變速器設(shè)計論文

1、. . . . 畢業(yè)設(shè)計（論文） 題目變速器設(shè)計 36 / 41摘 要變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。設(shè)計任務(wù)是設(shè)計一臺用于微型商用車上的手動變速器。采用中間軸式變速器設(shè)計方案，其有兩個突出優(yōu)點：一是其直接擋傳動效率高，磨損與噪聲小；二是在齒輪中心距較小的情況下任然可以獲得較大的一檔傳動比。本設(shè)計根據(jù)汽車的外形、輪距、軸距、車輛重量、滿載重量以與最高車速等參數(shù)結(jié)合該汽車的發(fā)動機型號可以得出發(fā)動機的最大功率、最大扭矩、排量等重要參數(shù)，再結(jié)合某些轎車的基本參數(shù)選擇適當?shù)闹鳒p速比。根據(jù)上述參數(shù)，再結(jié)合汽車設(shè)計、汽車理論、機械設(shè)計等相關(guān)知識，計算出相關(guān)的變速器參數(shù)并論證設(shè)計的合理性。本設(shè)計給出了

2、機械式變速器設(shè)計方案，經(jīng)過嚴謹設(shè)計過程完成了一款手動變速器設(shè)計，并經(jīng)過校驗，證明設(shè)計的變速器能夠符合現(xiàn)實功用要求，設(shè)計方案具有比較強的可借鑒性。關(guān)鍵詞：汽車工程；變速器；設(shè)計；手動；AbstractGearbox is the one main component of the vehicle transmission.The duty of this design is to design a manual transmission used in the Tiny gears, it is the countershaft-type transmission gearbox.This tr

3、ansmission has two prominent merits: firstly, the transmission efficiency of the direct drives keep high ,the attrition and the noise are also slightest;Secondly ,it is allowed to obtain in the bigger gear ratio of the first gear when the center distance in smaller. According to the contour, track,

4、wheel base, the vehicles weight, the all-up weight as well as the highest speed and so on, union the engine model we can obtain the important parameters of the max power, the max torque, the displacement and so on. According to the basic parameters of the certain saloon, choose the suitable final dr

5、ive ratio. According to the above parameters, combining the knowledge of automobile design, automobile theory , machine design and so on, calculate the correlated parameters of the gearbox and proof the rationality of the design. The design gives a plan of the mechanical gearbox and achieves a kind

6、of mechanical gearbox after rigorous design.The design has passed calibration and Finite element optimization.It has proved to be fit for function and use for reference perfectly.Key Words : Automotive; Engineering;Transmission;Design;Manual;目 錄第1章 緒論11.1. 本設(shè)計的目的和意義11.2. 變速器的現(xiàn)狀和發(fā)展1第2章 變速器的基本設(shè)計方案22.1

7、. 變速器設(shè)計的基本要求22.2. 變速器倒檔傳動與布置方案2第3章 變速器主要參數(shù)的選擇43.1. 本設(shè)計的數(shù)據(jù)準備43.2. 檔數(shù)和傳動比43.3. 中心距53.4. 軸向尺寸6第4章 變速器各檔齒輪的計算設(shè)計74.1. 模數(shù)的選用74.2. 壓力角74.3. 螺旋角74.4. 齒寬84.5. 確定一擋齒輪的齒數(shù)94.6. 確定二擋齒輪的齒數(shù)104.7. 確定三擋齒輪的齒數(shù)114.8. 確定四擋齒輪的齒數(shù)124.9. 確定五擋齒輪齒數(shù)134.10. 確定倒檔齒數(shù)15第5章 變速器軸的設(shè)計計算16第6章 變速器齒輪的的校核176.1.齒輪強度校核176.2. 斜齒輪彎曲應(yīng)力176.3. 輪齒

8、接觸應(yīng)力計算18第7章 變速器軸的校核197.1. 計算各軸的轉(zhuǎn)矩197.2. 軸的工藝要求197.3. 計算齒輪的受力197.4. 軸的剛度計算207.5. 輸入軸的剛度207.6. 軸的強度計算21第8章 變速器同步器與操縱機構(gòu)的設(shè)計238.1. 同步器設(shè)計238.2. 同步器的工作原理238.3. 同步環(huán)主要參數(shù)的確定248.3.1. 同步環(huán)錐面上的螺紋槽248.3.2. 錐面半錐角248.3.3. 摩擦錐面平均半徑R248.3.4. 錐面工作長度b248.3.5. 同步環(huán)徑向厚度248.3.6. 鎖止角258.3.7. 同步時間t25第9章 變速器的操縱機構(gòu)269.1. 變速器操縱機構(gòu)

9、的功用269.2. 設(shè)計變速器操縱機構(gòu)269.3. 換檔位置26第10章 變速器軸承校核2810.1. 初選軸承型號2810.2. 計算軸承當量動載荷2810.3. 計算軸承當量動載荷2810.4. 計算軸承的基本額定壽命29結(jié) 論30致 31參考文獻32第1章 緒論1.1. 本設(shè)計的目的和意義 隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展,車型的多樣化、個性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢。而變速器設(shè)計是汽車設(shè)計中重要的環(huán)節(jié)之一。盡管近年來，自動變速器和無級變速器技術(shù)迅猛發(fā)展，對長期以來主導(dǎo)市場地位的手動變速器產(chǎn)生很大沖擊，但手動變速器已應(yīng)用了很長一個時期,經(jīng)過反復(fù)改進,成為現(xiàn)在的形式,制造技術(shù)趨于成熟化，與其它種類變速

10、器相比較，具有以下優(yōu)點： 1.手動變速器技術(shù)已經(jīng)發(fā)展了幾十年，制造技術(shù)更加成熟，長期處于主導(dǎo)變速器市場的地位，各方面技術(shù)經(jīng)過長期市場考驗，通過逐步積累，技術(shù)已經(jīng)相當成熟。 2.手動變速器傳動效率較高，理論上比自動變速器更省油。 3.手動變速器結(jié)構(gòu)簡單，制造工藝成熟，市場需求大，能夠產(chǎn)生生產(chǎn)規(guī)模效益，生產(chǎn)成本低廉。 4.維修方便，維修成本便宜。 5.可以給汽車駕駛愛好者帶來更多的操控快感。 在市場經(jīng)濟形勢下.特別是當前國家對汽車變速器產(chǎn)品還拿不出完整規(guī)劃的情況下.尋求引進更先進的汽車變速器,改進現(xiàn)有的變速器,從市場廣度開發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樯疃乳_發(fā),使產(chǎn)品系列化,通用化,標準化.組織好精益生產(chǎn),降低成本,提

11、高產(chǎn)品質(zhì)量,才能逐步縮短同世界先進技術(shù)水平的差距。1.2. 變速器的現(xiàn)狀和發(fā)展從現(xiàn)代汽車變速器的市場狀況和發(fā)展來看, 全世界的各大廣商都對提高AT的性能與研制無級變速器CVT表現(xiàn)積極, 汽車業(yè)界非常重視CVT在汽車上的實用化進程。然而,因無級變速器技術(shù)難度很大, 發(fā)展相對較慢, 從而成為世界圍尚未解決的難題之一。目前世界上裝車較多的汽車變速器是手動變速器、電控液力自動變速器、金屬帶鏈式無級變速器、電控機械式自動變速器、雙離合器變速器與環(huán)形錐盤滾輪牽引式無級變速器等數(shù)種, 并具有各自優(yōu)勢, 但其中金屬帶式無級變速器前景看好。ECT變扭器中的自動變速器油在高速運動中, 由于油液分子間的摩擦和油液分

12、子與各工作輪葉片表面間的摩擦所消耗的部分能量與泵輪、渦輪窄隙處油液剪切等原因會產(chǎn)生油液溫度升高造成功率損失, 存在傳動效率低油耗較大的不足, 另外還存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高與維修難度大等較明顯缺點。歐洲格特拉克變速箱公司開發(fā)的電控機械自動變速器則克服了AT效率低等缺點, 與AT相比, 具有更大的發(fā)展優(yōu)勢?？墒? AMT依舊需要復(fù)雜的電控系統(tǒng)來控制。據(jù)該公司預(yù)測, 到2008年, 歐洲的50的MT將會被AMT代替, 同時部分市場也將會被占領(lǐng)?？傊? 變速器是汽車除發(fā)動機外的主要裝置之一, 伴隨著汽車技術(shù)更新?lián)Q代和市場需求，在向?qū)崿F(xiàn)理想變速器發(fā)展過程中將會取得更加巨大的成就。變速器會應(yīng)對市場要求朝操縱

13、舒適、輕柔、傳動效率高、低油耗、環(huán)保與低噪聲方向發(fā)展, 汽車變速器市場的需求量將繼續(xù)持續(xù)增長。第2章 變速器的基本設(shè)計方案選擇 變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性、換擋操縱的可靠性與輕便性，傳動的平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。采用優(yōu)化設(shè)計方法對變速器與主減速器，以與變速器的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動力性與燃油經(jīng)濟性；采用自鎖與互鎖裝置、倒檔安全裝置，對接合齒采取倒錐齒側(cè)（或越程接合、錯位接合、齒厚減薄、臺階齒側(cè)）等措施，以與其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不跳檔、亂檔、自行脫檔和誤掛倒檔；采用同步器可使換擋輕便、無沖擊與噪聲；采用高齒、修形與參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲低。降低噪聲

14、水平已成為提高變速器質(zhì)量和設(shè)計、工藝水平的關(guān)鍵。2.1. 變速器設(shè)計的基本要求： 1）保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。 2）設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機的動力傳輸。 3）設(shè)置倒擋，使汽車能變速倒退行駛。 4）設(shè)置動力輸出裝置。 5）換擋迅速、省力、方便。 6）工作可靠。變速器不得有跳擋、亂擋與換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 7）變速器應(yīng)有高的工作效率。 8）變速器的工作噪聲低。2.2. 變速器倒檔傳動與布置方案 變速器還應(yīng)當滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、維修方便等要求。 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

15、力機械式變速器。 兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小、布置方便、中間擋位傳動效率高和噪聲低等優(yōu)點。兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，一擋速比不可能設(shè)計得很大。 圖2-1為發(fā)動機前置前輪驅(qū)動轎車的兩軸式變速器傳動方案。其特點是：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體；多數(shù)方案的倒擋傳動常用滑動齒輪，其它擋位均用常嚙合齒輪的傳動。 圖2-1 變速器倒檔傳動方案 倒擋布置方案： 圖2-2為常見的倒擋布置方案。圖2-b方案的優(yōu)點是倒擋利用了一擋齒輪，縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換擋困難。圖2-c方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖2-d方案對2-c的缺點做了修改。圖

16、2-e所示方案是將一、倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖2-f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，擋換更為輕便。 為了縮短變速器軸向長度，倒擋傳動采用圖2-g所示方案。缺點是一、倒擋各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機構(gòu)復(fù)雜一些。圖2-2 變速器倒檔傳動方案 綜述以上，傳動方案本設(shè)設(shè)計優(yōu)先選用2e方案，倒檔方案本設(shè)計優(yōu)先選用2g方案。第3章 變速器主要參數(shù)的選擇3.1. 本設(shè)計的數(shù)據(jù)準備 主要參數(shù)最高車速130km/h發(fā)動機轉(zhuǎn)矩198N·m汽車總質(zhì)量1700kg主減速器傳動比4.5額定轉(zhuǎn)速2800r/min車輪滾動半徑0.35m3.2. 檔數(shù)和傳動比 近年來，為了降低油

17、耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢。目前，乘用車一般用45個檔位的變速器。本設(shè)計也采用5個檔位。 選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以與主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。 汽車以一擋在無風(fēng)、干砂路面行駛，公式簡化為式中：G作用在汽車上的重力，G=mg，汽車質(zhì)量，重力加速度，傳動系效率，=0.95；車輪半徑，=0.35m；滾動阻力系數(shù)，干砂路面（0.1000.300）??；坡度，=16.7°。 滿足附著條件。 求得的變速器I檔傳動比為： 式中 G2-汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給路面的載荷； 在瀝青混凝土干路面，=0.50.6，取=

18、0.5 一般汽車各擋傳動比大致符合如下關(guān)系 式中：常數(shù)，也就是各擋之間的公比； 超速檔的的傳動比一般為0.70.8，本設(shè)計去五檔傳動比 因此，各擋的傳動比為0.75，3.2 即 所以各擋傳動比與一擋傳動比的關(guān)系為 滿足條件 所以 ，, （實際） 3.3. 中心距 中心距對變速器的尺寸與質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的強度。初選中心距時，可根據(jù)下述經(jīng)驗公式： 式中： 變速器中心距（mm）； 中心距系數(shù)，商用車：=8.993； 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（N.m）； 變速器一擋傳動比，=3.2 ； 變速器傳動效率，取96% ； 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，=198N.m 。 則: = =75.40878.79

19、7（mm） 初選中心距=78mm。3.4. 軸向尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以與倒檔中間齒輪和換檔機構(gòu)的布置初步確定。 轎車四檔變速器殼體的軸向尺寸3.03.4A。貨車變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)： 四檔(2.22.7)A 五檔(2.73.0)A 六檔(3.23.5)A 當變速器選用常嚙合齒輪對數(shù)和同步器多時，中心距系數(shù)KA應(yīng)取給出系數(shù)的上限。為檢測方便，A取整。 本次設(shè)計采用5+1手動擋變速器，其殼體的軸向尺寸是378mm=234mm， 變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。第4章 變速器各檔齒輪的計算設(shè)計4.1. 模數(shù)的選用齒輪模數(shù)選取的一般原則：為了減少

20、噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時增加齒寬；為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時減少齒寬；從工藝方面考慮，各檔齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)；從強度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對于轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些；對于貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些。低檔齒輪選用大一些的模數(shù)，其它檔位選用另一種模數(shù)變速器用齒輪模數(shù)圍大致如下：微型和輕型轎車為2.252.75；中級轎車為2.753.0；重型貨車為4.256.0。 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)一樣。轎車和輕型貨車取23.5，選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利于換擋。表4-1 汽車

21、變速器齒輪法向模數(shù)車型乘用車的發(fā)動機排量V/L貨車的最大總質(zhì)量/t1.0V1.61.6V2.56.014.014.0模數(shù)/mm2.252.752.753.003.504.504.56.00表4-2 汽車變速器常用齒輪模數(shù)一系列1.001.251.52.002.503.004.005.006.00二系列1.752.252.753.253.503.754.505.50根據(jù)表4-1與4-2，一二檔齒輪的模數(shù)定為3mm，三四五檔與倒檔的模數(shù)定為2.75mm,嚙合套和同步器的模數(shù)定為2.5mm。4.2. 壓力角 國家規(guī)定的標準壓力角為20°，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為20°4.

22、3. 螺旋角 實驗證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度也相應(yīng)提高。在齒輪選用大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計時，應(yīng)力求使中間軸上同時工作的兩對齒輪產(chǎn)生的軸向力平衡，以減小軸承負荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。為使工藝簡便，在中間軸軸向力不大時，可將螺旋角設(shè)計成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。 變速器螺旋角：23°4.4. 齒寬 直齒，為齒寬系數(shù)，取為4.58.0，取7.0； 斜齒，取為6.08.5，取7.0。 各擋齒輪齒數(shù)的分配圖4-3變速器傳動示意圖 1-一軸一擋齒輪 2

23、-二軸一擋齒輪 3-一軸二檔齒輪 4-二軸二擋齒輪 5-一軸軸三擋齒輪 6-二軸三擋齒輪 7-一軸四檔齒輪 8-二軸四檔齒輪 9-一軸五檔齒輪10-二軸五檔齒輪 11-一軸倒檔 12-二軸倒檔齒輪 13-倒檔齒輪 如圖4-3所示為變速器的傳動示意圖。在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。圖4-4變?yōu)橄禂?shù)圖4.5. 確定一擋齒輪的齒數(shù) 取模數(shù)=3mm 螺旋角 齒寬系數(shù)z1=11 z2=35 對一擋齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角 即 端面嚙合角 = 即 =26.65

24、6;U=3.182 變位系數(shù)之和 查表得=0.35 分度圓直徑: = 節(jié)圓直徑 齒頂高 =35.85+2(+0.40+0.12)3.819mm =2.469mm 齒根高 =2.550mm =3.900mm 全齒高 h1=ha1+hf1=6.069mm 齒頂圓直徑 da1=d1+2ha1=43.488mm da2=d2+2ha2=115.747mm 齒根圓直徑 df1=d1-2hf1=30.750mm df2=d2-2hf2=103.009mm 當量齒數(shù) =14.103=44.8734.6. 確定二擋齒輪的齒數(shù) 取模數(shù)3mm 螺旋角=23° 齒寬系數(shù)=7z3=15 z4=33 mm 對

25、二擋齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角 端面嚙合角=21.16° U=2.2 變位系數(shù)之和 查表得=0.35分度圓直徑: 節(jié)圓直徑 齒頂高 =3.459mm =2.829mm 齒根高 =2.910mm =3.540mm 全齒高 h3=ha3+hf3=6.369mm 齒頂圓直徑 da3=d3+2ha3=53.445mm da4=d4+2ha4=106.690mm 齒根圓直徑 df3=d3-2hf3=40.707mm df4=d4-2hf4=93.952mm 當量齒數(shù) =19.231=42.3094.7. 確定三擋齒輪的齒數(shù) 取模數(shù)=2.75mm 螺旋角=23° 齒寬系數(shù)=7=1

26、.550 即 z5=20 ， z6=32 mm 對三擋齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角 即 端面嚙合角=22.175°U=1.6 變位系數(shù)之和 查表得: =0.42 分度圓直徑: 節(jié)圓直徑 齒頂高 =1.565mm =1.400mm 齒根高 =2.778mm =2.943mm 全齒高 h5=ha5+hf5=4.343mm齒頂圓直徑 da5=d5+2ha5=62.880mm Da6=d6+2ha6=92.425 mm齒根圓直徑 df5=d5-2hf5=54.194mm Df6=d6-2hf6=83.739mm當量齒數(shù) = =25.641 =41.0274.8. 確定四擋齒輪的齒數(shù) 取模

27、數(shù)=2.75mm 螺旋角=23° 齒寬系數(shù)=7z7=25 z8=27 mm對四擋齒輪進行角度變位：分度圓壓力角 即 端面嚙合角 =22.166°變位系數(shù)之和 查表得=0.42分度圓直徑: =80.662mm節(jié)圓直徑 齒頂高 =1.510mm =1.458mm齒根高 =2.832mm全齒高 H7=ha1+hf1=6.069mm齒頂圓直徑 da1=d1+2ha1=43.488mm da2=d2+2ha2=115.747mm齒根圓直徑 df1=d1-2hf1=30.750mm df2=d2-2hf2=103.009mm當量齒數(shù) = =32.052 =34.6174.9. 確定五擋

28、齒輪齒數(shù)取模數(shù)=2.75mm 螺旋角=23° 齒寬系數(shù)=7 即 z9=30 ，z10=22 mm對四擋齒輪進行角度變位：分度圓壓力角 即 端面嚙合角 =22.166°變位系數(shù)之和 查表得=0.42 分度圓直徑: = 節(jié)圓直徑 齒頂高 =1.403mm =1.565mm齒根高 =2.943mm =2.778mm 全齒高 h9=ha9+hf9=4.333mm齒頂圓直徑 da=d9+2ha9=89.443 mm Da10=d10+2ha10=65.867mm齒根圓直徑 df9=d9-2hf9=80.751mm Df10=d10-2hf10=57.181mm當量齒數(shù) = =37.1

29、79 =28.2074.10. 確定倒檔齒數(shù) 倒擋齒輪選用的模數(shù)與一擋一樣，倒擋齒輪的齒數(shù)一般在2123之間，初選=22 為了保證齒輪11和13的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙 計算倒擋軸和第一軸的中心距 計算倒擋軸和第二軸的中心距mmmmmmmmmmmmmmmmmm第5章 變速器軸的設(shè)計計算 在已知中間軸式變速器中心距時，軸的最大直徑和支承距離的比值可在以下圍選?。簩斎胼S=0.160.18：對輸出軸0.180.21。輸入軸花鍵部分直徑（mm）可按式下面公式初選 （5.1） 式中：經(jīng)驗系數(shù)，=4.04.6；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（N.m）。輸出軸最高檔花鍵部分直徑=23.313926.810

30、9mm取25mm；輸入軸最大直徑=35.146.8mm取45mm。輸入軸： =281.25mm 取L=281第6章 變速器齒輪的的校核6.1. 齒輪強度校核滿足工作條件的要求： 不同的工作條件，對齒輪傳動有不同的要求，故對齒輪材料亦有不同的要求。變速器齒輪滲碳層深度推薦采用下列值：時滲碳層深度0.81.2。時滲碳層深度0.91.3。時滲碳層深度1.01.3。 表面硬度HRC5863；心部硬度HRC3348。6.2. 斜齒輪彎曲應(yīng)力式中：計算載荷（N·mm）；法向模數(shù)（mm）；齒數(shù)；斜齒輪螺旋角（°）；應(yīng)力集中系數(shù)，=1.50；齒形系數(shù)，可按當量齒數(shù)在圖中查得；齒寬系數(shù)=7.

31、0重合度影響系數(shù)，=2.0。當計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時，對乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在180350MPa圍，對貨車為100250MPa。 式中，為彎曲應(yīng)力；為圓周力，；為計算載荷；d為節(jié)圓直徑；為應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=1.65；為摩擦力影響系數(shù)，主、從動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動齒輪=1.1，從動齒輪=0.9；b為齒寬；t為端面齒距，m為模數(shù)；y為齒形系數(shù)，如圖6-1所示： 圖6-1齒形系數(shù)圖=209.476MPa<180350MPa=197.974 MPa<180350MPa6.3. 輪齒接觸應(yīng)力計算 式中：輪齒的接

32、觸應(yīng)力（MPa）；計算載荷（N.mm）；節(jié)圓直徑(mm)；節(jié)點處壓力角（°），齒輪螺旋角（°）；齒輪材料的彈性模量（MPa）；齒輪接觸的實際寬度(mm)； MPa MPa第7章 變速器軸的校核7.1. 計算各軸的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機最大扭矩為=198N.m，轉(zhuǎn)速2800r/min，齒輪傳動效率99%，離合器傳動效率99%，軸承傳動效率96%。軸 =198×99%×96%=188.1792N.m軸 一擋 =188.179×0.96×0.99×35/11=569.05N.m 二擋 =188.179×0.96×0.99

33、×33/15=393.46N.m 三擋 =188.179×0.96×0.99×32/20=286.15Nm 四檔 =188.179×0.96×0.99×27/25=193.15N.m 五擋 =188.179×0.96×0.99×22/30=131.15N.m 倒擋 =188.179×0.96×0.99×34/11=552.79N.m7.2. 軸的工藝要求 倒擋軸為壓入殼體孔中并固定不動的光軸。變速器第二軸視結(jié)構(gòu)不同，可采用滲碳、高頻、氰化等熱處理方法。對于只有滑動齒

34、輪工作的第二軸可以采用氰化處理，但對于有常嚙合齒輪工作的第二軸應(yīng)采用滲碳或高頻處理。第二軸上的軸頸常用做滾針的滾道，要求有相當高的硬度和表面光潔度，硬度應(yīng)在HRC5863，面光潔度不低于8。 對于做為軸向推力支承或齒輪壓緊端面的軸的端面，光潔度不應(yīng)低于7，并規(guī)定其端面擺差。一根軸上的同心直徑應(yīng)可控制其不同心度。 對于采用高頻或滲碳鋼的軸，螺紋部分不應(yīng)淬硬，以免產(chǎn)生裂紋。 對于階梯軸來說，設(shè)計上應(yīng)盡量保證工藝簡單，階梯應(yīng)盡可能少。 7.3. 計算齒輪的受力 選擇一檔齒輪進行軸的剛度和強度校核 一擋齒輪1， 2的圓周力135.91N.m, 327.88N.m7.4. 軸的剛度計算 若軸在垂直面撓度

35、為，在水平面撓度為和轉(zhuǎn)角為，可分別用下列式計算 式中：齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）；齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）；彈性模量（MPa），=2.1×105MPa；慣性矩（mm4），對于實心軸，；軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計算；、齒輪上的作用力距支座、的距離（mm）；支座間的距離（mm）。 軸的全撓度為 軸在垂直面和水平面撓度的允許值為0.050.10mm，0.100.15mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過0.002rad。7.5. 輸入軸的剛度 軸頸=25mm，=17.75mm，=156mm,=2.1×105N ， ，7.6. 軸的強度計算 輸入軸強度計算38.3

36、5mm，135.91N.m，17.75mm，25mm，=196mm7087.87N.m，2579.77N.m，2797.7N.m，17.75168.25 豎直8400452水平 豎直34344.1719301.9690753.9686193.48135.91合成圖7-1輸入軸受力彎矩圖 求H面支反力、和彎矩 求V面支反力、和彎矩 由以上兩式可得第8章 變速器同步器與操縱機構(gòu)的設(shè)計8.1. 同步器設(shè)計在前面已經(jīng)說明，本設(shè)計所采用的同步器類型為鎖環(huán)式同步器16，其結(jié)構(gòu)如下圖8-1所示：圖8-1 鎖環(huán)式同步器1、9-變速器齒輪 2-滾針軸承 3、8-結(jié)合齒圈 4、7-鎖環(huán)（同步環(huán)） 5-彈簧 6-定

37、位銷 10-花鍵轂 11-結(jié)合套8.2. 同步器的工作原理 如圖8-2，此類同步器的工作原理是：換檔時，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動定位銷和鎖環(huán)移動，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。之后，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在角速度差，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過一個角度，并滑塊予以定位。接下來，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖8-2b），使嚙合套的移動受阻，同步器在鎖止狀態(tài)，換檔的第一階段結(jié)束。換檔力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸靠近，在角速度相等的瞬

38、間，同步過程結(jié)束，完成換檔過程的第二階段工作。之后，摩擦力矩隨之消失，而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開，同步器解除鎖止狀態(tài)，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合（圖8-2d），完成同步換檔。圖8-2 鎖環(huán)同步器工作原理8.3. 同步環(huán)主要參數(shù)的確定8.3.1. 同步環(huán)錐面上的螺紋槽如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過窄會影響接觸面壓強，使磨損加快。試驗還證明：螺紋的齒頂寬對摩擦因數(shù)的影響很大，摩擦因數(shù)隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費力，故齒頂寬不易過大。螺紋槽設(shè)計得大些，可使被刮下來的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會使接

39、觸面減少，增加磨損速度。圖8-3a中給出的尺寸適用于輕、中型汽車；圖8-3b則適用于重型汽車。通常軸向泄油槽為612個，槽寬34mm。圖8-3 同步器螺紋槽形式8.3.2. 錐面半錐角摩擦錐面半錐角越小，摩擦力矩越大。但過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是tan。一般=6°8°。=6°時，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴時，則有粘著和咬住的傾向；在=7°時就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。本次設(shè)計中采用的錐角均為取7°。8.3.3. 摩擦錐面平均半徑RR設(shè)計得越大，則摩擦力矩越大。R往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距與相關(guān)零件的尺寸和布置的

40、限制，以與R取大以后還會影響到同步環(huán)徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。原則上是在可能的條件下，盡可能將R取大些。本次設(shè)計中采用的R為5060mm。8.3.4. 錐面工作長度b （8-1） 設(shè)計中考慮到降低成本取一樣的b取5mm。8.3.5. 同步環(huán)徑向厚度與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受機構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距與相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不宜取很厚，但是同步環(huán)的徑向厚度必須保證同步環(huán)有足夠的強度。轎車同步環(huán)厚度比貨車小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強度和疲勞壽命。貨車同步環(huán)可用壓鑄加工。段造時選用錳黃銅等材料。有的變速器用高強度

41、，高耐磨性的鋼配合的摩擦副，即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬（厚約0.30.5mm），使其摩擦因數(shù)在鋼與銅合金摩擦副圍，而耐磨性和強度有顯著提高。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐空表面噴上厚0.070.12mm的鉬制成。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的23倍。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強度。本設(shè)計中同步器徑向?qū)挾热?0.5mm。8.3.6. 鎖止角鎖止角選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個部分之間角速度差達到零值才能進行換檔。影響鎖止角選取的因素，主要有摩擦因數(shù)、擦錐面的平均半徑R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在26°46°圍變化。本次

42、設(shè)計鎖止角取。8.3.7. 同步時間t同步器工作時，要連接的兩個部分達到同步的時間越短越好。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動慣量對同步時間有影響以外，變速器輸入軸，輸出軸的角速度差與作用在同步器摩擦追面上的軸向力，均對同步時間有影響。軸向力大，同步時間減少。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關(guān)，不同車型要求作用到手柄上的力也不一樣。為此，同步時間與車型有關(guān)，計算時可在下屬圍選?。簩I車變速器高檔取0.150.30s，低檔取0.500.80s；對貨車變速器高檔取0.300.80s，低檔取1.001.50s。第9章 變速器的操縱機構(gòu)9.1. 變速器操縱機構(gòu)的功用 變速器操縱機構(gòu)的功用是保證各檔齒輪、嚙合

43、套或同步器移動規(guī)定的距離，以獲得要求的檔位，而且又不允許同時掛兩個檔位。9.2. 設(shè)計變速器操縱機構(gòu)1要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖。a.互鎖裝置是保證移動某一變速叉軸時，其他變速桿叉軸互被鎖止，互鎖裝置的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：互鎖銷式、擺動鎖塊式、轉(zhuǎn)動鎖止式、三向鎖銷式，此次設(shè)計中互鎖裝置選擇第一種，其結(jié)構(gòu)型式如圖9-1所示。b.自鎖裝置的作用是定位，防止因汽車振動或有小的軸向力作用而致脫檔，保證嚙合齒輪以全齒長進行嚙合，并使駕駛員有換檔的感覺。定位作用是通過自鎖裝置中的彈簧將鋼球（或鎖銷）推入叉軸的凹臼中實現(xiàn)的。變速叉軸的凹臼間距是由掛檔齒輪移動的距離來決定的，其結(jié)構(gòu)型式如圖9-1所示

44、。c.在汽車行駛過程中，為了防止誤掛倒檔，以致造成安全事故和損壞傳動系，在操縱機構(gòu)中都設(shè)有倒檔鎖或倒檔安全裝置。倒檔鎖能在駕駛員掛倒檔時給駕駛員明顯手感，以起到提醒作用，防止誤掛倒檔，其結(jié)構(gòu)見總裝配圖。圖9-1 變速器自鎖與互鎖結(jié)構(gòu) 1-自鎖鋼球 2-自鎖彈簧 3-變速器蓋4-互鎖鋼球 5-互鎖銷 6-撥叉軸 2要使換檔動作輕便、省力，以減輕駕駛員的疲勞強度。 3應(yīng)使駕駛員得到必要的手感。9.3. 換檔位置設(shè)計操縱機構(gòu)首先要確定換檔位置。換檔位置的確定主要從換檔方便考慮。為此應(yīng)該注意以下三點：按換檔次序來排列；將常用檔放在中間位置，其它檔放在兩邊；為了避免誤掛倒檔，往往將倒檔安排在最靠邊的位置

45、，有時與1檔組成一排。根據(jù)以上三點，本次設(shè)計變速器的換檔位置如圖9-2所示：圖9-2 換檔位置圖第10章 變速器軸承校核10.1. 初選軸承型號 由工作條件和軸頸直徑初選二軸軸承型號30206，查機械設(shè)計實踐該軸承的=32200N，=37N，=0.37。10.2. 計算軸承當量動載荷則查機械設(shè)計原理與設(shè)計，則=0.4，查機械設(shè)計實踐=1.4為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見機械設(shè)計原理與設(shè)計（1.21.8）取水平=132000N=132000N10.3. 計算軸承當量動載荷=841.77N=35.83N 查機械設(shè)計實踐書；=0.4，=1.6，分別查機械設(shè)計原理與設(shè)計和機械設(shè)計實踐。為考慮載荷性質(zhì)

46、引入的載荷系數(shù)，見機械設(shè)計原理與設(shè)計。（1.21.8）取=1.2=1.2（0.4×2579.77+1.6×2797.7）=8262.342N10.4. 計算軸承的基本額定壽命，為壽命系數(shù)，對球軸承=3；對滾子軸承=10/3結(jié) 論 本次設(shè)計的是汽車變速器部分。變速器是車輛不可缺少的一部分，其中機械式變速箱設(shè)計發(fā)展到今天，其技術(shù)已經(jīng)成熟，但對于我們即將踏出校門的學(xué)生來說，其中的設(shè)計理念還是很值得我們?nèi)ヌ接懞蛯W(xué)習(xí)的。 對于本次設(shè)計的變速箱來說，其特點是：扭矩變化圍大可以滿足不同的工況要求，結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)、使用和維修，價格低廉，而且采用同步器掛擋，可以使變速器掛擋平穩(wěn)，噪聲降低

47、，輪齒不易損壞。在設(shè)計中采用了五檔手動變速器，通過較大的變速器傳動比變化圍，可以滿足汽車在不同的工況下的要求，從而達到其經(jīng)濟性和動力性的要求；變速器掛檔時用結(jié)合套，雖然增加了成本，但是使汽車變速器操縱舒適度增加，齒輪傳動更平穩(wěn)。實用性和經(jīng)濟性，在各部件的設(shè)計要求上都采用的比較開放，因此，安全系數(shù)不高，這一點是本次設(shè)計的不理想之處。但是，在以后的工作和學(xué)習(xí)中，我會繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究變速器技術(shù)，以求設(shè)計更加合理和經(jīng)濟。 緊忙碌的畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，這次設(shè)計是對我大學(xué)學(xué)習(xí)的一次綜合的檢驗，更是一次綜合的學(xué)習(xí)過程。畢業(yè)設(shè)計不僅使我學(xué)習(xí)和鞏固了專業(yè)課知識而且了解了不少相關(guān)專業(yè)的知識，個人能力得到很大提高。

48、同時也鍛煉了與人協(xié)作的精神，為以后我踏入社會工作打下了良好的基礎(chǔ)。致 為期十周的畢業(yè)設(shè)計生活結(jié)束了,回頭看看自己在這幾個周的身影,回頭看看自己走過的路,有辛酸也有甘甜,總的來說收獲不少。 本次設(shè)計的課題是：5+1兩軸手動變速器的設(shè)計，這對我們來說完全是一個新的課題，免不了有時感到很茫然。通過指導(dǎo)老師王老師的講解，加上自己看書，終于把設(shè)計的思路搞清楚了。對于具體的細節(jié)問題，涉與到一些經(jīng)驗方面的問題，指導(dǎo)老師總是不厭其煩的講解，直到我聽懂為止，我被王老師的這種敬業(yè)精神深深感動。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我將三年來學(xué)到的知識進行了一次大總結(jié)，一次大檢查，特別是機械制圖、汽車構(gòu)造等基礎(chǔ)知識，進行了一次徹底的復(fù)習(xí)。以前只是應(yīng)付考試，現(xiàn)在要自己設(shè)計一個產(chǎn)品出來，才感覺到自己學(xué)的知識是遠遠不夠的。 通過這次畢業(yè)設(shè)計，使我查手冊的能力得到了很大的提高。以前遇到問題不是去問老師，就是跳過去，一點自己查資料的意識都沒有?，F(xiàn)在不同了，通過指導(dǎo)老師的引導(dǎo)，通過自己的實踐，現(xiàn)在可以獨立到