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CA5-38汽车变速器的设计【8张图/25000字】【优秀机械毕业设计论文】

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A0-装配图.dwg
A1-中间轴.dwg
A2-中间轴四档齿轮.dwg
A2-中间轴常啮合齿轮.dwg
A2-倒档辅助齿轮.dwg
A2-输出轴一档齿轮.dwg
A2-输出轴倒档齿轮.dwg
A2-输出轴四档齿轮.dwg
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ca5 38 汽车 变速器 设计 优秀 优良 机械 毕业设计 论文
资源描述:

文档包括:
说明书一份。80页。25000字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
计划周记进度检查表一份。

图纸共8张,如下所示
A0-装配图.dwg
A1-中间轴.dwg
A2-中间轴四档齿轮.dwg
A2-中间轴常啮合齿轮.dwg
A2-倒档辅助齿轮.dwg
A2-输出轴一档齿轮.dwg
A2-输出轴倒档齿轮.dwg
A2-输出轴四档齿轮.dwg


摘 要

货车作为一种常用的商务车,已在现代社会中占有举足轻重的地位。由于货车的快速发展,人们的生活才变得如此便利。货车,成为了一个国家乃至整个世界不可缺少的一样运输工具。
变速器是汽车传动系统结构中最重要的部分之一,汽车的前进、后退,增速、减速都要靠变速器传动来实现。而且变速器在汽车动力性和燃油经济性上也有重要的影响。
本设计的CA5-38变速器,主要任务是完成齿轮、轴、箱体等的设计及校核,和位置的确定,并满足其承载能力的同步器。另外,针对齿轮作用力的不同,可以在不同的轴上选择合适的轴承。利用AUTCAD完成变速器的总成图、第一轴、第二轴、中间轴、各个挡齿轮及同步器的设计。
随着我国汽车行业的迅猛发展,人们对汽车的需求也越来越高。通过对载货汽车变速器的设计我了解到变速器在汽车结构中具有着重要的作用。变速器结构的改进对汽车行业的发展与进步具有着深远的意义。

关键词:变速器;轴;齿轮;设计计算;校核

ABSTRACT

Nowadays, van as a kind of Business Purpose Vehicle has been common and played a very important role in our modern society. Because van develops so fast, people’s life become more and more convenience. Van, has been become an indispensable vehicle in a country, even all the world.
Transmission is the most important part in transmission agent in an auto. The reason is that forward, backward, speed up, slowdown and other manipulate of auto have to be completed by transmission. And transmission is also important in Automotive dynamica perform and fuel economy. 
The main purpose of this design--CA5-38 gearbox is to complete the design, check and position among gears, axles, case, and this design should have enough capability. In addition, it can choose an appropriate bearing, which based on the different gears’ forces. We can complete this design, primary shaft, secondary shaft, intermediate shaft, any gear, and synchro by AUTCAD.
With the rapid development of Chinese automobile industry, people has more and more demands in autoes. To design this transmission of van; I realized that transmission is very important in van’s conformation. The developed of transmission is profound for growth and progress of autoes.

Key words: Transmission; Axis; Gear; Design calculation; checking

目 录

摘要………………………………………..………………………………………..…………………. Ⅰ
Abstract………………………… ………………………… …………… ……………………………Ⅱ
第1章 绪 论 1
1.1汽车变速器研究状况、发展趋势及成果 1
1.2汽车变速器设计的目的和意义 3
1.3汽车变速器设计的研究方法和主要内容 4
第2章变速器的结构方案的确定 5
2.1变速器传动机构分析和布置方案的确定 5
2.1.1两轴式与中间轴式变速器的优缺点分析 6
2.1.2变速器倒档布置方案分析确定 6
2.2.1齿轮形式 8
2.2.2变速器自动脱档机构形式分析确定 9
2.3本章小结 9
第3章 载货汽车主要参数的确定 10
3.1发动机的选择 10
3.2质量参数的确定 11
3.3 车速的确定 12
3.4本章小结 13
第4章 变速器主要参数的选择 13
4.1变速器档位数目及各档传动比 14
4.1.1变速器档位数目的确定 14
4.1.2主减速比的确定 14
4.1.3 变速器一档传动比的确定 15
4.1.4变速器各档传动比的确定 17
4.2变速器中心距的确定 17
4.3变速器的齿轮参数的确定 19
4.3.1齿轮齿数 19
4.3.2齿轮模数 19
4.3.3齿形、压力角及螺旋角 21
4.3.4齿宽 23
4.3.5齿顶高系数 23
4.4变速器的外形尺寸 24
4.5变速器各档齿轮齿数的分配 25
4.5.1对中心距 进行修正 25
4.5.2确定一档齿轮的齿数及其参数 26
4.5.3确定五档齿轮的齿数及其参数 27
4.5.4确定二档齿轮的齿数及其参数 29
4.5.5确定三档齿轮的齿数及其参数 31
4.5.6确定四档齿轮的齿数及其参数 33
4.5.7确定倒档齿轮齿数 34
4.6本章小结 37
第5章 变速器齿轮的设计及校核 37
5.1 齿轮的材料选择 37
5.1.1齿轮的失效形式 37
5.1.2齿轮的常用材料及材料的选择 38
5.2计算各轴的转矩 40
5.3齿轮的强度计算 40
5.3.1轮齿的弯曲应力 41
5.3.2轮齿接触应力 42
5.3.3各档齿轮的强度计算校核 44
5.4计算各档齿轮的受力 52
5.5本章小结 55
第6章 变速器轴和轴承的设计及校核 56
6.1轴的设计 56
6.1.1轴的功用及其要求 56
6.1.2轴的结构设计 56
6.1.3轴的尺寸 58
6.2轴的刚强度计算 59
6.2.1轴的刚度验算 59
6.2.2轴的强度计算 65
6.2.3轴承的选择及校核 70
6.3本章小结 75
第7章同步器的确定 76
7.1锁销式同步器 76
7.2锁环式同步器 77
7.3本章小结 79
第8章操纵机构和箱体的确定 79
8.1操纵机构的功用 79
8.2 换档位置图 79
8.3变速杆的布置 80
8.3.1直接操纵手动换挡变速器 80
8.3.2远距离操纵手动换挡变速器 80
8.4锁止装置 80
8.4.1互锁装置 80
8.4.2自锁装置 82
8.4.3倒档锁装置 82
8.5变速器箱体的设计 83
8.6本章小结 84
结 论 85
参考文献 86
致 谢 87
附 录 88
附录A 变速器介绍 88
附录B Transmission description 90

题目名称 CA5-38汽车变速器的设计
一、 设计(论文)目的、意义
变速器设计应该以车辆的类型、使用条件和运行参数为依据。
变速器设计的关键是结构设计和各零件材料的选择。变速器结构型式和材料的选择一方面关系到整车应用的可靠性,另一方面也关系到是否由于过设计而成为造成车辆超载的隐患。因此,合理进行变速器设计对整车使用性能起着关键的作用。
CA5-38系列变速箱为三轴同步机械式汽车变速箱,学生综合运用所学专业基础和专业知识,进行设计,对培养学生综合运用知识的能力和创新性设计的能力具有十分重要的意义。
二、设计(论文)内容、技术要求(研究方法)
1.设计内容
完成CA5-38汽车变速器的设计。
根据卡车的结构特点和行驶条件,拟定汽车的基本技术参数,完成该车发动机的选择和传动系档数和各档传动比的确定,完成汽车变速器总成设计,包括操纵机构、输入轴和输出轴。
2.研究方法
1)在调研及查阅资料的基础上,合理确定必要的车辆技术参数作为设计的依据。主要包括汽车的质量参数、总体布置型式、汽车的行驶条件以及要达到的基本的性能指标等; 
2)合理选择发动机及确定传动系的档数和各档传动比,确定变速器各档传动比,要求 综合考虑汽车动力性和经济性指标, 
3)完成变速器总布置设计,要求结构合理; 
4)完成动力传递路线设计,要求传递参数综合考虑各因素并经多次反复验算后确定; 
5)完成变速器的总成和零部件设计; 
6)总体结构设计和零件设计满足机械设计的要求,做必要的运动学和动力学方面的校核。
三、设计(论文)完成后应提交的成果
(一)设计说明书部分
按照撰写规范完成设计说明书1.5万字。
(二)图纸部分
变速器总装图、零件图若干张,共计折合A0图纸3张以上。


CA5-38汽车变速器的设计[汽车]













内容简介:
毕业设计(论文)任务书 学生姓名 董 超 系部 汽车 与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 纪峻岭 职称 副 教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是否 题目名称 车 变速器 的 设计 一、 设计(论文)目的、意义 变速器设计应该以车辆的类型、使用条件和运行参数为依据。 变速器设计的关键是结构设计和各零件材料的选择。变速器结构型式和材料的选择一方面关系到整车应用的可靠性,另一方面也关系到是否由于过设计而成为造成车辆超载的隐患。因此,合理进行变速器设计对整车使用性能 起着关键的作用。 列变速箱为三轴同步机械式汽车变速箱, 学生综合运用所学专业基础和专业知识,进行设计,对培养学生综合运用知识的能力和创新性设计的能力具有十分重要的意义。 二、设计(论文)内容、技术要求(研究方法) 1设计内容 完成 根据 卡 车 的 结构特点 和行驶条件,拟定汽车的基本技术参数, 完成该车发动机的选择和传动系档数和各档传动比的确定, 完成汽车变速器总成 设计,包括 操纵机构、输入轴和输出轴 。 2研究方法 1)在调研及查阅资料的基础上,合理确定必要的车辆技术参数作 为设计的依据。主要包括汽车的质量参数、总体布置型式、汽车的行驶条件以及要达到的基本的性能指标等; 2 )合理选择发动机及确定传动系的档数和各档传动比,确定变速器各档传动比,要求 综合考虑汽车动力性和经济性指标, 3)完成变速器总布置设计,要求结构合理; 4)完成动力传递路线设计,要求传递参数综合考虑各因素并经多次反复验算后确定; 5)完成 变速器的 总成和零部件设计 ; 6)总 体结构设计和零件设计满足机械设计的要求,做必要的运动学和动力学方面的校核。 三、设计(论文)完成后应提交的成果 (一) 设计说明书 部分 按照撰写规范 完成设计说明书 字。 (二)图纸部分 变速器 总装图、 零件图若干张,共计折合 纸 3 张 以上 。 四、设计(论文)进度安排 ( 1)调研、查阅相关资料 , 完成 题目审定表、 任务书与 开题报告 ; 第 1 2 周 ( 2)确定 变速器 传动机构、换挡操纵机构 的 总体 布置 方案 ; 第 3 周 ( 3) 变速器 传动机构进行设计与校核; 第 4 7 周 ( 4) 静力学分析 及 优化设计 ; 第 7 8 周 ( 5) 对 变速器 换挡操纵部分进行设计与校核; 第 9 10 周 ( 6) 绘制 变速器 的 总装图与零件图; 第 11 13 周 ( 7) 撰写毕业设计 说明书 ; 第 14 周 ( 8)设计审核、修改设计说明书 ; 第 15 16 周 ( 9)毕业设计 答辩 。 第 17 周 五、 参考资料 1 濮良贵,纪名刚 七版)北京:高等教育出版社, 1960. 2 孙桓,陈作模 六版) 北京:高等教育 出版社, 2000 3 肖生发,赵树朋 北京:中国林业出版社, 2006 4 刘惟信 速器 设计 北京:清华大学出版社, 2001 5 浙江省交通学校 编 盘) 北京:人民交通出版社, 1991 6 关文达 速器 设计(第二版) 北京:机械工业出版社, 2006 7 臧杰 汽车构造(下册) 北京:机械工业出版社, 2005 8 凌凯汽车资料编写组 主编 . 汽车原理 北京:北京邮电大学出版社, 2005 9 刘利胜,姜晓 北京:北京大学出版社 , 2006 10 李京申,刘波 速器 和驱动桥 北京:教育科学出版社, 2003 六、备注 指导教师签字: 年 月 日 教研室主任签字: 年 月 日 本科学生毕业设计 车变速器设计 系部名称 : 汽车与交通工程学院 专业班级 : 车辆工程 07 学生姓名 : 董 超 指导教师 : 纪峻岭 职 称 : 副教授 黑 龙 江 工 程 学 院 二一一年六月 s i 011 毕业设计(论文) 开题报告 设计(论文)题目 : 车 变速器 的 设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆工程 07 学 生 姓 名 : 董 超 导 师 姓 名 : 纪峻岭 开 题 时 间 : 2011 年 3 月 11 日 指导委员会 审查意见: 签字: 年 月 日 毕业设计(论文) 开题报告 学生姓名 董 超 系部 汽车 与交通工程学院 专业、班 级 车辆工程 07 指导教师姓名 纪峻岭 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是否 题目名称 车 变速器 的 设计 一、 课题研究 现状 ,选题的 目的、 依据和意义 1、 研究现状 随着中共十七届五中全会召开,中国政府起草并通过了国家 “ 十二五 ” 规划,规划中明确提出,中国迫切需要完成从汽车大国到汽车强国的转变。中国要成为汽车强国,首先要克服自主技术这块短板。而汽车的核心部分 动力总成,仍是国内一直没有完 全掌握的关 键汽车零部件技术之一。在发动机发展了数十年之后, 变速器成为了制约国内动力总成技术发展的重要因素。 随着国民经济的高速发展,国内对汽车的需求也逐年稳定增长, 汽车的研制、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的推动作用。汽车的保有量随着国民人均收入水平的提高而增加。在许多发达国家中,汽车的数量已普及到千家万户,促使人的社会生活方式发生显著的变化。目前,绝大多数汽车仍采用机械式变速器,其结构简单,操纵方便,造价低廉仍不失为汽车传动系中的主要总成。由于汽车上广泛采用活塞式内 燃机,其转矩和转速变化范围较小,而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化,为此在传动系中设置了变速器。传动系是汽车最重要的系统之一,如果把作为动力源的发动机比做汽车的心脏,那么作为传递动力的变速器可谓汽车的动脉,汽车变速器作为汽车传动系关键部位, 对汽车的动力性与经济性、操作可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着直接的影响。从内燃机作为汽车的动力装置开始。变速器成为了汽车重要组成部分。现代汽车上广泛采用往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点,但其转矩和转速范围较小 ,而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在较大范围内变化,故其性能与汽车动力性和稳定性之间存在较大的矛盾,这对矛盾靠现代汽车内燃机本身是无法解决的,因此在汽车传动系中设置变速器和主减速器达到减速增扭矩的目的 目前传统机械式手动变速器是使用最广泛的汽车变速器。它有着结构紧凑,体积小,重量轻,传递效率高,承载能力大,方便维修,使用寿命长,使用成本低等优点。也同时拥有着诸多缺点,如换挡冲击大,体积大,操作麻烦等!但对于整车制造商而言,根据美国阿贡国家实验室在 1999 年发布的报告,对于一个典型轻型车,变速器大概 占据其制造成本的 7%。对于消费者而言,变速器配置的丰富程度在很大程度上会影响他们的购买决定。另外,变速器和发动机的匹配将在很大程度上决定整车的排放,燃油经济以及整车的操控性。在中国,机械式变速器因为其低廉的价格和给驾驶者的良好的操控感,一直以来都占据着变速器的主流。例如,在 2007年,机械化变速器大概占整个轻型车(包括乘用车和轻型商用车)市场的 74%。这其中既有历史的原因,也有现实的因素。从历史上来看,长期以来机械式变速器占据压倒性的市场份额,而且基本所有的驾驶员都接受机械变速器的培训。从现实角度,自动变速 器相对昂贵的价格和相对较差的燃油经济型一致了普通消费者的需求,另一个重要的原因是提供相对低廉汽车产品的本土汽车生产商没有把握自动变速器的技术。 汽车行驶的速度是不断变化的,尽管传统的齿轮变速器以其结构简单,效率高、功率大三大显著优点依然占领者汽车变速器的主流地位。机械式变速器许多最近的发展集中在降低成本和体积的新制造方法上。传统来说,变速器制造包含大量昂贵的机器,以及为金属切削加工和装配操作留下空间限制的设计。最新技术,比如在最新的 速器中可以看到的激光焊接冲压刚滑动之论选择器轴套, 未代替前一代变速器的铸铁拨叉,这种精致而固定的设计方案可以减少对内部的伤害。 现代汽车 变速器 的发展十分快 , 不断出现崭新的 变速器 装置 。 变速器 技术的每次跨越 , 都和相关学科的发展密切相关 。 计算机技术、自动控制技术、模糊控制、神经网络、先进制造技术、运动仿真等为 变速器 的进一步发展提供了有力的保障 。 变速器 的发展也给相关学科提出更高的理论要求 , 使人类的认识迈向新的、更高的境界 。 汽车 变速器 按 传动比变化方式不同 可分为 有级式、 无 级 式 和综合式三种 。 有级式变速器应用最为广泛 , 目前轿车和轻、中型货车 多有应用 ; 无级式变速器有两种 电力式变速器和液力式变速器 , 电力式变速器在传动系统中也有广泛采用的趋势 ; 综合式变速器目前应用的较多 。 汽车变速器按操纵方式不同 , 变速器又可分为强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式三种 。 距 1894 年 , 一个法国工程师给一辆汽车装上世界上第一个变速器至今 , 汽车变速器已经经过了一百多年的发展 。 变速器为汽车重要的组成部分 , 是承担放大发动机扭矩 , 配合引擎功扭特性 , 实现理想动力传递 , 从而适应各种路况实现汽车行驶的主要装置 。 使用最早的是手动变速器 , 国内最早的东风解放全是是手动变速器 , 但手动变速器也并非一成不变 , 早期的变 速器 , 那时国内还在实用不带同步器的变速器 , 换挡要依据经验来判断发动机转速和汽车速度是否同步才能进行 , 并且升档和降档要求的油离配合还不一样 。 后来为了方便驾驶 , 在领个相邻齿轮间装上了同步器 , 依靠同步器的作用 , 我们换挡就不需要去判断车速了 。 目前手动变速器依然在汽车界应用非常广泛 , 自动变速器是个趋势 , 但手动变速器确是驾驶乐趣的极大体现者 。 速 器的大致结构采用中间轴式 , 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撑在发动机飞轮上,第一轴的花键 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。中间轴变速器的优点是直接挡最大传动效率可达 90%以上,噪声低、齿轮和轴承的磨损减少。而在除直接挡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。 2、 目的、 依据 和意义 变速器设计应该以车辆的类型、使用条件和运行参数为依据。 变速器设计的关键是结构设计和各零件材料的选择。变速器结构型式和材料的选择一方面关系到整车应用的可靠性,另一方面也关系到是否由于过设计而成为造成车辆超载的隐患。因此,合理进行变速器设计对整车使用性能起着关键的作用。 汽车 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 , 同时是发动机在最有利的工况范围内工作 。 设计一款好的变速器对汽车的性能,安全性以及经济型有着重要作用。 用手动变速器是因为手动变速器可以完全遵从驾驶者的意志,且结构简单、传动效率高、故障率比较低、物美价廉因为在市场占有一席之地。 通过 速器的设计 , 让我充分了解变速器的构造和设计过程 , 锻炼我的动手能力、独立思考能力和绘图能力 , 使其变速器性能 优化 具有一定的实际意义 。 汽车 变速器 的设计是一个复杂的系统工程 。 其设计的成功与否决定着车辆的 平顺性、动力性和燃油经济性 等多方面的设计要求 。 这就对 变速器 设计人员提出较高的要求 。 采用 制二维平面图 , 对变速器 参数进行优化设计 , 能够大大提高设计的效率和质量 。 二、 设计 (论文) 的基本内容 、 拟解决的主要问题 1、基本内容 ( 1) 研究目的意义、技术现状、存在问题及发展趋势 。 ( 2) 速器 主要参数 确定 。 ( 3) 传动机构设计 。 ( 4) 操纵机构 选择 。 2、 拟解决 的 主要问题 ( 1) 速器 总体 设计 。 ( 2) 速器 轴 的设计 。 ( 3) 速器齿轮 设计 。 ( 4) 速器同步器 和轴承 的选择 。 三、技术路线(研究方法) 四、进度安排 ( 1)调研、查阅相关资料、完成开题报告 ; 第 1 2 周 ( 2 月 28 日 3 月 11 日) ( 2) 确定变 速器传动机构、操纵机构的总体方案 第 3 周 ( 3 月 14 日 3 月 18 日) ( 3) 变速器传动机构进行设计与校核; 第 4 6 周 ( 3 月 21 日 4 月 8 日) ( 4)静力学分析及优化设计; 第 7 8 周 ( 4 月 11 日 4 月 22 日) ( 5) 对变速器换挡操纵部分进行设计与校核; 第 9 10 周 ( 4 月 25 日 5 月 6 日) ( 6) 绘制变速器的总装图与零件图; 第 11 13 周 ( 5 月 9 日 5 月 27 日) ( 7) 撰写毕业设计说明书; 第 14 周 ( 5 月 30 日 6 月 3 日) ( 8) 设计审核、修改设计说明书; 第 15 16 周 ( 6 月 6 日 6 月 17 日) ( 9)毕业设计答辩 ; 第 17 周 ( 6 月 20 日 6 月 24 日) 传动机构 的设计 操纵结构 的选择 对主要参数进行校核 利用 图 撰写设计说明书 整体方案的确定 完成毕业设计 五、参考资料 1 陈家瑞 . 汽车构造 M:机械工业出版社, 2002: 402 王红岩 . 变速传动系统动态特性的理论与试验分析 J北汽车工业学院学报,2000. 3 1999. 4 朝峰 . 汽车变速器技术的发展与展望 J. 汽车研究与开发, 2005. 5 宋燕 . 无级变速控制技术 J. 黑龙江交通科技出版社, 2009. 6 张松林 . 最新轴承手册 M子工业出版社, 2007: 374 7 刘惟信 . 汽车设计 M清华大学出版社 , 2001: 8 马秋生 . 机械设计基础 M械工业出版社, 2003: 150 9 周松鹤 . 工程力学 M械工业出版社, 2005: 209 10 李俊明 . 汽车变速操纵液压系统的神经模糊与数字控制方法研究 J庆 工学院学报, 2006. 11 刘应诚 . 汽车液力自动变速器的应用与发展 J. 代零部件, 2004. 12 彭明涛 . 汽车带式变速器的发展现状 J. 重庆工商大学学报, 2003. 13 of by , 2002. 14 of rt , 1987. 15 VT of , 1994. 六、备注 指导教师意见: 签字: 年 月 日 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘 要 货车作为一种常用的商务车,已在现代社会中占有举足轻重的地位。 由于 货车 的快速发展,人们的生活才变得如此便利。货车, 成为 了 一个国家乃至整个世界不可缺少的一样运输工具。 变速器是汽车传动系统结构中最重要的部分之一,汽车的前进、后退,增速、减速都要靠变速器传动来实现。而且变速器在汽车动力性和燃油经济性上也有重要的影响。 本设计的 速器 ,主要 任务是 完成 齿轮、轴、箱体等的设计及校核,和位置的确定, 并 满足 其承载能力的同步器。另外,针对齿轮作用力的不同, 可以 在不同的轴上选择合适的轴承。利用 成变速器的总成图、第一轴、第二轴、中间轴、各个挡齿轮及同步器的设计。 随着我国汽车行业的迅猛发展,人们对汽车的需求也越来越高。通过对载货汽车变速器的设计我了解到变速器在汽车结构中具有着重要的作用 。 变速器结构的改进对汽车行业的发展与进步具有着深远的意义。 关键词 : 变速器;轴;齿轮;设计计算;校核 黑龙江工程学院本科生毕业设计 as a a in so s an in a is in in an is of to be by is of is to In it an on We in To of I is in s of is of 黑龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘要 . . . 第 1章 绪 论 . 错误 !未定义书签。 车变速器研究状况、发展趋势及成果 . 错误 !未定义书签。 车变速器设计的目的和意义 . 错误 !未定义书签。 车变速器设计的研究方法和主要内容 . 错误 !未定义书签。 第 2章变速器的结构方案的确定 . 错误 !未定义书签。 速器传动机构分析和布置方案的确定 . 错误 !未定义书签。 轴式与中间轴式变速器的优缺点分析 . 错误 !未定义书签。 速器倒档布置方案分析确定 . 错误 !未定义书签。 轮形式 . 错误 !未定义书签。 速器自动脱档机构形式分析确定 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 第 3章 载货汽车主要参数的确定 . 错误 !未定义书签。 动机的选择 . 错误 !未定义书签。 量参数的确定 . 错误 !未定义书签。 速的确定 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 第 4章 变速器主要参数的选择 . 错误 !未定义书签。 速器档位数目及各档传动比 . 错误 !未定义书签。 速器档位数目的确定 . 错误 !未定义书签。 减速比的确定 . 错误 !未定义书签。 速器一档传动比的确定 . 错误 !未定义书签。 速器各档传动比的确定 . 错误 !未定义书签。 速器中心距的确定 . 错误 !未定义书签。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 速器的齿 轮参数的确定 . 错误 !未定义书签。 轮齿数 . 错误 !未定义书签。 轮模数 . 错误 !未定义书签。 形、压力角及螺旋角 . 错误 !未定义书签。 宽 . 错误 !未定义书签。 顶高系数 . 错误 !未定义书签。 速器的外形尺寸 . 错误 !未定义书签。 速器各档齿轮齿数的分配 . 错误 !未定义书签。 中心距 A 进行修正 . 错误 !未定义书签。 定一档齿轮的齿数及其参数 . 错误 !未定义书签。 定五档齿轮的齿数及其参数 . 错误 !未定义书签。 定二档齿轮的齿数及其参数 . 错误 !未定义书签。 定三档齿轮的齿数及其参数 . 错误 !未定义书签。 定四档齿轮的齿数及其参数 . 错误 !未定义书签。 定倒档齿轮齿数 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 第 5章 变速器齿轮的设计及校核 . 错误 !未定义书签。 轮的材料选择 . 错误 !未定义书签。 轮的失效形式 . 错误 !未定义书签。 轮的常用材料及材料的选择 . 错误 !未定义书签。 算各轴的转矩 . 错误 !未定义书签。 轮的强度计算 . 错误 !未定义书签。 齿的弯曲应力 . 错误 !未定义书签。 齿接触应力 . 错误 !未定义书签。 档齿轮的强度计算校核 . 错误 !未定义书签。 算各 档齿轮的受力 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 第 6章 变速器轴和轴承的设计及校核 . 错误 !未定义书签。 的设计 . 错误 !未定义书签。 的功用及其要求 . 错误 !未定义书签。 的结构设计 . 错误 !未定义书签。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 的尺寸 . 错误 !未定义书签。 的刚强度计算 . 错误 !未定义书 签。 的刚度验算 . 错误 !未定义书签。 的强度计算 . 错误 !未定义书签。 承的选择及校核 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 第 7章同步器的确定 . 错误 !未定义书签。 销式同步器 . 错误 !未定义书签。 环式同步器 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 第 8章操纵机构和箱体的确定 . 错误 !未定义书签。 纵机构的功用 . 错误 !未定义书签。 档位置图 . 错误 !未定义书签。 速杆的布置 . 错误 !未定义书签。 接操纵手动换挡变速器 . 错误 !未定义书签。 距离操纵手动换挡变速器 . 错误 !未定义书签。 止装置 . 错误 !未定义书签。 锁装置 . 错误 !未定义书签。 锁装置 . 错误 !未定义书签。 档锁装置 . 错误 !未定义书签。 速器箱体的设计 . 错误 !未定义书签。 章小结 . 错误 !未定义书签。 结 论 . 错误 !未定义书签。 参考文献 . 错误 !未定义书签。 致 谢 . 错误 !未定义书签。 附 录 . 错误 !未定义书签。 附录 A 变速器介绍 . 错误 !未定义书签。 附录 B . 错误 !未定义书签。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 车变速器研究状况、发展趋势及成果 随着中共十七届五中全会召开,中国政府起草并通过了国家“十二五”规划,规划中明确提出,中国迫切需要完成从汽车大国到汽车强国的转变。 中国要成为汽车强国,首先要克服自主技术这块短板。而汽车的核心部分 动力总成,仍是国内一直没有完全掌握的关键汽车零部件技术之一。在 发动机 发展了数十年之后, 变速器 ,尤其是手动变速器成为了制约国内动力总成技术发展的重要因素。国内手动变速器的技术在国际上也较为落后,虽然目前大部分厂商都拥有生产手动变速器的设备和能力,但普遍以 5档手动变速箱为主,对于 5 档以上的产品,还得借助一些国外技术进行研究,并且生产出来的产品或多或少还存在 齿轮 敲击啸叫噪音、换档性能低下等问题。可以说,目前国内的手动变速器在制造或研发方面处于尚未成熟的阶段。 现代汽车工业的飞速发展以及人们对汽车的要求不断的变化,机械式变速器不能满足人们的需要。从 40 年代初,美国成功研制出两 档 的液力 动变速器技术得到了迅速发展。 80年代,美国已将液力自动变速器作为轿车的标准装备。1983 年时,美国通用汽车公司的自动变速器装车率已经达到了 94%。近些年来,由于电子技术和电子计算机技术的发展,自动变速器技术已经达到了相当高的水平。自动变速器与机械式变速 器相比,具有许多不可比拟的优势:提高发动机和传动系的使用寿命;提高汽车的通过性;具有良好的自适应性;操纵更加方便。 目前,国内变速器厂商都朝无级变速器和自动变速器方向发展,国内现已有好几款轿车已经应用上无级变速器,而重型汽车则采用多中间轴的形式,将低速档和高速档区分开。 在跨越了三个世纪的一百多年后的今天,汽车还没有使用上满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是 ,人们始终没有放弃寻 汽车行驶的速度是不断变化的,这就要求汽车的变速器的变速比要尽量多,这就是无级变速 (称 。尽管传统的齿轮变速箱并不理想,但其以结构简单、效率高、功率大三大显着优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。 找实现理想汽车变速器的努力 ,各大汽车厂商对无级变速器 (现了极大的热黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 情,极度重视 汽车领域的实用化进程。这是世界范围尚未根本解决的难题,也是汽车变速器的研究的终极目标。 围绕汽车变速箱四个研究方向,各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。 1 摩擦传动 属带式无级变速箱 (传动功率已能达到轿车实用的要求,装备金属带式无级变速箱的 轿车已达 100多万辆。据报道:大排量 6缸内燃机( 奥迪 能传动 142193率,280是真正意义的无级变速器。 另一种摩擦传动 为 滚轮转盘式。日产把它装在概念车 款公爵 (也装用这种 与 3引擎输出为 33094配使用,可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。 从 V 形橡胶带 V 型金属带 到滚轮转盘式 擦传动 研究已持续了整整一个世纪,尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平,也已经装备上汽车达到了实用的水平。但齿轮变速箱依然占据着半壁河山,这至少说明了四个问题: ( 1)无级变速( 汽车变速箱始终追逐的目标。 ( 2)摩擦传动 ( 3)摩擦传动 ( 4)摩擦传动 率无法与齿轮变速相比。 2液力传动 人们经常把液力自动变速器( 无级变速器( 个概念混为 一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档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( 是无级变速,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。 从原始橡胶带无级变速箱到现代金属链无级变速箱、滚轮转盘式 年大回转说明:无级变速箱是汽车变速箱的最终归属,液力自动变速器只不过是一种过渡产品。 3电控机械式自动变速器 电控机械式自动变速器 (称 和液力自动变速器( 样,不是无级变速器,是有级变速器的自动换档控制。其特点是机械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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 4 齿轮无级变速器 5 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。 据最新消息:一种 齿轮无级变速装置 (称 已经试制成功,并已经进行了 多次样机试验。 齿轮无级变速装置 结构相当简单,只有不足 20种非标零件, 51个零件,生产成本甚至低于手动变速箱。预计今年进行装车试验。 齿轮无级变速器的优势表现为: ( 1)传动功率大, 200 ( 2)传动效率高, 90%以上的传动效率是很容易达到的; ( 3)结构简单,大幅度降低生产成本,相当于自动变速箱的 1/10; ( 4)对汽车而言,提高传动效率,节油 20%; ( 5)发动机在理想状态下工作,燃料燃烧完全,排放干净,极大的减少了对环境的污染。 车变速器设计的目的和意义 随着经济和科学技术的不断发展,汽车工业也渐渐成为我国支柱产业,汽车的使用已经遍布全国,而随着我国加入 民的生活水平不断提高,微型客货两用车、轿车等高级消费品已经入平常家庭。 在我国,汽车工业起步较晚。入世后,我国的汽车面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业的不断壮大,以及汽车行业持续快速的发展,如何设计出经济实惠,工作可靠,性能优良,且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有的机遇的同时,不得不承认在许多技术上,我国与发达国家还有一定差距,所以我们要 努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。 现代汽车的动力设置,几乎都采用往复活塞式内燃机。它具有体积小,质量轻,工作可靠,使用方便等优点。但其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾。 此外,汽车的使用条件颇为复杂,变化很大。如汽车的载货量、道路坡度、路面好坏以及交通情况等。这就要求汽车的牵引力和车速具有较大的变化范围,以及适应使用的需要。当汽车在平坦的道路上,以高速行驶时,可挂入变速器的高速档;而在不平的路上或爬较大的坡道时,则应挂入变速器的低速档。根据汽车的使用条件,选择合适的变速器档位,不仅是汽车动 力性的要求,而且也是汽车燃料经济性的要求。例如,汽车在同样的载货量、道路、车速等条件下行时,往往可挂入较高的变速器档黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 位,也可挂入较低的档位工作。此时只是发动机的节气门开度和转速或大或小而已,可是发动机在不同的工况下,燃料的消耗量是不一样的。一般变速器具有四个或更多的档位,驾驶员可根据情况选择合适的档位,使发动机燃料消耗量减小。 经过这几年的学习,我掌握了多门基础知识和专业知识。在大学毕业,即将走向工作岗位之际,按学校的要求,进行了 速器的设计。充分体现了设计者的知识掌握和创新思维。通过本次设计, 我将进一步巩固所学的知识,提高实际运用能力,并为以后参加工作打下良好的基础。 车变速器设计的研究方法和主要内容 在本次设计中,由于是对传统的变速器进行改进性设计,我在设计中参考了一汽集团的 用了锁环式同步器的换档方式。 在设计中,我们除了对汽车变速器的结构进行了合理的布置外,还运用了材料力学、机械原理、机械设计等知识,对变速器的重要零件 轴和齿轮进行受力分析,强度、刚度的校核,以及为这些零件选择合理的工程材料和热处理方法,同时也为变速器选择合理的同步器和操 纵机构。 通过参考 型货车的变速器及学校实验室里的松花江中型货车的变速器,对变速器进行整体结构布置,校核轴和齿轮的强度、刚度,选择材料和热处理方法;接下来的主要任务是绘制变速器的装配图和重要的零件图,确定个零件的精度等级及其它参数;最后,是对整体论文的编写整理整个设计过程中的各种资料,以及对前期设计中的错误做出修改。 本次设计主要是依据参考的中型货车的参数,通过对变速器各部分参数的选择和计算,设计出一种基本符合要求的手动 5 档变速器。本文主要完成下面一些主要工作: 1 参数计算。包括 变速器传动比计算、中心距计算、齿轮参数计算、各档齿轮齿数的分配; 2 变速器齿轮设计计算。变速器齿轮几何尺寸计算;变速器齿轮的强度计算及材料选择;计算各轴的扭矩和转速;齿轮强度计算及检验; 3 变速器轴设计计算。包括各轴直径及长度计算、轴的结构设计、轴的强度计算、轴的加工工艺分析; 4 变速器轴承的选择及校核; 5 同步器的设计选用和参数选择; 6 变速器操纵机构的设计选用; 7 变速器箱体的结构设计。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 2 章 变速器的结构方案的确定 速器传动机构分析和布置方案的确定 目前,汽车上采用的 变速器结构形式是多种多样的,这是由于各国汽车的使用、制造、修理等条件不同,也是由于各种类型汽车的使用要求不同所决定的。尽管如此,一般变速器的结构形式,仍具有很多共同点。各种机构形式都有其各自的优缺点,这些优缺点随主观和客观条件的变化而变化。因此,设计人员应深入实际,收集资料,调查研究,对结构进行分析比较,并尽可能地考虑到产品的系列化、通用化和标准化,最后确定较合适的方案。 机械式变速器具有结构简单、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得到广泛应用。 通常,有级变速器具有三个、四个、五 个前进档;重型载货汽车和重型越野车则采用多档变速器,其前进档位数多大 6 16 个甚至 20 个。变速器档位的增多可提高发动机的功率利用率、汽车的燃料经济性和平均车速,从而可提高汽车的运输效率,降低运输成本。但档位数的增多也使变速器的尺寸及质量增大,结构复杂,制造成本提高,操纵也复杂。 某些轿车和货车的变速器,采用仅在良好的路面和空载行驶时才使用的超速档。采用传动比小于 1(约为 超速档,可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。 机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关,包括齿轮副的数目、齿轮的转速、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。 轴式与中间轴式变速器的优缺点分析 1两轴式变速器 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曲面齿轮,发动机横置时则采用斜齿圆柱齿轮;多数方案的倒档传动常用滑动齿轮,其他档位均采用常啮合齿轮传动。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,所以在高档工黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 作时齿轮和轴承均承载,工作噪声增大且易损坏;受结构限制其一档速比不能设计的很大;对于前进 档 ,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汽车上。其特点是:变速器一轴后端与常啮合齿轮做成一体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承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,噪声低,齿轮和轴承的磨损减少。因为直接档的利用率要高于其他档位,因而提高了变速器的使用寿命;在其他前进档位工作时,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 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,还有各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,这是它的缺点。 速器 倒 档 布置方案分析确定 倒档齿轮的结构及其轴的位置,应与变速器的整体结构方案同时考虑。倒档设计在变速器的左侧或右侧在机构上均能实现,不同之处是挂倒档时驾驶员移动变速杆的方向改变了。在结构布置上,要注意的是在不挂入倒档时,为了防止意外挂入倒档,一般在挂倒档时设有一个挂倒档 时需克服弹簧所产生的力,用来提醒驾驶员注意。倒档齿轮不能与第二轴齿轮有啮合的状况。换倒档时能顺利换入倒档,而不和其它齿轮发生干涉。 与前进 档 位比较,倒 档 使用率不高,而且都是在停车状态下实现换倒 档 ,故多数方案采用直齿滑动齿轮方式换倒 档 。为实现倒 档 传动,有些方案利用在中间轴和第二轴上的齿轮传动路线中,加入一个中间传动齿轮的方案;也有利用两个联体齿轮方案的。前者虽然结构简单,但是中间传动齿轮的轮齿,是在最不利的正、负交替对称变化的弯曲应力状态下工作;而后者是在较为有利的单向循环弯曲应力状态下工作,并使倒 档 传动比略 有增加。也有少数变速器采用结构复杂和使成本增加的啮合套或同步器方案换入倒档。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 图 倒档布置方案 图 布置方案。图 时利用了中间轴上的一 档 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,使换档 困难。图 传动比,缺点是换 档 程序不合理。图 档 更为轻便,且能获得较大的倒 档 传动比。图 示方案针对图 示方案的缺点做了修改,因而取代了图 档 齿轮做成一体,将其齿宽加长。图 档 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 档 传动采用图 缺点是一、倒档 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。 速器零、部件结构方案分析确定 轮形式 变速器齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。与直齿圆柱齿轮比较,运转平稳、作时噪声低等优点;缺点是制造时工艺复杂,工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮 ,尽管这样会使常啮合齿轮数增加,并导致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒 档 。 变速器齿轮可以与轴设计为一体或与轴分开,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,其内径直径到齿根圆处的厚度 b (响齿轮强度。要求尺寸 b 应该大于或等于轮齿危险断面处的厚度。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 条件下应尽可能取大些,至少满足尺寸要求 : 黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 2) (式中: 2d 花键内径。 图 速器齿轮尺寸控制图 为了减小质量,轮辐处厚度 应在满足强度条件下设计得薄些。图 齿轮表面粗糙度数值降低,则噪声减少,齿面磨损速度减慢,提高了齿 轮寿命。变速器齿轮齿面的表面粗糙度应在 速器自动脱档机构形式分析确定 自动脱 档 是变速器的主要故障之一。由于接合齿磨损、变速器刚度不足以及振动等原因,都会导致自动脱 档 。为解决这个问题,除工艺上采取措施以外,目前在结构上采取措施且行之有效的方案有以下几种: 1 将两接合齿的啮合位置错开,如图 示。这样在啮合时,使接合齿端部超过被接合齿的 1 3用中两齿接触部分受到挤压同时磨损,并在接合齿端部形成凸肩,可用来阻止接合齿自动脱 档 。 2 将啮合齿套齿座上前齿圈的齿厚切薄(切下 这样,换 档 后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住,从而阻止自动脱 档 ,如图 示。 3 将接合齿的工作面设计并加工成斜面,形成倒锥角(一般倾斜 2 3),使接合齿面产生阻止自动脱 档 的轴向力,如图 3种方案比较有效,应用较多。将接合齿的齿侧设计并加工成台阶形状,也具有相同的阻止自动脱 档 的效果。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 a) b) c) 图 章小结 本章主要针对 变速器传动机构进行分析和布置方案方案的确定以及变速器零、部件的结构的确定,为下面的设计过程作铺垫。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 第 3 章 载货汽车主要参数的确定 动机的选择 根据现在载货汽车选用发动机的情况,参照 型货车,针对本次设计任务选用 大柴 表 柴 油机技术参数 发动机型号 大柴 动机形式 四缸直 列,电控共轨 燃油种类 柴油 排量 放标准 国 最大输出功率 88大马力 120马力 最大扭矩 245N m 最大扭矩转速 2000 全负荷最低燃油耗率 210g/h 发动机净重 290动机尺寸 790 784 796定转速 3200缸行程 105缸缸径 98量参数的确定 汽车的 整备质量利用系数0m: 00 ( 式中 汽车的载质量; 0m 整车 整备质量。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 表 车的质量系数0m参数 车型 总质量 m货 车 1.8 6.0装柴油机的货车为 汽车总质量 商用货车的总质量m 、载质量 驾驶员以及随行人员质量三部分组成,即 51 (式中,1等于座位数。 此载货汽车是柴油机,查表 量利用系数为 载质量 是 103由公式 ( : 0 0 000 mm m e =2000 2500为此车设计为单排室 ,所以1n=2,由公式 ( : 510 =( 2000 2500) +3000+2 65 =5130 5630课题选用 500 速的确定 3m a xm a xm a x 7614036001 (式中 发动机最大功率, 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 T 传动系传动效率,对单级主减速器驱动桥的 4 2式汽车取 T 汽车总质量, g 重力加速度, m f 滚动阻力系数,对载货汽车取 矿用自卸汽车取 轿车等高速车辆需考虑车速影响并取 f 最高车速, h; 空气阻力系数,轿车取 车取 车取 汽车正面投影面积,若无测量数据,可按前轮距 车总高 H、汽车总宽 对轿车 A 对载货汽车 A 。 由公式 ( : 3m a xm a xm a x 7614036001 3m a xm a x 7 6 1 4 0 0 0 0 88 算出95km/h, 因为载货汽车 最高设计车速不大于 110km/h,所以 该车满足要求。 章小结 本章主要介绍了发动机主要参数的确定、发动机选型与车速的确定,这是设计本课题的前提,为以后的设计确定了方向。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 第 4 章 变速器主要参数的选择 速器档位数目及各档传动比 速器档位数目的确定 对不同类型的汽车,具有不同的传动系档位数,其原因在于它们的使用条件不同、对整车性能要求不同、汽车本身的比功率不同。而传动系的档位数 的多少对汽车动力性、经济性影响很大。档数多,可以使发动机经常在最大功率附近的转速工作,而且发动机转速变化范围小,发动机平均功率高,故 可提高汽车的动力性。即提高汽车的加速能力和爬坡能力。档数多也增加了发动机在低油耗区工作的可能性,因而提高了汽车的燃料经济性。 档 数多少还影响相邻的低档与高档间传动比的比值。档数多,则此比值小,换 档 容易。相邻的低档与高档间传动比的比值不应大于 且 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。 档数多的缺点是使变速器的结构复杂、质量增大、操纵不轻便等。 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。总质量 下的货车多采用四档变速器,总质量 货车多采用五档变速器。总质量大于 10t 的货车多采用六档变速器。多档变速器多用于总质量大些的货车和越野汽车上。 减速比的确定 (式中; 汽车行驶速度 ( km/h); n 发动机转速 ( r/ r 车轮滚动半径 ( m); 变速器传动比 ; 0i 主减速器传动比。 0377.0 549T 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 (式中: 发动机最大扭矩( N m); 发动机最大功率( 发动机最大功率转速( r/ 转矩适应系数 =式中: 发动机最大扭矩转速 已知:最高车速5 km/h;最高档为直接档,传动比5; 车轮滚动半 径由所选用的轮胎规格 16得到 r =m);发动机最大扭矩转速 2000 (r/转矩适应系数 =公式( ( 到发动机最大功率转速000 (r/动机转速 n =000( r/由公式( 得到主减速器传动比 : 速器一档传动比的确定 在选择最低 档 传动比时,应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮和地面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等来综合考虑来确定。 汽车行驶方程式 (汽车爬坡时车速不高,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: ( m a xm a xm a a x s o s ag 20e m a 15 一般货车的最大爬坡度约为 30%,即则由最大爬坡度要求的变速器 1挡传动比为 : (式中: m 汽车总质量 , 55000m g 重力加速度 , 8.9g m/s; f 道路附着系数 , 02.0f ; r 驱动车轮的滚动半径 , 41.0rr m; 发动机最大转矩 , 245m 0i 主减速比 , i; T 汽车传动系的传动效率 , 。 将各数据代入式 (得: 根据驱动车轮与路面的附着条件: (可求得变速器一 档 传动比为: (式中 : 2G 汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷, 因为货车 4 2后轮双胎满载时后轴的轴荷分配范围为 60% 68%,所以 500iT 0m a xm a xm a s o s( 0)s m a xm a xm a 201r iT 0黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 65 =35035N 道路的附着系数,计算时取 其他参数同式 ( 将各数据代入式 (: 通过以上计算可得到 产汽车中,轿车变速器传动比变化范围是 3 4,中、轻型货车约为 5 6,其他货车在 7以上。所以在本设计中,取 速器各档传动比的确 定 变速器各档传动比之间的关系基本是几何级数 ,故相邻档位传动比比值就是几何级数的公比;但是 实际上与理论值略有出入,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。 此变速器的最高档为直接档,其传动比为 档传动比初选为 间各档的传动比按理论公式1 1 中 n 为档位数)求得公比。 因为 所以: 速器中心距的确定 对中间轴式变速器,是将中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中 心距 A ;对两轴式变速器,将变速器输入轴与输出轴线之间的距离称之为变速器中心距 A 。它是一个基本参数,其大小不仅对变速器的外形尺寸、体积和质量大小有影响,而且对轮齿的接触强度有影响。中心距越小,轮齿的接触应力越大,齿轮寿命越短。因此,最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。变速器轴经轴承安装在壳体上,从布置变速器的可能与方便和不因同一垂直面上的两轴承孔之间的距离过小而影响壳体的强度考虑,要求中心距取大些。此外,受 一档小齿轮齿数不能过少的限制,a 17 中心距也要取大些。还有,变速器中心距取得过小,会使变速器长度增加,并因此使轴的刚度被削弱和使齿轮的啮合状态变坏。 中间轴式变速器的中心距 A (根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初选,经验公式为: (式中 : 中心距系数,乘用车: ,商用车: 发动机的最大转矩 (N m); 1 变速器一挡传动比; g 变速器的传动效率,取 96%; 将各数代入式 (得 也可以由发动机最大转矩按下式直接求出: (式中: 按发动机最大转矩 时的中心距系数,商用车取 各数代入式 (得 综上所述,初选中心距 A =110 速器的齿轮参数的确定 轮齿数 确定变速器齿轮齿数时,应考虑: 1尽量符合动力性、经济性等对各档传动比的要求; 3 1K A K A 5 3 1m a x3 3 18 2最少齿数不应产生根切。通常,变速器中间轴一档齿轮是齿数最少的齿轮,此齿轮不应产生根切,而且齿根圆直径应大于中间轴直 径; 3互相啮合的齿轮,齿数间不应有公因数,速度高的齿轮更应注意这点; 4齿数多,可降低齿轮传动的躁声。 轮模数 齿轮模数由轮齿的弯曲疲劳强度或最大载荷作用下的静强度所决定。选择模数时应考虑到当增大齿宽而减小模数时将降低变速器的噪声,而为了减小变速器的质量,则应增大模数并减小齿宽和中心距。降低噪声水平对轿车很重要,而对载货汽车则应重视减小质量。 根据圆柱齿轮强度的简化计算方法,可列出齿轮模数 间有如下关系: 直齿轮模数 (式中 计算载荷, N K 应力集中系数,直齿齿轮取 摩擦力影响系数,主动齿轮取 动齿轮取 z 齿轮齿数; 齿宽系数,直齿齿轮取 y 齿形系数,见图 4 w 轮 齿 弯 曲 应 力 , 当T 时 , 直 齿 齿 轮 的 许 用 应 力850400 w 斜齿轮法向模数 (式中 计算载荷, N K 应力集中系数,斜齿齿轮取 3 23 黑龙江工程学院本科生毕业设计 19 斜齿螺旋角; 摩擦力影响系数,主动齿轮取 动齿轮取 z 齿轮齿数; 齿宽系数,斜齿齿轮取 y 齿形系数,见图 4 w 轮齿弯曲应力,当T 时,对乘用车变速器斜齿齿轮的许用应力350180 w 商 用 车 变 速 器 斜 齿 齿 轮 的 许 用 应 力250100 w 从轮齿应力的合理性及强度考虑 ,每对齿轮应有各自的模数 ,但出于工艺考虑,模数应尽量统一 ,多采用折衷方案。表 表 车变速器齿轮的法向模数( 车型 乘用车的发动机排量 V/L 货车的最大总质量 t V V 14.0 数nm/计时所选模数应符合国标 满足强度要求。 表 车变速器常用齿轮 模数( 一系列 系列 对货车,减小质量比减小噪声更重要,故齿轮应该选用大些的模数;现代汽车变速器通常是高档齿轮用一种模数,一档和倒档齿轮用另一种模数。 啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线。由于工艺上的原因,同一变速器中的接合齿模数相同。其取值范围是:乘用车和总质量货车为 质量取较小的模数值可使齿数增多,黑龙江工程学院本科生毕业设计 20 有利于换 档 。 由表 且参照同类车型选取模数 图 形系数 y 形、压力角及螺旋角 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。变速器齿轮用 20 ,啮合套或同步器的接合齿压力角用 30。 斜齿轮在 变速器中得到广泛的应用。选斜齿轮的螺旋角,要注意它对齿轮工作噪声齿轮的强度和轴向力的影响。从提高低档齿轮的抗弯强度出发,不希望用过大的螺旋角;而从提高高档齿轮的接触强度着眼,应选用较大螺旋角。 斜齿轮传递转矩时,要产生轴向力并作用到轴承上。设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡,以减少轴承负荷,提高轴承寿命。因此,中间轴上的不同 档 位齿轮的螺旋角应该是不一样的。为使工艺简便,在中间轴轴向力不大时,可将螺旋角设计成一样的,或者仅取为两种螺旋角。中间轴上全部齿轮的螺旋方向应一律取为右旋,则第一、第二 轴上的斜齿轮应取为左旋。轴向力经轴承盖作用到壳体上。一 档 和倒 档 设计为直齿时,在这些 档 位上工作,中间轴上的轴向力不能抵消 (但因为这些 档 位使用得少,所以也是允许的 ),而此时第二轴则没有轴向力作用。 根据图 使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡,须满足下述条件: 111 F ;222 F (黑龙江工程学院本科生毕业设计 21 由于 T=2211 , 为使两轴向力平衡,必须满足 2121(式中,11r , 2r 为节圆半径; T 为中间轴传递的转矩。 图 最后可用调整螺旋角的方法,使各对啮合齿轮因模数或齿数和不同等原因而造成的中心距不等现象得以消除。 斜齿轮螺旋角可在下面提供的范围内选用: 两轴式变速器为 : 20 30 中间轴式变速器为: 22 34 货车变速器: 18 34 汽车变速器的齿形、压力角及螺旋角按表 表 汽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 , 25 45 一般货车 20 18 26 重型车 低 档 、倒 档 齿轮 25 小螺旋角 宽 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均有影响。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 22 考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减少质量,应该选用较小的齿宽。另一方面,齿宽减小使斜齿轮传动平稳的优点被削弱,此时虽然可以用增加齿轮螺旋角的方法给予补偿,但这时轴承承受的轴向力增大,使其寿命降低。齿宽窄又会使齿轮的工作应力增加。选用宽些的齿宽,工作时会因轴的变 形导致齿轮倾斜,使齿轮沿齿宽方向受力不均匀造成偏载,导致承载能力降低,并在齿宽方向磨损不均匀。 通常根据齿
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