奥腾皮卡变速器设计【6张图/23000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

A1-输入轴.dwg

A1-输出轴.dwg

A2-输出轴一档齿轮.dwg

A2-输出轴二档齿轮.dwg

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关键词：: 奥腾皮卡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。84页。23000字左右。
任务书一份。
开题报告一份。
外文翻译一份。

图纸共6张，如下所示
A0-装配图.dwg
A1-中间轴.dwg
A1-输入轴.dwg
A1-输出轴.dwg
A2-输出轴一档齿轮.dwg
A2-输出轴二档齿轮.dwg

本科学生毕业设计

奥腾皮卡变速器设计

摘要
变速器由传动机构和操纵机构组成，其基本功用是改变传动比，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，同时使发动机在有利的工况下工作，是汽车传动系的重要组成。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。
本次设计的题目是奥腾皮卡变速器设计。依据皮卡相关参数可设计出基本符合要求的中间轴式手动变速器。中间轴式变速器由于具有体积小、原理简单、工作可靠、操纵方便等优点，故在大多数汽车中广泛应用。本设计研究中间轴式五档手动变速器，其目的主要是基于对机械原理、机械设计、AutoCAD等知识的熟练运用和掌握，同时运用汽车构造、汽车设计、材料力学等学科知识，对中间轴式变速器的各部件进行设计，并利用AutoCAD软件绘制装配图和零件图。本文将概述变速器的现状和发展趋势；对其工作原理进行阐述，选择合理的传动方案进行设计；确定各档传动比及齿轮参数选择；对变速器的各档齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算与校核；对同步器和操纵机构及箱体进行选择。

关键词：变速器；传动比；齿轮；轴；设计计算；校核

ABSTRACT
Transmission by the transmission and control mechanism, whose basic use is to change the gear ratio, wheel torque and speed to expand the range to meet the constantly changing driving conditions, while making the engine work in a favorable condition, a car assembly an important component parts. The structural requirements of the automobile transmission of power, fuel economy, shift control of the reliability and portability, stability and efficiency of transmission has a direct impact.
The subject of this design is the Austrian Teng pickup transmission design. Pickup based on the basic parameters can be designed to meet the requirements of the intermediate shaft manual transmission. Since the middle of transmission shaft is small, the principle is simple, reliable, and easy manipulation, it is widely used in most cars. The design of the middle axis five-speed manual transmission, its main purpose is based on mechanical principles, mechanical design, AutoCAD and other skilled use of knowledge and mastery, while the use of vehicle structure, automotive design, materials, mechanics and other disciplines of knowledge, on the intermediate shaft Transmission of the parts design and assembly drawing using AutoCAD software and part drawing. This paper will outline the status and development trend of transmission; its working principle described, a reasonable choice of transmission scheme design; to determine the file transmission gear ratio and parameters; on the transmission gears and shafts, and all files in detail the design bearing calculation and verification; on the synchronizer and the control mechanism and the selection box.

Key words: Transmission；Transmission Ratio； Gear；Shaft；Design and Calculation
Checking

目录
摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
1.1变速器简述 1
1.2变速器的研究现状与发展趋势 1
1.3变速器设计的研究方法与目的意义 2
第2章皮卡主要参数与变速器结构方案的确定 4
2.1确定总质量 4
2.2选择发动机型号 5
2.3确定最高车速 5
2.4变速器传动机构的布置 6
2.4.1两轴式变速器和中间轴式变速器的特点分析 7
2.4.2变速器倒档布置 7
2.4.3各档齿轮位置安排 8
2.5变速器齿轮形式与自动脱档分析 9
2.5.1齿轮形式 9
2.5.2变速器自动脱档分析 10
2.6本章小结 10
第3章变速器主要参数的确定 11
3.1变速器档位数目及各档传动比的确定 11
3.1.1变速器档位数目的确定 11
3.1.2主传动比的确定 11
3.1.3变速器各档传动比的确定 12
3.2变速器中心距的确定 14
3.3变速器的外形尺寸 14
3.4齿轮参数的选择 15
3.4.1齿轮模数 15
3.4.2齿形、压力角及螺旋角 17
3.4.3齿宽 19
3.4.4齿顶高系数 19
3.4.5齿轮的修正 19
3.5各档齿轮齿数分配 20
3.5.1确定一档齿轮齿数 20
3.5.2对中心距进行修正 21
3.5.3确定常啮合齿轮副齿数 22
3.5.4确定其他各档齿轮齿数 24
3.5.5确定倒档齿轮齿数 29
3.6本章小结 31
第4章变速器齿轮设计及校核 32
4.1齿轮材料的选择 32
4.2各轴的转矩计算 33
4.3齿轮强度校核 34
4.3.1轮齿的弯曲应力 34
4.3.2轮齿的接触应力 36
4.3.3各档齿轮的强度校核 37
4.4计算各档齿轮的受力 44
4.5本章小结 47
第5章变速器轴和轴承的设计及校核 48
5.1轴的设计 48
5.1.1轴的设计要求及结构设计 48
5.1.2轴的尺寸设计 49
5.2轴的校核 51
5.2.1轴的刚度校核 51
5.2.2轴的强度校核 56
5.3轴承的选择及校核 61
5.4本章小结 66
第6章同步器的选择 67
6.1锁销式同步器 67
6.2锁环式同步器 68
6.3本章小结 69
第7章操纵机构与箱体的选择 70
7.1操纵机构的选择 70
7.1.1变速操纵杆的布置 70
7.1.2换档锁装置 71
7.2变速器箱体的设计 73
7.3本章小结 73
结论 74
参考文献 75
致谢 76
附录 77

题目名称奥腾皮卡变速器设计
一、设计（论文）目的、意义
汽车变速器是汽车传动系的重要组成，变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，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，对汽车的动力性、燃油经济性有重要的影响。因此，根据整车的主要技术指标、发动机功率、转速和车辆行驶条件，变速器的结构型式选择、设计参数选取及设计计算对汽车的整车设计极其重要。设计一台匹配性好的变速器，就成为了汽车设计的一项重要工作。
通过设计可以使学生掌握汽车变速器结构设计原则和方法。培养理论联系实际的技能。

二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
（1）变速器传动机构布置方案确定；（2）变速器各档传动比的分配确定；
（3）变速器齿轮参数的选择；（4）变速器各档齿轮齿数的分配；
（5）变速器齿轮的设计计算；（6）变速器轴和轴承的设计计算；
（7）同步器及箱体的设计；（8）利用CAD画装配图、零件图。
整车整备质量(kg): 1760
最大扭矩(n.m/rpm): 260/1600~2400
最大功率(kw/rpm): 80/3800
轴距(mm): 2950
三、设计（论文）完成后应提交的成果
变速器装配图0号图纸一张；变速器中间轴、输入轴、输出轴1号图纸各一张；一档、二档齿轮2号图两张。设计说明书1.5万字以上。
四、设计（论文）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13日）（2）确定总体方案第3～4周（3月14日～3月27日）（3）对变速器总体结构进行布置第5～6周（3月28日～4月10日）（4）对变速器传动部分进行设计第7周（4月11日～4月17日）
（5）建立变速器的零件图第8～11周（4月18日～5月17日）（6）书写设计说明书第12～13周（5月16日～5月29日）
（7）设计审核、修改设计说明书第14～16周（5月30日～6月19日）（8）毕业设计答辩准备及答辩第17周（6月20日～6月26日

奥腾皮卡变速器设计[汽车]

内容简介：: 毕业设计（论文）任务书学生姓名王威力系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程导教师姓名吕德刚职称讲师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称奥腾皮卡变速器设计一、设计（论文）目的、意义汽车变速器是汽车传动系的重要组成，变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，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，对汽车的动力性、燃油经济性有重要的影响。因此，根据整车的主要技术指标、发动机功率、转速和车辆行驶条件，变速器的结构型式选择、设计参数选取及设计计算对汽车的整车设计极其重要。设计一台匹配性好的变速器，就成为了汽车设计的一项重要工作。通过设计可以使学生掌握汽车变速器结构设计原则和方法。培养理论联系实际的技能。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）（ 1）变速器传动机构布置方案确定；（ 2）变速器各档传动比的分配确定；（ 3）变速器齿轮参数的选择；（ 4）变速器各档齿轮齿数的分配；（ 5）变速器齿轮的设计计算；（ 6）变速器轴和轴承的设计计算；（ 7）同步器及箱体的设计；（ 8）利用装配图、零件图。整车整备质量 ( 1760 最大扭矩 (n.m/ 260/16002400 最大功率 (kw/ 80/3800 轴距 ( 2950 三、设计（论文）完成后应提交的成果变速器装配图 0 号图纸一张；变速器中间轴、输入轴、输出轴 1 号图纸各一张；一档、二档齿轮 2 号图两张。设计说明书字以上。四、设计（论文）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 13 日）（ 2）确定总体方案第 3 4 周（ 3 月 14 日 3 月 27 日）（ 3）对变速器总体结构进行布置第 5 6 周（ 3 月 28 日 4 月 10 日）（ 4）对变速器传动部分进行设计第 7 周（ 4 月 11 日 4 月 17 日）（ 5）建立变速器的零件图第 8 11 周（ 4 月 18 日 5 月 17 日）（ 6）书写设计说明书第 12 13 周（ 5 月 16 日 5 月 29 日）（ 7）设计审核、修改设计说明书第 14 16 周（ 5 月 30 日 6 月 19 日）（ 8）毕业设计答辩准备及答辩第 17 周（ 6 月 20 日 6 月 26 日）五、主要参考资料 1 董云海 , 殷晨波 , 何茂先 , 杨敏 , 岳刚鹏 . 基于化工具箱的齿轮传动优化设计 J. 组合机床与自动化加工技术 , 2005, (11) 2 刘鹤松 , 崔胜民 . 基于汽车变速器优化设计方法 J. 哈尔滨工业大学学报 , 2004, (01) 3 马云超 , 阮米庆 . 变速器参数的可靠性优化设计 J. 上海汽车 , 2009, (01) 六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 附录附录 A 英文文献原文 s s is in In to s a of is s in s of is is be s is to in of in in to or of at to to in a of s is as on it is to to of s to is At is AT s AT is by is to is 龙江工程学院本科生毕业设计 2 it by so on is at T is of on s on at is is It in s s by to to of at of of so as in to of in of is is on in to in to be of is a of to of 黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 is it of of to of it is of no on by of in as a is of of in in To in to up to of in to to as so in to in of of of be of of in to be to of or is to so in a In to be to to it a s to in a to of of of as of s VT in to is to be a of 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 附录 B 文献翻译变速器概述发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩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，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。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能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。汽车变速器的任务是传递动力 ,并在动力的传递过程中改变传动比，以调节或变换发动机的特性，同时通过变速来适应不同的驾驶要求。由此可见，变速器在汽车传动系中扮演着至关重要的角色。随着科技的高速发展，人们对汽车性能的要求越来越高，汽车的性能、使用寿命、能源消耗、振动噪声等在很大程度上取决于变速器的性能，因此必须重视对变速器的研究。变速器的型式汽车自动变速器常见的有三种型式：分别是液力自动变速器 (机械无级自动变速器 (电控机械自动变速器 (目前应用最广泛的是乎成为自动变速器的代名词。由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来实现变速变矩。其中液力变扭器是最重要的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，兼有传递扭矩和离合的作用。与比，去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而是两组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速。由于取消了齿轮传动，因此其传动比可以随意变化，变速更加平顺，没有换挡的突跳感。液力自动变速器（样是有级自动变速器。它在普通手动变速器的基础上，通过加装微电脑控制的电动装置，取代原来由人工操作完成的离合器的分离、接合及变速器的选挡、换挡动作，实现自动换挡。手动变速器主要采用齿轮传动的降速原理。变速器内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换挡工作，也就是通过操纵机构使变速器内的不同的齿轮副工作。手动变速器又称手动齿轮式变速器，含有可以在轴向滑动的齿轮，通过不同齿轮的啮合达到变速变矩的目的。手动变速器的换挡操作可以完全遵从驾驶者的意志，且结构简单、故障率相对较低、价廉物美。黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 自动变速器是根据车速和负荷（油门踏板的行程）来进行双参数控制，挡位根据上面的两个参数来自动升降。自动变速器与手动变速器的共同点，就是二者都属于有级式变速器，只不过自动变速器可以根据车速的快慢来自动实现换挡，可以消除手动变速器 “顿挫 ”的换挡感觉。自动变速器是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵机构组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩的目的。无级变速器又称为连续变速式无级变速器。这种变速器与一般齿轮式自动变速器的最大区别，是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动。无级变速器结构比传统变速器简单，体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮副，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组，主要靠主动轮、从动轮和传动带来实现速比的无级变化。汽车上广泛采用内燃机作为动力源，其转矩和转速的变化范围很小，而复杂的使用条件要求汽车的驱动力和车速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，用来改变传动比，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，同时使发动机在最有利的工况范围下工作；在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。变速器设计的目的就是为了满足上述的要求，使汽车在特定的工况下稳定的工作。变速器除了要能满足一定的使用要求外，还要保证使其和汽车能有很好的匹配性，可以提高汽车的动力性和经济性，保证发动机在有利的工况范围内工作提高汽车的使用寿命、降低能源消耗、减少汽车的使用噪声等。当今世界各大汽车公司对无级变速器的研究都十分活跃。不久的将来，随着电子控制技术的进一步完善，电子控制式的无级变速器可望得到广泛的发展和应用。毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目 : 奥腾皮卡变速器设计院系名称 : 汽车与交通工程学院专业班级 : 车辆工程学生姓名 : 王威力导师姓名 : 吕德刚开题时间 : 指导委员会审查意见：签字：年月日毕业设计（论文）开题报告学生姓名王威力系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程指导教师姓名吕德刚职称讲师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称奥腾皮卡变速器设计一、课题研究现状、选题目的和意义 1、课题研究现状自从汽车采用内燃机作为动力装置开始，变速器就成为汽车重要的组成部分。现代汽车上广泛使用的是往复活塞式内燃机，其具有体积小、质量轻、工作可靠、使用方便等特点，但其转矩转速变化范围小，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，用以达到减速增距的目的。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。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、无极式和综合式三种。有级式变速器：有几个可选择的固定传动比，采用齿轮传动。又可分为齿轮轴线固定的普通齿轮变速器和部分齿轮 (行星齿轮 )轴线旋转的行星齿轮变速器两种。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：传动比可在一定范围内连续变化 ,常见的有液力式 ,机械式和电力式等。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：由有级式变速器和无级式变速器共同组成的，其传动比可以在最大值与最小值之间几个分段的范围内作无级变化。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。强制操纵式变速器：靠驾驶员直接操纵变速杆换档。自动操纵式变速器：传动比的选择和换档是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板，变速器就可以根据发动机的负荷信号和车速信号来控制执行元件，实现档位的变换。半自动操纵式变速器：可分为两类，一类是部分档位自动换档，部分档位手动 (强制 ) 换档；另一类是预先用按钮选定档位，在采下离合器踏板或松开加速踏板时，由执行机构自行换档。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。 2、选题目的和意义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。在汽车开发过程中变速器参数的选择十分重要。因为它们关系到车辆的动力性和燃油经济性。如不同车速时驱动力和行驶阻力之间的关系，当车速低于最高车速时，驱动力大于行驶阻力，这样汽车就可以利用剩余的驱动力加速或爬坡。这些都与变速器的参数有关。从轻型货车的特性上来说，手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。本课题取材于汽车中比较实用的皮卡汽车，皮卡车载货或在雨、雪路面上行驶时，动力性好，越野性能出色。为了满足消费者对汽车高性能、安全性、可靠性、舒适性的需求，对变速器的性能要求也更高。因此，本课题主要是针对机械式变速器的设计。本课题根据给定皮卡车的车型参数，设计皮卡车的变速器系统，使汽车在各种工况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。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。通过对皮卡汽车的变速器课题深入的分析与研究，强化我们的开发与设计能力。运用所学知识和技能分析解决实际问题，树立严谨的科学态度和良好的工作作风，培养不断思考和学习的能力。二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 1、基本内容（ 1）研究变速器发展现状、目的意义、存在的问题及发展趋势；（ 2）变速器传动机构布置方案确定；（ 3）变速器各档传动比的分配确定；（ 4）变速器齿轮参数的选择；（ 5）变速器各档齿轮齿数的分配；（ 6）变速器齿轮的设计计算；（ 7）变速器轴和轴承的设计计算；（ 8）同步器及箱体的设计；（ 9）利用件图。 2、拟解决的主要问题（ 1）参数计算（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（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）变速器箱体的结构设计。三、技术路线（研究方法）通过网上搜索及图书浏览收集相关资料同步器及操纵机构确定利用图变速器结构方案的确定变速器主要参数的选择变速器齿轮与轴的设计校核四、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 13 日）（ 2）确定总体方案第 3 4 周（ 3 月 14 日 3 月 27 日）（ 3）对变速器总体结构进行布置第 5 6 周（ 3 月 28 日 4 月 10 日）（ 4）对变速器传动部分进行设计第 7 周（ 4 月 11 日 4 月 17 日）（ 5）建立变速器的零件图第 8 11 周（ 4 月 18 日 5 月 17 日）（ 6）书写设计说明书第 12 13 周（ 5 月 16 日 5 月 29 日）（ 7）设计审核、修改设计说明书第 14 16 周（ 5 月 30 日 6 月 19 日）（ 8）毕业设计答辩准备及答辩第 17 周（ 6 月 20 日 6 月 26 日）五、参考文献 1 董云海 , 殷晨波 , 何茂先 , 杨敏 , 岳刚鹏 . 基于化工具箱的齿轮传动优化设计 J. 组合机床与自动化加工技术 , 2005,(11) 2 刘鹤松 , 崔胜民 . 基于汽车变速器优化设计方法 J. 哈尔滨工业大学学报 , 2004, (01) 3 马云超 , 阮米庆 . 变速器参数的可靠性优化设计 J. 上海汽车 , 2009,(01) 4 刘惟信 . 汽车设计 M. 北京：清华大学出版社， 2001. 5 陈家瑞 . 汽车构造 M. 北京：机械工业出版社， 2002. 6 朝峰 . 汽车变速器技术的发展与展望 J. 汽车研究与开发， 2005. 7 张松林 . 最新轴承手册 M. 北京：电子工业出版社， 2007. 8 王望予 . 汽车设计 M. 北京：机械工业出版社， 2004. 9 马秋生 . 机械设计基础 M. 北京：机械工业出版社， 2003. 10 周松鹤 . 工程力学 M. 北京：机械工业出版社， 2005. 11 张文春 . 汽车理论 M. 北京：机械工业出版社， 2005. 12 董宝承 . 汽车底盘 M. 北京：机械工业出版社， 2004. 13 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,(01) 14 ， 002. 15 VT of ， 994. 六、备注指导教师意见：签字：年月日毕业设计（论文）指导记录日期地点指导方式指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）学生（记录人）签名：指导教师签名：日期地点指导方式指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）学生（记录人）签名：指导教师签名：日期地点指导方式指导记录（指导内容、存在问题及解决思路）学生（记录人）签名：指导教师签名：本科学生毕业设计奥腾皮卡变速器设计院系名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程学生姓名：王威力指导教师：吕德刚职称：讲师黑龙江工程学院二一一年六月 s 011龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘要变速器由传动机构和操纵机构组成，其基本功用是改变传动比，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，同时使发动机在有利的工况下工作，是汽车传动系的重要组成。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。本次设计的题目是奥腾皮卡变速器设计。依据皮卡相关参数可设计出基本符合要求的中间轴式手动变速器。中间轴式变速器由于具有体积小、原理简单、工作可靠、操纵方便等优点，故在大多数汽车中广泛应用。本设计研究中间轴式五档手动变速器，其目的主要是基于对机械原理、机械设计、知识的熟练运用和掌握，同时运用汽车构造、汽车设计、材料力学等学科知识，对中间轴式变速器的各部件进行设计，并利用件绘制装配图和零件图。本文将概述变速器的现状和发展趋势；对其工作原理进行阐述，选择合理的传动方案进行设计；确定各档传动比及齿轮参数选择；对变速器的各档齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算与校核；对同步器和操纵机构及箱体进行选择。关键词：变速器；传动比；齿轮；轴；设计计算；校核黑龙江工程学院本科生毕业设计 by is to to to in a a an of of of of a of is on be to of of is is it is in of is on of of of on of of a of to on in on 龙江工程学院本科生毕业设计录摘要 . I . 1 章绪论 . 1 速器简述 . 1 速器的研究现状与发展趋势 . 1 速器设计的研究方法与目的意义 . 2 第 2 章皮卡主要参数与变速器结构方案的确定 . 4 定总质量 . 4 择发动机型号 . 5 定最高车速 . 5 速器传动机构的布置 . 6 轴式变速器和中间轴式变速器的特点分析 . 7 速器倒档布置 . 7 档齿轮位置安排 . 8 速器齿轮形式与自动脱档分析 . 9 轮形式 . 9 速器自动脱档分析 . 10 章小结 . 10 第 3 章变速器主要参数的确定 . 11 速器档位数目及各档传动比的确定 . 11 速器档位数目的确定 . 11 传动比的确定 . 11 速器各档传动比的确定 . 12 速器中心距的确定 . 14 速器的外形尺寸 . 14 轮参数的选择 . 15 黑龙江工程学院本科生毕业设计齿轮模数 . 15 形、压力角及螺旋角 . 17 宽 . 19 顶高系数 . 19 轮的修正 . 19 档齿轮齿数分配 . 20 定一档齿轮齿数 . 20 中心距 A 进行修正 . 21 定常啮合齿轮副齿数 . 22 定其他各档齿轮齿数 . 24 定倒档齿轮齿数 . 29 章小结 . 31 第 4 章变速器齿轮设计及校核 . 32 轮材料的选择 . 32 轴的转矩计算 . 33 轮强度校核 . 34 齿的弯曲应力 . 34 齿的接触应力 . 36 档齿轮的强度校核 . 37 算各档齿轮的受力 . 44 章小结 . 47 第 5 章变速器轴和轴承的设计及校核 . 48 的设计 . 48 的设计要求及结构设计 . 48 的尺寸设计 . 49 的校核 . 51 的刚度校核 . 51 的强度校核 . 56 黑龙江工程学院本科生毕业设计 V 承的选择及校核 . 61 章小结 . 66 第 6 章同步器的选择 . 67 销式同步器 . 67 环式同步器 . 68 章小结 . 69 第 7 章操纵机构与箱体的选择 . 70 纵机构的选择 . 70 速操纵杆的布置 . 70 档锁装置 . 71 速器箱体的设计 . 73 章小结 . 73 结论 . 74 参考文献 . 75 致谢 . 76 附录 . 错误 !未定义书签。黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章绪论速器简述 1 自从汽车诞生时起，汽车变速器就在汽车传动系中扮演着至关重要的角色。现代汽车广泛采用往复活塞式内燃机为主要动力源，而发动机的扭矩、转速与汽车的牵引力、车速要求之间的矛盾，靠现代汽车的内燃机自身是无法解决的。为此，在汽车传动系中设置了变速器。作用是改变了汽车的传动比，扩大了驱动车轮转矩和转速范围，使车辆适应各种变化的行驶工况，同时使发动机在理想工况下工作。变速器还能使汽车以非常低的稳定车速行驶，而这种低的车速只靠内燃机的最低稳定车速是难以达到的。变速器的倒档使汽车能倒退行驶；其空档能中断发动机传递的动力，以便发动机的启动、怠速。随着汽车工业的不断发展，人们对汽车的性能要求越来越高，汽车的性能、使用寿命、能源消耗、振动噪声等很大程度取决于变速器的性能，因此必须重视对变速器的设计。它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标。变速器的结构除了对汽车的动力性、经济性有影响同时对汽车操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接影响。变速器与主减速器及发动机的参数做优化匹配，可得到良好的动力性与经济性；采用自锁及互锁装置，倒档安全装置，其他结构措施，可使操纵可靠，不产生跳档、乱档、自动脱档和误挂倒档；采用同步器可使换档轻便，无冲击及噪声；采用斜齿轮、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低。众多汽车工程师在改进汽车变速器性能的研究中倾注了大量心血，使变速器技术得到飞速的发展。速器的研究现状与发展趋势 2 自从汽车采用内燃机作为动力装置开始，变速器就成为汽车重要的组成部分。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。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、黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 更高的境界。使用最早的是手动变速器，国内最早的东风解放所用的是手动变速器，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，但自动变速器是今后变速器发展的必然趋势。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。目前，国内变速器厂商都朝自动变速器和无级变速器方向发展，国内现已有多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。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。一百多年后的今天，汽车还没有使用上满意的无级变速箱。但是 ,人们始终没有放弃寻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，也是汽车变速器研究的终极目标。今后变速器技术将会朝着节能环保、应用新型材料、高性能、低成本、微型化、智能化、集成化的方向发展并会取得重大成果。速器设计的研究方法与目的意义 3 从轻型货车的特性上来说，手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。本课题取材于汽车中比较实用的皮卡汽车，皮卡车载货或在雨、雪路面上行驶时，动力性好，越野性能出色。为了满足消费者对汽车高性能、安全性、可靠性、舒适性的需求，对变速器的性能要求也更高。因此，本课题主要是针对机械式变速器的设计。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黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 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。我们除了要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。本次设计主要是根据给定皮卡车的车型参数，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。本文要完成的有下面一些主要工作： 1 主要参数计算。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、变速器操纵机构和箱体的设计选用。黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 第 2 章皮卡主要参数与变速器结构方案的确定定总质量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。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，查表质量利用系数为整备质量是103由公式（： =1408 1760龙江工程学院本科生毕业设计 5 因为此车设计为双排室 ,所以1n=5,由公式（ : 510 =（ 1408 1760） +1760+5 65 =3493 3845课题选用 500 择发动机型号根据现在载货汽车选用发动机的情况，参照 2010 款奥腾皮卡，针对本次设计任务选用油发动机。表油发动机技术参数发动机型号动机形式四缸直列，高压共轨燃油种类柴油排量放标准国最大输出功率 80大扭矩 260Nm 最大扭矩转速 16002400 r/大功率转速 3800r/定最高车速 3m a xm a xm a x 7614036001 (式中发动机最大功率， T 传动系传动效率，取 T 汽车总质量， g 重力加速度， m f 滚动阻力系数，对载货汽车取黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 最高车速， h；空气阻力系数，轿车取车取车取 A 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 B 等尺寸近似计算：对轿车 A 对载货汽车 A 。 A 由公式（ 2： 3m a xm a xm a x 7614036001 3m a xm a x 7 6 1 4 0 0 0 0 80 算出130km/h,该车满足要求。速器传动机构的布置 3 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，其前进档位数多达 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。黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 轴式变速器和中间轴式变速器的特点分析 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黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 啮合套或同步器方案换入倒档。图 2倒档布置方案图 2常见的倒档布置方案。图 2示方案的优点是换倒档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 2示方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理。图 2 档更为轻便，且能获得较大的倒档传动比。图 2示方案针对图 2示方案的缺点做了修改，因而取代了图 2示方案。图 2示方案是将中间轴上的一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长。图2示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换档更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度。档齿轮位置安排各齿轮副的相对安装位置对于整个变速器的结构布置有很大的影响。各档位置的安排应考虑以下四个方面： 1 整车总布置根据整车的总布置，对变速器输入轴和输出轴的相对位置和变速器的轮廓形状以及换档机构提出要求。 2 驾驶员的使用习惯人们习惯于按档的高低顺序，由左到右或由右到左排列来换档。值得注意的是倒档，虽然他是平常换档序列之外的一个特殊档位，然而却是决定序列组合方案的重要环节。按习惯，倒档最好与序列不接合。从安全角度考虑，将倒档与一档放在一起较好。 3 提高平均传动效率为提高平均传动效率，在中间轴式变速器中，普遍采用具有直接档的传动方案，并尽可能地将使用时间最多的档位设计成直接档。 4 改善齿轮受载状况各档齿轮在变速器中的位置安排，应考虑齿轮的受载状况。黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 承受载荷大的低档齿轮，一般安置在离轴承较近的地方，以较小轴的变形，使齿轮的重叠系数不致下降过多。变速器齿轮主要是因接触应力过高而造成表面点蚀损坏，因此将高档齿轮安排在离两支撑较远处较好。因为变速器在一档和倒档工作时有较大的力，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档，都应当布置在靠近轴的支承处，以减少轴的变形，保证齿轮重合度下降不多，然后按照从低档到高档顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。综上所述，由于本次设计的为轻型货车变速器，布置形式采用发动机前置后轮驱动，变速器布置的空间较大，对变速器的结构要求较高，要求运行时噪声要小，故选用中间轴五档变速器，并且五档为直接档。采用图 2倒档布置形式。速器齿轮形式与自动脱档分析轮形式变速器齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮比较，有运转平稳、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

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