摘要......................................................................................I
Abstract..................................................................................Ⅱ
第1章绪论 1
1.1 概述 1
1.1.1 变速器的发展现状 3
1.1.2 研究的目的、依据和意义 3
1.1.3 研究的方法 4
第2章变速器主要参数的选择与计算 5
2.1设计初始数据 5
2.2变速器各挡传动比的确定 5
2.3变速器传动方案的确定 7
2.4中心距A的确定 8
2.5齿轮参数 8
2.5.1 模数 8
2.5.2 压力角 9
2.5.3 螺旋角 9
2.5.4 齿宽 9
2.5.5 齿顶高系数 10
2.6本章小结 10
第3章齿轮的设计计算与校核 11
3.1齿轮的设计与计算 11
3.1.1 各挡齿轮齿数的分配 11
3.1.2齿轮材料的选择原则 20
3.1.3计算各轴的转矩 21
3.2轮齿的校核 21
3.2.1轮齿弯曲强度计算 21
3.2.2轮齿接触应力σj 25
3.3本章小结 30
第4章轴的设计与计算及轴承的选择与校核 31
4.1轴的设计计算 31
4.1.1 轴的工艺要求 31
4.1.2 初选轴的直径 31
4.1.3 轴的强度计算 32
4.2轴承的选择及校核 36
4.2.1输入轴的轴承选择与校核 36
4.2.2 输出轴轴承校核 37
4.3本章小结 38
第5章变速器同步器与操纵机构的设计 39
5.1同步器的结构 39
5.2同步环主要参数的确定 40
5.3变速器的操纵机构 41
5.4本章小结 42
结论 43
参考文献 44
致谢 45
附录 46

摘要

变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，是汽车总成部件中的重要组成部分，是主要的传动系统。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。
本设计基于捷达变速器，结合机械变速器的设计方法，首先概述变速器的现状和发展趋势，介绍变速器领域的最新发展状况。其次，对工作原理做了阐述，对不同的变速器传动方案进行比较，选择合理的结构方案进行设计。再次，对变速器的各挡齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了受力分析、强度和刚度校核计算,并为为这些元件选择合适的工程材料及热处理方法。对一些标准件进行了选型以及变速器的传动方案设计。简单讲述了变速器中各部件材料的选择。最后，本文将对变速器换档过程中的重要部件—同步器以及操纵机构进行阐述，讲述同步器的类型、工作原理、设计方法以及重要参数。

关键字：变速器；传动比；齿轮；轴；设计

ABSTRACT

Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a direct impact on efficiency.
The design is based on Jetta transmission, combined with mechanical transmission design. At first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission.The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a better structure scheme.Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment. At last, I will introduce the operation mechanism and the synchronizer, which plays an important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer.At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design.

Keywords: Transmission；Gear ratio；Gear；Shaft；Design
题目名称捷达汽车变速器的设计
一、设计（论文）目的、意义
学习和研究捷达汽车变速器设计，进行主要部件（齿轮、轴等部件）设计，必要时可采用逆向方法。设计应满足院本科生毕业设计规范的要求并达到及格水平以上。
二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法）
1、设计的主要内容
（1）掌握汽车变速器结构及工作原理，绘出结构原理图。（2）确定主要零件部件（齿轮、轴等）主要设计参数，并对关键部位进行校核。（3）确定零部件结构尺寸。（4）使用AutoCAD完成工程图纸。（5）编写设计说明书。
2、技术要求（研究方法）
（1）通过文献资料收集，熟悉汽车变速器设计和CAD的有关理论知识，国内汽车设计方法和汽车计算机辅助设计的发展状况。实地到汽车厂等部门实习调查，了解变速器设计方法。
（2）编写课题研究大纲和开题报告。
（3）以捷达汽车变速器设计为例，方案合理可行；确定主要零部件（齿轮、轴等）主要设计参数，并对关键部位进行校核。确定零部件结构尺寸。
（4）按进度要求独立完成毕业设计，服从指导教师安排；完成的毕业设计格式规范；方案选择合理，具有可行性、经济性、适用性，设计思路清晰，符合实际，图纸正确符合制图标准，内容完整，设计和汽车计算机辅助设计的发展状况

三、设计（论文）完成后应提交的成果
折合CAD A0图纸折合3张A0
设计说明书1.5万字以上
四、设计（论文）进度安排
（1）调研、资料收集，完成开题报告第1-2周（3月1日~3月14日）
（2）参数选择方案确定，列文稿大纲第3-4周（3月15日~3月28日）
（3）设计计算第5-6周（3月29日~4月11日）
（4）完成设计说明书，完成图纸绘制第7-13周（4月21日~5月30日）
（5）交稿，预答辩第14周（5月31日~6月6日）
（6）设计审核、修改第15、16周（6月7日~6月20日）
（7）毕业设计答辩第17周（6月21日~6月25日）
五、主要参考资料
[1]安相璧.汽车试验工程[M].北京：国防工业出版社，2006
[2]王望予.汽车设计.第3版.北京：机械工业出版社，2000
[3]富成科.机械制造基础[M].人民交通出版社,1999.1
[4]沈宜慧.机械工程材料[M].人民交通出版社,1998.1
[5]徐灏.机械设计手册[M].机械工业出版社,2002.8
[6]王宝玺.汽车拖拉机制造工艺学[M] 机械工业出版社,2002.10
[7]成大先.机械设计手册.化学工业出版社,2002.11
[8]余志生.汽车理论.第3版北京：机械工业出版社，2000
[9]张洪欣.汽车底盘设计.北京：机械工业出版社，1998

捷达汽车变速器设计[汽车]

内容简介：: 毕业设计（论文）题目审定表指导教师姓名王悦新职称实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称捷达汽车变速器设计课题适用专业车辆工程课题类型 Z 课题简介：（主要内容、意义、现有条件、预期成果及表现形式。）本次设计主要是通过查阅近几年来有关国内外变速器设计的文献资料，结合所学专业知识进行设计。通过比较不同方案和方法选取最佳方案进行设计，计算变速器的齿轮的结构参数并对其进行校核计算；同时对输入轴输出轴等结构件进行分析计算；另外，对现有传统变速器的结构进行改进、完善。随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化、个性化已经成为汽车发展的趋势。而变速器设计是汽车设计中重要的环节之一。它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标，对轿车而言，其设计意义更为明显。在对汽车性能要求越来越高的今天，车辆的舒适性也是评价汽车的一个重要指标，而变速器的设计如果不合理，将会使汽车的舒适性下降，使汽车的运行噪声增大。通过本题目的设计，学生可综合运用汽车构造、汽车理论、汽车设计、机械设计、液压传动等课程的知识，达到综合训练的效果。由于本题目模拟工程一线实际情况，学生通过毕业设计可与工程实践直接接触，从而可以提高学生解决实际问题的能力。预期完成各挡传动比的计算，齿轮参数的计算选择，一轴、二轴的设计及校核。通过一张整体装配图，输入轴输出轴的零件图及其他重要零件图若干来实现。指导教师签字：年月日教研室意见 1 选题与专业培养目标的符合度好较好一般较差 2 对学生能力培养及全面训练的程度好较好一般较差 3 选题与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度好较好一般较差 4 论文选题的理论意义或实际价值好较好一般较差 5 课题预计工作量较大适中较小 6 课题预计难易程度较难一般较易教研室主任签字：年月日系（部）教学指导委员会意见：负责人签字：年月日注：课题类型填写会）实际；毕业设计（论文）任务书学生姓名高建平系部汽车与交通学院专业、班级车辆 07导教师姓名王悦新职称实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称捷达汽车变速器的设计一、设计（论文）目的、意义学习和研究捷达汽车变速器设计，进行主要部件（齿轮、轴等部件）设计，必要时可采用逆向方法。设计应满足院本科生毕业设计规范的要求并达到及格水平以上。二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） 1、设计的主要内容（ 1）掌握汽车变速器结构及工作原理，绘出结构原理图。（ 2）确定主要零件部件（齿轮、轴等）主要设计参数，并对关键部位进行校核。（ 3）确定零部件结构尺寸。（ 4）使用成工程图纸。（ 5）编写设计说明书。 2、技术要求（研究方法）（ 1）通过文献资料收集，熟悉汽车变速器设计和有关理论知识，国内汽车设计方法和汽车计算机辅助设计的发展状况。实地到汽车厂等部门实习调查，了解变速器设计方法。（ 2）编写课题研究大纲和开题报告。（ 3）以捷达汽车变速器设计为例，方案合理可行；确定主要零部件（齿轮、轴等）主要设计参数，并对关键部位进行校核。确定零部件结构尺寸。（ 4）按进度要求独立完成毕业设计，服从指导教师安排；完成的毕业设计格式规范；方案选择合理，具有可行性、经济性、适用性，设计思路清晰，符合实际，图纸正确符合制图标准，内容完整，设计和汽车计算机辅助设计的发展状况。、设计（论文）完成后应提交的成果折合纸折合 3 张计说明书字以上四、设计（论文）进度安排（ 1）调研、资料收集，完成开题报告第 1（ 3 月 1 日 3 月 14 日）（ 2）参数选择方案确定，列文稿大纲第 3（ 3 月 15 日 3 月 28 日）（ 3）设计计算第 5（ 3 月 29 日 4 月 11 日）（ 4）完成设计说明书，完成图纸绘制第 7（ 4 月 21 日 5 月 30 日）（ 5）交稿，预答辩第 14 周（ 5 月 31 日 6 月 6 日）（ 6）设计审核、修改第 15、 16 周（ 6 月 7 日 6 月 20 日）（ 7）毕业设计答辩第 17 周（ 6 月 21 日 6 月 25 日）五、主要参考资料 1安相璧 M防工业出版社， 2006 2王望予第 3 版械工业出版社， 2000 3富成科 M4沈宜慧 M5徐灏 M6王宝玺 M 机械工业出版社 ,7成大先化学工业出版社 ,8余志生第 3 版北京：机械工业出版社， 2000 9张洪欣北京：机械工业出版社， 1998 六、备注指导教师签字：年月日教研室主任签字：年月日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目 : 捷达汽车变速器设计院系名称 : 汽车与交通工程专业班级 : 车辆 07 学生姓名 : 高建平导师姓名 : 王悦新开题时间 : 3 月 2 日指导委员会审查意见：签字：年月日开题报告撰写要求一、“开题报告”参考提纲 1. 课题研究目的和意义； 2. 文献综述（课题研究现状及分析）； 3. 基本内容、拟解决的主要问题； 4. 技术路线或研究方法； 5. 进度安排； 6. 主要参考文献。二、“开题报告” 撰写规范请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求。字数应在 4000 字以上，文字要精练通顺，条理分明，文字图表要工整清楚。毕业设计（论文）开题报告学生姓名高建平系部汽车与交通工程专业、班级车辆工程 07 指导教师姓名王悦新职称实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称捷达汽车变速器设计一、课题研究现状、选题目的和意义 1、课题相关研究现状 . 在中国，手动变速器仍然是车用变速器的主流。具体有两个原因：首先，目前国内企业已经基本掌握对手动变速器的开发，所以在一定程度上加大了手动变速器的价格优势；另外，绝大多数中国驾驶者在学车时就用的是手动车，他们更加享受手动车带来的驾驶乐趣。在自动变速器方面，除吉利汽车开发出有自主知识产权的液压控制的三速自动变速器外，其他企业尚没有一家具有自主知识产权，悉数依赖国外技术和进口。从技术、节能和基础设施角度，对各种变速器在中国和国外的发展情况作以下简要分析：（ 1）手动变速器（手动变速器应该说是最为节能的变速方式，另外由于中国企业已经掌握该技术，而且在生产方面也积累了长期经验，从而在价格和质量方面会有较大优势。所以在短期内仍将是变速器主流。其不足在于操控上的不便，尤其是在城市工况。（ 2）自动手动变速器（自动手动变速器实际上是由一个机器系统来完成操作离合器和选挡这两个动作。汽车驾驶简单，省去了离合器踏板，驾驶者只要踩油门，选速器系统会自动选择换挡的最佳时机，从而消除了发动机、离合器和变速器的错误使用，以避免错换挡位。这一点对新手和整车的可靠性都非常重要。选速器大大简化了驾驶的复杂性，令车驾驶更加简便、省心，且能够保证最低的动力损耗。由选速器完成驾驶者踩离合器换挡的动作，选择的换挡时机要比驾驶者完成得更准确。因此，在能源日益紧缺和应了 “ 节能减排 ” 这一趋势，是一项非常适合中国市场的先进技术。制造成本远低于电液控自动变速器，国内的很多车型都准备采用这一领先技术，即有可能随着中国汽车工业的迅猛发展，将有更多车型采用国也将会取代欧洲和美洲，成为世界上最大的应用市场。（ 3）电子控制液力自动变速器（电子控制液力自动变速器近些年新技术也不断在使用，它正朝着多挡位、数字化控制等方面发展。日本最大的自动变速器生产商 W 公司 2006 年成功推出型号为 8 前速自动变速器，目前被使用在雷克萨斯上。这就形成了更大的总传动比范围，同时各个传动比之间也比 5 速变速器更加接近。因此，驾驶员几乎在各种行驶条件中都可以选择最佳传动比。电子控制模块可以选择更多的传动比，传动比取决于行驶条件，从而降低了油耗并提高了换挡平顺性。发动机转速与行驶状态的最优化匹配意味着发动机提高了动力、燃油经济性并降低了运行噪声。（ 4）无级变速器（无级变速器则只需两组可移动锥轮以及传动带或传动链，即可实现无数个前进挡的变速过程。用传动带、传动链和可变槽宽的锥轮进行动力传递及传动比的选择，即当锥轮变化槽宽时，相应改变主动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速。比具有较高的运行效率，油耗较低。通过近几年市场上的应用看，其发展势头也比较迅猛，目前在我国应用的车型已迅速发展到 5、 6 种以上。目前，全世界各大汽车厂商为了提高产品的竞争力都在大力进行研发工作，著名汽车品牌中都配备轿车销售，全世界车的年产量已达到近 50 万辆。值得注意的一点是，装备有汽车市场，由最初的日本、欧洲已经渗透到北美市场，车已经成为当今汽车发展的主要趋势 2、选题目的和意义。 21 世纪，汽车工业成为中国经济发展的支柱产业之一，汽车企业对各系统部件的设计需求旺盛。其实，汽车与人一样，也是有着整套健康系统的有机结合体。发动机是心脏，车轮、底盘与悬挂是躯干与四肢，然而连接它们的，是类似于人体经脉的变速器系统。如果汽车丧失了变速器这个中心环节，心脏、四肢与躯干再好，汽车只能如同植物人般成为废铁一堆！可以说，变速器是伴随着汽车工业出现的必然产物，是汽车上的必需品。变速器的作用： 1）改变传动比，满足不同行驶条件对牵引力的需要，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足可能的行驶速度要求。 2）实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要。 3）中断动力传递，在发动机起动，怠速运转，汽车换档或需要停车进行动力输出时，中断向驱动轮的动力传递。在完成了最基本的传动功能之外，我们对变速器的要求也是越来越高，这是变速箱演变过程的首要催产素。由此可见，对汽车的变速器进行研究具有十分重要的意义。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。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、设计的基本内容（ 1）变速器的总体方案设计能够实现传动方案合理、齿轮安排紧凑、换挡形式简单的结构。（ 2）变速器主要参数的选择与齿轮设计选择即能使结构紧凑又能符合传动性能的中心距和分配合理的各档传动比及其齿轮齿数，使之能够实现换挡平顺（ 3）变速器齿轮的强度计算与材料选择选择正确的齿轮材料并进行强度计算，使齿轮能够满足设计要求。（ 4）变速器轴的设计与校核设计符合要求的轴的结构和尺寸，并进行校核，使轴能够满足设计要求。（ 5）变速器同步器与操纵机构的设计使设计出的变速器操作方便灵活，换挡平顺。 2、拟解决的主要问题（ 1）设计一个符合所给参数的汽车变速器；（ 2）对变速器的内部结构进行合理的布局；（ 3）尽量使所设计的变速器有较好的换挡性能；（ 4）对所设计变速器进行检测时要得到合理的实验数据；三、技术路线（研究方法）四、进度安排 1）调研、资料收集，完成开题报告第 1（ 3 月 1 日 3 月 14 日）（ 2）参数选择方案确定，列文稿大纲第 3（ 3 月 15 日 3 月 28 日）（ 3）设计计算第 5（ 3 月 29 日 4 月 11 日）（ 4）完成设计说明书，完成图纸绘制第 7（ 4 月 21 日 5 月 30 日）（ 5）交稿，预答辩第 14 周（ 5 月 31 日 6 月 6 日）（ 6）设计审核、修改第 15、 16 周（ 6 月 7 日 6 月 20 日）（ 7）毕业设计答辩第 17 周（ 6 月 21 日 6 月 25 日）选定变速器类型确定传动比选定中心距确定齿轮齿数中心距修改计算选定轴校核强度作图纸以及说明书制作强度不够五、参考文献 1 刘惟信 . 汽车设计 M. 北京：清华大学出版社， 2001. 2 张洪欣 . 汽车设计 M. 北京：机械工业出版社， 1981. 3 陈家瑞 . 汽车构造 M 北京：机械工业出版社， 2005. 4 张文春 . 汽车理论 M. 北京：机械工业出版社， 2005. 5 彭文生，张志明，黄华梁 . 机械设计 M. 北京：高等教育出版社， 2002. 6 程乃士 . 减速器和变速器设计与选用手册 M. 北京：机械工业出版社， 2006. 7 董宝承 . 汽车底盘 M. 北京：机械工业出版社， 2004. 8 刘鸿文 . 简明材料力学 M. 北京：高等教育出版社， 1997. 9 周一明，毛恩荣 . 车辆人机工程学 M. 北京：北京理工大学出版社， 1999. 10（美）汽车手动变速器和变速驱动桥 M. 北京：机械工业出版社， 1998. 11 陈殿云，张淑芬，杨民献 . 工程力学 M. 兰州：兰州大学出版设， 2003. 12 葛志祺 . 简明机械零件设计手册 M. 北京：冶金工业出版社， 1985. 13 濮良贵，纪名刚 . 机械设计 M 北京：高等教育出版社， 2005. 14 王昆，何小柏，汪信远 . 课程设计手册 M. 北京：高等教育出版社， 1995. 15 侯洪生，王秀英 . 机械工程图学 M. 北京：科学出版社， 2001. 16 2004 17 2004. 六、备注指导教师意见：签字：年月日毕业设计（论文）中期检查表填表日期 2010. 今已进行 8 周剩余 9 周学生姓名高建平系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程 07 指导教师姓名王悦新职称实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称乘用车变速器设计学生填写毕业设计（论文）工作进度已完成主要内容待完成主要内容（ 1）各挡传动比的计算；（ 2）各挡齿轮设计计算；（ 3）输入轴输出轴的设计及校核；（ 4）变速器操纵机构及箱体设计；（ 5）完成装配图。（ 1）完成零件图；（ 2）撰写设计说明书。存在问题及努力方向存在问题：由于输出轴 4 挡与 5 挡齿轮设计成一体，导致输出轴拆卸不方便；努力方向：把 4 挡与 5 挡设计成普通斜齿，中间用套筒定位，这样就可以解决输出轴拆卸不方便的问题。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：年月日毕业设计指导教师评分表学生姓名高建平系部汽车与交通工程学院专业、班级车辆 07 指导教师姓名王悦新职称实验师从事专业车辆工程是否外聘是否题目名称捷达汽车变速器设计序号评价项目满分得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 10 3 综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力 15 4 设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力 20 5 计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 10 6 插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、的使用等） 5 8 科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度 10 得分 X= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）工作态度：好较好一般较差很差研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：指导教师签字：年月日毕业设计评阅人评分表学生姓名高建平专业班级车辆工程 07指导教师姓名王悦新职称实验师题目捷达汽车变速器设计序号评价项目满分得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 10 3 综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力 15 4 设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力 25 5 计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 15 6 插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、的使用等） 5 得分 Y= 评语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点）回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：评阅人或预答辩组长签字：年月日毕业设计答辩评分表学生姓名高建平专业班级车辆工程 07指导教师王悦新职称实验师题目捷达汽车变速器设计答辩时间 6 月 21 日答辩组成员姓名苏清源、赵雨旸、赵国迁、姚佳岩、李荣出席人数 5 序号评审指标满分得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度 10 2 设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力 10 3 应用文献资料、计算机、外文的能力 10 4 设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、实用性、科学性和创新性 15 5 毕业设计答辩准备情况 5 6 毕业设计自述情况 20 7 毕业设计答辩回答问题情况 30 总分 Z= 答辩过程记录、评语：自述思路与表达能力：好较好一般较差很差回答问题：正确基本正确基本不正确不能回答所提问题研究能力或设计能力：强较强一般较弱很弱工作量：大较大适中较少很少说明书规范性：好较好一般较差很差图纸规范性：好较好一般较差很差成果质量（设计方案、设计方法、正确性）好较好一般较差很差其他：答辩组长签字：年月日毕业设计（论文）成绩评定表学生姓名高建平性别男系部汽车与交通工程学院专业车辆工程班级 07 设计（论文）题目捷达汽车变速器设计指导教师姓名王悦新职称实验师指导教师评分（ X）评阅教师姓名职称评阅教师评分（ Y）答辩组组长职称答辩组评分（ Z）毕业设计（论文）成绩百分制五级分制答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）：系部公章：年月日注： 1、指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制 =、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。优秀毕业设计（论文）推荐表题目捷达汽车变速器设计类别毕业设计学生姓名高建平系、专业、班级汽车与交通工程学院车辆工程 07 指导教师王悦新职称实验师设计成果明细：答辩委员会评语：答辩委员会主任签字（盖章）：系部公章：年月日备注：注：“类别”栏填写毕业论文或毕业设计毕业设计（论文）过程管理材料题目捷达汽车变速器设计学生姓名高建平院系名称汽车与交通工程学院专业班级车辆工程 07 指导教师王悦新职称实验师教研室车辆工程起止时间务处制本科学生毕业设计捷达汽车变速器设计系部名称：汽交通工程院车与学专业班级：工程车辆 07 班学生姓名：高建平指导教师：王新悦职称：实验师黑龙江工程学院二一一年六月s 黑龙江工程学院本科生毕业设计 I 摘要变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，是汽车总成部件中的重要组成部分，是主要的传动系统。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。本设计基于捷达变速器，结合机械变速器的设计方法，首先概述变速器的现状和发展趋势，介绍变速器领域的最新发展状况。其次，对工作原理做了阐述，对不同的变速器传动方案进行比较，选择合理的结构方案进行设计。再次，对变速器的各挡齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了受力分析、强度和刚度校核计算 ,并为为这些元件选择合适的工程材料及热处理方法。对一些标准件进行了选型以及变速器的传动方案设计。简单讲述了变速器中各部件材料的选择。最后，本文将对变速器换档过程中的重要部件同步器以及操纵机构进行阐述，讲述同步器的类型、工作原理、设计方法以及重要参数。关键字：变速器；传动比；齿轮；轴；设计黑龙江工程学院本科生毕业设计 to on in of an of of of of a on is At I a of of of in of I of a I do of of At I an in I an of of I so It be 黑龙江工程学院本科生毕业设计目录摘要 . 第 1 章绪论 . 1 述 . 1 速器的发展现状 . 3 究的目的、依据和意义 . 3 究的方法 . 4 第 2 章变速器主要参数的选择与计算 . 5 . 5 . 5 . 7 的确定 . 8 . 8 数 . 8 力角 . 9 旋角 . 9 宽 b . 9 顶高系数 . 10 . 10 第 3 章齿轮的设计计算与校核 . 11 . 11 挡齿轮齿数的分配 . 11 . 20 . 21 . 21 . 21 黑龙江工程学院本科生毕业设计 j . 25 . 30 第 4 章轴的设计与计算及轴承的选择与校核 . 31 . 31 的工艺要求 . 31 选轴的直径 . 31 的强度计算 . 32 . 36 . 36 出轴轴承校核 . 37 . 38 第 5 章变速器同步器与操纵机构的设计 . 39 . 39 . 40 . 41 . 42 结论 . 43 参考文献 . 44 致谢 . 45 附录 . 46黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章绪论述本文以捷达汽车变速器为研究对象，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，同时使汽车在最有利的工况范围内工作。变速器设有空挡和倒档。需要时，变速器还有动力输出功能。一、对变速器如下基本要求：的动力性和经济型。来切断发动机动力向驱动轮的传输。汽车能倒退行驶。要时进行功率输出。力、方便。车行驶过程中，变速器不得有跳挡、乱挡以及换挡冲击等现象发生。除此之外，变速器还应该满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。满足汽车必要的动力性和经济性指标，这与变速器挡数、传动比范围和各挡传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂、比功率越小，变速器传动比范围越大。二、变速器的类型：（ 1）手动变速器（手动变速器应该说是最为节能的变速方式，另外由于中国企业已经掌握该技术，而且在生产方面也积累了长期经验，从而在价格和质量方面会有较大优势。所以在短期内仍将是变速器主流。其不足在于操控上的不便，尤其是在城市工况。（ 2）自动手动变速器（自动手动变速器实际上是由一个机器系统来完成操作离合器和选挡这两个动作。汽车驾驶简单，省去了离合器踏板，驾驶者只要踩油门，选速器系统会自动选择换挡的最佳时机，从而消除了发动机、离合器和变速器的错误使用，以避免错换挡位。这一点对新手和整车的可靠性都非常重要。选速器黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 大大简化了驾驶的复杂性，令车驾驶更加简便、省心，且能够保证最低的动力损耗。由选速器完成驾驶者踩离合器换挡的动作，选择的换挡时机要比驾驶者完成得更准确。因此，在能源日益紧缺和节能减排 ” 这一趋势，是一项非常适合中国市场的先进技术。制造成本远低于电液控自动变速器，国内的很多车型都准备采用这一领先技术，即有可能随着中国汽车工业的迅猛发展，将有更多车型采用国也将会取代欧洲和美洲，成为世界上最大的（ 3）电子控制液力自动变速器（电子控制液力自动变速器近些年新技术也不断在使用，它正朝着多挡位、数字化控制等方面发展。日本最大的自动变速器生产商 W 公司 2006 年成功推出型号为 8前速自动变速器，目前被使用在雷克萨斯上。这就形成了更大的总传动比范围，同时各个传动比之间也比 5 速变速器更加接近。因此，驾驶员几乎在各种行驶条件中都可以选择最佳传动比。电子控制模块可以选择更多的传动比，传动比取决于行驶条件，从而降低了油耗并提高了换挡平顺性。发动机转速与行驶状态的最优化匹配意味着发动机提高了动力、燃油经济性并降低了运行噪声。（ 4）无级变速器（无级变速器则只需两组可移动锥轮以及传动带或传动链，即可实现无数个前进挡的变速过程。用传动带、传动链和可变槽宽的锥轮进行动力传递及传动比的选择，即当锥轮变化槽宽时，相应改变主动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速。耗较低。通过近几年市场上的应用看，其发展势头也比较迅猛，目前在我国应用的车型已迅速发展到 5、 6种以上。目前，全世界各大汽车厂商为了提高产品的竞争力都在大力进行研发工作，世界0万辆。值得注意的一点是，装备有汽车市场，由最初的日本、欧洲已经渗透到北美市场，车已经成为当今汽车发展的主要趋势三、变速器的工作原理普通齿轮变速器也叫定轴式变速器，它由一个变速器壳、轴线固定的几根轴和若干齿轮等零件组成，可实现变速、变扭和改变旋转方向。一对齿数不同的齿轮啮合传动时，设主动齿轮的转速为 2n ，齿数为 2z ，从动齿轮的转速为3n，齿数为3z。若小齿轮带动大齿轮时，转速就降低了；若大齿轮带动小齿轮黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 时，转速即升高。在相同的时间内啮合的齿数相等，即 2n 2z =3n 3z。齿轮的传动比为i = 2n / 3n = 3z / 2z 。齿轮传动机构的传动比定义为主动齿轮的转速与从动齿轮的转速之比，它也等于从动齿轮的齿数与主动齿轮的齿数之比，即：主动齿轮的齿数从动齿轮的齿数从动齿轮的转速主动齿轮的转速传动比这就是齿轮传动的变速原理。汽车变速器就是根据这一原理利用若干大小不同的齿轮副传动而实现变速的。汽车发动机在工作过程中是不能逆转的。为了能使汽车倒退行驶，在变速器中设置了倒挡（ R）。倒挡传动机构是在主动齿轮与从动齿轮之间增加一个中间齿轮，利用中间齿轮来改变输出轴的转动方向，因此，这个中间齿轮油称之为倒挡换挡齿轮 10 。速器的发展现状变速器作为传递动力和改变车速的重要装置，国外对其操纵的方便性和挡位等方面的要求越来越高。目前对 4挡特别是 5挡变速器的应用有日渐增多的趋势，同时， 6挡变速器的装车率也在上升。中国汽车变速器市场正处于高速发展期。 2010年中国汽车销售 1800万辆，同比增长 2015年汽车销售规模将达到 4000万辆。在汽车行业市场规模高速增长的情况下，中国变速器行业面临着重大的机遇。 2009年中国汽车变速器市场规模达 520亿元人民币，并且以每年超过 20%的速度增长，预计 2015年有望达到 1500亿元。由于近年来乘用车市场增长迅速， 2007年中国乘用车变速器需求量在 600万件以上，其中大部分为手动变速器，但是自动变速器的需求比例不断提高。与此同时随着商用车市场快速发展， 2007年商用车变速器的市场需求量有 200万件，其中轻型货车用变速器占市场主流，然而重型车变速器市场有望成为未来的新亮点。在手动变速器领域，国产品牌已占主导地位。但技术含量更高的自动变速器市场却是进口产品的天下， 2007年中国变速器产品 (变速器产品进口统计 )进口额达到 30亿美元。国内变速器企业未来面临严峻的挑战。究的目的、依据和意义 21世纪，汽车工业成为中国经济发展的支柱产业之一，汽车企业对各系统部件的设计需求旺盛。其实，汽车与人一样，也是有着整套健康系统的有机结合体。发动机是心脏，车轮、底盘与悬挂是躯干与四肢，然而连接它们的，是类似于人体经脉的变速器系统。黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 如果汽车丧失了变速器这个中心环节，心脏、四肢与躯干再好，汽车只能如同植物人般成为废铁一堆！可以说，变速器是伴随着汽车工业出现的必然产物，是汽车上的必需品。变速器是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标，对轿车而言，其设计意义更为明显。在对汽车性能要求越来越高的今天，车辆的舒适性也是评价汽车的一个重要指标，而变速器的设计如果不合理，将会使汽车的舒适性下降，使汽车的运行噪声增大。通过本题目的设计，学生可综合运用汽车构造、汽车理论、汽车设计、机械设计、液压传动等课程的知识，达到综合训练的效果。由于本题目模拟工程一线实际情况，学生通过毕业设计可与工程实践直接接触，从而可以提高学生解决实际问题的能力。究的方法本次设计主要是通过查阅近几年来有关国内外变速器设计的文献资料，结合所学专业知识进行设计。通过比较不同方案和方法选取最佳方案进行设计，通过排量选择变速器中心距；各档传动比的计算；计算变速器的齿轮的结构参数并对其进行校核计算；计算选择轴与轴承，同时对其进行校核，对同步器、换挡操纵机构等结构件进行分析计算；另外，对现有传统变速器的结构进行改进、完善。黑龙江工程学院本科生毕业设计 5 第 2 章变速器主要参数的选择与计算计初始数据最高车速：60Km/h 发动机功率： 75矩： 150 总质量：500矩转速： 3800r/轮： 185/60速器各挡传动比的确定初选传动比：（式中：最高车速发动机最大功率转速 r 车轮半径变速器最小传动比乘用车取 i 主减速器传动比 549转矩适应系数 = （所以，549=符合 0i=02895653 3 = （黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 双曲面主减速器，当0i6时，取 =90% 最大传动比117 ：满足最大爬坡度。 0m a （式中： G 作用在汽车上的重力，， m 汽车质量， g 重力加速度，=15000N；发动机最大转矩， 0i 主减速器传动比，0i= 传动系效率， T =90%； r 车轮半径， r = f 滚动阻力系数，对于货车取 f =1+50)= 爬坡度，取 =带入数值计算得满足附着条件： g 01 （为附着系数，取值范围为为 0.6 汽车满载静止于水平面，驱动桥给地面的载荷，这里取 70% 计算得1 由得取1 校核最大传动比在围内，故符合。其他各挡传动比的确定：按等比级数原则，一般汽车各挡传动比大致符合如下关系：黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 54433221 （式中： q 常数，也就是各挡之间的公比；因此，各挡的传动比为： 41 32 ， 23 ， 41n 1 以其他各挡传动比为： 1 23q =2q =gi=q =5速器传动方案的确定图常见的倒挡布置方案。图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。图而取代了图示方案。图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。图示方案适用于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，有的货车倒挡传动采用图示方案。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 18 。本设计采用图示的传动方案。图速器倒档传动方案图变速器的传动路线示意图，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黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 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。倒档齿图速器传动示意图心距 A 的确定初选中心距：发动机前置前驱的乘用车变速器中心距 A，可根据发动机排量与变速器中心距 A 的统计数据初选， A=66 轮参数数对货车，减小质量比减小噪声更重要，故齿轮应该选用大些的模数；从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数。黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 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 V14 数nm/ 车变速器常用齿轮模数一系列系列发动机排量为据表轮的模数定为力角理论上对于乘用车，为加大重合度降低噪声应取用 15、 16、小些的压力角；对商用车，为提高齿轮承载能力应选用 25等大些的压力角。国家规定的标准压力角为 20，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为 20。旋角实验证明：随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高。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。斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。乘用车两轴式变速器螺旋角： 20 25。宽 b 直齿为斜齿采用啮合套或同步器换挡时，其接合齿的工作宽度初选时可取为 2 44 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 顶高系数在齿轮加工精度提高以后，包括我国在内规定齿顶高系数取为章小结通过初始数据，首先确定变速器的最大传动比，然后根据最大传动比，确定挡数及各挡传动比的大小，然后根据变速器中心距 A 与发动机排量的关系，初选变速器的中心距。然后确定齿轮的模数，压力角，螺旋角，齿宽等参数，为下一章齿轮参数的计算做准备。黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 第 3 章齿轮的设计计算与校核轮的设计与计算挡齿轮齿数的分配一挡齿轮为斜齿轮，模数为选109=22 一挡传动比为9101g （为了求9Z，10求其齿数和斜齿nh 09 （ =2 =整为 49 即9Z= 12 10Z=497 对中心距 A 进行修正因为计算齿数和过取整数使中心距有了变化，所以应根据取定的，再以修正后的中心距 A 作为各挡齿轮齿数分配的依据。 =（= （对一挡齿轮进行角度变位：端面压力角 t： n / （ t=啮合角 ,t： t= （ ,t=变位系数之和 nt,ta in （黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 =变位系数线图得：计算一挡齿轮 9、 10 参数：分度圆直径 10m =2/0co s/m =7/22=顶高 yh mh a = yh mh a =中：（ =（ = 根高 h f = h f =顶圆直径 99 =0 a =根圆直径 999 2 ff =01010 2 ff =量齿数 10=0co s/=挡齿轮为斜齿轮，模数为选87=24 782 8787n 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 co s2 =4=整为 54 7Z=整为 17 8Z=37 则，782 =1737=二挡齿轮进行角度变位：理论中心距 8787c o 面压力角 n /t=端面啮合角 A c o sc o s , = t变位系数之和 nt,t a i n vi n = 变位系数线图得： n 7 =8= 二挡齿轮参数：分度圆直径 8777 788 顶高 yh mh a = yh mh a =中：（ = =龙江工程学院本科生毕业设计 14 齿根高 h f = h f =顶圆直径 77 =根圆直径 777 2 ff =88 2 ff =量齿数 87377v c os/ =7388v c o s/ =挡齿轮为斜齿轮，初选65=22模数为 63 6565n 65 =取整为 55 得5Z=整为 21，6Z=34 563 =2134=三挡齿轮进行角度变为：理论中心距 6565c o 面压力角 n /=龙江工程学院本科生毕业设计 15 t=端面啮合角 A c o sc o s , = t变位系数之和 nt,t a i n vi n = 变位系数线图得： 6= 挡齿轮 5、 6 参数：分度圆直径 6555 566 顶高 yh mh a = yh mh a =中：（ = =根高 h f = h f =顶圆直径 55 =根圆直径 555 2 ff =66 2 ff =量齿数 65355v c os/ =龙江工程学院本科生毕业设计 16 65366v c os/ =挡齿轮为斜齿轮，初选43=24模数 44 = 4343n 取整为 49 3Z=整为 23 4Z =26 则： 344 =2326=四挡齿轮进行角度变位：理论中心距 4343c o 面压力角 n /=t=端面啮合角 A c o sc o s , = t变位系数之和 nt,t a i n vi n = 变位系数线图得： 4 = 龙江工程学院本科生毕业设计 17 四挡齿轮 3、 4 参数：分度圆直径 4333 344 顶高 yh mh a = yh mh a =中：（ = =根高 h f = h f =顶圆直径 33 =根圆直径 333 2 ff =44 2 ff =量齿数 43333v c o s/ =3344v c o s/ =挡齿轮为斜齿轮，初选 21 =22模数25 = 2121n 取整为 55 1Z =整为 31 4Z =24 黑龙江工程学院本科生毕业设计 18 则： 125 =3124=五挡齿轮进行角度变位：理论中心距 2121c 面压力角 n /=t=端面啮合角 A c o sc o s , = t变位系数之和 nt,t a i n vi n = 变位系数线图得： = 2 = 挡齿轮 1、 2 参数：分度圆直径 2111 122 顶高 yh mh a = yh mh a =中：（ = =龙江工程学院本科生毕业设计 19 齿根高 h

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