變速器畢業(yè)設(shè)計(jì)分解

1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）題 目 變速器的設(shè)計(jì)系部名稱 專業(yè)學(xué)號(hào)學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師學(xué)生畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）評(píng)定論文題目：變速器的設(shè)計(jì)教師評(píng)語(yǔ):指導(dǎo)教師簽字：年 月 日答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ):主任簽字：年 月 日內(nèi)容提要設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 ： 5+1 兩軸手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)目的和意義：變速器是汽車不可或缺的組成部分，其功用是使汽車在起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、 加速等各種行駛工況下獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況下工作。通過(guò)該設(shè)計(jì)使學(xué)生在設(shè)計(jì)變速器的過(guò)程中進(jìn)一步掌握變速器的構(gòu)造、工作特性、動(dòng)力傳動(dòng)方式、及操縱方式，了解不同形式變速器的優(yōu)缺點(diǎn)，掌握汽車零部件設(shè)計(jì)的基本思路，為學(xué)生以后的發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)

2、生應(yīng)當(dāng)達(dá)到以下基本要求：1 具有綜合應(yīng)用所學(xué)理論知識(shí)和實(shí)踐技能，初步解決本專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術(shù)問(wèn)題的能力，善于應(yīng)用新技術(shù)、新工藝、新材料。2 具有查閱科技文獻(xiàn)資料、使用各種標(biāo)準(zhǔn)、手冊(cè)以及獨(dú)立工作、創(chuàng)新的能力。3 綜合考核學(xué)生掌握知識(shí)的廣度和深度、運(yùn)用知識(shí)處理問(wèn)題的能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、外語(yǔ)應(yīng)用水平、計(jì)算機(jī)應(yīng)用水平、科技寫作能力、口頭表達(dá)能力目錄緒論（或引言） 1第1 章需求分析 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 2第2 章系統(tǒng)分析 32.1 變速器設(shè)計(jì)的基本要求： 32.2 變速器倒檔傳動(dòng)與布置方案 3第3 章系統(tǒng)設(shè)計(jì) 53.1 本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 53.2 檔數(shù)和傳動(dòng)比 5

3、3.3 中心距 73.4 軸向尺寸 7第4 章系統(tǒng)實(shí)施 84.1 模數(shù)的選用 84.2 壓力角 94.3 螺旋角 94.4 齒寬 b 94.5 確定一擋齒輪的齒數(shù) 11結(jié)論 13參考文獻(xiàn) 14附錄（可選） 1510 -緒論（或引言）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，磨損及噪聲?。欢窃邶X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、滿載重量以及最高車速等參數(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

4、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。第 1 章 需求分析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 ,

5、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

6、為深度開(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的性能及研制無(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, 從而成為世界范圍內(nèi)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、雙離合器變速器及環(huán)形錐盤滾輪牽引式無(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)

7、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內(nèi)摩擦和油液分子與各工作輪葉片表面間的摩擦所消耗的部分能量及泵 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、成本高及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

8、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 系統(tǒng)分析變速器的結(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，以及變速器的參數(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；采用自鎖及互鎖裝置、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，以及其他結(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

9、便、無(wú)沖擊及噪聲；采用高齒、修形及參數(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、亂擋及換擋沖擊等現(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

10、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

11、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)。第3章系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1 本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備主要參數(shù)最局車速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

12、近年來(lái)，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Temaxigl i0 Trr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(lái)綜合考慮、確定。mg( f cos sin ) mg maxmaxmaxmax汽車以一擋在無(wú)風(fēng)、干砂路面行駛，公式簡(jiǎn)化為Ttqigi。TrrGfGiig1Grr f cos max sin manTtq max i 0 T式中：Gl作用在汽車上的重力,G=mg m汽車質(zhì)量，g 重力加速度,G mg 16660 NT tqTg max198N傳

13、動(dòng)系效率，=0.95 ;rr一車輪半徑，r =0.35m；f 一滾動(dòng)阻力系數(shù)，干砂路面f (0.1000.300 )取f 0.150；i一坡度，i =16.7 °。igi2.9716660 0.35 (0.150 cos16 sin16.7)198 4.5 0.95滿足附著條件。Te max ig1 G2rr求得的變速器I檔傳動(dòng)比為：G 2 rr ig1 ;T g m ax i 0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 =0.5ig13.4441700 9.8 0.5 0.35198 4.5 0.95般汽車各擋傳動(dòng)比大致符合如下

14、關(guān)系ig1ig2i g3ig4qig2i g3i g4ig5式中：q一常數(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ig5 0.75因此，各擋的傳動(dòng)比為ig5 0.75 , ig1 3.2即q 1.437所以各擋傳動(dòng)比與一擋傳動(dòng)比的關(guān)系為所以ig13.2 滿足條件ig22.227ig31.550i g 41.079ig 5,0.751i g2i g 3i g 42i g3i g 4i g5(實(shí)際)3.3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。初選中心距時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式：max式中：A 變速器中心距（mrm;KA中

15、心距系數(shù)，商用車：KA=8.993;Temax一發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.m）;i 1 變速器一擋傳動(dòng)比，ig 1=3.2 ；g 變速器傳動(dòng)效率，取 96% ;Temax _ 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Tg max=198N.m 。則:(8.99.3)3 198 3.2 0.96=75.40878.797 (mm初選中心距A =78mm3.4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3.03.4A。貨車變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有四檔（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

16、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3 78mm=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章系統(tǒng)實(shí)施4.1模數(shù)的選用齒輪模數(shù)選取的一般原則：為了減少噪聲應(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)范圍大致如下：微型和輕型轎車

17、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)相同。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ma/t1.0 >V< 1.61.6 <V<2.56.0 ma <14.0ma >14.0模數(shù)mn /mm2.25 2.752.75 3.003.50 4.504.56.00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

18、.005.006.00二系列1.752.252.753.253.503.754.505.50-根據(jù)表4-1及4-2 , 一二檔齒輪的模數(shù)定為3mm三四五檔及倒木的模數(shù)定為2.75mm,嚙合套和同步器的模數(shù)定為2.5ms4.2 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。4.3 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

19、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b直齒b kcm , kc為齒寬系數(shù)，取為 4.58.0 ,取7.0 ；斜齒 bkcmn, kc 取為 6.0 8.5 ,取 7.0。各擋齒輪齒數(shù)的分配圖4-4變?yōu)橄禂?shù)圖12圖4-3變速器傳動(dòng)示意圖1- 一軸一擋齒輪2-二軸一擋齒輪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

20、。在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后， 可應(yīng)該注意的是，各擋齒輪的根據(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)。齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。一注U器勒索一4.5確定一擋齒輪的齒數(shù)19取模數(shù)mn =3mm螺旋角23齒寬系數(shù)kc 7z1z22 AcosmnZ2igi3.2zi.z1=11 z2=35”(z1 z2)mnA,2 cos(11 35) 2.75 74.958 mm2 cos23對(duì)一擋齒輪進(jìn)行角度變位: 分度圓壓力角端面嚙合角tantann / CoS21.57°cosa cosA74.958t=cos21.5778=26.65U=z2 =35 =3.

21、182z1 11變位系數(shù)之和查表得=0.35n10.40n20.5A'分度圓直徑：ynynd1mnmn4cos78 76.59 0.47yn0.35 0.4735.85mm0.12節(jié)圓直徑d2mnz2=117.327mmcos2AZ1 36.511mmZ1 Z22AZ12AZ- 119.489mmZ1 Z2yn)mnn2yn)mnn1)mnn2)mn*齒頂高h(yuǎn)a1 d1 2(han1=35.85+2(+0.40+0.12)3.819mm*ha2d2 2(ha=2.469mm*齒根高h(yuǎn)f1(hacn=2.550mm*hf2(haCn=3.900mm全齒高h(yuǎn)1=ha1+hf1=6.069mm齒頂圓直徑da1=d1+2ha1=43.488mmda2=d2+2ha2=115.747mm齒根圓直徑df1=d1-2hf1=30.750mmdf2=d2-2hf2=103.009mm當(dāng)量齒數(shù)zn1 =3 =14.103Zn2 = LT=44.873cos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