性。3、 重量要轻，体积要小。可通过选用优质材料，合理的热处理，合理的齿形设计，较高的齿轮精度等以实现较小的中心距，使变速器小而轻。4、 传动效率要高。可采用直接档，提高零件的制造精度和装配质量，选择合适的润滑方式和润滑油均可提高传动效率。5、 噪声小。采用斜齿传动，选择合理的变位系数，提高制造精度和装配刚性，均可减小齿轮的啮合噪声。（一） 变速器的组成变速器组成的种类较多，可分为有级式和无极式。其中有级式变速器按换挡方式可分为机械式手动换挡和机械式自动那个换挡变速器。按档位数可分为三档变速器、四档变速器、五档变速器以及多档变速器。在这里，采用的是机械式四档手动变速器，主要组成部分有上下箱体、输入轴、中间轴、档齿轮副、倒档齿轮副、转速表蜗轮蜗杆、主减速器齿轮、差动器壳、差速器行星齿轮及半轴齿轮、换挡拨叉轴、换挡拨叉、换挡杆等。（二） 变速器的工作原理变速器各个档位进行传递工作流程如下：1、 由于各前进档齿轮副（驱动齿轮和从动齿轮）处于常啮合状态。输入轴上各驱动齿轮与轴硬连接随轴一起转动；中间轴上各从动齿轮通过轴套空套在轴上，可以自由绕轴空转。因此，当操纵杆置于空挡位置时，尽管有发动机动力输入，只会带动中间轴上的各从动齿轮绕中间轴空转，中间轴不会转动，当然也就没有动力和转速的输出。档：档操纵杆置一档位置时，将带动低速拨叉把低速同步器推向档从动齿轮，使同步器啮合套与档从动齿轮的齿圈啮合，而同步器是通过华健联在中间轴上的。结果动力传递是：输入轴档驱动齿轮档从动齿轮低速同步器中间轴主减速器齿轮差速器两输出轴的这样一个过程。档：将操纵杆置于档位置时，将带动低速拨叉使同步器与档从动齿轮啮合，动力传递：输入轴档驱动齿轮档从动齿轮低速同步器中间轴主减速齿轮差速器两端输出轴。档：将操纵杆推向档位置时，将带动高速拨叉推动高速同步器与档从动齿轮啮合，实现：输入轴档驱动齿轮档从动齿轮高速同步器中间轴主减速齿轮差速器两端输出轴的传输过程。档：将操纵杆推向档位置时，将带动高速拨叉推动高速同步器与档从动齿轮啮合，实现：输入轴档驱动齿轮档从动齿轮高速同步器中间轴主减速齿轮差速器两端输出轴的传递过程。倒档：将操纵杆推至倒档位置时，使换向齿轮拨叉将倒档轴上的倒档空转齿轮同时与输入轴上的驱动齿轮和中间轴上的低速同步器齿套相啮合，实现由输入轴倒档驱动齿轮倒档从动齿轮低速同步器中间轴主减速齿轮差速器两端输出轴的传输过程。2、 变速器变速原理发动机功率P一定,根据功率的计算公式P=Mn（其中M为变速器输入扭矩，n为变速器输入转速）档时，档从动齿轮与档驱动齿轮齿数之比为43/12=3.583，根据齿轮旋转转速与齿轮齿数成反比，则从动齿轮输出转速为1/3.583n，输出扭矩为3.583M。故而档能实现大扭矩，低转速。档时，档从动齿轮与档驱动齿轮齿数之比为39/18=2.167，根据齿轮旋转转速与齿轮齿数成反比，则档从动齿轮输出转速为1/2.167n，输出扭矩为2.167M。故而实现比档转速高，比档扭矩小。档时，档从动齿轮与档驱动齿轮齿数之比为32/24=1.333，则档从动齿轮输出转速为1/1.333n，输出扭矩为1.333M。故而实现比档转速高，比档扭矩小。档时，档从动齿轮与档驱动齿轮齿数之比为27/30=0.9，则档从动齿轮输出转速为1/0.9n，输出扭矩为0.9M。故而实现比档转速高，比档扭矩小。由以上可知：当汽车在平坦路面起步时，由于汽车惯性力的作用，汽车要达到一定的速度，必须需要较大的扭矩来加速才能得以实现，因此，此时需要挂档。当汽车达到一定车速后想继续升高速度很困难，此时挂入档，当达到一定较高车速再升高很难，这时挂入档，当车速达到更高车速后，又很难升高时，挂入档，踏尽油门，直至加到最高车速，这就是原地起步，连续换挡，由档到档的加速过程。当汽车爬坡时，由于需要克服汽车自重的一部分，因而需要较大的驱动力，这样就根据坡度的陡峭程度，选择档或档。二、装配、总体结构分析奥拓轿车采用的机械式四档手动操纵变速器，其结构设计先进合理，具有许多先进独特的特点。1 齿轮形式变速器中，除倒档采用直齿圆柱齿轮外，、档均采用斜齿圆柱齿轮。由于、档运转速度较高，且使用频繁，因此对齿的强度、啮合性能有较高要求。而采用斜齿轮就是为了满足这一要求。斜齿轮中螺旋角是表征斜齿传动的主要参数。随着角的增大，不仅增强了齿的接触强度，同时还使齿轮间啮合系数增大，运转平稳，噪声下降。但角过大，又会减小齿的弯曲刚度、降低传动效率，增大轴向力。根据以上特点，选择一个理想的螺旋角就非常重要了。一般的，轿车和轻型货车角选择范围在2035之间，中型、重型货车在1030之间选择。有的重型车为了减小轴向力，角在1017之间较小范围选取。奥拓轿车变速器中齿轮螺旋角根据自身的设计计算，并结合以上特性，对各个档位的齿轮选择理想的角：由于挡传递较大的扭矩，选择了螺旋角25较小角度，以减轻对支承轴承的轴向载荷；而、挡传递扭矩较小，故选择了为34这一较大螺旋角，使在轴承轴向载荷承受能力范围内，啮合系数大，使高速旋转的齿轮啮合运转平稳，降低了噪音，从而演唱了齿轮寿命和提高了变速器的性能。倒挡，没有各前进挡使用频繁，因其寿命较长，再加上运转转速较低。故采用直齿圆柱齿轮就能完全满足使用要求。2、 换挡结构形式变速器换挡结构形式分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。在这里，着重描述一下同步器。 同步器换挡不仅具有啮合套的优点，而且因为增加一套同步机构，使换挡时齿轮免受冲击，使齿轮强度得以充分发挥，同时操作轻便，缩短了换挡时间，提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性。但其缺点就是结构复杂，制造精度要求高，制造困难，轴向尺寸有所增加，铜质同步环寿命较短等三、零件反求分析变速操纵机构设计变速器操纵机构的功用是保证各档齿轮、啮合套或同步器移动规定的距离，以获得要求的档位。而且不允许同时挂上两个档位。变速器操纵机构，应满足一下基本要求： 1、要有锁止装置，包括自锁、互锁和倒档锁；2、要使换挡动作轻便、省力，以减轻驾驶员的劳动强度；3、应使驾驶员得到必要的手感。一、 换挡位置图 设计操纵机构首先要确定换挡位置图。换挡位置图的确定主要从换挡方便考虑。为此应注意一下三点：1、按换挡次序来排列；2、将常用档位放在中间位置，其他档位放在两边；3、为了避免误挂倒档，往往将倒档安排在最靠边的位置。 上图表示了几种变速器换挡位置图。a图的换挡位置图比较理想，便于操纵，b图的换挡顺序并不方便，c图比较理想，但1档与倒档相距太远，往复倒车时不方便。 在这里，我们选择的是C图方式。二、 直接操纵和远距离操纵（一） 直接操纵 多数汽车采用传统的直接操纵方案，即变速杆由驾驶室底板伸出，布置在驾驶室座位旁。这种操纵方式结构简单，驾驶员的手感强。（二） 远距离操纵某些轿车、大客车和具有平头、短头驾驶室的货车，由于总体布局的关系，变速器布置在离驾驶室座椅较远的位置，因此就需要采用远距离的操纵方案，即通过一套换挡传动机构操纵变速器，这种机