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0004 柴油 动力 变速器 设计 CAD 翻译

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毕业设计（论文）开题报告（学生填表）院系：车辆与动力工程学院 课题名称柴油动力SUV车设计变速器及操纵机构设计学生姓名专业班级课题类型指导教师职称课题来源1. 设计（或研究）的依据与意义 变速器是汽车上仅次于发动机的重要组成部件，自从有了汽车变速器的研究设计就成为汽车行业一个重要任务，。由于国内汽车行业起步较晚，国外的汽车业一直领先于中国，当然变速器也是一样，现在的变速器分为手动、自动、有级、无级、手自一体等，自动无级多档变速器已成为当今世界变速器研究的热点，国内部分企业也着手于自动无级变速器的研究。国外的大众、通用等一些大型汽车企业对变速器的研究设计更加加速了变速器的发展。 SUV柴油车兴起于上世纪90年代，近年一直稳占畅销车型的头位，SUV是集旅游、越野于一体的多功能车，在未来家庭轿车中占有重要地位。同时由于油价上涨有着先天节油优势的柴油车得到了重视，但是目前柴油版的SUV却很少，因此开发柴油动力的SUV具有广阔的前景，当然SUV车变速器也同样肩负重大使命，所以SUV车变速器的研究设计是汽车业的需要也是整个人类的需要。 变速器使用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、爬坡和加速等各种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。由于柴油版SUV比较少，所以其变速器的研究设计也不是很成熟，因此对SUV的变速器的研究还有很大的发展空间，也可以对柴油SUV车整体性能大的提高。2. 国内外同类设计（或同类研究）的概况综述 近几十年来国际汽车科技高速发展，一些领先技术不多引进国内，其中先进的变速器技术首当其冲装配到国内国产车中，在近些年国内外汽车离合器的研究设计方法也出现了更先进的方法技术，一CAD/CAE/CAM为代表的现代汽车设计方法正逐渐代替传统的设计方法。许多大型应用软件也应运而生，如文件处理、绘图软件、数学分析软件、数据库管理软件、加上计算机网络的建立，以及基于这些通用软件的专业应用软件的诞生，使“无纸化设计”在一些发达国家的机械制造企业中得以实现。 随着高科技设计技术的应用更加促进了变速器的设计研究，从AT到ECVT，变速箱技术的演进史代表了汽车科技的演进史。目前最先进的电控无级式自动变速器(ECVT)更是顶尖汽车科技的代表。 世界上一些大型汽车企业开发了一系列先进的技术，主要产品为新六速自动变速器,这是目前世界尚最先进的自动变速器，也有其他的一些先进的变速器。例如： 梅塞德斯-奔驰：7前速变速箱雷克萨斯：8前速自动变速箱 第一辆自动变速车:福特T型车 1908年,福特T型车最早采用一种两个速比的自动变速器。其构造是采用多组齿轮,并且分成中央齿轮和周边齿轮,最外边则是一个转轮,随着中央齿轮从发动机引入的扭矩不同,齿轮组相机行事,从而得到高低不一的转速,，包括倒车挡的反向旋转。目前电控无级式自动变速器(ECVT)更是顶尖汽车科技的代表从AT到ECVT，变速箱技术的演进史代表了汽车科技的演进史。目前最先进的电控无级式自动变速器(ECVT)更是顶尖汽车科技的代表，而在CVT家族中，由计算机控制的无级式自动变速器电控无级式自动变速器ECVT(Electronic Continuously Variable Transmission)无疑是其中最高科技的代表。与普通CVT相比，由电脑控制可以使ECVT在各种工作状态下，保持最佳的传动比和圆滑过渡，ECVT能同时兼顾汽车的经济性和动力性，在发动机最佳转速范围内进行传动比匹配。ECVT可以实现动力传动系统的综合控制，充分发挥发动机性能，发动机始终在最佳工况下工作，从而改善了发动机的燃烧过程，降低了废气的排放。3. 课题设计（或研究）的内容乘用车的基本参数为：发动机选用柴油发动机，最高车速为135km/h，最小转弯半径5.5m，乘员人数5人，档位数5+1，载重量为0.5吨。 参照长安牌微型货车的整体布局参数（网上可以查到），亚洲牌微型客车底盘实物（车辆实验室整车陈列室内），长剑牌微型轿车实物（车辆实验室整车拆装室内）和有关的其他车型（查阅有关资料），完成乘用车的变速箱及起操纵机构设计任务4. 设计（或研究）方法过收集国内外同类车型的资料，分析目前汽车通市场上该车型的最新发展状况。通过集体讨论定出本次设计方案。借鑑類似的实体或模型认识相应部件的结构，作出合理的设计设想，通过大家的通力合作设计出在市场上畅销的车型。5. 实施计划第5周 调研，搜索，分析资料；第6周 全组集体讨论，制定，确定总体方案；第7-10周 完成主要总图设计；第11-14周 完成零部件图设计，并完成手绘图； 第15周 按要求编辑整理设计说明书； 第16周 整理图纸及全部设计文件，最后交卷； 第17周 审核，互审评阅设计，答辩，评定成绩。指导教师意见指导教师签字： 年 月 日研究所（教研室）意见研究所所长（教研室主任）签字： 年 月 日车辆与动力工程学院毕业设计说明书柴油动力车设计变速器及操纵机构设计摘要汽车变速器的主要用途是改变发动机输出的扭矩和转速，使之能够实现变速行驶、倒退行驶，并且能够使驾驶员在不必停止发动机工作就能停车和停车时不必停止发动机动作的要求。本设计是设计一款能满足整车要求，即规定最高车速、最大扭矩、最大功率等要求的 SUV车变速器。通过分析各类型变速器的的结构及性能，最终确定此变速器为中间轴式带副箱的5+1档变速器，即有五个前进档（包括超速档）和一个倒档，为了与整车相配，通过设计与计算得应该采用直接操纵机构。通过传动效率和传动比的设计计算初步确定变速器主要尺寸，再通过接触强度和弯曲强度计算进一步确定齿轮、轴、同步器等零部件的尺寸及材料。从而也可以估算出轴承等元件的寿命。根据整车、离合器、汽车横梁及传动轴等的形状结构可以确定变速箱箱体形状，也可以确定变速箱与各相邻部分的连接方法及结构。确定变速器的位置及连接时应该使变速器处于驾驶员最佳换档位置。关键词：变速器，SUV，材料，传动比，强度Transmission diesel SUV designABSTRACTAutomotive Transmission of the main purposes is to change the engine output torque and speed, so that it will be able to achieve speed and backwards motion, and the driver can not stop the engine work will stop and when not to stop parking engine moves the request. This section is designed to meet the whole car requirements, which require maximum speed, maximum torque, the maximum power requirements of the SUV vehicle transmission. By analyzing various types of transmission of the structure and properties, This final coaxial transmission belt for the middle Vice box stall Transmission 5 +1, that is, five ahead stalls (including speeding stalls), and a Reverse. To match with the vehicle, through the design and calculation should be used in the direct control agencies. Through the transmission efficiency of the transmission ratio and the calculation of the initial design of the main transmission to determine size, Then contact strength and bending strength calculation further define the gears, shafts, and other parts Synchronizer size and materials. Thus can be estimated bearings and other components of life.According Vehicle, Clutch, motor and transmission beams and other structural shapes can be identified gearbox box shape, Transmission also can be identified with the adjacent part of the connection method and structure. Transmission to determine the location and connection should make the driver in the best transmission shift position KEYWORDS : Transmission, SUV, Material, transmission ratio，Strength 目 录第一章 前言.1第二章 方案选择.2 2.1概述. 2 2.2变速器传动机构布置方案.3第三章 变速器主要参数的初选.43.1挡数.4 3.2传动比范围.43.3中心矩.4 3.4外形尺寸.5 3.5齿轮参数.5 3.5.1一挡齿轮各参数的计算.5 3.5.2直接挡齿轮各参数的计算.7 3.5.3其它前进挡齿轮参数的计算.8 3.5.4倒挡齿轮各参数的计算.9第四章 变速器的计算与校核.10 4.1齿轮强度计算.10 4.2轴的强度计算.14 4.2.1轴的受力分析与计算.15 4.2.2轴的强度计算.17 4.2.3轴的刚度计算.194.3轴承寿命计算.20第五章 变速器操纵机构及结构元件.22 5.1变速器操纵机构.22 5.2变速器结构元件.22第六章 结论.25参考文献.26致谢.27III毕 业 设 计（论 文） 题目 柴油动力SUV车设计变速器及操纵机构设计车辆与动力工程学院毕业设计说明书柴油动力变速器设计摘要汽车变速器的主要用途是改变发动机输出的扭矩和转速，使之能够实现变速行驶、倒退行驶，并且能够使驾驶员在不必停止发动机工作就能停车和停车时不必停止发动机动作的要求。本设计是设计一款能满足整车要求，即规定最高车速、最大扭矩、最大功率等要求的 SUV车变速器。通过分析各类型变速器的的结构及性能，最终确定此变速器为中间轴式带副箱的5+1挡变速器，即有五个前进挡（包括超速挡）和一个倒挡，采用主、副箱结构,提高了轴的刚度。全部使用锁环式同步器，使换挡更加平稳，降低噪声。为了与整车相配，通过设计与计算得应该采用直接操纵机构。通过传动效率和传动比的设计计算初步确定变速器主要尺寸，再通过接触强度和弯曲强度计算进一步确定齿轮、轴、同步器等零部件的尺寸及材料。从而也可以估算出轴承等元件的寿命。根据整车、离合器、汽车横梁及传动轴等的形状结构可以确定变速箱箱体形状，也可以确定变速箱与各相邻部分的连接方法及结构。确定变速器的位置及连接时应该使变速器处于驾驶员最佳换挡位置。关键词：变速器，SUV，材料，传动比，强度DIESEL-POWERED SUVTRANSMISSION DESIGNABSTRACTAutomotive Transmission of the main purposes is to change the engine output torque and speed, so that it will be able to achieve speed and backwards motion, and the driver can not stop the engine work will stop and when not to stop parking engine moves the request. This section is designed to meet the whole car requirements, which require maximum speed, maximum torque, the maximum power requirements of the SUV vehicle transmission. By analyzing various types of transmission of the structure and properties. This final coaxial transmission belt for the middle Vice box stall Transmission 5 +1, that is, five ahead stalls (including speeding stalls), and a Reverse. Adopt a main and vice- box structure, raised stalk of just degree.All adoption lock wreath type synchronous machines, is change to block Be getting more steady, lower noise.To match with the vehicle, through the design and calculation should be used in the direct control agencies. Through the transmission efficiency of the transmission ratio and the calculation of the initial design of the main transmission to determine size, Then contact strength and bending strength calculation further define the gears, shafts, and other parts Synchronizer size and materials. Thus can be estimated bearings and other components of life.According Vehicle, Clutch, motor and transmission beams and other structural shapes can be identified gearbox box shape, Transmission also can be identified with the adjacent part of the connection method and structure. Transmission to determine the location and connection should make the driver in the best transmission shift position KEYWORDS : Transmission, SUV, Material, transmission ratio，Strength 目 录第一章 前言.1第二章 方案选择.2 2.1概述. 2 2.2变速器传动机构布置方案.3第三章 变速器主要参数的初选.43.1挡数.4 3.2传动比范围.43.3中心距.4 3.4外形尺寸.5 3.5齿轮参数.5 3.5.1一挡齿轮各参数的计算.5 3.5.2直接挡齿轮各参数的计算.7 3.5.3其它前进挡齿轮参数的计算.8 3.5.4倒挡齿轮各参数的计算.9第四章 变速器的计算与校核.10 4.1齿轮强度计算.10 4.2轴的强度计算.14 4.2.1轴的受力分析与计算.15 4.2.2轴的强度计算.17 4.2.3轴的刚度计算.194.3轴承寿命计算.20第五章 变速器操纵机构及结构元件.22 5.1变速器操纵机构.22 5.2变速器结构元件.22第六章 结论.25参考文献.26致谢.27III车辆与动力工程学院毕业设计说明书9外文资料译文英文翻译这种网层登记保证了帘布的强度也表明了所需的网层数目，（如图2.5）常规标记为：5.60-15/4PR（发动机后置，速度达到150Km/h乘用车的轮胎）7.00-14/8PR（速度达到150Km/h的货车轮胎）9.00-20/14PR（商用车辆的加强结构轮胎）而且VW GOLF的备用轮胎要求胎压为4.2bar在速度达到80Km/h能被驱动。2.2.2子午线轮胎子午线轮胎由两个通过帘布层径向连接在一起的中心凸缘组成，因此也称为径向轮胎一系列帘布层提供了所必须的刚度，尽管内胎由胎面，胎缘，内部帘线组成，但它也确保了轮胎的密封性（如图.和.）在乘用车的轮胎上，帘布层一般有人造纤维或尼龙帘线，带状钢丝帘线或者由许多细钢丝线连接在一起的钢丝帘线，完全钢丝帘线为了突出带状钢丝这一特点，这些轮胎也称为钢丝径向轮胎，这些材料在胎缘上的位置如图.（，）在商用车上，这种设计方法尤其重要，而且帘布层很可能由钢丝组成坚硬的带将引起径向震荡，这不得不将车身和车轮悬架用一个径向可塑性的构件隔开，否则担负在卵石路面或不好的路面上以不小于mh的速度行使时将引起车身枯燥的噪音（参看图.和.）子午线另外的一个缺点就是，和斜交轮胎相比它的薄薄的轮胎胎缘的敏感性容易受损，它的优点大于斜交轮胎的是：更大有效行使里程；转矩小；较好的防抱死性能；较好的制动性能；在相同的胎压下具较好的转向性和较大的侧向力；在高速行驶时具有较高的乘坐舒适性这些性能对于当今的乘用车和商用车尤其重要2.2.3有内胎轮胎和无内胎轮胎在乘用车上无内胎轮胎几乎全部代替了有内胎轮胎，主要原因是无内胎轮胎拆装方便而且快，轮胎内帘线自封性好在无内胎轮胎上，内帘线代替了有内胎轮胎的功能例如，它防止空气从轮胎放出来它和帘布层是一个整体（不像有内胎轮胎），不是在紧张的压力下工作如果轮胎被损坏了，破口处不会增大，不会很快的引起减压和轮胎的报废，无内胎轮胎的应用和轮缘外形和冲气压是分不开的因为当今还是一个不健全的社会，在很多国家还在使用有内胎轮胎当选用有内胎轮胎的时候，应注意确保选用合适的型号如果有内胎的轮胎太大，将会形成折痕，如果太小将会形成气压过载，这都将减轻轮胎的寿命为了防止这些现象的发生，轮胎可以按照胎缘标选择合适的轮胎（图.）胎阀用来给轮胎充气并保持所需的气压，无内胎轮胎和有内胎轮胎有各种不同的胎阀最常用的太阀是所谓的扣入阀，阀身是由一个硬化的橡胶套管脚组成，它保证了凸缘孔处的密封性（图.）把胎阀插进去，它就发挥作用了，关闭胎阀就可以阻止污物的进入高速行使时，胎阀可能要承受弯曲应力，这样就可能使气压降低轮毂和轮缘可以用来阻止这类现象的发生.高宽比高宽比也就是外形轮廓影响轮胎性能也影响车轮的空间位置（图.），在图.中，高宽比为.的较窄的轮胎，帘线较少，防抱死性能好（图.），轮胎宽了使得它有较大的轮缘和较大的制动盘，这样可以传递较大的侧向力和径向力附图翻译.）径向轮胎的结构，帘线之间有一个偏移角度在度和度之间.）带状钢丝轮胎的结构，帘线和中心线偏移角度在度和度之间.）目录（图.）中速度范围内的乘用车轮胎的径向结构，帘布层数和材料参阅胎缘结构（图.），组成部分分别是：，胎面花纹，钢丝带，人造纤维或尼龙材料的保护层，胎缘，两帘布层结构，轮胎壳，内帘线，胶织物，轮胎外套，中心形状，中心凸缘2.6）无内胎轮胎的插入橡胶阀，可以用于阀孔直径是.和的轮缘上，数字是总长度，另外也有更长的规格2.7）有内胎轮胎硬化橡胶阀，规格是38/11.5或38/116。2.8）Golflll上用的轮胎型号和相匹配的轮缘，所有的轮胎都装有外缘（轮胎外表）为了实现这种结构，宽轮胎上利用负面效应的翻转半径变为优势是方法来改变车轮胎盘的偏距（图3.102），缺点是不再安装锁链，改变了灵敏度。2.9）如果中型乘用车有相同的外径而且载荷量也相同。那么有四种型号的轮胎可以相互使用，型号65，55，45轮胎每一个允许使用a1”轮缘（也可以使用大一点的制动盘），轮胎不同的宽度和长度可以互补，称之为“轮胎印刷”。图3.119很清楚的表达了不同标准路面和越野路面的结构，65系列主要用于商用车，60，55，45系列主要用于越野车上。2.10）轮胎平面，例如和外径ODT相比轮缘直径越大（图2.11）制动盘或制动毂相应也越大。这样的话就有大制动量和小的磨损趋势。幅板式轮缘最耐用。2.11）轮胎标记具体标准，B是新胎断面宽度胎面模型（图2.1可以看到）不包括在轮胎标记内，显然，最大实际宽度必须和具体的轮缘还有驱动桥锁环联系在一起考虑。轮胎半径，和行使速度相联系（参考图2.2.8）左图是幅板式轮缘，它为制动蹄提供了更多的空间，可以安装更大的制动盘。是指新胎的名义宽度高度可以从胎缘直径和轮胎外径估算出来可以把胎阀直径和带入轮缘和胎压为.bar和.bar的公式中计算高宽比：H=0.5(ODT-d) 1=1in=25.4mm例如，在胎缘的，规格的轮胎上就可以这样计算：mm,d=14*25.4=356mm,W=177mm,H/W=0.5-(ODT-d)/W=144/177=0.644高宽比由两位数字和百分号组成，我们称之为系列，而且标记为系列的轮胎的名义比率是较宽的轮缘例如的高度较小些2.2.5轮胎规格标记方法2.2.5.1速度能达到270Km/h的乘用车的标记欧洲轮胎及轮缘技术部的ETRTO包括了所有速度能达到270Km/h的乘用车和客车的详细资料胎宽，mm高宽比，轮胎结构代号；轮缘直径；操作指数，包括负荷指数，（载荷量指数）和速度级别下面举例说明标记方法：17565R1482H其中，175是轮胎名义断面宽度，65是名义高宽比，R是子午线结构代号，14是轮辋名义直径，82是负荷指数，H是速度级别。 汽 车 底 盘 与 车 身如图2.12所示，子午线轮胎速度的分类是以当前速度标记，终止尺度和以前速度标记为基础的。轮胎制造商将VR和ZR作为轮胎最大速度的标志符号。F和M的意思是在紧急情况下所用的备胎。 个别轮胎上仍然用以前的表示方法：例如 155SR13 155-新型轮胎和82系列的宽度 S-速度标记 R-子午线轮胎 13-轮缘直径（用英寸表示）2.2.5.2 美国乘用车的轮胎和尺寸标准美国和欧洲国家采用“P”来表示轮胎，并且用来说明轮胎的断面比值。 如：P 155/80 R 13 79 S轮胎旧的速度表示方式用V=210km/h（或240km/h）,沿用至1992年；保时捷的928S型汽车采用这种标记方法，例如： 225/50 VR 16 V-速度符号 R-子午线轮胎轮胎和车轮 官方公文阐明了承载和气压的关系。在乘用车上把承载能力也就是载重说明（L1）当作速度标志，这些关系到车速160km/h，胎压2.5bar时的最小承载能力。车辆上未来的标准例如最高车速等对于轮胎气压是相当重要的。由于L1用在100km/h以上，所以将来的承载量的曾加是每一次曾25kg。 L1=101 表示825kg L1=102 表示850kg L1=108 表示1000kg5车辆与动力工程学院毕业设计说明书第一章 前 言汽车是重要的交通运输工具，是科学技术发展的标志。汽车工业是资金密集，技术密集，人才密集，综合性强，经济效益高的产业，世界各个工业发达的国家几乎无一例外的把汽车工业作为国民经济支柱产业。汽车的研究、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作用。汽车也是社会物质生活发展的标志，汽车的保有量随着国民人均收入的提高而增加，在许多发达国家中汽车已经普及到家家户户，促使人们的社会生活方式发生显著的变化，但是，汽车的数量过多也会造成环境污染以及交通拥堵，交通事故等社会问题，汽车工业还必须创造更新的产品来适应环境保护，交通管理等方面的法规和政策的严格限制。自第一辆车诞生到现在已经有一百多年的时间了，在这一百多年的时间里，汽车工业从无到有，迅猛发展，产量大幅度增加，技术日新月异。目前，日本、美国、欧洲等资本主义国家的汽车工业已经很成熟了，而发展中国家的汽车工业也正在崛起，但是还是需要面对很多困难，比如:技术落后，资金匮乏，人才不足，原料短缺等等。中国的汽车工业是解放以后才发展起来的，但是经过几十年的发展已经有了翻天覆地的变化，相信在不久的将来中国的汽车工业会更加的强大。 第一章 方案选择2.1 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阀动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有到党，是汽车获得倒退行驶能力。需要时，变速器还有动力输出功能。对变速器题述如下基本要求：1） 保证汽车有必要的动力性和经济性。2） 设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。3） 设置倒挡，是汽车能倒退行驶。4） 设置动力输出装置，需要时能进行功率输出5） 换挡迅速、省力、方便。6） 工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得有挑挡、乱挡以及换挡冲击等现象发生。7） 变速器应当有高的工作效率。8） 变速器的工作噪声低。除此之外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。满足汽车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。变速器由变速传动机构和操纵机构组成。变速传动机构可按前进挡数和轴的形式不同分类。在原由变速传动机构基础上，再附加一个副箱体，这就在结构变化不大的基础上，达到增加变速器挡数的目的。近年来，变速器操纵机构有向自动操纵方向发展的趋势。2.2变速器传动机构布置方案机械式变速器应具有结构简单、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的到广泛应用。2.2.1传动机构布置方案分析1.固定轴式变速器（1）两轴式变速器 固定轴式变速器的两轴式和中间轴式变速器应用广泛。其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动汽车上。（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客车上。变速器第一轴的前端经轴承支承载发动机飞轮上，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。SUV柴油车属于多功能型轿车，工况复杂多变。所以对变速器有较高的要求，要求较宽的传动比范围，所以选择5加1挡变速器。此SUV车是发动机前置后轮驱动，所以采用中间轴式变速器，带副箱的变速器倒挡和超速挡安装在位于变速器后部的副箱体内，这样布置除可以提高周的刚度、减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以在不需要超速挡的条件下，很容易形成一个只有四个前进挡的变速器。这样的变速器很符合柴油SUV的工作条件，所以此车可以采用带副箱的变速器。第三章 变速器主要参数的选择计算3.1挡数 柴油SUV是多功能轿车，可选五前进挡和一个倒挡，即5+1挡。3.2传动比范围变速器传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动比的比值，最高挡是超速挡传动比为0.70.8，直接挡传动比是1，影响最低挡传动比的因素有：发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的最大爬坡能力、驱动轮与路面间的附着能力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最底稳定行驶车速等，目前乘用车传动比范围在3.04.5之间，重质量轻些的商用车在5.08.0之间，其他商用车则更大。3.3中心距A 对中间轴式变速器，是将中间轴与第二轴轴线之间的距离称为变速器中心距A。它是一个基本参数，其大小不仅对变速器的外形尺寸、在、体积和质量大小有影响，而且对轮齿的接触强度有影响。1、中间轴式变速器中心距A的确定初选中心距A时，可根据下述经验公式计算： （3-1）式中A为变速器中心距（mm）;Ka为中心距系数可，乘用车：Ka=8.99.3，商用车：Ka=8.69.6，多挡变速器：Ka=9.511.0;Temax 为发动机最大转矩（Nm）；i1为变速器一挡传动比；为变速器传动效率，取96%。计算：Temax=225Nm i1=4.11 =0.96 Ka=9.0 3.4外形尺寸变速器的横向外形尺寸可，可根据齿轮直径以及倒挡中间（过渡）齿轮和换挡机构的布置确定。影响变速器壳体轴向尺寸的因素有挡数、换挡机构形式及齿轮形式。3.5齿轮参数3.5.1各参数的初选1.模数齿轮模数是一个重要参数，并且影响他的选取因数有很多，如齿轮的强度、质量、噪音、工艺要求等。初选模数时可根据经验公式下面计算： = (3-2)计算： K=1 Temax=225Nm= = 所以初选模数为3。 2.压力角齿轮压力角较小时，重合度较121212大并降低了轮齿刚度，为此能减少进入啮合和退出啮合时的动载荷，使传动平稳，有利于降低噪声；压力角较大时，可提高齿轮的抗弯强度和表面接触强度。实际上，因国家规定的标准压力角为，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为3.螺旋角斜齿轮在变速器中得到广泛应用。选取斜齿轮的螺旋角，应该注意它对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。在齿轮选用大些的螺旋角时是齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。实验还证明：随着螺旋角的增大，齿的强度仍继续上升。因此，从提高低挡齿轮的抗弯强度出发，并不希望用过大的螺旋角，以为宜；而从提高高挡齿轮的接触强度和重合度着眼，应当选用较大的螺旋角。采用斜齿轮欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，需满足下述条件 由于T=Fa1r1=Fa2r2,为时两轴向力平衡，需满足 式中，Fa1、Fa2为作用在中间轴齿轮1、2上的轴向力；Fn1、Fn2为作用在中间轴齿轮1、2上的圆周力；r1、r2为齿轮1、2的节圆半径；T为中间轴传递的转矩。4.齿宽b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有影响。通常根据齿轮模数m(mn)的大小来选定齿宽。斜齿b=，取为6.08.5直齿b=，取为4.58.03.5.2一挡齿轮参数的确定主箱齿轮参数应根据中心距、轴向力平衡条件、传动比综合确定。变速箱传动方案确定如下图：图5-1变速箱传动方案计算一挡齿轮 Z1，Z2圆整取A为86.5，初选mn为3，螺旋角初选为 取Z1=17，Z2=40。修正中心距A 修正螺旋角 一挡齿轮主要参数确定如下：Z2=40，Z1=17，=3,=中心距修正为88mm3.5.3直接挡齿轮参数的确定长啮合挡齿轮即直接挡齿轮的计算：A=88mm, 初选，圆整得=52，由 得解得 Z8=18.93 圆整取得Z8=19 Z7=52-19=33修正，此外，从抵消或减少中间轴上的轴向力出发，还必须满足下列关系式=相差不大，所以可以满足上述要求，修正ig1, ig1=计算得直接挡齿轮主要参数如下：mn=3,Z8=19,Z7=33, =一挡传动比ig1为4.093.5.4其它挡齿轮参数的确定其它挡齿轮同理，依次按此步骤计算可得个挡齿轮主要参数:二挡齿轮主要参数：齿数：Z4=31，Z3=24，螺旋角，端面模数mn=3二挡传动比ig2为2.24三挡齿轮主要参数：齿数：Z6=24，Z5=29，螺旋角，端面模数mn=3三挡传动比ig3为1.44五挡齿轮主要参数：齿数：Z10=16，Z9=35，螺旋角，端面模数mn=3五挡传动比ig2为0.79倒挡齿轮计算：由于倒挡使用的很少所以可以将倒挡设计成直齿轮。选模数m=3,倒挡齿轮Z13的齿数，一般在2123之间。 为保证倒挡齿轮的啮合不产生运动干涉，齿轮11和12的齿顶圆指甲应保证有0.5mm以上的间隙。即;取Z11+Z12=54，mm则可计算得:Z11=17,Z12=37,Z13选为21，倒挡传动比=3.78第四章 变速器的计算与校核4.1齿轮强度计算变速器齿轮的损坏形式主要有：轮齿折断、齿面疲劳剥落（点蚀）、移动换挡齿轮端面破坏以及齿面胶合。与其他机械设备变速器比较，不同用途汽车的变速器齿轮使用条件仍是相似的。此外，汽车比速器齿轮用的材料、热处理方法、加工方法、精度级别、支承方式也基本一致。因此，比用于计算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。下面介绍的是计算汽车变速器齿轮强度用的简化计算公式。1. 轮齿弯曲强度计算（1） 直齿轮弯曲应力 (4-1)式中，为弯曲应力（MPa）；为圆周力（N），；为计算载荷（）;d 为节圆直径（mm）;为应力集中系数，可近似取=1.65；为摩擦力影响系数，主从动齿轮在啮合点上的摩擦力方向不同，对弯曲应力的影响也不同：主动齿轮=1.1从动齿轮=0.9；b为齿宽（mm）；t为端面齿距（mm），,m为模数；y为齿形系数，因为齿轮节圆直径d=mz，式中z为齿数，所以将上述有关参数代入上式后得 (4-2)当计算载荷去作用到变速器第一轴上的最大转矩时，倒挡直齿轮许用弯曲应力在400850MPa，货车可取下限，承受双向教鞭载荷作用的倒挡齿轮的许用应力应取下限。（2） 斜齿轮弯曲应力 (4-3)式中，为圆周力（N），；为计算载荷（N）；d为节圆直径（），为法向模数（）；z为齿数；为斜齿轮螺旋角（）；为应力集中系数，；b为齿面宽（）t为法向齿距（），；y为齿形系数，为重合度影响系数，=2.0。将上述有关参数代入上式整理后得到斜齿轮弯曲应力为 (4-4)当计算载荷去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100250 MPa。计算第一轴齿轮弯曲强度，即齿轮7的弯曲强度，弯曲应力：2. 轮齿弯曲接触计算轮齿接触应力 (4-5)式中，为轮齿的接触应力（MPa）；F为齿面上的法向力（N），；为圆周力（N），；d为节圆直径；为节圆处压力角（），为斜齿轮螺旋角（）；E为齿轮材料的弹性模量（MPa）b为齿轮接触的实际宽度（）；、为主从动齿轮节点处的曲率半径（），直齿轮、，斜齿轮、；、为主从、动齿轮节圆半径（）。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下表表4-1变速器齿轮的许用接触应力齿 轮 渗 碳 齿 轮液体碳氮共渗齿轮一挡和倒挡190020009501500常啮合齿轮13001400650700变速器齿轮多采用渗碳合金钢，其表层的高硬度与心部的高韧性相结合，能大大提高齿轮的耐磨性及抗弯曲疲劳和接触疲劳的能力。在选用钢材及热处理时，对可加工性及成本也应考虑。国内汽车变速器齿轮材料主要采用20CrMnTi、15MnCr5、20MnCr等合金钢，渗碳齿轮表面硬度为5863HRC，心部硬度为3348HRC。计算第一轴齿轮接触强度，即齿轮7的接触强度接触应力：其它斜齿轮的弯曲应力及接触应力的计算同上，在此就不再重复，计算结果如下表:表4-2各斜齿轮应力计算结果齿轮齿数齿宽螺旋角弯曲应力接触应力1172513.69388.681926.912402313.69346.211926.913242320.36240.091343.554312520.36249.481343.555292325.39200.671260.796242525.39191.811260.797332327.58178.291198.588192527.58170.591198.589352329.62154.191184.7910162529.62173.761184.79倒挡齿轮为直齿轮，倒挡齿轮的强度计算如下：弯曲应力的计算： 齿轮11：齿轮12：齿轮12：接触应力的计算：倒挡轴与中间轴啮合齿轮副的计算：，有效啮合齿宽b=30.同理可得二轴与倒挡啮合齿轮副的接触应力4.2 轴的强度计算 变速器工作时，由于齿轮上的圆周力，径向力和轴向力作用，其轴要承受转矩和弯矩。变速器的轴应由足够的刚度和强度。刚度大小应以保证齿轮能有正确的啮合为前提条件。确定轴和齿轮的尺寸后就可以进行刚度和强度的计算。轴的强度和转角可按材料力学的有关公式计算。计算时只计算齿轮位置处周的挠度和转角。第一轴啮合齿轮副，因距离支承点近，负荷又小通常挠度不大，就可以不必计算。 1.轴刚度计算若轴在垂直面内的挠的为，在水平面内挠度为和转角，则可以用下式计算 (4-6) (4-7) (4-8)式中，为齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N）；为齿轮齿宽中间平面上的径向力（N）E为弹性模量（MPa）；I为惯性矩，d为轴的直径（）。2.轴的强度计算 作用在齿轮上的径向力和轴向力，使轴在垂直面内弯曲变形，而圆周力使轴在水平面内弯曲变形。在求取支点的垂直平面和水平面内的支反力和之后，计算相应的弯矩和，轴在转矩和弯矩的同时作用下，其应力为 (4-9)式中，；d为轴的直径（），花键处取内径；W为抗弯截面系数（）。低挡工作时，。除此之外，对轴上的花键，应计算齿面的挤压应力。变速器轴用与齿轮相同的材料制造。4.2.1轴的受力分析与计算（1） 计算中间轴上各挡位工作时齿轮对中间轴产生的力。 直接挡从动轮，。其它各挡工作时，各个齿轮对轴的力计算方法相同，在此就不再重复。计算结果如下表：表43中间轴各齿轮对轴产生的力齿轮直径（）螺旋角（）Fr（KN）Ft（KN）Fa（KN）252.4913.695.5814.893.63476.820.363.9510.183.78696.325.393.278.123.858111.6927.582.8773.6610120.7829.622.716.473.68125105.5815.330此变速器是带副箱的，所以有中间轴承即中间轴有中间支承。根据材料力学叠加原理，可以通过已知的各个齿轮的作用力，计算出各个轴承对中间轴的支反力。以一挡工作时为例，受力简图如下图：图41一档工作时中间轴受力简图计算结果如下表： 表4-4各挡工作时中间轴上各轴承的支反力齿轮FaFrFtRAHRAVRBHRBVRCHRCV23.635.5814.89-7.898.45-14.4776.433071.250.7743.783.9510.18-3.186.82-7.82224.068691.851.0363.853.278.12-1.126.14-4.77462.982831.210.8183.662.8776.12.51.290.77949-0.780.32103.682.716.470.110.051.290.24908-0.390.16105.5815.336.56-2.33-12.13-5.422.76-0.7表中，分别为各个齿轮的轴向力、径向力和圆周力；分别为中间轴左，中，右三个轴承对中间轴的水平和垂直支反力。第一轴常啮合齿轮副，因距离支承点近，符合又小，通常挠度不大，故可以不必计算。4.2.2中间轴的强度校核：1.作出弯矩图分别按水平面和垂直面计算各力产生的弯矩，并按计算结果分别作出水平面上的弯矩图和垂直面上的弯矩图；然后按下式计算出总弯矩并作出图； (4-10)以一挡工作时为例中间轴受力情况如下简图，根据各力对轴的弯矩作弯矩图如下：图4-2 轴的载荷分析图在弯矩和扭矩同时作用下，其应力为：MPa低挡工作时，400MPa所以符合要求，合格。其它各挡工作时计算方法及过程均相同，在此就不再重复。 4.2.3轴的刚度校核 (4-11) (4-12) (4-13)各挡位工作时，上式中各值见下表：表4-5 不同挡位下各参数的值齿轮F1abLF2EdI25.58229.129258.114.892100004418389143.95142.7115.4258.110.182100004418389163.27113.7144.4258.18.1221000039113503.2102.71118.425.3143.76.472100003791951.02125.5830113.7143.715.3321000044183891分别代入公式后得到计算结果见下表：表4-6 中间轴刚度校核结果齿轮 fcfs2-0.000250.008237420.0219814-5.9E-050.035823480.09232568.93E-050.047760230.11859710-9.1E-050.002921190.006974129.57E-050.003899780.010714轴在垂直平面和水平面内挠度的允许值为=0.050.1,= 0.10.15。齿轮在垂直平面的转角不应超过0.002rad.所以中间轴的刚度符合要求。其它轴的刚度校核及强度校核方法及计算过程与此相同，在此就不在重复。4.2轴承寿命计算 变速器轴承在不同挡位下所受力不同，但是低速挡和倒挡的使用率很低，所校核轴承时只需校核常用挡的轴承寿命。以三挡工作时中间轴轴端轴承的计算为例具体计算步骤如下：查机械设计手册可知轴承7507E的。1.求两轴承受到的径向载荷和 将轴系部件受到的空间力系分解为铅垂面和水平面两个平面力系。左端轴承水平力为，垂直力为；右端轴承水平力为，垂直力为。，2.求两轴承的计算轴向力和对于7000E型轴承，轴承派生轴向力，由机械设计手册查得 ， 。计算得计算派生轴向力：计算轴向力： 3.计算轴承当量动载荷由机械设计手册查得： 对轴承1 对轴承2 动载荷系数 ，则根据公式计算轴承寿命:式中n为三挡时中间轴承的最高转速，n=2467n/s，取中最大值即取。以三挡行驶速度为50公里每小时计算，可以行驶二十多万公里，所以所选轴承符合寿命要求。其它常用挡的轴承寿命计算方法及步骤一样，在此就不再重复。考虑到一二挡及倒挡使用时间很少，所以就不用计算。第五章 变速器操纵机构及结构元件5.1 变速器操纵机构根据汽车使用条件的需要，驾驶员利用变速器的操纵机构完成选挡和实现换挡或退空挡。变速器操纵机构应该满足如下要求：换挡时只能挂入一个挡位，换挡后应使齿轮在全吃长上啮合，防止自动脱挡或自动挂挡，防止误挂倒挡，换挡轻便。用于机械式变速器的操纵机构，常见的是有变速杆、拨快、拨叉、变速叉轴及互锁、自锁和倒挡锁装置等主要零件组成，并依靠驾驶员手力完成选挡、换挡或倒挡工作，称为手动换挡变速器。此变速器采用直接操纵手动换挡操纵机构当变速器布置在驾驶员座椅附近时，可将变速杆直接按在变速器上，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5.2 变速器结构元件1.变速器齿轮 变速器齿轮可以和轴设计为一体或者与轴分开，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时，其内径直径到齿根圆处的厚度b影响齿轮强度。要去尺寸b应该大于或者等于齿轮危险截面处的厚度，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C，在结构允许条件下应该尽可能取大些，至少满足尺寸C=（1.21.4）c.变速器齿轮齿面的表面粗糙度应在0.800.40