从汽车诞生时起，汽车变速器在汽车传动系中扮演着至关重要的角色。现代汽车上广泛采用内燃机作为动力源，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动力性和燃油经济性能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾，在传动系统中设置了变速器。
本文以哈飞路宝汽车的一些整车参数和发动机参数为依据，进行变速器的设计。设计的主要内容包括变速器传动机构布置方案的确定，变速器主要参数如挡数、传动比范围、中心距、各挡传动比、外形尺寸、齿轮参数、各挡齿轮齿数的选择，齿轮、轴、轴承的设计校核，同步器、操纵机构及箱体的设计及对轴的有限元分析。
在设计的过程中，本文根据轿车变速器的设计要求和车辆动力传动系统自身的特点，参考多篇文献资料，以及国内外变速器设计图册，从经济性和实用性方面着手进行分析,设计出一种两轴式五挡变速器。

关键词：变速器；齿轮；轴；箱体；设计

ABSTRACT

Since automobile was born, the transmission has played a critical role in the drivetrain. Modern cars widely uses engines as the power source. The range of torque and speed are small, but complex using conditions require the automobile’s dynamic and fuel economical efficiency can change in a very large range. To solve this contradiction, transmission is set up in the drivetrain.
The transmission is designed based on engine parameters and vehicle parameters of Ha Fei Lu Bao automobile in this text. The main design contents include the layout program of transmission drive-mechanism, the selection of main transmission parameters such as shifts, the range of gear ratio, center-spacing, each gear ratio, size, gear parameters and the numble of each gear, the design and verification of gears, shafts and bearings, the design of synchronizer, manipulation-framework and gearbox.
Bases on the design requirement and the characteristic of power transmission system, consulting a great deal of literatures and transmission design drafts from both home and overseas,at economical efficiency and practicability angle, a small kind of two-shafted five block transmission is designed.

Key words: Transmission；Shell；Gear；Shaft；Design

摘要……………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章绪论…………………………………………………………………………………1
1.1 选题的目的及意义……………………………………………………………………1
1.2 国内外研究现状………………………………………………………………………1
1.3 研究方法设计…………………………………………………………………………2
1.4 研究内容设计…………………………………………………………………………3
第 2 章变速器传动机构布置方案……………………………………………………4
2.1变速器传动机构布置方案分析………………………………………………………4
2.1.1两轴式和中间轴式变速器 ……………………………………………………4
2.1.2倒档的形式和布置方案 ………………………………………………………4
2.2 变速器零、部件布置方案分析 ………………………………………………………5
2.2.1齿轮形式 ………………………………………………………………………5
2.2.2换挡的结构形式 ………………………………………………………………5
2.2.3轴承的形式 ……………………………………………………………………6
2.2.4轴的形式 ………………………………………………………………………7
2.3 变速器操纵机构布置方案设计………………………………………………………7
2.3.1变速器操纵机构的分类 ………………………………………………………7
2.3.2典型的操纵机构及其锁定装置设计……………………………………………7
2.4 本章小结……………………………………………………………………………9
第 3 章变速器主要参数的选择及设计计算 ………………………………………10
3.1 变速器设计依据的主要参数 ………………………………………………………10
3.2 挡数及传动比范围的确定……………………………………………………………10
3.2.1挡数的确定……………………………………………………………………10
3.2.2传动比范围……………………………………………………………………10
3.3 变速器各档传动比的确定 …………………………………………………………11
3.3.1 主减速器传动比………………………………………………………………11
3.3.2 最低挡传动比计算……………………………………………………………11
3.3.3 变速器各挡传动比的分配……………………………………………………13
3.4 中心距的选择…………………………………………………………………………13
3.5 外形尺寸确定…………………………………………………………………………13
3.6 齿轮参数确定…………………………………………………………………………14
3.7 各挡齿轮齿数的分配…………………………………………………………………17
3.7.1 确定一挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………17
3.7.2 确定二挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………18
3.7.3 确定三挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………19
3.7.4 确定四挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………19
3.7.5 确定五挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………20
3.7.6 确定倒挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………20
3.8 变速器齿轮的变位……………………………………………………………………21
3.8.1 确定一挡齿轮变位系数………………………………………………………21
3.8.2 确定二挡齿轮变位系数………………………………………………………22
3.8.3 确定三挡齿轮变位系数………………………………………………………23
3.8.4 确定四挡齿轮变位系数………………………………………………………24
3.8.5 确定五挡齿轮变位系数………………………………………………………25
3.8.6 本次设计所有齿轮的几何尺寸………………………………………………25
3.9 本章小结………………………………………………………………………………27
第 4 章变速器主要结构元件的设计与计算………………………………………28
4.1 齿轮损坏的原因及形式………………………………………………………………28
4.2 齿轮材料的选择原则…………………………………………………………………28
4.3 计算各轴的转矩………………………………………………………………………29
4.4 齿轮强度计算…………………………………………………………………………29
4.4.1 齿轮弯曲强度校核……………………………………………………………30
4.4.2 齿轮接触应力校核……………………………………………………………33
4.5 轴的强度计算…………………………………………………………………………38
4.5.1 初选轴的直径…………………………………………………………………38
4.5.2 轴的刚度计算…………………………………………………………………39
4.5.3 轴的强度校核…………………………………………………………………47
4.6 轴承校核……………………………………………………………………………51
4.6.1输入轴轴承校核………………………………………………………………51
4.6.2输出轴轴承校核………………………………………………………………52
4.7 同步器设计……………………………………………………………………………53
4.7.1惯性式同步器…………………………………………………………………54
4.7.2 同步器主要尺寸的确定………………………………………………………55
4.7.3 主要参数的确定………………………………………………………………56
4.8 轴的有限元分析……………………………………………………………………59
4.8.1有限元基本理论简介…………………………………………………………59
4.8.2 有限元分析基本步骤…………………………………………………………60
4.8.3变速器输出轴的有限元分析的主要步骤……………………………………60
4.9 本章小结………………………………………………………………………………66
第 5 章变速器操纵机构和箱体设计………………………………………………67
5.1直接操纵手动换挡变速器……………………………………………………………67
5.2远距离操纵手动换挡变速器…………………………………………………………69
5.2.1换挡操纵机构（外换挡操纵机构）……………………………………………69
5.2.2 换挡机构（内换挡操纵机构）…………………………………………………70
5.3电控自动换挡变速器…………………………………………………………………71
5.4 变速器箱体 …………………………………………………………………………72
5.5 本章小结……………………………………………………………………………73
结论…………………………………………………………………………………………74
参考文献 ……………………………………………………………………………………75
致谢……………………………………………………………………………………………76
附录……………………………………………………………………………………………77

题目名称 HLJIT5H-100变速器设计
一、设计（论文）目的、意义
为了往复活塞式发动机的工作特性，满足消费者对汽车高性能、安全、可靠、舒适性的需求，所以对变速器的性能要求也更高。现代汽车上广泛采用的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，因此，在汽车传动系中设置了变速器和主减速器，以达到减速增矩的目的。手动变速器有成本低、可靠性高、维护简便的特点。
随着汽车对安全、节能、环保的不断重视，汽车变速器作为整车的一个关键部件，其产品的质量对整车的安全使用及整车性能的影响是非常大的，因而对汽车后桥进行有效的优化设计计算是非常必要的。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
基本参数
驱动型式：4*2
总质量：1.4t
驱动桥满载：0.7T;
最高车速145km/h
最大爬坡：30%
设计5档二轴式变速器
设计的主要内容：
（1）研究汽车机械变速器的组成、结构与设计；
（2）建立有限元计算模型；
（3）研究汽车机械变速器的载荷；
（4）加载进行应力分析与结果分析；
（5）对汽车机械变速器的结构参数进行优化设计。

技术要求（研究方法）：
（1）要求研究汽车有限元分析、优化设计基本理论，并将其与机械制图、机械设计、材料力学、计算机软件等相关知识有机结合、熟练运用；
（2）要求运用CAD/CAM/CAE软件进行建模；
（3）运用有限元分析软件进行有限元静力学分析，重点进行弯曲强度分析；
（4）实现变速器参数的优化设计。

三、设计（论文）完成后应提交的成果
设计图纸（合0号图纸2.5张）；
设计说明书（2万字左右）；
相关外文翻译（1篇2千字左右）；
基于有限元分析软件的输出轴静力学分析；

HLJIT5H-100变速器设计[汽车]

内容简介：: 毕业设计中期检查表填表日期 2011 年 4 月 20 日迄今已进行 7 周剩余 9 周学生姓名鲍丽院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程导教师姓名崔宏耀职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称速器设计学生填写毕业设计工作进度已完成主要内容待完成主要内容 1、收集毕业设计有关资料，完成开题报告； 2、确定变速器的总体布置方案； 3、根据变速器的基本参数计算个档的传动比； 4、计算变速器的各档齿轮并进行校核； 5、对变速器的轴和轴承进行设计计算并校核； 6、绘制装配图。 1、确定换挡机构的形式； 2、绘制齿轮和轴的零件图； 3、撰写说明书。存在问题及努力方向在设计的过程中，对齿轮计算过程中的凑配齿轮齿数问题很不熟练，经常出错，一对齿轮的选择失误，就会引起所有的齿轮重新计算。经过进一步的计算，使我的齿轮参数更加符合设计要求。学生签字：指导教师意见指导教师签字：年月日教研室意见教研室主任签字：年月日毕业设计（论文）任务书学生姓名鲍丽系部汽车与交通工程专业、班级车辆 07导教师姓名崔宏耀职称副教授从事专业车辆工程是否外聘否题目名称速器设计一、设计（论文）目的、意义为了往复活塞式发动机的工作特性，满足消费者对汽车高性能、安全、可靠、舒适性的需求，所以对变速器的性能要求也更高。现代汽车上广泛采用的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，因此，在汽车传动系中设置了变速器和主减速器，以达到减速增矩的目的。手动变速器有成本低、可靠性高、维护简便的特点。随着汽车对安全、节能、环保的不断重视，汽车变速器作为整车的一个关键部件，其产品的质量对整车的安全使用及整车性能的影响是非常大的，因而对汽车后桥进行有效的优化设计计算是非常必要的。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）基本参数驱动型式： 4*2 总质量：动桥满载：最高车速 145km/h 最大爬坡： 30% 设计 5 档二轴式变速器设计的主要内容：（ 1）研究汽车机械变速器的组成、结构与设计；（ 2）建立有限元计算模型；（ 3）研究汽车机械变速器的载荷；（ 4）加载进行应力分析与结果分析；（ 5）对汽车机械变速器的结构参数进行优化设计。技术要求（研究方法）：（ 1）要求研究汽车有限元分析、优化设计基本理论，并将其与机械制图、机械设计、材料力学、计算机软件等相关知识有机结合、熟练运用；（ 2）要求运用件进行建模；（ 3）运用有限元分析软件进行有限元静力学分析，重点进行弯曲强度分析；（ 4）实现变速器参数的优化设计。、设计（论文）完成后应提交的成果设计图纸（合 0 号图纸）；设计说明书（ 2 万字左右）；相关外文翻译（ 1 篇 2 千字左右）；基于有限元分析软件的输出轴静力学分析；四、设计（论文）进度安排（ 1）调研、资料收集、完成开题报告第 2 周（ 2）整体方案设计，完成结构示意图（手绘）第 3 周（ 3）结构设计计算，有限元分析， 4 （ 4）绘制设计图 9 （ 5）编写设计说明书 13 周（ 6）毕业设计（论文）审核、修改第 14、 15 周（ 7）毕业设计（论文）答辩准备及答辩第 16 周五、主要参考资料 1刘惟信 M2臧杰，阎岩 M械工业出版社， 3王望予 4 版） M械工业出版社， 4余志生 4 版） M械工业出版社， 5王宝玺，贾庆祥 3 版） M械工业出版社， 6杨可桢，程光蕴，李仲生五版） M等教育出版社， 7殷玉枫设计课程设计 M械工业出版社， 8蔡春源 M金工业出版社， 9徐灏 3） M1991 六、备注指导教师签字： 2011 年 2 月 28 日教研室主任签字： 2011 年 3 月 1 日 1 附录 f a in H am to is up is to am In well of as we of a of of a - a go if at an ,500 to as up so of be so in at is A a of In in of so t in in is a a is to of at as A of to to a at 2 A o a a in s at of in to as a (is a in so if is to at as as a so of on as so if is so is In is is a to to of If is on so on If is is s n on to on is it is on so it no on is as in is in of on at by to a a 3 of As in at is of to in of a (in so if to in is in In in to so to is at be in is to of at so in At to a in to a to on to of In well a at a A by by at in in a in to as to of is by a At in is in a to of it be to is - a of 4 手动变速器如何工作如果你驾驶一台手动小轿车，那么你可能会有几个问题漂浮在脑海中。当移动换挡操纵杆时，是怎样通过变速器中齿轮的联系实现有趣的 “H”模式？当我移动操纵杆时，变速器里面是如何工作的呢？当我换错挡并听到可怕的摩擦声时，实际是什么在磨削呢？如果我在高速公路上急行时，突然换倒档会发生什么情况呢？变速器会爆炸吗？在本篇文章中，我们将回答所有这些问题，更要探索手动变速器内部。由于物理学的汽油发动机，故汽车需要传输动力。首先，任何发动机都有一条红界限转速超过最大值时，发动机不会运行也不会爆炸。第二，如果你知道马力是如何工作的，那么你一定知道当马力和扭矩达到最大值时，发动机的转速范围缩小。例如，发动机可能产生的最大马力为 5500转。变速器使发动机和驱动车轮之间的传动比变小，以使汽车加速行驶。你变速行驶时，发动机能停留在红界限或界限附近以达到最佳行驶状态。最理想的是，变速器以非常灵活的比率使发动机可以始终运行在单一的、最高性能的转速。这种想法基于连续的变速传动（无级变速器）。无级变速器有近无穷的传动比范围。在过去，无级变速器在成本、大小和可靠性上不能与四档和五档变速器相比，所以没有大量运用于汽车生产中。近年来，无级变速器的改进设计更为常见。丰田普锐斯是一辆使用无级变速器的混合动力型汽车。变速器通过离合器与发动机相连。因此，变速器输入轴与发动机以同样的转速转动。五档变速器适用于五个不同的传动比的汽车，它把输入轴产生的不同转速值传给输出轴。一个非常简单的变速器为了理解一台标准变速器的原理，下面的图表显示了一个非常简单的中间轴式双速传动变速器：让我们看一看图表中的每一部分，理解他们是怎样结合在一起的：发动机的动力通过离合器传给输入轴。输入轴和输入齿轮以一个单个单元连接。（离合器是一种装置，它可以连接和断开发动机和变速器。当你踏下离合器踏板时，发动机和离合器不连接，所以即使汽车停着不动，发动机也能运行。当你释放离合器踏板时，发动机与输入轴直接相连。输入轴与输出轴的转速与发动机相同。） 5 红色轴和齿轮被称为中间轴。这也是作为一个单一的连接件，所以所有的中间轴齿轮和其本身自旋为一个单元。输入轴和中间轴通过啮合齿轮直接相连，因此如果输入轴旋转，中间轴也旋转。这样，当离合器工作时，中间轴收到的动力直接来自发动机。黄色轴是花键轴，它通过汽车上不同传动齿轮与中间轴相连接。如果齿轮旋转，输出轴也跟着旋转。蓝色齿轮套在轴承上，所以可以在输出轴上旋转。如果发动机停转而汽车滑行时，当输出轴齿轮与中间轴静止不动时，输出轴能在其齿轮中旋转。现在，让我们看一看一挡工作过程。一挡图中，输入轴把来自发动机的动力传给中间轴，通过向右推动蓝色齿轮完成一挡传动。齿轮通过啮合套传递动力给输出轴，与此同时，输出轴左侧蓝齿轮也旋转，但是他是在轴承上空转所以对输出轴没有影响。当啮合套在中间时，变速器处于空挡。两个齿轮在输出轴上被中间轴控制以不同的传动速比。从这次讨论中，你可以回答几个问题：当你犯了一个错误挂错挡并听到可怕的磨削声时，你听到的只是齿轮错误啮合的声音。正如你看到的图表一样，所有的齿轮一直是啮合的。磨削声是齿轮在蓝色齿轮内部没有正确使用造成的。这里显示的变速器没有同步器，因此，如果你使用这样的传输机构，那么你应该使用双向离合器。双向离合器在过去的轿车中常见，并且现代的赛车中也很常见。离合器双向控制中，你首先踩下离合器踏板来分离变速器与发动机之间的动力。这样脱离了齿轮上的压力，便可以把啮合套移动到中间位置。然而，当你释放离合器踏板，使发动机转速为 “合适的速度 ”。合适的速度是在发动机运行于齿轮下每分钟适宜的转速值。这样是使蓝色齿轮和啮合齿轮以同一转速旋转，因此，啮合齿可以工作。然后，再次踩下离合器踏板，并锁止在新齿轮上。每一次齿轮传动变化时，你将踩下并释放离合器两次，因此得名 “双向离合器 ”。你还可以看到一个小型的直线运动的齿轮换挡操纵杆，可以让你变更齿轮。操纵杆移动一支杆来连接拨叉，拨叉滑动啮合套来控制输出轴上的两个齿轮。在下一节，我们将看一下真正的变速器。实时传输三个拨叉轴控制换挡拨叉使操纵杆工作。看一下顶端的拨叉轴，它们像这样旋转， 6 控制第一齿轮和第二齿轮：记住换挡操纵杆的旋转点在中间。当你向前推动拨块换入一挡，实际上是拉动操纵杆拨叉使一挡齿轮旋转。你可以认为这是你向左和向右移动操纵杆来控制不同的拨叉（因此啮合套不同）。向前和向后移动拨块使其中一对齿轮工作。倒档齿轮是一个小惰性轮。在任何时候，图中蓝色倒档齿轮是在一个方向转向对面的所有其他蓝色齿轮。因此，当汽车向前行驶时就不可能把传输逆转。然而，它们将会制造很大的噪音！毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目 : 速器设计院系名称 : 汽车与交通工程学院专业班级 : 车辆工程 07 学生姓名 : 鲍丽导师姓名 : 崔宏耀开题时间 : 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）开题报告学生姓名鲍丽系部汽车与交通工程专业、班级车辆工程 07 指导教师姓名崔宏耀职称副教授从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称速器设计一、课题研究现状、选题目的和意义现今的汽车变速器发展的十分迅速，各大公司纷纷推出新的产品，但是变速器技术的每次革新都与汽车相关科学的发展密切相关，计算机技术 ,先进制造技术，机械自动化技术，模拟仿真材料科学等都为变速器的发展提供了有力的保障，同时变速器的发展也为相关科学技术提出了更高的要求。 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。变速器作为汽车重要的组成部分，是承担放大发动机扭矩，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。从最初采用侧链传动到手动变速器，及至液力自动变速器和电控机械式自动变速器，再到现在无级自动变速器的普及，在汽车工业技术不断前进的同时，变速器也向着更平顺、更省油、更富驾驶乐趣的方向不断发展。直至双离合自动变速器的出现，变速器技术又伴随着速度和梦想，迈向了一个全新的高度。现代汽车的动力装置，几乎都采用往复活塞式内燃机。它具有相当多的优点，如体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等。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。如在坡道上行驶时，所需的牵引力往往是发动机所能提供的牵引力的数倍。而且一般发动机如果直接与车轮相连，其输出转速换算到对应的汽车车速上，将达到现代汽车极限速度的数倍。上述发动机牵引力、转速与汽车牵引力、车速要求之间的矛盾，单靠现代汽车内燃机本身是无法解决的。因此就出现了车用变速箱和主减速器。它们的共同努力使驱动轮的扭矩增大到发动机扭矩的若干倍，同时又可使其转速减小到发动机转速的几分之一。另外，现代汽车的使用条件极为复杂，在不同场合下有不同的要求。往往要受到加载运量、道路坡度、路面好坏及交通是否通畅等条件的影响。这就要求汽车的牵引力和车速能在较大范围内变化，以适应使用的要求。在条件良好的平直路面上要能以高速行驶，而在路面不平和有较大坡度时能提供较大的扭矩。变速箱的多挡位选择就能满足这些需求。此外，发动机在不同工况下，燃油的消耗量也是不一样的。驾驶员可以根据具体情况，选择变速箱的某一挡位，来减少燃油的消耗。在某些情况下，汽车还需要能倒向行驶。发动机本身是不可能倒转的，只有靠变速箱的倒挡齿轮来实现。变速器的主要功能表现为以下几点： (1)改变汽车传动比，增加驱动车轮转矩和转速变化的范围，以适应经常变化的行驶工况，同时应使发动机时刻处于最有利的工况范围内工作； (2)在发动机旋转方向不变的前提下，实现汽车的倒退行驶； (3)实现空档状态，暂时中断动力传递，以便发动机能够启动、怠速等。变速器作为汽车传动系的关键部件，对汽车的动力性与经济性，操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着直接的影响。通过调查发现，传统机械式的手动变速器仍然是目前使用最为广泛的汽车变速器。即使它有诸多缺点，如换档冲击大，体积大，操纵麻烦等：但同时它也有很多优点，结构简单紧凑，使用寿命长，瞬时传动比为常数，传动效率高达 98，生产和制造工艺成熟以及成本低等，如果能改善手动变速器上述的缺点，它还是有很大发展空间的。所以对手动变速器变速传动机构进行研究是很必要也是很有意义的。目前，国内变速器主要采用齿轮传动机构传递动力。齿轮是手动变速器的主要传动部件，由于其具有结构紧凑、效率高、寿命长、工作可靠和维修方便等特点，在运动和动力的传递等方面得到了非常普遍的应用，并且有关齿轮的设计方法也已经有了相应的规范和标准。然而随着对汽车节能环保和轻量化要求的提高，希望变速器在尺寸和质量尽量小的情况下，仍能够可靠地进行高速、重载的传递，同时具有更小的噪声，这些都对变速器的设计提出了更高的要求。针对中国变速器市场发展趋势，亚洲区技术分析师段诚武博士阐述了几点自己的见解： (一 )、在短期内，手动档变速器仍然占据主要份额，而自动档变速器将有更大的增长空间。 (二 )、鉴于中国市场情况的复杂性，长期来看变速器不是单一式的发展趋势，没有哪一种形式变速器会成为最后的赢家。 (三 )、在中国市场，从技术支持、目前的市场份额以及设备提供这几个方面来看汽油、混合动力以及柴油都具有相似性。 (四 )、从长远来看，中国本土的企业应该更加关注个产品，因为它将有非常好的前景。两轴式变速器因轴与轴承数少，有结构简单、尺寸小和容易布置等优点，此外，各中间档位因只经一对齿轮传递动力，故传动效率高同时噪声也低。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。变速器的一档或倒档因传动比大，工作时在齿轮上作用的力也增大，并导致变速器轴产生较大的挠度和转角，使工作齿轮啮合状态变坏，最终表现出轮齿磨损加快和工作噪声增加。为此，应该布置在靠近轴的支撑处，以便改善上述不良状况，然后按照从低档到高挡的顺序布置各档齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。常用档位的齿轮因接触应力过高而易造成表面点蚀损坏。将高挡布置在靠近轴的两端支撑中部区域较为合理，在该区域因轴的变形而引起的齿轮偏转较小，齿轮可保持较好的啮合状态，以减少偏载并提高齿轮寿命。机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力时处于工作状态的轮对数、每分钟转速、传递的功率、润滑系统的有效性、轮齿和壳体等零件的制造精度等。由于两轴式变速器结构简单，机械零件设计与制造精度不十分高，装配精度也较低，所以工人装配与修理均比较容易。手动变速器换挡操作完全遵从驾驶者的意志，且结构简单，故障率相对较低，占据大部分市场份额。大部分微型轿车都是装备两轴式变速器，在汽车向节能方向发展的今天，两轴式变速器将是新时代的宠儿。随着经济和科学技术的不断的发展，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。而随着我国加入民生活水平的不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。在我国，汽车工业起步较晚。入世后，我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大，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同时，不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还一定的差距，所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩仅在一定的转速区出现，为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性和经济性状态下。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。而发动机前置前轮驱动的轿车，若变速器传动比小，则常用两轴式变速器。两轴变速器有其结构简单，体积较小，制造成本低，传动效率高等特点在变速器发展中屹立不倒，虽然现在的自动变速器操作简单，但是效率很低，所以市场的大部分份额被机械式变速器占据着，汽车发展要向节能，舒适，操作方便方向发展，两轴机械变速器更是符合条件的。经过这几年的刻苦学习，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，按国家教委和学校的要求，进行了对轿车五档两轴式变速器的设计。毕业设计是对每个大学生进行知识掌握与实际运用的一次大检阅，充分体现了一个设计者的知识掌握程度和创新思想。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。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 1、研究的基本内容（ 1）研究汽车机械变速器的组成、结构与设计；（ 2）建立有限元计算模型；（ 3）研究汽车机械变速器的载荷；（ 4）加载进行应力分析与结果分析；（ 5）对汽车机械变速器的结构参数进行优化设计。 2、拟解决的主要问题（ 1）传动机构布置方案（ 2）参数的确定（ 3）主要零部件设计及校核（ 4）制装配图及零件图三、技术路线（研究方法）齿轮参数确定及各挡齿轮齿数分配轮齿强度计算轴的设计及校核轴承的选择及校核轴向尺寸的确定变速器中心距的确定变速器基本参数的确定有限元分析软件的输出轴静力学分析变速器箱体的设计选择车型，确定基本性能参数收集资料，知识准备变速器传动机构布置方案挡数及各挡传动比的确定主要零部件的设计及计算同步器和操纵机构的设计选用制装配图、零件图完成设计说明书四、进度安排（ 1）知识准备、调研、收集资料、完成开题报告第 1、 2周（ 2）整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、绘制装配草图第 3 5周（ 3）理论联系实际分析问题、解决问题，完成各挡传动比等参数确定；各挡齿轮的设计及校核；传动轴的设计及校核；轴承的选择及校核；同步器和操纵机构的设计选用；变速器箱体设计；大部分设计内容，中期检查第 6 9周（ 4）改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改第 10 13周（ 5）毕业设计审核、修改第 14、 15周（ 6）毕业设计答辩准备及答辩第 16 周五、参考文献 1刘惟信 M2臧杰，阎岩 M械工业出版社， 3王望予 4 版） M械工业出版社， 4余志生 4 版） M械工业出版社， 5王宝玺，贾庆祥 3 版） M械工业出版社， 6杨可桢，程光蕴，李仲生五版） M等教育出版社， 7殷玉枫 M械工业出版社， 8蔡春源 M金工业出版社， 9徐灏 3） M1991 10刘品 5 版） M尔滨工业大学出版社， 11蔡炳炎，徐勇，林宁 J200512向立明势 J1）： 21 41 13宁斌车变速器倒档锥度环的结构改进 J2007（ 1）： 77 82 14e i 30， 1990 15A.,71， 1996 16 宋广辉 . 乘用车两轴式机械变速器的可靠性优化设计 D. 2008. 六、备注指导教师意见：签字：年月日目录摘要第 1 章绪论 1 题的目的及意义 1 内外研究现状 1 究方法设计 2 究内容设计 3 第 2 章变速器传动机构布置方案 4 速器传动机构布置方案分析 4 轴式和中间轴式变速器 4 档的形式和布置方案 4 速器零、部件布置方案分析 5 轮形式 5 挡的结构形式 5 承的形式 6 的形式 7 速器操纵机构布置方案设计 7 速器操纵机构的分类 7 型的操纵机构及其锁定装置设计 7 章小结 9 第 3 章变速器主要参数的选择及设计计算 1 0 速器设计依据的主要参数 1 0 数及传动比范围的确定 1 0 数的确定 1 0 动比范围 1 0 速器各档传动比的确定 1 1 减速器传动比 1 1 低挡传动比计算 1 1 速器各挡传动比的分配 1 3 心距的选择 1 3 形尺寸确定 1 3 轮参数确定 1 4 挡齿轮齿数的分配 17 定一挡齿轮的齿数及传动比 17 定二挡齿轮的齿数及传动比 18 定三挡齿轮的齿数及传动比 19 定四挡齿轮的齿数及传动比 19 定五挡齿轮的齿数及传动比 2 0 定倒挡齿轮的齿数及传动比 2 0 速器齿轮的变位 2 1 定一挡齿轮变位系数 2 1 定二挡齿轮变位系数 2 2 定三挡齿轮变位系数 2 3 定四挡齿轮变位系数 2 4 定五挡齿轮变位系数 2 5 次设计所有齿轮的几何尺寸 25 章小结 27 第 4 章变速器主要结构元件的设计与计算 28 轮损坏的原因及形式 28 轮材料的选择原则 28 算各轴的转矩 29 轮强度计算 29 轮弯曲强度校核 3 0 轮接触应力校核 3 3 的强度计算 38 选轴的直径 38 的刚度计算 39 的强度校核 47 承校核 51 入轴轴承校核 5 1 出轴轴承校核 5 2 步器设计 5 3 性式同步器 5 4 步器主要尺寸的确定 55 要参数的确定 56 的有限元分析 59 限元基本理论简介 59 限元分析基本步骤 60 速器输出轴的有限元分析的主要步骤 60 章小结 66 第 5 章变速器操纵机构和箱体设计 6 7 接操纵手动换挡变速器 6 7 距离操纵手动换挡变速器 6 9 挡操纵机构（外换挡操纵机构） 6 9 挡机构（内换挡操纵机构） 70 控自动换挡变速器 71 速器箱体 72 章小结 73 结论 74 参考文献 75 致谢 76 附录 77 1 第 1 章绪论题的目的及意义随着经济和科学技术的不断的发展，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。而随着我国加入民生活水平的不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。在面临着前所未有的机遇同时，不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还一定的差距，所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩仅在一定的转速区出现，为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性和经济性状态下。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。而发动机前置前轮驱动的轿车，若变速器传动比小，则常用两轴式变速器。两轴变速器有其结构简单，体积较小，制造成本低，传动效率高等特点在变速器发展中屹立不倒，虽然现在的自动变速器操作简单，但是效率很低，所以市场的大部分份额被机械式变速器占据着，汽车发展要向节能，舒适，操作方便方向发展，两轴式变速器更是符合条件的。内外研究状况现今的汽车变速器发展的十分迅速，各大公司纷纷推出新的产品，但是变速器技术的每次革新都与汽车相关科学的发展密切相关，计算机技术，先进制造技术，机械自动化技术，模拟仿真材料科学等都为变速器的发展提供了有力的保障，同时变速器的发展也为相关科学技术提出了更高的要求。 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。变速器作为汽车重要的组成部分，是承担放大发动机扭矩，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。从最初采用侧链传动到手动变速器，及至液力自动变速器和电控机械式自动变速器，再到现在无级自动变速器的普及，在汽车工业技术不断前进的同时，变速器也向着更平顺、更省油、更富驾驶乐趣的方向不断发展。直至双离合自动变速器的出现，变速器技术又伴随着速度和梦想，迈向了一个全新的高度。现代汽车的动力装置，几乎都采用往复活塞式内燃机。它具有相当多的优点，如体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等。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。如在坡道上行驶时，所需的 2 牵引力往往是发动机所能提供的牵引力的数倍。而且一般发动机如果直接与车轮相连，其输出转速换算到对应的汽车车速上，将达到现代汽车极限速度的数倍。上述发动机牵引力、转速与汽车牵引力、车速要求之间的矛盾，单靠现代汽车内燃机本身是无法解决的。因此就出现了车用变速箱和主减速器。它们的共同努力使驱动轮的扭矩增大到发动机扭矩的若干倍，同时又可使其转速减小到发动机转速的几分之一。另外，现代汽车的使用条件极为复杂，在不同场合下有不同的要求。往往要受到加载运量、道路坡度、路面好坏及交通是否通畅等条件的影响。这就要求汽车的牵引力和车速能在较大范围内变化，以适应使用的要求。在条件良好的平直路面上要能以高速行驶，而在路面不平和有较大坡度时能提供较大的扭矩。变速箱的多挡位选择就能满足这些需求。此外，发动机在不同工况下，燃油的消耗量也是不一样的。驾驶员可以根据具体情况，选择变速箱的某一挡位，来减少燃油的消耗。在某些情况下，汽车还需要能倒向行驶。发动机本身是不可能倒转的，只有靠变速箱的倒挡齿轮来实现。两轴式变速器因轴与轴承数少，有结构简单、尺寸小和容易布置等优点，此外，各中间挡位因只经一对齿轮传递动力，故传动效率高同时噪声也低。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。变速器的一挡或倒挡因传动比大，工作时在齿轮上作用的力也增大，并导致变速器轴产生较大的挠度和转角，使工作齿轮啮合状态变坏，最终表现出轮齿磨损加快和工作噪声增加。为此，应该布置在靠近轴的支撑处，以便改善上述不良状况，然后按照从低档到高挡的顺序布置各档齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。常用挡位的齿轮因接触应力过高而易造成表面点蚀损坏。将高挡布置在靠近轴的两端支撑中部区域较为合理，在该区域因轴的变形而引起的齿轮偏转较小，齿轮可保持较好的啮合状态，以减少偏载并提高齿轮寿命。机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力时处于工作状态的轮对数、每分钟转速、传递的功率、润滑系统的有效性、轮齿和壳体等零件的制造精度等。由于两轴式变速器结构简单，机械零件设计与制造精度不十分高，装配精度也较低，所以工人装配与修理均比较容易。手动变速器换挡操作完全遵从驾驶者的意志，且结构简单，故障率相对较低，占据大部分市场份额。大部分微型轿车都是装备两轴式变速器，在汽车向节能方向发展的今天，两轴式变速器将是新时代的宠儿。究方法设计根据此次设计要求，依据哈飞路宝的整车参数和发动机参数，完成变速器的结构布置和设计。设计的主要内容有确定变速器传动机构布置方案，变速器主要参数的选 3 择，变速器齿轮的设计计算，轴与轴承的设计校核。查阅图书馆电子资源、馆藏图书和文献，以及本市各大型图书馆的馆藏图书资源，了解变速器研究领域的最新发展动向；阅读关于变速器设计方面的书籍，学习前人进行变速器设计的过程、步骤、方法和经验教训；向指导教师请教；同学之间互相讨论；亲自去实验室动手拆装各种类型的变速器，了解各种变速器的结构与工作原理进行变速器的设计和计算。究内容设计（ 1）研究汽车机械变速器的组成、结构与设计；（ 2）建立有限元计算模型；（ 3）研究汽车机械变速器的载荷；（ 4）加载进行应力分析与结果分析； 4 第 2 章变速器传动机构布置方案速器传动机构布置方案分析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。变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。根据轴的不同类型，分为固定轴式和旋转轴式两大类，而前者又分为两轴式，中间轴式和多轴式变速器。轴式和中间轴式变速器对于发动机前置前轮驱动的轿车，若变速器传动比小，则常用两轴式变速器。在设计时，究竟采用哪一种方案，除了汽车总布置的要求外，主要考虑以下四个方面： 1、结构工艺性两轴式变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体。当发动机纵置时，主减速器可用螺旋圆锥齿轮或双曲面齿轮；而发动机横置时用圆柱齿轮，因而简化了制造工艺。 2、变速器的径向尺寸两轴式变速器输出轴的前进挡均为一对齿轮副，而中间轴式变速器则有两对齿轮副。因此，对于相同的传动比要求，中间轴式变速器的径向尺寸可以比两轴式变速器小得多。 3、变速器齿轮的寿命两轴式变速器的低挡齿轮副，大小相差悬殊，小齿轮工作循环次数比大齿轮要高得多。因此，小齿轮的寿命比大齿轮的短。中间轴式变速器的各前进挡均为常啮合斜齿轮传动，大小齿轮的径向尺寸相差较小，因而寿命较接近。在直接挡时，齿轮只空转，不影响齿轮寿命。 4、变速器的传动效率两轴式变速器虽然有等于 1 的传动比，但仍要有一对齿轮传动，因而有功率损失。而中间轴式变速器可将输入轴和输出轴直接相连，得到直接挡，因而传动效率较高，磨损小，噪声也较小。轿车尤其是微型汽车，采用两轴式变速器比较多，而中、重型载重汽车则采用中间轴式变速器。档的形式和布置方案图常见的布置方案。图 a 方案广泛用于前进挡都是同步器换挡的五挡轿车和轻型货车变速器中； b 方案的优点是可以利用中间轴上的 1 挡齿轮，因而缩短了中间轴的长度，但换挡时两对齿轮必须同时啮合，致使换挡困难，某些轻型货车五挡变 5 速器采用这种方案； c 方案能获得较大的倒挡速比，突出的缺点是换挡程序不合理；而在货车变速器中取代了 c 方案； e 方案中，将中间轴上的一挡和倒挡齿轮做成一体，其齿宽加大，因而缩短了一些长度； f 方案采用了全部齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更为轻便；为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车采用 g 方案，其缺点是一挡和倒挡得各用一根变速器拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。后述五种方案可供五挡变速器的选择：图挡布置方案本次设计采用两轴式五档变速器，图 a）所示的倒挡布置方案。速器零、部件布置方案分析轮形式变速器用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，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、运转平稳、工作噪声低等优点；缺点是制造时稍复杂，工作时有轴向力，这对轴承不利。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，并导致变速器的质量和转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒挡。本次设计一挡到五挡均采用斜齿圆柱齿轮，倒挡采用直齿圆柱齿轮。挡的结构形式如图示，变速器换挡机构形式分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种。 1、滑动齿轮换挡通常采用滑动直齿轮换挡，也有采用斜齿轮换挡的。滑动直齿轮换挡的优点是结构简单、紧凑、容易制造。缺点是换挡时齿面承受很大的冲击，会导致齿轮过早损坏，并且直齿轮工作噪声大，所以这种换挡方式一般仅用于一挡和倒挡。 6 （ a）滑动齿轮换挡（ b）啮合套换挡（ c）同步器换挡图挡机构形式 2、啮合套换挡用啮合套换挡，可将构成某传动比的一对齿轮，制成常啮合的斜齿轮。用啮合套换挡，因同时承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多，而轮齿又不参与换挡，它们都不会过早损坏，但不能消除换挡冲击，所以仍要求驾驶员有熟练的操纵技术。此外，因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器的轴向尺寸和旋转部分的总惯性力矩增大。因此，这种换挡方法目前只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用。 3、同步器换挡现代大多数汽车的变速器都采用同步器能保证迅速，无冲击，无噪声换挡，而与操纵技术熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、经济性和行车安全性。同上述两种换挡方法相比，虽然它有结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸大。同步环使用寿命短缺等缺点，但仍然得到广泛应用。由于同步器的广泛应用，寿命问题已得到基本解决。如瑞典的萨伯司，用球墨铸铁制造同步器的关键部件，并在其工作表面上镀上一层钼，不仅提高了耐磨性，而且提高了工作表面的摩擦系数，这种同步器试验表明，它的寿命不低于齿轮寿命，法国的贝利埃（德国择孚（公司的同步器均采用了这种工艺。上述三种换挡方案，可同时用在一变速器中的不同挡位上，一般倒挡和一挡采用结构较简单的滑动直齿轮或啮合套的形式；对于常用的高挡位则采用同步器或啮合套。轿车要求轻便性和缩短换挡时间，因此采用全同步器变速器，倒挡采用滑动直齿轮。承的形式变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴承套等。滚针轴承、滑动轴承套主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动的地方。变速器中采用圆锥滚子轴承虽然有直径较小、宽度较大因而容量大、可承受高负荷等优点，但也有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点。 7 由于本设计的变速器为两轴变速器，具有较大的轴向力，所以设计中变速器输入轴的前、后按直径系列选用深沟球轴承，输出轴的前、后轴承按直径系列选用圆锥滚子轴承，齿轮与轴之间选用滚针轴承。的形式变速器轴多数情况下经轴承安装在壳体的轴承孔内。当变速器中心距小，在壳体的同一端面布置两个滚动轴承有困难时，输出轴可以直接压入壳体孔中，并固定不动。倒档轴为压入壳体孔中并固定不动的光轴，并由螺栓固定。变速器的轴上装有轴承、齿轮、齿套等零件，有的轴上又有矩形或渐开线花键，所以设计时不仅要考虑装配上的可能，而且应当可以顺利拆装轴上各零件。此外，还要注意工艺上的有关问题。速器操纵机构布置方案设计速器操纵机构的分类用于机械式变速器的操纵机构，常见的是由变速杆、拨块、拨叉、变速叉轴及互锁、自锁和倒挡装置等主要零件组成，并依靠驾驶员手力完成选挡、换挡或推到空挡工作，称为手动换挡变速器。 1、直接操纵式手动换挡变速器当变速器布置在驾驶员座椅附近时，可将变速杆直接安装在变速器上，并依靠驾驶员手力和通过变速杆直接完成换挡功能的手动换挡变速器，称为直接操纵变速器。这种操纵方案结构最简单，已得到广泛应用。近年来，单轨式操纵机构应用较多，其优点是减少了变速叉轴，各挡同用一组自锁装置，因而使操纵机构简化，但它要求各挡换挡行程相等。 2、远距离操纵手动换挡变速器平头式汽车或发动机后置后轮驱动汽车的变速器，受总体布置限制，变速器距驾驶员座位较远，这时需要在变速杆与拨叉之间布置若干传动件，换挡手力经过这些转换机构才能完成换挡功能。这种手动换挡变速器，称为远距离操纵手动换挡变速器。 3、电动自动换挡变速器 20 世纪 80 年代以后，在固定轴式机械变速器基础上，通过应用计算机和电子控制技术，使之实现自动换挡，并取消了变速杆和离合器踏板。驾驶员只需控制油门踏板，汽车在行驶过程中就能自动完成换挡，这种变速器成为电动自动换挡变速器 10。由于所设计的变速器为两轴变速器，采用发动机前置前轮驱动，变速器离驾驶员座椅较近，所以采用直接操纵式手动换挡变速器。型的操纵机构及其锁定装置设计 8 图典型的操纵机构图定位装置的作用是将被啮合件保持在一定位置上，并防止自动啮合和分离，一般采用弹簧和钢球式机构。 1、换挡机构变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。采用轴向滑动直齿齿轮换挡，会在轮齿端面产生冲击，齿轮端部磨损加剧并过早损坏，并伴随着噪声。因此，除一挡、倒挡外已很少使用。常啮合齿轮可用移动啮合套换挡。因承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多，啮合套不会过早被损坏，但不能消除换挡冲击。目前这种换挡方法只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用。使用同步器能保证换挡迅速、无冲击、无噪声，而与操作技术的熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性。同上述两种换挡方法比较，虽然它有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大等缺点，但仍然得到广泛应用。利用同步器或啮合套换挡，其换挡行程要比滑动齿轮换挡行程小。通过比较，考虑汽车的操纵性能，本设计全部挡位均选用同步器换挡。 2、防脱挡设计互锁装置是保证移动某一变速叉轴时，其它变速叉轴互被锁住，该机构的作用是防止同时挂入两挡，而使挂挡出现重大故障。操纵机构还应设有保证不能误挂倒挡的机构。通常是在倒挡叉或叉头上装有弹簧机构，使司机在换挡时因有弹簧力作用，产生明显的手感。锁止机构还包括自锁、倒挡锁两个机构。自锁机构的作用是将滑杆锁定在一定位置，保证齿轮全齿长参加啮合，并防止自动脱挡和挂挡。自锁机构有球形锁定机构与杆形锁定机构两种类型。 9 倒挡锁的作用是使驾驶员必须对变速杆施加更大的力，方能挂入倒挡，起到提醒注意的作用，以防误挂倒挡，造成安全事故。本次设计属于前置前轮驱动的轿车，操纵机构采用直接操纵方式，锁定机构全部采用，即设置自锁、互锁、倒档锁装置。采用自锁钢球来实现自锁，通过互锁销实现互锁。倒挡锁采用限位弹簧来实现，使驾驶员有感觉，防止误挂倒档。章小结本章对变速器传动机构的布置方案和零部件结构方案进行了系统的分析，并给出了此次设计的具体方案，即设计两轴式变速器，倒挡布置方案如图 a）所示，前进挡皆为斜齿圆柱齿轮，倒挡为直齿圆柱齿轮，采用全同步器式换挡形式，轴承选取深沟球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承。 10 第 3 章变速器主要参数的选择及设计计算速器设计依据的主要参数本次设计是根据技术参数来设计的一种变速器，表主要技术参数发动机最大功率 48轮型号 165/66动机最大转矩 100Nm 最大功率时转速 5700 r/大转矩时转速 3000r/高车速 145km/h 总质量 1400轴载荷 840数及传动比范围的确定数的确定变速器的挡数可在 3 20 个挡位范围内变化，通常变速器的挡数在 6 挡以下，当挡数超过 6 挡以后，可在 6 挡以下的主变速器基础上，再行配置副变速器，通过两者的组合获得多挡变速器。增加变速器的挡数，能够改变汽车的动力性和燃油经济性以及平均车速。挡数越多，变速器的结构越复杂，并且使轮廓尺寸和质量加大，同时操纵机构复杂，而且在使用时换挡频率增高并增加了换挡难度。在最低挡传动比不变的条件，增加变速器的挡数会使变速器相邻的低挡与高挡之间的传动比比值减小，使换挡工作容易进行。要求相邻挡位之间的传动比值在下，该值越小换挡工作越容易进行。因高挡使用频繁，所以又要求高挡区相邻挡位之间的传动比比值，要比低挡区相邻挡位之间的传动比比值小。本次设计的变速器采用 5 个前进挡位， 1 个倒挡位。动比范围变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动比的比值。最高挡通常是的变速器最高挡是超速挡 ,传动比为响最低挡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间，总质量轻的商用车在间，其他商用车则更大。 11 本次设计的变速器最高挡传动比范围是速器各挡传动比的确定减速器传动比发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为： 0377.0 （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。已知：最高车速45 km/h；最高档为超速档，传动比轮滚动半径由所选用的轮胎规格 165/65到 r =264(发动机转速 n =700（ r/；由公式（到主减速器传动比计算公式： ag 低挡传动比计算按最大爬坡度设计，满足最大通过能力条件，即用一挡通过要求的最大坡道角道时，驱动力应大于或等于此时的滚动阻力和上坡阻力（加速阻力为零，空气阻力忽略不计）。用公式表示如下： m a xm a a x s i nc o s （式中： G 车辆总重量 (N)； f 坡道面滚动阻力系数 (对沥青路面 = 发动机最大扭矩 (Nm)； 12 0i 主减速器传动比；变速器传动比； t 为传动效率（ R 车轮滚动半径；最大爬坡度（一般轿车要求能爬上 30%的坡，大约由公式（： 0m a xm a xm a s i nc （已知： m=1400015.0f ；； r=100m； i；g=9.0t，把以上数据代入（： i 0 o 0 0(1 满足不产生滑转条件。即用一挡发出最大驱动力时，驱动轮不产生滑转现象。公式表示如下： r 10iT 0 （式中：驱动轮的地面法向反力，；驱动轮与地面间的附着系数；对混凝土或沥青路面可取间。已知： 8401 m 取数据代入（得： 0 2 6 01 所以，一挡传动比的选择范围是：初选一挡传动比为 13 速器各挡传动比的分配等比级数分配其它各档传动比，即：心距的选择初选中心距可根据经验公式计算： 31m a x （式中： A 变速器中心距（中心距系数，乘用车发动机最大输出转距为 100（ Nm）； 1i 变速器一挡传动比为 g 变速器传动效率，取 96%。 A （ 3 =（车变速器的中心距在 60 80围内变化。初取 A=62 形尺寸确定变速器的横向外形尺寸，可根据齿轮直径以及倒挡中间齿轮和换挡机构的布置初步确定。影响变速器壳体的轴向尺寸的因素有挡数、换挡机构形式以及齿轮形式。 14 乘用车四挡变速器壳体的轴向尺寸为（ A。商用车四挡变速器壳体的轴向尺寸可参考下列数据选用：（ 1）四挡（ A （ 2）五挡（ A （ 3）六挡（ A 当变速器选用的挡数和同步器多时，上述中心距系数应取给出范围的上限。为了检测方便，中心距 A 最好取为整数。轴向尺寸为（ A=186 为 220 轮参数确定 1、模数齿轮模数是一个重要参数，并且影响它的选取因素又很多，如齿轮的强度、质量、噪声、工艺要求等。少数情况下，汽车变速器各挡齿轮均选用相同的模数，变速器用齿轮模数的范围如表所选模数值应符合国家标准 1357 1987 的规定，如表用时，应优先选用第一系列，括号内的模数尽可能不用。啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线齿形。由于工艺上的原因，同一变速器中的接合齿模数相同。其取用范围是：乘用车和总质量货车为质量货车为取较小的模数值可使齿数增多，有利于换挡。表车变速器齿轮的法向模数乘用车的发动机排量 V/L 货车的最大总质量 t VV14.0 数nm/ 车变速器常用的齿轮模数（一系列系列轿车模数的选取以发动机排量作为依据，由表取各档模数为 5.2于轿车对降低噪声和振动的水平要求较高，所以一挡到五挡均采用斜齿轮，倒挡采用直齿轮。 2、压力角 15 对于轿车，为了降低噪声，应选用 15、 16、小些的压力角。对货车，为提高齿轮强度，应选用 25等大些的压力角 15。国家规定的标准压力角为 20，所以普遍采用的压力角为 20。啮合套或同步器的压力角有 20、 25、 30等，普遍采用 30压力角。本变速器为了加工方便，故全部选用标准压力角 20。 3、螺旋角斜齿轮在变速器中得到广泛应用。选取斜齿轮的螺旋角，应注意它对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。在齿轮选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。试验还证明：随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高。不过当螺旋角大于 30时，其抗弯强度骤然下降，而接触强度仍继续上升。因此，从提高低挡齿轮的抗弯强度出发，并不希望用过大的螺旋角，以 15 25为宜；而从提高高档齿轮的接触强度和增加重合度着眼，应选用较大的螺旋角。斜齿轮螺旋角可在下面提供的范围内选用：（ 1）乘用车变速器 1）两轴式变速器为 20 25 2）中间轴式变速器为 22 34 （ 2）货车变速器： 18 26 本设计初选螺旋角全部为 20。 4、齿宽在选择齿宽时，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。通常根据齿轮模数 m(大小来选定齿宽：（ 1）直齿 b=为（ 2）斜齿轮 b=ck nm，斜齿、二挡 nc 、四、五挡 16 nc 齿倒挡 nc 、齿轮的变位系数的选择原则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，耐磨损、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之和等于零。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相接近的程度。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，又避免了其缺点。变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工

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