两轴式四档手动变速器设计正文.docx
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两轴式四档手动变速器设计正文.docx
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两轴式四档手动变速器设计正文
两轴式四档手动变速器设计
摘要
轿车作为一种最常用汽车,已在现代的社会中占有举足轻重的地位。
而变速器是汽车传动系统结构中最重要的部分之一,汽车的前进、后退,增速、减速都要靠变速器传动来实现。
而且变速器在汽车的动力性和燃油经济性上也有很重要的影响。
本次设计的汽车变速箱主要是从强度方面来对齿轮的尺寸计算及校核,轴的尺寸计算和位置的确定,选择设计满足其承载能力的同步器。
另外,针对齿轮作用力的不同,在不同的轴上选择合适的轴承。
利用软件AUTCAD完成变速器总成图、第一轴、第二轴、中间轴、各个挡齿轮及同步器的设计。
随着我国汽车行业的迅猛发展,人们对汽车的需求也越来越高。
通过对轿车车变速器的设计,我了解到变速器在汽车结构中具有着重要的作用,因此变速器结构的改进对汽车行业的发展与进步具有着深远的意义。
关键词:
汽车;变速器;齿轮
Abstracts
Asaautomobilecommonlyusedbycommercialvehicles,inmodernsocietyoccupiesapivo-talposition.Andthetransmissiongearboxisoneofmostimportantpartsintheautomobiletransmissionsystemstructure,automobile'sadvance,thebacklash,thegrowthrate,thedecelerationmustdependonthetransmissiongearboxtransmissiontorealize.Moreoverthetransmissiongearboxalsohastheveryimportantinfluenceinautomobilespowerandthefueloilefficiency.
Thisdesignismainlygear'ssizecomputationandtheexamination,theaxissize'scalcul-ationandtheposition'sdetermination,thechoicedesignsatisfiesitsbearingcapacitythesyn-chromesh.Moreover,inviewofthegearaction'sdifference,choosestheappropriatebearingonthedifferentaxis.Completesthetransmissiongearboxunitchart,thefirstaxis,thesecondaxis,theintermediateshaftusingsoftwareAUTCAD,tokeepoffthegearandthesynchromeshdesignonebyone.
Alongwithourcountryautomobileprofessionrapiddevelopment,thepeoplearealsog-ettinghigherandhighertoautomobile'sdemand,Throughtothetrucktransmissiongearbox'sdesign,Iunderstoodthetransmissiongearboxishavingthevitalroleintheautomobilestruct-ure,sothetransmissiongearboxstructureimprovementishavingtheprofoundsignificancetotheautomobileprofessiondevelopmentandtheprogress.
Keyword:
Automobile;Transmissiongearbox;Gear;
毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺:
所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知,除文中特别加以标注和致谢的地方外,不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果,也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体,均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名:
日 期:
指导教师签名:
日 期:
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作者签名:
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所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
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本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
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日期:
年月日
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作者签名:
日期:
年月日
导师签名:
日期:
年月日
指导教师评阅书
指导教师评价:
一、撰写(设计)过程
1、学生在论文(设计)过程中的治学态度、工作精神
□优□良□中□及格□不及格
2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度
□优□良□中□及格□不及格
3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力
□优□良□中□及格□不及格
4、研究方法的科学性;技术线路的可行性;设计方案的合理性
□优□良□中□及格□不及格
5、完成毕业论文(设计)期间的出勤情况
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
指导教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
评阅教师评阅书
评阅教师评价:
一、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
建议成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
评阅教师:
(签名)单位:
(盖章)
年月日
教研室(或答辩小组)及教学系意见
教研室(或答辩小组)评价:
一、答辩过程
1、毕业论文(设计)的基本要点和见解的叙述情况
□优□良□中□及格□不及格
2、对答辩问题的反应、理解、表达情况
□优□良□中□及格□不及格
3、学生答辩过程中的精神状态
□优□良□中□及格□不及格
二、论文(设计)质量
1、论文(设计)的整体结构是否符合撰写规范?
□优□良□中□及格□不及格
2、是否完成指定的论文(设计)任务(包括装订及附件)?
□优□良□中□及格□不及格
三、论文(设计)水平
1、论文(设计)的理论意义或对解决实际问题的指导意义
□优□良□中□及格□不及格
2、论文的观念是否有新意?
设计是否有创意?
□优□良□中□及格□不及格
3、论文(设计说明书)所体现的整体水平
□优□良□中□及格□不及格
评定成绩:
□优□良□中□及格□不及格
(在所选等级前的□内画“√”)
教研室主任(或答辩小组组长):
(签名)
年月日
教学系意见:
系主任:
(签名)
年月日
摘要
ABSTRACT
第1章绪论---------------------------------------------1
1.1变速器的概述------------------------------------------1
1.2变速器的种类-------------------------------------------1
1.3机械式变速器的特点---------------------------------------4
第二章变速器传动机构布置方案-----------------------------5
2.1传动机构的布置方案分析---------------------------5
2.1.1固定轴式变速器-----------------------------------5
2.1.2倒档的布置方案--------------------------------------8
2.2变速器零、部件结构方案分析----------------------------9
2.2.1齿轮型式----------------------------------------9
2.2.2换档结构型式---------------------------------------9
2.2.3变速器轴承形式-------------------------------10
2.2.4齿轮变位系数的选择原则-------------------------11
2.2.5其他问题------------------------------------11
第三章变速器主要参数选择----------------------------------12
3.1中心距A的选定-----------------------------------12
3.2齿轮参数-----------------------------------------12
3.2.1模数的选取-------------------------------------12
3.2.2压力角α----------------------------------------13
3.2.3螺旋角β---------------------------------------14
3.2.4齿宽b----------------------------------------14
3.3各档齿数的分配与计算-------------------------------14
3.3.1一档齿轮齿数的确定---------------------------------14
3.3.2二档齿轮齿数的确定--------------------------------15
3.3.3三档齿轮齿数的确定--------------------------------15
3.3.4四档齿轮齿数的确定---------------------------------15
3.3.5倒档齿轮齿数的确定--------------------------------16
3.3.6各档齿轮参数表--------------------------------16
第四章变速器的设计与计算-------------------------------17
4.1齿轮的损坏形式---------------------------------17
4.2齿轮的强度计算---------------------------------17
4.3轴的强度计算---------------------------------------20
4.3.1初选轴的直径---------------------------------------21
4.3.2轴的强度验算------------------------------------21
4.3.3校核各挡齿轮处轴的强度和刚度-------------------22
第五章同步器的设计----------------------------------30
5.1惯性式同步器----------------------------------30
5.2锁环式同步器-------------------------------------30
5.2.1锁环式同步器的结构---------------------------30
5.2.2锁环式同步器的工作原理-----------------------31
5.3同步器重要参数的确定---------------------------------31
第六章变速器的操纵机构--------------------------------34
参考文献------------------------------------------------35
致谢------------------------------------------------------36
第一章绪论
1.1变速器的概述
变速器作为传递力和改变汽车车速的主要装置,现在对其操纵的方便性和档位数方面的要求愈来愈高。
目前,四、五档特别是五档的变速器的用量有日渐增加的趋势。
同时,六挡变速器的装车率也在上升。
变速器是用于改变发动机的转矩和转速,以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种路障的不同条件下对驱动车轮牵引力级车速不同要求的汽车总成。
设置变速器的目的是在各种行驶状况下,是汽车获得不同的牵引力和速度,同时是发动机在最有利的工作范围内工作。
因此它的性能直接影响到汽车的动力性和经济性。
我们知道,汽车发动机在一定的转速下能够达到最好的状态,此时发出的功率你较大,燃油经济性也比较好。
因此,我们希望发动机总能在其最佳状态下工作。
但是,汽车在实际使用中还是需要有不同的速度,这样就产生了矛盾。
这个矛盾需要通过变速器来解决。
变速器的作用用一句话来概括就是变速变扭,即减速增扭或增速减扭。
为什么减速可以增扭,而增速又要减扭呢?
在相同情况下,发动机输出的功率是不变的,功率可以表示为N=ωT,其中ω是传动角速度,T是扭矩。
当N固定的时候,ω和T是成反比的。
所以减速必增扭,反之亦然。
汽车变速器的就是根据变速器变速变扭的原理,分成各个档位对应不同的传动比,以适应不同的运行状况。
那么变速器的具体作用是什么?
1)改变传动比,扩大驱动轮的转矩和转速的变化范围,以适应经常变化的形式条件、如起步、加速、上坡等,同时是发动机机在最有利的情况下工作;
2)在发动机的旋转方向不变的前提下,是汽车能倒退行驶;
3)利用空挡,中断动力传递,以使发动机能够启动、怠速,并是变速器便于换挡或进行动力输出。
必要时变速器还有动力输出功能。
对于变速器提出如下基本要求:
1)保证汽车有必要的动力性和经济性
2)设置空挡,用来切断发动机向驱动轮的动力传输
3)设置倒档,使汽车能倒退行驶
4)设置动力输出装置,需要时能进行功率输出
5)换挡迅速、省力、方便
6)工作可靠。
汽车在行驶过程中,变速器不得有跳挡、乱档以及换挡冲击等现象发生
7)变速器应当有高的工作效率
8)变速器的工作噪声低
此外,变速器还要满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易和维修方便等要求。
1.2变速器的种类
变速器有传动机构和操纵机构组成。
从现在市场上不同车型所配置的变速器来看,主要分为:
手动变速器(MT)、自动变速器(AT)、手/自一体变速器(AMT)、无级变速器(CVT)。
一、手动变速器(MT)
手动变速器(ManualTransmission)采用齿轮组,每档的齿轮组的齿数是固定的,所以各档的变速比是个定值(也就是所谓的“级”)。
比如,一档变速比是3.85,二档是2.55,再到五档的0.75,这些数字再乘上主减速比就是总的传动比,总共只有5个值(即有5级),所以说它是有级变速器。
曾有人断言,繁琐的驾驶操作等缺点,阻碍了汽车高速发展的步伐,手动变速器会在不久“下课”,从事物发展的角度来说,这话确实有道理。
但是从目前市场的需求和适用角度来看,笔者认为手动变速器不会过早的离开。
首先,从商用车的特性上来说,手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。
以卡车为例,卡车用来运输,通常要装载数吨的货品,面对如此高的“压力”,除了发动机需要强劲的动力之外,还需要变速器的全力协助。
我们都知道一档有“劲”,这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。
特别是面对爬坡路段,它的特点显露的非常明显。
而对于其他新型的变速器,虽然具有操作简便等特性,但这些特点尚不具备。
其次,对于老司机和大部分男士司机来说,他们的最爱还是手动变速器。
从我国的具体情况来看,手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史,资历郊深的司机都是“手动”驾车的,他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的,如果让他们改变常规的做法,这是不现实的。
虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍,但是大多数年轻的司机还是崇尚手动,尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感,所以一些中高档的汽车(尤其是轿车)也不敢轻易放弃手动变速器。
另外,现在在我国的汽车驾驶学校中,教练车都是手动变速器的,除了经济适用之外,关键是能够让学员打好扎实的基本功以及锻炼驾驶协调性。
第三,随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭,对于普通工薪阶级的老百姓来说,经济型轿车最为合适,手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家,而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。
例如,夏利、奇瑞、吉利等国内厂家的经济型轿车都是手动变速的车,它们的各款车型基本上都是5档手动变速。
二、自动变速器(AT)
自动变速器(AutomaticTransmission),利用行星齿轮机构进行变速,它能根据油门踏板程度和车速变化,自动地进行变速。
而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。
虽说自动变速汽车没有离合器,但自动变速器中有很多离合器,这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭,从而达到自动变速的目的。
在中档车的市场上,自动变速器有着一片自己的天空。
使用此类车型的用户希望在驾驶汽车的时候为了简便操作、降低驾驶疲劳,尽可能的享受高速驾驶时快乐的感觉。
在高速公路上,这是个体现地非常完美。
而且,以北京市来说,现在的交通状况不好,堵车是经常的事情,有时要不停地起步停步数次,司机如果使用手动档,则会反复地挂档摘档,操作十分烦琐,尤其对于新手来说更是苦不堪言。
使用自动档,就不会这样麻烦了。
在市场上,此类汽车销售状况还是不错的,尤其是对于女性朋友比较适合,通常女性朋友驾车时力求便捷。
而我国要普及这种车型,关键要解决的是路况问题,现在的路况状况不均匀,难以发挥自动档汽车的优势。
三、手动/自动变速器(AMT)
其实通过对一些车友的了解,他们并不希望摒弃传统的手动变速器,而且在某些时候也需要自动的感觉。
这样手动/自动变速器便由此诞生。
这种变速器在德国保时捷车厂911车型上首先推出,称为Tiptronic,它可使高性能跑车不必受限于传统的自动档束缚,让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。
此型车在其档位上设有“+”、“-”选择档位。
在D档时,可自由变换降档(-)或加档(+),如同手动档一样。
自动—手动变速系统向人们提供两种驾驶方式—为了驾驶乐趣使用手动档,而在交通拥挤时使用自动档,这样的变速方式对于我国的现状还是非常适合的。
笔者曾在上面提到,手动变速器有着很大的使用群体,而自动变速器也能适应女士群体以及解决交通堵塞带来的麻烦,这样对于一些夫妻双方均会驾车的家庭来说,可谓是兼顾了双方,体现了“夫妻档”。
虽然这种二合一的配置拥有较高的技术含量,但这类的汽车并不会在价格上都高不可攀,比如广州本田飞度1.3LCVT两厢、南京菲亚特2004派力奥1.3HLSpeedgear、南京菲亚特西耶那SpeedgearEL这些“二合一”的车型价格均在10万元左右,这个价格层面还比较低的。
所以,手动/自动车在普及上还是具有相当的优势。
而汽车厂商和配套的变速器厂家应该以此为契机,根据市场要求精心打造此类变速器。
因为这类变速器是有比较广阔的市场的。
四、无级变速器
当今汽车产业的发展,是非常迅速的,用户对于汽车性能的要求是越来越高的。
汽车变速器的发展也并不仅限于此,无级变速器便是人们追求的“最高境界”。
无级变速器最早由荷兰人范·多尼斯(VanDoorne’s)发明。
无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速,而是用两个滑轮和一个钢带来变速,其传动比可以随意变化,没有换档的突跳感觉。
它能克服普通自动变速器“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。
通常有些朋友将自动变速器称为无级变速器,这是错误的。
虽然它们有着共同点,但是自动变速器只有换档是自动的,但它的传动比是有级的,也就是我们常说的档,一般自动变速器有2~7个档。
而无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化,并选定几个常用的速比作为常用的“档”。
装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。
从市场走向来看,虽然无级变速器是一个技术分量比较高的部件,但是也已经走进了普通轿车的“身体”之中,广本两厢飞度每个排量都有一款配置了CVT无级变速器,既方便又省油,且售价也仅在9.68~11.68万元。
而且奇瑞汽车销售公司表示QQ无级变速器型年底上市。
看来无级变速器在中档车中的运用将越为广泛。
本次设计的变速器为手动变速器。
1.3机械式变速器的特点
机械式变速器结构简单,维修维护方便,造价低廉,窗洞效
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