中間軸式五擋變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、中間軸式五檔變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中間軸式五擋變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘要 變速器是汽車傳動(dòng)系中的主要部件之一。變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機(jī)構(gòu)的主要作用是控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變速器傳動(dòng)比的改變，即實(shí)現(xiàn)換擋，以達(dá)到變速變距。本題目主要進(jìn)行轎車三軸五擋機(jī)械式變速器的設(shè)計(jì)，包括變速器的整體結(jié)構(gòu)和齒輪傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算與校核。經(jīng)過設(shè)計(jì)與校核，該變速器主要結(jié)構(gòu)符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、零件強(qiáng)度也達(dá)到了使用要求。 關(guān)鍵詞 汽車機(jī)械變速器 三軸五擋 傳動(dòng)比 齒輪 IIIFive-speed gearbox countershaft type

2、 transmission mechanism design Abstract Transmission in the automotive transmission lines, one of the most important components. Transmission speed by a variable speed transmission and control mechanism of two parts. The main role of the variable-speed transmission is to change the value of torque a

3、nd rotational speed and direction; manipulation of the organization's main role is to control the transmission mechanism, transmission gear ratio to achieve the exchange, that is, to achieve shift in order to achieve variable-speed pitch. This subject, mainly for automotive six-axis mechanical t

4、ransmission gear structural design, including the gear drive parts, control of part of the, etc., and the associated calculation and verification, through the design and verification,The main structure of the transmission line design standards, parts intensity reached the use requirements. Keywords

5、Automotive Mechanical Transmission；Axis 5 block ；gear ratio；gear wheel 目錄引言1第1章 概論21.1選題背景與意義21.2變速器的功用與要求31.3 原始設(shè)計(jì)參數(shù)3第2章 手動(dòng)變速器工作原理4第3章 機(jī)械式變速器方案的確定83.1 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定83.2 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析9第4章 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)124.1 變速器主要參數(shù)的選擇124.2 各檔傳動(dòng)比及其齒輪的確定144.3齒輪變位系數(shù)的選擇16第5章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇185.1 齒輪的損壞原因及形式185.2 齒輪的強(qiáng)

6、度計(jì)算與校核18第6章 變速器軸及軸承的強(qiáng)度計(jì)算與校核226.1 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸226.2軸的校核236.3 軸承的選擇及壽命計(jì)算256.3.1滾針軸承的選擇及壽命驗(yàn)算266.3.2圓錐滾子軸承的選擇及壽命驗(yàn)算32第7章 變速器的操作機(jī)構(gòu)36結(jié)論37致謝語38參考文獻(xiàn)39引言現(xiàn)在，每當(dāng)人們觀看F1大賽，總會(huì)被那種極速的感覺所折服。此刻，大家似乎談?wù)摰米疃嗟木褪前l(fā)動(dòng)機(jī)的性能以及車手的駕駛技術(shù)。而且，不忘在自己駕車的時(shí)候體會(huì)一下極速感覺或是在買車的時(shí)候關(guān)注一下發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，這似乎成為了橫量汽車品質(zhì)優(yōu)劣的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。的確，擁有一顆“健康的心”是非常重要的，因?yàn)樗莿?dòng)力的締造者。但是，掌控速度快慢

7、的，卻是它身后的變速器。從目前不同車型所安裝的變速箱來看，主要分為：手動(dòng)變速器（MT）、自動(dòng)變速器（AT）、手動(dòng)/自動(dòng)變速器（AMT）、無級(jí)變速器（CVT）。1第1章 概論1.1選題背景與意義 從目前不同車型所安裝的變速箱來看，主要分為：手動(dòng)變速器（MT）、自動(dòng)變速器（AT）、手動(dòng)/自動(dòng)變速器（AMT）、無級(jí)變速器（CVT）。（1）手動(dòng)變速器(MT)手動(dòng)變速器，也稱手動(dòng)擋，即用手撥動(dòng)變速桿才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動(dòng)比，從而達(dá)到變速的目的。踩下離合時(shí)，方可撥得動(dòng)變速桿。如果駕駛者技術(shù)好，裝手動(dòng)變速器的汽車在加速、超車時(shí)比自動(dòng)變速車快，也省油。（2）自動(dòng)變速器（AT）自動(dòng)變速器（Au

8、tomaticTransmission），利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動(dòng)地進(jìn)行變速。一般來講，汽車上常用的自動(dòng)變速器有以下幾種類型：液力自動(dòng)變速器、液壓傳動(dòng)自動(dòng)變速器、 電力傳動(dòng)自動(dòng)變速器、有級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器和無級(jí)式機(jī)械自動(dòng)變速器等。其中，最常見的是液力自動(dòng)變速器。液力自動(dòng)變速器主要是由液壓控制的齒輪變速系統(tǒng)構(gòu)成，主要包含自動(dòng)離合器和自動(dòng)變速器兩大部分。它能夠根據(jù)油門的開度和車速的變化，自動(dòng)地進(jìn)行換擋。（3）手動(dòng)/自動(dòng)變速器（AMT）它是在手動(dòng)變速箱的基礎(chǔ)上，通過改變換擋操縱部分，在總體結(jié)構(gòu)不變的情況下加裝自動(dòng)操縱系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)換擋的自動(dòng)化，就像是一個(gè)機(jī)器人為您完

9、成操作離合器和選擋的兩個(gè)動(dòng)作。由于本質(zhì)上還是手動(dòng)變速箱，AMT在省油方面也繼承了手動(dòng)擋的優(yōu)勢(shì)。（4）無級(jí)變速器CVT（Continuously Variable Transmission），直接翻譯就是連續(xù)可變傳動(dòng)，也就是我們常說的無級(jí)變速箱，顧名思義就是沒有明確具體的檔位，操作上類似自動(dòng)變速箱，但是速比的變化卻不同于自動(dòng)變速箱的跳擋過程，而是連續(xù)的，因此動(dòng)力傳輸持續(xù)而順暢。CVT傳動(dòng)系統(tǒng)里，傳統(tǒng)的齒輪被一對(duì)滑輪和一只鋼制皮帶所取代，每個(gè)滑輪其實(shí)是由兩個(gè)椎形盤組成的V形結(jié)構(gòu)，引擎軸連接小滑輪，透過鋼制皮帶帶動(dòng)大滑輪。玄機(jī)就出在這特殊的滑輪上：CVT的傳動(dòng)滑輪構(gòu)造比較奇怪，分成活動(dòng)的左右兩半，可

10、以相對(duì)接近或分離。錐型盤可在液壓的推力作用下收緊或張開，擠壓鋼片鏈條以此來調(diào)節(jié)V型槽的寬度。當(dāng)錐型盤向內(nèi)側(cè)移動(dòng)收緊時(shí)，鋼片鏈條在錐盤的擠壓下向圓心以外的方向（離心方向）運(yùn)動(dòng)，相反會(huì)向圓心以內(nèi)運(yùn)動(dòng)。這樣，鋼片鏈條帶動(dòng)的圓盤直徑增大，傳動(dòng)比也就發(fā)生了變化。1.2變速器的功用與要求對(duì)變速器的主要要求是：（1）應(yīng)保證汽車具有高的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在汽車整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器擋數(shù)及傳動(dòng)比，來滿足這一要求。（2）為減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)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(dòng)換擋或自動(dòng)、半自動(dòng)換擋來實(shí)現(xiàn)。（3）重量輕、體積小

11、。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(jì)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(dòng)效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接擋。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?dòng)效率。1.3 原始設(shè)計(jì)參數(shù)本設(shè)計(jì)主要進(jìn)行微型級(jí)轎車中間軸五擋機(jī)械式變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括齒輪傳動(dòng)部分、操縱機(jī)構(gòu)部分等，并進(jìn)行相關(guān)的計(jì)算與校核。原始參數(shù)如下：車型 微型轎車驅(qū)動(dòng)形式 FF4×2發(fā)動(dòng)機(jī)位置 前置、橫置最高車速 Umax=120km/h最大爬坡度 imax30%汽車總質(zhì)量 ma=1020kg滿載時(shí)前軸負(fù)荷率 50%外形尺寸 總長

12、La×總寬Ba×總高Ha=3500×1445×1470mm3迎風(fēng)面積 A0.78 Ba×Ha空氣阻力系數(shù) CD=0.35軸距 L=2300mm前輪距 B1=1440mm后輪距 B2=1420mm車輪半徑 r=300mm離合器 單片干式摩擦離合7第2章 手動(dòng)變速器工作原理    手動(dòng)變速箱工作原理：    我們先來看一個(gè)2檔變速箱的簡單模型，看看各部分之間是如何配合的：輸入軸（綠色）通過離合器和發(fā)動(dòng)機(jī)相連，軸和上面的齒輪是一個(gè)部件。軸和齒輪（紅色）叫做中間軸。它們一起

13、旋轉(zhuǎn)。軸（綠色）旋轉(zhuǎn)通過嚙合的齒輪帶動(dòng)中間軸的旋轉(zhuǎn)，這時(shí)，中間軸就可以傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力了。軸（黃色）是一個(gè)花鍵軸，直接和驅(qū)動(dòng)軸相連，通過差速器來驅(qū)動(dòng)汽車。車輪轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)帶著花鍵軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪（藍(lán)色）在花鍵軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)停止，但車輛仍在運(yùn)動(dòng)中時(shí)，齒輪（藍(lán)色）和中間軸都在靜止?fàn)顟B(tài)，而花鍵軸依然隨車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。齒輪（藍(lán)色）和花鍵軸是由套筒來連接的，套筒可以隨著花鍵軸轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)也可以在花鍵軸上左右自由滑動(dòng)來嚙合齒輪（藍(lán)色）。掛進(jìn)1檔時(shí)，套筒就和右邊的齒輪（藍(lán)色）嚙合。見下圖：如圖所示，輸入軸（綠色）帶動(dòng)中間軸，中間軸帶動(dòng)右邊的齒輪（藍(lán)色），齒輪通過套筒和花鍵軸相連，傳遞能量至驅(qū)動(dòng)軸上。在這同時(shí)，左邊的齒輪（藍(lán)色）也在旋轉(zhuǎn)，但由于沒有和套筒嚙合，所以它不對(duì)花鍵軸產(chǎn)生影響。當(dāng)套筒在兩個(gè)齒輪中間時(shí)（第一張圖所示），變速箱在空擋位置。兩個(gè)齒輪都在花鍵軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，速度是由中間軸上的齒輪和齒輪（藍(lán)色）間的變速比決定的。     如今，5檔手動(dòng)變速箱應(yīng)用已經(jīng)很普遍了，以下是其模型。換檔桿通過三個(gè)連桿連接著三個(gè)換檔叉，見下圖在換擋桿的中間有個(gè)旋轉(zhuǎn)點(diǎn)，當(dāng)你撥入1檔時(shí)，實(shí)際上是將連桿和換檔叉往反方向推。你左右移動(dòng)換檔桿時(shí)，實(shí)際上是在選擇不同的換檔叉（不同的套筒）；前后移動(dòng)時(shí)則是選擇不同的齒輪（藍(lán)色）。