EQ1090载货汽车变速器设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 摘 要 变速器是 汽车的 主要 组成部分 ,其功能是改变传动比、改变驱动轮的扭矩和转动方向。 变速器能在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车倒退行驶，而且利用挡位可以中断动力的传递。 所以变速器的结构设计的合理性直接影响到汽车动力性和经济性。设计要求达到换挡迅速、省力、方便、有较高的工作效率、工作噪声低。 因此变速器在 汽 车中得到广泛应用。 本次设计的是 东风 它的布置方案采用三轴式 5+1挡和锁销式同步器换挡，并对倒挡齿轮和拨叉进行合理布置，其中一轴和第二轴的轴线在同一直线上。这种布置形式缩短了变速 器轴向尺寸，在保证挡数不变的情况下，减少齿轮数目，从而使变速器结构更加紧凑。 首先利用已知参数确定各挡传动比 ，然后确定齿轮的模数、压力角、齿宽等参数。由中心矩确定箱体的长度、高度和中间轴及二轴的轴径，然后对中间轴和各挡齿轮进行校核，并利用 证各部件选取的可靠性。最后绘制装配图及零件图。 设计结论表明，变速器齿轮及各轴尺寸确定，各轴强度的校核满足设计要求，设计结构合理。 关键词 ： 货车 ； 变速器 ； 设计 ； 同步器 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 is of It is to of It in a a of of a s It is a a of A of 5+1to to to on a in of in In to it of so of of by a of is 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 录 第 1 章 绪 论 . 1 速器的简介 . 1 速器的功用 . 1 第 2 章 变速器设计方案及论证 . 3 速器的要求 . 3 速器的设计方法论证 . 3 第 3 章 变速器设计方案论证 . 5 速器基本参数的确定 . 5 的直径的初步确定 . 5 轮参数的设计 . 6 第 4 章 变速器各档齿轮的校核 . 13 轮弯曲应力的计算 . 13 轴 一 倒挡直齿轮 核 . 13 轴二挡斜齿轮 核 . 14 轴三挡斜齿轮 . 14 轮接触应力计算 . 15 二轴一挡直齿轮 . 16 二轴倒挡直齿轮 . 16 二轴二挡斜齿轮 . 16 二轴三挡斜齿轮 . 17 第五章 变速器第二轴的校核 . 18 的直径的初步确定 . 18 速器轴的校核 . 18 二轴的刚度校核 . 19 二轴的强度校核 . 21 第 6 章 同步器的设计 . 23 步器的功用 . 23 步器的种类 . 23 步器的参数的确定 . 24 擦因数 . 24 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 同步环主要尺寸确定 . 24 第 7 章 变速器操纵机构 . 26 变速器操纵机构的要求 . 26 接操纵手动换挡变速器 . 26 距离操纵手动换挡变速器 . 27 速器自锁、互锁、倒挡锁装置 . 27 锁装 置 . 27 锁锁装置 . 28 挡锁装置 . 28 结 论 . 考文献 . 30 致 谢 . 31 附录一 程序编程 . 32 1 齿轮校核程序 . 32 2 轴的校核程序 . 33 附录二 专业外文及翻译 . 错误 !未定义书签。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 1 第 1 章 绪 论 速器的 简介 变速器是安装在汽车的发动机驱动车轮之间的速力变化装置 . 它 是用来改变发动机转速与驱动轮的转速的比例关系 ,以尽量满足各种特定驾驶条件 . 目前，汽车上广泛采用活塞式内燃机，其转矩和转速变化范围小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引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。无论从变速箱本身的特点，还是设计手段与方法的整个趋势来看，将先进的设计方法引入变速箱的设计使极其必要的。其优点不仅仅在于得到一个能使性能达到较高水平的设计方案，而且由于知识工程和专家系统的引入，使得其更具有可扩展性。 变速器经历了用变速杆改变链条的传动比手动变速器有级自 动变速器无级自动变速器的发展历程。变速器的作用 :改变汽车的传动比 ,扩大驱动车轮转矩和转速的范围 ,使发动机在理想的工况下工作 ;在发动机转矩方向不变的前提下 ,实现汽车的倒退行驶 ;实现空挡 ,中断发动机传递给车轮的动力 ,使发动机能够起动、怠速。 手动变速器主要采用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 ,汽车行驶时的换挡就是通过操纵机构使变速器内不同的齿轮副工作。如在低速时 ,让传动比大的齿轮副工作 ;而在高速时 ,让传动比小的齿轮副工作。由于每挡齿轮组的齿数是固定的 ,所以各挡的变速比是定值。常见的手 动变速器由铸铁或铝制变速器壳体、轴、轴承、齿轮、同步器和换挡机构组成。 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。满足汽车必要的动力性和经济性指标，这与变速器的挡数、传动比范围和各挡传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂、功率比越小，变速器的传动比范围越大。在原变速器传动机构基础上，在附加一个副箱体，这就在结构变化不大的基础上，达到增加变速器挡数的目的。近年来，变速器操纵机构有向自动操纵方向发展的趋势，传动机构由有级变速向无级变速方向发展 。 速器的 功用 能变传动比，扩大驱 动轮转矩和转速的变化范围，以适应变化的行驶条件，同时使发动机在有利的工况下工作；发动机在转速不变的条件下，变速器能汽车买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 倒挡行驶；利用空挡，中断动力传递，能使汽车启动行驶，怠速，提高速度等。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 第 2 章 变速器设计方案及论证 速器的 要求 保证汽车有必要的动力性和经济性。 （ 1） 设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的输出。 （ 2） 设置倒挡，使汽车能倒退行使。 （ 3） 设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。 （ 4） 换挡迅速、省力、方便。 （ 5） 工作可靠。汽车行使过程中，变速器不得有跳挡、乱挡及换挡冲击等现象发生。 （ 6） 变速器应有高的工作效率。 （ 7） 变速器工作噪声低。 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。满足汽车必要的动力性和经济性指标，这与变速器的挡数、传动比范围和各挡传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂、功率比越小，变速器的传动比范围越大。 为满足以上使用性能要求，本变速器采用有级式变速器。变速器由变速传动机构和操纵机构构成。变速器传动机构包括换挡齿轮、传动齿轮、传动轴。实现操作需要避免、避免冲击布置的同步器，操纵机构还要求有自锁和互锁装置。轿车多采用两轴式变速器，货车多采用三轴式变速 器。同步器设计采用锁销式同步器 。 速器的 设计方法论证 变速器设计方案要求从使用性能、制造条件和重量、价格性价比等多方面考虑，要求满足制造、使用、维修等条件。所以应从齿轮的形式，轴的形式及布置的合理性等多方面分析，得到最佳方案。 （ 1） 固定轴式应用广泛，主要有两轴式和三轴式变速器。 三轴式变速器的结构：是由第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各 挡 齿轮分别与中间的相应齿轮相啮合，且第一、二轴同心。将第一、二 挡 直接连接起来传递转矩称为直接 挡 。因此，直接 挡 的传递效率高，磨损及噪声也最小，这是三轴式变速器的优点。其他 前进买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 挡 需要依次经过两对齿轮传递转矩。因此，在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得大的一 挡 传动比，这是三轴式变速器的另一优点。但也有缺点，除直接 挡 外其他各 挡 的传动效率有所降低。综上所述货车应选用三轴式变速器 。 （ 2）齿轮形式：变速器用斜齿轮和直齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮虽然制造时复杂，工作时有轴向力，但因使用寿命长，噪声小而仍得到广泛使用。直齿圆柱齿轮用于一挡和倒挡。 （ 3）换 挡 形式：有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。 使 用轴向滑动直齿齿轮换挡，会在轮齿端面产生冲击，齿轮端部磨损加剧并过早损坏，并伴随着噪声。因此 ，除一挡、倒挡外已很少使用。 使 用啮合套换挡，因承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多，啮合套不会过早被损坏，但不能消除换挡冲击 。 同步器分为常压式、惯性式、和惯性增力式，多采用惯性式变速器，它也是一种锁环式同步器， 使用同步器能保证换挡迅速、无冲击、无噪声，得到广泛应用。但结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大，多用于轿车 和 轻型货车。所以轻型货车的二、三、四挡 应 采用 同步器 换 挡 ，而一 挡 、倒挡应用直齿滑动齿轮换挡。 （ 4） 变速器轴承常采用滚珠轴承、滚针轴承、滚柱轴承等。目前均采用 圆锥滚柱轴承 ，优点有：直径较小，宽度大，因而容 量大，可承受高负荷，能确保可靠性，使用寿命长。滚锥轴承的接触线长，如果锥角和配合选择合适，可提高轴和齿轮的刚度，减少自动脱 挡 。由于上述特点，滚锥轴承在货车变速器得到广泛应用。 （ 5）变速器的操纵机构装在变速箱内，由变速叉轴、变速叉、倒块、自锁弹簧、自锁钢球、互锁钢球、互锁圆柱销组成。为了防止汽车行驶时误挂倒挡，在导快上装有带弹簧的安全止柱。 终上所述，本次设计采用 中间轴式 5+1 挡变速器，并采用采用锁销式同步器换挡 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 第 3章 变速器设计 方案论证 速器基本参数的确定 设计中给定的参数 传动比 1 发动机最大转矩 375m 经验系数， K= K=心距的初步确定 初选中心矩可用下式计算 3 1m a x 式中： 中心距 系数， 值范围 取 K 发动机最大转矩， 375m 变速器一挡传动比， i g 变速器传动效率， 96.0g求得 27 的直径的初步确定 变速器的轴必须有足够的刚度和强度。工作时它们除了传递转矩外，还承受来 自齿轮作用的径向力，结果是斜齿轮也产生轴向力，在这些力的作用下，轴的刚度如果不足就会产生弯曲变形，破坏齿轮的正确啮合，对齿轮的强度和耐磨性均有不利影响，还会增加噪声。中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径d 的最大直径 d 个支承间距离 L 的比值，对中间轴， d/L 第二轴 d/L 第一轴花键部分直径可按下式初选： 3 式中： 中心距 系数， 值范围 取 K 发动机最大转矩， 375m = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 轮参数的设计 （ 1） 齿轮模数 本变速器设 计一、倒 档 为直齿滑动齿轮换挡 ，其它档 均采用锁销式同步器换挡， 选取 齿轮模数要保证齿轮有足够的刚度，同时兼顾它对噪声和质量的影响，减少模数、增加齿宽会使噪声降低，反之则能减轻变变速器的质量。降低噪声对轿车有意义，减轻质量对货车比较重要。从齿轮强度观点出发，每对齿轮应有各自的模数，而从工艺的观点出发，全部齿轮选用一种模数是合理的， 轻型货车模数取值范围为 据齿轮模数选用的优先原则及本变速器的特点，进行模数的选取，直齿轮为 齿轮为 （ 2） 齿轮压力角 的选择 为提高货车的承载能力，应采用 25 压力角齿轮，实际上因国家标准压力角为 20 ，所以齿轮普遍采用 20 。 （ 3） 螺旋角 的确定 为了减少工作噪声和提高强度，汽车变速器齿轮多数用斜齿轮，只有倒挡齿轮及货车一挡齿轮才用直齿轮。选取斜齿轮的螺旋角应注意以下问题： 螺旋角大些时会使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳，噪声降低，实验还证明 ，随螺旋角的增大，齿轮的强度也会相应的提高，不过当螺旋角高于 30 时，其抗弯强度会骤然下降，而接触强度仍上升。因而选取适当的值使弯曲强度与接触强度达到均衡。此外，为消除斜齿轮传动的轴向力，中间轴上的齿轮一律做成右旋，而第一、二轴上的一律左旋，轴向力由轴承承受。 最后，可用调整螺旋角的方法，使各对啮合齿轮因模数或齿数不同等原因而造成的中心距不等现象得以消除。 斜齿轮的螺旋角的初步取值在以下范围内：货车变速器斜齿轮的螺旋角为18 - 26 。 （ 4） 齿宽的设计计算 在选择齿宽时，应该 注意 齿宽对变速器的轴向尺寸、齿轮工作平稳性、齿轮强度和齿轮工作时受力的均匀程度等均有影响。 考虑尽量减少轴向尺寸和质量，齿宽应小些，但齿轮传动平稳性消弱，此时虽然可以用增加齿轮螺旋角来补偿，但这时轴承的轴向力增大，使之寿命降低，齿宽窄还会使齿轮的工作应力增加，选用宽些的齿宽，工作时因轴的变型导致沿齿宽方向受力不均匀并在齿宽方向磨损不均匀。 根据模数的大小选定齿宽： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 直齿： b= 齿： b=挡齿轮的齿宽值如下： 中间轴一挡 ，倒档 直齿： 中间轴二挡斜齿： 中间轴三挡斜齿： 间轴四档斜齿： 间轴常啮合齿： 轴常啮合斜齿： 7 轴一挡 ，倒档 直齿： 二轴二 档 斜齿： 轴三 档 斜齿： 轴 四档 斜齿： 5） 各挡齿数的分配 在初选中心距、齿轮螺旋角之后，可根据预选确定的变速器挡数、传动比和传动方案来分配齿轮的齿数。下图为结构简图，以便说明各挡齿数的分配 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 1， 确定一挡齿轮的齿数 一 挡 传动比 851121 一挡为直齿轮，则 Zh=8 中 间轴一挡齿轮数受中间轴径尺寸限制，即受刚度的限制。货车在 12 17之间，选 87 个齿 ，则5Z=78 17=61 对中心距进行修正 A= m = 确定常啮合齿轮的齿数 158112 =6117 = co 21n ， 1取 26 由以上两个公式求得 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 30.Z 取整为 23 Z 取整为 47 实际传动比 1i = 求得传动比 1i =者相差较小， 1可取校核螺旋角 r c c o s 121 A n二挡齿轮齿数的确定 212194 = 4723 = 294n ， 21 94121 12 1 联立 求得 ： 2 = 5 Z 取整为 53 94112 . =53 47/（ 23 25） = 动比误差 : =（ =5% 满足要求 三挡齿轮齿数的确定 3121103 =4723 = co 03n ， 31 103121 12 1 联立 求得 ： 3= 4 1 103112 . =47 41/（ 23 34） = 动比误差 : =（ =5% 满足要求 四 挡齿轮齿 数的确定 4121112 =4723 = co 12n ， 31 112121 12 1 联立 求得 ： 4 = Z 取整为 42 Z 取整为 31 112112 . =47 31/（ 23 42） = 动比误差 : =（ =5% 满足要求 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 倒挡齿轮齿数的确定 倒挡齿轮选取的模数往往与一挡相同，倒挡齿轮的齿数一般在 21 到 23之间取值，初选6Z=22 中间轴与倒挡轴的中心距为： 21 861 7e= 12A 1=58Z=m =整为 18 =时 可取二轴与倒挡轴的中心距为： 21 862 各档齿轮的尺寸 直齿轮 斜齿轮 aa ff 二档齿轮 斜齿5)(4 m m )(*9*9 斜齿1 . 3 64. 52 7 62 93 . 0 6m 65283 . 7 629999 斜齿分度圆9d=5 =齿3)(1 .2 m m)(*4*4 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 斜齿6 9. 254. 32. 852 17 5. 45 m 22. 8524444 斜齿分度圆 4d =5 =档齿轮 斜齿3 m m )(*10*10 斜齿0 9. 443. 482. 402 12 4. 08 m 84211 6. 40210101010 斜齿分度圆10d=3 =齿0 1)(1 .8 m m)(*3*3 斜齿3 0. 345. 012. 362 14 3. 96 m 8214 0. 3623333 斜齿分度 圆3d=3 =档齿轮 斜齿4 m m )(*2*2 斜齿0 2. 723. 222. 162 18 m 01210 9. 1622222 斜齿分度圆 2d =4 =齿0 8)(3 m m)(*11*11 斜齿3 6. 224. 082. 382 15 0. 68 m 15211 4. 38211111111 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 斜齿分度圆 11d =4 =文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 第 4 章 变速器各档齿轮的校核 轮弯曲应力的计算 直齿： 斜齿： 式中： w 弯曲应力（ 2/ 计算载荷（ N 齿宽系数 K 应力集中系数，直齿轮 K=齿轮 K=f 重合度影响系数，主动齿轮 从动齿轮 重合度影响系数， K=2 y 齿形系数 轴 一 倒挡直齿轮 g 375m a x 25.3m 615Z 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 5y K 1.1 = 1 00 00 . 195613 . 253 . 14 1 . 11 . 653 752 3 = 850400 N/所以 5Z 的弯曲强度合格 轴二挡斜齿轮 核 g 375m a x 25.3515 Z 7y K 2K = 1 0 0 3c o = 250100 N/所以 4Z 的弯曲强度合格 轴三挡斜齿轮 g 375m a x 25.3413 Z 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 7K 2K =162. 74N/ 250100 N/以 3Z 的弯曲强度合格 轮接触应力计算 直齿： )11(418.0 m a T 斜齿： )11(c o sc o m a x 式中： F 齿面上的法向力 E 齿轮材料的弹性模量，取 105 b 齿轮接触实际宽度 d 节圆直径 z 、 b 主、从动齿轮节点处的曲率半径 直齿轮： z = b= z 2 2co s/s in 165.0纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 二轴一挡直齿轮 b= m=z = b= =7362N )11(418.0 m a T =1200 2220001900 所以 7Z 的接触强度合格 二轴倒挡直齿轮 b= m=z = b= =7851N )11(418.0 m a T =1071 2220001900 所以 10Z 的接触强度合格 二轴二挡斜齿轮 b= m=z 2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 17 2co s/s in =8624N F= 9523N )11(c o sc o m a T =220001900 所以 5Z 的接触强度合格 二轴三挡斜齿轮 b= m=z 2 2co s/s in =9210N F= 9700N )11(c o sc o m a T =924 2220001900 所以 1Z 的接触强度合 . 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 18 第五章 变速器 第二 轴的校核 的直径的初步确定 变速器的轴必须有足够的刚度和强度。工作时它们除了传递转矩外，还承受来自齿轮作用的径向力，结果是斜齿轮也产生轴向力，在这些力的作用下，轴的刚度如果不足就会产生弯曲变形，破坏齿轮的正确啮合，对齿轮的强度和耐磨性均有不利影响，还会增加噪声。中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径 d 的最大直径 d 个支承间距离 L 的比值，对中间轴，d/L 第二轴 d/L 第一轴花键部分直径可按下式初选： 3= 式中： K 经验系数， K = K = 75N.m 71 2 6 中 中间轴： d/L= L=轴： d/L= L=398速器轴的校核 轴的校核是评定变速器是否满足所要求的强度、刚度等条件，是否满足