三轴五速变速箱设计【全套CAD图纸和毕业答辩论文】

买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 轿车 变速箱的设计 目 录 摘要 . 1 符号表 . 9 第一章 绪论 . 11 变速箱的工作原理 . 11 变速箱的功用和要求 . 12 变速箱的分类 . 13 手动变速箱（ . 13 自动变速箱（ . 14 手动自动变速箱（ . 14 无级变速箱（ . 14 其它分类方法 . 15 汽车变速箱的发展现状及其技术趋势 . 16 了解、认知手动 变速箱的必要性 . 17 第二章 变速箱传动机构布置方案的确定 . 17 传动机构布置方案分析 . 18 固定轴式变速箱 . 19 倒挡方案布置方案 . 22 部件结构方案分析 . 24 齿轮型式 . 24 换挡机构型式 . 25 自动脱挡 . 25 变速箱轴承 . 27 第三章 变速箱主要参数的选择 . 29 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 挡数 . 29 传动比范围 . 29 中心距 A . 29 外形尺寸 . 30 齿轮参数 . 30 模数 . 30 齿形、压力角 、螺旋角 和齿宽 b . 31 齿轮变位系数的选择 . 32 齿顶高系数 . 32 各挡齿轮齿数的分配 . 32 确定一挡齿轮的齿数 . 33 确定常啮合齿轮副的齿数 . 33 确定其他挡位的齿数 . 34 确定倒挡齿轮的齿数 . 34 第四章 变速箱齿轮的强度计算和材料选择 . 36 齿轮的损坏形式 . 36 轮齿强度计算 . 36 轮齿弯曲强度计算 . 36 齿轮接触应力 . 38 第五章 变速箱轴的强度计算与校核 . 40 变速箱轴的结构和尺寸 . 40 轴的结构 . 40 确定轴的尺寸 . 40 初选轴的直径 . 41 轴的强度验算 . 41 第一轴的强度与刚度校核 . 41 第二轴的校核计算 . 42 第六章 变速箱同步器的设计 . 44 同步器的结构 . 44 同步环主要参数的确定 . 45 同步环锥面上的螺纹槽 . 45 锥面半锥角 . 46 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 摩擦锥面平均半径 R . 46 锥面工作长度 b . 46 同步环径向厚度 . 46 锁止角 . 46 同步时间 t . 47 第七章 变速箱的操纵机构 . 48 操纵式 . 48 直接操纵式 . 48 远距离操纵式 . 48 换挡锁装置 . 48 互锁装置 . 49 倒挡锁装置 . 49 参考文献 . 51 结论 . 53 致谢 . 54 . 55 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 摘要 据中国 汽车工业协会统计分析 ， 2013 年， 汽车 产销 双超 2000 万 辆，增速大幅提升，高于年初预计，并且再次刷新全球纪录， 目前 为止，已连续五年蝉联 全球第一 。 汽车变速箱作为 汽车传动 系统重要 组成部分 ，随着计算机 科学技术的发展， 它历经 了手动变速 、自动变速 、 自动 /手动 变速 时代。 本 设计 的 任务是 关于 前置后驱（ 简称 小轿车用手动变速 箱的 设计。 分配上 ， 可以达到 50:50的 最佳比例，因此它具有较好的操控性 、 稳定性、动力性和制动性 等 优点 。这也是 高性能汽车 设计 至今依然喜欢采用 要原因 。三轴式 变速箱具有体积小、 原理 简单、工作可靠和操纵方便等优点， 故在 大多数汽车 中 得到应用。 本文是 在 认真了解 和 学习 了汽车 相关 理论和设计知识的基础上， 首先确定 动变速 箱 的设计方案， 包括变速箱 传动机构布置、主要参数的选择、设计与计算、同步器设计、操纵机构、结构元件 等 ；其次，根据所给定参数和条件， 完成 齿轮、轴 和 轴承等主要零件的理论分析 ，结合 、 对 所建立的三 维模型 进行 动力学与有限元分析， 继而 优化 ， 将优化后的模型再进行模拟仿真得到 优化后 结果 。 三轴 式五速变速 箱包括五个 前进挡和一个倒挡 ， 并通过锁环式同步器来实现换挡。 它 有 3 根 主要的传动轴： 第 一轴（ 输入轴 ） 、第 二轴（ 输出轴 ） 、 中间轴（ 主动轴 ） ， 所以称三轴式变速 箱 ，另外买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 还有 倒挡 轴 。它的 功用是： 动比，在较大范围内改变汽车的行驶速度和汽车驱动轮上转矩的数值，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利的（ 功率 较高而油耗率较低） 工况 下工作 ； 转方向不变的前提下，利用 倒挡 实现 汽车倒向 行驶； 熄 火 的情况下，利用空挡中断动力传递，可以使驾驶员松开离合器踏板离开驾驶位置，且便于汽车启动 、 怠速、 换挡 和动力输出。 关键词 ：变速箱，传动比，中间轴，第二轴 ， 齿轮，锁环式同步器 F 0 is at of a of as an of is at of R)FR 0:50,it to R. is in to is on a of I R of to 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 I AD E, UG I of is to It by It It is to it it to of in a to to in in in an is of its a to to in to to its to 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 符号表 量 的名称 量的 符号 单位 符号 汽车总质量 m 力加速度 g N/动轮的滚动半径 r 动机最大扭矩 m 汽车传动系的传动效率 一挡传动比 1A 间轴与倒挡轴的中心距 A 二轴与中间轴的中心距 A 心距系数 直齿轮模数 m 斜齿轮法向 模数 斜齿轮螺旋角 齿轮宽度 b 文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 齿轮齿数 齿轮弯曲应力 W轮接触应力 j轮所受圆周力 向力 向力 算载荷 m 应力集中系数 E 合度影响系数 K主动齿轮节圆半径 动齿轮节圆半径 动齿轮节圆处的曲率半径 z 动齿轮节圆处的曲率半径 b转切应力 T 的抗扭截面系数 轴的材料的剪切弹性模量 G 轴截面的极惯性矩 垂直面内的挠度 平面内的挠度 文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 第一章 绪论 相信 看过 速度与激情 系列影片 的人都会 被赛车手们那种 高超的 、娴熟的 驾驶 技术所折服 ； 与此同时 ， 在现实 生活中 ， 我们 的 视野 中也 无不 时刻闪现出汽车的影子。 一定 程度上 来 说，它 似乎已经 成了我们往后生活的必需品了 。 随着我国汽车产销 量 的不断 攀升 ， 人们 对于汽车 基本 理论的认识与了解，也显 现得越来越重要。 汽车变速箱 ，作为 汽车 传动系统的一个重要组成，也是 评价 衡量汽车性能的一个重要参考 依据 。 汽车 发动机 就像人 的心脏一样， 是 动力的缔造者。但是 ， 在它身后的变速箱确是 其 速度 控制 的阀门。 为了 悉知其原理， 于是 ， 基于 对汽车变速箱的研究也 就 应运而生。 汽车 没有变速 箱 会怎样？ 没有 变速 箱 ，汽车也能走，但 只能 以一个速度前进，不能减速和加速，甚至一个小坡就能让汽车望而却步。 变速箱 发展至今，种类繁多，手动、自动、无极、手自一体、自动离合、双离合，但他们的变速原理，大同小异。 变速箱的 工作原理 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 一旦 发动机制造出来后，其排量大小是不变的，可燃混合气体的成分也基本不变，因此，发动机输出的转矩变化范围小，但汽车在起步和上坡时，需要较大的转矩； 而 在平坦路面上高速行驶时，则只需要较小 的 转矩。 假如将 发动机 与 驱动轮直接作用， 那就是对应 发动机的最高转速，很高且不变的车速十分不 现实 ，而且有 可能因为相应的牵引力小，就无法起步、上坡或高速行驶。 利用 齿轮原理 （如图 1示 ），可以用较轻的物体提升较重的物体。汽车 发动机输出 的转矩较小，但通过变速 箱 后却能推动较大的汽车。 图 1变速箱 工作原理 示意图 利用 齿轮原理，可以将 较大 的转速转变为较小的转速，也可以将较 小 的转速转变为较大的转速。 变速箱 的作用 就是 扩大汽车驱动转矩和转速的 变化 范围， 当 起步、上坡需要较大汽车驱动 转矩时 ，使用 低速挡 ，可以实现大转矩、低车速；当需要提高汽车速度 时 ，使用高速挡 ，可以实现小转矩、高车速。 变速箱 的功用和要 求 变速箱 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。 变速箱 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 箱设有倒挡 ，使汽车获得 倒退行驶 能力。需要时 ， 变速 箱还有动力输出动能。 对变速箱 提出如下基本要求： 1) 保证 汽车有必要的动力性和经济型 。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，选择合理的变速箱挡数及传动比，来满足这一要求。 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； 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 5) 工作可靠 ， 操纵 轻便。汽车行驶过程中，变速箱不得有跳挡、乱挡 、 换挡冲击等现象发生 。 为 减轻 驾驶员疲劳强度，提高行驶安全性，操纵 机构 可通过采用同步器和预选气动换挡或自动、半自动换挡来实现。 6) 变速箱 应当有高的工作效率 。 为减小 齿轮的啮合损失，应当有直接挡。提高 零件 的制造精度和 装配精度 ，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。 7) 变速箱 的工作噪声低。 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。 8) 变 速箱还应当 满足轮廓尺寸和质量小 。 影响 这一 指标的主要参数是变速箱的中心距。选用 优质 钢材，采用合理的热处理 工艺 技术，设计适合的齿形，提高齿轮设计 和制造精度 以及 选用圆锥 滚柱 或滚针 轴承 可以减小中心距。 除此 之外，变速箱还应该 考虑 制造成本、拆装、维修等 方面 问题 。 变速箱 的分类 从 市场上 不同 车型所配置的变速 箱 来看，主要分为： 手动变速箱 （ 、 自动变速箱 （ 、 手动 /自动变速 箱 （ 、无极变速箱 （ 。 手动变速箱 （ 手动 变速箱 （ 。顾 名思义 ， 它 是通过驾驶员用手操纵变速杆来选定 挡位 ，并直接操纵变速 箱 的换挡机构进行挡位变化 。齿轮式 有级变速 箱 大多 采用这种换挡方式。 手动 变速 箱 的工作原理就是更换不同大小的被动齿轮来与动力输出轴接合，当将挡时，实际上是将被动齿轮换成了更大的齿轮，根据杠杠原理，此时 变速箱 输出的转速就会相对降低 ， 但转矩增大 ； 反之，如果是升 挡 ，则实际上是被动齿轮转换为小齿轮 ， 此时变速 箱 输出转速就会提高， 但 转矩会减小。 轿车 手动变速 箱 通常带同步器，这样可使换挡方便、动力传递直接、动力响应迅速、比较省油、噪声 也小 。 （如图 1常见 的 手动 变 速 箱多为 5 挡位 （ 5 个 前进挡、 1 个倒挡） ， 运动型轿车上也有 6 挡位变速箱 。手动 变速箱 的缺点是换挡比较麻烦，手脚并买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 用，容易产生驾驶疲劳。 图 1手动变速箱 工作原理示意图 自动变速箱 （ 自动变速箱（ 。这种 变速 箱 的自动控制系统根据发动机的负荷和车速的变化情况自动地选定挡位，并进行挡位变换，即自动 地 改变传动比。驾驶员 只需要 操纵加速踏板即可控制车速。 现在 的自动变速 箱 一般都是液力变矩器式自动变速 箱 ，它主要由两大部分组成。 一是和 发动机飞 轮 连接 的夜里变矩器，它和手动变速箱车上的离合器位置差不多，其作用也和离合器差不多，它负责将发动机输出的动力传递给后面的变速机构。 二是 紧跟在 液力变矩器 后面的变速机构，它主要由多片离合器、控制机构和变速齿轮组成。控制机构 按照 设计师们的设定，可以根据行驶情况对多片式离合器发出指令，驱动各 个挡 位上多片离合器进行接合或分离。 由于 第二部分的不同，自动变速 箱可 分 出 好多类，如控制机构有液压阀和电磁阀，则分别 称为 液压自动变速 箱 和电动控制变速 箱 ；如果最后的变速机构不是采用齿轮，二是采用钢带和滑轮，那就是无极变速 箱 了。 手动自动 变速 箱（ 手动 自动变速箱 （ 。 这种 变速 箱 可以自动换挡，也可以手动换挡 。实际 上它是 由 普通手动变速箱派生出的一种形式 。将它 称之为非离和手动变速箱 更为 确切。 有 行星齿轮和变矩器，和普通手动变速箱结构一样，它有中间轴、输出轴、离合器和变速拨叉等。 这种变速 箱通常有 三种 换挡方式，其中两种采用拨片 式 换挡， 第三种 则采用传统换挡杆的形式。比较典型的如奥迪 海帕萨特 有手动自动变速 箱 。 无 级变速箱（ 无级变速箱 （ 。其 传动比在一定数值范围内可 连续无限 多 级 变化 ， 常见的有流体式和机械式两种。 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 图 1无级变速箱 工作原理示意图 是 通过齿轮 组合 变速， 而 是利用 一对 可以改变直径的工作轮组合来实现变速的 ，如图 1工作轮组合 中的主动轮相当于 手动变速箱中 的主动齿轮 ； 另一个是从动轮，相当于 手动变速箱 中的从动齿轮。 手动变速箱 要想改变传动比，只能更换 不同挡位的齿轮组合，而无极变速箱中的工作轮直径是可以变化的，无需更换其 它工作轮组。当 主动 轮的直径变大而同时从动轮的直径变小时，或将主动轮的直径变小，从动轮的直径变大时，传动比就会随着改变。 每个 工作轮都是 由 两个锥形盘对扣组成 的 ，传动钢带的边缘时隔斜坡，正好和工作轮的锥面磨合在一起。当 工作轮 的两个锥形盘之间的距离变化时，钢带就会沿锥面上下移动，这就相当于改变了工作轮的直径。 其它 分类 方法 由于变速箱 由变速 传动 机构和操纵机构组成， 根据其 传动机构 的 前进挡 位数 和轴的形式 ， 又有如下两种分类方法 (如 表 1。 固定 轴式应用广泛，其中两轴式变速箱多用于前置前驱（ 称 的 汽车上，中间轴式变速 箱 多用于 车上。 表 1变速箱基本 分类 分类依据 名 称 前进挡数 3挡 变速箱 4挡 变速箱 买文档就送 纸全套 Q 号交流 414951605 最新最全机械毕业资料 答辩优 秀 5挡 变速箱 多挡 变速箱 轴的 形式 固定轴式 旋转 轴式 固定轴 式 两轴式 变速 箱 中间轴式 变速 箱 双 中间轴式变速箱 多 中间轴式上变速箱 在 原有