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毕业设计（论文）任务书 学生姓名 赵磊 系部 汽车 与交通 工程 学院 专业、班级 车辆 导教师姓名 赵国迁 职称 高级实 验师 从事 专业 车辆工程 是否外聘 是否 题目名称 比亚迪 动 变速器设计 一、设计（论文）目的、意义 比亚迪轿车在我国国产车当中比较普及 ， 变速器 的 功用是在不同的使用条件下 , 改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速 , 使汽车得到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。通过 对 变速器的设计，使其变速器性能 更 好 ，同时使学生全面复习过去所学 知识，因此 具有一定的 实际 意义。 二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） （一） 设计内容 利用 比亚迪 关 发动机参数，完成变速器结构布置和设计。设计的主要内容 包括：选择 发动机参数，确定变速器结构类型， 对 变速器中 的各级齿轮和轴等 零部件 进行设计 ， 并 对主要零部件进行校核 。 （二）研究方法 1、 查阅 相关资料，对比各种 变速器 优缺点，初步确定设计方案。 2、 参照比亚迪 车 ，为最终设计方案提供依据。 3、 利用 出装配图及零件图 。 三、设计（论文）完成后应提交的成果 （一）计算说明部分 完成设 计说明书 字。包括 变速器 各级齿轮和轴等 零部件 设计及 强度 校和 。 （二）图纸部分 变速器 装配图零件图若干张，共计折合 3 张 纸。 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 （ 3 月 3 日 3 月 16 日） （ 2） 确定总体方案 第 3 4 周 （ 3 月 17 日 3 月 30 日） （ 3） 对 变速 器 结构 进行设计 第 5 6 周 （ 3 月 31 日 4 月 13 日） （ 4） 对 变速 器 尺寸进行设计 7 8 周 （ 4 月 14 日 4 月 27 日） （ 5） 画 变速器 的零件 图 第 第 8 9 周（ 4 月 21 日 5 月 4 日） （ 5） 画 变速 器 的装配图 第 9 10 周 （ 4 月 28 日 5 月 11 日） （ 6） 完成 设计说明书 第 11 13 周 （ 5 月 12 日 6 月 2 日） （ 7）设计审核、修改 第 14 16 周 （ 6 月 3 日 6 月 23 日） （ 8）毕业设计答辩准备及答辩 第 17 周 （ 6 月 24 日 7 月 1 日） 五、主要参考资料 1 余志生 汽车理论 M，机械 工业出版社， 1987 2工程中的有限元方法 (第 3 版 ) 机械工业出版社 ， 2004 3 吴镇著 上海 :上海交通大学出版社 ， 1997 4孙桓主编 机械工业出版社出版 5 蒋崇贤 ， 何明辉专用汽车设计 武汉工业大学出版社 6陈家瑞主编 人民交通出版社出版 7 黄天泽，黄金陵 汽车车身结构与设计 机械工业出版社 ， 2000 8吕慧瑛 北京 :清华大学出版社 ， 2002 9相关期刊，网络 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）成绩评定表 学生姓名 赵磊 性别 男 院系 汽车与交通工程学院 专业 车辆工程 班级 07计（论文）题目 比亚迪 动变速器设计 平时成绩评分（ 开题、中检、出勤 ） 指导教师姓名 职称 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）： 院系公章： 年 月 日 注： 1、平时成绩（开题、中检、出勤）评分按十分制填写，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 =W+、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。 毕业设计指导教师评分表 学生姓名 赵磊 院系 汽车与交通工程学 院 专业、班级 车辆工程 07 指导教师姓名 赵国迁 职称 高级实 验师 从事 专业 汽车运用 是否外聘 是 否 题目名称 比亚迪 动变速器设计 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；题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度 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 优秀毕业设计（论文）推荐表 题 目 比亚迪 动变速器设计 类别 毕业设计 学生姓名 赵磊 院（系）、专业、 班级 汽车与交通工程学院 车辆工程 07导教师 赵国迁 职 称 高级实验师 设计成果明细： 答辩委员会评语： 答辩委员会主任签字（盖章）： 院、系公章： 年 月 日 备 注： 注：“类别”栏填写毕业论文、毕业设计、其它 1 毕业设计开题报告 设 计 题 目 : 比亚迪 动变速器设计 院 系 名 称 : 汽车与交通工程学院 专 业 班 级 : 车辆 学 生 姓 名 : 导 师 姓 名 : 开 题 时 间 : 指导委员会 审查意见： 签字： 年 月 日 2 目录 一课题研究现状，选题目的、依据和意义 . 3 . 3 . 5 二、设计（论文）的基本内容，拟决的主要问题 . 5 . 5 . 5 三、技术路线（研究方法 ） . 6 四、进度安排 . 6 五、参考文献 . 7 六、备注 . 7 七、指导教师意见 . 7 3 毕业设计（论文）开题报告 学生姓名 系部 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程 导教师姓名 职称 高级实验师 从事 专业 汽车运用 是否外聘 是 否 题目名称 比亚迪 动变速器设计 一课题研究现状， 选题目的、依据和意义 21 世纪，汽车工业成为各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。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 1。由此可见，对汽车的变速器进行研究具有十分重要的意义。 由于汽油机的转速较高 ,而产生的扭矩又较小 ,因此需要一种降速增扭的机构 变速器 ,以保证汽车在各种道路条件下均能正常地行驶。 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。发动机是汽车的心脏，发动机产生的动力必须经过传动系统才能驱动车轮转动 2。 变速器是传动系统的心 脏。由于发动机的转速和转矩的变化范围小，而汽车行驶速度的变化范围广，所以一开始传动系统就设置了变速器。变速器的作用：改变汽车的传动比，扩大驱动车轮转矩和转速的范围，使车辆适应各种变化的行驶工况，同时使发动机在理想的工况下工作；在发动机转矩方向不变的前提下，实现汽车的倒退行驶；实现空挡，中断发动机传递给车轮的动力，使发动机能够起动、怠速。 100 多年中，变速器经历了用变速杆改变链条的传动比一手动变速器一有级自动变速器一无级自动变速器的发展历程 3。 早期的汽车传动系统，从发动机到车轮之间的动力形式很简单 。发动机驱动一组锥齿减速齿再传动到一根轴和皮带轮。皮带轮和驱动桥上的内齿轮啮合，使汽车行驶，大齿轮用来加速，能使汽车达到 32 h 的速度。如果遇到上坡，而爬坡能力不够时，驾驶员就停下车子，把小链轮啮合后进行驱动 .。 （ 1）变速器类型及特点 现在市场上的变速器细分为 5 类手动变速器 (手动自动一体变速器 (无级变速器4 (双离合器变速器 (自动变速器 (各自都有不同的优势。按变速器功能可分为两类：手动变速器和自动变速器。手动变速器即 动变速器包括传统 果按变速结构可分为三类：圆柱齿轮、行星齿轮及锥盘。圆柱齿轮类包括 星齿轮类包括传统 使用了多片湿式离合器替代液力变矩器的 盘类包括金属钢带 半环面锥轮无级变速器等。控制技术和电子信息技术的高速发展，使得自动变速器得到快速发展，手动变速器向自动变速器发展的趋势越发明显。新技术的发展一方面仍在不断改善现有变速器的性能。我所要设计的是手动变速器也就是 优势是传动效率高及成本低，但换档复杂。 动效率也高。且具备自动换档功能，但换档冲击性有待解决 4 要工作原理是通过变速操纵杆拨动不同齿轮组问的啮合套从而组成不同的档位，因为每档齿轮组的齿数是固定的，所以各档的变速比是一定的，属于有级变速器。在低速时，让传动比大的齿轮副工作；而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。“两轴一中间轴”，它们构成了变速器的主体，还有一根倒挡惰轮轴常见的手动变速器由铸铁或铝制变速器壳体、轴、轴承、齿轮、同步器和换挡机构组成 速器应用的历史时间最长，其产品技术发展十分有限，凭借与其它形式变速器相比的成本优势及较高的传动效率，仍然占据乘用车变速器市场上相当的市场份额 5。 （ 2）国外手动变速器研究现状 国外在手动变速器的研究上开始趋于自动变速器，这是为了节省燃油以及缓解驾驶者在频繁换挡中产生的疲劳感等一系列缺点。据预测， 2013 年欧洲变速器市场上，配备手动变速器的汽车将占 52%，配备自动手动变速器的将占 10%，配备无极变速器的将占 2%，配备双离合器变速器的将占16%，配备自动变速器的将占 20%。 ,可见手动变速器依然占据着半壁江山，这证实了手动变速器在消费者心中的分量。国外专家指出，新变速器产品还在不断研发的过程中，因此，今后汽车市场的变速器情况可能还会出现一些变化。 目前许多变速器生产企业正在研发一些燃油经济性更好、换挡性能更高的变速器，以满足市场上的多层次需求。例如，某公司正在研制一种传动效率可达 92%、换挡性能更好的变速器。 （ 3）国内手动变速器研究现状及发展 改革开放 30 年来，我国汽车变速器行业随着整车行业的快速发展而不断发展壮大，形成了一批颇具规模的变速器企业。大多数本土变速器企业在引进消化吸收国外先进技术方面取得了突出成绩，并不断坚持自主创新，在手动变速器领域 ,，尤其是在重型车用和微型车用手动变速器上，涌现了大量自主创新的产品。另外，一些跨国公司独资或合资的变 速器企业开始陆续在中国设厂，为满足持续高速增长的中国汽车市场需求作出了非常大的贡献。 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。 目前，在中国乘用车手动变速器市场，国产品牌已占主导地位，随着中国乘用车市场的快速发展，对变速器的要求无论从数量上还是从技术水平上均不断提高，但技术落后严重阻碍着国产品 牌变速器企业的发展。虽然现在越来越多的人在买车的时候选择了自动变速器，但是在中国，手动变 5 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 2006 年中国手动档乘用车共销售 辆，较 2005 年增长 2007 年 1 9 月份，手动档乘用车共销售 辆，同比增长 在中国乘用车用手动变速器市场中，国产品牌 占主导地位，进口量很小，因而随着手动档乘用车销量的快速增长，手动变速器市场也将不断扩大 6。 比亚迪股份有限公司由 王传福 创立于 1995 年， 2002 年 7 月 31 日在 香港 主板发行上市，是一家拥有 汽车两大产业群的高新技术民 营企业。 2003 年，比亚迪收购西安秦川汽车有限责任公司（现“比亚迪汽车有限公司”），正式进入汽车制造与销售领域，开始民族自主品牌汽车的发展征程 。 发展至今，在整车制造、模具研发、车型开发等方面都达到了国际领先水平，产业格局日渐完善并已迅速成长为中国最具创新的新锐品牌。汽车产品包括各种高、中、低端系列燃油轿车，以及汽车模具、汽车零部件、双模电动汽车、纯电动汽车等。代表车型包括 厢、 模电动汽车、 。应用在比亚迪 型上的手动变速器技术比较落后，但是手动变速器在变速器市场一直占据重要份额，在中国，更是赢得了大多数消费者的偏爱。无论是燃油经济型上的优势，实施上的低成本，还是驾驶者的操纵感，都使得手动变速器成为 设计某款汽车时的重要考虑。然而手动变速器也有其自身的缺点，由于手动变速器在稳定性、燃油经济性和舒适性上存在着一定的不足，而且在当今的大城市中，堵车”现象愈演愈烈，驾驶员需频繁地踩离合器换档，体力消耗大，发动机很难工作在最佳的状态，动力性没有完全发挥，经济性差，排气中有害物质含量高，污染严重，所以鉴于以上缺点必须设计出一款 克服这些缺点并应用到比亚迪 车上的手动变速器使得手动变速器的路能够走的更远。 二、设计（论文）的基本内容，拟决的主要问题 （ 1）研究国内外汽车变速器研究现状及发展历史，理解本课题研究的意义 （ 2）分析各种汽车变速器的基本原理和优缺点 （ 3）利用比亚迪 关发动机参数，完成变速器结构布置和设计。 （ 4）选择发动机参数，确定变速器结构类型，对变速器中的各级齿轮和轴等零部件进行设计，并对主要零部件进行校核。 （ 1）通过文献资料，熟悉汽车变速器设计和 相关知识，掌握汽车变速器设计计算方法。 （ 2）调研，掌握汽车变速器设计过程。 （ 3）巩固以往所学的理论知识，熟悉变速器结构，掌握变速器的设计方法和 件在变速器设计中的应用步骤，提高动手能力为以后打下良好基础 （ 4）确定汽车变速器设计的各项参数，计算确定主要零件的参数和尺寸，完成 纸 6 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（ 3 月 3 日 3 月 16 日） （ 2）确定总体方案 第 3 4 周（ 3 月 17 日 3 月 30 日） （ 3） 对变速器结构进行设计 第 5 6 周（ 3 月 31 日 4 月 13 日） （ 4） 对变速器尺寸进行设计 7 8 周（ 4 月 14 日 4 月 27 日） （ 5）画 变速器 的零件图第第 8 9 周（ 4 月 21 日 5 月 4 日） （ 5）画 变速器 的装配图第 9 10 周（ 4 月 28 日 5 月 11 日） （ 6）完成设计说明书第 11 13 周（ 5 月 12 日 6 月 2 日） （ 7）设计审核、修改 第 14 16 周（ 6 月 3 日 6 月 23 日） （ 8）毕业设计答辩准备及答辩 第 17 周（ 6 月 24 日 7 月 1 日） 调查研究 变速器结构分析与类型选择 变速器设计计算 齿轮大小与齿数计算 轴参数计算 变速器主要参数校核 利用 行绘图 完成毕业设计和设计说明书 7 五、参考文献 1 向立明 汽车变速器的发展历史及未来趋势 石家庄 2007， 1 2工程中的有限元方法 (第 3 版 )机械工业出版社， 2004 3 郑劲，张子成 中国汽车变速器市场高速发展中机系（北京）信息技术研究院 2008,12 4孙桓主编 机械工业出版社出版 5 余志生 汽车理论 M，机械工业 出版社， 1987 6 余志生汽车理论 M第 3 版北京 :机械工业出版社， 2000 7 理论力学 上海交通大学出版社， 1997 8 濮良贵，纪名刚 七版）北京：高等教育出版社， 1990. 9 孙桓，陈作模 六版） 北京：高等教育出版社， 2000 10 肖生发，赵树朋 北京：中国林业出版社， 2006 11 刘惟信 北京：清华大学出版社， 2001 12 浙江省交通学校 编 盘） 北京：人民交通出版社， 1991 13 关文达 二版） 北京：机械工业出版社， 2006 14 郝京顺汽车变速器的发展 2005(04) 15 胡朝峰 汪斌汽车变速器技术的发展与展望 2005(05) 16汽车变速器传动系统综合分析 007(9) 期刊论文 17王荣霞 件在汽车变速器设计中的应用 2008 会议论文 18期刊论文徐枭 型汽车变速器市场分析与预测 ) 19会议 论文肖婷玲 形圈在汽车变速器中的质量整改实例 2008 201986， 5 21Y. 1993， 2 六、备注 七、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 本科学生毕业设计 比亚迪 型变速器设计 系部名称 ： 汽车工程系 专业班级 ： 车辆工程 学生姓名 ： 指导教师 ： 职 称 ： 黑 龙 江 工 程 学 院 二一一年六月黑龙江工程学院本科生毕业设计 要 本文设计研究了三轴式五挡手动变速器。首先，对于变速器的工作原理做了阐述，从传动机构到倒档布置方案都一一做了详细的说明，完 成了换挡机构形式和轴承的选择等，特别值得一提的是在倒档的选择和布置上。因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处。 紧接着对变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，包括了档数、传动比、中心距以及各档齿轮的齿数，并且进行了强度校核，紧接着对一些标准件进行了选型，其中包括同步器、操纵机构、固定件以及密封件等等。 最后进行的是齿轮、轴以及轴承的校核，其中齿轮校核包括弯曲强度和接触应力，轴校核包括强度和刚度的计算，轴承校核的则是其寿命计算，并 讲述了变速器中各部件材料的选择。 关键字： 变速器；设计；齿轮；轴；校核 黑龙江工程学院本科生毕业设计 of a of in to a of of so is is of on of in a it is at of a of of by a of so of is of . 龙江工程学院本科生毕业设计 目 录 摘 要 . . 1 章 绪 论 . 1 题的背景 . 1 计目的及意义 . 2 内外研究现状 . 2 内研究现状 . 2 外研究现状 . 3 计主要内容 . 3 第 2 章 变速器总体方案设计 . 5 计初始数据 . 5 速器设计应满足的基本要求 . 5 动机构布置方案分析 . 6 轴式变速器和中间轴式变速器的特点分析 . 6 挡布置方案 . 6 他问题 . 7 档齿轮位置安排 . 7 速器齿轮形式与自动脱档分析 . 8 轮形式 . 8 速器自动脱档分析 . 9 挡机构形式 . 9 章小结 . 10 第 3 章 变速器主要参数设计 . 12 数的选择和确定 . 12 档传动比的确定 . 12 黑龙江工程学院本科生毕业设计 减速器传动比 . 12 低档传动比计算 . 13 档传动比 . 14 选中心距 . 14 速器的外形尺寸 . 15 轮参数计算 . 15 数的选取 . 15 形、 压力角 及螺旋角 的确定 . 15 挡齿轮齿数的分配 . 17 定一挡齿轮的齿数 . 17 中心距进行修正 . 18 确定常啮合传动齿轮副齿数及变位系数 . 18 定其他各挡的齿数及变位系数 . 18 定倒挡齿轮齿数及变位系数 . 20 章小结 . 21 第 4 章 变速器的校核 . 22 轮的损坏形式 . 22 轮强度计算 . 22 齿的弯曲应力 . 23 齿的接触应力 . 24 档齿轮的强度校核 . 25 的结构尺寸设计 . 32 的强度验算 . 33 的刚度的计算 . 33 的强度的计算 . 37 承寿命计算 . 40 章小结 . 43 第 5 章 同步器的选择 . 44 销式同步器 . 44 环式同步器 . 45 章小结 . 46 黑龙江工程学院本科生毕业设计 第 6 章 变速器操纵机构的选择 . 47 接操纵手动换挡变速器 . 47 速操纵杆的布置 . 47 档锁装置 . 47 章小结 . 49 结 论 . 50 参考文献 . 51 致 谢 . 52 黑龙江工程学院本科生毕业设计 1 第 1 章 绪 论 题的背景 21 世纪，汽车工业成为各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。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。 目前许多变速器生产 企业正在研发 一些 能大幅提高离合器、同步器寿命和行车安全性，且保留了传统有级机械变速器传动效率高、体积小、机构简单、使用可靠 、 易于制造、成本低、燃油消耗少和维护与使用费用低 、 多档位、大速比变化范围改善了汽车的动力性、燃油经济性和换档平顺性的变速器 。现在汽车变速器的发展趋势是向着可调自动变速箱或无级变速器方向发展。手动变速器即 动变速器包括传统 果按变速结构可分为三类：圆柱齿轮、行星齿轮及锥盘。圆柱齿轮类包括 星齿轮类包括传统 使用了多片湿式离合器替 代液力变矩器的 盘类包括金属钢带 半环面锥轮无级变速器等。控制技术和电子信息技术的高速发展，使得自动变速器得到快速发展，手动变速器向自动变速器发展的趋势越发明显。新技术的发展一方面仍在不断改善现有变速器的性能。我所要设计的是手黑龙江工程学院本科生毕业设计 2 动变速器也就是 优势是传动效率高及成本低，但换档复杂。 动效率也高。且具备自动换档功能，但换档冲击性有待解决。 计 目的及意义 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。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。 本设计研究基本内容是比亚迪 机械变速器的组成、结构与原理，弄清楚同步器、齿轮、轴等零部件之间的配合关系。选择标准齿轮模数在总当数和一档传动比确定后，合理分配各档位的速比，接着计算出齿轮参数和中心距，并对齿轮进行强度验算，确定齿轮的结构与尺寸 ，绘制出所有齿轮的零件图，根据经验公式初步计算出所有轴的基本尺寸，对每个档位下对轴的刚度和强度进行验算，确定出轴的结构与尺寸，绘制出各个轴的结构与尺寸，对现有传统变速器的结构进行改进、完善，最终完成变速器的零件图和装备图的绘制。利用计算机辅助设计软件绘制变速器的各零件的零件图，并完成变速器的总装配图。在此次设计中对变速器作了总体设计，对变速器的传动方案进行了选择，变速器的齿轮和轴做了详细的设计计算，对同步器和一些标准件做了选型设计。 内外研究现状 内研究现状 改革开放 30 年来 ，我国汽车变速器行业随着整车行业的快速发展而不断发展壮大，形成了一批颇具规模的变速器企业。大多数本土变速器企业在引进消化吸收国外先进技术方面取得了突出成绩，并不断坚持自主创新，在手动变速器领域 ,，尤其是在重型车用和微型车用手动变速器上，涌现了大量自主创新的产品。另外，一些跨国公司独资或合资的变速器企业开始陆续在中国设厂，为满足持续高速增长的中国汽车市场需求作出了非常大的贡献。 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。 目前，在中国乘用车手动变速器市场，国产品牌已占主导地位，随着中国乘用车市黑龙江工程学院本科生毕业设计 3 场的快速发展，对变速器的要求无论从数量上还是从技术水平上均不断提高，但技术落后严重阻碍着国产品牌变速器企业的发展。虽然现在越来越多的人在买车的时候选择了自动变速器，但是在中国，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 2006 年中国手动档乘用车共销售 辆，较 2005 年增长 2007 年 19 月份，手动档乘用车共销售 辆，同比增长 在中国乘用车用手动变速器市场中，国产品牌占主导地位，进口量很小，因而随着手动档乘用车销量的快速增长，手动变速器市场也将不断扩大， 随着全球能源及原材料价格的不断上涨，汽车销售价格的下降，要求汽车变速器向着体积小质量轻、承载能力大、结构紧凑上发展。这就要求零件设计结 构机械性能也要相应有所改变，向着小巧紧凑高强度，高刚性方向改进，进而也要求有新技术新工艺来保证能够制造出来。 外研究现状 国外在手动变速器的研究上开始趋于自动变速器，这是为了节省燃油以及缓解驾驶者在频繁换挡中产生的疲劳感等一系列缺点。据预测， 2013 年欧洲变速器市场上，配备手动变速器的汽车将占 52%，配备自动手动变速器的将占 10%，配备无极变速器的将占 2%，配备双离合器变速器的将占 16%，配备自动变速器的将占 20%。 ,可见手动变速器依然占据着半壁江山，这证实了手动变速器在消费者心中的分量。国外 专家指出，新变速器产品还在不断研发的过程中，因此，今后汽车市场的变速器情况可能还会出现一些变化。 目前许多变速器生产企业正在研发一些燃油经济性更好、换挡性能更高的变速器，以满足市场上的多层次需求。例如，某公司正在研制一种传动效率可达 92%、换挡性能更好的变速器 。 计主要内容 本次设计的变速器是在原有比亚迪 变速器的基础上，在给定发动机输出转矩、转速及最高车速、最大爬坡度等条件下，主要完成传动机构的设计，并绘制出变速器装配图及主要零件的零件图。 1、对变速器传动机构的分析与选择 通 过比较两轴和中间轴式变速器各自的优缺点，以及所设计车辆的特点，确定传动机构的布置形式。 2、变速器主要参数的选择：档数、传动比、中心距、齿轮参数等。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 4 3、变速器齿轮强度校核 变速器齿轮强度的校核主要对变速器的齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行校核。 4、轴的基本尺寸计算及强度校核 对于轴的强度计算则是对轴的刚度和强度分别进行校核。 5、轴承的选择与寿命计算 对变速器轴的支撑部分选用圆锥磙子轴承，寿命计算是按汽车的大修里程来衡量，轿车的为 30 万公里。 本次设计主要是查阅近几年来有关 国内外变速器设计的文献资料，结合所学专业知识，在老师的正确指导下进行设计。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；同时对同步器、换档操纵机构等结构件进行分析设计；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 总体方案设计 计初始数据 变速器设计所需的汽车基本参数如表 表 设计基本参数表 发动机型号 量 1500动机最大功率 75高车速 170km/h 总质量 1170大转矩 135 Nm 最大功率转速 5800 r/大扭矩转速 4800 r/速器设计应满足的基本要求 汽车传动系是汽车的核心组成部分。其任务是调节、变换发动机的性能，将动力有效而经济地传至驱动车轮，以满足汽车的使用要求。变速器是完成传动系任务的重要部件，也是决定整车性能的主要部件之一。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。随着汽车工业的发展，轿车变速器的设计趋势是增大其传递功率与重量之比，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。在汽车变速器的设计工作开始之前，首先要根据变速器运用的实际场合来对一些主要参数做出选择。主要参数包括中心距、变速器轴向尺寸、轴的直径、齿轮参数、各档齿轮的齿数等。 （ 1） 正确选择变速器的档位数和传动比，使之与发动机参数优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性与经济性 ； （ 2） 设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输 ； （ 3） 设置倒挡，使汽 车能倒退行驶 ； （ 4） 设置动力输出装置，需要时能进行功率输出 ； （ 5） 换挡迅速、省力、方便 ； （ 6） 工作可靠 ； （ 7） 变速器应有高的工作效率 ； 黑龙江工程学院本科生毕业设计 6 （ 8） 变速器的工作噪声低。 除此之外，变速器还应当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。 动机构布置方案分析 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。 挡布置方案 常见的倒档布置方案如图 示。图 案的优点是倒档利用了一档齿轮，缩短了中间轴的长度。但换档时有两对齿轮同时进入啮合，使换档困难；图 案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理；图 案对 缺点做了修改；图 示方案是将一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长；图 示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，换档换更为轻便。 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。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 7 图 档的布置方案 综合考虑以上因素，为了换档轻便，减小噪声，倒档传动采用图 示方案。 他问题 经常使用的挡位，其齿轮因接触应力过高而造成表面电蚀损坏。将高挡布置在靠近轴的支承中部区域较为合理，在该区因轴的变形而引起的齿轮偏转角较小，齿轮保持较好的啮合状态，偏载减少能提高齿轮寿命。 某些汽车变速器有仅在好路或空车行驶时才使用的超速挡。使用传动比小于 1（超速挡，能够充分地利用发动机功率，使汽车行驶 1需发动机曲轴的总转速 降低，因而有助于减少发动机磨损和降低燃料消耗。但是与直接挡比较，使用超速挡会使传动效率降低，噪声增大。 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齿轮对数，每分钟转速，传递的功率，润滑系统的有效性，齿轮和壳体等零件的制造精度等。 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，将黑龙江工程学院本科生毕业设计 8 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。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。 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 （图2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： 2) 式中： 2d 花键内径。 图 2速器齿轮尺寸控制图 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。黑龙江工程学院本科生毕业设计 9 变速器齿轮齿面的表面粗糙度应在 R a m 范围内选用。 速器自动脱 档分析 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 2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 2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 2示。这种方案比较有效，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。 a） b) c) 图 2止自动脱挡的机构措施 挡机构形式 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。汽车行驶 时各挡齿轮有不同的角速度，因此用轴向滑动直齿齿轮的方式换挡，会在轮齿端面产生冲击，并伴随有噪声。这使齿轮端部磨损加剧并过早损坏，同时使驾驶员精神紧张，而换挡产生的噪声又使乘坐舒适性降低。只有驾驶员用熟练的操作技术（如两脚离合器），时齿轮换挡时无冲击，才能克服上述缺点。但是该瞬间驾驶员注意力被分散，会影响行驶安全性。因此，尽管这种换挡方式结构简单，但除一挡，倒挡外已很少使用。 由于变速器第二轴齿轮与中间轴齿轮处于常啮合状态，所以可用移动啮合套换挡。这时，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作技术。此外，因增黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性矩增大。 因此，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。这是因为重型货车挡位间的公比较小，则换挡机构连件之间的角速度差也小，因此采用啮合套换挡，并且还能降低制造成本及减小变速器长度。 使用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换挡，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，虽然它有机构复杂、制造精度要求 高、轴向尺寸大等缺点，但仍然得到广泛应用。 使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。在滑动齿轮特别宽的情况下，这种差别就更为明显。为了操纵方便，换入不同挡位的变速杆行程要求尽可能一样。 自动脱挡是变速器的主要故障之一。为解决这个问题，