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Transmission tochange the engine r(来源：淘豆网[/p-8433284.html])eached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start,climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction andspeed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of thework. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need poweroutput function.Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-gradegearbox layout(来源：淘豆网[/p-8433284.html]) are close to the axis after support, Following from low-grade to high-gradeorder of the layout of stalls gear. This will not only allow axis are large enough for a rigid,but also ensures easy assembly. Gear box overall structure and rigid axle and the shellstructure of relations. Generally through the control shaft length control over several stallsto ensure that adequate gear box rigid.This paper describes the design of two-axis five block manual (来源：淘豆网[/p-8433284.html])trans mission, thetransmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detaileddesign, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. TransmissionTrans mission program design. A brief description of the trans mission of ponents ofthe material choice.Keywords : B T G AChecking黑龙江工程学院本科生毕业设计1目录摘要......................................................................(来源：淘豆网[/p-8433284.html])................................................ IAbstract......................................................................................................................II第一章绪论......................................................................................................41.1 选题的目的和意义............................................................................................... 41.2 选题的研究现状...............................................(来源：淘豆网[/p-8433284.html]).................................................. 41.3 课题的预期成果....................................................................................................5第 2 章变速器总体方案设计...........................................................................62.1 设计所依据的主要技术参数................................................................................ 62.2 变速器传动机构的结构分析和形式选择........................................................... 62.2.1 两轴式变速器的特点分析..(来源：淘豆网[/p-8433284.html])........................................................................ 62.2.2 中间轴式变速器特点分析......................................................................... 72.2.3 倒挡布置方案分析..................................................................................... 82.2.4 传动机构布置的其他问题.......................................................................... 92.3 零部件结构方案分析................................................................................(来源：淘豆网[/p-8433284.html])........... 92.3.1 齿轮形式..................................................................................................... 92.3.2 换挡机构形式............................................................................................. 92.3.3 防止自动脱挡的结构............................................................................... 102.3.4 变速器轴承............................................................................................... 112.4 变速器齿轮.....(来源：淘豆网[/p-8433284.html]).................................................................................................... 112.5 轴......................................................................................................................... 122.6 轴承..................................................................................................................... 132.7 操纵机构布置方案...................................................................................(来源：淘豆网[/p-8433284.html]).......... 132.7.1 概述............................................................................................................ 132.7.2 典型的操纵机构以及锁止装置................................................................ 142.8 本章小结............................................................................................................. 16第 3 章变速器主要参数的选择................................................................................. 173.1 档数...................................................................................................................... 173.2 传动比范围.......................................................................................................... 17黑龙江工程学院本科生毕业设计23.3 各档传动比的确定.............................................................................................. 173.4 齿轮参数的选择.................................................................................................. 203.5 各档齿轮齿数的分配以及传动比的计算.......................................................... 223.6 本章小结............................................................................................................. 33第 4 章变速器齿轮及轴的强度校核...............................................................344.1 齿轮材料的选择原则.......................................................................................... 344.2 变速器齿轮的材料及热处理.............................................................................. 344.3 变速器齿轮弯曲强度校核.................................................................................. 354.4 齿轮接触应力校核.............................................................................................. 404.5 计算各挡齿轮的受力.......................................................................................... 434.6 轴的结构尺寸设计.............................................................................................. 464.7 轴的强度验算...................................................................................................... 474.7.1 轴的刚度的计算.............................................................................................. 474.7.2 轴的强度的计算........................................................................................ 524.8 本章小结............................................................................................................. 58第 5 章变速器同步器及其结构元件设计......................................................595.1、同步器的功用及分类....................................................................................... 595.2 同步器主要参数的确定...................................................................................... 615.2.1 摩擦因数 f ..................................................................................................... 615.2.2 同步环主要尺寸的确定........................................................................... 625.2.3 锁止角....................................................................................................... 635.3 本章小结.............................................................................................................. 63结论.....................................................................................................................64参考文献.....................................................................................................................65致谢......................................................................................................................... 66附录 A................................................................................................................67附录 B................................................................................................................. 69黑龙江工程学院本科生毕业设计3第一章绪论1.1 选题的目的和意义回顾变速器技术的发展可以清楚地知道,变速器作为汽车传动系统的总要组成部分,其技术的发展,是衡量汽车技术水平的一项总要依据。世界能源与环境、先进的制造技术、新型材料技术、信息与控制技术等都是科学技术发展的重要领域,这些领域的科技进步推动了变速器的发展。变速器的作用是,在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小,实现倒车行驶,实现空档.为保证汽车必要的动力性和经济性指标,必须合理选择和配置变速器档位及各档速比[1]。通过对变速器等比数速比配置、偏置等比级数速比配置的理论分析,从经济型和加速性两方面分析对比两种速比配置。在各档位数和一档比确定后,合理的分配变速器各档速比。21 世纪,汽车工业成为中国经济发展的支柱产业之一,汽车企业对各系统部件的设计需求旺盛。其实,汽车与人一样儿,也是有着整套系统的有机结合体。发动机是心脏,车轮、底盘与悬挂是躯干和四肢,然而连接他们的,是类似于人体神经的变速器系统。变速器是汽车传动系统的重要组成部分,它对汽车的济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有直接的影响.随着汽车工业的高速发展和汽车现代设计方法的开发和应用,人们对汽车变速器设计的要求越来越高. 可以说,变速器伴随着汽车工业出现的必然产物,是汽车上的必需品。.1.2 选题的研究现状牵引汽车列车运输具有高效、经济、方便的特点,适应未来高速物流运输的发展。近几年,我国高速公路的建设和物流运输业迅猛发展,对牵引车的需求保持了强劲的增长势头, 在手动变速器领域,尤其是在重型车用和微型车用手动变速器上,涌现了大量自主创新的产品[2]。另外,一些跨国公司独资或者合资的变速器企业开始陆续在中国设厂,为满足持续高速增长的中国汽车市场需求做出了非常大的贡献。在中国,手动变速器仍然是车用变速器的主流。随着我国经济的飞速发展,牵引车的市场需求呈现快速增长的趋势。在欧洲和美国的长途货运几乎全部是由牵引车组成的半挂汽车完成,而重型牵引车数量占专用汽车的最大份额。牵引车载货质量大,使用工况复杂,近年来,国际市场重型载货车辆所配备变速器挡位数目不断增多。挡位的增加使得换档复杂,换挡频繁,对驾驶员的驾驶熟练程度要求高。具体有三个原因:首先,目前国内企业已经基本掌握对手动变速器的开发,所以在一定程度上加大了手动变速器的黑龙江工程学院本科生毕业设计4价格优势;另外,绝大多数中国驾驶者在学车时就是用的手动车,他们更加享受手动车带来的架势乐趣,再次,它有传动效率高,工作可靠,寿命长,制造工艺成熟和成本低的特点。所以机械式变速器还是有很大的发展空间的本课题的主要内容是研制开发前轮驱动轿车变速器的方案和各系统的设计,计算和校对。结合国外汽车设计的一些先进技术和国内专家们做过的一些工作,对前驱动轿车变速器的设计给出了详细的方法和较为合理的理论,本文主要预计做的工作包括以下内容:根据所开发车型的关键所在,要全面考虑所有方面,包括可行性、经济性、安全性、舒适性、操纵稳定性、平顺性、动力性、高速性等一系列问题,才能使你开发出的车在市场上有竞争力,才能被人们所接受。总体方案出台后,就要对变速器进行总体布置,确定各系统参数,根据各系统性能的需要开始设计各系统。传动系统的布置和组成取决于发动机的结构形式、布置位置和车辆的驱动形式。因为该车型采用前置前驱动形式,发动机的动力通过离合器和变速器并直接带动前桥,这样传动系省去了一根传动轴,同时离合器和变速器可以与发动机制成一体,从而使总体结构非常紧凑,这种结构的关键在于等速万向节的设计与选取[1].本文对此加以探讨,给出合理的设计原则。变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速,目的是在原地起步,爬坡,转弯,加速等各种行驶工况下,使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机再最有利工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。变速器由变速传动机构和操纵机构组成。1.3 课题的预期成果(1)变速器类型确定;(2)变速器档数及各档传动比的分配确定;(3)变速器齿轮参数的选择及各档齿轮齿数的分配;(4)变速器齿轮的强度计算;(5)变速器轴和轴承的设计计算及轴的强度验算;(6)同步器设计;(7)利用 CAD 画装配图、零件图。黑龙江工程学院本科生毕业设计5第 2 章变速器总体方案设计2.1 设计所依据的主要技术参数设计主要参数如表 2.1 所示。表 2.1 EQ2012 牵引车设计的主要技术参数发动机最大功率 118kw 车轮型号 335/80 R20发动机最大转矩 546Nm 总质量 10940kg最大转矩时转速 2064r/min 最高车速 140km/h2.2 变速器传动机构的结构分析和形式选择有级变速器与无级的相比,其结构简单、造价低廉,具有高的传动效率(η=0.96~0.98),因此在各种类型的汽车上均得到了广泛的应用。通常,有级变速器具有三个、四个、五个前进挡;重型载货汽车和重型越野车则采用多挡变速器,其前进挡位数多大 5~16 个甚至 20 个。变速器挡位的增多可提高发动机的功率利用率、汽车的燃料经济性和平均车速,从而可提高汽车的运输效率,降低运输成本。但挡位数的增多也使变速器的尺寸及质量增大,结构复杂,制造成本提高,操纵也复杂。某些轿车和货车的变速器,采用仅在良好的路面和空载行驶时才使用的超速挡。采用传动比小于 1(约为 0.7~0.8)的超速挡,可充分地利用发动机功率,降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数,因而会减少发动机的磨损,降低燃料消耗。但与传动比为 1 的直接挡比较,采用超速挡会降低传动效率[4]。有级变速器的传动效率与所选用的传动方案有关,包括传递动力的齿轮副数目、转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮及轴以及壳体等零件的制造精度、刚度等。两轴式和三轴式变速器都得到了广泛的应用。2.2.1 两轴式变速器的特点分析与中间轴式变速器相比较,两轴式变速器结构简单、紧凑且除最高挡外其他各挡的传动效率高、噪声低。轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置,因为这种布置使汽车的动力-传动系统紧凑、操纵性好且可使汽车质量减少 6%~10%。两轴式变速器则方便于这种布置且使传动系的结构简单。两轴式变速器没有直接挡,因此在高挡工作时,齿轮和轴承均承载,因而噪声较大,也增加了磨损,这是它的缺点{1}。黑龙江工程学院本科生毕业设计6如图 2.1a~c 所示为发动机前置前轮驱动轿车的两轴式变速器传动方案。其特点是:变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体;多数方案的倒挡传动常用滑动齿轮,其它挡位均用常啮合齿轮传动。图 2.1c 中的倒挡齿轮为常啮合齿轮,并用同步器换挡;图 2-1a 所示方案的变速器有辅助支承,用来提高轴的刚度。(a) (b) (c)图 2.1 两轴式变速器传动方案2.2.2 中间轴式变速器特点分析中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器第一轴的前端经轴承支承在发动机的飞轮上,第一轴上的花键用来装设离合器的从动盘,而第二轴的末端经花键与万向节连接。如图 2.2a~d 所示为中间轴式变速器的传动方案,其中 a~b 为中间轴式五挡变速器,c~d 为中间轴式六挡变速器的传动方案。中间轴式变速器的共同特点为:变速器第一轴后端与常啮合主动齿轮做成一体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第一轴后端的孔内,且保证两轴轴线在同一直线上,经啮合套将它们连接后可得到直接挡。使用直接挡,变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载,发动机转矩经变速器第一轴和第二轴直接输出,此时变速器的传动效率高,可达到 90%以上,噪声低、齿轮和轴承的磨损减少。因为直接挡的利用率要高于其他挡位,因而提高了变速器的使用寿命;在其他前进挡位工作时,变速器传递的动力需要经过设置在第一轴、中间轴和第二轴上的两对齿轮传递,因此在变速器中间轴与第二轴之间的距离(中心距)不大的条件下,一挡仍然有较大的传动比;挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动,挡位低的齿轮可以不采用常啮合齿轮传动;多数传动方案件中除一挡以外的其他挡位的换挡机构,均采用同步器或接合套换挡,少数结构的一挡也采用同步器或接合套换挡,各挡同步器或接合套多数情况下装在第二轴上。在除直接挡以外的其他挡位工作时,中间轴式变速器的传动效率略有降低,这是它的缺点[6]。播放器加载中，请稍候...
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EQ2102牵引车变速器设计【含CAD图纸全套】 本科学生毕业论文Eq2102 牵引车变速器设计系部名称: 汽车工程系专业班级: 车辆工程 B0-6 班学生姓名: 王楠指导教师: 朱荣福职称: 讲师黑龙江工程学院二○一一年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeDesign of Eq2012 for Tractor TruckCandidate:WangNanSpecialty...
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河 北 建 筑 工 程 学 院
本科毕业设计（论文）
目 ZL50装载机总体及行星变速箱
设计（第二排行星架）
学 科 专 业：
指 导 教 师：
Zl50装载机是我国轮式装载机系列中的中型产品，该机是一种较大型的以装卸散状物料为主的工程机械，广泛应用于矿山、基建、道路修筑、港口、货场、煤场等地进行装载、推土、铲挖、起重、牵引等作业。
Zl50装载机属于ZL系列，采用轮式行走系，液力机械传动系，交接时车架，工作装置采用液压操纵，所以该机具有机动性好、转向灵活、生产率高、操纵轻便等优点，另外，该机后桥布置为摆动桥，增加了整机的稳定性，所以该机安全性好。
Zl50装载机采用液力变矩器、动力换挡变速箱、四轮驱动、液压转向、嵌盘式制动器、铰接式车架的先进机构，具有牵引力大、操作方便、转弯半径小、作业效率高等优点。
本设计中采用行星式动力换挡变速箱，它具有3个离合器和3根轴，且轴安装在壳体内，使变速箱结构简单、便于维修。变速箱具有两个前进挡和一个后退档，可以产生三个速度。
设计步骤简单如下：1.对装载机的总体进行分析，确定总体参数；2.牵引计算，确定出各档及各档传动比；3.对装载机进行整体布置，并绘出总体布置图；4.变速箱的设计，这是本设计中最主要的部分，确定传动比，设计传动简图，配齿计算，得出齿圈、行星轮、太阳轮的齿数，并验算其合理性。然后进行齿轮设计；5.对离合器，轴、轴承的设计及选择。
液力机械传动系统
行星式动力换挡变速箱
The loader ZL50 iswheel type and it is more bigger among the series made in ou
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挡数及传动比范围的确定……………………………………………………………103.2.1 挡数的确定………………………………………………………………(来源：淘豆网[/p-8433341.html])……103.2.2 传动比范围……………………………………………………………………103.3 变速器各档传动比的确定…………………………………………………………113.3.1 主减速器传动比………………………………………………………………113.3.2 最低挡传动比计算……………………………………………………………113.3.3 变速器各挡传动比的分配……………………………………………………133.4 中心距的选择…………………………………………………………………………133.5 外形尺寸确定…………………………………………………………………………133.6 齿轮参数确定…………………………………………………………………………143.7 各挡齿轮齿数的分配…………………………………………………………………173.7.1 确定一挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………173.7.2 确定二挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………183.7.3 确定三挡齿轮的齿数及(来源：淘豆网[/p-8433341.html])传动比………………………………………………193.7.4 确定四挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………193.7.5 确定五挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………203.7.6 确定倒挡齿轮的齿数及传动比………………………………………………203.8 变速器齿轮的变位……………………………………………………………………213.8.1 确定一挡齿轮变位系数………………………………………………………213.8.2 确定二挡齿轮变位系数………………………………………………………223.8.3 确定三挡齿轮变位系数………………………………………………………233.8.4 确定四挡齿轮变位系数………………………………………………………243.8.5 确定五挡齿轮变位系数………………………………………………………253.8.6 本次设计所有齿轮的几何尺寸………………………………………………253.9 本章小结………………………………………………………………………………2(来源：淘豆网[/p-8433341.html])7第 4 章变速器主要结构元件的设计与计算………………………………………284.1 齿轮损坏的原因及形式………………………………………………………………284.2 齿轮材料的选择原则…………………………………………………………………284.3 计算各轴的转矩………………………………………………………………………294.4 齿轮强度计算…………………………………………………………………………294.4.1 齿轮弯曲强度校核……………………………………………………………304.4.2 齿轮接触应力校核……………………………………………………………334.5 轴的强度计算…………………………………………………………………………384.5.1 初选轴的直径…………………………………………………………………384.5.2 轴的刚度计算…………………………………………………………………394.5.3 轴的强度校核…………………………………………………………………474.6 轴承校核………………………………(来源：淘豆网[/p-8433341.html])……………………………………………514.6.1 输入轴轴承校核………………………………………………………………514.6.2 输出轴轴承校核………………………………………………………………524.7 同步器设计……………………………………………………………………………534.7.1 惯性式同步器…………………………………………………………………544.7.2 同步器主要尺寸的确定………………………………………………………554.7.3 主要参数的确定………………………………………………………………564.8 轴的有限元分析……………………………………………………………………594.8.1 有限元基本理论简介…………………………………………………………594.8.2 有限元分析基本步骤…………………………………………………………604.8.3 变速器输出轴的有限元分析的主要步骤……………………………………604.9 本章小结………………………………………………………………………………66第 5(来源：淘豆网[/p-8433341.html]) 章变速器操纵机构和箱体设计………………………………………………675.1 直接操纵手动换挡变速器……………………………………………………………675.2 远距离操纵手动换挡变速器…………………………………………………………695.2.1 换挡操纵机构(外换挡操纵机构)……………………………………………695.2.2 换挡机构(内换挡操纵机构)…………………………………………………705.3 电控自动换挡变速器…………………………………………………………………715.4 变速器箱体…………………………………………………………………………725.5 本章小结……………………………………………………………………………73结论…………………………………………………………………………………………74参考文献……………………………………………………………………………………75致谢……………………………………………………………………………………………76附录………………………………………………………………(来源：淘豆网[/p-8433341.html])……………………………771第 1 章绪论1.1 选题的目的及意义随着经济和科学技术的不断的发展,汽车工业也渐渐成为我国支柱产业,汽车的使用已经遍布全国。而随着我国加入 WTO,人民生活水平的不断提高,微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。在面临着前所未有的机遇同时,不得不承认在许多技术上,我国与发达国家还一定的差距,所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。发动机的输出转速非常高,最大功率及最大扭矩仅在一定的转速区出现,为了发挥发动机的最佳性能,就必须有一套变速装置。变速器可以在汽车行驶过程中,在发动机和车轮之间产生不同的变速比,通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性和经济性状态下。变速器是汽车传动系的重要组成部分,其发展无疑代表着汽车工业的发展,它的设计也是汽车设计的一个重要部分。而发动机前置前轮驱动的轿车,若变速器传动比小,则常用两轴式变速器。两轴变速器有其结构简单,体积较小,制造成本低,传动效率高等特点在变速器发展中屹立不倒,虽然现在的自动变速器操作简单,但是效率很低,(来源：淘豆网[/p-8433341.html])所以市场的大部分份额被机械式变速器占据着,汽车发展要向节能,舒适,操作方便方向发展, 两轴式变速器更是符合条件的。1.2 国内外研究状况现今的汽车变速器发展的十分迅速,各大公司纷纷推出新的产品,但是变速器技术的每次革新都与汽车相关科学的发展密切相关,计算机技术,先进制造技术,机械自动化技术,模拟仿真材料科学等都为变速器的发展提供了有力的保障,同时变速器的发展也为相关科学技术提出了更高的要求。1894 年,一个法国工程师给一辆汽车装上世界上第一个变速器至今,汽车变速器已经经过了一百多年的发展。变速器作为汽车重要的组成部分,是承担放大发动机扭矩,实现理想动力传递,从而适应各种路况实现汽车行驶的主要装置。从最初采用侧链传动到手动变速器,及至液力自动变速器和电控机械式自动变速器,再到现在无级自动变速器的普及,在汽车工业技术不断前进的同时,变速器也向着更平顺、更省油、更富驾驶乐趣的方向不断发展。直至双离合自动变速器的出现,变速器技术又伴随着速度和梦想,迈向了一个全新的高度。现代汽车的动力装置,几乎都采用(来源：淘豆网[/p-8433341.html])往复活塞式内燃机。它具有相当多的优点,如体积小,质量轻,工作可靠,使用方便等。但其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾。如在坡道上行驶时,所需的2牵引力往往是发动机所能提供的牵引力的数倍。而且一般发动机如果直接与车轮相连,其输出转速换算到对应的汽车车速上,将达到现代汽车极限速度的数倍。上述发动机牵引力、转速与汽车牵引力、车速要求之间的矛盾,单靠现代汽车内燃机本身是无法解决的。因此就出现了车用变速箱和主减速器。它们的共同努力使驱动轮的扭矩增大到发动机扭矩的若干倍,同时又可使其转速减小到发动机转速的几分之一。另外,现代汽车的使用条件极为复杂,在不同场合下有不同的要求。往往要受到加载运量、道路坡度、路面好坏及交通是否通畅等条件的影响。这就要求汽车的牵引力和车速能在较大范围内变化,以适应使用的要求。在条件良好的平直路面上要能以高速行驶,而在路面不平和有较大坡度时能提供较大的扭矩。变速箱的多挡位选择就能满足这些需求。此外,发动机在不同工况下,燃油的消耗量也是不一样的。驾驶员可以根据具体情况,选(来源：淘豆网[/p-8433341.html])择变速箱的某一挡位,来减少燃油的消耗。在某些情况下,汽车还需要能倒向行驶。发动机本身是不可能倒转的,只有靠变速箱的倒挡齿轮来实现。两轴式变速器因轴与轴承数少,有结构简单、尺寸小和容易布置等优点,此外,各中间挡位因只经一对齿轮传递动力,故传动效率高同时噪声也低。变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体,发动机纵置时,主减速器采用弧齿锥齿轮或准双曲面齿轮,发动机横置时则采用斜齿圆柱齿轮。变速器的一挡或倒挡因传动比大,工作时在齿轮上作用的力也增大,并导致变速器轴产生较大的挠度和转角,使工作齿轮啮合状态变坏,最终表现出轮齿磨损加快和工作噪声增加。为此,应该布置在靠近轴的支撑处,以便改善上述不良状况,然后按照从低档到高挡的顺序布置各档齿轮,这样做既能使轴有足够大的刚性,又能保证容易装配。常用挡位的齿轮因接触应力过高而易造成表面点蚀损坏。将高挡布置在靠近轴的两端支撑中部区域较为合理,在该区域因轴的变形而引起的齿轮偏转较小,齿轮可保持较好的啮合状态,以减少偏载并提高齿轮寿命。机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关,包括传递动力时处于工作状态的轮对数、每分钟转速、传递的功率、润滑系统的有效性、轮齿和壳体等零件的制造精度等。由于两轴式变速器结构简单,机械零件设计与制造精度不十分高,装配精度也较低,所以工人装配与修理均比较容易。手动变速器换挡操作完全遵从驾驶者的意志,且结构简单,故障率相对较低,占据大部分市场份额。大部分微型轿车都是装备两轴式变速器,在汽车向节能方向发展的今天,两轴式变速器将是新时代的宠儿。1.3 研究方法设计根据此次设计要求,依据哈飞路宝的整车参数和发动机参数,完成变速器的结构布置和设计。设计的主要内容有确定变速器传动机构布置方案,变速器主要参数的选3择,变速器齿轮的设计计算,轴与轴承的设计校核。查阅图书馆电子资源、馆藏图书和文献,以及本市各大型图书馆的馆藏图书资源,了解变速器研究领域的最新发展动向;阅读关于变速器设计方面的书籍,学习前人进行变速器设计的过程、步骤、方法和经验教训;向指导教师请教;同学之间互相讨论;亲自去实验室动手拆装各种类型的变速器,了解各种变速器的结构与工作原理进行变速器的设计和计算。1.4 研究内容设计(1)研究汽车机械变速器的组成、结构与设计;(2)建立有限元计算模型;(3)研究汽车机械变速器的载荷;(4)加载进行应力分析与结果分析;4第 2 章变速器传动机构布置方案2.1 变速器传动机构布置方案分析机械式变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点,故在不同形式的汽车上得到广泛应用。变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。根据轴的不同类型,分为固定轴式和旋转轴式两大类,而前者又分为两轴式,中间轴式和多轴式变速器。2.1.1 两轴式和中间轴式变速器对于发动机前置前轮驱动的轿车,若变速器传动比小,则常用两轴式变速器。在设计时,究竟采用哪一种方案,除了汽车总布置的要求外,主要考虑以下四个方面:1、结构工艺性两轴式变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体。当发动机纵置时,主减速器可用螺旋圆锥齿轮或双曲面齿轮;而发动机横置时用圆柱齿轮,因而简化了制造工艺。2、变速器的径向尺寸两轴式变速器输出轴的前进挡均为一对齿轮副,而中间轴式变速器则有两对齿轮副。因此,对于相同的传动比要求,中间轴式变速器的径向尺寸可以比两轴式变速器小得多。3、变速器齿轮的寿命两轴式变速器的低挡齿轮副,大小相差悬殊,小齿轮工作循环次数比大齿轮要高得多。因此,小齿轮的寿命比大齿轮的短。中间轴式变速器的各前进挡均为常啮合斜齿轮传动,大小齿轮的径向尺寸相差较小,因而寿命较接近。在直接挡时,齿轮只空转,不影响齿轮寿命。4、变速器的传动效率两轴式变速器虽然有等于 1 的传动比,但仍要有一对齿轮传动,因而有功率损失。而中间轴式变速器可将输入轴和输出轴直接相连,得到直接挡,因而传动效率较高,磨损小,噪声也较小。轿车尤其是微型汽车,采用两轴式变速器比较多,而中、重型载重汽车则采用中间轴式变速器。2.1.2 倒档的形式和布置方案图 2.1 为常见的布置方案。图 a 方案广泛用于前进挡都是同步器换挡的五挡轿车和轻型货车变速器中;b 方案的优点是可以利用中间轴上的 1 挡齿轮,因而缩短了中间轴的长度,但换挡时两对齿轮必须同时啮合,致使换挡困难,某些轻型货车五挡变5速器采用这种方案;c 方案能获得较大的倒挡速比,突出的缺点是换挡程序不合理;d方案针对前者的缺点作了修改,因而在货车变速器中取代了 c 方案;e 方案中,将中间轴上的一挡和倒挡齿轮做成一体,其齿宽加大,因而缩短了一些长度;f 方案采用了全部齿轮副均为常啮合齿轮,换挡更为轻便;为了充分利用空间,缩短变速器轴向长度,有的货车采用 g 方案,其缺点是一挡和倒挡得各用一根变速器拨叉轴,使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。后述五种方案可供五挡变速器的选择:图 2.1 倒挡布置方案本次设计采用两轴式五档变速器,图 2.1(a)所示的倒挡布置方案。2.2 变速器零、部件布置方案分析2.2.1 齿轮形式变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。与直齿圆柱齿轮比较,斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、运转平稳、工作噪声低等优点;缺点是制造时稍复杂,工作时有轴向力,这对轴承不利。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮,尽管这样会使常啮合齿轮数增加,并导致变速器的质量和转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒挡。本次设计一挡到五挡均采用斜齿圆柱齿轮,倒挡采用直齿圆柱齿轮。2.2.2 换挡的结构形式如图 2.2 所示,变速器换挡机构形式分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种。1、滑动齿轮换挡通常采用滑动直齿轮换挡,也有采用斜齿轮换挡的。滑动直齿轮换挡的优点是结构简单、紧凑、容易制造。缺点是换挡时齿面承受很大的冲击,会导致齿轮过早损坏,并且直齿轮工作噪声大,所以这种换挡方式一般仅用于一挡和倒挡。6(a)滑动齿轮换挡(b)啮合套换挡(c)同步器换挡图 2.2 换挡机构形式2、啮合套换挡用啮合套换挡,可将构成某传动比的一对齿轮,制成常啮合的斜齿轮。用啮合套换挡,因同时承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多,而轮齿又不参与换挡,它们都不会过早损坏,但不能消除换挡冲击,所以仍要求驾驶员有熟练的操纵技术。此外,因增设了啮合套和常啮合齿轮,使变速器的轴向尺寸和旋转部分的总惯性力矩增大。因此,这种换挡方法目前只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用。3、同步器换挡现代大多数汽车的变速器都采用同步器能保证迅速,无冲击,无噪声换挡,而与操纵技术熟练程度无关,从而提高了汽车的加速性、经济性和行车安全性。同上述两种换挡方法相比,虽然它有结构复杂,制造精度要求高,轴向尺寸大。同步环使用寿命短缺等缺点,但仍然得到广泛应用。由于同步器的广泛应用,寿命问题已得到基本解决。如瑞典的萨伯-斯堪尼亚(SAAB-Scania)公司,用球墨铸铁制造同步器的关键部件,并在其工作表面上镀上一层钼,不仅提高了耐磨性,而且提高了工作表面的摩擦系数,这种同步器试验表明,它的寿命不低于齿轮寿命,法国的贝利埃(Berliet)。德国择孚(ZF)等公司的同步器均采用了这种工艺。上述三种换挡方案,可同时用在一变速器中的不同挡位上,一般倒挡和一挡采用结构较简单的滑动直齿轮或啮合套的形式;对于常用的高挡位则采用同步器或啮合套。轿车要求轻便性和缩短换挡时间,因此采用全同步器变速器,倒挡采用滑动直齿轮。2.2.3 轴承的形式变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴承套等。滚针轴承、滑动轴承套主要用在齿轮与轴不是固定连接,并要求两者有相对运动的地方。变速器中采用圆锥滚子轴承虽然有直径较小、宽度较大因而容量大、可承受高负荷等优点,但也有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点。7由于本设计的变速器为两轴变速器,具有较大的轴向力,所以设计中变速器输入轴的前、后按直径系列选用深沟球轴承,输出轴的前、后轴承按直径系列选用圆锥滚子轴承,齿轮与轴之间选用滚针轴承。2.2.4 轴的形式变速器轴多数情况下经轴承安装在壳体的轴承孔内。当变速器中心距小,在壳体的同一端面布置两个滚动轴承有困难时,输出轴可以直接压入壳体孔中,并固定不动。倒档轴为压入壳体孔中并固定不动的光轴,并由螺栓固定。变速器的轴上装有轴承、齿轮、齿套等零件,有的轴上又有矩形或渐开线花键,所以设计时不仅要考虑装配上的可能,而且应当可以顺利拆装轴上各零件。此外,还要注意工艺上的有关问题。2.3 变速器操纵机构布置方案设计2.3.1 变速器操纵机构的分类用于机械式变速器的操纵机构,常见的是由变速杆、拨块、拨叉、变速叉轴及互锁、自锁和倒挡装置等主要零件组成,并依靠驾驶员手力完成选挡、换挡或推到空挡工作,称为手动换挡变速器。1、直接操纵式手动换挡变速器当变速器布置在驾驶员座椅附近时,可将变速杆直接安装在变速器上,并依靠驾驶员手力和通过变速杆直接完成换挡功能的手动换挡变速器,称为直接操纵变速器。这种操纵方案结构最简单,已得到广泛应用。近年来,单轨式操纵机构应用较多,其优点是减少了变速叉轴,各挡同用一组自锁装置,因而使操纵机构简化,但它要求各挡换挡行程相等。2、远距离操纵手动换挡变速器平头式汽车或发动机后置后轮驱动汽车的变速器,受总体布置限制,变速器距驾驶员座位较远,这时需要在变速杆与拨叉之间布置若干传动件,换挡手力经过这些转换机构才能完成换挡功能。这种手动换挡变速器,称为远距离操纵手动换挡变速器。3、电动自动换挡变速器20 世纪 80 年代以后,在固定轴式机械变速器基础上,通过应用计算机和电子控制技术,使之实现自动换挡,并取消了变速杆和离合器踏板。驾驶员只需控制油门踏板,汽车在行驶过程中就能自动完成换挡,这种变速器成为电动自动换挡变速器[10]。由于所设计的变速器为两轴变速器,采用发动机前置前轮驱动,变速器离驾驶员座椅较近,所以采用直接操纵式手动换挡变速器。2.3.2 典型的操纵机构及其锁定装置设计播放器加载中，请稍候...
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