轻型货车变速器设计

1、轻型货车变速器设计摘 要在技术要求为“汽车最高行驶车速为85/h，整车整备满载质量为2.05t，行驶中迎风面积为2.8，车轮半径为341，主减速比为3”的条件下设计带1级倒档的五档变速器。本设计中采用中间轴式变速器，其优点是：最高档采用直接档，传递扭矩效率高，齿轮和轴承的磨损小，噪声小；其它档动力传递要连续经过两对齿轮，因此，在中心距较小的情况下，各档仍然有较小的传动比；其缺点是：中间档的传动效率低。设计中以设计轻型货车变速器为目的，重点设计了变速器的各轴、各齿轮、各轴承；其中前进档各齿轮采用平行轴斜齿轮，以提高传动效率，减小噪声，倒档齿轮采用平行轴直齿轮：第一、第二轴后轴承采用角接触球轴承，

2、以承受轴向力，中间轴各轴承采用外圈有挡边圆柱滚子轴承。换挡方式除倒档采用第二轴可移动齿轮换挡外，其它各档均采用锁环式惯性同步器换档，保证迅速、省力、无冲击、无噪声换档，与操作熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性。操纵机构采用了间接操纵式手动换档机构，换档拨叉轴设计有自锁和互锁装置，保证在汽车行驶当中无跳档、乱档以及换档冲击，工作可靠。关键词：汽车，轻型货车，变速器，设计参数 LIGHT GOODS VEHICLE TRANSMISSION DESIGNABSTRACTIts technical requirements for " the maximum trav

3、eling speed of the car is 85 / h, loaded with the quality of vehicle preparation for the 2.05t, driving in the wind area of 2.8 square meters, the wheel s radius is 341 mm, the main reduction ratio is 3", designing with the conditions reverse a five grades transmission. Design used in the middl

4、e of the transmission axis, and its advantages are: the highest grade adopts the direct shelf, it is high in efficiency to transmit the torsion, the wearing and tearing of gears and axles is light, other shelf power are transmitted that continuously passes two pairs of gears in a row, so in the case

5、 of the centre-to-centre spacing is smaller that every shelf still has a bigger decelerated ratio; Its shortcomings are as follows: the middle of the transmission efficiency is low. With the purpose of designing a light goods vehicles is transmission of the pickup truck in this design, focusing on t

6、he design of the transmission shaft, the gears, the bearings; Every gear of the advance shelf adopts parallel axles oblique gear, in order to improve transmission efficiency and reduce noise , the pour shelf gears adopts parallel axles straight gear; The first and the second shaft bearings angular c

7、ontact ball bearing used to bear the axial force, the middle axles every bearing adopt outer lane has block cylinders columns roller bearings. In addition to shifting the way the use of the second reverse gear shift movable axis, the other files are locked inertia synchronizer ring gear, and ensure

8、rapid, labor-saving, non-impact, noise-free transmission, and operation of proficiency has nothing to do so as to enhance the car's acceleration, economy and road safety. Organizations to adopt an indirect manipulation of manipulation of body-style manual shift, shift fork shaft design of self-l

9、ocking and interlocking devices, which ensure that non-jump car file, arbitrary files, as well as the impact of shift and reliable.KEY WORDS: automobile，pick up truck，transmission，design parameter目录前言1第1章 概述21.1变速器的功能21.2 变速器的分类2第2章 变速器布置方案分析62.1变速器传动方案分析62.2变速器传动方案的确定62.3 变速器零部件结构方案分析8第3章 变速器传动比选择1

10、13.1传动比的范围计算113.2各档传动比估算12第4章 变速器参数选择144.1中心距的确定144.2齿轮参数14第5章 渐开线圆柱齿轮设计计算165.1各档传动比确定165.2螺旋角的确定185.3变位系数的确定195.4倒档齿轮的确定20第6章 变速器齿轮的材料与强度计算236.1齿轮材料236.2 齿轮的强度计算25第7章 轴的设计317.1轴的设计参数317.2轴的校核32第八章 轴承的设计36第九章 同步器的设计389.1同步器的分类389.2 主要参数的确定38参考文献42前言改革开放以来,中国汽车工业的发展驶入了快车道，汽车产量不断飙升,1971年、1988年、1992年和

11、2000年分别突破10万辆、50万辆、100万辆和 500万辆，己成功跻身世界汽车四强之列。随着汽车工业的飞速发展，人民生活水平的提高，高速公路、高等级公路的不断建设，汽车正逐渐进入家庭，成为人们生活的一部分.19802001年，我国汽车消费量年均增长高达18，特别是进入九十年代以后，国内汽车产量以l2年递增10万辆的速度高速增长，目前在汽车市场的比重己超过30，成为我国汽车需求增长的重要拉动力量。大力发展公共交通，“鼓励汽车进入家庭”己经被党中央写入“十五计划”。国家经贸委提出，“十五”期末我国汽车产量要达320万辆左右，力争到2010年使之成为国民经济的支柱产业。规划预计到2005年，轿车

12、产量为 110万辆左右；汽车工业增加值为 1300亿元，占国内生产总值 1左右，汽车产品基本满足国内市场需求。随着我国加入世界贸易组织，通用、福特、日产、丰田一批世界一流汽车生产企业纷纷进入中国，市场竞争日趋激烈.入世后，技术竞争将是我国汽车工业面临的最大挑战。随着国民经济的蓬勃发展，汽车己成为人们日常生活中重要的交通运输工具。人民生活水平的不断提高，则更对车辆的舒适性能提出高要求, 不仅如此,随着世界石油的越来越紧张,全球资源的减少，汽车变速性能还直接影响汽车燃油经济性和运输生产效率、变速过程的全面研究以提高汽车的动力性，具有积极的社会效益和明显的经济效益。现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为

13、动力源,其转矩和转速变化范围较小,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.所以,在汽车传动系中设置了变速器.我国正在大力发展汽车产业，有针对性地进行汽车零部件的设计，是进行汽车设计的有效切入点。 第1章 概述1.1变速器的功能不同的使用条件下，改变发动机传到驱动轴上的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有力的工况范围内工作。此外，应保证汽车能倒退行驶和在滑行或停车时，是发动机传动系保持分离。需要时还要有动力输出功能。为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器有如下基本要求：1、 正确选择变速器的档数和传动比，保证汽车有必要的动力性和经济性指标。2、

14、设置空档和倒档，保证发动机和驱动轮能长期分离，使汽车能进行倒退行驶。3、 换档迅速、省力，以便缩短加速时间，并提高汽车动力性能。4、 工作可靠。汽车行驶中，变速器不得有跳档、乱档以及换档冲击等现象发生。5、 应设置动力输出装置，以便必要时进行功率输出。此外，变速器应当满足功率高，噪声低，体积小，重量轻，容易制造等要求。1.2 变速器的分类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(MT)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

15、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。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

16、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

17、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。二、自动变速器（AT）自动变速器（Automatic Transmission），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。

18、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

19、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（AMT）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

20、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

21、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

22、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。第2章 变速器布置方案分析2.1变速器传动方案分析设计任务：5+1档变速器，轻型货车。采用后轮驱动，采用中间轴式变速器。中间

23、轴式变速器特点：变速器的第一轴与第二轴的轴线在同一直线上，将他们连接就得到直接档。此时变速器的齿轮和轴承不承载，第一轴和第二轴冶金传递扭矩，因此变速器的传递效率高，磨损小，噪声也小；在其它前进档工作时，中间轴式变速器动力要连续经过两对齿轮，因此，在中心距较小的情况下，一档仍然有较大的传动比。这种变速器的主要缺点是中间档的传动效率较低。在档数相同的情况下，各种中间轴式变速器主要是在常啮 合齿轮对数，换挡方式和倒档传动方案有所差别。传动方案：五对常啮合齿轮，前进档全部采用同步器换档，为实现倒档采用一双联齿轮，其中一齿轮与中间轴一档齿轮常啮合，第二轴倒档齿轮采用可移的齿轮，此方案不仅简单了其结构，而

24、且避免在各传动齿轮的轮齿在正、负交替的对称变化的弯曲应力下工作，取舍极为优越，是对变速器工作性能的极大提高。2.2变速器传动方案的确定各方案如下：a方案： b方案：c方案：第3章 变速器传动比选择3.1传动比的范围计算设计主要技术参数：汽车最高行驶车速为85km/h，整车整备满载质量为2.05t，行驶中迎风面积为2.8，车轮半径为341mm，主减速比为3，.阻力功率平衡：Pe=（+）（）当=85kw/h时其中：滚动阻力系数：对货车取=0.02 空气阻力系数：货车(0.8-1.0) ，取=0.8 传动系效率：42后轮单级减速器，=0.9与该功率相匹配的发动机转速值，轻型货车在40005000r/

25、min之间，这里取 =3800r/min。.发动机最大转矩： =9549（）为转矩适应性系数，一般在1.11.3之间，取=1.2，则=9549=9549=185Nm.最小传动比：最高档采用直接档，所以传动系最小传动比为=3.最大传动比由=3已知，最大传动比的确定就是变速器一档传动比的确定；由最大爬坡度的要求变速器一档传动比为：（）由驱动轮与路面的附着条件有变速器一档传动比： （）其中：G = mg ：最大爬坡度。取= ：驱动车轮滚动半径。 = ，此处采用子午线轮胎。 F=3.05 = ：汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷。4×2后轮单级减速器货车满载后轴轴荷占60%-68%。

26、此取65%，则：=0.65mg=. ：道路附着系数第4章 变速器参数选择4.1中心距的确定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。三轴式变速器的中心局A（mm）可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初定： A=K （）其中： K 中心距系数。货车取 这里取K=9.3 。 变速器传动效率，取=0.96初选中心距 =88.94mm中心距最好取为整数，此处取. =89mm.4.2齿轮参数1.模数：第5章 渐开线圆柱齿轮设计计算5.1各档传动比确定1 一档传动比：， （） =（）取=18，则因齿数为整数，得=71中间轴小齿轮在12-17之间取用，所以取用=16 ，则=

27、16，=57-16=41 。 对一档得由于 同理2 对常啮合齿轮：（）取=21 ，得因齿数为整数，取 ，则表5-2各齿轮参数的确定汇总表第6章 变速器齿轮的材料与强度计算6.1齿轮材料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

28、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。第7章 轴的设计7.1轴的设计参数轴的直径与转矩有关，因而轴的直径与变速器中心距有一定的关系，根据汽车设计的有关内容初选轴的直径。第一轴花键部分直径d可按下式初选 （7-1） 式中：经验系数, ； 发动机最大转矩, = 暂取：中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径： mm轴的最大直径d与支撑间距的比值，对中间轴，第二轴，第一轴1.第一轴的设计：花键部分直径取第一轴前轴承部分直径，后轴承部分则轴的最大直径由则因此可设计轴各部分的长度。2.第二轴的设计： 第八章

29、 轴承的设计变速器轴承通常采用多为球轴承。先根据结构选轴承再验算其寿命。在本设计中，轴与变速器壳体连接选用角接触球轴承，齿轮与轴间用滚针轴承。检验最常用三档、四档。四档为直接档。故只需校验三档。三档：齿轮4转矩圆周力径向力轴向力由于第一轴轴承与第二轴轴端轴承选用为同一型号轴承，故只需校核该型轴承就可以了。轴承代号：7207类型代号：70000AC,对第一轴前轴承 查机械设计表得e=0.68 X 、Y查表得 X=0.41 Y=0.87冲击载荷系数：查表当量载荷P若按车速100/h，5万公里无大修，则： 完全符合要求。对第二轴轴端轴承：X、Y查表得 X=0.41 Y=0.87冲击载荷系数：查表当量载荷若按车速100/