手動(dòng)五檔汽車變速器設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 手動(dòng)五檔汽車變速器設(shè)計(jì) 摘要 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于越野車上的 設(shè)計(jì)采用中間軸式變速器，該變速器具有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是其直接檔的傳動(dòng)效率高，磨損及噪聲也最??；二是在齒輪中心距較小的情況下仍然可以獲得較大的一檔傳動(dòng)比。 根據(jù)越野車的外形、輪距、軸距、最小離地間隙、最小轉(zhuǎn)彎半徑、車輛重量、滿載重量以及最高車速等參數(shù)結(jié)合自己選擇的適合于該越野車的發(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、排量等重要的參數(shù)。再結(jié)合某些越野車的基本參數(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。 變速器的功用是：改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作；在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；利用空檔，中斷動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于發(fā)動(dòng)機(jī)換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。 變速器的基本要求是： 保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 換檔迅速 、省力、方便。 工作可靠。變速器不得有跳檔、亂檔及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 變速器應(yīng)有高的工作效率。 變速器的工作噪聲低。 變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成，變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有前進(jìn)檔位數(shù)和軸的形式兩種分類方法。 根據(jù)前進(jìn)檔數(shù) 根據(jù)軸的型式 固定軸式 多擋變速器五擋變速器四擋變速器三擋變速器多中間軸上變速器雙中間軸式變速器中間軸式變速器兩軸式變速器旋轉(zhuǎn)軸式固定軸式固定軸式應(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。 這臺(tái)變速器具有五個(gè)前進(jìn)檔（包括一個(gè)超速檔五檔）和一個(gè)倒檔，并通過鎖環(huán)式同步器來實(shí)現(xiàn)換檔。 關(guān)鍵詞 ：變速器；鎖環(huán)式同步器；傳動(dòng)比；齒輪。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 目錄 摘 要 . 1 第一 章 機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定 . 1 第一節(jié) 變速器的功用和要 求 . 1 第二節(jié) 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 . 1 第三節(jié) 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 . 2 一 齒輪型式 . 2 二 換檔結(jié)構(gòu)型式 . 3 第二章 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì) . 5 第一節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇 . 5 一 檔數(shù)和傳動(dòng)比 . 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 二 中心距 . 7 三 軸向尺寸 . 8 四 齒輪參數(shù) . 8 第二節(jié) 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定 . 9 一 確定一檔齒輪的齒數(shù) . 9 二 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) . 10 三 確定其他檔位的齒數(shù) . 10 四 確定倒檔齒輪的齒數(shù) . 11 第三節(jié) 齒輪變位系數(shù)的選擇 . 11 第三章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與 材料的選擇 . 12 第一節(jié) 齒輪的損壞原因及形式 . 12 第二節(jié) 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 . 13 一 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 . 13 二 齒輪接觸應(yīng)力 . 15 第四章 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 . 18 第一節(jié) 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 . 18 第二節(jié) 軸的校核 . 20 第五章 變速器同步器的設(shè)計(jì) . 23 第一節(jié) 同步器的結(jié)構(gòu) . 23 第二節(jié) 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 . 23 一 同步環(huán)錐面上的螺紋槽 . 23 二 錐面半錐角 . 23 三 摩擦錐面平均半徑 R . 24 四 錐面工作長度 b . 24 五 同步環(huán)徑向厚度 . 24 六 鎖止角 . 25 七 同步時(shí)間 t . 25 第六章 變速器的操縱機(jī)構(gòu) . 26 參考文獻(xiàn) . 27 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 第一章 機(jī)械式變速器的概述及其方案的確定 第一節(jié) 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(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車具有適合的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能夠分離，變速器具有倒檔和空檔。在有動(dòng)力輸出需要時(shí)，還應(yīng)有功率輸出裝置。 變速器的設(shè)計(jì)要求： 主要參數(shù) 最高車速 120km/h 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩 178N m 汽車總質(zhì)量 1800減速器傳動(dòng)比 定轉(zhuǎn)速 2800r/輪滾動(dòng)半徑 二節(jié) 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)組成。 1 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 有級(jí)變速器與無級(jí)變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造低廉，具有高的傳動(dòng)效率（=因此在各類汽車上均得到廣泛的應(yīng)用。 設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車的使用條件及要求確定變速器的傳動(dòng)比范圍、檔位數(shù)及各檔的傳動(dòng)比，因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車的動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影響。 傳動(dòng) 比范圍是變速器低檔傳動(dòng)比與高檔傳動(dòng)比的比值。汽車行駛的道路狀況愈多樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車質(zhì)量之比愈小，則變速器的傳動(dòng)比范圍應(yīng)愈大。目前，轎車變速器的傳動(dòng)比范圍為 般用途的貨車和輕型以上的客車為 通常，有級(jí)變速器具有 3、 4、 5 個(gè)前進(jìn)檔；重型載貨汽車和重型越野汽車則采用多檔變速器，其前進(jìn)檔位數(shù)多達(dá) 616 個(gè)甚至 20個(gè)。 三軸式和兩軸式變速器得到的最廣泛的應(yīng)用。 2 倒檔傳動(dòng)方案 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 圖 1常見的倒擋布置方案。圖 1示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了 中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。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1示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 1示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖 1示方案。圖 1示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動(dòng)采用圖 1缺點(diǎn)是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。 本設(shè)計(jì)采用圖 1 圖 1 速器倒檔傳動(dòng)方案 第三節(jié) 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 變速器的設(shè)計(jì)方案必需滿足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，也要考慮齒輪型式、換檔結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤滑和密封等因素。 1 齒輪型式 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。但是，在本設(shè)計(jì)中由于倒檔采用的是常嚙合方案，因此倒檔 也采用斜齒輪傳動(dòng)方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 2 換檔結(jié)構(gòu)型式 換檔結(jié)構(gòu)分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。 直齒滑動(dòng)齒輪換檔的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但由于換檔不輕便、換檔時(shí)齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動(dòng)花鍵磨損后易造成脫檔、噪聲大等原因，初一檔、倒檔外很少采用。 嚙合套換檔型式一般是配合斜齒輪傳動(dòng)使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動(dòng)載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。嚙合套有分為內(nèi)齒嚙合套和外齒嚙合套，視結(jié)構(gòu)布置而選定，若齒輪副內(nèi)空間允許，采用內(nèi)齒結(jié)合式，以減小軸向尺寸。結(jié)合套換檔 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但還不能完全消除換檔沖擊，目前在要求不高的檔位上常被使用。 采用同步器換檔可保證齒輪在換檔時(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短了換檔時(shí)間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。 3 變速器軸承 變速器軸承常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、滑動(dòng)軸套等。 變速器第一軸、第二軸的后部軸承以及中間軸前、后軸承， 按直徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。中間軸上齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承來承受都可以；但當(dāng)在殼體前端面布置軸承蓋有困難的時(shí)候，必須由后端軸承承受軸向力，前端采用圓柱滾子軸承來承受徑向力。滾針軸承、滑動(dòng)軸套用于齒輪與軸不固定連接，有相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的地方，比如高檔區(qū)域同步器換檔的第二軸齒輪與第二軸的連接，由于滾針軸承滾動(dòng)摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，徑向配合間隙小，定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合，在不影響齒輪結(jié)構(gòu)的情況下，應(yīng)盡量使用滾針軸承 第二章 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì) 第一節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇 1 檔書和傳動(dòng)比 近年來，為了降低油耗，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)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來綜合考慮、確定。 汽車爬陡坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 m a x 0 m a x m a x m a x( c o s s i n )e g I i i m g f m m a x 2e r 2m i 阻力及爬坡阻力。故有 則由最大爬坡度要求的變速器檔傳動(dòng)比為 iT 0 2 式中 T 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件 求得的變速器 （ 2 式中 算時(shí)取 = 由已知條件：滿載質(zhì)量 2250則 G （ N） Te 90 T = 根據(jù)公式（ 2得： 超速檔的的傳動(dòng)比一般為 設(shè)計(jì)去五檔傳動(dòng)比 = 中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為： （ 2 )(m i nm a x 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 5 3 IA T的等比數(shù)列，實(shí)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(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可的出： q = 故有： )1(中心距 中心距對(duì)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(qiáng)度。三軸式變速器的中心局 據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初定： (2式中 K 轎車， K A =貨車， K A =多檔 主變速器， K A =1； TI 車變速器的中心距在 65 80圍內(nèi)變化，而貨車的變速器中心距在 80 170圍內(nèi)變化。 對(duì)于越野車，本設(shè)計(jì)中取 按照已有參數(shù)計(jì)算式（ 2得 A= 3 軸向尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及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 車變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)： 四檔 ( 五檔 ( 六檔 ( 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) 取給出系數(shù)的上限。為檢測(cè)方便， 本次設(shè)計(jì)的 5檔變速器殼體的軸向尺寸取 則殼體的軸向尺寸為 243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。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 6 4 齒輪參數(shù) 輪模數(shù) 變速器用齒輪模數(shù)范圍大致如下：微型和輕型轎車為 級(jí)轎車為 型貨車為 選取的模數(shù)大小應(yīng)符合 建議用下列各式選取齒輪模數(shù)。 第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) m a 4 7 m m(2 其中90得出 檔直齒輪的模數(shù) m 31 m 3 3mT (2通過計(jì)算 m=3。 同步器和嚙合套的接合大都采用漸開線齒形。由于制造工藝上的原因，同一變速器中的結(jié)合套模數(shù)都去相同，轎車和輕型貨車取 2設(shè)計(jì)取 形、壓力角、螺旋角和齒寬 b 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 2 表 2車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角 項(xiàng)目 車型 齒形 壓力角 螺旋角 轎車 高齒并修形的齒形 、 15、 16、 25 45 一般貨車 20 20 30 重型車 同上 低檔、倒檔齒輪 25 小螺旋角 壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對(duì)轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角 取 20 ,嚙合套或同步器取 30；斜齒輪螺旋角 取30。 應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使中間軸上是軸向力相互抵消。為此，中間軸上的全部齒輪一律 去右旋，而第一軸和第二軸上的的斜齒輪去左旋，其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 10912 齒輪寬度 的承載能力增高。但試驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒輪的強(qiáng)度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬： 直齒 b=(.0)m， 齒 b=(.5)m， 合套或同步器接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為 2 4 第一軸常嚙合齒輪副齒寬 的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。本設(shè)計(jì)中取第一軸一檔齒輪的齒寬為 21余齒輪的齒寬都取20 第二節(jié) 各檔傳動(dòng)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(dòng)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(jì)來說明分配各檔齒數(shù)的方法。 1 確定一檔齒輪的齒數(shù) 一檔齒輪 9和 10選用直齒圓柱齒輪 一檔傳動(dòng)比 （ 2 為了確定 10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 Z : （ 2 其中 A =m =3；故有 Z ，圓整為 58。 轎車中間軸式變速器一擋齒輪齒數(shù)可在 15 17之間 選?。回涇嚳稍?12 17之間選取。一擋大齒輪齒數(shù)用 Z 10Z=16，則可得出9Z=42。 上面根據(jù)初選的 A及 m 計(jì)算出的 Z 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（ 2出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從 Z 及齒輪變位系數(shù)反過來計(jì)算中心距 A，再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。 這里 Z 修正為 58，則根據(jù)式（ 2推出 A=87 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 91012 ZZ( 21 n co 875.4確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 由式（ 2出常嚙合齒輪的傳動(dòng)比 （ 2 由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定 而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等 （ 2 由此可得： (2而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出： 圓整為 60）。 與聯(lián)立可得： 1Z =21、 2Z =39。 則根據(jù)式（ 2計(jì)算出一檔實(shí)際傳動(dòng)比為： 3 確定其他檔位的齒數(shù) 二檔傳動(dòng)比 （ 2 而 故有： 對(duì)于斜齒輪， （ 2 故有： 6 。 聯(lián)立與得： 233787 則根據(jù)式（ 2計(jì)算出二檔實(shí)際傳動(dòng)比為 按同樣的方法可分別計(jì)