轿车5挡机械式手动变速器设计.docx
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轿车5挡机械式手动变速器设计.docx
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轿车5挡机械式手动变速器设计
轿车5挡机械式手动变速器设计
摘要
随着汽车工业的发展,轿车变速器的设计趋势为增大变速器传递功率与重量之比,并要求变速器具有较小的尺寸和良好的性能。
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,着重对变速器齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算。
该型结构紧凑工艺性能好,适配性强,传动平稳噪声低,节油且成本低。
关键词:
变速器;齿轮;同步器;设计
TheDesignofCar’sFiveBlockedMechanicalManualGearbox
Abstract
Alongwiththedevelopmentoftheautomobileindustry,thetrendofcartransmissiondesigningistoincreaseitstransmissionpoweranddecreseitsweight,andhopehavesmallersizeandexcellentperformance.Inconditionsthatknowingtheengineoutputtorque,speedofengineandmaximumspeedofvehicles,maximumdegree,focusonthedesigningoftransmissiongearstructuralparameters,axisgeometrydesigncomputation;aswellasthetransmissionanddriveprogramstructuredesign,Structurebytheprocessperformancetogether,andfitandstrong,smoothtransmissionandlownoise,fuel-efficientandlowcost。
Keywords:
transmission;gear;synchrotron;design
摘要
Abstract
1绪论………………………………………………………………………………………......1
1.1变速器的国内外发展状况及种类………………………………………………………….1
1.2机械式变速器的特点……………………………………………………………………….2
2两轴五挡机械式变速器设计.………………………………………………….......................3
2.1变速器设计的基本要求…………………………………………………………….............3
2.1.1变速器的功用与要求…………………………………………………………..................3
2.2变速器的传动布置方案的确定…………………………………………………………….3
2.2.1倒挡传动方案……………………………………………………………………………..5
2.3变速器主要零件结构的方案分析………………………………………………………….5
2.3.1齿轮形式………………………………………………………………………………….5
2.3.2轴的结构………………………………………………………………………………….5
2.3.3轴承形式………………………………………………………………………………….6
2.3.4换挡结构形式…………………………………………………………………………….6
3变速器主要参数的选择与主要零件的设计…………………………...................................8
3.1变速器主要参数的选择……………………………………………....................................8
3.1.1挡数和传动比……………………………………………………………………………..8
3.1.2中心距……………………………………………………………………………………..9
3.1.3轴向尺寸…………………………………………………………………………………..9
3.1.4齿轮参数…………………………………………………………………………………..9
3.2各档传动比及其齿轮齿数的确定………………………………………………………...10
3.2.1确定一挡齿轮的齿数……………………………………………………………………10
3.2.2确定其他挡位的齿数…………………………………………………………………….11
3.3齿轮变位系数的选择……………………………………………………………………....11
4变速器齿轮的强度计算与材料的选择……………………………………………………..13
4.1变速器齿轮的几何尺寸计算……………………………………………………………...13
4.2齿轮的强度计算与校核…………………………………………………………………...15
5 变速器轴与轴承……………………………………………………………………………..20
5.1变速器轴的结构和尺寸…………………………………………………………………...20
5.2轴的校核…………………………………………………………………………………...20
5.3轴承的校核………………………………………………………………………………...22
6 变速器同步器的设计………………………………………………………………………..23
6.1同步器的结构类型………………………………………………………………………..23
6.2锁环式同步器的工作原理………………………………………………………………...23
6.3锁环式同步器的主要参数的确定………………………………………………………...25
7结论…………………………………………………………………………………………..28
参考文献
致谢
轿车5挡机械式手动变速器设计
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。
1.1变速器的国内外发展状况及种类
变速器由变速传动机构和操纵机构组成。
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)、手动/自动变速器(AMT)、无级变速器(CVT)。
手动变速器(ManualTransmission)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”)。
所以说它是有级变速器。
1.2机械式变速器的特点
机械式变速器结构简单,维修维护方便,造价低廉,传动效率较高,工作可靠性强。
机械式变速器分为两轴式和中间轴式。
两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动乘用车,中间轴式发动机前置后轮驱动和发动机后置后轮驱动的中轻型货车。
中间轴式机械效率低,噪声大。
而两轴式轴和轴承数少,所以有结构简单,轮廓尺寸小和容易布置等优点。
本设计中所采用的相关设计参数均来源于07款捷达春天CiF车型,根据其发动机前置前驱的特点,本设计采用两轴式结构形式,以使设计的变速器结构紧凑、优化、操作简便,并且性价比更高。
设计中采用的具体参数如下表所示:
表1-1变速器设计参数
项目
参数
最高时速
175km/h
轮胎型号
185/60R14
发动机型号
TRITEC1.595L
最大扭矩
140Nm/3500
最大功率
68kw/5600
最高转速
6000r/min
主减速比
4.529
2两轴五档机械式变速器设计
2.1变速器设计的基本要求
变速器的设计应满足如下基本要求:
(1)保证汽车有必要的的动力性和经济性;
(2)设置不同挡位,满足用来调整与切断发动机动力向驱动轮的传输并使汽车能倒退行驶;
(3)工作可靠,汽车行驶过程中,变速器不得有跳挡、乱挡,以及换挡冲击等现象出现;
(4)工作效率高,噪声小;结构简单、方案合理;
(5)在满载及冲击载荷条件下,使用寿命长。
2.1.1变速器的功用和要求
变速器的结构对汽车的动力性、燃油经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性,传动的平稳性与效率等都有直接的影响。
采用优化设计方法对变速器与主减速器,以及变速器的参数做优化匹配,可得到良好的动力性与燃油经济性;采用自锁及互锁装置、倒档安全装置,对接合齿采取倒锥齿侧(或越程接合、错位接合、齿厚减薄、台阶齿侧)等措施,以及其他结构措施,可使操纵可靠,不跳档、乱档、自行脱档和误挂倒档;采用同步器可使换挡轻便、无冲击及噪声;采用高齿、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低。
降低噪声水平已成为提高变速器质量和设计、工艺水平的关键。
随着汽车技术的发展,以及电子控制的自动换挡机构等新结构也相继问世。
变速器多采用飞溅润滑,重型汽车有时强制润滑第一、二轴轴承等。
变速器都装有单向的通气阀,以防壳内空气热胀而漏油及润滑油氧化。
壳底的放油塞多置磁铁,以吸附油中铁屑。
涉水车需有防水措施。
为保证变速器具有良好的工作性能,对变速器提出如下的设计要求。
(1)正确的选择变速器的档位数和传动比,并使之与发动机参数及主减速比做优化匹配,以保证汽车具有良好的动力性与燃料经济性。
(2)设置空挡,以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离;设置倒档,使汽车可以倒退行驶。
(3)操作简单、准确、轻便、迅捷。
(4)传动效率高、工作平稳、无噪声或低噪声。
(5)制造工艺性好、造价低廉、维修方便。
(6)贯彻零件标准化、部件通用化和变速器总成系列化等设计要求,遵守有关标准和法规。
(7)需要时应设置动力输出装置。
(8)体积小、质量小、承载能力强、使用寿命长、工作可靠。
2.2变速器的传动布置方案
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,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3.0~4.5;一般用途的货车和轻型以上的客车为5.0~8.0;越野车与牵引车为10.0~20.0。
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,其前进挡位数多达6~16个甚至20个。
变速器挡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,直接操纵式变速器挡位数的上限为5档。
多于5个前进挡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。
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(0.7~0.8)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,采用超速挡会降低传动效率。
有级变速器的传动
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