組合式變速器設(shè)計課程設(shè)計

1、汽車工程學(xué)課程設(shè)計計算書題 目 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 指導(dǎo)教師 江蘇大學(xué)20112012學(xué)年第2學(xué)期工程車輛機械組合式變速箱的設(shè)計摘 要本次設(shè)計的題目是商用客車變速器設(shè)計，變速器是通過改變傳動比來改變發(fā)動機的扭矩和轉(zhuǎn)速，使車輛具有適合的牽引力和速度，并同時保持發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。該變速器設(shè)計為八加二擋手動變速器，即八個前進擋和兩個倒擋，結(jié)構(gòu)形式為中間軸式，包括一軸，二軸，中間軸，倒擋軸。本次設(shè)計中,進行變速器的零件的外形尺寸的設(shè)計，再對齒輪和軸等進行校核，來保證齒輪、軸、箱體等的可靠性和持久性。在變速器外形尺寸的設(shè)計時，要進行中心距的選取，齒輪齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角、半徑的確定；倒擋軸的

2、設(shè)計；操縱機構(gòu)的設(shè)計。繪制變速器的二維裝配圖和部分零件圖，如齒輪、軸。關(guān)鍵詞：檔數(shù)，傳動比，齒數(shù)，軸，變速器ABSTRACT The project topic is the design of business coach transmission,it changes the engine torque and speed by changing the gear ratio,making vehicle to have a suitable traction and speed,while keeping the engine in the most favorable conditio

3、ns range.The transmission is designed to eight and two-speed manual transmission, that is, eight forward gears and two reverse gear, all of the gear with straight; The structure is intermediate shaft, including the first shaft, the second shaft, the intermediate shaft, the reverse gear shaft.In the

4、design. Design the parts dimensions,and then check the gears and shafts, etc to ensure the grears,shafts, box reliability and durability. In the design of transmission dimensions, to carry out the selection of center distance, gear teeth, module, helix angle, radius; the design of Synchronous engine

5、ry and the selection of main parameters; reverse shafts design; control mechanisms design. Drawing transmissions two-dimensional assembly drawing and some parts drawings, such as gears, shafts.KEY WORDS: block; Transmission ratio; Teeth; Axis；transmission 目錄第一部分：機械式變速器概述及其傳動方案-1. 變速器的功能與設(shè)計要求2. 變速器傳動

6、方案的確定3. 變速器主要零件結(jié)構(gòu)方案分析第二部分：變速器結(jié)構(gòu)形式及主要參數(shù)的選擇-1. 變速器主要參數(shù)的選擇2. 傳動比及齒輪齒數(shù)的計算3. 變位系數(shù)的計算第三部分：變速器結(jié)構(gòu)形式及主要參數(shù)的選擇-4. 變速器主要參數(shù)的選擇5. 傳動比及齒輪齒數(shù)的計算6. 變位系數(shù)的計算第四部分： 變速器軸的結(jié)構(gòu)尺寸的確定-第五部分：小結(jié)第六部分：參考資料- 前言變速器是能固定或分擋改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝置。又稱變速箱。變速器由傳動機構(gòu)和變速機構(gòu)組成，可制成單獨變速機構(gòu)或與傳動機構(gòu)合裝在同一殼體內(nèi)。傳動機構(gòu)大多用普通齒輪傳動，也有的用行星齒輪傳動。普通齒輪傳動變速機構(gòu)一般用滑移齒輪和離合器等。

7、滑移齒輪有多聯(lián)滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯(lián)滑移齒輪變速，軸向尺寸大；用變位滑移齒輪變速，結(jié)構(gòu)緊湊，但傳動比變化小。離合器有嚙合式和摩擦式之分。用嚙合式離合器時，變速應(yīng)在停車或轉(zhuǎn)速差很小時進行，用摩擦式離合器可在運轉(zhuǎn)中任意轉(zhuǎn)速差時進行變速，但承載能力小，且不能保證兩軸嚴格同步。為克服這一缺點，在嚙合式離合器上裝以摩擦片，變速時先靠摩擦片把從動輪帶到同步轉(zhuǎn)速后再進行接合。行星齒輪傳動變速器可用制動器控制變速。變速器廣泛用于機床、車輛和其他需要變速的機器上。機床主軸常裝在變速器內(nèi)，所以又也叫主軸箱，其結(jié)構(gòu)緊湊，便于集中操作。變速器是通過改變傳動比，改變發(fā)動發(fā)動機曲軸的轉(zhuǎn)拒，適應(yīng)在起步、加速、行

8、駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅(qū)動車輪牽引力及車速不同要求的需要。通俗上分為手動變速器(MT)，自動變速器(AT)，手動/自動變速器，無級式變速器。1、 變速器的選擇及其簡介（一） 變速器的功用和要求 變速器的功用是根據(jù)汽車在不同的行駛條件下提出的要求，改變發(fā)動機的扭 矩和轉(zhuǎn)速，使汽車具有適合的牽引力和速度，并同時保持發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。為保證汽車倒車以及使發(fā)動機和傳動系能夠分離，變速器具有倒檔和空檔。在有動力輸出需要時，還應(yīng)有功率輸出裝置。對變速器的主要要求是：1. 應(yīng)保證汽車具有高的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)。在汽車整體設(shè)計時，根據(jù)汽車載重量、發(fā)動機參數(shù)及汽車使用要求，選擇合

9、理的變速器檔數(shù)及傳動比，來滿足這一要求。2. 工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過采用同步器和預(yù)選氣動換檔或自動、半自動換檔來實現(xiàn)。3. 重量輕、體積小。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。4. 傳動效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接檔。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有?。噪聲小。采用斜齒輪傳動及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝

10、剛性可減小齒輪的噪聲。變速器的種類很多，按前進檔位的不同可分為三、四、五和多檔變速器，根據(jù)軸的型式的不同，又有固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式（常配合行星齒輪傳動）兩類。固定軸式又有兩軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機械式變速器。（二）變速器的結(jié)構(gòu)選擇1-1 中間軸式變速器 從結(jié)構(gòu)外形看中間軸式變速器有三根軸：一軸和二軸在一條中心線上。將它們連接即為直接檔，此時，齒輪、軸承不承受載荷而只傳遞轉(zhuǎn)矩，故而傳動效率高，而且摩損小，壽命長，噪音也較小。而在其他檔位上，

11、經(jīng)過兩對連續(xù)齒輪傳動，傳動效率稍低。由于本設(shè)計中的汽車為重型貨車，且檔位多，傳動比大，故本設(shè)計采用這種型式。1-2 變速器齒輪型式變速器中的齒輪一般只有兩種：直尺圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。直齒圓柱齒輪多用為滑動式，故使用在一檔和倒檔的較多，它們的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。但是在換檔時齒輪端部產(chǎn)生沖擊，噪聲很大，從而加劇端部磨損，使齒輪的壽命降低，而且由于噪聲大，容易造成駕駛員的疲勞。斜齒圓柱齒輪傳動平穩(wěn)，噪聲很小，磨損小，壽命長。唯一的缺點是工作時有軸向力的產(chǎn)生，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這個缺點可以在進行軸的載荷計算時予以平衡。通過比較兩種型式齒輪的優(yōu)缺點，本設(shè)計中，一檔、倒檔采用直齒圓柱齒輪，這是考慮到倒檔的

12、使用率較低，綜合衡量經(jīng)濟性和便利性而定的，其余各檔全部采用斜齒圓柱齒輪傳動，這樣充分發(fā)揮其傳動平穩(wěn)，噪聲小等優(yōu)點。2. 機械式變速器方案的確定1-1變速器傳動方案及簡圖 下圖所示方案，除一，倒檔用直齒滑動齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動。這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，很容易形成一個只有八個前進檔的變速器。1-2 倒檔的選擇與前進檔位比較，倒檔使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒檔，故多數(shù)方案采用直齒滑動齒輪方式換倒檔。為實現(xiàn)倒檔傳動，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動路線中，加入一個中間傳動齒輪的方案，也有利用兩個聯(lián)體齒輪

13、方案的，前者雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是中間傳動齒輪的輪齒，是在最不利的正、負交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，而后者是在較為有利的彎曲狀態(tài)下工作，并使倒檔傳動比略有增加。至此，我們可以參考汽車設(shè)計中的相關(guān)內(nèi)容進行討論。汽車設(shè)計中的圖3-5主要介紹了七種不同的倒檔布置方案。其中圖b所示方案的優(yōu)點是換檔時利用了中間軸上的一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換檔時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換檔困難。圖c所示方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點是換檔程序不合理。圖d所示方案針對前者的缺點作了修改，因而取代了圖c所示方案。圖e所示方案是將中間軸上的一、倒檔齒輪作成一體，將其齒寬加長。圖f所示方案適用于全部齒輪副均為

14、常嚙合的齒輪，換檔更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒檔傳動采用圖g所示方案。其缺點是一、倒檔需各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機構(gòu)復(fù)雜一些。在本設(shè)計中，由于整個變速器是由主，副兩個變速器組成的（5+1）*2變速器，所以采用一檔和倒檔共用換檔機構(gòu)的設(shè)計。即汽車設(shè)計倒檔布置方案中的f）方案。三、變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計（一） 變速器主要參數(shù)的選擇 一、檔數(shù)和傳動比考慮到車的最高車速110km/h,所以本變速器選擇8檔設(shè)計。整車性能參數(shù)：最大總質(zhì)量：2.5t 最高車速：110km/h 最大轉(zhuǎn)矩：發(fā)動機轉(zhuǎn)速 nmax=2200r/min最高檔一般為直接檔

15、，取i8=1，車輪半徑rdq=0.508m取主減速器的傳動比為：。根據(jù)最大爬坡度確定一檔傳動比=5.66其中f=0.011.中間檔的傳動比理論上按等比數(shù)列確定，際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動機參數(shù)的合理匹配。由此，初定高速擋傳動比 ig1=2.6, , , ig4=1。副變速器傳動比為3。2、 中心距的選取 中心距對變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的 強度。根據(jù)經(jīng)驗公式初定：A=（1417）3Temax 為發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； 初取14.6 代入數(shù)據(jù)求得：A=170.09, 故初取170mm 三、齒輪參數(shù)（1）齒輪模數(shù)初選模數(shù)

16、時，可以參考同類型汽車的齒輪模數(shù)確定，也可根據(jù)大量現(xiàn)代汽車變速器齒輪模數(shù)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，找出模數(shù)的變化規(guī)律，即經(jīng)驗公式。例如，可利用下列經(jīng)驗公式初選模數(shù)：mn=K3Temax/10，mm 高檔齒輪K=1MT=0.73Temaxi1畏/10， mm 一檔齒輪式中： Temax發(fā)動機最大扭矩， Nm； i1變速器一檔傳動比； 畏變速器傳動效率，可取畏=0.96。經(jīng)計算，圓整為6， MT=7.406，圓整為8，則高檔齒輪用一種模數(shù)，一檔及倒檔齒輪用一種模數(shù)，其余齒輪的模數(shù)在這之間。（2） 壓力角、螺旋角和齒寬b 壓力角選取國家規(guī)定的標(biāo)準壓力角 螺旋角根據(jù)貨車變速器的可選范圍為選取尾=24擄 齒輪寬度大，

17、承載能力高。但齒輪受載后，由于齒向誤差及軸的撓度變形等原因，沿齒寬方向軸力不均勻，因而吃寬不宜太大。吃寬可根據(jù)下列公式初選：b=4.57.5m 直齒輪 斜齒輪 四、各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、 傳動比和結(jié)構(gòu)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。下面結(jié) 合本設(shè)計來說明分配各檔齒數(shù)的方法。確定一檔齒輪的齒數(shù) 1）確定一檔齒數(shù) i1=Z2Z7Z1Z8 為了確定Z7和Z8的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和: Zh=2Am 直齒 =42.5 圓整 Zh=43 取Z817，Z7=26 四檔變速器示意圖 2)對中心距修正 A=Zh*m/2=172mm3) Z2Z1=i

18、1Z8Z7 A=mn(Z1+Z2)2cos尾 得Z1=22，Z2=314)修正i1 i1=Z2Z7Z1Z8 =31*27/22*26 =2.63確定檔齒輪齒數(shù)（取尾5 624）1) i2=Z2Z5Z1Z6，圓整為45。則由 Zh=Z5+Z6得Z5=25，Z6=20。 2) 修正：由，得尾=22.2擄3)修正i2 i2=Z2Z5Z1Z6 =31*25/22*20 =1.764)修正5.6 5.6arccosmn(Z5+Z6)/A*2=23.565)tg1.2/tg5.6=1.113 Z2/(Z1+Z2)(1+Z5/Z6)=1.507 |1.508-1.195|=0.3440.5 兩者相差不大，近

19、似認為軸向力平衡。確定檔齒輪齒數(shù)（3.424 ）1) i3=Z2Z3Z1Z4 ，圓整為46則由 Zh=Z3+Z4得Z3=21，Z4=24。 2) 修正：由，得3)修正i： i3=Z2Z3Z1Z4 =31*21/22*24 =1.234)tg1.2/tg3.4=1.113Z2/(Z1+Z2)(1+Z3/Z4)=1.200|1.200-1.166|=0.0340.5兩者相差不大，近似滿足軸向力的平衡條件。確定倒檔傳動比倒檔齒輪的模數(shù)往往與一檔相同，為保證中間軸倒檔齒輪不發(fā)生根切，初選Z10 21，倒檔齒輪一般在2123之間選擇。 （汽車設(shè)計第4版P96）根據(jù)中間軸和輸出軸的中心距A=12mZ8+Z10=152為了保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運動干涉， 齒輪9和齒輪8的齒頂圓之間應(yīng)保持0.5以