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。
本文设计研究了中间轴式十二挡手动变速器，其目的是基于机械原理、机械设计、AutoCAD等知识的熟练运用和掌握，并利用AutoCAD软件绘制装配图和零件图等五项内容。同时运用汽车构造、汽车设计、材料力学、互换性测量等学科知识对中间轴式十二档变速器进行设计。首先，本文将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。
关键词： 变速器；传动比；参数；设计计算；校核
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.
This design study of the three-axis 12-speed manual transmission, the purpose is based on mechanical principles, mechanical design, AutoCAD and other knowledge and mastery of the use of skilled and using Auto CAD software, drawing assembly drawings and parts diagrams of five elements. At the same time the use of vehicle construction, automotive design, material mechanics, interchangeability of measurement knowledge of the subjects on the three-axis gearbox design file 12.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.
Key words: Transmission；Transmission Ratio；Parameters；Design and Calculation；Checking；Shaft；Gear
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1 汽车变速器概述 1
1.2 课题研究现状、设计的目的和意义 1
1.2.1 研究现状 1
1.2.2 设计目的意义 2
1.3 汽车变速器现状和发展趋势 2
1.4 变速器的特点和设计要求及内容 3
1.4.1 变速器设计的主要内容 3
第2章 变速器传动机构布置方案 5
2.1.变速器的选择 5
2.1.1 结构工艺性 5
2.1.2 变速器的径向尺寸 5
2.1.3 变速器齿轮的寿命 5
2.1.4 变速器的传动效率 5
2.2.倒挡布置方案 5
2.3. 零、部件结构方案分析 6
2.3.1 齿轮形式 6
2.3.2 换挡机构形式 7
2.3.3 自动脱挡 7
2.4 本章小结 8
第3章 变速器主要参数的选择及齿数的分配 9
3.1概述 9
3.2 挡数 9
3.3传动比范围 9
3.4变速器各挡传动比的确定 9
3.5中心距A 11
3.6齿轮参数 12
3.6.1 模数 12
3.6.2 压力角 13
3.6.3螺旋角 13
3.6.4 齿宽 13
3.6.5 齿顶高系数 13
3.7各挡齿轮齿数的分配 14
3.7.1 确定七档挡齿轮的齿数 14
3.7.2 确定常啮合传动齿轮 16
3.7.3 确定其他各挡的齿数 18
3.8 本章小结 33
第4章 齿轮校核 34
4.1齿轮材料的选择原则 34
4.2 计算各轴的转矩 34
4.3轮齿强度计算 36
4.3.1 轮齿弯曲强度计算 36
4.3.2 轮齿接触应力 41
4.4 本章小结 45
第5章 变速器轴和轴承的设计计算 46
5.1变速器轴的轴径和轴长设计计算 46
5.2 变速器轴的强度计算 47
5.2.1 齿轮和轴上的受力计算 48
5.2.2 轴的强度计算 49
5.2.3 轴的刚度计算 53
5.3变速器轴承的选择和校核 56
5.3.1 第二轴轴承的选择和校核 56
5.3.2 中间轴轴承的选择和校核 57
5.4 本章小结 58
第6章 同步器和操纵机构的设计及格选用 59
6.1 同步器的设计 59
6.1.1 锁销式同步器 59
6.1.2 锁环式同步器 60
6.1.3 同步器主要尺寸的确定 61
6.1.4 同步器主要参数的确定 64
6.2 变速器操纵机构的设计 66
6.2.1 变速器操纵机构的要求及分类 66
6.2.2 变速器操纵机构分析 67
6.3 变速器箱体的设计 68
6.4 本章小结 69
结论 70
致谢 71
参考文献 72
附录 73
第1章 绪 论
1.1 汽车变速器概述
变速器用于改变发动机曲轴的转矩和转速，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，满足驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。随着汽车工业的不断发展，今后要求汽车车型的多样化、个性化、智能化已成为汽车的发展趋势。但变速器设计一直是汽车设计中最重要的环节之一，它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，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。变速器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。变速器的倒挡使汽车能倒退行驶；其空挡使汽车在启动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机和传动系分离。
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，倒挡安全装置，其他结构措施，可使操纵可靠，不产生跳挡、乱挡、自动脱挡和误挂倒挡；采用同步器可使换挡轻便，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，不同的传动比还可以使在其不同路面提高汽车的动力性和经济性，使汽车和发动机有良好的匹配性。
1.2 课题研究现状、设计的目的和意义
1.2.1 研究现状
重型汽车的装载质量大，使用条件复杂，欲保证重型汽车具有良好的动力性、经济性和加速性，则必须扩大传动比范围并增多档数。传统结构三轴式变速器的最大容量：档位数一般最多蛤能布置到6个前进档和一个倒档，最大输出扭矩约为8400Nm。近年来重型汽车需要更多档位（8-16个）前进档，需要爬行档（最低档）速比为10-17。显然传统结构变速器远不能满足需求。而组合式机械变速器则能满足上述要求。而组合式机械变速器则能满足上述要求。而组合机械变速器的组成是在传统变速器（称主箱）后部（或前部）加装一个副变速器（称副箱，一般为两档），将主箱的档位数增加一倍，所增加档位的速比值增大到等于主箱速比和副箱速比的乘积，而齿轮对数小于档位数，因此箱体尺寸大为缩小，轴的长度减短，刚度增大，并且增大了变速器的容量。
1.2.2 设计目的意义
重型货车装载数十吨的货品，面对如此高的“压力”，除了发动机需要强劲的动力之外，还需要变速器的全力协助。大家都知道一档有“劲”，这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。特别是面对爬坡路段，它的特点显露的非常明显。而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点尚不具备。
从我国的具体情况来看，机械式变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史，资历郊深的司机都是用机械式变速器的，他们对机械式变速器的认识程度是非常深刻的，如果让他们改变常规的做法，这是不现实的。
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