基于ProE与ANSYS的长城赛影轿车变速器设计【汽车类】【带PROE三维】【6张CAD图纸】【优秀】

基于ProE与ANSYS的长城赛影轿车变速器设计

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变速器前端盖.dwg

变速器后端盖.dwg

变速器装配图.dwg

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齿轮轴.dwg

目   录

摘要………………………………………………………………Ⅰ

Abstract…………………………………………………………..Ⅱ

第1章 绪论…………………………………………………………………1

 1.1汽车变速器的概述………………………………………………………1

 1.2 汽车变速器的现状和发展………………………………………………2

 1.3本设计的内容和方法…………………………………………………5

   1.3.1设计内容……………………………………………………………5

   1.3.2设计方法……………………………………………………………6

第2章 变速的结构方案和确定…………………………………………7

 2.1 变速器主要参数的选择…………………………………………………7

 2.2 变速器的功用及设计要求………………………………………………7

 2.3变速器传动机构分析和布置方案的设计………………………………8

   2.3.1二轴式变速器的特点分析…………………………………………8

   2.3.2中间轴式变速器的特点分析………………………………………8

   2.3.3倒档的布置方案…………………………………………………8

 2.4变速器零、部件结构方案分析确定……………………………………9

   2.4.1齿轮形式…………………………………………………………9

   2.4.2变速器自动脱档机构形势分析确定……………………………10

 2.5本章小结………………………………………………………………10

第3章 变速器齿轮的设计及校核……………………………………11

 3.1变速器档位数目及格挡传动比………………………………………11

   3.1.1所需数据整理……………………………………………………11

   3.1.2确定主减速比……………………………………………………11

   3.1.3确定一档传动比…………………………………………………12

   3.1.4确定格挡传动比…………………………………………………13

 3.2确定变速器中心距……………………………………………………13

 3.3变速器齿轮参数的确定………………………………………………14

   3.3.1齿轮齿数选择条件………………………………………………14

   3.3.2齿轮模数选择……………………………………………………15

   3.3.3压力角…………………………………………………………15

   3.3.4螺旋角………………………………………………………15

   3.3.5齿宽………………………………………………………15

   3.3.6齿顶高系数………………………………………………………16

   3.3.7齿轮的修正………………………………………………………16

 3.4变速器格挡齿轮齿数的分配…………………………………………17

   3.4.1一档齿轮参数确定………………………………………………17

   3.4.2二档齿轮参数确定………………………………………………19

   3.4.3三档齿轮参数确定………………………………………21

   3.4.4四档齿轮参数确定………………………………………………23

   3.4.5五档齿轮参数确定………………………………………………25

   3.4.6倒档齿轮参数确定……………………………………………27

 3.5齿轮的材料选择………………………………………………………29

   3.5.1齿轮的坏损形式及避免措施……………………………………29

   3.5.2齿轮的材料选择…………………………………………………30

 3.6计算各轴的转矩………………………………………………………31

 3.7齿轮的强度计算………………………………………………………32

   3.7.1轮齿的弯曲应力…………………………………………………32

   3.7.2轮齿的接触应力…………………………………………………33

   3.7.3格挡齿轮的强度计算……………………………………………34

 3.8计算格挡齿轮的受力…………………………………………………40

 3.9本章小结……………………………………………………………42

第4章 轴的设计及校核…………………………………………………43

 4.1轴的设计……………………………………………………………43

   4.1.1轴的功能用及其设计要求………………………………………43

   4.1.2轴的结构设计…………………………………………………43

   4.1.3轴的尺寸……………………………………………………44

 4.2轴的强度校核………………………………………………………44

 4.3轴承校核…………………………………………………………51

   4.3.1输入轴轴轴承寿命校核………………………………………51

   4.3.2输出轴轴承的校核…………………………………………53

 4.4本章小结………………………………………………………54

第5章 变速器传动机构的三维建模及有限元分析…………….55

 5.1软件介绍…………………………………………………………55

   5.1.1Pro/E软件介绍……………………………………………………55

   5.1.2ANSYS软件简介…………………………………………………55

 5.2传动机构的建模…………………………………………………55

   5.2.1轴的建模………………………………………………………55

   5.2.2各档齿轮的建模…………………………………………………56

 5.3传动机构虚拟装配……………………………………………………58

 5.4输出轴有限元分析…………………………………………………58

 5.5本章小结……………………………………………………………61

结论……………………………………………………………………62

参考文献…………………………………………………………………63

致谢…………………………………………………………………64

附录………………………………………………6

摘要

　　　变速器是汽车传动系的重要组成部分，其发展无疑代表着汽车工业的发展，它的设计也是汽车设计的一个重要部分。本设计的任务是设计长城赛影轿车的二轴式五档手动变速器。

　　　因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。一般通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。

　　　本设计从后驱动变速器的总体方案开始，对传动系统的方案进行分析，档位的布置形式进行研究分析，变速器基本参数的选择，零部件结构方案的分析确定，同步器、操纵机构及箱体的设计选用。根据所配车型，结合上述参数，再结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识，计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性。而后用Auto CAD软件画出变速器的装配图和零件图，并用Pro/E软件进行三维建模，用ANSYS软件对关键零件进行有限元分析，利用三维平台提高本设计的可靠性。

关键字：变速器；二轴式；结构设计；三维建模；有限元分析　

ABSTRACT

　　　Transmission is vehicle drivetrain is important constituent, its development will undoubtedly represents the automobile industry, its design is an important part of automotive design. This design task is to design the Great Wall "shadow cars in five second shaft manual shift transmission.

　　　While working in cheap because gearbox action has larger force, so average gearbox of tin are decorated near the axis, then according to supporting place after from low to high order each gear decorate gears. To do so we can make axis is big enough, and can guarantee the rigid assembly easy. Gearbox overall structure rigidity with axis and shell structure are related. The length of the general through the control axis control file number, that there is enough to ensure transmission rigidity.

　　　Notebook design from the overall scheme of the drive transmission of transmission system began, analysis, gear scheme decorate a form of research and analysis, the transmission of basic parameters selection, parts structure project analysis to identify, synchronizer, manipulate the institutions and cabinet design to choose. According to the selection of vehicles, a combination of these parameters, combined with car design, automobile theory, mechanical design and related knowledge, compute related transmission parameters and demonstrates the rationality of the design. And then use Auto CAD software draw the transmission, and the assembly and parts graph Pro/E software ANSYS software, 3d modeling, use of key parts, using three-dimensional finite element analysis of the reliability of the design of the platform improve this.

　Keywords : transmission; two shaft type; structure design; 3d modeling;finite element analysis

第2章 变速的结构方案和确定

2.1 变速器主要参数的选择

　　　本次毕业设计是在给定主要整车参数的情况下进行设计，长城赛影轿车整车主要技术参数如表2.1所示：

　　　表2.1 长城赛影轿车整车主要技术参数

发动机最大功率　　　74.5kw　　　车轮型号　　　235/75R15S

发动机最大转矩　　　190N·m最大功率时转速　　　4500 r/min

最大转矩时转速　　　3000r/min　　　最高车速　　　140km/h

　　　总质量　　　1670kg　　　变速器形式　　　手动五档

2.2 变速器的功用及设计要求

　　　变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。它作为汽车动力系统重要的组成部分，主要用于转变从发动机曲轴传出的转矩和转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动轮牵引力以及车速的不同需求。此外，变速器还用于使汽车能倒退行驶和在启动发动机以及汽车滑行或停车时使发动机传动系保持分离；必要时还应有动力输出功能。

　　　为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应提出如下设计要求：

保证汽车有必要的动力性和经济型。

设置空挡。用来切断发动机动力向驱动轮的传输。

设置倒档，使汽车能倒退行驶。

设置动力传输装置，需要时进行功率输出。

换挡迅速、省力、方便。

工作可靠，汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡、乱挡以及换挡冲击等现象发生。

变速器应有高的工作效率。

变速器的工作噪声低。

　　　除此之外，变速器还应该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，变速器传动比范围越大。

2.3变速器传动机构分析和布置方案的设计

2.3.1二轴式变速器的特点分析

　　　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采用滑动齿轮，其他档位均采用啮合齿轮传动。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，工作噪音增大且易损坏；受结构限制其一档速比不能涉及的很大；对于前进挡，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。

2.3.2中间轴式变速器的特点分析

　　　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汽车上。其特点是：变速器一轴后端与长啮合齿轮做成一体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支撑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，噪音低，齿轮和轴承的磨损减少。因为直接档的利用率高于其他档位，因而提高了变速器的使用寿命；在其他前进挡位工作时，变速器传动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，少数结构的一档也采用同步器或结合套换挡，还有个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，这是他的缺点。

2.3.3倒档的布置方案

变速器的种类很多，按其传动比的改变方式可以分为有级、无级和综合式。有级变速器根据前进挡的不同可以分为三、四、五档和多档变速器；按其轴中心　　　变速器是汽车上的一个重要组成部分，它的技术参数直接影响整车的性能，其参数必须经过严格计算，有些部件还要进行试验，以检验它的可靠性。

　　　本设计是在Pro/E与ANSYS基础上完成的长城赛影轿车的变速器设计。这次设计完成了变速器的变速器为前置前驱五档手动变速器；变速器齿轮和轴材料均用45号钢来做；堆变速器齿轮、轴、轴承的计算和校核，利用Auto CAD完成了1张装配图和5张零件图，利用Pro/E软件对传动机构进行了三维建模，利用ANSYS软件进行了关键零件的有限元分析，提高了所设计变速器的安全性、可靠性。完成主要内容如下：

对变速器传动机构的设计；

对变速器传动机构的齿轮和轴进行校核计算；

利用Auto CAD完成二维装配图和零件图；

利用Pro/E与ANSYS进行三维建模虚拟装配和有限元分析。

　　　手动变速器结构比较经典，以它的工作可靠、制造成本低、拆装容易、维修方便等众多优点在市场上仍然有着相当大的竞争力，符合中国国内变速器市场需求。但是，它也存在传动比变化范围小、操纵麻烦等缺点。它的发展趋势应该是向着智能化、集成化、高性能、低成本、微型化、应用新型材料、应尽量节能与环境保护。

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