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变速箱
设计
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附件 2 毕业设计（论文）任务书 课题名称 轿车 手动变速箱设计 学习形式 夜大 学习层次 专升本 专 业 机械 工程 及自动化（汽车） 学 号 141240167 学生姓名 孙朝鹏 2016 年 9 月至 2016 年 12 月 指 导 教 师 签 字 学 籍 科 室 负 责 人 2016 年 9 月 10 日 继续教育学院 网络教育学院 一、毕业设计（论文）的内容 1、按要求撰写开题报告 2、 轿车 手动变速箱设计 3、总图及其零部件图绘制 4、设计计算书编制 二、毕业设计（论文）的要求 与数据 (一 )设计要求 1、 变速器总体方案设计 2、 变速器齿轮参数的选择与主要零件的选择 3、 变速器齿轮的强度计算与材料选择 4、 变速器轴的设计与校核 5、 同步器及换挡机构的设计 (二 )已知参数 主减速比 ： 高时速： 140km/h 轮胎型号： 175/ 70 动机型号： 大扭矩： 3600最大功率： 5800r/汽车总质量； 1800力加速度； 2/8.9 道路最大阻力系数；假 定取值 车四档变速器壳体的轴向尺寸 向尺寸是 72车高齿并修形的齿形： 压力角： 15、 16、 螺旋角： 25 45 三、毕业设计（论文）应完成的工作 1、按研究内容要求 ,完成开题报告撰写； 2、完成设计说明书编制 （篇幅不少于 15000 字；参考文献不少于 10 篇，其中外文资料不少于 2 篇）； 3、用 成设计图纸（至少 1 张总图， 1 2 张部件图， 2 3 张零件图，1 2 张手绘图；画图总量不少于 2 张零号幅面） ; 4、 所有内容 按规定顺序 刻录 成 光盘一张 。 四、毕业设计（论文）进程安排 序 号 设计（论文）各阶段名称 日期（教学周） 1 根据选题及任务书要求， 收集 、 查阅、 消化 相关 资料 第一周 2 编写 设计计算书 提纲 ， 撰写开题报告 第二周 3 完成 轿车 手动变速箱 设计方案论证 第三周 4 完成 轿车 手动变速箱 的总体设计 第 四 周 5 结构分析设计， 绘制 第 五 周 6 修改总图，绘制总成图 第 六 周 7 绘制零件图并进行工艺分析 第 七 周 8 编制、撰写设计说明书 第 八十 周 9 修改设计说明书及设计图纸 第十一周 10 准备答辩 第十二周 五、应收集的资料及主要参考文献 1濮良贵，纪名刚主编 八版） 等教育出版社， 2006 2潘存云，唐进元主编 长沙：中南大学出版社， 2011 3赵右红，周知进主编 长沙：中南大学出版社， 2011 4周良德，朱泗芳主编 长沙：湖南科学技术出版社， 2008 5郑江 许瑛主编 北京：中 国林业出版社，北京大学出版社， 2006 6陈海魁主编 中国劳动社会保障出版社， 2001 7王望予主编 械工业出版社， 2004 8余俊等主编 等教育出版社， 1997 9余志生主编 3 版） 械工业出版社， 2000 10朱文坚，黄平，吴昌林主编 北京：高等教育出版社， 2005 11何铭新 钱可强主编 北京：高等教育出版社， 2004 12童秉枢，吴志军主编，机械 术基 础（第三版） 华大学出版社 2008 13 . in A999. 14 , . 2nd M. 1999. 15 J. 2002, 35(3):10 毕业设计（论文）开题报告 课题名称 轿车 手动变速箱设计 学习形式 夜大 学习层次 专升本 专 业 机械 工程 及自动化（汽车） 学 号 141240167 学生姓名 孙朝鹏 开题时间 2016 年 9 月 10 日 继续教育学院 网络教育学院 一、课题背景（或国内外研究现状） 面对石油资源短缺的严峻形 势，排放法规的日益严格和人们物质文化生活水平的不断提高，对汽车 的 动力性、经济性、可靠性、噪音、振动、及排放指标都提出了越来越高的要求，这也是推动现代 变速箱 技术进步 的主要动力。 面对日益增长的乘用车市场，乘用车变速器的市场规模也将越来越大。 2006 年中国手动档乘用车共销售 台。在中国每个大 城市 路况越来越拥堵的今天，堵车时走走停停的状态下，手动挡操作繁琐的劣势更为突出。因此，目前国内轿车市场上，手动挡车型的市场正在被各式各样的自动挡车型蚕食，而在汽车工业高度发达的欧洲，手动挡车型依旧占有很大的市场份额。这说明，在许多追求纯粹驾驶乐趣的人眼里，那种 离合器 、油门以及挡杆之间绵密细腻的配合乐趣是自动挡所无法替代的。 汽车工业已经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。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 , 目的是在各种行驶工况下 , 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。因此它的性能影响到 汽车的动力性和经济性指标。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 二、课题（研究）内容 1、 变速器总体方案设计 2、 变速器齿轮参数的选择与主要零件的选择 3、 变速器齿轮的强度计算与材料选择 4、 变速器轴的设计与校核 5、 同步器及换挡机构的设计 三、文献综述（或读书报告） 变速器用来改变发动机传到驱轮上的转矩和转速，目的是在各种行驶工况下，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。变速器 由变速传动机构和操纵机构组成1,2。 在中国，手动变速器仍然是车用变速器的主流。国内外的汽车制造与销售数据显示，人们对汽车驾乘的舒适性越来越重视。在欧洲市场，原本是手动变速器的市场，不断被自动变速器占领。如在英国 5%。而 5 年前，这个数字是 预计到 2012 年，北美市场出售的汽车中将只有 6%是手动挡； 2013 年欧洲变速器市场上，配备手动自动一体的变速器将占 20%。而在中国市场上，自动变速器的份额也在迅速增加，可以预见，带有自动变速器的汽车是未来市场的主 导产品，发展和掌握自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造潮流的方向。而优先开发手动自动一体变速器具有技术上的延续性，对我国来说具有更大的优势 近十年以来，我国变速器产业在新产品开发方面特别重视，无论是从资金的投入，还是人力物力的投入，都是空前巨大的。十几年前，我们开发的大部分变速器产品都有一个共同的特点，就是这些新产品的开发流程是不完整的，而随着我国这些年的高速发展，我国变速器产品的设计开发流程也逐渐与国外接轨。 一个完整的变速器新产品的设计开发流程通常包括： 定开发方向。 别顾客关键需求、确定布置方案、细化顾客需求、设定开发目标等）。 5 概念设计（ 选择、道路载荷谱的确定、建立分析模型、静态动态间隙分析等） 6。 根据市场的需求来确定的设计方案研究方向，对顾客需求进行科学分析并用于完善设计，通过计算机辅助和科学分析来完成设计。这种科学的设计方法可以有效缩短研发周期，节约研发成本，以尽可能小的代价生产出符合市场需求的优 质产品。 我国的汽车及各种车辆的零部件产品在性能和质量上和发达国家存在着一定的差 距，其中一个重要原因就是设计手段落后，发达国家在机械产品设计上早以进入了分析设计阶段，他们利用计算机辅助设计技术，将现代设计方法，如有限元分析、优化设计、可靠性设计等应用到产品设计中，采用机械 统在计算机上进行建模、分析、仿真、干涉检查，实现三维设计，大大地提高产品设计的一次成功率，减少了试验费用，缩短了产品更新周期。而我们的设计手段仍处于以经验设计为主的 二维设计阶段，设计完成后在投产中往往要进行很大的改动，使得产品开发周期很长，性能质量低等。为改变我国的车辆零部件的生产和设计手段的落后状况，缩短新产品的开发周期，提高市场竞争力，有必要开发一些适合中国国情的汽车及零部件的 统，对已开发的 统需进一步提高和完善 7,8。 随着 术的发展和应用，许多国家和部门都对其进行了大量的研究和试验，随之开发并形成一些成套硬件和软件系统。在美国、日本及欧洲发达国家中，利用 术解决众多繁琐的设计和分析计算。形成了以图形系统为基础、以数 据库为核 心、以工具系统为支撑和以分析计算为应用的集成化系统。 在日本， 主要发展方向是提高图形的处理技术，以更高的绘图质量和 速度来提高产品的设计质量、缩短设计的周期。同时作为图形系统必须提供更为 通用的接口，同统连接以满足加工制造自动化的需要。 美国的 术一直处于领先地位，其主要目标就是建立完善的 成系统。美国汽车工业最早应用了 统。美国通用汽车公司、福特汽车公司等都已广泛应用 术。他们将结构、强度、刚度等计算、三维实体造型应用于汽车的设计开发中，将 成，使生产效率提高，产品质量得到保证，市场响应速度提高，从而大大地提高了他们的竞争力，为他们带来了巨大的经济效益。他们应用的 件主要有 、 。 11,12 四、参考文献 1濮良贵，纪名刚主编 八版） 等教育出版社， 2006 2潘存云，唐进元主编 长沙：中南大学出版社， 2011 3赵右红，周知进主编 长沙：中南大学出版社， 2011 4周良德，朱泗芳主编 长沙：湖南科学技术出版社， 2008 5郑江 许瑛主编 北京：中国林业出版社，北京大学出版社， 2006 6陈海魁主编 中国劳动社会保障出版社， 2001 7王望予主编 械工业出版社， 2004 8余俊等主编 等教育出版社， 1997 9余志生主编 3 版） 械工业出版社， 2000 10朱文坚，黄平，吴昌林主编 北京：高等教育出版社， 2005 11何铭新 钱可强主编 北京：高等教育出版社， 2004 12童秉枢，吴志军主编，机械 术基础（第三版） 华大学出版社 2008 13 . in A999. 14 , . 2nd M. 1999. 15 J. 2002, 35(3):10 五、审核意见 指导教师审题意见： 指导教师签名： 年 月 日 专业审核意见： 负责人签名： 年 月 日 毕业设计（论文） 课题名称 轿车 手动变速箱 设计 学习形式 夜大 学习层次 专升本 专 业 机械工程及自动化（汽车） 学 号 1 4 1 2 4 0 1 6 7 学生姓名 孙朝鹏 指导老师 施 一 敏 日 期 20 1 6 年 11 月 继续教育学院 网络教育学院 承 诺 书 本人承诺：在即将开始的毕业设计（论文）过程中严格遵守学校纪律，在指导教师的安排与指导下独立完成所规定的毕业设计（论文）工作，决不弄虚作假，不请别人代做毕业设计（论文）或抄袭别人的成果，独立完成毕业论文（设计说明书）的撰写、收集、装订整理等工作。 学生签名： 亲 手签 名 2016年 11 月 20日 毕业设计（论文）报告纸 装 订 线 轿车手动变速箱设计 14机械工程及自动化 （汽车） 孙朝鹏 指导教师 施一敏 【摘要】 随着 科技的 进步 ，汽车早已不是 稀缺资源 ， 而是 普通大众都能消费 得 起的 代步工具。汽车公司 越来越多，竞争越来越激烈 。为了 在竞争中取得有利地位， 各大 汽车 公司都 加大研发力度 去提高整车 质量 。 变速箱 作为汽车的核心， 是研发的 重中之重 。因此，一个设计精良的 变速箱 对于 整车 来说意义重大。 本设计的任务是设计一台用于轿车上的手动变速器。 根据轿车的外形、轮距、轴距、最小离地间隙、最小转弯半径、车辆重量、满载重量以及最高车速等参数结合自己选择的适合于该轿车的发动机型号的最大功率、最大扭矩、排量等重要的参数。再结合某些轿车的基本参数，选择适当的主减速比。根据上述参数，再结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识，计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性。 【关键词】 变速箱 齿轮 同步器 设计 【 of is a of to In to an in to to of as of is in an of is ars of of is to In of of as as by 【 毕业设计（论文）报告纸 装 订 线 目 录 1 绪论 . 3 动变速器的应用与发展 . 3 速器作用 . 3 速器的形式 . 3 动变速器工作原理 . 5 2 变速器总体方案设计 . 5 速器的性能要求 . 5 速器的结构方案 . 6 轮型式 . 6 承型式 . 7 档结构型式 . 7 速器的传动方案 . 7 3 变速器齿轮参数的选择与主要零件的选择 . 8 位数和传动比 . 8 心距 . 9 向尺寸 . 10 轮模数 . 10 轮参数 .档传动比及其齿轮齿数的确定 . 12 定一档齿轮的齿数 . 12 定常啮合齿轮 副的齿数 . 12 定其他档位的齿数 . 13 定倒档齿轮的齿数 . 13 轮的变位系数的选择 . 13 4 变速器齿轮的强度计算与材料选择 . 14 速器齿轮的几何计算 . 14 轮的强度计算与校核 . 17 . 17 齿接触应力计算 . 19 速器齿轮的材料及热处 理 . 21 5 变速器轴的设计与校核 . 22 速器轴的结构和尺寸 . 22 的结构 . 22 的尺寸 . 23 入轴的强度与刚度校核 . 24 出轴的强度与刚度校核 . 25 6 同步器及换挡机构的设计 . 27 7 结论 . 29 参考文献 . 30 谢辞 . 31 毕业设计（论文）报告纸 装 订 线 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 3 页 装 订 线 1 绪论 变速器是用于改变发动机的转矩及转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的汽车总成。设置变速器的目的是在各种行驶工况下，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。因此它的性能直接影响汽车的动力性和经济性设计的参数源于微型轿车五菱宏光而开展的，设计中所采用的相关参数均来源于此种车型： 主减速比 高时速 140km/h 轮胎型号 175/ 70 动机型号 大扭矩 3600最大功率 5800r/本设计侧重于手动变速器的齿轮和轴的计算与校核，关于同步器和挂档机构由 10 级学生朱继军完成。 动变速器的应用与发展 面对日益增长的乘用车市场，乘用车变速器的市场规模也将越来越大。 2006年中国手动档乘用车共销售 中国每个大 城市 路况越来越拥堵的今天，堵车时走走停停的状态下，手动挡操作 繁琐的劣势更为突出。因此，目前国内轿车市场上，手动挡车型的市场正在被各式各样的自动挡车型蚕食，而在汽车工业高度发达的欧洲，手动挡车型依旧占有很大的市场份额。这说明，在许多追求纯粹驾驶乐趣的人眼里，那种 离合器 、油门以及挡杆之间绵密细腻的配合乐趣是自动挡所无法替代的。 速器作用 （ 1） 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，同时使发动机在有利的工况下工作； （ 2） 在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶； （ 3） 利用空档，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于发动机换档或进行动力输出。 速器的形式 汽车变速箱大致分为以下类型： 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 4 页 装 订 线 1） 手动变速器（ 手动变速箱称手动变速器（ 称 称机械式变速器，即必须用手拨动变速杆（俗称“挡把”）才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。踩下离合时，方可拨得动变速杆。 2）自动变速器（ AT(表自动变速器， 自动变速器又称自动档。自动变速器由：液力变扭器、行星齿轮变速器、控制机构组成。自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点，已成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱。 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 (目前轿车普遍使用的 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达到变速变矩。其中液力变扭器是 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。 3）电脑控制液力换挡机械式变速器（ 根据车速、油门、驾驶员命令等参数，确定最佳档位控制原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、换档手柄的摘档与挂档以及发动机的油门开度的同步调节等操作过程，最终实现换档 过程的操作自动化。 对于传统自动变速箱的液体传动 。 4） 无级变速箱有着连续的变速比。其一直因为价格、尺寸 及可靠性的关系而没有大量装备汽车。改进的设计使得 使用已比较普遍。国产 速箱通过离合器与发动机相连，这样，变速箱的输入轴就可以和发动机达到同步转速。 5） 双离合变速箱 （ 双离合变速箱简称 文全称为 文翻译过来应该为“双离合变速器”，因为其有两组离合器，所以也有不少人干脆就叫它双离合变速器。离合器位于发动机与变速器之间， 发动是机 与 变速器 动力传递的“开关”，它是一种既能传递动力，又能切断动力的传动机构。它的作用主要是保证汽车能平稳起步，变速换挡时减轻 变速齿轮 的冲击载荷并防止传动系过载。在一般汽车上，汽车换档时通过离合器分离与接合实现，在分离与接合之间就有动力传递暂时中断的现象。这在普通 汽车 上没有什么影响，但在争分夺秒的赛车上，如果离合器掌握不好动力跟不上，车速就会变慢，影响成绩。 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 5 页 装 订 线 6） 序列变速箱 序列式变速箱 ( 全称序列式手动变速箱 也称直齿变速箱。它区别于 只是操作方法，加档和减档只需要前后推拉排挡杆就可以完成降档和加档。而不是自动换档由于普通波箱的斜齿配锥形同步器的设计虽然便于操作，噪音小，但是动力流失过多，只适用于民用车型。因此赛车波箱大都采用了直牙无同步器设计来减少传动系统上的动力流失，增加轮下马力。但是，直牙波箱的缺点在于，对车手的驾驶技术要求高， 时 H 档在操作时又很容易产生“错档”，而以上两个失误出现任何一个，都有可能损坏整个波箱。 动变速器工作原理 手动变速箱是有不同齿比的齿轮组构成的，它工作的基本原理就是通过切换不同的齿轮组，来实现齿比的变换。作为分配动力的关键环节，变速箱必须有动力输入轴和输出轴这两大件，再加上构成变速箱的齿轮，就是一个手动变速箱最基本的组件。动力输入轴与 离合器 相连，从 离合器 传递来的动力直接通过输入轴传递给齿轮组，齿轮组是由直径不同的齿轮组成的，不同的齿轮比例所达到的动力传输效果是完全不同的，平常驾驶中的换挡也就是指换齿轮比。 输入轴，通过 离合器 和 发动机 相连，轴和上面的齿轮是一个硬连接的部件。输入轴和中间轴的两个齿轮是处于常啮合状态的，因此当输入轴旋转时就会带动中间轴的旋转。输出轴，它也叫输出轴直接和驱动轴相连（只针对后轮驱动，前驱一般为两轴），再通过 差速器 来驱动汽车。 当车轮转动时同样会带着花键轴一起转动，此时，轴上的齿轮可以在花键轴上发生相对自由转动。因此，在 发动机 停止，而车轮仍在转动时，齿轮和中间轴处在静止状态，而花键轴则随车轮转动。这个原理和自行车后轴的飞轮很相似。齿轮和花键轴是由套筒来连接的，套筒随着花键轴转动，但同时也可以在花键轴上左右自由滑动来啮合齿轮。 2 变速器总体方案设计 速器的性能要求 变速器的性能要求对变速器的要求，除一般便于制造，使用，维修以及质量轻，尺寸紧凑外主要还有以下几点： 1）保障汽车有必要的动力性和经济性 2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输 3）设置倒档，让汽车能倒退行驶 4）换挡迅速，省力，方便 5）工作可靠，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 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 6 页 装 订 线 6）变速器应有高的工作效率 7）变速器工作噪声低 速器的结构方案 变速传动机构是变速器的主题，按工作轴的数量（不包括倒档轴）可分为两轴式变速器和三轴式变速器。 两轴式变速器没有中间轴， 只有输入和输出两根轴的 变速器 。通常用在前驱车上输入轴接受发动机传来的动力输出轴连接主减和 差速器 传到半轴最后将动力传到车轮 三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。变速器输入轴的前端经轴承支承在发动机飞轮上，输入轴上的花键用来装设离合器的从动盘，而输出轴的末端经花键与万向节连接。各传动方案的共同特点是：变速器的输入轴后端与常啮合主动齿轮做成一体。绝大多数方案的输出轴前端经轴承支承在输入轴后端的孔内，且保持两轴轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接档。是直接档，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动机转矩经变速器输入轴和输出轴直接输出，此时变速 器传动效率高，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它档位，因而提高了变速器的使用寿命；在其它前进档位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在输入轴、中间轴和输出轴上的两对齿轮传递，因此在变速器中间轴与输出轴之间的距离（中心距）不太大的条件下，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；多数传动方案中除一档外的其它档位换档机构，均采用同步器或啮合套换档，少数结构的一档也采用同步器或啮合齿套换档，还有各档同步器或啮 合套多数情况下装在输出轴上。 本设计选用的汽车车型为五菱宏光，其采用的是发动机前置后轮驱动，采用三轴式变速器较合理。 轮型式 齿轮形式有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。 有级变速器结构的发展趋势是增多常啮合齿轮副的数目，从而可采用斜齿轮。与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，工作时噪声低等优点；缺点是制造时稍复杂，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挡。因此倒档采用 直齿轮传动方案，即除一档和倒档外，均采用斜齿轮传动。 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 7 页 装 订 线 承型式 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、滑动轴套等。 在本设计中，输入轴常啮合齿轮及输出轴上齿轮由于内腔尺寸较小，所以采用滚针轴承。变速器输入轴、输出轴的后部轴承按直径系列选用深沟球轴承或圆柱滚子轴承。中间轴前、后轴承采用深沟球轴承。 档结构型式 现在大多数汽车的变速器都采用同步器换档。采用同步器换档可保证齿轮在换档时不受冲击，使齿轮强度得以充分发挥，同时操纵轻便，缩短了换档时间，从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性，此外，该种型式还有利于实现操纵自动化。其缺点是结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸有所增加，铜质同步环的使用寿命较短。目前，同步器广泛应用于各式变速器中。 在本设计中所采用的是锁环式同步器，该同步器是依靠摩擦作用实现同步的。但它可以从结构上保证结合套与待啮合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，以免齿间冲击和发生噪声。 图 档位置结构 速器的传动方案 通过对变速器型式、传动机构方案及主要零件结构方案的分析与选择，并根据设计任务与要求，最终确定的传动方案如图 2传动路线： 一档：一轴 1 2中间轴 10 9 9、 11间同步器二轴输出 二档：一轴 1 2中间轴 8 7 5、 7 间同步器二轴输出 三档：一轴 1 2中间轴 6 5 5、 7 间同步器二轴输出 四档：为直接档，即一轴 1 1、 3间同步器二轴输出 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 8 页 装 订 线 五档：一轴 1 2中间轴 4 3 1、 3 间同步器二轴输出 倒档：一轴 1 2中间轴 12 13 11 9、 11间同步器二轴输出 图 动方案图 3 变速器齿轮参数的选择与主要零件的选择 位数和传动比 近年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。目前，乘用车一般用 45个档位的变速器。本设计也采用 5个档位。 选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、确定。 汽车爬陡坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有 m a xm a xm a a x )s i nc （ 3 则由最大爬坡度要求的变速器档传动比 式中 m 汽车总质量； 1800kg g 重力加速度； 2/8.9 道路最大阻力系数；假定取值 0.5 驱动轮的滚动半径； 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 9 页 装 订 线 依据本设计提供的车型轮胎参数 175/70175是指轮胎断面宽度 70是指轮胎扁平比 (公制 )7014是轮胎配合轮辋 (车轮 )直径是 14 英寸。可知 r 0170 发动机最大转矩； 依据汽车型号五菱宏观发动机型号 排气量： 1485最大功率： 81大扭矩： 146Nm 主减速比； 汽车传动系的传动效率。 95% 根据驱动车轮与路面的附着条件 2m a x （ 3得的变速器 0 00m a iT 式中 汽车满载静止于水平路面时驱动桥给路面的载荷； 路面的附着系数，计算时取 =设计取用的路面附着系数为 已知条件：满载质量 180046 = 根据公式（ 3得： 。 超速档的的传动比一般为 设计取五档传动比 中间档的传动比理论上按公比为： 5(1m a x 3 的等比数列，实际上与理论上略有出入，因齿数为整数且常用档位间的公比宜小些，另外还要考虑与发动机参数的合理匹配。根据上式可得出： 52.1q 。 故有： 64.2 74.1 14.1 正为 1 心距 中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响，所选的中心距、应能保证齿轮的强度。三轴式变速器的中心距 A，可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式进行初选。 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 10 页 装 订 线 3 Im （ 3 式中 中心距系数，对轿车取 变速器处于一档时的输出扭矩： a xI m a x ge 故可得出初始中心距 A= 向尺寸 变速器的横向外形尺寸，可根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换档机构的布置初步确定。 轿车四档变速器壳体的轴向尺寸 车变速器壳体的轴向尺寸与档数有关： 四档 ( 五档 ( 六档 ( 当变速器选用常啮合齿轮对数和同步器多时，中心距系数 取给出系数的上限。为检测方便， 本次设计采用 5+1手动挡变速器，其壳体的轴向尺寸是 72 变速器壳体的最终轴向尺寸应由变 速器总图的结构尺寸链确定 轮模数 齿轮模数选取的一般原则： 1） 为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽； 2） 为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽； 3） 从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数； 4） 从强度方面考虑，各挡齿轮应有不同的模数。 对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得小些；对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应选得大些。 所选模数值应符合国家标准的规定。 建议用下列各式选取齿轮模数，输入轴常啮合斜齿轮的法向模数 m a 4 7 m m （ 3 其中 146得出 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 11 页 装 订 线 一档和倒档直齿轮的模数 m Im a （ 3 其中 57 通过计算 m=3。 同步器和啮合套的接合大都采用渐开线齿形。变速器中齿轮上的花键和结合套模数取 轮参数 汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角按表 3 表 力角与螺旋角 齿形 压力角 螺旋角 轿车 高齿并修形的齿形 15、 16、 25 45 一般货车 135620 20 30 重型车 1356低档、倒档齿轮 25 小螺旋角 压力角较小时，重合度大，传动平稳，噪声低；较大时可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对于轿车为加大重合度已降低噪声而取小些；对于货车为了提高齿轮承载力而取大些。实际上，因国家规定的标准压力角为 20，所以变速器普遍采用的压力角为 20。选取斜齿轮的螺旋角，应该注意它对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。在齿轮选用较大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。实验还证明：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。在本设计中 变速器齿轮压力角取 20 ,啮合套或同步器取 30，螺旋角取 30。 应该注意的是选择斜齿轮的螺旋角时应力求使中间轴上是轴向力相互抵消。为此，中间轴上的全部齿轮一律去右旋，而输入轴和输出轴上的的斜齿轮去左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。 齿轮宽度 b 的大小直接影响着齿轮的承载能力， b 加大，齿的承载能力增高。但试验表明，在齿宽增大到一定数值后，由于载荷分配不均匀，反而使齿轮的承载能力降低。所以，在保证齿轮的强度条件下，尽量选取较小的齿宽，以有利于减轻变速器的重量和缩短其轴向尺寸。 通常根据齿轮模数的大小来选定 齿宽： 直齿 b=(.0)m， b=6 3=18 斜齿 b=(.5)m， b=整为 18 输入轴常啮合齿轮副齿宽的系数值可取大一些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动的平稳性和齿轮寿命 ,具体尺寸根据装配图选定。 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 12 页 装 订 线 档传动比及其齿轮齿数的确定 定一档齿轮的齿数 已知一档传动比 91012 （ 3 为了确定 求其齿数和 Z ： （ 3 其中 A =m =3；故有 Z 。选择齿轮的齿数时应注意最好不使相配齿轮的齿数和为偶数，以减少因大、小齿轮的齿数间有公约数的机会，否则会引起齿面的不均匀磨损。则取 Z =51。当轿车三轴式的变速器 .3，则 10Z 可在 15 18之间选择，此处取 10Z=18，则可得出 9Z =33。 上面根据初选的 A及 Z 可能不是整数，将其调整为整数后，从式（ 3出中心距有了变化，这时应从 Z 及齿轮变位系数反过来计算中心距 A，再以这个修正后的中心距作为以后计算的依据。 这里 Z 修正为 51，则根据式（ 3推出 A= 定常啮合齿轮副的齿数 由式（ 3出常啮合齿轮的传动比 91012 （ 3 由已知数据可得： 斜齿轮中心距 ( 21 n （ 3 由此可得： c （ 3 根据已知数据可计算出： 5321 毕业设计（论文）报告纸 共 32 页 第 13 页 装 订 线 91.31Z =19、 2Z =34。 则根据式（ 3计算出一档实际传动比为： 。 定其他档位的齿数 二档传动比 8712 （ 3 而 64.2有： 87 对于斜齿
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