新型前驱动轿车变速器结构设计
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目 录
摘要I
ABSTRACTII
第1章 绪论1
1.1 选题的背景及目的意义1
1.2 选题的主要研究内容2
第2章 变速器总体方案设计4
2.1变速器的设计要求4
2.2变速器的现状与发展方向4
2.3变速器的设计内容5
2.4 变速器传动机构的布置方案5
2.4.1变速器传动方案分析与选择5
2.4.2倒档布置方案6
2.5 本章小结7
第3章 变速器主要零件的结构方案分析8
3.1变速器齿轮8
3.2 轴9
3.3 轴承9
3.4操纵机构布置方案9
3.4.1概述9
3.4.2典型的操纵机构以及锁止装置10
3.5 本章小结12
第4章 变速器主要参数的选择13
4.1档数13
4.2传动比范围13
4.3各档传动比的确定13
4.4齿轮参数的选择17
4.5各档齿轮齿数的分配以及传动比的计算19
4.6 本章小结24
第5章 变速器齿轮及轴的强度校核26
5.1齿轮材料的选择原则26
5.2变速器齿轮的材料及热处理26
5.3变速器齿轮弯曲强度校核27
5.4齿轮接触应力校核32
5.5轴的结构尺寸设计35
5.6轴的强度验算36
5.6.1轴的刚度的计算36
5.6.2轴的强度的计算41
5.7轴承选择与寿命计算43
5.8本章小结46
第6章 变速器同步器及其结构元件设计47
6.1同步器的功用及分类47
6.2同步器主要参数的确定49
6.2.1摩擦因数49
6.2.2同步环主要尺寸的确定50
6.2.3锁止角51
6.3本章小结51
结论52
参考文献53
致谢54
附录55
摘 要
变速器是汽车传动系统中比较关键的部件,它的设计好坏将直接影响到汽车的实际使用性能。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工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。
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。
本文设计研究了两轴式五挡手动变速器,对变速器的工作原理做了阐述,变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算,并进行了强度校核,对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计并讲述了变速器中各部件材料的选择。
关键词:挡数;传动比;齿轮;轴;强度校核
ABSTRACT
Transmission is more cruical in automotive driveline components, it is dseigned to ditectly affect the quality of the actual use of performance automobiles. Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function.
Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order of the layout of stalls gear. This will not only allow axis are large enough for a rigid, but also ensures easy assembly. Gear box overall structure and rigid axle and the shell structure of relations. Generally through the control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid.
This paper describes the design of two-axis five block manual trans mission, the transmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design. A brief description of the trans mission of all components of the material choice.
Keywords : Block; Transmission ratio; Gear; Axis;Checking
第2章变速器总体方案设计
2.1变速器的设计要求
汽车传动系是汽车的核心组成部分。其任务是调节、变换发动机的性能,将动力有效而经济地传至驱动车轮,以满足汽车的使用要求。变速器是完成传动系任务的重要部件,也是决定整车性能的主要部件之一。变速器的结构要求对汽车的动力性、燃料经济性、换档操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。随着汽车工业的发展,轿车变速器的设计趋势是增大其传递功率与重量之比,并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。在汽车变速器的设计工作开始之前,首先要根据变速器运用的实际场合来对一些主要参数做出选择。主要参数包括中心距、变速器轴向尺寸、轴的直径、齿轮参数、各档齿轮的齿数等。
(1)正确选择变速器的档位数和传动比,使之与发动机参数优化匹配,以保证汽车具有良好的动力性与经济性;
(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,使汽车能倒退行驶;
(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;
(7)变速器应有高的工作效率;
(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。
2.2变速器的现状与发展方向
变速器作为传递动力和改变车速的主要装置,国内外对其操纵的方便性和档位数等方面的要求愈来愈高,目前,4档特别是5档变速器的用量已日渐增多。同时,6档变速器的装车量也在上升。电子控制式自动变速器是人们关注的焦点。它是在机械变速器的基础上,通过运用电子技术实现自动换档、自动控制离合器及油门动作的一种先进的变速装置。它能以模拟控制与数字控制两种方式作用。能连续不断地把车量第4章 变速器主要参数的选择
本次变速器设计的主要参数如下表所示。
表4.1 主要参数
发动机最大功率74kw车轮型号195/65R15
发动机最大转矩145N·m最大功率时转速6000r/min
最大转矩时转速3800r/min最高车速189km/h
总质量1712kg整备质量1162kg
4.1档数
近年来,为了降低油耗,变速器的档数有增加的趋势。目前,乘用车一般用4~5个档位的变速器。发动机排量大的乘用车变速器多用5个档。商用车变速器采用4~5个档或多档。载质量在2.0~3.5t的货车采用五档变速器,载质量在4.0~8.0t的货车采用六档变速器。多档变速器多用于总质量大些的货车和越野汽车上。
4.2传动比范围
变速器传动比范围是指变速器最高档与最低档传动比的比值。最高档通常是直接档,传动比为1.0;有的变速器最高档是超速档,传动比为0.7~0.8。影响最低档传动比选取的因素有:发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力、驱动轮与路面间的附着力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低稳定行驶车速等。目前乘用车的传动比范围在3.0~4.5之间,总质量轻些的商用车在5.0~8.0之间,其它商用车则更大。
传动比范围的选择要求:
1、相邻档位之间的传动比比值在1.8以下。
2、高档区相邻档位之间的传动比比值要比低档区相邻档位之间的比值小。
因此,本次设计的轿车变速器为5档变速器,最高档传动比初定为0.8左右
4.3各档传动比的确定
(1)主减速器传动比的确定发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为:
结 论
本文是根据汽车的主要技术参数来设计一台两轴式变速器。在变速器的设计过程中,主要的研究内容如下:变速器传动机构布置方案的确定;变速器主要参数的选择;变速器齿轮、轴、轴承的计算和校核;同步器和操纵机构及箱体的设计等。本文就是围绕着上述主要内容展开的。
在本次设计的前期,主要进行了变速器传动方案的论证和选择,分析了变速器各传动方案的优缺点,在综合分析的基础上选择了本设计所依据的传动方案;中期就是进行变速器的设计计算以及绘制说明书中要用到的图。变速器的传动方案确定后,对变速器的主要参数进行了选择,分配了变速器各挡的传动比和各挡齿轮的齿数及变位系数,并计算了齿轮的弯曲应力和接触应力。在变速器轴的设计部分,首先是进行了变速器轴的结构设计,分配了各段轴的长度和轴径,然后进行了变速器轴的强度和刚度的校核,同时对轴上轴承进行了强度校核。现代变速器广泛采用同步器换挡,本文依据所设计变速器的使用要求,选择了各挡同步器的形式。最后分析了变速器操纵机构的特点和操纵方式,选择了远距离操纵手动换挡变速器,并简单介绍了变速器箱体的设计原则;后期主要是画图和对设计说明书做修改,因为在设计的过程中有的地方考虑不够周全,在老师的指导之下,不断的进行修改和完善。
变速器设计完成后,必须要满足汽车的使用要求,同时要有很好的加工工艺性,满足造价低廉、使用寿命长的特点。在本次设计过程中,由于缺少实际的工作经验,设计过程只是根据一般步骤完成的,具体的细节部分考虑不周,这些原因都造成了所设计的变速器离实际应用还有很大的距离,需要自己在以后的学习和工作中不断提高。
参考文献
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