资源目录
压缩包内文档预览：(预览前20页/共66页)
编号：86397320
类型：共享资源
大小：1.62MB
格式：RAR
上传时间：2020-06-16
上传人：加Q294****549海量...
认证信息
个人认证
乐**（实名认证）
湖南
IP属地：湖南
39
积分
- 关 键 词：
-
2957
轿车5+1自动变速器设计
轿车
自动变速器
设计
- 资源描述：
-
2957 轿车5+1自动变速器设计,2957,轿车5+1自动变速器设计,轿车,自动变速器,设计
- 内容简介：
-
河南理工大学万方科技学院实习报告 专 业：机械设计制造及其自动化(本科） 班 级：08机制3班 学 号：0828070128 姓 名： 刘建豪 指导老师： 张昌娟 实习单位：洛阳联合变速器有限公司 时 间：2012年3月30日 目录一、前言.2二、公司的简介.3三、实习的目的与要求.4四、实习的内容.41.变速器的功能与分类.42.变速器的结构组成.93.变速器的工作原理 .104.变速器主要零件的结构分析.145.变速器轴承盖工艺路线.186.变速器的组装.21五、实习的岗位.23 六、实习心得与总结. 23 前言 学校为了使我们能更好的就业，给我们安排了实习。我被聘到洛阳联合变速器有限公司 ，从而开始了我的实习生涯。洛阳联合变速器有限公司是洛阳市最大的专业变速器生产企业，公司主要生产轿车用金属带式无级自动变速器（CVT），公司拥有此产品完全自主知识产权，打破了跨国公司在该技术领域的垄断地位，现拥有国家发明专利6项、实用新型专利17项。实习是每个大学生必有的一段经历，让大学生参与到社会当中实践会加强实践动手能力，更能学到课堂上学不到东西。短期的实习，让我学到了不少东西，除了浅层次地学习了有关专业的技能外，我还感受和体会到了很多技能之外的东西。首先是公司里同事的敬业和那种生机蓬勃的工作氛围。走进这样的一个集体中，你的心会不由自主地年轻起来，你的脚步会不由自主地跟着大家快起来，而你的工作态度更会变得努力、认真，再认真一些，再努力一点。但当你深入了解后，才发觉，他们大多都只是初中毕业，没有大学文凭。现在他们的能力，完全源于公司的培训和自强不息的学习。也许，这就是一个集体的凝聚力，一个企业写在书面之外的“特殊文化”吧。 通过实习，不仅让我获得了装配的基础知识,了解装配一般操作过程、生产方式和工艺过程,熟悉了主要机械加工方法及其所用主要设备的工作原理和典型结构、安全操作技术，而且加强了理论联系实际的锻炼,提高了实践能力,培养了向工人及现场技术人员学习的工程素质。在专业方面：巩固已学专业基础课和部分专业课程的有关知识，并为后续的毕业设计作了必要的知识准备；通过实习，学习本专业的实际生产操作技能，了解更多的专业技术知识及应用状况，拓宽专业知识面;培养学生理论联系实际的工作作风，树立安全第一的生产观念，提高分析问题、解决问题的独立工作能力。2、 公司简介洛阳联合变速器有限责任公司是一家股份制高科技企业，由洛阳市建设投资有限公司、洛阳经济开发区和技术方合资组建。公司成立于2007年5月，位于洛阳经济开发区，注册资金4000万元，占地103亩。公司主要生产轿车用金属带式无级自动变速器（CVT），公司拥有此产品完全自主知识产权，打破了跨国公司在该技术领域的垄断地位，现拥有国家发明专利6项、实用新型专利17项。公司目前已形成013、018、023三个系列5个品种的产品系列，主导产品018型CTV系列产品最大输入扭矩为180N/M，适用于发动机排量在1.52.0L的轿车车型，与国产多款车型匹配成功，性能优良，得到整车厂家认可。公司拥有洛阳市汽车传动技术研究中心（市级），该中心有16名CTV领域的技术专家及数十名技术研究人员，其中国外专家2名，研究员、高级工程师11人，研发的专利技术涉及机械、电子、液压、控制等多个技术领域，覆盖CTV应用技术。公司CTV产业化项目得到了上级有关领导和部门的高度重视和支持，是国家、省、市扶持的重点自主创新高科技项目，被列入国家信息产业关键技术产业化重大专项，并获得国家、省、市资金支持。随着国内外汽车业的迅猛发展，产品在国内外市场前景极为广阔。3、 实习的目的和要求（1）实习目的 1、进一步了解装配体及掌握各类典型零件的测绘方法、测绘步骤及测绘要求：熟悉常用测绘工具、量具的使用方法。2、提高对零件上各类结构（含工艺结构）的认知及分析能力；培养对实际零件的综合图示表达能力。3、提高对装配体结构的认知及分析能力，了解装配体的工作原理、动作过程、装拆顺序及各零件之间的装配关系；培养对简单装配体的综合图示表达能力。4、培养徒手绘制零件草图和零件工程图的基本能力。（2）实习要求1、爱护和保管好实习场所内的所有设备、测绘用工具、装配体及其所有零件。2、测绘作息时间同正常作息时间，同学们自觉遵守。4、 实习的内容（1） 变速器的功能与分类 1、变速器的功用:（1） 改变传动比，扩大驱动轮的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,使发动机在有利的工况下工作。 （2）在发动机的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,以使发动机能够启动,怠速,并便于变速器的换档或进行动力输出。2、 变速器的分类（1） 按传动比变化的方式：有级式、无级式和综合式。 .有级式：有级式变速器应用最广泛，它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。a.按所用的齿轮轮系不同:有轴线固定式（普通齿轮变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。b.目前，轿车和轻、中型货车的变速器的传动比通常有3到5个前进档和一个倒档。c.在重型汽车用的是组合式变速器，采用更多档位，一般是由两个变速器组合而成的。.无级式：无级式变速器的传动比在一定的范围内可以按无限多级变化。a.常见的有电力式和液力式（动液式）两种。b.电力式的在传动系中也用广泛采用的趋势，其变速传动部件为直流串激电动机。c.液力式的传动部件是液力式变矩器。. 综合式：综合式变速器是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器。其传动比可以在最大值和最小值之间的几个间断范围内作无级变化，目前的应用较为广泛。（2）、按操纵方式分：强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式。.强制操纵式变速器靠驾驶员直接操纵变速杆换档，为大多数汽车所采用。 .自动操纵式变速器的传动比选择（换档）是自动进行的。驾驶员只需操纵加速踏板，即可控制车速。 .半自动操纵式变速器有两种形式a.一种是常见的几个档位自动操纵，其余的档位则由驾驶员操纵；b.另一种是预选式，即驾驶员预先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通一个电磁装置或液压装置来换档。（3）按使用方法分：手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、无级变速器（CVT）1、MT手动变速器手动变速器手动车型到目前为止还是车市中最主流的车型。目前手动变速器的技术已经非常的成熟，它是通过齿轮的啮合来传动发动机的动力。因其传动效率高，结构简单，维修保养成本低，所以备受青睐。MT如果操作熟练的话燃油经济性也比一般的自动挡车型要好，同时能够充分享受驾驶的乐趣。但不太适合在城市里交通拥堵情况下使用，而且如果无法掌握好换档时机，油离配合不好的话，燃油经济性也无法保证。特点：又称机械式变速器，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。轿车手动变速器大多为四档或五档有级式齿轮传动变速器，并且通常用同步器，换挡方便，噪音小。手动变速在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆。手动变速器是与自动变速器相对而言的，其实在自动变速器出现之前所有的汽车都是采用手动变速器。手动变速器是利用大小不同的齿轮配合而达到变速的。优点：维修保养成本低，能够带来驾驶乐趣。一般来说，手动变速器的传动效率要比自动变速器的高，因此驾驶者如果技术好的话，手动变速的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油。缺点：操作复杂，而且恶劣的交通状况下驾驶起来比较累人。2、AT液力自动变速器自动变速器自动变速器是通过液力变矩器以及行星齿轮来传动发动机的动力，传动效率低，经济性较差。同时行星齿轮结构复杂维修成本较高。相对于手动变速器来说自动变速器能让开车变得简单方便，易于新手上路。目前手自一体车型大为兴起，传统的自动变速器已经被越来越多的车型抛弃，渐有被取代之势。特点：自动变速器，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需要操纵加速踏板控制车速即可。一般来讲，汽车上常用的自动变速器有以下几种类型：液力自动变速器、液压传动自动变速器、电力传动自动变速器、有级式机械自动变速器和无极式自动变速器。液力自动变速器主要是由液压控制的齿轮变速系统构成，主要包含自动离合器和自动变速器两大部分。它能够根据油门的开度和车速的变化，自动的进行换挡。优点：操作简单，使用方便。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。缺点：传动效率低，经济性不好;结构复杂，维修成本高。3、CVT无级自动变速器Continuously Variable Transmission无极变速器CVT采用传送带和工作直径可变的主、从动轮相互配合来传递发动机的动力，代表的自动变速器的发展方向。它突出的特点就是没有传统自动变速器换挡时会出现的顿挫感，加速连续性更好，燃油经济性也更高。目前它还有许多不完善的地方，所以目前市场上搭配CVT变速器的车型不多(如天籁，轩逸等)，看来是有点曲高和寡的意思。特点：无级变速器系统是由两组变速轮盘和一条传动带组成的，要比传动自动变速器结构简单，体积更小。另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，使汽车的车速变速平稳，没有传统变速器换档时那种“顿”的感觉。优点：驾驶平顺性、加速性、经济性以及排放都较好。CVT最大优点就是无级控制输出的速比，在行驶中达到行云流水的感觉，没有换档的感觉，加速也会比自动变速器快。由于行驶中减少了转速的不必要波动，对省油也大有好处。缺点：技术还不完善;价格较高，维修成本较高。（2） 变速器的结构组成变速器由传动机构和变速机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一壳体内。传动机构大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮和离合器等。滑移齿轮有多联滑移齿轮和变位滑移齿轮之分。用三联滑移齿轮变速，轴向尺寸大；用变位滑移齿轮变速 ，结构紧凑 ，但传动比变化小。离合器有啮合式和摩擦式之分。用啮合式离合器时，变速应在停车或转速差很小时进行，用摩擦式离合器可在运转中任意转速差时进行变速，但承载能力小，且不能保证两轴严格同步。为克服这一缺点，在啮合式离合器上装以摩擦片，变速时先靠摩擦片把从动轮带到同步转速后再进行接合。行星齿轮传动变速器可用制动器控制变速。（三）变速器的工作原理 1、为了了解标准变速器的基本原理，下图显示了处于空挡状态的简单两速变速器。 让我们来看看图中的每一个部件，以及它们是如何装配的： 绿色轴将发动机与离合器连接起来。 绿色轴和绿色齿轮连在一起，形成一个整体。 （离合器是用于连接发动机和变速器或断开其间连接的装置。 踩下离合器踏板时，发动机与变速器断开，此时虽然汽车并不移动，但发动机仍在运转。 而松开离合器踏板时，发动机和绿色轴就直接连在一起。 绿色轴和齿轮的转速与发动机相同。) 红色轴及红色齿轮称为副轴。 它们也连为一个整体，因此副轴上的所有齿轮和副轴本身作为整体旋转。 绿色轴与红色轴直接通过各自的啮合齿轮连接起来，所以当绿色轴转动时，红色轴也会转动。 因此，一旦离合器接合，副轴就直接从发动机获得动力。 黄色轴是花键轴，通过连接到汽车驱动轮的差速器直接与驱动轴连接。 如果车轮转动，黄色轴也将随之转动。 蓝色齿轮连在轴承上，因此会随黄色轴转动。 如果发动机已关闭，但汽车还在滑行，则在蓝色齿轮和副轴停止运动时，黄色轴仍可能在蓝色齿轮内部转动。 轴环将两个蓝色齿轮中的一个连接到黄色驱动轴上。 它通过齿槽直接与黄色轴相连，并与黄色轴一起转动。 但轴环也可以沿着黄色轴左右滑动，从而选择性地接合两个蓝色齿轮中的一个。 轴环中的齿称为犬齿，可与蓝色齿轮侧面的孔相接合。 2、 一挡齿轮下图显示了当轴环换到一挡时如何结合右边的蓝色齿轮： 图中，发动机的绿色轴转动副轴，副轴则转动右边的蓝色齿轮。 齿轮通过轴环驱动黄色驱动轴。 同时，左边的齿轮也在转动，但只是在其轴上空转，对黄色轴并不产生影响。当轴环位于两个齿轮之间时（如第一图所示），变速器为空挡状态。 黄色轴上以不同速率运转的两个蓝色齿轮都通过其与副轴的速比来控制。3、五速手动变速器在汽车上已经相当普遍了。 其内部结构如下图所示： 有三个拨叉，由换挡杆接合的三个杆控制。 俯看换挡叉轴，它们在空挡、倒挡、一挡和二挡中的情形如下图所示：注意，换挡杆中部有一个旋转点。 在将旋钮前推接合一挡齿轮时，实际上是在推动杆和拨叉，以便将一挡齿轮拉回来。可以看到，左右移动变速杆也是在接合不同的拨叉（从而接合不同的轴环）。 将旋钮前后移动也就移动了轴环，使它们接合一个齿轮。 倒挡齿轮由一个小惰轮（紫色）来操控。 该图中的蓝色倒挡齿轮总是与其他所有蓝色齿轮的转动方向相反。 因此，当汽车前进时，不可能将变速器切换到倒挡（因为犬齿不能啮合）。 但它们会产生大量的噪音！同步器新式客车的手动变速器采用同步器，这样就不需要使用双踩离合。 同步器的作用是，在与犬齿接触前，使轴环与齿轮发生有摩擦的接触。 这样，在犬齿接合前，就可以使轴环和齿轮速度达到同步，如图所示：蓝色齿轮上的锥体接合轴环中的锥形区域，锥体与轴环间的摩擦使轴环和齿轮同步。 轴环的外部随之滑动，使犬齿接合齿轮。 （四）变速器主要零件结构分析变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。在确定变速器结构方案时，也要考虑齿轮型式、换档结构型式、轴承型式、润滑和密封等因素。1. 齿轮型式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。但是，在本设计中由于倒档采用的是常啮合方案，因此倒档也采用斜齿轮传动方案，即除一档外，均采用斜齿轮传动。2.换档结构型式换档结构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。直齿滑动齿轮换档的特点是结构简单、紧凑，但由于换档不轻便、换档时齿端面受到很大冲击、导致齿轮早期损坏、滑动花键磨损后易造成脱档、噪声大等原因，初一档、倒档外很少采用。啮合套换档型式一般是配合斜齿轮传动使用的。由于齿轮常啮合，因而减少了噪声和动载荷，提高了齿轮的强度和寿命。啮合套有分为内齿啮合套和外齿啮合套，视结构布置而选定，若齿轮副内空间允许，采用内齿结合式，以减小轴向尺寸。结合套换档结构简单，但还不能完全消除换档冲击，目前在要求不高的档位上常被使用。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。自动脱档是变速器的主要障碍之一。为解决这个问题，除工艺上采取措施外，在结构上，目前比较有效的方案有以下几种：1） 将啮合套做得长一些（如图1-7a）或者两接合齿的啮合位置错开（图1-7b），这样在啮合时使接合齿端部超过被接合齿约13mm。使用中因接触部分挤压和磨损，因而在接合齿端部形成凸肩，以阻止自动脱档。2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（0.30.6mm），这样，换档后啮合套的后端面便被后齿圈的前端面顶住，从而减少自动脱档（图1-8）。3）将接合齿的工作面加工成斜齿面，形成倒锥角（一般倾斜2030），使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力 a b（图1-9）。这种结构方案比较有效， 图1-7 防止自动脱档的结构措施采用较多。 此段切薄 图1-8 防止自动脱档的结构措施 加工成斜面图1-9 防止自动脱档的结构措施在本设计中所采用的是锁销式同步器，同步过程与锁环式类似，但锁止元件是三个锁销及相配的锁销孔倒角，另有三个以弹簧及钢球定位的定位销。作为弹性元件的三个弹簧及相应的定位钢球是装在啮合套的钻孔中，使啮合套等在空档时保持中间位置。摩擦元件是铆在锁销两端的同步锥环及与之相配并固定在齿轮上的内锥面(图6-28)。其摩擦锥面径向尺寸大，转矩容量大，广泛用于中、重型汽车上。 图1-10 锁销式同步器l、4-同步锥环;2-锁销;3-啮合套;5-啮合套座;6定位销;（5） 变速器轴承盖工艺路线1、定位基准的选择(1)精基准的选择 按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准。根据零件图所示，故应选轴承底座上表面为粗基准，以此加工轴承底座底面以及其它表面。(2)粗基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，即以轴承座的下底面为精基准。2 、表面加工方法的确定 根据端盖零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案备注轴承座底面IT96.3粗铣-半精铣表1-8轴承座上表面IT93.2粗铣-半精铣表1-854的上端面IT1112.5粗铣表1-8前端面和 后端面IT1112.5粗铣表1-8160x170的槽IT81.6粗铣-精铣表1-8120的半孔IT1112.5粗镗-半精镗表1-770x140的槽IT1112.5粗铣表1-825的孔IT1112.5钻表1-726的孔IT1112.5钻表1-73、加工阶段的划分该端盖加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准（端盖右端面和26孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣端盖左端面、方形端面。在半精加工阶段，完成端盖左端面的精铣加工和120孔的镗-半精镗加工及25孔等其他孔的加工。4、工序的集中与分散 选用工序集中原则安排端盖的加工工序。该端盖的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。5、工序顺序的安排1)机械加工工序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准端盖右端面和26孔。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖右端面，再加工25孔。2)热处理工序 铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该端盖在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3)辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该端盖工序的安排顺序为：热处理基准加工粗加工精加工。(六）变速器的组装 1 变速器总成的分解：(1) 把变速器放在修理台或修理架上，放出变速器机油；(2) 将变速器后盖拆下，取出调整垫片和密封圈；(3) 小心的将第 3 、 4 档换档滑杆向第 3 档方向拉至小的档块取出，将换档杆重新推至空挡位置（注意：换档滑杆不能拉出太远，否则同步器内的档块会弹出来，换档滑杆不能回到空挡位置）； (4) 倒档和一档齿轮同时啮合，锁住轴，旋下主动锥齿轮螺母；(5) 用工具顶住输入轴的中心，取下输入轴的挡圈和垫片；(6) 用拉器拉出输入轴的向心轴承；(7) 若没有专用工具，先旋出壳体和后盖的连接螺栓，用塑料锤（或木锤）敲击输入轴的前端和后壳体，直至后盖和后壳体结合处出现松动；(8) 变速器壳体固定在台钳上，钳口应有较软的金属保持垫片，以防夹坏机件；(9) 取出第三、四换档拨叉的夹紧套筒，将第三、四换档杆往回拉，直至可以将第三、四换档杆拨叉取出为止；(10) 将换档拨叉重新放在空挡位置，取出输入轴；(11) 压出倒档齿轮轴，并取出倒档齿轮；(12) 用小冲头冲出一、二档换档拨块上的弹性销，并取出弹性夹片；(13) 用工具拉出输出轴总成（注意：在拉出输出轴总成的同时，应注意一、二档拨叉轴的间隙，以防卡住）。 2 变速器输入轴总成的分解与组装：(1) 输入轴总成的分解。拆下挡圈，取下四档齿轮，用压床压出三、四档同步器齿毂；(2) 输入轴总成的组装：1) 组装好三档齿轮和轴承，压入三、四档齿毂齿套，齿毂内花键的倒角朝向三档齿轮的方向；2) 压入一、二档齿毂齿套，齿毂和齿套安装时，槽应对着一档齿轮；3) 安装滑块弹簧时，其开口错开 120 o，弹簧弯曲端须固定在滑块内。3 变速器输出轴总成的分解与组装：(1) 输出轴总成的分解。先压出一档齿轮和轴承，压出二档齿轮和同步器总成，压出三档齿轮和四档齿轮（注意：压出前应拆下各轴向挡圈）(2) 输出轴总成的组装：1) 压入四档齿轮时，齿轮的凸肩应朝向轴承；2) 四档齿轮的挡圈与挡圈槽的间隙应尽量小些，可通过选择厚度合适的挡圈来达到。 3) 将三档齿轮通过加热板加热至 120 o后压入，凸肩朝向四档齿轮； 4) 同步器的组装。一档同步环有三个位置缺齿，这种同步环只能用于一档，更换时，也可以使用不缺齿的，备件号为 014311295D 。组装一、二档同步器时，齿毂上有槽的一面朝向一档，即朝向齿套拨叉环这一侧；5) 将一、二档同步器总成压入到轴上，齿毂有槽的一面朝向一档齿轮（即朝后）。然后再装入一档齿轮中的滚针轴承，套上一档齿轮后，最后压入双列滚锥轴承；6) 如果要更换输出轴前后轴承，那么应从变速器前后壳体中分别压出和压入轴承外座圈，应当平整的压入。4 变速器的装配：(1) 变速器变速传动机构的组装（组装时按分解的逆顺序进行）： 1) 压入输出轴总成。压入输出轴总成时，要将换档杆与第一、二档换档拨叉和输出轴总成一起装入后壳体，然后再压入后轴承。压入时，请注意第一、二档换档滑杆的活动间隙，必要时，轻轻敲击以免卡住；2) 安装一、二档拨块，压入弹性销，安装倒档齿轮，压入轴；3) 安装输入轴时，要拉回三、四档拨叉能够装入滑动齿套为止，同时应位于空挡位置，并用弹性销固定好拨叉；4) 放好新的密封环，将输入轴和输出轴及后壳体一起与壳体用 M8 45 的螺栓来连接。紧固力矩为 25Nm ； 5) 使用支撑桥将输入轴支撑住； 6) 压入输入轴的向心轴承或组合式轴承。向心轴承保持架密封面对着后壳体，而组合式轴承的滚柱对者后壳体； 7) 安装上三、四档拨叉轴上的小止动块，拧紧输出轴螺母力矩为 100Nm 。将换档叉轴置于空档位置（注意：变速器不能拉出太远，否则同步器内的止动块可能弹出来。变速滑杆可能不能再压回到空档位置。这种情况下须重新拆卸变速器，将三个锁块压到同步器齿套内并推入滑动套筒）； 8) 安装差速器。 (2) 变速器后盖的安装： 5变速器各零件的检测 锁环式同步器的检测检测输入、输出轴的弯曲度。检测齿轮和轴间间隙。 6、注意事项： (1严格拆装程序并注意操作安全； (2)注意各零件、部件的清洗和润滑；(3)分解变速器时不能用手锤直接敲击零件，必须采用铜棒或硬木垫进行敲击。 6、 实习的岗位 变速器的装配。通过车间的设备把变速器的轴承、零件、箱体组合在一起，并对组装好的机器进行调试。七、实习总结 首先，我要感谢学校和企业给予了我们这次珍贵的实习机会，让我可以将我学的所有知识用于实际的工作之中，并且令我在实习的过程中体味到了书本和现实工作的差距的差距，更让我学到了好多书本中所接触不到的东西，对我今后的工作具有很大的指导意义。 通过这段时间的实习使我懂得了所学的知识必须于实际相结合。在这次实习中通过亲自动手发现问题解决问题，使我学到很多书本上学不到的东西，多多少少的使我加深了对课本知识的了解。这次安装实习不仅把理论和实践紧密的结合起来，而且还加深了对变速器组成、结构、部件的工作原理的了解，也初步掌握了变速器安装的基本要求和一般的工艺线路，同时也加深了我对工具的使用和了解。在实习期间，自己的动手能力得到了很大的提高，由于平时是难得有自己动手的机会，因此这方面的动手能力差，这次实习正好锻炼了我的这个能力,提高自己的动手能力。虽然在实习中经常遇到很多棘手的问题，但是通过师傅的讲解和帮忙这些问题都得到了解决。变速器安装实习中我每天都有很大收获。首先，对减速器有了整体的而且是比较深刻的认识。以前在机械制造基础和工程力学所说的零件只知道它大概的用途，不知道它是什么样的、在什么位置，但是在这次实习中像这样的问题都得到了解决！比如说：什么零件在什么位置、应用什么样的工具去安装、以及安装时的顺序。其次是对减速器的工作原理及内部构造有了深刻的认识。使自己的理论知识紧密的和课本的知识连接起来。在安装过程中使我懂得了团队合作的重要性。安装工作不是一个人的事情，也是一个人无法完成的，通过与他人的合作可以取长补短使自己学的更多的知识得到巩固和提高，并且使工作变的事半功倍。团队精神，互帮互助，这是保证自己成功的最重要的因素之一。最后，我要衷心的感谢我的我的老师、现场工程技术人员的悉心指导，正是有了您们的支持才让我们在实践中勇于知难而上，也是您们的教育让我们在看问题的时候能够科学合理的进行分析继而找到症结所在。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 摘摘 要要汽车变速器，是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。本设计的任务是设计一台用于轿车上的机械式手动五档变速器。这台变速器具有五个前进档（包括一个超速档五档）和一个倒档，并通过锁环式同步器来实现换档。本设计采用中间轴式变速器，该变速器具有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。 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可以得出发动机的最大功率、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：变速器 锁环式同步器 中间轴河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 AbstractAbstract Automobile transmission is one set of speed-transformation which is used to coordinate the speed of the engine and the actual speed of the wheels , so that it can play the best performance of engine. In the running process of the automobile, the transmission can produce different transmission ratio between the engine and the wheel, and the engine can work in the best state of dynamic performance by shifting. The task of this design is to design a mechanical manual five gear transmission used in the saloon. This gearbox has five forward gears (including a overdrive gearfifth gear) and a reverse gear, and through the inertial type of synchronizer to realize shift gears. This design uses the intermediate bearing type of transmission. This transmission has two prominent merits: Firstly , the direct transmission has a high transmission efficiency, the attrition and the noise are also minimal ; Secondly , its allowed to obtain bigger gear ratio of the first gear when the center distance is smaller. According to the saloon track，wheel base，the smallest ground clearance, the smallest turning radium, the vehicles weight, the all-up weight as well as the highest speed and so on, consider the choosing engine model we can obtain the 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文important parameters such as the max power, the max torque, the displacement and so on. According to the basic parameters of the certain saloon, we can choose the suitable final drive ratio. According to the above parameters, combining the knowledge of automobile design, automobile theory, machine design and so on, we can calculate the correlated parameters of the gearbox and proof the rationality of the design. KeyKey wordswords: : transmission inertial type of synchronizer countershaft 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文 目目 录录前 言.1符 号 说 明.61 机械式变速器的概述 .8 1.1 变速器的功用和要求.8 1.1 变速器的结构组成.9 1.1 变速器的工作原理.102 变速器结构方案的确定.15 2.1 结构分析与型式选择 .152.2 倒档传动方案 .222.3 变速器主要零件结构的方案分析 .232.3.1 齿轮型式.232.3.2 换档结构型式.233 变速器主要参数的选择与主要零件的设计.273.1 变速器主要参数的选择 .273.1.1 档数和传动比 .273.1.2 中心距 .293.1.3 轴向尺寸 .303.1.4 齿轮参数 .303.2 各档传动比及其齿轮齿数的确定.333.2.1 确定一档齿轮的齿数.333.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数.34河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3.2.3 确定其他档位的齿数.353.2.4 确定倒档齿轮的齿数.353.3 齿轮变位系数的选择 .364 变速器齿轮的强度计算与材料的选择.384.1 齿轮的损坏原因及形式 .384.2 齿轮的强度计算与校核 .384.2.1 齿轮弯曲强度计算.394.2.1 齿轮接触应力.415 变速器轴的强度计算与校核.445.1 速器轴的结构和尺寸 .445.1.1 轴的结构.445.1.2 确定轴的尺寸.455.2 轴的校核 .465.2.1 第一轴的强度与刚度校核.465.2.2 第二轴的校核计算.486 变速器同步器的设计.516.1 同步器的结构 .516.2 同步环主要参数的确定 .537 变速器的操纵机构.56结论.57致 谢.58参考文献.59河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文1 前前 言言 汽车变速器，是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。随着汽车变速器技术的发展，对变速器油提出了更高的性能要求，并提供了广阔的市场空间。由于汽车工业的不断发展，汽车变速器技术也正在日益更新。世界知名汽车企业进入国内汽车市场，促进了国内汽车技术的进步，使得变速器技术不断更新。 从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为：手动变速器（MT） 、自动变速器（AT） 、无级变速器（CVT） 。一、手动变速器一、手动变速器(MT)(MT)手动变速器河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文2 如上图，手动变速器（Manual Transmission）采用齿轮组，每档的齿轮组的齿数是固定的，所以各档的变速比是个定值(也就是所谓的“级” )。比如，一档变速比是 3.85,二档是 2.55,再到五档的 0.75,这些数字再乘上主减速比就是总的传动比，总共只有 5 个值(即有 5 级)，所以说它是有级变速器。 手动车型到目前为止还是车市中最主流的车型。目前手动变速器的技术已经非常的成熟，它是通过齿轮的啮合来传动发动机的动力。因其传动效率高，结构简单，维修保养成本低，所以备受青睐。MT 如果操作熟练的话燃油经济性也比一般的自动挡车型要好，同时能够充分享受驾驶的乐趣。但不太适合在城市里交通拥堵情况下使用，而且如果无法掌握好换档时机，油离配合不好的话，燃油经济性也无法保证。特点：又称机械式变速器，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。 轿车手动变速器大多为四档或五档有级式齿轮传动变速器，并且通常用同步器，换挡方便，噪音小。手动变速在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆。手动变速器是与自动变速器相对而言的，其实在自动变速器出现之前所有的汽车都是采用手动变速器。手动变速器是利用大小不同的齿轮配合而达到变速的。优点：维修保养成本低，能够带来驾驶乐趣。一般来说，手动变速器的传动效率要比自动变速器的高，因此驾驶者如果技术好的话，手动变速的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油。缺点：操作复杂，而且恶劣的交通状况下驾驶起来比较累人。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3二、自动变速器（二、自动变速器（ATAT） 自动变速器相对于手动变速器来说自动变速器（如上图）能让开车变得简单方便，易于新手上路。目前手自一体车型大为兴起，传统的自动变速器已经被越来越多的车型抛弃，渐有被取代之势。特点是自动变速器，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需要操纵加速踏板控制车速即可。一般来讲，汽车上常用的自动变速器有以下几种类型：液力自动变速器、液压传动自动变速器、电力传动自动变速器、有级式机械自动变速器和无极式自动变速器。液力自动变速器主要是由液压控制的齿轮变速系统构成，主要包河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4含自动离合器和自动变速器两大部分。它能够根据油门的开度和车速的变化，自动的进行换挡。优点：操作简单，使用方便。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。缺点：传动效率低，经济性不好;结构复杂，维修成本高。三、无级变速器三、无级变速器（CVTCVT） 无极变速器 CVT 无级变速器（如上图）采用传送带和工作直径可变的主、从动轮相互配合来传递发动机的动力，代表的自动变速器的发展方向。它突出的特点就是没有传统自动变速器换挡时会出现的顿挫感，加速连续性河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文5更好，燃油经济性也更高。目前它还有许多不完善的地方，所以目前市场上搭配 CVT 变速器的车型不多(如天籁，轩逸等)，看来是有点曲高和寡的意思。特点：无级变速器系统是由两组变速轮盘和一条传动带组成的，要比传动自动变速器结构简单，体积更小。另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无级变速，使汽车的车速变速平稳，没有传统变速器换档时那种“顿”的感觉。优点：驾驶平顺性、加速性、经济性以及排放都较好。CVT 最大优点就是无级控制输出的速比，在行驶中达到行云流水的感觉，没有换档的感觉，加速也会比自动变速器快。由于行驶中减少了转速的不必要波动，对省油也大有好处。缺点：技术还不完善;价格较高，维修成本较高。本设计是根据家用轿车车型而开展的，设计中所采用的相关参数： 主减速比：4.782 满载质量： 1800kg； 最高时速：190km/h 发动机型号：SQR481FC 轮胎型号：205/65R15 最大扭矩：170Nm 最大功率：95kw 最高转速：6000r/min 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文6 符符 号号 说说 明明 汽车总质量 kgm 重力加速度 N/kgg 道路最大阻力系数max 驱动轮的滚动半径 mmrr 发动机最大扭矩 NmmaxeT 主减速比0i 汽车传动系的传动效率 一档传动比gIi 汽车满载载荷 N2G 第一轴与中间轴的中心距 mmA 中间轴与倒档轴的中心距 mmA 第二轴与中间轴的中心距 mmA 中心距系数AK 直齿轮模数m河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文7 斜齿轮法向模数nm 齿轮压力角 斜齿轮螺旋角 齿轮宽度 mmb 齿轮齿数xZ 齿轮变位系数 齿轮弯曲应力 MPaW 齿轮接触应力 MPaj 齿轮所受圆周力 NtF 轴向力 N aF 径向力 NrF 计算载荷 NmgT 应力集中系数K 摩擦力影响系数fK 齿轮材料的弹性模量 MPaE 重合度影响系数 K 主动齿轮节圆半径 mmzr 从动齿轮节圆半径 mm br 扭转切应力 MPaT 轴的抗扭截面系数 TW3mm河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文8 轴的材料的剪切弹性模量 MPaG 垂直面内的挠度 mmcf 水平面内的挠度 mmsf1 1 机械式变速器的概述机械式变速器的概述1.11.1 变速器的功用和要求变速器的功用和要求变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒档和空档。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。 对变速器的主要要求是：1. 应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。 2. 工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。 3. 重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。 4. 传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。提高零件河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文9的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。 5. 噪声小。采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。1.21.2 变速器的结构组成变速器的结构组成变速器由传动机构和变速机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一壳体内。传动机构大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮和离合器等。滑移齿轮有多联滑移齿轮和变位滑移齿轮之分。用三联滑移齿轮变速，轴向尺寸大；用变位滑移齿轮变速 ，结构紧凑 ，但传动比变化小。离合器有啮合式和摩擦式之分。用啮合式离合器时，变速应在停车或转速差很小时进行，用摩擦式离合器可在运转中任意转速差时进行变速，但承载能力小，且不能保证两轴严格同步。为克服这一缺点，在啮合式离合器上装以摩擦片，变速时先靠摩擦片把从动轮带到同步转速后再进行接合。行星齿轮传动变速器可用制动器控制变速。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文101.31.3 变速器的工作原理变速器的工作原理 1、为了了解标准变速器的基本原理，下图显示了处于空挡状态的简单两速变速器。 图 1-1 两速变速器工作原理让我们来看看图中的每一个部件，以及它们是如何装配的： 绿色轴将发动机与离合器连接起来。 绿色轴和绿色齿轮连在一起，形成一个整体。 （离合器是用于连接发动机和变速器或断开其间连接的装置。 踩下离合器踏板时，发动机与变速器断开，此时虽然汽车并不移动，但发动机仍在运转。 而松开离合器踏板时，发动机和绿色轴就直接连在一起。 绿色轴和齿轮的转速与发动机相同。) 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文11红色轴及红色齿轮称为副轴。 它们也连为一个整体，因此副轴上的所有齿轮和副轴本身作为整体旋转。 绿色轴与红色轴直接通过各自的啮合齿轮连接起来，所以当绿色轴转动时，红色轴也会转动。 因此，一旦离合器接合，副轴就直接从发动机获得动力。 黄色轴是花键轴，通过连接到汽车驱动轮的差速器直接与驱动轴连接。 如果车轮转动，黄色轴也将随之转动。 蓝色齿轮连在轴承上，因此会随黄色轴转动。 如果发动机已关闭，但汽车还在滑行，则在蓝色齿轮和副轴停止运动时，黄色轴仍可能在蓝色齿轮内部转动。 轴环将两个蓝色齿轮中的一个连接到黄色驱动轴上。 它通过齿槽直接与黄色轴相连，并与黄色轴一起转动。 但轴环也可以沿着黄色轴左右滑动，从而选择性地接合两个蓝色齿轮中的一个。 轴环中的齿称为犬齿，可与蓝色齿轮侧面的孔相接合。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文122、 一挡齿轮(如图 1-2 ）显示了当轴环换到一挡时如何结合右边的蓝色齿轮： 图中，发动机的绿色轴转动副轴，副轴则转动右边的蓝色齿轮。 齿轮通过轴环驱动黄色驱动轴。 同时，左边的齿轮也在转动，但只是在其轴上空转，对黄色轴并不产生影响。当轴环位于两个齿轮之间时（如 图 1-1 所示），变速器为空挡状态。 黄色轴上以不同速率运转的两个蓝色齿轮都通过其与副轴的速比来控制。 图 1-2 一档工作原理河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文133、 五档手动变速器在汽车上已经相当普遍了。 其内部结构如下图所示： 图 1-3 五档手动变速器工作原理换挡装置（如图 1-4 ）有三个拨叉，由换挡杆接合的三个杆控制。 俯看换挡叉轴，它们在空挡、倒挡、一挡和二挡中的情形如下图所示：注意，换挡杆中部有一个旋转点。 在将旋钮前推接合一挡齿轮时，实际上是在推动杆和拨叉，以便将一挡齿轮拉回来。可以看到，左右移动变速杆也是在接合不同的拨叉（从而接合不同的轴环）。 将旋钮前后移动也就移动了轴环，使它们接合一个齿轮。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文14 图 1-4 换挡原理示意图 新式客车的手动变速器采用同步器，这样就不需要使用双踩离合。同步器的作用是，在它与犬齿接触前，使轴环与齿轮发生有摩擦的接触。 这样，在犬齿接合前，就可以使轴环和齿轮速度达到同步，如图所示：蓝色齿轮上的锥体接合轴环中的锥形区域，锥体与轴环间的摩擦使轴环和齿轮同步。轴环的外部随之滑动，使犬齿接合齿轮。 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文152 2 变速器结构方案的确定变速器结构方案的确定变速器由传动机构与操纵机构组成。2.12.1 结构分析与型式选择结构分析与型式选择有级变速器与无级变速器相比，其结构简单、制造低廉，具有高的传动效率（=0.960.98） ，因此在各类汽车上均得到广泛的应用。设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、档位数及各档的传动比，因为它们对汽车的动力性与燃料经济性都有重要的直接影响。传动比范围是变速器低档传动比与高档传动比的比值。汽车行驶的道路状况愈多样，发动机的功率与汽车质量之比愈小，则变速器的传动比范围应愈大。目前，轿车变速器的传动比范围为 3.04.5；一般用途的货车和轻型以上的客车为 5.08.0；越野车与牵引车为 10.020.0。 通常，有级变速器具有 3、4、5 个前进档；重型载货汽车和重型越野汽车则采用多档变速器，其前进档位数多达 616 个甚至 20 个。变速器档位数的增多可提高发动机的功率利用效率、汽车的燃料经济性及平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但采用手动的机械式操纵机构时，要实现迅速、无声换档，对于多于 5 个前进档的变速器来说是困难的。因此，直接操纵式变速器档位数的上限为 5 档。多于5 个前进档将使操纵机构复杂化，或者需要加装具有独立操纵机构的副变速器，后者仅用于一定行驶工况。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文16某些轿车和货车的变速器，采用仅在好路和空载行驶时才使用的超速档。采用传动比小于 1（0.70.8）的超速档，可以更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。有级变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力的齿轮副数目、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。 三轴式和两轴式变速器得到了最广泛的应用。三轴式变速器如图2-1 所示，其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接档。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距（影响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一优点。其缺点是：处直接档外其他各档的传动效率有所下降。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文171 2 图 2-1 轿车中间轴式五档变速器31第一轴；2第二轴；3中间轴两轴式变速器如图 2-2 所示。与三轴式变速器相比，其结构简单、紧凑且除最到档外其他各档的传动效率高、噪声低。轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置，因为这种布置使汽车的动力-传动系统紧凑、操纵性好且可使汽车质量降低 6%10%。两轴式变速器则方便于这种布置且传动系的结构简单。如图所示，两轴式变速器的第二轴（即输出轴）与主减速器主动齿轮做成一体，当发动机纵置时，主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮；当发动机横置时则可用圆柱齿轮，从而简化了制造工艺，降低了成本。除倒档常用滑动齿轮（直齿圆柱齿轮）外，其他档均采用常啮合斜齿轮传动；个档的同步器多装在第二轴上，这是因为一档的主动齿轮尺寸小，装同步器有困难；而高档的同步器也可以装在第一轴的后端。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文18两轴式变速器没有直接档，因此在高档工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声比较大，也增加了磨损，这是它的缺点。另外，低档传动比取值的上限（ig=4.04.5）也受到较大限制,但这一缺点可通过减小各档传动比同时增大主减速比来取消。 图 2-2 两轴式变速器1-第一轴；2-第二轴；3-同步器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。后者比直齿轮有更长的寿命、更低的噪声，虽然其制造稍复杂些且在工作中有轴向力。因此，在变速器中，除低档及倒档外，直齿圆柱齿轮已经被斜齿圆柱齿轮所代替。但是在本设计中，由于倒档齿轮采用的是常啮式，因此也采用斜齿轮。 由于所设计的汽车采取发动机前置，后轮驱动，因此采用中间轴式变速器。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文19图 2-3、图 2-4、图 2-5 分别示出了几种中间轴式四，五，六档变速器传动方案。它们的共同特点是：变速器第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接得到直接档。使用直接档，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第一轴，中间轴和第二轴上的两对齿轮传递，因此在变速器中间轴与第二轴之间的距离（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；多数传动方案中除一档以外的其他档位的换档机构，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套换档，还有各档同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。再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。在档数相同的条件下，各种中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数，换档方式和到档传动方案上有差别。 图 2-3 中间轴式四档变速器传动方案河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文20 如图 2-3 中的中间轴式四档变速器传动方案示例的区别：图 2-3a、b 所示方案有四对常啮合齿轮，倒档用直齿滑动齿轮换档；图 2-3c所示传动方案的二，三，四档用常啮合齿轮传动，而一档和倒档用直齿滑动齿轮换档。 图 2-4a 所示方案，除一，倒档用直齿滑动齿轮换档外，其余各档为常啮合齿轮传动。图 2-4b、c、d 所示方案的各前进档，均用常啮合齿轮传动；图 2-4d 所示方案中的倒档和超速档安装在位于变速器后部的副箱体内，这样布置除可以提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以在不需要超速档的条件下，很容易形成一个只有四个前进档的变速器。 图 2-4 中间轴式五档变速器传动方案河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文21图 2-5a 所示方案中的一档、倒档和图 b 所示方案中的倒档用直齿滑动齿轮换档，其余各档均用常啮合齿轮。图 2-5 中间轴式六档变速器传动方案 以上各种方案中，凡采用常啮合齿轮传动的档位，其换档方式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中，有的档位用同步器换档，有的档位用啮合套换档，那么一定是档位高的用同步器换档，档位低的用啮合套换档。 发动机前置后轮驱动的轿车采用中间轴式变速器，为缩短传动轴长度，可将变速器后端加长，如图 2-3a、b 所示。伸长后的第二轴有时装在三个支承上，其最后一个支承位于加长的附加壳体上。如果在附加壳体内，布置倒档传动齿轮和换档机构，还能减少变速器主体部分的外形尺寸。 变速器用图 2-4c 所示的多支承结构方案，能提高轴的刚度。这时，如用在轴平面上可分开的壳体，就能较好地解决轴和齿轮等零部件装配困难的问题。图 2-4c 所示方案的高档从动齿轮处于悬臂状态，同时一档和倒档齿轮布置在变速器壳体的中间跨距里，而中间档的同步器布置在中间轴上是这个方案的特点。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文222.22.2 倒档传动方案倒档传动方案图 2-6 为常见的倒挡布置方案。图 2-6b 所示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，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，使换挡困难。图 2-6c 所示方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图 2-6d 所示方案针对前者的缺点做了修改，因而取代了图 2-6c 所示方案。图 2-6e 所示方案是将中间轴上的一，倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图 2-6f 所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用图 2-6g 所示方案。其缺点是一，倒挡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。本设计采用图 2-6f 所示的传动方案。图 2-6 变速器倒档传动方案河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文23 因为变速器在一挡和倒挡工作时有较大的力，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挡，都应当布置在在靠近轴的支承处，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挡顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然与一挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将一挡布置在靠近轴的支承处。2.32.3 变速器主要零件结构的方案分析变速器主要零件结构的方案分析变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。在确定变速器结构方案时，也要考虑齿轮型式、换档结构型式、轴承型式、润滑和密封等因素。 2.3.12.3.1 齿轮型式齿轮型式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。但是，在本设计中由于倒档采用的是常啮合方案，因此倒档也采用斜齿轮传动方案，即除一档外，均采用斜齿轮传动。 2.3.22.3.2 换档结构型式换档结构型式换档结构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。 直齿滑动齿轮换档的特点是结构简单、紧凑，但由于换档不轻便、河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文24换档时齿端面受到很大冲击、导致齿轮早期损坏、滑动花键磨损后易造成脱档、噪声大等原因，初一档、倒档外很少采用。 啮合套换档型式一般是配合斜齿轮传动使用的。由于齿轮常啮合，因而减少了噪声和动载荷，提高了齿轮的强度和寿命。啮合套有分为内齿啮合套和外齿啮合套，视结构布置而选定，若齿轮副内空间允许，采用内齿结合式，以减小轴向尺寸。结合套换档结构简单，但还不能完全消除换档冲击，目前在要求不高的档位上常被使用。 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。 自动脱档是变速器的主要障碍之一。为解决这个问题，除工艺上采取措施外，在结构上，目前比较有效的方案有以下几种： (1） 将啮合套做得长一些（如图 2-7a）或者两接合齿的啮合位置错开（图 2-7b） ，这样在啮合时使接合齿端部超过被接合齿约 13mm。使用中因接触部分挤压和磨损，在接合齿端部形成凸肩，以阻止自动脱档。 (2)将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（0.30.6mm） ，这样，换档后啮合套的后端面便被后齿圈的前端面顶住，从而减少自动脱档（图2-8） 。 (3）将接合齿的工作面加工成斜齿面，形成倒锥角（一般倾斜2030） ，使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力 a b（图 2-9） 。这种结构方案比较有效，采用较多。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文25图 2-7 防止自动脱档的结构措施 此段切薄 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文26图 2-8 防止自动脱档的结构措施 加工成斜面图 2-9 防止自动脱档的结构措施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。同步器的结构如图 2-10 所示：图 2-10 锁环式同步器河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文27max0maxmaxmax(cossin)egITrTi img fmgrmaxmax 0rgemgriTil、4-同步环;2-同步器齿鼓;3-接合套;5-弹簧;6滑块;7-止动球;8-卡环;9输出轴;10、11-齿轮3 3 变速器主要参数的选择与主要零件的设计变速器主要参数的选择与主要零件的设计3.13.1 变速器主要参数的选择变速器主要参数的选择 3.1.13.1.1 档数和传动比档数和传动比近年来，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 （3-1） 则由最大爬坡度要求的变速器档传动比为（3-2）河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文28max2egITrTiGr2max 0rgIeTGriTi 式中 m-汽车总质量； g-重力加速度； max-道路最大阻力系数； rr-驱动轮的滚动半径； Temax-发动机最大转矩； i0-主减速比； -汽车传动系的传动效率。 根据驱动车轮与路面的附着条件 求得的变速器 I 档传动比为： 式中 G2-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=0.50.6。 由已知条件：满载质量 1800kg； Te max=170Nm； i0=4.782； 轻型车轮胎尺寸根据 GB/T2977-1997轻型汽车轮胎系列 ， 由轮胎型号 205/65R15 查得rr=337.25mm；取=0.95。根据公式（3-2）可得：igI =3.85。超速档的的传动比一般为 0.70.8，本设计取五档传动比ig=0.75。中间档的传动比理论上按公比为：河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文29max1mingngiqi2.551.691.12(1)gIIgIIIgIViii修正为3IAmaxAKT （3-3）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：=1.51。q 故有： 3.1.23.1.2 中心距中心距对于中间轴式变速器，中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距 A。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。中间轴式变速器的中心距A（mm）可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初定： (3-4) 式中 K A-中心距系数。对轿车，K A =8.9-9.3；对货车，K A =8.6-9.6；对于本设计取K A =9.1 TI max -变速器处于一档时的输出扭矩：TI max=Te max igI =628.3Nm 已知Te max =170Nm igI =3.85河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文30取变速器传动效率=0.95 代入数据可得出初始中心距A=77.08mm。轿车变速器的中心距在6080mm 范围内变化。初取 A=77mm。 3.1.33.1.3 轴向尺寸轴向尺寸 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。 轿车五档变速器壳体的轴向尺寸（3.03.4）A。货车变速器壳体的轴向尺寸与档数有关：四档(2.22.7)A五档(2.73.0)A六档(3.23.5)A 当变速器选用常啮合齿轮对数和同步器多时，轴向尺寸系数应取给出系数的上限。为检测方便，轴向尺寸系数取整数 3.0。 本次设计采用 5+1 手动挡变速器，其壳体的轴向尺寸初选3 77mm=231mm，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。 3.1.43.1.4 齿轮参数齿轮参数（1）齿轮模数 变速器齿轮模数选取的一般原则如下为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽； 为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽； 从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用同一种模数；河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文31 从强度方面考虑，各挡齿轮应该选用不同模数； 低挡齿轮选用大一些的模数，其他档位选用另一种模数。 根据设计实践经验，建议用下列各式选取齿轮模数，所选取的模数大小应符合 JB111-60 规定的标准值。第一轴常啮合斜齿轮的法向模数mn 3max0.47nemTmm(3-5) 其中=170Nm，可得出mn=2.5。maxeT一档直齿轮的模数m mm 31max0.33mT(3-6)通过计算m=3。 对于轿车，减小噪声比减少质量更加重要，因此模数应该选得大一些，另外从工艺方面考虑，低档齿轮一档选用大一些的模数m=3，其他各档齿轮选用同一种模数mn=2.5。同步器和啮合套的接合大都采用渐开线齿形。由于制造工艺上的原因，同一变速器中的结合套模数都相同，轿车和轻型货车取 23.5。本设计取 2.5。 （2）齿形、压力角 、螺旋角 和齿宽 b项目车型 齿形压力角螺旋角轿车 高齿并修形的齿形14.5，15，1616.52545河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文32汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角按表 3-1 选取。表 3-1 汽车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角 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。对轿车，为加大重合度已降低噪声，取小些；对货车，为提高齿轮承载力，应取大些。国家规定的标准压力角为20，所以普遍采用的压力角为 20。啮合套或同步器的压力角有20、25、30等，普遍采用 30压力角。因此在本设计中变速器齿轮压力角取20,啮合套或同步器取 30；斜齿轮螺旋角取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的轴向力相互抵消。为此，中间轴上的全部齿轮一律取右旋，而第一轴和第二轴上的的斜齿轮取左旋，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=(4.58.0)m，mm斜齿 b=(6.08.5)m，mm 第一轴常啮合齿轮副的齿宽系数可取大些，使接触线长度增加，接一般货车 GB1356-78 规定的标准齿形202030重型车同上 低档、倒档齿轮 22.5，25小螺旋角河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文33触应力降低，以提高传动平稳性和齿轮寿命。因此，在此 1 挡第 1 轴常啮合直齿齿轮宽度取=8.0x3.0=24（mm） 。第 2 轴常啮合直齿齿轮的宽度取=7.0x3.0=21（mm） ，其余档位斜齿齿轮宽度取=7.0x2.5=17.5（mm） ，取整 18mm。同时为增加啮合强度和稳定性，相互啮合齿轮宽有 12mm调整。3.23.2 各档传动比及其齿轮齿数的确定各档传动比及其齿轮齿数的确定在初选了中心距、齿轮的模数和螺旋角后，可根据预先确定的变速器档数、传动比和结构方案来分配各档齿轮的齿数。下面结合本设计来说明分配各档齿数的方法。图 3-1 五档变速器示意图河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3410912ZZZZigImAZ291012ZZiZZgI3.2.13.2.1 确定一档齿轮的齿数确定一档齿轮的齿数一档传动比 （3-7） 为了确定 Z9和 Z10的齿数，先求其齿数和:Z （3-8） 其中 A =77mm、m =3；故有。4 .51Z当轿车中间轴式变速器时，则9 . 35 . 3gIi，此处取=16，则可得出=35。范围内选择可在171510Z10Z9Z 上面根据初选的A及m计算出的可能不是整数，将其调整为整数Z后，从式（2-8）看出中心距有了变化，这时应从及齿轮变位系数反Z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。这里修正为51，则根据式（2-8）反推出A=76.5mm。Z 3.2.23.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数确定常啮合齿轮副的齿数由式（3-7）求出常啮合齿轮的传动比 （3-9）河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3576. 112ZZcos2)(21ZZmAnnmAZZcos22191. 3gIi8712ZZZZig425. 187ZZnmAZcos255. 2gi 由已经数据可确定 而常啮合齿轮的中心距与一档齿轮的中心距相等 （3-10） 由此可得： (3-11) 而根据已求得的数据可计算出： 。 5321 ZZ 与联立可得：=19、=34。1Z2Z则根据式（3-7）可计算出一档实际传动比为： 。 3.2.33.2.3 确定其他档位的齿数确定其他档位的齿数二档传动比 （3-12） 而 ，故有： 对于斜齿轮 （3-13） 故有： 5387 ZZ河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文361212131311ZZZZZZigr)(211312ZZmn)(211311ZZA 联立得：。223187ZZ、按同样的方法可分别计算出：三档齿轮 ；四档齿272665ZZ、轮 。371643ZZ、 3.2.43.2.4 确定倒档齿轮的齿数确定倒档齿轮的齿数一般情况下，倒档传动比与一档传动比较为接近，在本设计中倒档传动比取 3.7。中间轴上倒档传动齿轮的齿数比一档主动齿轮=16gri10Z略小，取。1312Z而通常情况下，倒档轴齿轮取 2123，此处取=21。13Z13Z由 （3-14） 可计算出。2711Z故可得出中间轴与倒档轴的中心距A=（3-15) =50mm 而倒档轴与第二轴的中心: (3-16) 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文37 =72.5mm。3.33.3 齿轮变位系数的选择齿轮变位系数的选择齿轮的变位是齿轮设计中一个非常重要的环节。采用变位齿轮，除为了避免齿轮产生根切和配凑中心距以外，它还影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨性、抗胶合能力及齿轮的啮合噪声。 变位齿轮主要有两类：高度变位和角度变位。高度变位齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数的和为零。高度变位可增加小齿轮的齿根强度，使它达到和大齿轮强度相接近的程度。角度变位齿轮副的变位系数之和不等于零。角度变位既具有高度变位的优点，又避免了其缺点。当齿数和多的齿轮副采用标准齿轮传动或高度变位时，则对齿数和少些的齿轮副应采用正角度变位。由于角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用的较多。对斜齿轮传动，还可通过选择合适的螺旋角来达到中心距相同的要求。 变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工作，有时还承受冲击负荷。对于高档齿轮，其主要损坏形势是齿面疲劳剥落，因此应按保证最大接触强度和抗胶合剂耐磨损最有利的原则选择变位系数。为提高接触强度，应使总变位系数尽可能取大一些，这样两齿轮的齿轮渐开线离基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应力。对于低档齿轮，由于小齿轮的齿根强度较低，加之传递载荷较大，小齿轮可能出现齿根弯曲断裂的现象。 总变位系数越小，一对齿轮齿根总厚度越薄，齿根越弱，抗弯强度越低。但是由于轮齿的刚度较小，易于吸收冲击振动，故噪声要小些。根据上述理由，为降低噪声，变速器中除去一、二档和倒档以外的其他河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文381717Z各档齿轮的总变位系数要选用较小的一些数值，以便获得低噪声传动。其中，一档主动齿轮的齿数 Z1017，因此一档齿轮需要变位。 变位系数 （3-17） 式中 Z为要变位的齿轮齿数。4 4 变速器齿轮的强度计算与材料的选择变速器齿轮的强度计算与材料的选择4.14.1 齿轮的损坏原因及形式齿轮的损坏原因及形式齿轮的损坏形式分三种：轮齿折断、齿面疲劳剥落和移动换档齿轮端部破坏。轮齿折断分两种：轮齿受足够大的冲击载荷作用，造成轮齿弯曲折断；轮齿再重复载荷作用下齿根产生疲劳裂纹，裂纹扩展深度逐渐加大，然后出现弯曲折断。前者在变速器中出现的很少，后者出现的多。 齿轮工作时，一对相互啮合，齿面相互挤压，这是存在齿面细小裂缝中的润滑油油压升高，并导致裂缝扩展，然后齿面表层出现块状脱落形成齿面点蚀。他使齿形误差加大，产生动载荷，导致轮齿折断。 用移动齿轮的方法完成换档的抵挡和倒挡齿轮，由于换档时两个进入啮合的齿轮存在角速度差，换档瞬间在齿轮端部产生冲击载荷，并造成损坏。河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文3910tfWF K Kbty102/tgFTdKgT4.24.2 齿轮的强度计算与校核齿轮的强度计算与校核 与其他机械设备使用的变速器比较，不同用途汽车的变速器齿轮使用条件仍是相似的。此外，汽车变速器齿轮所用的材料、热处理方法、加工方法、精度等级、支撑方式也基本一致。如汽车变速器齿轮用低碳合金钢制造，采用剃齿或齿轮精加工，齿轮表面采用渗碳淬火热处理工艺，齿轮精度不低于 7 级。因此，比用于计算通用齿轮强度公式更为简化一些的计算公式来计算汽车齿轮，同样、可以获得较为准确的结果。在这里所选择的齿轮材料 40Cr。 4.2.14.2.1 齿轮弯曲强度计算齿轮弯曲强度计算（1） 直齿轮弯曲应力W （4-1） 式中，-弯曲应力（MPa） ；W-一档齿轮 10 的圆周力（N）， ；其中 10tF 为计算载荷（Nmm） ，d为节圆直径。 -应力集中系数，可近 似取 1.65；河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4092max101geZZTTZZ102gTFd -摩擦力fK影响系数，主动齿轮取 1.1，从动齿轮取0.9； b-齿宽（mm） ，取 20 t-端面齿距（mm） ； y-齿形系数，如图 (4-1) 所示。 图 4-1 齿形系数图 当处于一档时，中间轴上的计算扭矩为： （4-2） =170 10002.181.78 =659668Nm 故由 可以得出；再将所得出的数据代入式（4-1）可得10tF 10651.3wMPa河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文411wFKbtyK8782gttTFFd86798.8 1.5212.2820 7.85 0.153 2wMPa56276.2266.4wwMPaMPa 9533.01wMPa 当计算载荷取作用到变速器第一轴上的最大扭矩时，一档直齿maxeT轮的弯曲应力在 400850MPa 之间。（2） 斜齿轮弯曲应力 （4-3） 式中 为重合度影响系数，取 2.0；其他参数均与式（4-1）注释K相同，1.50K 选择齿形系数y时，按当量模数在图（4-1）中查得。3/cosnzz 二档齿轮圆周力： （4-4）根据斜齿轮参数计算公式可得出：=6798.8N87ttFF齿轮 8 的当量齿数=47.7，可查表（4-1）得：。3/cosnzz80.153y 故 同理可得： 。7231.99wMPa依据计算二档齿轮的方法可以得出其他档位齿轮的弯曲应力，其计算结果如下：三档：河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文4212211.5197.4wwMPaMPa34218.8216.98wwMPaMPa110.418jzbFEbj12/gFTdj四档：五档： 当计算载荷取作用到第一轴上的最大扭矩时，对常啮合齿轮和高档齿轮，许用应力在 180350MPa范围内，因此，上述计算结果均符合弯曲强度要求。4.2.24.2.2 齿轮接触应力齿轮接触应力 （4-5） 式中， -齿轮的接触应力（MPa） ； F-齿面上的法向力（N） ，；1/(coscos)FF -圆周力在（N） ， ；1F -节点处的压力角（） ；-齿轮螺旋角（） ；E-齿轮材料的弹性模量（MPa） ，查资料可取；3190 10EMPab-齿轮接触的实际宽度，20mm；河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文43sinsinzzbbrr22sin/cossincoszzbbrr123451998.611325.171233.11208.51015.781904.32jjjjjjRMPaMPaMPaMPaMPaMPa-主、从动齿轮节点处的曲率半径（mm） ；zb、直齿轮： (4-6) （4-7） 斜齿轮： (4-8） （4-9） 其中，分别为主从动齿轮节圆半径（mm） 。zbrr、 将作用在变速器第一轴上的载荷作为计算载荷时，变速器齿轮maxeT的许用接触应力如上表j： 通过计算可以得出各档齿轮的接触应力分别如下：一档： 二档： 三档： /MPaj齿轮渗碳齿轮液体碳氮共渗齿轮一档和倒档190020009501000常啮合齿轮和高档13001400650700河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文44四档： 五档： 倒档： 对照上表可知，所设计变速器齿轮的接触应力基本符合要求。5 5 变速器轴的强度计算与校核变速器轴的强度计算与校核河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文455.15.1 速器轴的结构和尺寸速器轴的结构和尺寸 5.1.15.1.1 轴的结构轴的结构 第一轴通常和齿轮做成一体，前端大都支撑在飞轮内腔的轴承上，其轴径根据前轴承内径确定。该轴承不承受轴向力，轴的轴向定位一般由后轴承用卡环和轴承盖实现。第一轴长度由离合器的轴向尺寸确定，而花键尺寸应与离合器从动盘毂的内花键统一考虑。第一轴如图 5-1 所示： 图 5-1 变速器第一轴 中间轴分为旋转轴式和固定轴式。本设计采用的是旋转轴式传动方案。由于一档和倒档齿轮较小，通常和中间轴做成一体，而高档齿轮则分别用键固定在轴上，以便齿轮磨损后更换。其结构如图 5-2 所示：河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文46 一档齿轮 倒档齿轮图 5-2 变速器中间轴 5.1.25.1.2 确定轴的尺寸确定轴的尺寸变速器轴的确定和尺寸，主要依据结构布置上的要求并考虑加工工艺和装配工艺要求而定。在草图设计时，由齿轮、换档部件的工作位置和尺寸可初步确定轴的长度。而轴的直径可参考同类汽车变速器轴的尺寸选定，也可由下列经验公式初步选定： 第一轴和中间轴直径： (0.4 0.5) ,dA mm（5-1） 第二轴花键处直径： 3max1.07,edTmm（5-2） 式中 -发动机的最大扭矩，NmmaxeT河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文47 395500000.2TTTPTnWd为保证设计的合理性，轴的强度与刚度应有一定的协调关系。因此，轴的直径d与轴的长度L的关系可按下式选取：第一轴和中间轴： d/L=0.160.18；第二轴： d/L=0.180.21。5.25.2 轴的校核轴的校核由变速器结构布置考虑到加工和装配而确定的轴的尺寸，一般来说强度是足够的，仅对其危险断面进行验算即可。对于本设计的变速器来说，在设计的过程中，轴的强度和刚度都留有一定的余量，所以，在进行校核时只需要校核一档处即可；因为车辆在行进的过程中，一档所传动的扭矩最大，即轴所承受的扭矩也最大。由于第二轴结构比较复杂，故作为重点的校核对象。下面对第一轴和第二轴进行校核。 5.2.15.2.1 第一轴的强度与刚度校核第一轴的强度与刚度校核因为第一轴在运转的过程中，所受的弯矩很小，可以忽略，可以认为其只受扭矩。此种情况下，轴的扭矩强度条件公式为 （5-3）式中：-扭转切应力，MPa；T T-轴所受的扭矩，Nmm；河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文483959550000575050.50.2 25TMPa45.73 10PTGI444170 10005.73 100.93.14258.1 1032 -轴的抗扭截面系数，；TW3mm P-轴传递的功率，kw； d-计算截面处轴的直径，mm； -许用扭转切应力，MPa。T其中P =95kw，n =5750r/min,d =24mm；代入上式得： 由查表可知=55MPa，故，符合强度要求。TTT轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示。其计算公式为： （5-4） 式中，T -轴所受的扭矩，Nmm； G -轴的材料的剪切弹性模量，MPa,对于钢材，G =8.1MPa；410 -轴截面的极惯性矩，；PI4mm32/4dIp 将已知数据代入上式可得： 。对于一般传动轴可取；故也符合刚度要求。 0.5 1( )/m河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文49maxmaxmax22tancos2tanetereaTiFdTiFdTiFd12466.74127.87197.6traFNFNFN 5.2.25.2.2 第二轴的校核计算第二轴的校核计算（1）轴的强度校核计算用的齿轮啮合的圆周力、径向力及轴向力可按下式求tFrFaF出： （5-5） （5-6） （5-7） 式中 -至计算齿轮的传动比，此处为三档传动比 3.85；i d -计算齿轮的节圆直径，mm，为 105mm； -节点处的压力角，为 16； -螺旋角，为 30； -发动机最大转矩，为 170000Nmm。maxeT 代入上式得： ， ， 。危险截面的受力图为： 河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文50160216075atAdFFF2222225(210.78 1000)(110.78 1000)(654.5 1000)6.9 10csjMMMTN mm 332Md图 5-3 危险截面受力分析水平面：（160+75）=75 =1317.4N；AFrFAF水平面内所受力矩：316010210.78cAMFN m 垂直面： （5-8） =6879.9N 垂直面所受力矩：。3160101100.78sAMFN m该轴所受扭矩为：。170 3.85654.5jTN故危险截面所受的合成弯矩为： （5-9） 则在弯矩和转矩联合作用下的轴应力（MPa）: （5-10） 将代入上式可得：，在低档工作时M136.16MPa=400MPa，因此有： ；符合要求。 (2)轴的刚度校核河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文512223sF a bfEIL2213cFa bfEIL0.130.15csff 第二轴在垂直面内的挠度和在水平面内的挠度可分别按下式计cfsf算： （5-11） （5-12） 式中, -齿轮齿宽中间平面上的径向力（N）,这里等于；1FtF -齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N） ，这里等于；2FrF E-弹性模量（MPa） ，（MPa） ，E 52.1 10E =MPa；52.1 10 I-惯性矩（） ，d为轴的直径（） ；4mm4/64Idmm a、b-为齿轮坐上的作用力距支座A、B的距离（） ；mm L-支座之间的距离（） 。mm 将数值代入式（5-11）和（5-12）得： 故轴的全挠度为，符合刚度要求。220.1980.2csfffmmmm河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文526 6 变速器同步器的设计变速器同步器的设计6.16.1 同步器的结构同步器的结构在前面已经说明，本设计所采用的同步器类型为锁环式同步器，其结构如下图所示：图 6-1 锁环式同步器1、9-变速器齿轮 2-滚针轴承 3、8-结合齿圈 4、7-锁环（同步环） 5-弹簧 6-定位销 10-花键毂 11-结合套 如图（6-1） ，此类同步器的工作原理是：换档时，沿轴向作用在啮合套上的换档力，推啮合套并带动定位销和锁环移动，直至锁环锥面与被接合齿轮上的锥面接触为止。之后，因作用在锥面上的法向力与两河南理工大学万方科技学院本科毕业论文河南理工大学万方科技学院本科毕业论文53锥面之间存在角速度差，致使在锥面上作用有摩擦力矩，它使锁环相对啮合套和滑块转过一个角度，并滑块予以定位。接下来，啮合套的齿端与锁环齿端的锁止面接触（图 6-
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号