變速器設(shè)計(jì)論文

1、. . . . 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題目變速器設(shè)計(jì) 36 / 41摘 要變速器是汽車傳動(dòng)系中最主要的部件之一。設(shè)計(jì)任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于微型商用車上的手動(dòng)變速器。采用中間軸式變速器設(shè)計(jì)方案，其有兩個(gè)突出優(yōu)點(diǎn)：一是其直接擋傳動(dòng)效率高，磨損與噪聲??；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(dòng)比。本設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)型號(hào)可以得出發(fā)動(dòng)機(jī)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(dāng)?shù)闹鳒p速比。根據(jù)上述參數(shù)，再結(jié)合汽車設(shè)計(jì)、汽車?yán)碚?、機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)，計(jì)算出相關(guān)的變速器參數(shù)并論證設(shè)計(jì)的合理性。本設(shè)計(jì)給出了

2、機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過(guò)嚴(yán)謹(jǐn)設(shè)計(jì)過(guò)程完成了一款手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)校驗(yàn)，證明設(shè)計(jì)的變速器能夠符合現(xiàn)實(shí)功用要求，設(shè)計(jì)方案具有比較強(qiáng)的可借鑒性。關(guān)鍵詞：汽車工程；變速器；設(shè)計(jì)；手動(dòng)；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(jì)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(jì)方案22.1

7、. 變速器設(shè)計(jì)的基本要求22.2. 變速器倒檔傳動(dòng)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(jì)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備43.2. 檔數(shù)和傳動(dòng)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(jì)算設(shè)計(jì)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(jì)計(jì)算16第6章 變速器齒輪的的校核176.1.齒輪強(qiáng)度校核176.2. 斜齒輪彎曲應(yīng)力176.3. 輪齒

8、接觸應(yīng)力計(jì)算18第7章 變速器軸的校核197.1. 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩197.2. 軸的工藝要求197.3. 計(jì)算齒輪的受力197.4. 軸的剛度計(jì)算207.5. 輸入軸的剛度207.6. 軸的強(qiáng)度計(jì)算21第8章 變速器同步器與操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)238.1. 同步器設(shè)計(jì)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(zhǎng)度b248.3.5. 同步環(huán)徑向厚度248.3.6. 鎖止角258.3.7. 同步時(shí)間t25第9章 變速器的操縱機(jī)構(gòu)269.1. 變速器操縱機(jī)構(gòu)

9、的功用269.2. 設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)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(hào)2810.2. 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷2810.3. 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷2810.4. 計(jì)算軸承的基本額定壽命29結(jié) 論30致 31參考文獻(xiàn)32第1章 緒論1.1. 本設(shè)計(jì)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(gè)性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢(shì)。而變速器設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。盡管近年來(lái)，自動(dòng)變速器和無(wú)級(jí)變速器技術(shù)迅猛發(fā)展，對(duì)長(zhǎng)期以來(lái)主導(dǎo)市場(chǎng)地位的手動(dòng)變速器產(chǎn)生很大沖擊，但手動(dòng)變速器已應(yīng)用了很長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期,經(jīng)過(guò)反復(fù)改進(jìn),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(diǎn)： 1.手動(dòng)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(zhǎng)期處于主導(dǎo)變速器市場(chǎng)的地位，各方面技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期市場(chǎng)考驗(yàn)，通過(guò)逐步積累，技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。 2.手動(dòng)變速器傳動(dòng)效率較高，理論上比自動(dòng)變速器更省油。 3.手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造工藝成熟，市場(chǎng)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(ài)好者帶來(lái)更多的操控快感。 在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下.特別是當(dāng)前國(guó)家對(duì)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(jìn)更先進(jìn)的汽車變速器,改進(jìn)現(xiàn)有的變速器,從市場(chǎng)廣度開(kāi)發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樯疃乳_(kāi)發(fā),使產(chǎn)品系列化,通用化,標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)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(chǎng)狀況和發(fā)展來(lái)看, 全世界的各大廣商都對(duì)提高AT的性能與研制無(wú)級(jí)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(shí)用化進(jìn)程。然而,因無(wú)級(jí)變速器技術(shù)難度很大, 發(fā)展相對(duì)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(dòng)變速器、電控液力自動(dòng)變速器、金屬帶鏈?zhǔn)綗o(wú)級(jí)變速器、電控機(jī)械式自動(dòng)變速器、雙離合器變速器與環(huán)形錐盤(pán)滾輪牽引式無(wú)級(jí)變速器等數(shù)種, 并具有各自優(yōu)勢(shì), 但其中金屬帶式無(wú)級(jí)變速器前景看好。ECT變扭器中的自動(dòng)變速器油在高速運(yùn)動(dòng)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(huì)產(chǎn)生油液溫度升高造成功率損失, 存在傳動(dòng)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(diǎn)。歐洲格特拉克變速箱公司開(kāi)發(fā)的電控機(jī)械自動(dòng)變速器則克服了AT效率低等缺點(diǎn), 與AT相比, 具有更大的發(fā)展優(yōu)勢(shì)。可是, AMT依舊需要復(fù)雜的電控系統(tǒng)來(lái)控制。據(jù)該公司預(yù)測(cè), 到2008年, 歐洲的50的MT將會(huì)被AMT代替, 同時(shí)部分市場(chǎng)也將會(huì)被占領(lǐng)?？傊? 變速器是汽車除發(fā)動(dòng)機(jī)外的主要裝置之一, 伴隨著汽車技術(shù)更新?lián)Q代和市場(chǎng)需求，在向?qū)崿F(xiàn)理想變速器發(fā)展過(guò)程中將會(huì)取得更加巨大的成就。變速器會(huì)應(yīng)對(duì)市場(chǎng)要求朝操縱

13、舒適、輕柔、傳動(dòng)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(chǎng)的需求量將繼續(xù)持續(xù)增長(zhǎng)。第2章 變速器的基本設(shè)計(jì)方案選擇 變速器的結(jié)構(gòu)對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、換擋操縱的可靠性與輕便性，傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)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(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖與互鎖裝置、倒檔安全裝置，對(duì)接合齒采取倒錐齒側(cè)（或越程接合、錯(cuò)位接合、齒厚減薄、臺(tái)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(wú)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(dòng)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(jì)、工藝水平的關(guān)鍵。2.1. 變速器設(shè)計(jì)的基本要求： 1）保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 2）設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸。 3）設(shè)置倒擋，使汽車能變速倒退行駛。 4）設(shè)置動(dòng)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(dòng)與布置方案 變速器還應(yīng)當(dāng)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(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液

15、力機(jī)械式變速器。 兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小、布置方便、中間擋位傳動(dòng)效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大。 圖2-1為發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)轎車的兩軸式變速器傳動(dòng)方案。其特點(diǎn)是：變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體；多數(shù)方案的倒擋傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其它擋位均用常嚙合齒輪的傳動(dòng)。 圖2-1 變速器倒檔傳動(dòng)方案 倒擋布置方案： 圖2-2為常見(jiàn)的倒擋布置方案。圖2-b方案的優(yōu)點(diǎn)是倒擋利用了一擋齒輪，縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖2-c方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖2-d方案對(duì)2-c的缺點(diǎn)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(zhǎng)。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(zhǎng)度，倒擋傳動(dòng)采用圖2-g所示方案。缺點(diǎn)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(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。圖2-2 變速器倒檔傳動(dòng)方案 綜述以上，傳動(dòng)方案本設(shè)設(shè)計(jì)優(yōu)先選用2e方案，倒檔方案本設(shè)計(jì)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(jì)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 主要參數(shù)最高車速130km/h發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩198N·m汽車總質(zhì)量1700kg主減速器傳動(dòng)比4.5額定轉(zhuǎn)速2800r/min車輪滾動(dòng)半徑0.35m3.2. 檔數(shù)和傳動(dòng)比 近年來(lái)，為了降低油

17、耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車一般用45個(gè)檔位的變速器。本設(shè)計(jì)也采用5個(gè)檔位。 選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)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(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮、確定。 汽車以一擋在無(wú)風(fēng)、干砂路面行駛，公式簡(jiǎn)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(dòng)系效率，=0.95；車輪半徑，=0.35m；滾動(dòng)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(dòng)比為： 式中 G2-汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)比一般為0.70.8，本設(shè)計(jì)去五檔傳動(dòng)比 因此，各擋的傳動(dòng)比為0.75，3.2 即 所以各擋傳動(dòng)比與一擋傳動(dòng)比的關(guān)系為 滿足條件 所以 ，, （實(shí)際） 3.3. 中心距 中心距對(duì)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(qiáng)度。初選中心距時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)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(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.m）； 變速器一擋傳動(dòng)比，=3.2 ； 變速器傳動(dòng)效率，取96% ； 發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)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(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對(duì)數(shù)和同步器多時(shí)，中心距系數(shù)KA應(yīng)取給出系數(shù)的上限。為檢測(cè)方便，A取整。 本次設(shè)計(jì)采用5+1手動(dòng)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(jì)算設(shè)計(jì)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(shí)增加齒寬；為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)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(qiáng)度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對(duì)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(duì)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(jí)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(kāi)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(dòng)機(jī)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(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，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(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)力求使中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生的軸向力平衡，以減小軸承負(fù)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(jiǎn)便，在中間軸軸向力不大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)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(dòng)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(dòng)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(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)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(duì)一擋齒輪進(jìn)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(dāng)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(duì)

25、二擋齒輪進(jìn)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(dāng)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(duì)三擋齒輪進(jìn)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(dāng)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(duì)四擋齒輪進(jìn)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(dāng)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(duì)四擋齒輪進(jìn)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(dāng)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(jì)算倒擋軸和第一軸的中心距 計(jì)算倒擋軸和第二軸的中心距mmmmmmmmmmmmmmmmmm第5章 變速器軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 在已知中間軸式變速器中心距時(shí)，軸的最大直徑和支承距離的比值可在以下圍選?。簩?duì)輸入軸=0.160.18：對(duì)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(yàn)系數(shù)，=4.04.6；發(fā)動(dòng)機(jī)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(qiáng)度校核滿足工作條件的要求： 不同的工作條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對(duì)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(shí)滲碳層深度0.81.2。時(shí)滲碳層深度0.91.3。時(shí)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(jì)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(dāng)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(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，對(duì)乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在180350MPa圍，對(duì)貨車為100250MPa。 式中，為彎曲應(yīng)力；為圓周力，；為計(jì)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(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向不同，對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動(dòng)齒輪=1.1，從動(dòng)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(jì)算 式中：輪齒的接

32、觸應(yīng)力（MPa）；計(jì)算載荷（N.mm）；節(jié)圓直徑(mm)；節(jié)點(diǎn)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(shí)際寬度(mm)； MPa MPa第7章 變速器軸的校核7.1. 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為=198N.m，轉(zhuǎn)速2800r/min，齒輪傳動(dòng)效率99%，離合器傳動(dòng)效率99%，軸承傳動(dòng)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(dòng)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(duì)于只有滑動(dòng)齒

34、輪工作的第二軸可以采用氰化處理，但對(duì)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(dāng)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(duì)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(duì)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(duì)于階梯軸來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量保證工藝簡(jiǎn)單，階梯應(yīng)盡可能少。 7.3. 計(jì)算齒輪的受力 選擇一檔齒輪進(jìn)行軸的剛度和強(qiáng)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(jì)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(jì)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(duì)于實(shí)心軸，；軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計(jì)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(guò)0.002rad。7.5. 輸入軸的剛度 軸頸=25mm，=17.75mm，=156mm,=2.1×105N ， ，7.6. 軸的強(qiáng)度計(jì)算 輸入軸強(qiáng)度計(jì)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)8.1. 同步器設(shè)計(jì)在前面已經(jīng)說(shuō)明，本設(shè)計(jì)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(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動(dòng)定位銷和鎖環(huán)移動(dòng)，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(duì)嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，并滑塊予以定位。接下來(lái)，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(dòng)受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(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(shí)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(guò)程結(jié)束，完成換檔過(guò)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(kāi)，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過(guò)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(jì)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(guò)窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。試驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)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(fèi)力，故齒頂寬不易過(guò)大。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來(lái)的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會(huì)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(gè)，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(guò)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(shí)，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在=7°時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)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(jì)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(huì)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(jì)中采用的R為5060mm。8.3.4. 錐面工作長(zhǎng)度b （8-1） 設(shè)計(jì)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(jī)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(qiáng)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(qiáng)度和疲勞壽命。貨車同步環(huán)可用壓鑄加工。段造時(shí)選用錳黃銅等材料。有的變速器用高強(qiáng)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(qiáng)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(qiáng)度。本設(shè)計(jì)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(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)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(jì)鎖止角取。8.3.7. 同步時(shí)間t同步器工作時(shí)，要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越好。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)同步時(shí)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(duì)同步時(shí)間有影響。軸向力大，同步時(shí)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(shí)間與車型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可在下屬圍選取：對(duì)轎車變速器高檔取0.150.30s，低檔取0.500.80s；對(duì)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(jī)構(gòu)9.1. 變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用 變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用是保證各檔齒輪、嚙合

43、套或同步器移動(dòng)規(guī)定的距離，以獲得要求的檔位，而且又不允許同時(shí)掛兩個(gè)檔位。9.2. 設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)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(dòng)某一變速叉軸時(shí)，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(dòng)鎖塊式、轉(zhuǎn)動(dòng)鎖止式、三向鎖銷式，此次設(shè)計(jì)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(dòng)或有小的軸向力作用而致脫檔，保證嚙合齒輪以全齒長(zhǎng)進(jìn)行嚙合，并使駕駛員有換檔的感覺(jué)。定位作用是通過(guò)自鎖裝置中的彈簧將鋼球（或鎖銷）推入叉軸的凹臼中實(shí)現(xiàn)的。變速叉軸的凹臼間距是由掛檔齒輪移動(dòng)的距離來(lái)決定的，其結(jié)構(gòu)型式如圖9-1所示

44、。c.在汽車行駛過(guò)程中，為了防止誤掛倒檔，以致造成安全事故和損壞傳動(dòng)系，在操縱機(jī)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(shí)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(jiàn)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(dòng)作輕便、省力，以減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度。 3應(yīng)使駕駛員得到必要的手感。9.3. 換檔位置設(shè)計(jì)操縱機(jī)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(diǎn)：按換檔次序來(lái)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(shí)與1檔組成一排。根據(jù)以上三點(diǎn)，本次設(shè)計(jì)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(hào) 由工作條件和軸頸直徑初選二軸軸承型號(hào)30206，查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐該軸承的=32200N，=37N，=0.37。10.2. 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷則查機(jī)械設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)，則=0.4，查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐=1.4為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)（1.21.8）取水平=132000N=132000N10.3. 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷=841.77N=35.83N 查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐書(shū)；=0.4，=1.6，分別查機(jī)械設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐。為考慮載荷性質(zhì)

46、引入的載荷系數(shù)，見(jiàn)機(jī)械設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)。（1.21.8）取=1.2=1.2（0.4×2579.77+1.6×2797.7）=8262.342N10.4. 計(jì)算軸承的基本額定壽命，為壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3；對(duì)滾子軸承=10/3結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)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(jī)械式變速箱設(shè)計(jì)發(fā)展到今天，其技術(shù)已經(jīng)成熟，但對(duì)于我們即將踏出校門的學(xué)生來(lái)說(shuō)，其中的設(shè)計(jì)理念還是很值得我們?nèi)ヌ接懞蛯W(xué)習(xí)的。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)的變速箱來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)是：扭矩變化圍大可以滿足不同的工況要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)、使用和維修，價(jià)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(jì)中采用了五檔手動(dòng)變速器，通過(guò)較大的變速器傳動(dòng)比變化圍，可以滿足汽車在不同的工況下的要求，從而達(dá)到其經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的要求；變速器掛檔時(shí)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(dòng)更平穩(wěn)。實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，在各部件的設(shè)計(jì)要求上都采用的比較開(kāi)放，因此，安全系數(shù)不高，這一點(diǎn)是本次設(shè)計(jì)的不理想之處。但是，在以后的工作和學(xué)習(xí)中，我會(huì)繼續(xù)學(xué)習(xí)和研究變速器技術(shù)，以求設(shè)計(jì)更加合理和經(jīng)濟(jì)。 緊忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，這次設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)學(xué)習(xí)的一次綜合的檢驗(yàn)，更是一次綜合的學(xué)習(xí)過(guò)程。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使我學(xué)習(xí)和鞏固了專業(yè)課知識(shí)而且了解了不少相關(guān)專業(yè)的知識(shí)，個(gè)人能力得到很大提高。

48、同時(shí)也鍛煉了與人協(xié)作的精神，為以后我踏入社會(huì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。致 為期十周的畢業(yè)設(shè)計(jì)生活結(jié)束了,回頭看看自己在這幾個(gè)周的身影,回頭看看自己走過(guò)的路,有辛酸也有甘甜,總的來(lái)說(shuō)收獲不少。 本次設(shè)計(jì)的課題是：5+1兩軸手動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)，這對(duì)我們來(lái)說(shuō)完全是一個(gè)新的課題，免不了有時(shí)感到很茫然。通過(guò)指導(dǎo)老師王老師的講解，加上自己看書(shū)，終于把設(shè)計(jì)的思路搞清楚了。對(duì)于具體的細(xì)節(jié)問(wèn)題，涉與到一些經(jīng)驗(yàn)方面的問(wèn)題，指導(dǎo)老師總是不厭其煩的講解，直到我聽(tīng)懂為止，我被王老師的這種敬業(yè)精神深深感動(dòng)。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我將三年來(lái)學(xué)到的知識(shí)進(jìn)行了一次大總結(jié)，一次大檢查，特別是機(jī)械制圖、汽車構(gòu)造等基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)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(jì)一個(gè)產(chǎn)品出來(lái)，才感覺(jué)到自己學(xué)的知識(shí)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。 通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我查手冊(cè)的能力得到了很大的提高。以前遇到問(wèn)題不是去問(wèn)老師，就是跳過(guò)去，一點(diǎn)自己查資料的意識(shí)都沒(méi)有。現(xiàn)在不同了，通過(guò)指導(dǎo)老師的引導(dǎo)，通過(guò)自己的實(shí)踐，現(xiàn)在可以獨(dú)立到