日产帕拉丁变速器设计【2张图/15000字】【优秀机械毕业设计论文】

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关键词：: 日产拉丁变速器设计优秀优良机械毕业设计论文

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说明书一份,43页,15000字左右.
翻译一份.

图纸共2张:
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摘要

本次变速器设计参数选自日产帕拉丁国III标准型车系，随着汽车时代的飞速发展，汽车的性能越来越被人们看中，三轴式变速器在当今社会中得到广泛的应用，主要是因为三轴式变速器有两个优点：一是其直接挡的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。
现在的轿车也有很多是两轴式变速器大多采用前置前驱，但是他也有很多的不足，三轴式变速器主要用于前置后驱车型，奔驰系列主要采用前置后驱式变速器，以及越野车为了提高他的爬坡能力采用前置后驱、前置四驱，它能够提高它的动力性。
它功用是：①改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作；②在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；③利用空档，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于发动机换档或进行动力输出。这台变速器具有五个前进档（包括一个超速档五档）和一个倒档，并通过锁环式同步器来实现换档。

关键词：变速器，锁环式同步器，传动比，中间轴，第二轴，齿轮

Abstarct

The transmission design parameters selected from the Nissan Paladin Standard Model III, Department of State, with the rapid development of automobile age, the performance of cars more and more people fancy, three-axis transmission in today's society has been widely used, mainly because of three-axis gearbox has two advantages: First, it directly block the transmission efficiency, wear and noise are minimal; second gear center distance is smaller in the case of still larger transmission ratio of a file.
Now there are many cars are mostly used two-shaft transmission, front-precursor, but he also has many deficiencies, three-axis transmission is mainly used for rear-drive type, series mainly used Mercedes-Benz rear-drive gearbox, and the cross-countryvehicles to improve his climbing ability to use rear-drive, front-wheel-drive, it can improve its dynamics.
Its function is: ① change the transmission ratio, the expansion of the driving wheel torque and speed range to meet the constantly changing driving conditions, such as start, acceleration, uphill, etc., while making the engine work in favorable conditions; ② in the engine without changing the direction of rotation, so that cars can travel backwards; ③ use of neutral, interrupt power transmission to the engine to start, idle speed, and ease of shifting or engine power output. This station transmission has five forward gears (including a five-speed overdrive) and a reverse gear, and through the lock ring synchronizer to achieve shift.

KEY WORDS：transmission, inertial type of synchronizer,gear ratio, countershaft,second axis, gear

数字电压表迄今已有40多年的发展史，现在已发展到第五代产品，随着数字技术的提高，将来会使发展空间更加广阔。
本文设计的数字直流电压表是基本数字表，为数字电压表的发展奠定了坚实的基础。自动换档式数字显示直流电压表，它具有自动量程换档、价格低廉、显示清晰直观，读数准确、准确度高、分辨率高、扩展能力强、量程范围广、测量速率快、输入阻抗高等特点。数字式直流电压表，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。通过在输入端增加分压器、电压比较器和单八通道模拟开关，可实现直流电压的量程扩展,并且可以进行自动量程转换。它主要采用大规模集成电路ICL7107型A/D转换器与共阳极LED显示器配上电阻、电容即构成了一块基本量程为200V的3?位数字直流电压表。
本文讲述了数字显示自动换档式直流电压表的工作原理以及其各个组成部分，记述了整个设计过程以及对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、整机电路的组装、以及对它们的调试及检修的方法。

附录1 译文

附录2 英文参考资料

摘要 Ⅰ
Abstract II
第1章绪论 1
1.1 课题背景 1
1.2 变速器的种类 3
1.2.1 手动变速器 3
1.2.2 自动变速器 3
1.2.3 手动自动变速器 3
1.2.4 无级变速器 4
第2章机械式变速器概述及其方案的确定 5
2.1 变速器的功用和要求 5
2.2 变速器结构方案的确定 5
2.3 变速器主要零件结构的方案分析 12
2.3.1 齿轮型式 12
2.3.2 换挡结构形式 12
2.3.3 轴的结构分析 13
2.3.4 轴承型式的选择 14
第3章变速器主要参数的选择与主要零件的设计 16
3.1 变速器主要参数 16
3.1.1 档数和传动比及计算 16
3.1.2 中心距及计算 17
3.1.3 轴向尺寸及计算 18
3.1.4 齿轮参数 18
3.2 各档传动比及其齿轮参数的确定 20
3.2.1 确定一档齿轮齿数 20
3.2.2 确定常啮合齿轮副齿数 21
3.2.3 确定其他档位齿轮的齿数 22
3.2.4 确定倒档齿轮齿数 22
3.3 齿轮变位系数的选择 23
3.4 齿轮变位与齿轮尺寸的计算 24
第4章变速器齿轮强度计算与材料的选择 26
4.1 齿轮的损坏原因及形式 26
4.2 齿轮的强度计算与校核 26
4.2.1 齿轮弯曲强度计算 26
4.2.2 齿轮接触应力计算 29
第5章变速器轴的强度计算及校核 31
5.1 变速器轴的结构及尺寸 31
5.1.1 轴的结构 31
5.1.2 确定轴的尺寸 32
5.2 轴的校核 32
第6章变速器同步器设计 35
6.1 同步器结构 35
6.2 同步环主要参数的确定 36
6.2.1 同步器的结构 36
6.2.2 锥面半锥角 37
6.2.3 摩擦锥面平均半径 37
6.2.4 锥面工作长度 37
6.2.5 同步环径向厚度 38
6.2.6 锁止角 38
6.2.7 同步时间 38
第7章变速器操纵机构 39
结论 41
致谢 42
参考文献 43
附录1 44
附录2 46

日产帕拉丁变速器设计

内容简介：: 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-I-摘要本次变速器设计参数选自日产帕拉丁国 III 标准型车系，随着汽车时代的飞速发展，汽车的性能越来越被人们看中，三轴式变速器在当今社会中得到广泛的应用，主要是因为三轴式变速器有两个优点：一是其直接挡的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。现在的轿车也有很多是两轴式变速器大多采用前置前驱，但是他也有很多的不足，三轴式变速器主要用于前置后驱车型，奔驰系列主要采用前置后驱式变速器，以及越野车为了提高他的爬坡能力采用前置后驱、前置四驱，它能够提高它的动力性。它功用是：改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作；在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；利用空档，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于发动机换档或进行动力输出。这台变速器具有五个前进档（包括一个超速档五档）和一个倒档，并通过锁环式同步器来实现换档。关键词：变速器，锁环式同步器，传动比，中间轴，第二轴，齿轮哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-II-AbstarctThe transmission design parameters selected from the Nissan Paladin Standard Model III, Department of State, with the rapid development of automobile age, the performance of cars more and more people fancy, three-axis transmission in todays society has been widely used, mainly because of three-axis gearbox has two advantages: First, it directly block the transmission efficiency, wear and noise are minimal; second gear center distance is smaller in the case of still larger transmission ratio of a file. Now there are many cars are mostly used two-shaft transmission, front-precursor, but he also has many deficiencies, three-axis transmission is mainly used for rear-drive type, series mainly used Mercedes-Benz rear-drive gearbox, and the cross-countryvehicles to improve his climbing ability to use rear-drive, front-wheel-drive, it can improve its dynamics. Its function is: change the transmission ratio, the expansion of the driving wheel torque and speed range to meet the constantly changing driving conditions, such as start, acceleration, uphill, etc., while making the engine work in favorable conditions; in the engine without changing the direction of rotation, so that cars can travel backwards; use of neutral, interrupt power transmission to the engine to start, idle speed, and ease of shifting or engine power output. This station transmission has five forward gears (including a five-speed overdrive) and a reverse gear, and through the lock ring synchronizer to achieve shift. KEY WORDS：transmission, inertial type of synchronizer,gear ratio, countershaft,second axis, gear哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-III- Keywords：哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-IV-目录摘要.Abstract .第 1 章绪论.11.1 课题背景 .1第 2 章方案选择.32.1 方案选择.32.2 单元电路的设计.52.2.1 解码电路.5本章小结.10结论.21致谢.22参考文献.23附录 1 译文.24附录 2 英文参考资料.27哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-V-第 1 章绪论1.1 课题背景哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-2-第 2 章方案选择2.1 方案选择2.2 单元电路的设计2.2.1 解码电路本章小结每行 33 字，每页 33 行示例。数字电压表迄今已有 40 多年的发展史，哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-3-现在已发展到第五代产品，随着数字技术的提高，将来会使发展空间更加广阔。本文设计的数字直流电压表是基本数字表，为数字电压表的发展奠定了坚实的基础。自动换档式数字显示直流电压表，它具有自动量程换档、价格低廉、显示清晰直观，读数准确、准确度高、分辨率高、扩展能力强、量程范围广、测量速率快、输入阻抗高等特点。数字式直流电压表，它是采用数字化测量技术，把连续的模拟量（直流输入电压）转换成不连续、离散的数字形式并加以显示的仪表。通过在输入端增加分压器、电压比较器和单八通道模拟开关，可实现直流电压的量程扩展 ,并且可以进行自动量程转换。它主要采用大规模集成电路 ICL7107 型 A/D 转换器与共阳极 LED 显示器配上电阻、电容即构成了一块基本量程为 200V 的 3位数字直流电压表。本文讲述了数字显示自动换档式直流电压表的工作原理以及其各个组成部分，记述了整个设计过程以及对各个部分的设计思路、对各部分电路设计方案的选择、整机电路的组装、以及对它们的调试及检修的方法。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-4-结论致谢哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-5-哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-6-参考文献哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-7-附录 1 译文附录 2 英文参考资料哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）-8- 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）录摘要 1 章绪论 1 课题背景 1 变速器的种类 3 手动变速器 3 自动变速器 3 手动自动变速器 3 无级变速器 4 第 2 章机械式变速器概述及其方案的确定 5 变速器的功用和要求 5 变速器结构方案的确定 5 变速器主要零件结构的方案分析 12 齿轮型式 12 换挡结构形式 12 轴的结构分析 13 轴承型式的选择 14 第 3 章变速器主要参数的选择与主要零件的设计 16 变速器主要参数 16 档数和传动比及计算 16 中心距及计算 17 轴向尺寸及计算 18 齿轮参数 18 各档传动比及其齿轮参数的确定 20 确定一档齿轮齿数 20 确定常啮合齿轮副齿数 21 确定其他档位齿轮的齿数 22 确定倒档齿轮齿数 22 齿轮变位系数的选择 23 齿轮变位与齿轮尺寸的计算 24 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 4 章变速器齿轮强度计算与材料的选择 26 齿轮的损坏原因及形式 26 齿轮的强度计算与校核 26 齿轮弯曲强度计算 26 齿轮接触应力计算 29 第 5 章变速器轴的强度计算及校核 31 变速器轴的结构及尺寸 31 轴的结构 31 确定轴的尺寸 32 轴的校核 32 第 6 章变速器同步器设计 35 同步器结构 35 同步环主要参数的确定 36 同步器的结构 36 锥面半锥角 37 摩擦锥面平均半径 37 锥面工作长度 37 同步环径向厚度 38 锁止角 38 同步时间 38 第 7 章变速器操纵机构 39 结论 41 致谢 42 参考文献 43 附录 1 44 附录 2 46 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 1 章题背景现在，随着经济社会的飞速发展人们对汽车的性能日益提高，而变速器的发展对未来汽车的影响至关重要，用来改变发动机传动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，是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下工作。通过对变速器的研究和设计，更好的学习和掌握汽车的基本构造及变速器的特殊结构和发挥的作用综合运用自己所学习的知识去分析解决问题在做毕业设计的过程中培养自己的动手能力和独立解决问题的能力。近年来，随着世界各国对石油资源的日益重视，石油已经成为重要的竞争资源，现阶段在没有新的能源替代的情况下，怎样节约资源提高汽车的传递效率的研究成为世界的趋势，而对变速器的研究能够使传递效率更好的展现。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、转弯、爬坡等各种工况下，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下工作。由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度应能在很大范围内变化地要求，所以变速器应在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。同时对于所设计的变速器应有如下的基本要求： 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）设置倒档，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、汽车行驶过程中，变速器不得有跳档、乱档及换挡冲击等现象发生。研究发展方向：汽车变速器的发展经历了 100 多年，从最初采用侧链传动到手动变速器，到现在液力自动变速器和电控机械式自动变速器再向无级自动变速器方向发展。汽车行驶速度是不断变化的，这就要求汽车变速器的变速比要尽量多，这就是无级变速简称尽管传统的齿轮变速箱并不理想，但以其结构简单、效率高、功率大三大显著优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。在跨越了一百多年的今天，汽车还没有满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是人们仍在努力。人们对变速器的研究方向主要有以下几种：哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文））摩擦传动属带式无级变速箱广泛用于奥迪，另一种是滚轮转盘式。日本把它装在概念车应用与车展。但齿轮变速箱仍占有较大的市场，说明了动效率低是必然的实现大功率极为困难无法与齿轮传动相比。 2）液力传动免除了手动变速器复杂的换挡和脚踩离合器踏板的频繁操作，使开车变得简单、省力。但是，液力自动变速器不是无级变速器，是有级变速的自动控制，没有从根本上满足汽车对变速器的要求。 3）电控机械式自动变速器和液力自动变速器一样，不是无级变速器，是有级变速器的自动换挡控制。其特点是传动部分沿用了传统的有级变速箱，但控制参量太多，实现自动控制相当困难。 4）齿轮无级变速器是一种全新的设计思想，是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。齿轮无级变速器的优势表现为：传动功率大， 200传动功率很容易达到；传动效率高， 90%以上的传动效率是很容易实现的；结构简单，大幅度降低生产成本，相当于自动变速箱的十分之一；发动机在理想状态下燃烧完全，排放干净，减少对环境的污染。未来变速器主要发展方向： 1）节能与环境保护：节能与环保是现在的主题，同样也是未来的主题，开发新的传动系统，将污染降到最低，将传动效率达到最高始终是全人类的理想。 2）新型材料的应用：各种新型的材料被应用于变速器使变速器质量更轻，硬度刚度更大，承受的负荷更大，更不易于损坏。 3）传动效率高，成本低，体积小：通过对变速器的开发使得变速箱的传动得到优化，使得零部件的生产更加系统化，对零部件的受力分析研究使得工件体积小但承受的力确不变，从而实现微型化。 4）单片机控制，集成控制：根据路面状况和发动机的运行状况参数分析，对变速器实现自动控制，使变速器始终能够高效的传递动力。虽然手动机械式变速器操作复杂不能实现自动控制，但是它具有结构简单、传动效率高、功率大、成本低等优点仍将在变速器的发展中占有重要的地位。从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为：手动变速器（自动变速器（手动 /自动变速器（无级变速器（哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）速器的种类动变速器 (手动变速器采用齿轮组，每档的齿轮组的齿数是固定的，所以各档的变速比是个定值 (也就是所谓的“级” )，所以说他是有级变速器，手动变速器的优点是是驾驶者能够体验驾驶时的乐趣，同时它还具有传动效率高，制作成本低，结构简单，等优点所以现在还是普遍使用这种变速器，随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭，对于普通工薪阶级的老百姓来说，经济型轿车最为合适，手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家，而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等国内厂家的经济型轿车都是手动变速的车，它们的各款车型基本上都是 5档手动变速。动变速器（自动变速器（利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。此类车节省了换挡的繁琐，使驾驶者感到轻松，不会因为驾驶而感到疲劳特别是在堵车时效果明显，操纵简单。在市场上，此类汽车销售状况还是不错的，尤其是对于女性朋友比较适合，通常女性朋友驾车时力求便捷。而我国要普及这种车型，关键要解决的是路况问题，现在的路况状况不均匀，难以发挥自动档汽车的优势。动 /自动变速器（其实有的人，他们并不希望摒弃传统的手动变速器，而且在某些时候也需要自动的感觉。这样手动 /自动变速器便由此诞生。这种变速器在德国保时捷车厂车型上首先推出，称为可使高性能跑车不必受限于传统的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。此型车在其档位上设有“ +”、“ -”选择档位。在 D 档时，可自由变换降档 (-)或加档 (+)，如同手动档一样。这种车可以提供驾驶者开车时的驾驶乐趣同时又能够在需要时选择自动换挡，深受广大车友喜爱，所以，手动 /自动车在普及上还是具有相当的优势。而汽车厂商和配套的变速器厂家应该以此为契机，根据市场要求精心打造此类变速器。因为这类变速器是有比较广阔的市场的 . 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）无级变速器液力变距器和借助液体压能变化传动或变换能量的液压传动都属于流体式无级变速器，而带传动式（含胶带式、金属带式和链带式），汽车变速器的发展也并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界”。无级变速器最早由荷兰人范多尼斯（ s）发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速器“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速器称为无级变速器，这是错误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速器只有换档是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速器有 27 个档。而无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档”。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。从市场走向和未来的发展，无级变速器将成为必然，但现在无级变速器也有其缺点，现在市场占很大一部分还是手动变速器。本设计是根据日产帕拉丁 T 国准型而开展的，设计中所采用的相关参数均来源于此种车型：主减速比：高时速： 160km/h 轮胎型号： 245/70大扭矩： 208600 最大功率： 110600 最高转速： 5800r/ 本章小结本章详细介绍了汽车的发展情况，和未来的发展趋势，通过研究使我们能够更深刻的了解汽车热爱汽车，使我们对汽车有新认识哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 2 章机械式变速器的概述及其方案的确定变速器的功用和要求变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒档和空档。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。对变速器的主要要求是： 1. 应保证汽车具有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，来满足这一要求。 2. 工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。 3. 重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。 4. 传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。 5. 噪声小。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。变速器结构方案的确定变速器由传动机构与操纵机构组成。 1 变速器传动机构的结构分析与型式选择有级变速器与无级变速器相比，其结构简单、制造低廉，具有高的传动效率（ =因此在各类汽车上均得到广泛的应用 . 设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、档位数及各档的传动比，因为它们对汽车的动力性与燃料经济性都有重要的直接影响。传动比范围是变速器低档传动比与高档传动比的比值。汽车行驶的道路状况愈多样，发动机的功率与汽车质量之比愈小，则变速器的传动比范围应哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）大。目前，轿车变速器的传动比范围为般用途的货车和轻型以上的客车为野车与牵引车为通常，有级变速器具有 3、 4、 5 个前进档；重型载货汽车和重型越野汽车则采用多档变速器，其前进档位数多达 616 个甚至 20 个。变速器档位数的增多可提高发动机的功率利用效率、汽车的燃料经济性及平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但采用手动的机械式操纵机构时，要实现迅速、无声换档，对于多于 5 个前进档的变速器来说是困难的。因此，直接操纵式变速器档位数的上限为 5 档。多于 5 个前进档将使操纵机构复杂化，或者需要加装具有独立操纵机构的副变速器，后者仅用于一定行驶工况。某些轿车和货车的变速器，采用仅在好路和空载行驶时才使用的超速档。采用传动比小于 1（超速档，可以更充分地利用发动机功率，降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数，因而会减少发动机的磨损，降低燃料消耗。但与传动比为 1 的直接档比较，采用超速档会降低传动效率。有级变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力的齿轮副数目、转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮及轴以及壳体等零件的制造精度、刚度等。三轴式和两轴式变速器得到的最广泛的应用。三轴式变速器如图 2示，其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接档。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距（影响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一优点。其缺点是：处直接档外其他各档的传动效率有所下降。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 2轴式变速器如图 2示。与三轴式变速器相比，其结构简单、紧凑且除最到档外其他各档的传动效率高、噪声低。轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置，因为这种布置使汽车的动力纵性好且可使汽车质量降低 6%10%。两轴式变速器则方便于这种布置且传动系的结构简单。如图所示，两轴式变速器的第二轴（即输出轴）与主减速器主动齿轮做成一体，当发动机纵置时，主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮；当发动机横置时则可用圆柱齿轮，从而简化了制造工艺，降低了成本。除倒档常用滑动齿轮（直齿圆柱齿轮）外，其他档均采用常啮合斜齿轮传动；个档的同步器多装在第二轴上，这是因为一档的主动齿轮尺寸小，装同步器有困难；而高档的同步器也可以装在第一轴的后端，如图示。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）轴式变速器没有直接档，因此在高档工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声比较大，也增加了磨损，这是它的缺点。另外，低档传动比取值的上限（ =受到较大限制 ,但这一缺点可通过减小各档传动比同时增大主减速比来取消。图 2式变速器 12 第二轴； 3 同步器有级变速器结构的发展趋势是增多常啮合齿轮副的数目，从而可采用斜齿轮。后者比直齿轮有更长的寿命、更低的噪声，虽然其制造稍复杂些且在工作中有轴向力。因此，在变速器中，除低档及倒档外，直齿圆柱齿轮已经被斜齿圆柱齿轮所代替。但是在本设计中，由于倒档齿轮采用的是常啮式，因此也采用斜齿轮。由于所设计的汽车是发动机前置，后轮驱动，因此采用中间轴式变速器。图 2 2 2别示出了几种中间轴式四，五，六档变速器传动方案。它们的共同特点是：变速器第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接得到直接档。使用直接档，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，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，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少因为直接档的利用率高于其它档位，因而提高了变速器的使用寿命；在其它前进档位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在第一轴，中间轴和第二轴上的两对齿轮传哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文），因此在变速器中间轴与第二轴之间的距离（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）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一档以外的其他档位的换档机构，均采用同步器或啮合套换档，少数结构的一档也采用同步器或啮合套换档，还有各档同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。再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，这是它的缺点。在档数相同的条件下，各种中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数，换档方式和到档传动方案上有差别。图 2间轴式四档变速器传动方案如图 2的中间轴式四档变速器传动方案示例的区别：图 2b 所示方案有四对常啮合齿轮，倒档用直齿滑动齿轮换档；图 2示传动方案的二，三，四档用常啮合齿轮传动，而一档和倒档用直齿滑动齿轮换档。图 2示方案，除一，倒档用直齿滑动齿轮换档外，其余各档为常啮合齿轮传动。图 2c、 d 所示方案的各前进档，均用常啮合齿轮传动；图2示方案中的倒档和超速档安装在位于变速器后部的副箱体内，这样布置除可以提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以在不需要超速档的条件下，很容易形成一个只有四个前进档的变速器。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 2间轴式五档变速器传动方案图 2示方案中的一档、倒档和图 b 所示方案中的倒档用直齿滑动齿轮换档，其余各档均用常啮合齿轮。图 2间轴式六档变速器传动方案以上各种方案中，凡采用常啮合齿轮传动的档位，其换档方式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中，有的档位用同步器换档，有的档位用啮合套换档，那么一定是档位高的用同步器换档，档位低的用啮合套换档。发动机前置后轮驱动的轿车采用中间轴式变速器，为缩短传动轴长度，可将变速器后端加长，如图 2b 所示。伸长后的第二轴有时装在三个支哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）上，其最后一个支承位于加长的附加壳体上。如果在附加壳体内，布置倒档传动齿轮和换档机构，还能减少变速器主体部分的外形尺寸。变速器用图 2示的多支承结构方案，能提高轴的刚度。这时，如用在轴平面上可分开的壳体，就能较好地解决轴和齿轮等零部件装配困难的问题。图 2示方案的高档从动齿轮处于悬臂状态，同时一档和倒档齿轮布置在变速器壳体的中间跨距里，而中间档的同步器布置在中间轴上是这个方案的特点。 1 倒档传动方案图 2常见的倒挡布置方案。图 2示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，因而缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难。图 2示方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图 2示方案针对前者的缺点做了修改，因而取代了图 2示方案。图 2示方案是将中间轴上的一，倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图 2挡更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用图 2示方案。其缺点是一，倒挡须各用一根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。本设计采用图 2示的传动方案。图 2速器倒档传动方案因为变速器在一挡和倒挡工作时有较大的力，所以无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的低档与倒挡，都应当布置在在靠近轴的支承处，以减哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）轴的变形，保证齿轮重合度下降不多，然后按照从低档到高挡顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然与一挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将一挡布置在靠近轴的支承处。速器主要零件结构的方案分析变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。在确定变速器结构方案时，也要考虑齿轮型式、换档结构型式、轴承型式、润滑和密封等因素。轮型式斜齿圆柱齿轮虽然工作时有轴向力且加工稍复杂些，但仍以其运转平稳、噪声低、寿命长的突出优点而得到变速器的普遍采用。直齿圆柱齿轮仅用于一些变速器一档或倒档中。换档结构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。直齿滑动齿轮换档的特点是结构简单、紧凑，但由于换档不轻便、换档时齿端面受到很大冲击、导致齿轮早期损坏、滑动花键磨损后易造成脱档、噪声大等原因，初一档、倒档外很少采用。啮合套换档型式一般是配合斜齿轮传动使用的，合套有分为内齿啮合套和外齿啮合套，视结构布置而选定，若齿轮副内空间允许，采用内齿结合式，以减小轴向尺寸。结合套换档结构简单，但还不能完全消除换档冲击，目前在要求不高的档位上常被使用。采用同步器换档可保证齿轮在换档时不受冲击，使齿轮强度得以充分发挥，同时操纵轻便，缩短了换档时间，从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性，目前，同步器广泛应用于各式变速器中，索环式变速器如下：哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）、 l、 42356 滑块 ; 789 输出轴 ;10、 11变速器在工作时承受转矩及弯矩，轴的明显变形将影响到齿轮的正常啮合，产生较大的噪声，降低使用寿命、轴的结构形式除应保证其强度和刚度外，还应考虑齿轮、轴承及同步器的安装、固定，与加工工艺也有密切关系。第一轴通常与齿轮做成一体，其长度决定于离合器总成的轴向尺寸。第一轴的花键尺寸与离合器从动盘的内花键统一考虑。第二轴制成阶梯式的以便于齿轮安装，从受力及合理利用材料来看也是需要的，各截面尺寸不应相差悬殊，轴上供磨削用的砂轮越程槽处的应力集中会引起轴的断裂，用弹性挡圈定位各档齿轮虽简单，但拆装不方便，且与旋转断面有摩擦，同时弹性挡圈也不能承受大的轴向力，故这种结构仅用于轻型及汽车变速器上。变速器中间轴分为旋转式和固定式两种。旋转式中间轴支撑在前后两个滚动轴承上。其上的一档齿轮与轴做成一体，而高档齿轮用花键或过盈配合与轴连接以便于更换。如结构尺寸允许应尽量采用旋转式中间轴。本设计采用旋转式。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）定式中间轴为仅起支撑作用的光轴，与壳体呈轻压配合并用锁片等轴向定位。刚度主要由支撑于上的连体齿轮结构保证。仅用于当壳体上无足够位置设置滚动轴承及轴承盖时。变速器多采用滚动轴承，单列圆柱滚子轴承、滚针轴承以及圆锥滚子轴承，通常是根据变速器的结构选定，在验算其寿命。第一轴前轴承安装在发动机飞轮内腔中采用深沟球轴承，后端采用带止动槽的深沟球轴承因为它不仅要承受向外的轴向力，而且承受径向负荷。为便于拆装，后轴承的座孔应大于第一轴的齿顶圆直径。本设计采用深沟球轴承，轴承代号为 6208 。第二轴前端多采用滚针轴承或短圆柱滚子轴承。后端采用单列圆柱滚子轴承因为他也要承受向外的轴向力，某些加长的第二轴后端设置辅助支撑，并选择深沟球轴承。单列滚子轴承代号为旋转式中间轴前端多采用单列圆锥滚子轴承，此轴承不承受轴向力，因为在该处布置轴承盖困难；中间轴的轴向力应力求相互抵消，未抵消部分由轴承承受。中间轴轴承尺寸常受中心距尺寸限制，故有时采用无内圈的短圆柱滚子轴承。本设计中间轴前端选用单列圆锥滚子轴承，轴承代号为 30206后端轴承代号为 30204。变速器第二轴的长啮合齿轮与第二轴之间多采用滚针轴承，也有用滚动轴套的。前者与后者相比，具有定位精度高有利于齿轮的啮合，传动效率高且飞溅润滑既能满足要求等一系列要求等优点，但对配合精度表面粗糙度及硬度要求较高。为适应汽车变速器向着其增大单位质量传递的功率增大的方向发展，增强其承载能力、具有更高的可靠性、更长的寿命和更好的性能等方向发展，变速器采用圆锥滚子轴承的日益增多，因为与其他轴承相比，圆锥滚子轴承的直径小、宽度大、接触线长，因而容量大，可以承受高负荷；在承受同样载荷的情况下其径向尺寸可以减小，从而减小中心距，减小变速器尺寸和质量。锥体、外圈及滚子间基本几何关系使滚子能正确对中，确保轴承的可靠性及长寿命；接触线长加之锥角和配合选择适当，则可提高轴的刚度，使齿轮正确啮合、降低噪声减少自动脱档的可能并提高寿命；圆锥滚子轴承可通过预紧消除轴向间隙和轴向窜动。由于上述原因，这类轴承已在国外一些轿车、客车和载货汽车及重型汽车的变速器上得到广泛应用。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）章小结：通过对变速器传动法案的的分析，倒档方案的选择使我们了解了怎样选择合适的传动以及零部件的选择，通过对比分析使我们了解到每个传动方式的优点和缺点，使我们对变速器有了进一步的了解。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） m a x 0 m a x m a x m a x( c o s s i n )e g I i i m g f m m a x 2e g I r m g i 第 3 章变速器主要参数的选择与主要零件的设计速器主要参数的选择数和传动比近年来，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 45 个档位的变速器。本设计也采用 5 个档位。选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、确定。汽车爬陡坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力，故有：则由最大爬坡度要求的变速器档传动比为 (3 式中根据驱动车轮与路面的附着条件哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） m i 求得的变速器 I 档传动比为： (3式中算时取 = 由已知条件：满载质量 2000 Te 08 = 根据公式（ 3得：本设计去五档传动比 =1 中间档的传动比理论上按公比为： (3的等比数列，实际上与理论上略有出入，因齿数为整数且常用档位间的公比宜小些，另外还要考虑与发动机参数的合理匹配。根据上式可的出： q = 故有： 55.2 心距哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） IA m a T中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响，所选的中心距、应能保证齿轮的强度。三轴式变速器的中心局 A（根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初定： (3式中 K 轿车， K A =货车， K A =多档主变速器， K A = TI TI e =m 故可得出初始中心距 A= 向尺寸变速器的横向外形尺寸，可根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换档机构的布置初步确定。轿车四档变速器壳体的轴向尺寸车变速器壳体的轴向尺寸与档数有关：四档 ( 五档 ( 六档 ( 当变速器选用常啮合齿轮对数和同步器多时，中心距系数取给出系数的上限。为检测方便， A 取整。本次设计采用 5+1 手动挡变速器，其壳体的轴向尺寸是 3 8040 变速器壳体的最终轴向尺寸应由变速器总图的结构尺寸链确定。轮参数建议用下列各式选取齿轮模数，所选取的模数大小应符合第一轴常啮合斜齿轮的法向模数 m a 4 7 m m(3 其中08得出哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）档直齿轮的模数 m 31 m a 3 3mT (3通过计算 m=3。同步器和啮合套的接合大都采用渐开线齿形。由于制造工艺上的原因，同一变速器中的结合套模数都去相同，轿车和轻型货车取 2 力角、螺旋角和齿宽 b 汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角按表 3取。表 3车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角项目车型齿形压力角螺旋角轿车高齿并修形的齿形 15 16 5 45 一般货车定的标准齿形 20 20 30 重型车同上低档、倒档齿轮 25 小螺旋角压力角较小时，重合度大，传动平稳，噪声低；较大时可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对轿车，为加大重合度已降低噪声，取小些；对货车，为提高齿轮承载力，取大些。在本设计中变速器齿轮压力角取 20 ,啮合套或同步器取 30；斜齿轮螺旋角取 30。应该注意的是选择斜齿轮的螺旋角时应力求使中间轴上是轴向力相互抵消。为此，中间轴上的全部齿轮一律去右旋，而第一轴和第二轴上的的斜齿轮去左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。齿轮宽度 b 的大小直接影响着齿轮的承载能力， b 加大，齿的承载能力增高。但试验表明，在齿宽增大到一定数值后，由于载荷分配不均匀，反而使齿轮的承载能力降低。所以，在保证齿轮的强度条件下，尽量选取较小的齿宽，以有利于减轻变速器的重量和缩短其轴向尺寸。通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽：直齿 b=(.0)m，哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 0912 斜齿 b=(.5)m，一轴常啮合齿轮副齿宽的系数值可取大一些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动的平稳性和齿轮寿命。档传动比及其齿轮齿数的确定在初选了中心距、齿轮的模数和螺旋角后，可根据预先确定的变速器档数、传动比和结构方案来分配各档齿轮的齿数。下面结合本设计来说明分配各档齿数的方法。一档传动比（ 3 为了确定齿数，先求其齿数和3 其中 A =m =3；故有哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 1012 ( 21 n 图 3五档变速器示意图当轿车三轴式的变速器 .3，则范围内选择可在 171510Z ，此处取 10Z =15，则可得出 9Z =38。上面根据初选的 A 及 m 计算出的 Z 可能不是整数，将其调整为整数后，从式（ 3出中心距有了变化，这时应从 Z 及齿轮变位系数反过来计算中心距 A，再以这个修正后的中心距作为以后计算的依据。这里正为 53，则根据式（ 3推出 A= 由式（ 3出常啮合齿轮的传动比（ 3 由已经得出的数据可确 12 / 而常啮合齿轮的中心距与一档齿轮的中心距相等 (3 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） c o 50.3g 212131311 由此可得： (3而根据已求得的数据可计算出： 5021 。与联立可得： 1Z =21、 2Z =29。则根据式（ 3计算出一档实际传动比为：二档传动比 (3而有：对于斜齿轮 (3 故有：联立得： 183387 。按同样的方法可分别计算出：三档齿轮 233065 ；四档齿轮 2725 43 。一般情况下，倒档传动比与一档传动比较为接近，在本设计中倒档传动比间轴上倒档传动齿轮的齿数比一档主动齿轮 10 略小，取1412 Z 。而通常情况下，倒档轴齿轮 13Z 取 2123，此处取 13Z =22。 (3可计算出 3511Z 。故可得出中间轴与倒档轴的中心距哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） (21 1312/ n )(2 1311 (3(3= 轮变位系数的选择齿轮的变位是齿轮设计中一个非常重要的环节。采用变位齿轮，除为了避免齿轮产生根切和配凑中心距以外，它还影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨性、抗胶合能力及齿轮的啮合噪声。变位齿轮主要有两类：高度变位和角度变位。高度变位齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数的和为零。高度变位可增加小齿轮的齿根强度，使它达到和大齿轮强度想接近的程度。高度变位齿轮副的缺点是不能同时增加一对齿轮的强度，也很难降低噪声。角度变位齿轮副的变位系数之和不等于零。角度变位既具有高度变位的优点，有避免了其缺点。有几对齿轮安装在中间轴和第二轴上组合并构成的变速器，会因保证各档传动比的需要，使各相互啮合齿轮副的齿数和不同。为保证各对齿轮有相同的中心距，此时应对齿轮进行变位。当齿数和多的齿轮副采用标准齿轮传动或高度变位时，则对齿数和少些的齿轮副应采用正角度变位。由于角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用的较多。对斜齿轮传动，还可通过选择合适的螺旋角来达到中心距相同的要求。变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工作，有时还承受冲击负荷。对于高档齿轮，其主要损坏形势是齿面疲劳剥落，因此应按保证最大接触强度和抗胶合剂耐磨损最有利的原则选择变位系数。为提高接触强度，应使总变位系数尽可能取大一些，这样两齿轮的齿轮渐开线离基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应力。对于低档齿轮，由于小齿轮的齿根强度较低，加之传递载荷较大，小齿轮可能出现齿根弯曲断裂的现象。总变位系数越小，一对齿轮齿更总厚度越薄，齿根越弱，抗弯强度越低。但是由于轮齿的刚度较小，易于吸收冲击振动，故噪声要小些。哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 717Z 根据上述理由，为降低噪声，变速器中除去一、二档和倒档以外的其他各档齿轮的总变位系数要选用较小的一些数值，以便获得低噪声传动。其中，一档主动齿轮 10 的齿数 17，因此一档齿轮需要变位。变位系数式中 Z 为要变位的齿轮齿数。轮变位与齿轮尺寸的计算对常啮合齿轮进行变位理论中心距 21210 n = (3端面压力角 21 (3端面啮合角 co s 0/ = (3=变位系数之和 n v a tI n v a ta )( /21 (3=算 B 精确值 2 2B = （ 3分度圆直径 2111 n = (32122 n =顶高 ( 1*1 (3 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） ( 2*2 根高 ( 1*1 (3( 2*2 顶圆直径 111 2 aa (3222 2 aa 根圆直径 111 2 ff (3222 2 ff 圆直径 21 1/1 2 zz (3 21 2/2 2 zz 理可得其他齿轮尺寸。本章小结通过对本章的学习让我们掌握了齿轮的相应计算以及变为系数的选择，通过计算算出相应的尺寸，为以后对齿轮以及轴的校核提供了理论依据。第 4 章变速器齿轮的强度计算与材料的选择哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 0 K Kb 轮的损坏原因及形式齿轮的损坏形式分三种：轮齿折断、齿面疲劳剥落和移动换档齿轮端部破坏。轮齿折断分两种：轮齿受足够大的冲击载荷作用，造成轮齿弯曲折断；轮齿再重复载荷作用下齿根产生疲劳裂纹，裂纹扩展深度逐渐加大，然后出现弯曲折断。前者在变速器中出现的很少，后者出现的多。齿轮工作时，一对相互啮合，齿面相互挤压

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