1_【毕业设计论文】轿车变速箱设计说明书【有对应的CAD图】

XX 大学 毕业设计(论文) 毕业设计（论文）题目 所 在学 院 专业 班级 姓名 学号 指 导老 师 年月日 声明 本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究本人郑重声明：所呈交的毕业设计是我在导师的指导下独立进行研究 所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本所取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以注明引用的内容外，本 设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计设计不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，对本设计 的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明，并表示了 谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。谢意。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年作者签名：日期：年 月月 日日 毕业设计版权使用授权书 本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院本设计作者完全了解学院有关保留、使用毕业设计的规定，同意学院 保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕保留并向国家有关部门或资料库送交毕业设计的纸质版和电子版，允许毕 业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的业设计进入学院图书馆被查阅和借阅，本人授权闽南理工学院可以将我的 毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、毕业设计的全部或者部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、 缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。缩印或者扫描等复制手段保存和汇编本毕业设计。 保密保密在年解密后适用本授权书；在年解密后适用本授权书； 本设计属于：本设计属于： 不保密不保密。 （请在以上相应的方框内打（请在以上相应的方框内打“” ） 作者签名：日期：年月日作者签名：日期：年月日 指导教师签名：日期：年月日指导教师签名：日期：年月日 毕业设计答辩小组成员名单 姓名职称单位备注 机械设计服务(有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 组长 注：样稿，论文不完整，勿抄袭 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 轿车变速箱设计 摘 要 本设计的任务是设计一台用于轿车上的 FR 式的手动变速器。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。 它功用是：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；利用空档，中断动力传递， 以使发动机能够起动、怠速，并便于发动机换档或进行动力输出。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。 关键词：变速器，锁环式同步器，传动比，中间轴，第二轴，齿轮 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 THE DESIGN OF SALOON GEARBOX ABSTRACT T h e d u t y o f t h i s d e s i g n i s t o d e s i g n a F R t y p e m a n u a l t r a n s m i s s i o n u s e d i n t h e s a l o o n , I t s t h e c o u n t e r s h a f t - t y p e t r a n s m i s s i o n g e a r b o x . T h i s t r a n s m i s s i o n h a s t w o p r o m i n e n t m e r i t s : F i r s t l y , t h e t r a n s m i s s i o n e f f i c i e n c y o f t h e d i r e c t d r i v e k e e p s o f f h i g h , t h e a t t r i t i o n a n d t h e n o i s e a r e a l s o s l i g h t e s t ; S e c o n d l y , i t s a l l o w e d t o o b t a i n i n t h e b i g e r g e a r r a t i o o f t h e f i r s t g e a r w h e n t h e c e n t e r d i s t a n c e i s s m a l l e r . A c c o r d i n g t o t h e c o n t o u r , t r a c k ， w h e e l b a s e ， t h e s m a l l e s t g r o u n d c l e a r a n c e , t h e s m a l l e s t t u r n i n g r a d i u m , t h e v e h i c l e s w e i g h t , t h e a l l - u p w e i g h t a s w e l l a s t h e h i g h e s t s p e e d a n d s o o n , u n i o n t h e c h o o s i n g e n g i n e m o d e l w e c a n o b t a i n t h e i m p o r t a n t p a r a m e t e r s o f t h e m a x p o w e r , t h e m a x t o r q u e , t h e d i s p l a c e m e n t a n d s o o n . A c c o r d i n g t o t h e b a s i c p a r a m e t e r s o f t h e c e r t a i n s a l o o n , c h o o s e t h e s u i t a b l e f i n a l d r i v e r a t i o . A c c o r d i n g t o t h e a b o v e p a r a m e t e r s , c o m b i n i n g t h e k n o w l e d g e o f a u t o m o b i l e d e s i g n , a u t o m o b i l e t h e o r y , m a c h i n e d e s i g n a n d s o o n , c a l c u l a t e t h e c o r r e l a t e d p a r a m e t e r s o f t h e g e a r b o x a n d p r o o f t h e r a t i o n a l i t y o f t h e d e s i g n . I t s f u n c t i o n i s : C h a n g i n g g e a r r a t i o , e x p a n d i n g t h e t o r q u e o f t h e 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 d r i v i n g w h e e l a n d t h e r a n g e o f t h e r o t a t i o n a l s p e e d , t o a d a p t t h e t r a v e l c o n d i t i o n w h i c h f r e q u e n t l y c h a n g e s , l i k e s t a r t , a c c e l e r a t i o n , c l i m b i n g a n d s o o n , s i m u l t a n e o u s l y c a u s e s t h e e n g i n e t o w o r k u n d e r t h e a d v a n t a g e o u s o p e r a t i n g m o d e ; U n d e r t h e p r e m i s e o f t h e i n v a r i a b l e r o t a t i o n , e n a b l e s t h e a u t o m o b i l e t o t r a v e l b a c k ; U s i n g n e u t r a l , s e v e r a n c e s t h e p o w e r t r a n s m i s s i o n , t o m a k e t h e e n g i n e s t a r t , i d l e , a n d i s a d v a n t a g e o u s f o r t h e e n g i n e t o s h i f t g e a r s o r t o c a r r y o n t h e d y n a m i c o u t p u t . T h i s g e a r b o x h a s f i v e ( i n c l u d i n g o v e r d r i v e f i f t h g e a r ) a n d a r e v e r s e g e a r , a n d t h r o u g h t h e i n e r t i a l t y p e o f s y n c h r o n i z e r t o r e a l i z e s h i f t g e a r s . KEY WORDS：t r a n s m i s s i o n , i n e r t i a l t y p e o f s y n c h r o n i z e r , g e a r r a t i o , c o u n t e r s h a f t , s e c o n d a x i s , g e a r 目 录 符号说明. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 前言. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 第一章 机械式变速器的概述及其方案的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 . 1 变速器的功用和要求. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 . 2 变速器结构方案的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1 . 3 变速器主要零件结构的方案分析. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 2 第二章 变速器主要参数的选择与主要零件的设计. . . . . . . . . . . . 1 5 2 . 1 变速器主要参数的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 5 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 2 . 2 各档传动比及其齿轮齿数的确定. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 9 2 . 3 齿轮变位系数的选择. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 1 第三章 变速器齿轮的强度计算与材料的选择. . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 . 1 齿轮的损坏原因及形式. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 3 . 2 齿轮强度计算与校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 2 第四章 变速器轴的强度计算与校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 . 1 变速器轴的结构和尺寸. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 5 4 . 2 轴的校核. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 7 第五章 变速器同步器的设计. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 0 第六章 变速器的操纵机构. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 3 结论. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 4 参考文献. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 5 致谢. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 6 符 号 说 明 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 m 汽车总质量 kg g 重力加速度 N/kg max 道路最大阻力系数 r r 驱动轮的滚动半径 mm maxe T 发动机最大扭矩 N m 0 i 主减速比 汽车传动系的传动效率 gI i 一档传动比 2 G 汽车满载载荷 N 路面附着系数 A 第一轴与中间轴的中心距 mm A 中间轴与倒档轴的中心距 mm A 第二轴与中间轴的中心距 mm A K 中心距系数 m 直齿轮模数 n m 斜齿轮法向模数 齿轮压力角 斜齿轮螺旋角 b 齿轮宽度 mm x Z 齿轮齿数 齿轮变位系数 W 齿轮弯曲应力 MPa j 齿轮接触应力 MPa 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 t F 齿轮所受圆周力 N a F 轴向力 N r F 径向力 N g T 计算载荷 Nm K 应力集中系数 f K 摩擦力影响系数 E 齿轮材料的弹性模量 MPa K 重合度影响系数 z r 主动齿轮节圆半径 mm b r 从动齿轮节圆半径 mm z 主动齿轮节圆处的曲率半径 mm b 从动齿轮节圆处的曲率半径 mm T 扭转切应力 MPa T W 轴的抗扭截面系数 3 mm G 轴的材料的剪切弹性模量 MPa P I 轴截面的极惯性矩 4 mm c f 垂直面内的挠度 mm s f 水平面内的挠度 mm 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 前 言 现在，每当人们观看 F1 大赛，总会被那种极速的感觉所折服。此刻，大家似 乎谈论得最多的就是发动机的性能以及车手的驾驶技术。而且，不忘在自己驾车的 时候体会一下极速感觉或是在买车的时候关注一下发动机的性能，这似乎成为了横 量汽车品质优劣的一个标准。的确，拥有一颗“健康的心”是非常重要的，因为它 是动力的缔造者。但是，掌控速度快慢的，却是它身后的变速器。 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） 。 一、手动变速器( M T ) 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, 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 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。 曾有人断言，繁琐的驾驶操作等缺点，阻碍了汽车高速发展的步伐，手动变速 器会在不久“下课” ，从事物发展的角度来说，这话确实有道理。但是从目前市场 的需求和适用角度来看，笔者认为手动变速器不会过早的离开。 首先， 从商用车的特性上来说， 手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。 以卡车为例，卡车用来运输，通常要装载数吨的货品，面对如此高的“压力” ，除 了发动机需要强劲的动力之外， 还需要变速器的全力协助。 我们都知道一档有 “劲” ， 这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。特别是面对爬坡路段，它的特点显 露的非常明显。而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点 尚不具备。 其次，对于老司机和大部分男士司机来说，他们的最爱还是手动变速器。从我 国的具体情况来看，手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史，资历郊深的 司机都是“手动”驾车的，他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的，如果让他 们改变常规的做法， 这是不现实的。 虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍， 但是大多数年轻的司机还是崇尚手动，尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快 感，所以一些中高档的汽车（尤其是轿车）也不敢轻易放弃手动变速器。另外，现 在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是手动变速器的，除了经济适用之外，关键 是能够让学员打好扎实的基本功以及锻炼驾驶协调性。 第三，随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭，对于普通工薪阶级 的老百姓来说，经济型轿车最为合适，手动变速器以其自身的性价比配套于经济型 轿车厂家，而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、 吉利等国内厂家的经济型轿车都是手动变速的车，它们的各款车型基本上都是 5 档 手动变速。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 二、自动变速器（A T ） 自动变速器（AutomaticTransmission） ，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。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速 即可。虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器 能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。 在中档车的市场上，自动变速器有着一片自己的天空。使用此类车型的用户希 望在驾驶汽车的时候为了简便操作、降低驾驶疲劳，尽可能的享受高速驾驶时快乐 的感觉。在高速公路上，这是个体现地非常完美。而且，以北京市来说，现在的交 通状况不好，堵车是经常的事情，有时要不停地起步停步数次，司机如果使用手动 档，则会反复地挂档摘档，操作十分烦琐，尤其对于新手来说更是苦不堪言。使用 自动档，就不会这样麻烦了。 在市场上，此类汽车销售状况还是不错的，尤其是对于女性朋友比较适合，通 常女性朋友驾车时力求便捷。而我国要普及这种车型，关键要解决的是路况问题， 现在的路况状况不均匀，难以发挥自动档汽车的优势。 三、手动/ 自动变速器（A M T ） 其实通过对一些车友的了解，他们并不希望摒弃传统的手动变速器，而且在某 些时候也需要自动的感觉。这样手动/自动变速器便由此诞生。这种变速器在德国保 时捷车厂 911 车型上首先推出，称为 Tiptronic，它可使高性能跑车不必受限于传统 的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。此型车在其档位上设有“+” 、 “- ”选择档位。在 D 档时，可自由变换降档(- )或加档(+)，如同手动档一样。 自动手动变速系统向人们提供两种驾驶方式为了驾驶乐趣使用手动档，而 在交通拥挤时使用自动档，这样的变速方式对于我国的现状还是非常适合的。笔者 曾在上面提到， 手动变速器有着很大的使用群体,而自动变速器也能适应女士群体以 及解决交通堵塞带来的麻烦，这样对于一些夫妻双方均会驾车的家庭来说，可谓是 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 兼顾了双方，体现了“夫妻档” 。虽然这种二合一的配置拥有较高的技术含量，但 这类的汽车并不会在价格上都高不可攀，比如广州本田飞度 1.3L CVT 两厢、南京 菲亚特 2004 派力奥 1.3 HL Speedgear、南京菲亚特 西耶那 Speedgear EL这些“二 合一”的车型价格均在 10 万元左右，这个价格层面还比较低的。 所以，手动/ 自动车在普及上还是具有相当的优势。而汽车厂商和配套的变速器厂家应该以此为 契机， 根据市场要求精心打造此类变速器。 因为这类变速器是有比较广阔的市场的。 四、无级变速器 当今汽车产业的发展， 是非常迅速的， 用户对于汽车性能的要求是越来越高的。 汽车变速器的发展也并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界” 。无 级变速器最早由荷兰人范多尼斯（VanDoornes）发明。无级变速系统不像手动 变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动 比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速器“突然换档” 、 油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速器称为无级变速器，这是错 误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速器只有换档是自动的，但它的传动比是 有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速器有 27 个档。而无级变速器能在 一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档” 。装配 该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。 从市场走向来看，虽然无级变速器是一个技术分量比较高的部件，但是也已经 走进了普通轿车的“身体” 之中，广本两厢飞度每个排量都有一款配置了 CVT 无 级变速器，既方便又省油，且售价也仅在 9.6811.68 万元。而且奇瑞汽车销售公司 表示 QQ 无级变速器型年底上市。看来无级变速器在中档车中的运用将越为广泛。 本设计是根据东方之子 1.8L手动豪华车型而开展的， 设计中所采用的相关参数 均来源于此种车型： 主减速比：4.782 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 最高时速：190km/h 轮胎型号：205/65R15 发动机型号：SQR481FC 最大扭矩：170Nm/4500 最大功率：95kw/5750 最高转速：6000r/min 奇瑞东方之子 1 . 8 L 豪华型 第一章 机械式变速器的概述及其方案的确定 1 . 1 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 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 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 . 2 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。 1 变速器传动机构的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。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 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。 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的最广泛的应用。 三轴式变速器如图 1- 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。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 - 1 轿车中间轴式四档变速器 1 第一轴；2 第二轴；3 中间轴 两轴式变速器如图 1 - 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，如图示。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 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 . 0 4.5） 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 1 - 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。 由于所设计的汽车是发动机前置，后轮驱动，因此采用中间轴式变速器。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 - 3 、图 1 - 4 、图 1 - 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 9 0 % 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 1 - 3 中间轴式四档变速器传动方案 如图 1 - 3 中的中间轴式四档变速器传动方案示例的区别：图 1 - 3 a 、b 所示方案 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 有四对常啮合齿轮，倒档用直齿滑动齿轮换档；图 1 - 3 c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 1 - 4 a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 1 - 4 b 、c 、d 所示方案的各前进档，均用常啮合齿轮传动；图 1 - 4 d 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 1 - 4 中间轴式五档变速器传动方案 图 1 - 5 a 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。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 - 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 1 - 3 a 、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 1 - 4 c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 1 - 4 c 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。 2 倒档传动方案 图 1 - 6为常见的倒挡布置方案。图 1 - 6 b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 1 - 6 c 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 1 - 6 d 所示方案针对前者的缺点做了修改，因而取代了图 1 - 6 c 所示方案。图 1 - 6 e 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 1 - 6 f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 1 - 6 g所示方案。其缺点是一，倒挡须各 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 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 1 - 6 f 所示的传动方案。 图 1 - 6 变速器倒档传动方案 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。 1 . 3 变速器主要零件结构的方案分析 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 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。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 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 - 7 a ） 或者两接合齿的啮合位置错开（图 1 - 7 b ） ， 这样在啮合时使接合齿端部超过 被接合齿约 1 3mm。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 . 3 0 . 6 m m ） ，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 2 0 3 0 ） ，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。 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 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 1 - 1 0 所示： 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 图 1 - 1 0 锁环式同步器 l 、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; 1 0 、1 1 - 齿轮 第二章 变速器主要参数的选择与主要零件的设计 2 . 1 变速器主要参数的选择 一、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 订做机械设计 (有图纸 CAD 和 WORD 论文） QQ 1003471643 或 QQ 2419131780 max0 maxmaxmax ( cossin) egIT r Ti i mg fmg r += max max 0 r g e mgr i Ti max 2 egIT r Ti G r 2 max 0 r g I eT Gr i Ti 间的滚动阻力及爬坡阻力。故有 则由最大爬坡度要求的变速器档传动比为 （2- 1） 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： （2- 2） 式中 G2- - - - 汽车满载静止于水平路面时驱动桥给路面的载荷； f - - - - 路面的附着系数，计算时取 f =0.50.6。 由已知条件：满载质量 1800kg； rr=337.25mm； Te max=170Nm； i0=4.782； 订做机械设计 (有