摘 要
从汽车诞生时起，汽车变速器在汽车传动系中扮演着至关重要的角色。现代汽车上广泛采用内燃机作为动力源，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动力性和燃油经济性能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾，在传动系统中设置了变速器。本文以红旗汽车的一些整车参数和发动机参数为依据，进行变速器的设计。设计的主要内容包括变速器传动机构布置方案的确定，变速器主要参数如挡数、传动比范围、中心距、各挡传动比、外形尺寸、齿轮参数、各挡齿轮齿数的选择，齿轮、轴、轴承的设计校核，同步器、操纵机构及箱体的设计。在设计的过程中，本文根据轿车变速器的设计要求和车辆动力传动系统自身的特点，参考多篇文献资料，以及国内外变速器设计图册，从经济性和实用性方面着手进行分析,设计出一种两轴式变速器。
关键词：轿车；变速器；齿轮；轴；箱体；设计
ABSTRACT
Since automobile was born, the transmission has played a critical role in the drivetrain. Modern cars widely uses engines as the power source. The range of torque and speed are small, but complex using conditions require the automobile’s dynamic and fuel economical efficiency can change in a very large range. To solve this contradiction, transmission is set up in the drivetrain. The transmission is designed based on engine parameters and vehicle parameters of Hong Qi automobile in this text. The main design contents include the layout program of transmission drive-mechanism, the selection of main transmission parameters such as shifts, the range of gear ratio, center-spacing, each gear ratio, size, gear parameters and the numble of each gear, the design and verification of gears, shafts and bearings, the design of synchronizer, manipulation-framework and gearbox. Bases on the design requirement and the characteristic of power transmission system, consulting a great deal of literatures and transmission design drafts from both home and overseas,at economical efficiency and practicability angle, a small kind of two-shafted transmission is designed.
Key words: Automobile；Transmission；Shell；Gear；Shaft；Design
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1题的目的及意义 1
1.2 国内外研究状况 1
1.3 研究内容及研究方法 2
1.4 预期结果及意义 2
第2章 变速器传动机构布置方案 4
2.1机构布置方案分析 4
2.1.1两轴式和中间轴式变速器 4
2.1.2中间轴结构 4
2.1.3倒挡的形式和布置方案 5
2.2 零、部件布置方案分析 5
2.2.1齿轮形式 5
2.2.2换挡的结构形式 5
2.2.3防止自动脱档的措施 7
2.2.4轴承形式 7
2.2.5组合式变速器 7
2.3 本章小结 8
第3章 变速器主要参数的选择及设计计算 9
3.1 设计依据的主要技术参数 9
3.2 挡位数确定 9
3.3 传动比范围 10
3.4 变速器各挡传动比的确定 10
3.4.1确定一挡传动比 10
3.4.2确定五挡传动比 11
3.4.3确定其它各挡传动比 12
3.5 中心距A 12
3.6 外形尺寸 13
3.7 齿轮参数 13
3.7.1模数 13
3.7.2压力角 14
3.7.3螺旋角 14
3.7.4齿宽b 15
3.7.5齿轮的变位系数的选择原则 15
3.7.6齿顶高系数 17
3.8 各挡齿轮齿数的分配 17
3.8.1确定一挡齿轮的齿数 18
3.8.2对中心距A进行修正 18
3.8.3确定一挡齿轮变位系数 18
3.8.4确定其他挡位的齿轮齿数及变位系数 19
3.9 本章小结 25
第4章 变速器主要结构元件的设计与计算 26
4.1 齿轮损坏的原因及形式 26
4.2 轮齿强度计算 27
4.2.1轮齿弯曲应力计算 27
4.2.2轮齿接触应力计算 31
4.3 齿轮材料的选择及热处理 34
4.4 轴的强度计算 35
4.4.1初选轴的直径 35
4.4.2轴的刚度验算 36
4.4.3轴的强度计算 38
4.5 轴承校核 41
4.5.1 输入轴轴承校核 41
4.5.2 输出轴轴承校核 42
4.6 本章小结 43
第5章 同步器设计 44
5.1 惯性式同步器 44
5.1.1锁环式同步器结构 44
5.1.2锁环式同步器工作原理 44
5.1.3同步器主要尺寸的确定 45
5.2 主要参数的确定 47
5.2.1摩擦因数 47
5.2.2同步环主要尺寸的确定 47
5.2.3锁止角 49
5.2.4同步时间 49
5.2.5转动惯量的计算 49
5.3 本章小结 49
第6章 变速器操纵机构和箱体设计 50
6.1 直接操纵手动换挡变速器 50
6.1.1互锁销式 50
6.1.2摆动锁块式 51
6.1.3转动钳口式 51
6.2 远距离操纵手动换挡变速器 52
6.2.1换挡操纵机构 53
6.2.2换挡机构 53
6.3 电控自动换挡变速器 54
6.4 变速器箱体 56
6.5 本章小结 56
结论 57
参考文献 58
致谢 59
第1章 绪 论
1.1选题的目的及意义
现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源，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驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾，在传动系统中设置了变速器。它的功用是：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；在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。
变速器作为汽车传动系统的主要组成部分，是汽车动力性和燃油经济性的重要保证。随着科技的高速发展，人们对汽车的要求越来越高，汽车的性能、使用寿命、能源消耗、振动噪声等在很大程度上取决于变速器的性能的设计和研发。变速器技术的发展是衡量汽车技术水平的一项总要依据。
1.2国内外研究状况
汽车变速器技术的发展历史：
手动变速器（MT：Manual Transmisson）主要采用了齿轮传动的降速原理。变速器内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换挡工作，也就是通过操纵机构使变速器内不同的齿轮副工作。
自动变速器（AT：Automatic Transmisson）是由液力变矩器，行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力变矩器和齿轮组合的方式来达到变速变矩。
AMT是在传统干式离合器和手动齿轮变速器的基础上改造而成，主要改变了手动换挡操纵部分。即在MT总体结构不变的情况下改用电子控制来实现自动换挡。
无级变速器（CVT：Continuously Variable Transmission）,又称为连续变速式机械变速器。金属带式无级变速器主要包括主动轮组，从动轮组，金属带和液压泵等基本部件。主要靠主动轮，从动轮和传动带来实现速比的无级变化，传动带一般用橡胶带，金属带和金属链等。
无限变速式机械无级变速器（IVT：Infinitely Variable Transmisson）采用的是一种摩擦板式变速原理。IVT的核心部分由输入传动盘，输出传动盘和Variator传动盘组成。它们之间的接触点以润滑油作介质，金属之间不接触，通过改变Variator装置的角度变化而实现传动比的连续而无限的变化[1]。
汽车的发展经历了三大革命，动力革命（内燃机的使用），传动革命（机械传动的完善和液体传动的使用）和控制革命（用传感器、微机和电液阀进行信息处理）。
从先进国家来看，动力革命和传动革命已经完成，目前正处于控制革命阶段，要解决的主要是机械太“机械”，没有灵性的问题，过去机械全靠人来操纵控制，然而人的生理和心理能力（感觉器官的功能、头脑分析的能力和体能）是有限的，操纵汽车这样复杂的机械对于人来说体力和脑力负担是很重要的，更主要的是单靠人力操纵将阻碍汽车的发展和其性能的提高。因此必须对汽车各部分（发动机、变速器、悬架、制动和转向机构等）进行自动控制，并从各部分的单独控制向整车一体化控制发展，从一般控制向智能控制发展。要解决机械信息处理能力问题，机械本身是无能为力的，液压控制在性能上也达不到要求，必须引入具有良好控制性能和信息处理能力的电子技术。但是仅仅采用机电液技术还不够，还需要应用声学、光学、和化学等多学科技术才能使机械具有良好的信息处理能力，实现高度自动化[2]。
从技术发展角度来看，汽车传动技术中的关键是电子技术、电液控制技术和传感器技术。目前，世界主要的变速器制造生产厂家都致力于这些关键技术的研究与应用，极大地促进了自动变速器的发展[3]。
1.3研究方法
根据此次设计要求，依据红旗轿车的整车参数和发动机参数，完成变速器的结构布置和设计。设计的主要内容有确定变速器传动机构布置方案，变速器主要参数的选择，变速器齿轮的设计计算，轴与轴承的设计校核。
查阅图书馆电子资源、馆藏图书和文献，以及本市各大型图书馆的馆藏图书资源，了解变速器研究领域的最新发展动向；阅读关于变速器设计方面的书籍，学习前人进行变速器设计的过程、步骤、方法和经验教训；向指导教师请教；同学之间互相讨论；亲自去实验室动手拆装各种类型的变速器，了解各种变速器的结构与工作原理进行变速器的设计和计算。
1.4研究内容
（1）变速器设计的目的意义、国内外现状；
（2）变速器方案的确定、各挡传动比等参数的确定；
（3）各挡齿轮的设计及校核；
（4）传动轴的设计及校核，轴承的选择校核；
（5）同步器和操纵机构的设计选用等；
（6）CAD绘制变速器装配图一张（0）
（7）零件图3张
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