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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 1 目 录 摘要 . . . 第 1 章 绪 论 . 1 展趋势及成果 . 6 . 8 . 9 第 2 章变速器的结构方案的确定 . 10 . 10 . 10 . 11 . 12 . 13 . 14 第 3 章 载货汽车主要参数的确定 . 15 . 15 . 15 速的确定 . 16 . 17 第 4 章 变速器主要参数的选择 . 18 . 18 . 18 . 18 速器一档传动比的确定 . 19 . 21 . 21 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 2 . 22 . 22 . 23 力角及螺旋角 . 25 . 26 . 27 . 28 . 28 进行修正 . 29 . 29 . 31 . 32 . 34 . 36 . 38 . 40 第 5 章 变速器齿轮的设计及校核 . 41 轮的材料选择 . 41 . 41 . 42 . 43 . 44 . 44 接触应力 . 45 . 47 . 55 . 58 第 6 章 变速器轴和轴承的设计及校核 . 59 . 59 . 59 . 59 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 3 . 60 . 62 . 62 . 67 . 72 . 77 第 7 章同步器的确定 . 78 . 78 . 79 . 80 第 8 章操纵机构和箱体的确定 . 81 . 81 档位置图 . 81 . 81 . 81 . 82 . 82 . 82 . 83 . 83 . 84 . 85 结 论 . 86 参考文献 . 87 致 谢 . 88 黑龙江工程学院本科生毕 业设计 4 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 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 5 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 6 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 7 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 8 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 9 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 10 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 11 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 12 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 能获得较大的倒 档 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 13 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 14 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 15 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 16 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 毕业设计（论文）中期 检 查表 填表日期 2011 年 4 月 20 日 迄今已进行 8 周剩余 8 周 学生姓名 董超 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆 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 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 速器 结构进行设计 速器 尺寸进行 设计 速器 的零件图及装配模型 改设计说明书 存在问题及努力方向 存在问题：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。 努力方向：经过进一步的计算，使我的齿轮参数更加符合设计要求，使传动比更加的合理，和发动机更加的匹配，动力性和经济性得到完美的结合。 学生签字： 董超 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 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 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