五档位变速器设计文档格式.docx

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同步器；

设计；

结构

ABSTRACT

Drivetrainisthecorecomponentsofautomobile.Itstaskistransformingandregulateingtheperformanceofengine.Transmissioncaneffectivelyandeconomicallyconveyedthepowertothewheelwhichcanmeettherequirementofvehicles.Transmissionistheimportantpartofdrivetraincomponentstocompletethetasks.aswellasoneofthemainfactortodecidethewholeperformanceofvehicle.ThestandardsofTransmissiondesigningcandirectlyimpactthevehicledynamics,fueleconomy,thereliabilityandportabilityofshifting,thesmoothnessandefficiencyofTransmiting.Alongwiththedevelopmentoftheautomobileindustry,thetrendofcartransmissiondesigningistoincreaseitstransmissionpoweranddecreseitsweight,andhopehavesmallersizeandexcellentperformance.

Thisthesisareexpoundedtheenginechoice,transmissionsolution,transmissiondesign,designfortransmissionthesynchronizer,designfortransmissionthefirstaxis,designfortransmissionbox.InconditionsthatknowingtheRegengineoutputtorque,speedofengineandmaximumspeedofvehicles,maximumdegree,focusonthedesigningoftransmissiongearstructuralparameters,axisgeometrydesigncomputation;

aswellasthetransmissionanddriveprogramstructuredesign.

Keywords:

Transmission；

Gear；

Synchronizer；

Design；

Structure

绪论

1.1概述

随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化、个性化已经成为汽车发展的趋势。

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，对中型货车而言，其设计意义更为明显。

在对汽车性能要求越来越高的今天，车辆的舒适性也是评价汽车的一个重要指标，而变速器的设计不合理，将会使汽车的舒适性下降，使汽车的运行噪声增大，影响汽车的整体性。

1.1.1汽车变速器的设计要求

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[1]。

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，中型货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。

变速器的基本设计要求[2]：

保证汽车有必要的动力性和经济性；

设置空档，用来切断发动机动力向驱动轮的传输；

设置倒档，使汽车能倒退行驶；

换档迅速、省力、方便；

工作可靠，汽车行驶过程中，变速器不得有跳档、乱档，以及换档冲击等现象出现；

工作效率高，噪声小；

结构简单、方案合理；

在满载及冲击载荷条件下，使用寿命长；

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、维修方便等要求。

变速器传动机构有两种分类方法。

根据前进档数分为：

三档变速器，四档变速器，五档变速器，多档变速器。

根据轴的形式分为：

固定轴式，旋转轴式。

其中固定轴式又分为：

两轴式变速器，中间轴式变速器，双中间轴式变速器，多中间轴式变速器。

固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。

旋转轴式主要用于液力机械式变速器。

1.1.2国内外汽车变速器的发展现状

目前，国内外汽车变速器的发展十分迅速，普遍研究和采用电控自动变速器，这种变速器具有更好的驾驶性能、良好的行驶性能、以及更高的行车安全性[3]。

但是驾驶员失去了驾驶乐趣，不能更好的体验驾驶所带来的乐趣。

机械式手动变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠，具有良好的驾驶乐趣等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。

在档位的设置方面，国外对其操纵的方便性和档位数等方面的要求愈来愈高。

目前，4档特别是5档变速器的用量有日渐增多的趋势。

同时，6档变速器的装车率也在日益上升[4]。

1.2设计的内容及方法

本次设计的变速器是在原有中型货车的变速器的基础上，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

变速器主要参数的选择：

档数、传动比、中心距、齿轮参数等。

3、变速器齿轮强度的校核

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、轴的基本尺寸的确定及强度计算。

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。

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。

第1章变速器传动机构与操纵机构的布置

2.1变速器传动机构布置方案

机械式变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。

2.1.1变速器传动方案分析与选择

机械式变速器传动机构布置方案主要有两种：

两轴式变速器和中间轴式变速器。

其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。

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，故传动效率高，同时噪声小。

但两轴式变速器不能设置直接档，所以在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。

其特点是：

变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，发动机纵置时直接输出动力。

而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。

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与一轴在同一条直线上，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，此时噪声低，齿轮、轴承的磨损减少。

对不同类型的汽车，具有不同的传动系档位数，其原因在于它们的使用条件不同、对整车性能要求不同、汽车本身的比功率不同[5]。

而传动系的档位数与汽车的动力性、燃油经济性有着密切的联系。

就动力性而言，档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。

就燃油经济性而言，档位数多，增加了发动机在低燃油消耗率区下作的能力，降低了油耗。

从而能提高汽车生产率，降低运输成木。

不过，增加档数会使变速器机构复杂和质量增加，轴向尺寸增大、成本提高、操纵复杂。

综上所述，由于此次设计的中型货车变速器是中档中型货车变速器，驱动形式属于发动机前置前轮驱动，且可布置变速器的空间较小，对变速器的要求较高，要求运行噪声小，设计车速高，故选用二轴式变速器作为传动方案。

选择5档变速器，并且五档为超速档。

2.1.2倒档布置方案

常见的倒档布置方案如图2.1所示。

图2.1b方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2.1c方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理；

图2.1d方案对2.1c的缺点做了修改；

图2.1e所示方案是将一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长；

图2.1f所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。

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2.1f所示方案。

图2.1倒档布置方案

2.1.3零部件结构方案分析

1、齿轮形式

变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。

直齿圆柱齿轮主要用于一档、倒档齿轮，与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、运转平稳、工作噪声低等优点，所以本设计全部选用斜齿轮。

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

（图2.2）影响齿轮强度[6]。

要求尺寸

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

，在结构允许条件下应尽可能取大些，至少满足尺寸要求：

（2.1）

式中：

——花键内径。

为了减小质量，轮辐处厚度

应在满足强度条件下设计得薄些。

图2.2中的尺寸

可取为花键内径的1.25～1.40倍。

图2.2变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。

变速器齿轮齿面的表面粗糙度应在

μm范围内选用。

要求齿轮制造精度不低于7级。

2、变速器轴

变速器轴多数