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1、上海工程技術(shù)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(論文) ESU7160型乘用車變速器總體設(shè)計 各專業(yè)完整優(yōu)秀畢業(yè)論文設(shè)計圖紙 摘 要 本設(shè)計通過對對現(xiàn)有的各類型的變速器進行研究與分析，設(shè)計了一款橫置兩軸式五檔手動變速器。首先制定了變速器的總體方案，計算選擇中心距的大小，齒輪的模數(shù)等，確定倒檔的布置形式，確定齒輪的壓力角，螺旋角，齒寬，齒形系數(shù)等，然后計算變速器的各檔傳動比，各齒輪的參數(shù)，通過變位系數(shù)圖查找計算變位系數(shù)，然后對各檔齒輪進行變位，并對齒輪進行校核。計算了軸各段的長度和軸頸大小，并對軸和軸承進行校核計算，再對殼體進行計算，確保設(shè)計出來的產(chǎn)品能夠達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

2、對于本次設(shè)計的變速器來說，其特點是：扭矩變化范圍大可以滿足不同的工況要求，從而達(dá)到其經(jīng)濟性和動力性的要求。采用了兩軸式結(jié)構(gòu)，工作可靠，結(jié)構(gòu)簡單，而且采用同步器掛檔，可以使變速器掛檔平穩(wěn)，噪聲降低。所有傳動齒輪為斜齒輪，使用壽命長，工作時噪聲低，沒有直齒輪的嚙合沖擊現(xiàn)象，運行比較平穩(wěn)。 本次設(shè)計達(dá)到任務(wù)書的規(guī)定。 關(guān)鍵字：兩軸式；五檔；手動變速器；機械齒輪變速器；同步器換擋 ESU7160 Overall Design of Transmission-type Passenger Cars ABSTRACT The design of a system fo

3、r the passenger-depth study of transmission. Through various types of existing transmission and analysis of learning and the knowledge acquired with their own, designed a two-axis transverse five-speed manual transmission. First, the research literature through the transmission of the overall progra

4、m developed to calculate the size of the center distance chosen, the modulus and other gear to determine the reverse of the layout, determine the gear pressure angle, helix angle, tooth width, tooth coefficient, then calculate the transmission of the file transmission ratio, the parameters of the ge

5、ar, look through the modification coefficient diagram modification coefficient calculated, then the deflection of the Gear, and the gears were checked. Calculate the length of the axis of each segment and the journal size, and the shaft and bearing checking calculations, and then check the shell is

6、calculated to ensure that the products designed to meet national standards and industry standards. The transmission of this design, its features are: large torque range to meet different working conditions, a simple structure, easy production, use and maintenance, low cost, and the use of hanging f

7、ile synchronizer can be linked to transmission file a smooth, noise reduction, teeth easily damaged. In the design of a 5 +1 speed manual transmission, the transmission gear ratio by a larger range to meet the vehicle requirements in different conditions, so as to achieve its economic and dynamic re

8、quirements. After nearly six months of study and work, this design can be more satisfactory completion of the final, required to achieve the mission statement of the learning content, successfully devised a two-axis transverse five-speed manual transmission. Duìyú běn cì shèjì de biànsùqì lá

9、i shuō, qí tèdiǎn shì: Niǔ ju biànhuà fànwéi dà kěyǐ mǎnzú bùtóng de gōng kuàng yāoqiú, jiégòu jiǎndān, yìyú shēngchǎn, shǐyòng hé wéixiū, jiàgé dīlián, érqiě cǎiyòng tóngbù qì guà dàng, kěyǐ shǐ biànsùqì guà Dàng píngwěn, zàoshēng jiàngdī, lún chǐ bùyì sǔnhuài. Zài shèjì zhōng cǎiyòng le 5 +1 dàng

10、shǒudòng biànsùqì, tōngguò jiào dà de biànsùqì chuándòng bǐ biànhuà fànwéi, kěyǐ mǎnzú qìchē zài bùtóng de gōng kuàng xià de yāoqiú, cóngér dádào qí jīngjì xìng Hé dònglì xìng de yāoqiú. Jīngguò jìn bànnián de xuéxí yǔ gōngzuò, běn cì shèjì zuìzhōng déyǐ jiàowéi yuánmǎn de wánchéng, dádào rènwù shū

11、 suǒ guīdìng de xuéxí nèiróng, chénggōng dì shèjì chū le yī kuǎn héng zhì liǎng zhóu shì wǔ dàng shǒudòng biànsùqì. 字典 朗讀 顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音 字典 Keywords: Two-axis; five-speed; manual transmission; mechanical gear transmission; synchronizer shift ESU7160型乘用車變速器總體設(shè)計

12、 甘宏靖 061107228 1 緒 論 1.1 題目背景 21世紀(jì)，中國的經(jīng)濟持續(xù)高速發(fā)展,各個行業(yè)中，汽車工業(yè)的發(fā)展尤為迅猛，中國汽車產(chǎn)銷分別為1826.47萬輛和1806.19萬輛，同比分別增長32.44%和32.37%，汽車工業(yè)已成為中國經(jīng)濟發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一。汽車工業(yè)的發(fā)達(dá)程度已經(jīng)成為衡量一個國家實力的一個重要標(biāo)志，很難想象一個發(fā)達(dá)的國家會有一個落后的汽車產(chǎn)業(yè)。而對于普通百姓而言，汽車作為非常普遍的交通工具，早已成為日常生活的一部分，其優(yōu)異的便捷性使它成為許多人出行的首選交通工具，此外，汽車的載貨性能也較為出色，通過四通八達(dá)的

13、交通網(wǎng)絡(luò)，汽車能以較低的運輸成本完成較大量的運輸任務(wù)。雖然我國近年來汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，但是對汽車的自主研發(fā)能力依然薄弱，大量引進和模仿國外成熟車型使得國內(nèi)企業(yè)缺少了自主品牌以及相關(guān)專利技術(shù)，在同國外企業(yè)的抗衡中常常處于下風(fēng)。 想要自主研發(fā)，必須從汽車的關(guān)鍵部件著手，而變速器作為一輛汽車的核心部件，其重要性日益明顯，變速器性能的優(yōu)劣直接決定了一部車的動力輸出效率，同時對汽車的操縱性有著最直接的影響。因此，對變速器進行設(shè)計是非常有意義的。 汽車變速器的基本功能是通過改變傳動比，擴大驅(qū)動輪轉(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），同時使發(fā)動機在有利(功率較高而油耗較

14、低)的工況下工作；在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變情況下，使汽車能倒退行駛；利用空檔，中斷動力傳遞，以發(fā)動機能夠起動、怠速，并便于變速器換檔或進行動力輸出[1]。面對不同的工作環(huán)境以及用途出現(xiàn)了各種各樣不同類型的變速器，例如手動變速器，自動變速器，CVT無級變速器，DSG雙離合器變速器，AMT等。 要設(shè)計出一款優(yōu)秀的變速器，相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)是必不可少的，以下為關(guān)于變速器的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 GB/T 13051-91汽車機械式變速器動力輸出孔鏈接尺寸 QC/T 568-1999汽車機械式變速器臺架試驗方法 QC/T 29110-93汽車變速器分動器總成及其齒輪產(chǎn)品質(zhì)量分等 QC/T 2

15、9063-93 汽車機械式變速器總成技術(shù)條件 QC/T 580-1999 汽車變速器安裝尺寸 JB/T 6135-1992 混合少齒差星輪變速器 JB/T 8548-1997 工程機械動力換檔變速器技術(shù)條件 JB/T 8528.3-2001 農(nóng)用運輸車機械式變速器 JB/T 9720-2001 工程機械變速器性能試驗方法 JB/T 51138-1997 工程機械動力換檔變速器產(chǎn)品質(zhì)量分等 1.2變速器的類型分析 變速器主要分為手動變速器（MT）、自動手動變速器（AMT）、電子控制液力自動變速器（AT）、無級變速器（CVT）等。 普通齒輪式變速器也稱軸線固定式變速器，它按照變速

16、器傳動齒輪軸的數(shù)目，可分為兩軸式變速器和三軸式變速器（也稱中間軸式變速器）[2]。 想要設(shè)計出一款優(yōu)秀的變速器，首先必須了解各種類型變速器的結(jié)構(gòu)特點以及優(yōu)缺點，以下選取數(shù)款典型變速器進行分析比較。 圖1.1為捷達(dá)轎車02KA型變速器，這是典型的兩軸式變速器，其動力傳遞主要依靠兩根互相平行的軸（輸入軸和輸出軸）完成。此外。還有一根比較短的倒檔軸以幫助汽車實現(xiàn)倒退行駛。它多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動（FF方案）或發(fā)動機后置后輪驅(qū)動（RR方案）的普通級和中級轎車。與中間軸式變速器比較,兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少,所以有結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點，此外，各中間檔位因只經(jīng)一對齒輪傳遞動力，故傳

17、動效率高同時噪聲也低。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接檔，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。對于前進檔，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。 發(fā)動機前置前輪驅(qū)動乘用車上的兩軸式變速器傳動方案的特點是：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準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動機橫置時則采用斜齒圓柱齒輪;多數(shù)方案的倒檔傳動常用滑動齒輪，其他檔均采用常嚙合齒輪傳動[3]。 圖1.1:捷達(dá)轎車02KA型變速器結(jié)構(gòu) 輸入軸五檔齒輪；2、12、14、15、27

18、-軸承；3-輸入四檔齒輪；4、29-接合套；5-變速器殼體；6-通氣器；7-輸入軸三檔齒輪；8-輸入軸二檔齒輪；9-輸入軸倒檔齒輪；10-輸入軸一檔齒輪；11-離合器殼體；13-輸入軸；16-主減速器主動齒輪；17-主減速器從動齒輪；18-輸出軸一檔齒輪；19-輸出軸倒檔齒輪；20-輸出軸二檔齒輪；21-輸出軸三檔齒輪；22-車速里程表傳動齒輪；23-輸出軸四檔齒輪；24-輸出軸；25-輸出軸五檔齒輪；26-放油塞；28-后殼體 圖1.2為桑塔納2000轎車所使用的二軸五檔變速器，其特點是前進檔從輸入軸到輸出軸只有一對齒輪嚙合傳遞動力；倒檔傳遞路線中也只有一個中間齒輪，因而機械傳動效率高，噪

19、聲小。而且二軸式變速器沒有直接檔，因而最高檔的機械效率比直接檔略低。前進檔都采用常嚙合斜齒輪，傳動平穩(wěn)；由同步器換檔。它的同步器既可裝在輸入軸上，也可裝在輸出軸上，整體結(jié)構(gòu)緊湊。懸臂式輸入軸與曲軸無支承關(guān)系，變速器少量后移，即可更換離合器從動盤，省去抬下工序。倒檔軸上的惰輪移動與第一軸上的倒檔齒輪嚙合，惰輪與第二軸上接合套外的齒圈嚙合，從而實現(xiàn)反向旋轉(zhuǎn)。 圖1.2：桑塔納2000兩軸五檔手動變速器 圖1.3為大眾7速DSG雙離合器，目前主要應(yīng)用于速騰、朗逸、POLO和明銳車型上的1.4TSI。DSG采用雙離合器技術(shù)，將手動和自動變速箱合二為一，綜合了各自的優(yōu)點， 車輛在換檔過程

20、中不會產(chǎn)生動力中斷，加速過程更加強勁、平順，此外，DSG雙離合器變速箱在換檔過程中微小的液壓功耗損失和極短的換檔時間，能使整個換檔過程達(dá)到最高效率，從而降低了能量的損耗，自然就提高了加速性和車輛燃油經(jīng)濟性。與采用液力變矩器的傳統(tǒng)自動變速箱相比，在某些車型上，DSG雙離合器變速箱可降低燃油消耗高達(dá)10%-20%。 圖1.3: 大眾7速DSG雙離合器 2 變速器總體方案 2.1國內(nèi)變速器市場調(diào)查 為了了解變速器產(chǎn)品的市場情況以及確定設(shè)計方向,市場調(diào)查是明確設(shè)計任務(wù)確定產(chǎn)品定位的重要環(huán)節(jié)。對現(xiàn)有的部分暢銷車型情況進行了調(diào)查，調(diào)查數(shù)據(jù)見表2.1。

21、 表2.1 變速器市場情況調(diào)查表 生產(chǎn)廠家 車型 售價(萬元) 變速器類型 上海汽車 榮威350 2010款 350S 1.5AT 10.07 4檔自動 榮威350 2010款 350C 1.5MT 10.27 5檔手動 上海通用別克 凱越 2011款 1.6LE-AT 11.79 4檔自動 凱越 2011款 1.6LE-MT 10.79 5擋手動 廣汽本田 鋒范 2008款 1.8 自動舒適型 12.98 5檔手自一體 鋒范 2008款 1.5 手動舒適型 9.68 5檔手動 鋒范 2008款 1.5 自

22、動精英型 11.68 5檔自動 北京現(xiàn)代 悅動 2010款 1.6 MT 舒適型 9.98 5檔手動 悅動 2010款 1.6 AT 舒適型 10.88 4檔自動 悅動 2010款 1.8 MT 豪華型 12.18 5檔手動 悅動 2010款 1.8 AT 豪華型 12.98 4檔自動 伊蘭特 2011款 1.6AT 舒適型 9.88 4檔自動 伊蘭特 2011款 1.6MT 舒適型 8.98 5檔手動 一汽豐田 花冠 2010款 EX 1.6 AT 經(jīng)典版 10.58 4檔自動 花冠 2010款 EX 1.6 MT經(jīng)典版

23、9.78 5檔手動 廣汽本田 飛度 2008款 1.5 手動 豪華版 10.42 5檔手動 飛度 2008款 1.5 自動 豪華版 11.42 5檔自動 飛度 2008款 1.3 手動 舒適版 8.98 5檔手動 飛度 2008款 1.3 自動 舒適版 9.98 5檔自動 上海通用雪佛蘭 樂風(fēng) 2010款 1.4 AT 風(fēng)尚版 8.99 4檔自動 樂風(fēng) 2010款 1.4 MT 風(fēng)度版 8.19 5檔手動 科魯茲 2009款 1.6 SE MT 11.99 5檔手動 科魯茲 2009款 1.6 SE AT 13.2

24、9 6檔手自一體 景程 2010款 1.8 MT SE 舒適版 12.99 5檔手動 景程 2010款 1.8 AT SE 舒適版 13.99 6檔自動 一汽大眾 寶來 2011款 1.6L 手動舒適型 11.88 5檔手動 寶來 2011款 1.6L 自動舒適型 13.08 6檔手自一體 高爾夫 2011款 1.6L 自動 時尚型 13.28 7檔雙離合 高爾夫 2011款 1.6L 手動 舒適型 12.58 5檔手動 表2.1(續(xù)) 變速器市場情況調(diào)

25、查表 生產(chǎn)廠家 車型 售價（萬元） 變速器類型 東南三菱 藍(lán)瑟 2010款 運動版 1.6L AT SEI 9.98 4檔手自一體 翼神 2010款 1.8L 時尚版 MT 11.68 5檔手動 翼神 2010款 1.8L 時尚版 CVT 12.98 無級變速 東風(fēng)雪鐵龍 世嘉 2011款 三廂 2.0 MT 銳尚型 11.88 5檔手動 世嘉 2011款 三廂 2.0 AT銳尚型 12.88 4檔手自一體 世嘉 2011款 三廂 1.6 MT 舒適型 12.08 5檔手動 世嘉 2011款 三廂 1.6 AT 舒適型

26、 13.08 4檔手自一體 長安福特 福克斯 2011款 三廂 1.8 MT 舒適型 11.48 5檔手動 ?？怂?2011款 三廂 1.8 AT 時尚型 12.78 4檔手自一體 東風(fēng)本田 思域 2009款 1.8 LXi MT經(jīng)典版 12.98 5檔手動 思域 2009款 1.8 LXi AT經(jīng)典版 13.78 5檔自動 長安馬自達(dá) 馬自達(dá)3 2010款 1.6 MT 時尚型 經(jīng)典款 11.28 5檔手動 馬自達(dá)3 2010款 1.6 AT 時尚型 經(jīng)典款 12.28 4檔手自一體 上海大眾 朗逸 2011款

27、1.6L 手動 品雅版 12.28 5檔手動 朗逸 2011款 1.6L 自動 品雅版 13.48 6檔手自一體 朗逸 2011款 2.0L 手動 品悠版 11.68 5檔手動 朗逸 2011款 2.0L 自動 品悠版 12.88 6檔手自一體 Polo 2009款 勁取 1.6 手動 雅致版 9.76 5檔手動 Polo 2009款 勁取 1.6 自動 雅致版 10.96 6檔自動 Polo 2009款 勁情 1.4 手動 舒尚版 9.08 5檔手動 Polo 2009款 勁情 1.4 自動 舒尚版 10.28 6檔手自一體 本次調(diào)查一共選

28、擇了售價在8萬到14萬區(qū)間的共計51款不同配置車型,其中手動變速器有25款,占49%;自動變速器有13款,占25.4%;手自一體變速器有11款,占21.6%;無級變速1款,占1.96%;7檔雙離合器變速器1款,占1.96%。13款自動變速器中，4擋自動變速器有7款，占53.8%；5擋自動變速器4款，占30.8%；6擋自動變速器2款，占15.4%,；11款手自一體變速器中4檔手自一體變速器5款，占45.5%；5檔手自一體變速器1款，占9.1%；6檔手自一體變速器5款，占45.5%。 通過調(diào)查可以看出，在國內(nèi)市場手動變速器占有率約50%，仍然是車用變速器的主流，因為手動變速器在價格方面有比較明顯

29、的優(yōu)勢，同一款車型，配備手動變速器的車型比配備自動變速器的車型普遍售價低了7000元到15000元 這占了整車售價的10%左右，可是說是一個不小的優(yōu)勢。在購買8萬到14萬區(qū)間乘用車的消費者往往會傾向于更實惠的配置了手動變速器的車型，因此，對手動變速器進行設(shè)計，更加能迎合市場的需求。 2.2結(jié)構(gòu)類型 有級變速器與無級變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、造價低廉，具有高的傳動效率（η=0.96～0.98）。無級變速器具有較高的運行效率，油耗較低，但由于其造價較高且多運用于小排量轎車，因此在國內(nèi)應(yīng)用不是特別廣泛。對于本次設(shè)計，顯然造價相對低廉，技術(shù)成熟的有級變速器更為適合。 按齒輪的種類及排列方式來分類，

30、齒輪式變速器可以分為平行軸式和行星齒輪式，行星齒輪式變速器出現(xiàn)于早期的車型中，如T型福特直齒輪行星齒輪變速器和威爾遜行星齒輪變速器。目前的手動變速器都是平行軸式的[8]，因此本次設(shè)計選擇平行軸式方案。 手動變速器應(yīng)該說是最為節(jié)能的變速方式，同時在價格和質(zhì)量方面有較大優(yōu)勢，其不足在于操控上的不便。而自動變速器雖然有著良好的行駛性能和駕駛性能，但是由于其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本相對高昂，同時傳動效率也不如手動變速器，因此，本次設(shè)計選擇手動變速器方案。 通常，有級變速器具有3、4、5個前進檔。變速器檔位數(shù)的增多可提高發(fā)動機的功率利用效率、汽車的燃料經(jīng)濟性及平均車速，從而可提高汽車的運輸效率，降低運輸成本。

31、但采用手動的機械式操縱機構(gòu)時，要實現(xiàn)迅速、無聲換檔，對于多于5個前進檔的變速器來說是困難的。因此，直接操縱式變速器檔位數(shù)的多為5檔，本次設(shè)計也選擇五檔方案。 目前手動變速器按照變速器傳動齒輪軸的數(shù)目，主要可以分為兩軸式變速器和三軸式變速器（也稱中間軸式變速器）。 兩軸式變速器的動力傳遞主要依靠兩根互相平行的軸（輸入軸和輸出軸）完成。此外，還有一根比較短的倒檔軸以幫助汽車實現(xiàn)倒退行駛。它多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動（FF方案）或發(fā)動機后置后輪驅(qū)動（RR方案）的普通級和中級轎車。與中間軸式變速器比較,兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少,所以有結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點，此外，各中間檔位因只經(jīng)一對

32、齒輪傳遞動力，故傳動效率高同時噪聲也低。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接檔，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[2]。而三軸式變速器的各檔多了一對齒輪傳動，因而機械效率低，噪聲變大；但它的直接檔機械效率最高，而兩軸式變速器是不可能有直接檔的。三軸式變速器適用于傳統(tǒng)的發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的布置形式。從制造成本、變速器尺寸及布置上考慮,本此設(shè)計選擇兩軸式方案。 縱置型齒輪變速器是將發(fā)動機縱置，在其后方縱向布置齒輪變速器，絕大多數(shù)采用兩軸式齒輪排[8]。這種布置方式主減速器位于離合器與齒輪變速器中間的下部。 橫置型齒輪變速器是將發(fā)動機橫置，在發(fā)動機相同的方向上布置變速器，多采用

33、兩軸式齒輪排。其特點是：變速器輸入軸上多數(shù)齒輪與軸做成一體；離合器殼體、變速器殼體及附加變速器殼體和主減速器殼體連為一體；因主減速器齒輪用斜齒圓柱齒輪，故可與變速器齒輪用同一種潤滑油來潤滑。由于任務(wù)書中已經(jīng)明確發(fā)動機為橫置型，因此本次設(shè)計選擇橫置變速器型式。 變速器的傳動比范圍有著比較明確的規(guī)定。最高檔可以是直接檔，傳動比為1.0；有的變速器最高檔是超速檔，傳動比為0.7～0.8。影響最低檔傳動比選取的因素有：發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速所要求的汽車最大爬坡能力、驅(qū)動輪與路面間的附著力、主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑以及所要求達(dá)到的最低穩(wěn)定行駛車速等。目前乘用車的傳動比范圍在3.0～4.5之間

34、。 本次設(shè)計公比選擇1.4，五檔傳動比為0.81；四檔傳動比為1；三檔傳動比為1.4；二檔傳動比為1.96；一檔傳動比為3.2；倒檔傳動比為3.3。 綜上所述，本次所設(shè)計的變速器結(jié)構(gòu)類型為橫置兩軸式五檔手動變速器。 2.3換擋方式 手動變速器換檔形式分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。 滑動齒輪換檔通常是采用滑動直齒輪進行換檔，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，緊湊，容易制造。缺點是換檔時齒端面承受很大的沖擊。 用嚙合套換檔，這種結(jié)構(gòu)既具有斜齒輪傳動的優(yōu)點，同時克服了滑動齒輪換檔時，沖擊力集中在1~2個輪齒上的缺陷。它的缺點是增大了變速器的軸向尺寸，未能徹底消除齒輪端面所受到的沖擊。

35、現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器。使用同步器可減輕接合齒在換檔時引起的沖擊及零件的損壞。并且具有操縱輕便，經(jīng)濟性和縮短換檔時間等優(yōu)點。其缺點是零件增多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，軸向尺寸增加，制造要求高，同步環(huán)磨損大，壽命低。但是近年來，由于同步器廣泛使用，壽命問題已解決，因此本設(shè)計采用鎖環(huán)式同步器換檔方式。 目前，手動變速器使用的齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。 與直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒輪特點是：使用壽命長，工作時噪聲低，沒有直齒輪的嚙合沖擊現(xiàn)象，運行比較平穩(wěn)，容易保證傳動比恒定，重合度大，降低了每對齒輪的載荷，提高了齒輪的承載能力；缺點是制造時稍復(fù)雜，工作時有軸向力，這對軸承不利。由于斜

36、齒輪傳動嚙合性好，傳動平穩(wěn)、噪聲小，因此本次設(shè)計均采用斜齒輪傳動。 2.4倒檔布置方式 圖2.1為常見的倒檔布置方案。圖2.1b所示方案的優(yōu)點是換倒檔時利用了中間軸上的一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換檔時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換檔困難。圖2.1c所示方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點是換檔程序不合理。圖2.1e所示方案是將中間軸上的一，倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖2.1f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更為輕便。 圖2.1 變速器倒檔傳動方案 本設(shè)計采用圖2.1f所示的倒檔傳動方案。 2.5變速器軸承 做旋轉(zhuǎn)運動的變速器軸支承在殼體或其他部位的地方

37、以及齒輪與軸不做固定連接處應(yīng)安置軸承。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。 汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，采用尺寸大些的軸承結(jié)構(gòu)受限制，常在布置上有困難。在本設(shè)計中變速器輸入軸伸出端支撐在飛輪的內(nèi)腔里，采用圓柱滾子軸承使輸入軸前端得到支承。作用在輸入軸常嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)輸入軸后部軸承傳給變速器殼體，輸入軸后端軸承采用了球軸承。變速器的輸出軸布置在內(nèi)腔中，選用圓錐滾子軸承做輸出軸伸出端支承，以承受軸向力；輸出軸后端采用了圓柱滾子軸承，以承受軸向力。 2.6變速器的潤滑 為了減

38、少摩擦引起的零件磨損及功率損耗,需要對變速器各齒輪及軸承進行潤滑。目前主要的潤滑方式有：壓力潤滑，飛濺潤滑，潤滑脂潤滑，油霧潤滑。 ????壓力供油潤滑的主要優(yōu)點是供油量充分，流動的潤滑油可以帶走摩擦熱，還可以把摩擦表面的金屬顆粒沖走并過濾掉，但是壓力供油潤滑裝置比較復(fù)雜。油霧潤滑的主要優(yōu)點是潤滑效果均勻，流動的壓縮空氣有良好的散熱作用。飛濺潤滑優(yōu)點是不用機油泵，構(gòu)造簡單，缺點是從外部甩油很難將油供給軸承[5]。潤滑脂潤滑的優(yōu)點是潤滑脂供脂機構(gòu)簡單；可使用在寬溫度范圍，缺點是不適于在特高轉(zhuǎn)速、精密微型軸承上使用；潤滑脂在填充、更換、洗凈等操作因難等[4]。 綜合上述潤滑方式的優(yōu)缺點以及實際

39、情況，本次設(shè)計選用飛濺潤滑方式。 2.7變速器的操縱機構(gòu) 變速器操縱機構(gòu)的功用是使駕駛員能夠根據(jù)道路情況準(zhǔn)確可靠地掛上或者摘下變速器某個檔位，以保證汽車安全行駛。 變速器操縱機構(gòu)按距離駕駛員座位的遠(yuǎn)近，可以分為直接操縱機構(gòu)和遠(yuǎn)距離操縱機構(gòu)[1]。 直接操縱手動換檔式結(jié)構(gòu)型式簡單，可以布置在離駕駛員座附近，變速桿直接裝在變速器上，依靠駕駛員手力直接完成換檔功能。其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，操縱方便，維修簡便[7]。 遠(yuǎn)距離操縱手動換檔式結(jié)構(gòu)必須有足夠的剛性，且各連接件之間的間隙不能過大。變速器離駕駛座較遠(yuǎn)，需要在變速器與撥叉之間布置若干傳動件，換檔手力需要經(jīng)過這些轉(zhuǎn)換機構(gòu)才能完成換檔工

40、作。 本設(shè)計選用直接操作手動換檔變速器，換檔位置如圖2.2所示： 圖2.2 檔位分布圖 設(shè)計變速器操縱機構(gòu)時，應(yīng)滿足以下要求： 1.換檔時只允許掛一個檔。這通?？炕ユi裝置來保證。 2.在掛檔的過程中，若操縱變速桿推動撥叉前后移動的距離不足時，齒輪將不能在完全齒寬上嚙合而影響齒輪的壽命。即使達(dá)到完全齒寬嚙合，也可能由于汽車震動等原因，齒輪產(chǎn)生軸向移動而減少了齒輪的嚙合長度，甚至完全脫離嚙合。為了防止這種情況的發(fā)生，應(yīng)設(shè)置自鎖裝置。 3.汽車行進中若誤掛倒檔，變速器齒輪間將發(fā)生極大沖擊，導(dǎo)致零件損壞。汽車起步時如果誤掛倒檔，則容易出現(xiàn)安全事故。為此，應(yīng)設(shè)置倒檔鎖。 2.

41、8傳動方案 經(jīng)過計算得,一檔傳動比為3.2；二檔傳動比為2.23；三檔傳動比為1.45；四檔傳動比為1；五檔傳動比為0.75；倒檔傳動比為3.2，中心距70mm，通過對齒輪、同步器、軸承等的計算得出尺寸布置圖如圖2.3所示。 圖2.3 變速器尺寸布置圖 3 變速器主要參數(shù)的選擇與計算 3.1設(shè)計初始數(shù)據(jù) 最高車速： 172Km/h 最大功率/轉(zhuǎn)速：78KW/6000rpm 最大扭矩/轉(zhuǎn)速： 146N·m/3600rpm 整備質(zhì)量： 1300Kg 車輪：185/60 R14 軸距：2400mm 輪距：1400mm 3.

42、2變速器各檔傳動比的確定 傳動比按下式計算[2]： = 0.377 …………………………………………… （3.1） 式中： —最高車速 —發(fā)動機最大功率轉(zhuǎn)速 —車輪半徑 —變速器最小傳動比 乘用車取0.75 —主減速器傳動比 =9549×…………………………………………………（3.2） 式中：Pemax —發(fā)動機最大功率 —轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)，1.1～1.3，本次設(shè)計取1.2 代入數(shù)據(jù)，得=6121. 8r/min / =1.7 符合要求 =0.377×

43、………………………………………………（3.3） 代入數(shù)據(jù)得，i0 = 4.562 圓柱齒輪主減速器，當(dāng)≤6時，取=90% 最大傳動比的選擇： （1）滿足最大爬坡度。 …………………………………………………（3.4） 式中：G—作用在汽車上的重力，，—汽車質(zhì)量，—重力加速度，=13000N； —發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，=146N.m； —主減速器傳動比，=4.562 —傳動系效率，=90%； —車輪半徑，=0.289m； —滾動阻力系數(shù)，取=0.0165×[1+0.01(-50)]=0.03795； —爬坡度，取=16.7° 將數(shù)據(jù)代入上式，得

44、 （2）滿足附著條件： ·φ ……………………………………………（3.5） 式中：Φ為附著系數(shù)，取值范圍為0.5~0.6，取0.6 為汽車滿載靜止于水平面，驅(qū)動橋給地面的載荷，這里取70%mg ； 將數(shù)據(jù)代入上式，得≤3.283 ； 綜合上述，得2.551≤≤3.283 ； 取=3.2 ；在3.0~4.5范圍內(nèi)，故符合。 其他各檔傳動比的確定： 按等比級數(shù)原則，一般汽車各檔傳動比大致符合如下關(guān)系[3]：………………………………………………（3.6） =1.437 所以其他各檔傳動比為： =3.2

45、， =2.227，=1.55，=1.079（修正為1） ，=0.75 3.3中心距A的確定 初選中心距：發(fā)動機前置前驅(qū)的乘用車變速器中心距A，可根據(jù)發(fā)動機排量與變速器中心距A的統(tǒng)計數(shù)據(jù)初選，A=70mm 3.4齒輪參數(shù) 3.4.1 模數(shù) 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利于換檔。 表3.1　汽車變速器齒輪法向模數(shù) 車型 乘用車的發(fā)動機排量V/L 貨車的最大總質(zhì)量/t 1.0≤V≤1.6 1.6＜V≤2.5 6.0＜≤14 ＞14.0

46、 模數(shù)/mm 2.25～2.75 2.75～3.00 3.50～4.50 4.50~6.00 表3.2　汽車變速器常用齒輪模數(shù) 一系列 1.00 1.25 1.50 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00 二系列 1.75 2.25 2.75 3.25 3.50 3.75 4.50 5.50 —— 發(fā)動機排量為1.6L，根據(jù)表3.1及3.2，齒輪的模數(shù)定為2.25～2.75mm。 3.4.2 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

47、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。 變速器齒輪普遍采用標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°。 3.4.3 螺旋角 實驗證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度也相應(yīng)提高。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)、噪聲降低。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。 乘用車兩軸式變速器螺旋角： = 20°～25°,取 = 20°。 3.4.4 齒寬 直齒，為齒寬系數(shù)，取為4.5～8.0，取7.0； 斜齒，取為6.0～8.5。 采用嚙合套或同步器換檔時，其接合齒的工作寬度初選時可取為2～4mm，取4mm。

48、 ………………………………………………（3.7） 式中 ----齒輪的接觸應(yīng)力（MPa）； F ----齒面上的法向力（N），； ----圓周力在（N）， ； ----節(jié)點處的壓力角（°）； ----齒輪螺旋角（°）； E ----齒輪材料的彈性模量（MPa），查資料可??； B ----齒輪接觸的實際寬度，20mm； ----主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑（mm）； 直齒輪：

49、 斜齒輪： 其中，分別為主從動齒輪節(jié)圓半徑（mm）。 將作用在變速器第一軸上的載荷作為計算載荷時，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見下表： 表3.3 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 /MPa 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 1900~2000 950~1000 常嚙合齒輪和高檔 1300~1400 650~700 取最大接觸應(yīng)力，將數(shù)據(jù)代入公

50、式3.7中得各齒輪齒寬： 一檔齒寬b1 = 24mm 二檔齒寬b2 = 22mm 三檔齒寬b3 = 22mm 四檔齒寬b4 = 20mm 五檔齒寬b5 = 20mm 倒檔齒寬bR = 23mm 3.4.5 齒頂高系數(shù) 在齒輪加工精度提高以后，包括我國在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00. 3.5 齒輪的設(shè)計與計算 3.5.1計算各軸的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機最大扭矩為146N.m，齒輪傳動效率99%，離合器傳動效率98%，軸承傳動效率96%。 輸入軸 == 146×0.98 = 143.08N.m 輸

51、出軸 == 143.08×96%×99% = 135.98N.m 輸出軸一檔 = 135.98×3.2 = 435.145N.m 輸出軸二檔 = 135.98×2.227 = 302.827N.m 輸出軸三檔 = 135.98×1.55 = 210.769N.m 輸出軸四檔 = 135.98×1.079 = 146.72N.m 輸出軸五檔 = 135.98×0.75 = 101.985N.m 倒檔 =143.08×0.96×0.99×3.09=420.188N.m 3.5.2

52、各檔齒輪參數(shù)的計算 一檔齒輪為斜齒輪，法向模數(shù)為mn = 3，初選=20° 一檔傳動比為……………………………………（3.8） 為了求，的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和，對斜齒 ……………………………………………（3.9） 式中：A — 中心距 mn — 法向模數(shù) 將數(shù)據(jù)代入上式，得Zh = 43.96取整為44 即 取17 =44-17=27 因為計算齒數(shù)和后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的和齒輪變位系數(shù)重新計算中心距。 ……………………………………………………（3.10） 將數(shù)據(jù)代入上式，得A0 =

53、70.23mm 對一檔齒輪進行角度變位： 端面嚙合角 ： tan=tan/cos…………………（3.11） 代入數(shù)據(jù)，得 =21.42° 嚙合角 ： cos=…………………………（3.12） =0.932 代入數(shù)據(jù)，得 =21.29° 變位系數(shù)之和 …………（3.13） =-0.11 查變位系數(shù)線圖得： 計算一檔齒輪9、10參數(shù)： 分度圓直徑 =3×17/cos20°=54.27mm =3×27/2

54、0°=85.71mm 齒頂高 =3.74mm =1.415mm 式中： =（66-66.06）/2.5=-0.024 = -0.11+0.024 = -0.086 齒根高 =2.1mm =4.425mm 齒頂圓直徑 =39.836mm =102.062mm 齒根圓直徑 =28.156mm =9

55、0.914mm 當(dāng)量齒數(shù) =20.49 =32.54 驗算中心距 A==69.99mm 二檔齒輪為斜齒輪，模數(shù)為2.75，初選=20° 將數(shù)據(jù)代入上式，得Z7 + Z8 = 47.83 取整為48 取整為23,=25 對二檔齒輪進行角度變位： 理論中心距 =70.23mm 端面壓力角 tan=tan/cos 代入數(shù)據(jù)，得 =21.574°

56、 端面嚙合角 = 代入數(shù)據(jù)，得 變位系數(shù)之和 = -0.216 查變位系數(shù)線圖得： -0.216 =0.35 = 二檔齒輪參數(shù)： 分度圓直徑 =67.01mm =73.03mm 齒頂高 =3.029mm =0.9675mm 式中： = -0.22 =-0.004 齒根高

57、 =2.025mm =4.086mm 齒頂圓直徑 =47.928mm =93.063mm 齒根圓直徑 =37.370mm =82.956mm 當(dāng)量齒數(shù) =27.72 =30.13 驗算中心距 A==70.02mm 三檔齒輪為斜齒輪，模數(shù)為2.75，初選=20°。 =1.55 將數(shù)據(jù)代

58、入上式，得=47.83, 取整為48 得取整19，=29 對三檔齒輪進行角度變?yōu)椋? 理論中心距 =70.24mm 端面壓力角 tan=tan/cos=0.388 代入數(shù)據(jù)，得 =21.218° 端面嚙合角 ==0.9426 代入數(shù)據(jù)，得 變位系數(shù)之和 = -0.31 查變位系數(shù)線圖得： =0.19 = -0.50 三檔齒輪5、6參數(shù)： 分度圓直徑 =55.60mm

59、 =84.37mm 齒頂高 =2.642mm =1.089mm 式中： = -0.326 =0.016 齒根高 =2.385mm =3.938mm 齒頂圓直徑 =56.245mm =84.686mm 齒根圓直徑 =46.191mm =74.633mm 當(dāng)量齒數(shù)

60、 =22.90 =34.95 驗算中心距 A==69.98mm 四檔齒輪為斜齒輪，初選=20°模數(shù)=2.5 =1.079 將數(shù)據(jù)代入上式，得Z3 + Z4 = 51.62，取整為52 取整為25 =27 對四檔齒輪進行角度變位： 理論中心距 =69.87mm 端面壓力角 tan=tan/cos=0.3922 代入數(shù)據(jù)，得 =21.42° 端面嚙合角 ==

61、0.946 代入數(shù)據(jù)，得 變位系數(shù)之和 = -0.39 查變位系數(shù)線圖得： = -0.03 = -0.36 四檔齒輪3、4參數(shù)： 分度圓直徑 =66.31mm =73.63mm 齒頂高 =2.375mm =1.55mm 式中： =

62、-0.41 =-0.02 齒根高 =3.2mm =4.025mm 齒頂圓直徑 =67.692mm =74.251mm 齒根圓直徑 =56.542mm =63.101mm 當(dāng)量齒數(shù) =30.13 =32.54 驗算中心距 A==69.97mm 五檔齒輪為

63、斜齒輪，初選=20°模數(shù)=2. 5 =0.75 將數(shù)據(jù)代入上式，得Z1 + Z2 =52.62取整為53 取整為30 ，Z2=23 對五檔齒輪進行角度變位： 理論中心距 =70.50mm 端面壓力角 tan=tan/cos=0.388 =21.218° 端面嚙合角 ==0.9426

64、 變位系數(shù)之和 = -0.31 查變位系數(shù)線圖得： = 0.19 = -0.50 五檔齒輪1、2參數(shù)： 分度圓直徑 =79.01mm =61.09mm 齒頂高 =2.642mm =1.089mm 式中： =-0.326 =-0.086 齒

65、根高 =2.385mm =3.938mm 齒頂圓直徑 =80.512mm =60.419mm 齒根圓直徑 =70.458mm =50.365mm 當(dāng)量齒數(shù) =36.15 =27.72 驗算中心距 A==70.05mm 確定倒檔齒輪齒數(shù) 倒檔齒輪選用的模數(shù)與一檔相同，倒檔齒輪的齒數(shù)一般在

66、21～23之間，初選后，可計算出輸入軸與倒檔軸的中心距。初選=21，=11，則： =48mm 為保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運動干涉，齒輪12和13的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙，則齒輪13的齒頂圓直徑應(yīng)為 =2×70－3×(11+2)－1 =100mm =31.33 為了保證齒輪12和13的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙，取=34 計算倒檔軸和輸出軸的中心距 =81mm 計算倒檔傳動比 =3.09 3.5.3齒輪材料 (1) 滿足工作條件的要求 對于一般動力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。 (2) 合理選擇材料配對 為提高抗膠合性能，大、小輪應(yīng)采用不同鋼號材料,對硬度≤350HBS的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在30～50HBS左右。 (3) 考慮加工工藝及熱處理工藝 汽車變速器一般采用齒輪滲碳硬化熱處理。表面硬度58～63HRC；心部硬度33～48HRC[12]。 對于大模數(shù)的重型汽車變