江淮賓悅汽車變速器設(shè)計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 目 錄 摘要 Abstract 第 1 章 緒論 1 1.1 概述 1 1.1.1 選題的目的及意義 1 1.1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2 1.1.3 變速器的功用 與分類 2 1.2 設(shè)計的主要內(nèi)容 3 第 2 章 變速器傳動機構(gòu)布置方案 4 2.1 變速器傳動機構(gòu)的布置 4 2.1.1 變速器傳動方案分析與選擇 4 2.1.2 倒擋傳動方案 7 2.2 變速器各主要零、部件結(jié)構(gòu)方案分析 8 2.2.1 齒輪形式 8 2.2.2 變速器軸承的選擇 8 2.2.3 變速器操縱機構(gòu)的布置方案 8 2.2.4 換擋機構(gòu) 8 2.2.5 設(shè)計變速器操縱機構(gòu)時應(yīng)滿足以下要求 9 2.3 本章小結(jié) 10 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇及齒數(shù)的分配 11 3.1 概述及傳動比確定 11 3.1.1 擋數(shù) 11 3.1.2 變速器各擋傳動比的確定 11 3.1.3確定中心距 14 3.1.4外形尺寸 14 3.2 齒輪參數(shù)的選擇 14 3.2.1模數(shù)的確定 14 3.2.2壓力角 14 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 3.2.3螺旋角 15 3.2.4 齒寬 b 15 3.2.5齒頂高系數(shù) 15 3.3 各擋齒數(shù)的分配 16 3.3.1一擋齒數(shù)及傳動比的確定 16 3.3.2對中心距 A進行修正 16 3.3.3二擋齒數(shù)及傳動比的確定 16 3.3.4三擋齒數(shù)及傳動比的確定 17 3.3.5四擋齒數(shù)及傳動比的確定 17 3.3.6五擋齒數(shù)及傳動比的確定 17 3.3.7倒擋齒數(shù)及傳動比的確定 18 3.4 變速器齒輪的變位及齒輪螺旋角的調(diào)整 18 3.4.1一擋齒輪的 變位 18 3.4.2二擋齒輪的變位 19 3.4.3三擋齒輪的變位 19 3.4.4四擋齒輪的變位 20 3.4.5五擋齒輪的變位 20 3.4.6倒擋齒輪的變位 21 3.5 各擋齒輪主要參數(shù)的確定 22 3.5.1一擋齒輪參數(shù) 22 3.5.2二擋齒輪參數(shù) 23 3.5.3三擋齒輪參數(shù) 23 3.5.4四擋齒輪參數(shù) 24 3.5.5五擋齒輪參數(shù) 25 3.5.6倒擋齒輪參數(shù) 25 3.6 齒輪的校核 27 3.6.1齒輪的損壞形式 27 3.6.2齒輪彎曲強度計算 27 3.6.3輪齒接觸應(yīng)力計算 31 3.7 本章小結(jié) 35 第 4 章 變速器軸和軸承的設(shè)計 與選擇 36 4.1 概述 36 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 4.2 變速器軸的軸徑和軸長設(shè)計計算 36 4.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 37 4.4 變速器軸的強度計算 37 4.4.1齒輪和軸上的受力計算 37 4.4.2軸的剛度校核 41 4.4.3軸的強度校核 45 4.5 軸承選擇與壽命計算 48 4.5.1輸入軸軸承 校核 49 4.5.2輸出軸軸承校核 50 4.6 本章小結(jié) 51 第 5 章 變速器同步器及操縱機構(gòu)的設(shè)計 52 5.1 同步器的設(shè)計 52 5.1.1同步器的結(jié)構(gòu) 52 5.1.2同步環(huán)主要參數(shù)的確定 53 5.2 操縱機構(gòu)及殼體的設(shè)計 55 5.2.1操縱機構(gòu)的設(shè)計 55 5.2.2操縱機構(gòu)的設(shè)計 56 5.3 本章小結(jié) 56 結(jié)論 57 參考文獻(xiàn) 58 致謝 60 附錄 A 61 附錄 B 64 摘 要 變速器用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。 是汽車總成部件中的重要組成部分，是主要的傳動系統(tǒng) 總成下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 之一 。變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、經(jīng)濟性、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影響。 本 設(shè)計研究了二軸五擋手動變速器，其目的是熟練運用和掌握機械原理、機械設(shè)計、 AutoCAD 等知識，并 利用 AutoCAD 軟件繪制裝配圖和零件圖等 幾 項內(nèi)容。 對變速器的工作原理做了闡述，變速器的各擋齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計計算，并進行了強度校核，對一些標(biāo)準(zhǔn)件進行了選型。變速器的傳動方案設(shè)計并 講述了變速器中各部件材料的選擇。 本文將概述變速器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，介紹變速器領(lǐng)域的最新發(fā)展?fàn)顩r。對工作原理做了闡述，對不同的變速器傳動方案進行比較，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案進行設(shè)計。對變速器的各擋齒輪和軸以及軸承做了詳細(xì)的設(shè)計計算，并進行 了強度和剛度校核計算 ,并為這些元件選擇合適的工程材料及熱處理方法。對一些標(biāo)準(zhǔn)件進行了選型以及變速器的傳動方案的比較與選擇。最后，本文將對變速器換檔過程中的重要部件 同步器以及操縱機構(gòu)進行闡述，講述同步器的類型、工作原理、設(shè)計方法以及重要參數(shù)。 關(guān)鍵詞： 變速器；齒輪；同步器；設(shè)計； 參數(shù) ABSTRACT Transmission used to change to the drive wheels on the engine torque ancd rotational speed, the purpose is in situ beginning, climbing, turn, accelerate, etc. Various kinds of driving conditions, make cars get different traction and the engine speed, and at the same time at the most favorable conditions range work. Car assembly components is the 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 important constituent, is one of the main transmission system assembly. The transmission of the structure of the power, economy, car reliability and manipulation of portability, transmission and steadiness and efficiency to wait to have direct effect. This design research two axis five block manual gearbox, its purpose is skillfully use and mastering mechanical principle, mechanical design, knowledge, and use AutoCAD AutoCAD software rendering drawings and parts chart and so on several content. The working principle of the transmission of this method and transmission each block and gear shaft to do a detailed design calculation, and the intensity of some standard check, the selection. The transmission scheme design and transmission components of the transmiss ion about the choice of materials. This paper will outline the present situation and developing trend of the transmission is introduced, and the latest development of transmission field situation. The principle of work, explains the of different transmission transmission scheme comparison and selection of rational structure scheme design. Each block of the transmission gear and axis and bearing a detailed design calculation, and the intensity and rigidity check calculation for these components, and choose the appropriate engineering material and heat treatment method. For some standard of the driving scheme selection and transmission of the comparison and selection. Finally, this article will of the transmission shift process - the important components synchronizer and manipulated mechanism is expounded, tells the type, synchronizer working principle and design method and important parameters. Keywords: transmission； Gear； Synchronizer； Design； Parameter 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 買文檔送全套 CAD 圖紙，扣扣 414951605 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 第 1 章 緒 論 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 1.1 概述 發(fā)動機是汽 車的心臟，發(fā)動機產(chǎn)生的動力經(jīng)過傳動系統(tǒng)才能驅(qū)動車輪轉(zhuǎn)動。傳動系統(tǒng)的心臟是變速器。由于發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的變化范圍小，而汽車行駛速度的變化范圍廣，所以一開始傳動系統(tǒng)就設(shè)置了變速器。 汽車變速器作為汽車傳動系統(tǒng)中的主要變速機構(gòu)，它的發(fā)展經(jīng)歷了 100多年，隨著汽車技術(shù)日新月異的發(fā)展，汽車變速器技術(shù)的發(fā)展也發(fā)生了很大的變化。它通過改變轉(zhuǎn)速比，從而改變傳動扭矩比，與發(fā)動機配合工作。鑒于變速器重要的變速功能，其結(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，所以它也是影響整 車性能的重要因素之一。因此變速器的質(zhì)量一直也是汽車行業(yè)競爭的焦點，對變速器的研究開發(fā)也越來越顯得舉足輕重 11。 1.1.1選題的目的及意義 從現(xiàn)在市場上不同車型所配置的變速器來看，主要分為 3：手動變速器（ MT）、自動變速器（ AT）、手動 /自動變速器（ AMT）、無級變速器（ CVT）。 變速器用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空檔，可在起動發(fā)動機、汽車滑行或停車時使發(fā)動 機的動力停止向驅(qū)動輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽車獲得倒退行駛能力。需要時，變速器還有動力輸出功能。 變速器輸入軸從變速器的前端伸出它的外花鍵與離合器從動盤的內(nèi)花鍵相連，主要的主動齒輪與軸做成一體，輸出軸上的齒輪空套在輸出軸上，與主動齒輪常嚙合，它們的旋轉(zhuǎn)與輸出軸無關(guān)。輸出軸齒輪的一邊都有帶花鍵的外齒圈，分別與有內(nèi)花鍵的接合套相連，接合套可以軸向滑動，與相應(yīng)的齒輪外齒圈結(jié)合，通過接合套將齒輪鎖在主軸上，在他們嚙合之前，接合套和齒輪中間的同步器使他們同步，常嚙合齒輪的輪齒與齒輪的軸線成一定的角度，在任何時候都有 幾個齒接觸，這可以較小齒輪的噪聲，平穩(wěn)的傳遞扭矩，倒擋惰輪的輪齒通常是直尺，它將動力從一根軸傳遞到另一根軸 2。 轎 車 手動變速器 大多為四擋或五擋有級式齒輪傳動變速器，并且通常帶 同步器 ，換擋方便，噪音小。手動變速在操縱時必須踩下離合，方可撥得動變速桿 ，本次設(shè)計題目為 江淮賓悅汽車變速器，本車變速器采用了二軸五檔的結(jié)構(gòu)方式，其傳動效率高、換擋迅速省力、方便，工作可靠，噪聲低。設(shè)計過程中要注重設(shè)計的合理性，變速器下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 的實用性，保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。 1.1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1886年，世界上誕生的第一輛汽車并未安裝變速器，直到 1902年才由法國人造出了第一部裝有變速器的汽車，目前，絕大多 數(shù)汽車仍采用機械式變速器、分動器、主減速器、構(gòu)成整車的傳動系，其結(jié)構(gòu)簡單、操縱方便、造價低廉仍不失為汽車傳動系中需要的主要總成。由于汽車上廣泛應(yīng)采用活塞式內(nèi)燃機，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為此在傳動系中設(shè)置了變速器。機械式手動汽車變速器應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，傳動效率高，制造成本低和工作可靠等優(yōu)點，在不同形式的汽車上得到廣泛的應(yīng)用。機械式手動變速器在今后相當(dāng)長的時間里依然會在我國輕中型貨車傳動系統(tǒng)中占據(jù)主導(dǎo)地位。 與外國相比我國變速器設(shè)計手段相對落后，在一 些發(fā)達(dá)國家他們利用計算機輔助設(shè)計技術(shù)，將現(xiàn)代設(shè)計方法，如有限元分析、優(yōu)化設(shè)計、 CAD等應(yīng)用到了設(shè)計中，我國現(xiàn)也采用 CAD在計算機上進行建模與分析。 目前，國內(nèi)外已經(jīng)有很多學(xué)者專家對汽車變速器作了結(jié)構(gòu)方面的分析研究。從 90年代開始，歐美國家就通過有限元法對汽車變速器進行結(jié)構(gòu)分析，并與傳統(tǒng)數(shù)值方法作比較，通常都取得比較一致的結(jié)果。 隨著 CAD技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，許多國家和部門都對其進行了大量的研究和試驗，隨之開發(fā)并形成了一些成套硬件和軟件系統(tǒng)。在美國、日本及其歐洲發(fā)達(dá)國家中，利用CAD技術(shù)解決眾多繁瑣的設(shè)計和分析 計算。形成了以圖形系統(tǒng)為基礎(chǔ)、以數(shù)據(jù)庫為核心、以工具系統(tǒng)為支撐和以分析計算機為應(yīng)用的集成化系統(tǒng) 12。 1.1.3變速器的功用與分類 汽車上廣泛使用的活塞式發(fā)動機，其輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍很小，而汽車在行駛時所遇到的復(fù)雜的道路條件和使用條件要求汽車的驅(qū)動力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為此，在汽車的傳動系統(tǒng)中設(shè)置了變速器。 1、變速器的主要功用是 3： （ 1）變速器傳動比在較大的范圍內(nèi)告便汽車的行駛速度和汽車驅(qū)動輪上轉(zhuǎn)矩的數(shù)值，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時使發(fā)動機在有利的工況下工作。 （ 2）在汽車發(fā) 動機旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，利用倒檔實現(xiàn)汽車倒向行駛。 （ 3）在發(fā)動機不熄火的情況下，利用空擋中斷動力傳遞，可以使駕駛員松開離合器踏板離開駕駛位置，且便于汽車起動、怠速、換擋和動力輸出。 2、變速器的分類 3： （ 1）按傳動比變化 變速器可分為有級式、無級式和綜合式三種。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 （ 2）按操縱方式 變速器可分為強制操縱式變速器、自動操縱式變速器和半自動操縱式變速器三種。 1.2 設(shè)計的主要內(nèi)容 本次設(shè)計主要是依據(jù) 給定的江淮賓悅汽車 有關(guān)參數(shù)，通過 對 變速器各部分參數(shù)的選擇和計算，設(shè)計出一種基本符合要求的手動 5 檔 變速器 。本文主要完成下面一些主要工作 ： 1、掌握汽車變速器結(jié)構(gòu)及工作原理，繪出結(jié)構(gòu)原理簡圖。 2、確定主要零部件（齒輪、軸等）主要設(shè)計參數(shù)，并對關(guān)鍵部位進行校核。 3、確定零部件結(jié)構(gòu)尺寸。 4、 使用 AutoCAD 完成工程圖紙。 5、編寫設(shè)計說明書。 第 2 章 變速器傳動機構(gòu)布置方案 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 2.1 變速器傳動機構(gòu)的布置 機械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點，故在不同的汽車上得到廣泛應(yīng)用 1。 2.1.1 變速器傳動方案分析與選擇 機械式變速器傳動機構(gòu)布置方案主 要有兩種 1：兩軸式變速器和中間軸式變速器。 1、兩軸式變速器 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。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高檔工作時齒輪和軸承均承載，不僅工作噪聲增大，且易損壞。此外，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設(shè)計得很大。 對于前進擋，兩軸式變速器輸入軸的轉(zhuǎn)動方向與輸出軸的轉(zhuǎn)動方向相反；而中間軸式變速器的第一軸與輸出軸的轉(zhuǎn)動方向相同。 圖 2.1 兩軸式變速器傳動方案 圖 2.1 所示的為發(fā)動機前置前輪驅(qū)動乘用車上的兩軸式變速器的傳動 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，發(fā)動機縱置時，主減速器采用弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪，發(fā)動機橫置時則采用圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒檔傳動常用滑動齒輪，其他擋位均用常嚙合齒輪傳動。同步器多數(shù)裝在輸出軸上，這是因為一擋主動齒輪尺寸小，同步器裝在輸入軸上有困難，而高檔同步器可以裝在輸入軸的后端，如圖 2.1d、 e 所示；圖 2.1f 中的倒擋齒輪為常嚙合齒輪，并用同步器換擋；圖 2.1d下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 所示方案的變速器有輔助支撐，用來提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲。圖 2.1f 所示方案為五擋全同步器式變速器，以此為 基礎(chǔ)，只要將五擋齒輪用尺寸相當(dāng)?shù)母籼滋娲?，即可改變?yōu)樗膿踝兯倨鳎瑥亩纬梢粋€系列產(chǎn)品。 2、中間軸式變速器 中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動汽車和發(fā)動機后置后輪驅(qū)動的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支撐在發(fā)動機飛輪上，第一軸上的花鍵用來裝設(shè)離合器的從動盤，而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬向節(jié)相連。 圖 2.2 中間軸式四檔變速器傳動方案 圖 2.3 中間軸式五檔變速器傳動方案 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 圖 2.4 中間軸式六檔變速器傳動方案 其共同特點是 1：變速器 第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接擋。使用直接擋，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率可達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少。直接擋的利用率高于其它擋位，提高了變速器的使用壽命；在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一擋仍然有較大的傳動比；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，一擋可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一擋以外，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換擋， 還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。在除直接擋 以外的其他擋位工作時，傳動效率略有降低，這是它的缺點。 3、分析并選定方案 固定軸式變速器中的兩軸式和中間軸式變速器應(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)動汽車上。 與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少， 其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動效率高、噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的布置，因為這種布置使汽車的動力 -傳動系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質(zhì)量降低 6%10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動系的結(jié)構(gòu)簡單。兩軸式 變速器的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動機縱置時，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動機橫置時則可用圓柱齒輪，從而簡化了制造工藝，降低了成本。 此外，各中間擋位因只經(jīng)一對齒輪傳遞動力，故傳動效率高同時噪聲也低。 中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動汽車和發(fā)動機后置后輪驅(qū)動的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支撐在發(fā)動機飛輪上，第一軸上的花鍵用來裝設(shè)離合器的從動盤，而第二軸末端經(jīng)花鍵與萬向節(jié)鏈接。 本次設(shè)計題目為江淮賓悅汽車變速器的設(shè)計，經(jīng)查找資料可知江淮賓悅汽車為轎車類型，發(fā)動機前置前 驅(qū)，并結(jié)合兩軸式變速器與中間軸式變速器的優(yōu)點與缺點的比較，最終選定為二軸五擋變速器，傳動方案如圖 2.1f 所示。 2.1.2 倒擋傳動方案 因為變速器在一擋和倒擋工作時有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 軸式變速器的低檔與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低檔到高擋順序布置各擋齒輪。 倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發(fā)有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處，然后再布置倒擋。此時在倒擋工作時，齒輪磨損與噪聲在短時間內(nèi)略有 增加，與此同時在一擋工作時齒輪的磨損與噪聲有所減少。倒擋設(shè)置在變速器的左側(cè)或右側(cè)在結(jié)構(gòu)上均能實現(xiàn)，不同之處是掛倒擋時駕駛員移動變速桿的方向改變了。 圖 2.4 為常見的倒擋布置方案。圖 2.4b 所示方案的優(yōu)點是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換擋困難。圖 2.4c 所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖2.4d 所示方案針對前者的缺點做了修改，因而取代了圖 2.4c 所示方案。圖 2.4e 所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖 2.4f 所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，有的貨車倒擋傳動采用圖 2.4g 所示方案。其缺點是一，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構(gòu)復(fù)雜一些。 由于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。本設(shè)計采用圖 2.4f 所示的傳動方案。 圖 2.5 變速器倒檔傳動方案 2.2 變速器各主要零、部件結(jié)構(gòu)方案分析 2.2.1 齒輪形式 齒輪形式有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 有級變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可 采用斜齒輪。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。 在本設(shè)計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方案，即除一檔外，均采用斜齒輪傳動。 2.2.2 變速器軸承的選擇 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，滑動軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點不同而不 同。 由于本設(shè)計的變速器為兩軸式變速器，具有較大的軸向力，所以設(shè)計中變速器輸入軸、輸出軸的前、后軸承按直徑系列均選用圓錐滾子軸承。 2.2.3 變速器操縱機構(gòu)的布置方案 （ 1）直接操縱手動換擋變速器 當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過變速桿直接完成換擋功能的手動換擋變速器，稱為直接操縱變速器。 （ 2）遠(yuǎn)距離操縱手動換擋變速器 平頭式汽車或發(fā)動機后置后輪驅(qū)動汽車的變速器，受總體布置限制變速器距駕駛員座位較遠(yuǎn)，這時需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動件，換擋手力經(jīng) 過這些轉(zhuǎn)換機構(gòu)才能完成換擋功能。這種手動換擋變速器稱為遠(yuǎn)距離操縱手動換擋變速器。 （ 3）電控自動換擋變速器 80 年代以后，在固定軸式機械變速器基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用計算機和電子控制技術(shù)，使之實現(xiàn)自動換擋，并取消了變速桿和離合器踏板。駕駛員只需控制油門踏板，汽車在行駛過程中就能自動完成換擋時刻的判斷，接著自動實現(xiàn)收油門、離合器分離、選 擋、換擋、離合器接合和回油門等一系列動作，使汽車動力性、經(jīng)濟性有所提高，簡化操縱并減輕了駕駛員的勞動強度。 由于變速器離駕駛員座椅較近，所以采用直接操縱式手動換擋變速器。 2.2.4 換擋機構(gòu) 變速器換擋機構(gòu)有直齒滑動齒輪，嚙合套和同步器換擋三種形式。 現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器換檔。 采用同步器換檔可保證齒輪在換檔時不受沖擊，使齒輪強度得以充分發(fā)揮，同時操縱輕便，縮短了換檔時間，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實現(xiàn)操縱自動化。下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 其缺點是結(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。 表 2-1 同步器優(yōu)缺點比較 直齒滑動齒輪 (僅在 1 檔、倒檔使用） 嚙合套（要求不高的檔位和重型車上使 用） 同步器（廣泛使用） 優(yōu)點 結(jié)構(gòu)簡單、緊湊。 主要是配合斜齒輪傳動使用。由于常嚙合，減少了噪音動載荷強度和壽命都得到提高。 保證換擋時不受沖擊，使齒輪強度得以充分發(fā)揮，同時操縱輕便，縮短換擋時間。 缺點 換擋不方便、換擋時沖擊大，導(dǎo)致齒輪早期損壞，易脫檔，噪音大，采用較少。 仍有沖擊，但較前者小些。 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所 增加。 同步器分為鎖銷式同步器和鎖環(huán)式同步器，考慮結(jié)構(gòu)布置的合理性、緊湊性及錐面間摩擦力矩大小等因素，鎖環(huán)式慣性同步器多用在小型汽車上，有的中型汽車變速器中 、高速擋也采用這種同步器，故本次設(shè)計選擇鎖環(huán)式同步器換擋方式。 2.2.5 設(shè)計變速器操縱機構(gòu)時應(yīng)滿足以下要求 1、要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖。 （ 1）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 2-6所示。 （ 2）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 2-6所示。 （ 3）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。 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。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 圖 2-6 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 2.3 本章小結(jié) 本章主要介紹了變速器傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)的類型及方案，對兩軸式變速器和三軸式變速器的優(yōu)點和缺點進行了對比，最終本次設(shè)計選擇了二軸五擋變速器，然后對倒擋機構(gòu)進行了設(shè)計，確定了倒擋的布置方案，最后對零件的結(jié)構(gòu)方案進行了分析，本章對變速器的結(jié)構(gòu)及主要零件的形式做出了初步的分析和選擇，為后期設(shè)計工作打下了基礎(chǔ)。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 第三章 變速器主要參數(shù)的選擇及齒數(shù)的分配 3.1 概述及傳動比確定 滿足汽車必要的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、傳動比范圍和各擋傳動比 有關(guān)。 表 3.1 2009 款江淮賓悅轎車參數(shù) 發(fā)動機最大功率 95KW 最高車速 185Km/h 最大功率轉(zhuǎn)速 6000r/min 總質(zhì)量 1470Kg 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 172N m 車輪 205/55 R16 最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 4200r/min 3.1.1 擋數(shù) 增加變速器的擋數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟性。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大。同時操縱機構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時換擋頻率也增高。 近年來，為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢。目前，乘用車一般用 4 5個擋位的變速器 ，發(fā)動機排量大的乘用車變速器多用 5個擋。商用車變速器采用 4 5個擋或更多的擋位。載重質(zhì)量在 2.0 3.5t 的貨車采用五擋變速器，載重質(zhì)量在 4.08.0t 的貨車采用六擋變速器。多擋變速器多用于總質(zhì)量大些的貨車和越野汽車上。 故本次設(shè)計選用五擋手動變速器。 3.1.2 變速器各擋傳動比的確定 1. 確定最小傳動比 m a x 0 . 3 7 7 rnUagoii（ 3.1） 式中 maxau 最高車速 ， maxau =185km/h r 車輪半徑， r= 0.316m n 功率轉(zhuǎn)速 ， n=6000r/min 0i 主減速器傳動比 gi 最高擋傳動比 本次設(shè)計為二軸變速器，二軸變速器無直接擋，最小傳動比為最高擋傳動比即五擋傳動比。 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 0i =0.377min maxganriu=4.829675 所以 0i 取 4.83。 2. 最大傳動比 汽車的最大驅(qū)動力按行駛方程為 dtdumGiuACGfriiTaDTg 20e m a x15.21 汽車爬坡時車速很低，可忽略空氣阻力 m a xm a x0m a x s inc o s GGfriiT tge （ 3.2） 式中 G 車輛總重量（ N）； f 滾動阻力系數(shù) ， 對 良好 路面 =0.010.02； maxeT 發(fā)動機最大扭矩 （ Nm ）； 0i 主減速器傳動比； gi 變速器傳動比； t 為傳動效率； （ 0.95） R 車輪滾動半徑； max 最大爬坡度 本設(shè)計為能爬 30%的坡，大約 7.16 。 由公式 （ 3-2） 得： Teg iTfGri 0m a x1s inco s （ 3.3） 已知： m=1430kg； 0.018f ； 7.16max ； r=0.316m；max 172eT Nm ；0 4.83i ；g=9.8m/s2； 0.95t ，把以上數(shù)據(jù)代入 （ 3-3） 式： 1( 1 4 3 0 9 . 8 0 . 0 1 8 c o s 1 6 . 7 1 4 3 0 9 . 8 s i n 1 6 . 7 ) 0 . 3 1 6 1 . 7 5 51 7 2 4 . 8 3 0 . 9 5gi 滿足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。即用一檔發(fā)出最大驅(qū)動力時，驅(qū)動輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公式表示如下： 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 ntge Fr iiT 10m a x teng iT rFi 0max1 （ 3.4） 式中 nF 驅(qū)動輪的地面法向反力， gmFn 1； 驅(qū)動輪與地面間的附著系數(shù)；對 干燥良好的 路面 可取 0.70.8 之間。 取 0.8，把數(shù)據(jù)代入（ 3-4）式得： 1 1 4 7 0 9 . 8 0 . 6 0 . 3 1 6 0 . 8 2 . 6 7 61 0 8 4 . 5 1 3 0 . 9 5gi 所以，一檔轉(zhuǎn)動比的選擇范圍是： 11 . 7 5 5 2 . 6 7 6gi則1gi取 2.4 3. 其他各擋傳動比確定 按等比級數(shù)原則， 式中： q 常數(shù)，也就是各擋之間的公比；因此，各擋的傳動比為： m a x 111m i n nggnniiq （其中 n 為檔位數(shù)） （ 3.5） qiiiiiiii 54433221 1 4452 . 4 1 . 3 1 60 . 8iqi 45 1 . 0 5 3ggi i q 34 1 . 3 8 6ggi i q 23 1 . 8 2 3ggi i q 12 2 .4ggi i q 3.1.3 確定中心距 初選中心距時，可根據(jù)下述經(jīng)驗公式計算： 3 m a x 1AgA K T e i （ 3.6） 式中： AK 中心距系數(shù)，乘用車： AK =8.9 9.3，取 AK =9.3； 下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 maxTe 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩， 172Nm ； 1i 變速器一擋傳動比， 2.4； g 變速器傳動效率，取 96%。 由公式（ 2.4）得： A=68.310mm； 乘用車變速器的中心距在 60 80mm 范圍內(nèi)變化，圓整后得變速器中心距 A=68mm。 3.1.4 外形尺寸 變速器的軸向尺寸與擋位數(shù)、齒輪型式、換擋機構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān)系，設(shè)計初可根據(jù)中心距 A的尺寸參照下式初選。 乘用車變速器殼體的軸向尺寸為（ 3.0 3.4） A，取 （ 204 237.2） mm。 3.2 齒輪參數(shù)的選擇 3.2.1 模數(shù)的確定 在變速器中心距相同的條件下，選取較小的模數(shù)，就可以增加齒輪的齒數(shù)，同時增加齒寬可使齒輪嚙合的重合度增加，并減少齒輪噪 聲，所以為減少噪聲應(yīng)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)同時減小齒寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用同一種模數(shù)，而從強度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)；減少乘用車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選小些。 表 3.2 汽車變速器齒輪的法向模數(shù)nm車 型 乘用車的發(fā)動機排量 V/L 貨車的最大總質(zhì)量 am /t 1.0 V 1.6 1.6 V 2.5 6.0 am 14.0 am 14.0 模數(shù)nm/mm 2.25 2.75 2.75 3.00 3.50 4.50 4.50 6.00 本設(shè)計為賓悅 2.0L，則 一擋nm=3.0mm 二擋nm=3.0mm 三擋nm=2.75mm 四擋nm=2.75mm 五擋nm=2.75mm 倒擋nm=3.0mm 3.2.2 壓力角 理論上對于乘用車，為加大重合度降低噪聲應(yīng)取用 14.5、 15、 16、 16.5等小些的壓力角；對商用車，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用 22.5或 25等大些的壓力角。 國家規(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。 3.2.3 螺旋角 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) 、噪聲降下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣 414951605 下載文檔送全套 CAD 圖紙 扣扣 1304139763 低。實驗還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度也相應(yīng)提高。不過當(dāng)螺旋角大于 時，其抗彎強度驟然下降，而接觸強度仍繼續(xù)上升。 乘用車變速器： 兩軸式變速器為 20 25 中間軸式變速器為 22 34 本次設(shè)計為兩軸式變速器即在 20 25中?。?=25 3.2.4 齒寬 b 齒寬對變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強度和齒輪工作時的受力均勻程度等均有影響。 考慮到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點被削弱，此時雖然可以用增加齒輪 螺旋角的方法給予補償，但這時軸承承受的軸向力增大，使其壽命降低。齒寬較小又會使齒輪的工作應(yīng)力增加。選用較大的齒寬，工作中會因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻造成偏載，導(dǎo)致承載能力降低，并在齒寬方向磨損不均勻。 直齒 mkbc，ck為齒寬系數(shù)，取為 4.5 8.0， 斜齒ncmkb，ck取為 6.0 8.5。 一檔齒寬為 b= mKC=21 mm 二檔齒寬為 b= mKC=21mm 三檔齒寬為 b= mKC=16.5mm 四檔齒寬為 b= mKC=16.5mm 五檔齒寬為 b= mKC=16.5mm 倒檔齒寬為 b= mKC=21mm 3.2.5 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對重合度、輪 齒強度、工作噪聲、輪齒相對滑動速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但