轻型载货车五档变速器总成及变速传动机构设计目录
第一章前言
第二章轻型载货车主要参数的确定
2.1质量参数的确定
2.2发动机的选型
第三章变速器的设计与计算
3.1设计方案的确定
3.1.1两轴式
3.1.2三轴式
3.1.3液力机械式
3.1.4确定方案
3.2零部件的结构分析
3.3基本参数的确定
3.3.1变速器的档位数和传动比
3.3.2中心距
3.3.3变速器的轴向尺寸
3.3.4齿轮参数
3.3.5各档齿轮齿数的分配
3.4齿轮的设计计算
3.4.1几何尺寸计算
3.4.2齿轮的材料及热处理
3.4.3齿轮的弯曲强度
3.4.4齿轮的接触强度
第一章前言
本次设计的课题为轻型载货车五档变速器总成及变速传动机构设计，该课题来源于结合生产实际。
本次课题研究的主要内容是：
1.进行变速传动机构的设计<不包括同步器），完成标准件的选型。
2.完成强度计算。
3.对轴、齿轮等主要零件进行制造工艺分析。
4.对变速器装配工艺进行分析，包括装配顺序、轴承游隙调整、润滑等
关于变速器的设计，首先要确定变速器的各档位的传动比和中心距，然后计算出齿轮参数以选择合适的齿轮并且对其进行校核，接着是初选变速器轴与轴承并且完成对轴和轴承的校核，最终完成了变速器的零件图和装配图的绘制。
本课题所设计出的变速器可以解决如下问题：
a.正确选择变速器的档位数和传动比，使之与发动机参数匹配，以保证汽车具有良好的动力性与经济性；
b.设置空档以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离；设置倒档使汽车可以倒退行驶；
c.操纵简单、方便、迅速、省力；
d.传动效率高，工作平稳、无噪声；
e.体小、质轻、承载能力强，工作可靠；
f.制造容易、成本低廉、维修方便、使用寿命长；
g.贯彻零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规定。
第二章轻型载货车主要参数确定
2.1 质量参数的确定
商用货车的总质量m a由整备质量m0、载质量m e和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，即m a=m0+m e+65n1
1>整车整备质量m0 由m a= m0+m e+65n1,得：
m0=m a-(m e+65n1>
=3720-(1750+65×2）
=1840kg m0=1840kg
2>质量系数ηm0 ηm0=m e/m0=1750/1840
=0.951 ηm0=0.951
2.2 发动机的选型
根据已知数据对发动机最大功率进行估算，由公式：
其中A≈B1H=1.414×2.023=2.8605m2
代入数据，得：
=1/0.90<3720×9.8×0.02×100/3600+0.9×2.8605×1003/71640）
= 58.5kw
参考数据，选用以下发动机，主要参数如下：
第三章变速器的设计与计算
3.1 设计方案的确定
轻型载货车变速器一般选用机械式变速器，它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。采用这种变速器的轻型载货车通常有3～5个前进档和一个倒档。
最近几年液力机械变速器和机械式无级变速器在汽车上的应用越来越广泛，根据目前广泛使用变速器的种类，以及应用的范围，初步拟定三种设计方案。
3.1.1 两轴式
两轴式变速器结构简单、紧凑且除最高档外其他各档的传动效率高。两轴式变速器的第二轴<即输出轴）与主减速器主动齿轮做成一体。当发动机纵置时，主减速器可用螺旋锥齿轮或双曲面齿轮；当发动机横置时则可用圆柱齿轮。除倒档常用滑动齿轮<直齿圆柱齿轮）外，其他档位均采用常啮合齿轮<斜齿圆柱齿轮）传动,但两轴式变速器没有直接档，因此在高档工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声较大，也增加了磨损。这种结构适用于发动机前置、前轮驱动或发动机后置、后轮驱动的轿车和微、轻型货车上，其特点是输入轴和输出轴平行，无中间轴。
3.1.2 三轴式
三轴式变速器的第一轴常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、二轴同心。将第一、二轴直接连接起来传递转矩则称为直接档。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、二轴也仅传递转矩．因此，直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小, 其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此，在齿轮中心距<影响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，但除了直接档外其他各档的传动效率有所降低，适用于传统的发动机前置、后轮驱动的布置形式。
3.1.3 液力机械式
由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成,其特点是传动比可在最大值和最小值之间的几个间断范围内作无级变化，但结构复杂，造价高，传动效率低。
3.1.4 确定方案
由于轻型载货车一般是传统的发动机前置，后轮驱动的布置形式，同时考虑到制造成本以及便于用户维护等因素，再结合变速器的特点和任务书的要求，现选用三轴式变速器<见图3-1）。
图3-1 三轴式变速器
与前进档位比较，倒档使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒档，故多数方案均采用直齿滑动齿轮方式倒档。变速器的一档或倒档因传动比大，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，最终表现出齿轮磨损加快和工作噪声增加。为此，一档与倒档，都应当布置在靠近轴的支承处，以便改善上述不良状况，本课题采用如下方案<见图3-2）。
图3-2 倒档布置
3.2 零部件的结构分析
a.齿轮型式
考虑到本课题采用三轴式变速器，采用同步器换档，故选用直齿圆柱齿轮用来换档。
b.轴的结构分析
变速器轴在工作时承受转矩及弯矩，轴的明显变形将影响齿轮正常啮合，产生较大的噪声，降低使用寿命。轴的结构形状除应保证其强度与刚度外，还应考虑齿轮、轴承等的安装、固定，它与加工工艺也有密切关系。
第一轴通常与齿轮做成一体，其长度决定于离合器总成的轴向尺寸。第一轴的花健尺寸与离合器从动盘毂的内花键统一考虑，目前一般都采用齿侧定心的矩形花键，键齿之间为动配合。
第二轴制成阶梯式的以便于齿轮安装，从受力及合理利用材料来看，也是需要的。渐开线花键固定连接的精度要求比矩形花键低，但定位性能好，承载能力大，且键齿高较小使小径相应增大，可增强轴的刚度。当一档、倒档采用滑动齿轮挂档时，第二轴的相应花键则采用矩形花键
及动配合，这时不仅要求磨削定心的外径，一般也要磨削键齿侧，而矩形花键的齿侧磨削要比渐开线花键容易。
变速器中间轴分为旋转式及固定式两种。
旋转式中间轴支承在前后两个滚动轴承上。其上的一档齿轮常与轴做成一体，而高档齿轮则用键或过盈配合与轴连接以便于更换。
固定式中间轴为仅起支承作用的光轴，与壳体呈轻压配合并用锁片等作轴向定位。刚度主要由支承于其上的连体齿轮<宝塔齿轮）的结构保证。仅用于当壳体上无足够位置设置滚动轴承和轴承盖时。
c.轴承型式
变速器多采用滚动轴承，即向心球轴承、向心短圆柱滚子轴承、滚针轴承以及圆锥滚子轴承。通常是根据变速器的结构选定，再验算其寿命。
第一轴前轴承<安装在发动机飞轮内腔中）采用向心球轴承：后轴承为外圈带止动槽的向心球轴承，因为它不仅受径向负荷而且承受向外的轴向负荷。为便于第一轴的拆装，后轴承的座孔直径应大于第一轴齿轮的齿顶圆直径。
第二轴前端多采用滚针轴承或短圆柱滚子轴承；后端采用带止动槽的单列向心球轴承，因为它也要承受向外的轴向力。某些轿车往往在加长的第二轴后端设置辅助支承，并选择向心球轴承。
旋转式中间轴前端多采用向心短圆柱滚子轴承，此轴承不承受轴向力，因为在该处布置轴承盖困难；后轴承为带止动槽的向心球轴承。中间轴的轴向力应力求相互抵销，未抵销部分由后轴承承受。中间轴轴承的径向尺寸常受中心距尺寸限制，故有时采用无内圈的短圆柱滚子轴承。固定式中间轴采用滚针轴承或圆柱滚子轴承支承着连体齿轮<塔轮，宝塔齿轮）。
3.3 基本参数的确定
3.3.1 变速器的档位数和传动比
不同类型汽车的变速器，其档位数也不尽相同。轿车变速器传动比变化范围较小<约为3～4），过去常用3个或4个前进档，但近年来为了提高其动力性尤其是燃料经济性，多已采用5个前进档。轻型货车变速器的传动比变化范围约为5～6，其他货车为7以上，其中总质量在3.5t以下者多用四档变速器，为了降低油耗亦趋向于增加1个超速档；总质量为3.5～l0t多用五档变速器；大于l0t的多用6个前进档或更多的档位。
选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等来综合考虑、确定。
a.根据汽车最大爬坡度确定
汽车爬陡坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有：
<3-1）
则由最大爬坡度要求的变速器Ⅰ档传动比为：
<3-2）
式中——汽车总质量；
——重力加速度；
——道路阻力系数；
Ψmax——道路最大阻力系数；
——最大爬坡要求；
——驱动车轮的滚动半径；
——发动机最大转矩；
——主减速比；
——汽车传动系的传动效率。
主减速比i0的确定：
<3-3）
式中 r r——车轮的滚动半径，m；
n p——发动机转速，r/min；
i gh——变速器最高档传动比；
v amax——最高车速，km/h。
本课题变速器i gh=1，一般货车的最大爬坡度约为30%，即=16.7°，f=0.02 由公式<3-3）得：
由公式<3-2）得：
Ψmax=0.02cos16.7°+sin16.7°=0.306
b.根据驱动车轮与路面的附着条件确定
变速器Ⅰ档传动比为：
<3-4）
式中——汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷；
——道路的附着系数，计算时取=0.5～0.6。
因为货车4×2后轮单胎满载时后轴的轴荷分配范围为60%～68%所以
G2=3720×9.8×68％=24790N
由公式<3-3）和公式<3-4）得：
综合a和b条件得：
4.36≤i g1≤
5.82，取i g1=<4.36+5.82）/2≈5.09
变速器的1档传动比应根据上述条件确定。变速器的最高档一般为直接档，有时用超速档。中间档的传动比理论上按公比为<其中n为档位数）的几何级数排列。
因为 1.502，所以i g4=q=1.502，i g3=i g4×q=2.256，i g2=i g3×
q=3.389，
实际上与理论值略有出入，因齿数为整数且常用档位间的公比宜小些，另外还要考虑与发动机参数的合理匹配。
在变速器结构方案、档位数和传动比确定后，即可进行其他基本参数的选择与计算。
3.3.2中心距
中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响，所选的中心距应能保证齿轮的强度。三轴式变速器的中心距A <3-5） 式中——中心距系数。对轿车取8.9～9.3；对货车取8.6～9.6；对多档主变速器，取9.5～11； ——变速器处于Ⅰ档时的输出转矩，；<3-6） ——发动机最大转矩，N?m； ——变速器的Ⅰ档传动比； ——变速器的传动效率，取0.96。 由公式<3-6）得： =157×5.09×0.96=767.165N·m 由公式<3-5）得: mm 初选中心距也可以由发动机最大转矩按下式直接求出： <3-7） 式中——按发动机最大转矩直接求中心距时的中心距系数，对轿车取14.5～16.0，对货车取17.0～19.5。 由公式<3-7）得: mm 商用车变速器的中心距约在80～170mm范围内变化,初选A=100mm 3.3.3变速器的轴向尺寸 变速器的轴向尺寸与档位数、齿轮型式、换档机构的结构型式等都有直接关系，设计初可根据中心距A的尺寸参用下列关系初选。 货车变速器壳体的轴向尺寸： 四档<2.4～2.8）A 五档<2.7～3.0）A 六档 <3.2～3.5）A 初选轴向尺寸:<2.7～3.0）A=<2.7～3.0）×100=270～300mm 变速器壳体的轴向尺寸最后应由变速器总图的结构尺寸链确定。 3.3.4齿轮参数 a.齿轮模 齿轮模数由轮齿的弯曲疲劳强度或最大载荷作用下的静强度所决定。选择模数时应考虑到当增大齿宽而减小模数时将降低变速器的噪声，而为了减小变速器的质量，则应增大模数并减小齿宽和中心距。降低噪声水平对轿车很重要，而对载货汽车则应重视减小质量。 根据圆柱齿轮强度的简化计算方法，可列出齿轮模数m与弯曲应力之间有如下关系： 直齿轮模数 <3-8） 式中——计算载荷，N?mm； ——应力集中系数，直齿齿轮取1.65； ——摩擦力影响系数，主动齿轮取1.1，被动齿轮取0.9； ——齿轮齿数； ——齿宽系数，直齿齿轮取4.4～7.0； ——齿形系数，见图3-3。齿高系数相同、节点处压力角不同时：， ，，；压力角相同、齿高系数为0.8时， ； ——轮齿弯曲应力，当时，直齿齿轮的许用应力MPa。 图3-3 齿形系数y<当载荷作用在齿顶,α=20°,f0=1.0） 根据参考同类车型，初选第一轴的轴齿轮的齿数z=19，查图3-3得y=0.125。 由公式<3-8）得： ≈2.734～3.515 从轮齿应力的合理性及强度考虑,每对齿轮应有各自的模数,但出于工艺考虑，模数应尽量统一, 多采用折衷方案。表3-1给出了汽车变速器齿轮模数范围。 表 设计时所选模数应符合国标GB1357-78规定<表3-2）并满足强度要求。 由表3-1和表3-2并且参照同类车型选取m=3.5。 b.齿形、压力角和螺旋角 汽车变速器齿轮的齿形、压力角和螺旋角按下表取值。 齿形压力角较小时，重合度较大，并降低了轮齿刚度，为此能减少进入啮合和退出啮合时的动载荷，使传动平稳，有利于降低噪声；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。实验证明对于直齿轮压力角为28°时强度最高，超过28°强度增加不多；实际上，因国家规定的标准压力角为20°，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为20°。本课题的所有齿轮选用 标准齿轮。 c.齿宽 齿宽的选择既要考虑变速器的质量小、轴向尺寸紧凑，又要保证齿轮强度和工作平稳性。通常 是根据齿轮模数来确定齿宽b： <3-9） 式中——齿宽系数，直齿齿轮取4.4～7.0，斜齿轮取7.0～8.6； ——法面模数。 第一轴常啮合齿轮副的齿宽系数可取大些，以提高传动的平稳性和齿轮寿命。 由公式<3-9）得： b=<4.4～7.0）×3.5=15.4～24.5mm,可以确定各挡的齿轮的齿宽。 常啮合齿轮副：中间轴上的齿轮b=21mm,第一轴轴齿轮b=21mm，对应第二轴齿宽b=21mm 1档：中间轴上齿轮b=31mm,对应的一档齿轮b=21mm； 倒档：b=75mm，对应的倒档齿轮b=21mm。 d.齿顶高系数 在齿轮加工精度提高以后，短齿制齿轮不再被使用，包括我国在内，规定齿轮的齿顶高系数f0＝1.0，为一般汽车变速器齿轮所采用。现代轿车变速器多采用齿顶高系数大于1的“高齿齿轮”<或相对于短齿齿轮而言而称为长齿齿轮），因为它不仅可使重合度增大，而且在强度、噪声、动载荷和振动等方面均比正常齿高的齿轮有显著改善，但存在相对滑动速度大、易发生轮齿根切或齿顶变尖<齿顶厚小于0.3）等问题。本课题的齿顶高系数f0＝1.0。 3.3.5各档齿轮齿数的分配 在初选变速器的档位数、传动比、中心距、轴向尺寸及齿轮模数和螺旋角并绘出变速器的结构 方案简图后，即可对各档齿轮的齿数进行分配。 图3-4 本课题变速器结构简图 a.确定1档齿轮的齿数 已知1档传动比， 且 (3-10> 为了确定z9、z10的齿数，先求其齿数和： 直齿齿轮： <3-11） 先取齿数和为整数，然后分配给z9、z10。为了使z9/z10尽量大一些，应将z10取得尽量小一些，这样，在i g1已定的条件下z2/z1的传动比可小些，以使第一轴常啮合齿轮可分配到较多齿数，以便在其内腔设置第二轴的前轴承。Z10的最少齿数受到中间轴轴径的限制，因此z10的选定应与中间轴轴径的确定统一考虑。货车变速器中间轴的1档直齿轮的最小齿数为12～17，选择齿轮的齿数时应注意最好不使相配齿轮的齿数和为偶数，以减小大、小齿轮的齿数间有共约数的机会，否则会引起齿面的不均匀磨损。 由公式<3-11）得： 参考数据，取=59，考虑到上述条件以及选用了标准齿轮<齿数不要小于17），故取z10=17， 得出z9=60-17=42。 b.修正中心距A 若计算所得的z9、z10不是整数，则取为整数后需按该式反算中心距A，修正后的中心距则是各档齿轮齿数分配的依据。 由公式<3-11）得： A=<3.5×59）/2=103.25mm c.确定常啮合传动齿轮副的齿数 <3-12） 确定了z7、z8后由公式<3-11）和<3-12）联立方程求解z1、z2 , 故z1=19；z2=40 d.确定其他档位的齿轮齿数 2档齿轮副： <3-13） 由公式<3-11）和<3-13）联立方程求解z5、z6。 因为 i g2= i g3×q=3.389，所以先试凑z5、z6。 得出z7=36、z8=23，此时i g2=3.3。 3档齿轮副： <3-14） 由公式<3-11）和<3-14）联立方程求解z5、z6。 因为 i g3= i g4×q =2.256，所以先试凑z5、z6。 得出z5=28、z6=31，此时i g3=1.9。 4档齿轮副： <3-15） 由公式<3-11）和<3-13）联立方程求解z3、z4。 i g4=q=1.502，所以先试凑z3、z4。 得出z3=23、z4=36，此时i g4=1.3 e.确定倒档齿轮 通常1档与倒档选用同一模数，且通常倒档齿轮齿数z12=21～23。则中间轴与倒档轴之间的中心距为： <3-16） 初选z12=22,由公式<3-15）得: 为了避免干涉，齿轮10与齿轮11的齿顶圆之间应有不小于0.5mm的间隙，则 <3-17） 由公式<3-16）得: mm d11=d a11-2h a=76-2×3.5=69mm 根据d11选择齿数，取z11=19。 最后计算倒档与第二轴的中心距： <3-18） 由公式<3-17）得: mm ≈6.02 综合上述计算修正一下各档的传动比<见下表）。 表3-4 各档速比 3.4齿轮的设计计算 3.4.1 几何尺寸计算[10] 常啮合齿轮副：Z1=19 d=mz=3.5×19=66.5 d a=d+2h a=66.5+2×3.5=73.5 d f=d-2h f=66.5-2×3.5×1.25=57.75 Z2=40 d=mz=3.5×40=140 d a=d+2h a=140+2×3.5=147 d f=d-2h f=140-2×3.5×1.25=131.25 1档齿轮副： Z10=17 d=mz=3.5×17=59.5 d a=d+2h a=59.5+2×3.5=66.5 d f=d-2h f=59.5-2×3.5×1.25=50.75 Z9=42 d=mz=3.5×42=147 d a=d+2h a=147+2×3.5=154 d f=d-2h f=147-2×3.5×1.25=138.25 2档齿轮副： Z8=23 d=mz=3.5×23=80.5 d a=d+2h a=80.5+2×3.5=87.5 d f=d-2h f=80.5-2×3.5×1.25=71.75 Z7=36 d=mz=3.5×36=126 d a=d+2h a=126+2×3.5=133 d f=d-2h f=126-2×3.5×1.25=117.25 3档齿轮副： Z6=31 d=mz=3.5×31=108.5 d a=d+2h a=108.5+2×3.5=115.5 d f=d-2h f=108.5-2×3.5×1.25=99.75 Z5=28 d=mz=3.5×28=98 d a=d+2h a=98+2×3.5=105 d f=d-2h f=98-2×3.5×1.25=89.25 4档齿轮副：Z4=36 d=mz=3.5×36=126 d a=d+2h a=126+2×3.5=133 d f=d-2h f=80.5-2×3.5×1.25=71.75 Z3=23 d=mz=3.5×23=80.5 d a=d+2h a=80.5+2×3.5=87.5 d f=d-2h f=80.5-2×3.5×1.25=71.75 倒档齿轮： Z12=22 d=mz=3.5×22=77 d a=d+2h a=77+2×3.5=84 d f=d-2h f=77-2×3.5×1.25=68.25 Z11=19 d=mz=3.5×19=66.5 d a=d+2h a=66.5+2×3.5=73.5 d f=d-2h f=66.5-2×3.5×1.25=57.75 见图3-4<单位：mm）。 3.4.2 齿轮的材料及热处理 现代汽车变速器齿轮大都采用渗碳合金钢制造,使轮齿表层的高硬度与轮齿心部的高韧性相结合,以大大提高其接触强度,弯曲强度及耐磨性。在选择齿轮的材料及热处理时也应考虑到其机械加 工性能及制造成本。 国产汽车变速器齿轮的常用材料是20CrMnTi,也有采用20Mn2TiB,20MnVB的。这些低碳合金钢都需随后的渗碳、淬火处理，以提高表面硬度，细化材料晶粒。为消除内应力，还要进行回火。变速器齿轮轮齿表面渗碳深度的推荐值如下[4]： m n≤3.5 渗碳深度0.8～1.2mm 3.5＜m n＜5 渗碳深度0.9～1.3mm m n≥5 渗碳深度1.0～1.6mm 渗碳齿轮在淬火、回火后，要求轮齿的表面硬度为HRC58～63，心部硬度为HRC33～48。 本课题变速器齿轮选用材料是20CrMnTi。 3.4.3 齿轮的弯曲强度 直齿齿轮弯曲应力： <3-19） 式中——计算载荷，N?mm； ——应力集中系数，直齿齿轮取1.65； ——摩擦力影响系数，主动齿轮取1.1，被动齿轮取0.9； ——齿轮模数； ——齿轮齿数； ——齿宽系数，直齿齿轮取4.4～7.0； ——齿形系数，见图3-3。齿高系数相同、节点处压力角不同时：， ，，；压力角相同、齿高系数为0.8时， ； ——轮齿弯曲应力，当时，直齿齿轮的许用应力MPa。 因为该变速器所有的齿轮采用同一种材料，所以当校核时只要校核受力最大和危险的档位齿 轮。故分别计算Ⅰ档、倒档齿轮的弯曲强度。 a.1档齿轮副：主动齿轮z10=17,从动齿轮z9=42 Ⅰ档主动齿轮的计算载荷T j=T emax i12=157×42/17≈387.9N·m 由公式<3-19）得: 主动齿轮z10的弯曲强度： 1档从动齿轮的计算载荷T j=T emax i gⅠ=157×5.09=799.1 N·m 从动齿轮z9的弯曲强度： b.倒档齿轮副:因为倒档齿轮相当于一个惰轮,所以主动齿轮是Z10=17，从动齿轮是Z12=22。通过 惰轮后主动齿轮是Z11=19，从动轮是Z9=42。 惰轮的计算载荷T j=T emax i12i1012=157×<42/19）×<22/17）≈449.1N·m 通过惰轮前，Z12=22的弯曲强度由公式<3-19）得: 通过惰轮后主动轮是Z11=19，从动轮是Z9=42。 Z11的计算载荷T j=T emax i12i1012=157×<42/19）×<22/17）≈449.1N·m Z9的计算载荷T j=T emax i倒档=157×6.02=945.1N·m 以上的齿轮副都满足弯曲强度的要求。 3.4.4 齿轮的接触强度 3.4.4 齿轮的接触强度[4] 齿轮的接触应力按下式计算： <3-20） 式中F——法向内基圆周切向力即齿面法向力，N； <3-21） F t ——端面内分度圆切向力即圆周力，N； <3-22） T j ——计算载荷，N·mm； d——节圆直径，mm； ——节点处压力角； ——螺旋角； E——齿轮材料的弹性模量，钢取2.1×105MPa； b——齿轮接触的实际宽度，斜齿齿轮为b/cos代替，mm； ——主、被动齿轮节点处的齿廓曲率半径，mm；直齿齿轮： ，；斜齿齿轮：， ； r 1，r 2 ——分别为主、被动齿轮的节圆半径，mm。 当计算载荷为许用接触应力见表3-5。 表3-5 变速器齿轮的许用接触应力 齿轮 /MPa 渗碳齿轮氰化齿轮 一档及倒档1900～2000 950～1000 常啮合及高档1300～1400 650～700 常啮合齿轮副：当计算载荷为=0.5×157=78.5N·m, 由公式<3-22）和<3-21）得: 由公式<3-19）得: 1档: 计算载荷为i1=0.5×157×5.09=399.6N·m, 由公式<3-22）和<3-21）得: 由公式<3-19）得: 2档：计算载荷为I2=0.5×157×3.389=266.04N·m, 由公式<3-22）和<3-21）得: 由公式<3-19）得: 3档：计算载荷为iⅢ=0.5×157×2.256≈177.1N·m, 由公式<3-22）和<3-21）得: 由公式<3-19）得: 变速器设计说明书 课程名称: 基于整车匹配的变速器总体及整车动力性计算院（部）：机电学院 专业：车辆工程 班级：车辆101 学生姓名： 学号： 指导老师： 设计时限：2013.7.1-2013.7.21 目录 1概述 (1) 2基于整车性能匹配的变速器的设计 (2) 2.1变速器总体尺寸的确定及变速器机构形式的选择 (2) 2.2变速器档位及各档传动比等各项参数的总体设计 (2) 2.3在满足中心距，传动比，轴向力平衡的条件下确定个档位齿轮的参数 (3) 2.3.1确定第一档齿轮传动比 (3) 2.3.3确定常啮合齿轮传动比 (4) 2.3.4确定第二档 (5) 2.3.5确定第三档 (6) 2.3.6确定第四档 (6) 2.3.7确定第五档 (7) 2.3.8确定倒挡 (7) 3 对整车的动力性进行计算 (9) 3.1计算最高车速 (9) 3.2最大爬坡度 (9) 3.3最大加速度 (9) 4 采用面向对象的程序设计语言进行程序设计 (10) 4.1程序框图 (10) 4.2程序运行图 (11) 4.3发动机外特性曲线 (12) 4.4驱动力与行驶阻力图 (13) 4.5动力特性图 (14) 4.6加速度曲线图 (15) 4.7爬坡度图 (16) 4.8 加速度倒数曲线 (17) 5 总结 (18) 6 参考文献 (19) 1概述 本课程设计是在完成基础课和大部分专业课学习后的一个集中实践教学环节，是应用已学到的理论知识来解决实际工程问题的一次训练，并为毕业设计奠定基础。 本设计将会使用到《汽车构造》，《汽车理论》，《汽车设计》等参考文献，在整个过程中将要定位变速器的结构，齿轮的布置以及各项齿轮的参数，如齿数，轴距等参数。 第二个阶段就是用vb编程带入计算值绘制汽车行驶力与阻力平衡图，动力特性图，加速度倒数曲线。 1：培养具有汽车初步设计能力。通过思想，原则和方法体现出来的。 2：复习汽车构造，汽车理论，汽车设计以及相关课程进行必要的复习。 3：学习使用vb编程软件。 4：处理各齿轮相互之间轴向力平衡的问题。 5：要求熟练操作office等办公软件，处理排版，字体等内容。 三轴式五档手动变速器设计摘要本设计的任务是设计一台用于通用五菱之光微型车的三轴式五档手动变速器，该变速器有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。随着科学技术的日益发展，汽车的各项性能也日臻完善。现代汽车已成为世界各国国民经济和社会生活中不可缺少的交通工具。现代汽车除了装有性能优良的发动机外还应该有性能优异的传动系与之匹配才能将汽车的性能淋漓尽致的发挥出来，因此汽车变速器的设计显得尤为重要。分析了为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应提出的设计要求。详细介绍了变速器机构方案的确定，变速器主要参数的选择，变速器的设计计算，同步器设计计算等在变速器设计过程中的关键步骤。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，是汽车获得不同的牵引力和速度，用时使发动机在最有利工况范围内工作。变速器设有空档和倒档。需要变速器还有动力输出功能。关键词：变速器；同步器；档数；轴；Three axis manual shift transmission design in five Abstrack This design task is to design a used for general WuLing sunshine in fiveof the three axis subcompact manual shift transmission ，the transmission hastwo outstanding advantages ：one is its direct transmission of high transmissionefficiency ；wear and noise minimal ；Second：in the gear center distanceissmaller still can acquire larger gear transmission . Along with the development of science and technology the car of variousperformance also is being perfected . Hyundai has become the world nationaleconomic and social life of indispensable transport . Modern car with goodperformance engine except outside still should have excellent performancedrivetrain matching car performance will play out so the incisively and vividlyauto transmission design is particularly important. Analyzed in order to ensuretransmission has good work performance ：the transmission should proposedesign requirements. Introduces the transmission mechanism project determinationand transmission main parameters are selected the transmission design calculation the synchronizer design calculation in design process such asa critical step in transmission. Transmission used to change to the drive wheels on the engine torque ancdrotational speed the purpose is back starting climbing turn accelerate etc. Various kinds of driving conditions the automobile get different traction and theengine speed and use it in the most favorable work within the working conditions. Transmission has gap and reversing. Need transmission and power outputfunctions.Keywords: transmission Synchronizer File numbered Axis 目录中文摘要英文摘要主要符号表1 绪论1.1 概述1.2 五档手动变速器的研究意义1.3 国内外相关研究现状1.3.1 手动变速器（MT）1.3.2 自动/手动变速器（AMT）1.3.3 自动变速器（AT）1.3.4 无级变速器（CVT）1.3.5 双离合器变速器（DCT）1.4 本文主要研究工作2 机械式变速器的概述及其方案的确定2.1 变速器的功用和要求2.2 变速器结构方案的确定 2.2.1 变速器传动机构的结构分析与型式选择2.2.2 倒档传动方案2.3 变速器主要零件结构的方案分析2. 3.1 齿轮型式2.3.2 换档结构型式3 变速器主要参数的选择与主要零件的设计3.1 变速器主要参数的选择3.1.1 档数和传动比3.1.2 中心距3.1.3 轴向尺寸3.1.4 齿轮参数3.2 各档传动比及其齿轮齿数的确定3.2.1 确定一档齿轮的齿数3.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数3.2.3 确定其他档位的齿数3.2.4 确 汽车设计课程设计 说明书 设计题目：汽车五档变速器08级汽车制造与装配 设计者：尤建超 指导教师：梅彦利 目录 第一部分：车型基本参数---------------------------3 第二部分：传动方案拟定---------------------------4 第三部分：变速器主要参数的选择--------------------5第四部分：变速器齿轮的设计计算--------------------6第五部分：变速器轴的设计计算----------------------14第六部分：滚动轴承的选择和计算--------------------18第七部分：参考资料------------------------------20 一.机械式变速器的概述及其方案的确定 §1.1 变速器的功用和要求 变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒档和空档。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。 对变速器的主要要求是： 1.应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。 2.工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。 3.重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。 4.传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。 5.噪声小。采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。 §1.2 变速器结构方案的确定 变速器由传动机构与操纵机构组成。 1．变速器传动机构的结构分析与型式选择 有级变速器与无级变速器相比，其结构简单、制造低廉，具有高的传动效率（η=0.96~0.98），因此在各类汽车上均得到广泛的应用。 设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、档位数及 第1章绪论 1.1 本次设计的目的意义 随着经济和科学技术的不断发展，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。 在我国，汽车工业起步较晚。入世后，我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大，以及汽车行业持续快速发展，如何设计出经济实惠，工作可靠，性能优良，且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有机遇同时不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还存在着一定的差距。 发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩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，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。在经济方面考虑合适的变速器也非常重。本次设计对轿车变速器的结构进行了介绍，阐述了轿车主要参数的确定，在机构方面选择了机械式变速器确定变速设计的主要参数，在变速器的寿命方面以及与变速器相关的操纵机构也进行了介绍。 1.2 变速器的发展现状 汽车问世百余年来，特别是从汽车的大批量生产及汽车工业的大发展以来，汽车已经成为世界经济的发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献，掀起了一场划时代的革命。自从汽车采用内燃机作为动力装置开始变速器就成为了汽车重要的组成部分，现代汽车广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点，但其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，故其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾，这对矛盾靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。因此在汽车传动系中设置了变速器和主减速器，以达到减速增矩的目的。变速器对整车的动力性与经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着较为直接的影响。汽车行驶的速度是不断变化的，即要求汽车变速器的变速必要尽量多，尽管传统的齿轮变速器并不理想但以其结构简单、效率高、功率大三大显著特点依然占领者汽车变速器的主流地位。虽然传统机械师的手动变速器具有换挡冲击大，体积大，操纵麻烦等诸多缺点，但仍以其传动效率高、生产制造 摘要 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，同时使发动机在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。 因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。一般通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。 本文设计研究了三轴式五挡手动变速器，对变速器的工作原理做了阐述，变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计。简单讲述了变速器中各部件材料的选择。 关键字：挡数；传动比；齿数；轴 Abstract Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function. Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order 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 shell structure of relations. Generally through the control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid. This paper describes the design of three-axis five block manual trans mission, the transmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design. A brief description of the trans mission of all components of the material choice. Keywords : block; Transmission ratio; Teeth; Axis .. . … 高级轿车三轴五档手动机械式变速器 目录 一、设计任务书 (4) 二、机械式变速器的概述及总体方案论证 (4) 2.1 变速器的功用、要求、发动机布置形式分析 (4) 2.2 变速器传动机构布置方案 (5) 2.2.1 传动机构布置方案分析 (5) 2.2.2 倒挡布置方案 (7) 2.3 变速器零部件结构方案分析 (8) 三、变速器主要参数的选择与主要零件的设计 (11) 3.1 变速器主要参数选择 (11) 3.1.1 档数与传动比 (13) 3.1.2 中心距 (14) 3.1.3 外形尺寸 (14) 3.1.4 齿轮参数 (15) 3.2 各档齿轮齿数的分配 (15) 3.2.1 确定一档齿轮的齿数 (15) 3.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数 (16) 3.2.3 确定其他档位的齿数 (18) 3.2.4 确定倒挡齿轮的齿数 (18) 3.3 齿轮变位系数的选择 (19) 四、变速器齿轮的强度计算与材料的选择 (22) 4.1 齿轮的损坏原因及形式 (22) 4.2齿轮的强度计算与校核 (22) 4.2.1齿轮弯曲强度计算 (23) 4.2.2齿轮接触应力 (24) 五、变速器轴的强度计算与校核 (26) 5.1变速器轴的结构和尺寸 (26) 5.1.1 轴的结构 (26) 5.1.2 确定轴的尺寸 (26) 5.2轴的校核 (27) 5.2.1 第一轴的强度与刚度校核 (28) 5.2.2 第二轴的校核计算 (29) 六、变速器同步器的设计及操纵机构 (30) 6.1 同步器的结构 (31) 6.2 同步环主要参数的确定 (33) 6.3 变速器的操纵机构 (35) 参考文献 (36) 第1章 变速器主要参数的计算及校核 学号：15 最高车速：m ax a U =113Km/h 发动机功率：m ax e P =65.5KW 转矩：max e T =206.5Nm 总质量：m a =4123Kg 转矩转速：n T =2200r/min 车轮：R16（选6.00R16LT ） 1.1设计的初始数据 表1.1已知基本数据 车轮：R16（选6.00R16LT ） 查GB/T2977-2008 r=337mm 1.2变速器传动比的确定 确定Ι档传动比： 汽车爬坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有： ααηsin cos 0emax G Gf r i i T T g +==max ψmg （1.1） 式中：G ----作用在汽车上的重力，mg G =； m ----汽车质量； g ----重力加速度，41239.840405.4G mg N ==?=； max e T —发动机最大转矩，m N T e ?=174max ； 0i —主减速器传动比，0 4.36i =； T η—传动系效率，%4.86=T η； r —车轮半径，0.337r m =； f —滚动阻力系数，对于货车取02.0=f ； α—爬坡度，30%换算为16.7α=。 则由最大爬坡度要求的变速器I 档传动比为： T e r g i T mgr i η0max max 1ψ≥ = 41239.80.2940.337 5.1720 6.5 4.3686.4%???=?? （1.2） 驱动轮与路面的附着条件： ≤r T g r i i T η01emax φ2G （1.3） 2G ----汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷； 8.0~7.0=?取75.0=? 1g i ≤ 2max 00.641239.80.750.337 7.9 206.5 4.3686.4% r e T G r T i φη????==?? 综上可知：15.177.9g i ≤≤ 取1 5.8g i = 其他各档传动比的确定： 按等比级数分配原则： q i i i i i i i i g g g g g g g g == = = 5 44 33 22 1 （1.4） 式中：q —常数，也就是各挡之间的公比；因此，各挡的传动比为： 41q i g =，32q i g =，23q i g =，q i g =4 1n 1-=g i q 1.55= 高档使用率比较高，低档使用率比较低，所以可使高档传动比较小，所以取其他各挡传动比分别为： 2g i =3 3.7q =；23 2.4g i q ==；4 1.55g i q == 摘要 变速器是汽车传动系统中比较关键的部件，它的设计好坏将直接影响到汽车的实际使用性能。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，同时使发动机在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。 因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。一般通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。 本文设计研究了两轴式五挡手动变速器，对变速器的工作原理做了阐述，变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计并讲述了变速器中各部件材料的选择。 关键词挡数；传动比；齿轮；轴；强度校核 -I- Abstract Transmission is more cruical in automotive driveline components, it is dseigned to ditectly affect the quality of the actual use of performance automobiles. Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function. Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order 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 shell structure of relations. Generally through the control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid. This paper describes the design of two-axis five block manual trans mission, the transmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design. A brief description of the trans mission of all components of the material choice. Keywords Block Transmission ratio Gear Axis Checking -II- 第一章 基本数据选择 1.1设计初始数据：（方案二） 学号：12； 最高车速：m ax a U =110-12=98km/h ； 发动机功率：m ax e P =66-12/2=60kW ； 转矩：max e T =210-12×3/2=192Nm ； 总质量：m a =4100-12×2=4076kg ； 转矩转速：n T =2100r/min ； 车轮：R16（选205/55R16） ； r ≈R=16×2.54×10/2+0.55×205=315.95mm 。 2.1.1 变速器各挡传动比的确定 1.初选传动比： 设五挡为直接挡，则5g i =1 m ax a U = 0.377 min i i r n g p 式中：m ax a U —最高车速 p n —发动机最大功率转速 r —车轮半径 m in g i —变速器最小传动比 0i —主减速器传动比 max e T =9549× p e n P max α （式中α=1.1～1.3） 所以，p n =9549×192 60 )3.1~1.1(?=3282.47～3879.28r/min 取p n =3500r/min p n / T n =3500/2100=1.67在1.4～2.0范围内，符合要求 0i =0.377×0 max i i r n g p =0.377×981095.31535003 -??=4.25 双曲面主减速器，当0i ≤6时，取η=90%，0i ?6时，η=85%。 轻型商用车1g i 在5.0~8.0范围， g η=96%， T η=η×g η=90%×96%=86.4% ①最大传动比1g i 的选择： 满足最大爬坡度： 根据汽车行驶方程式 dt du m Gi u A C Gf r i i T a D T g δη+++ =20emax 15.21 （1.1） 汽车以一挡在无风、干砂路面行驶，公式简化为 ααηsin cos 0emax G Gf r i i T T g += （1.2） 即，()T tq g i T f Gr i ηαα01sin cos +≥ 式中：G —作用在汽车上的重力，mg G =，m —汽车质量，g —重力加速度， mg G ==4076×9.8=39944.8N ； max e T —发动机最大转矩，max e T =192N .m ； 经济型轿车机械式手动变速箱设计计算说明书 目录 1.设计任务书 (2) 2.总体方案论证 (2) 3.变速器主要参数及齿轮参数的选择 (5) 4.变速器主要零部件的几何尺寸计算及可靠性分析 (15) 4.1变速器齿轮 (15) 4.2变速器的轴 (19) 4.3变速器轴承 (24) 5.驱动桥（主减速器齿轮）部分参数的设计与校核 (31) 6.普通锥齿轮差速器的设计 (37) 7.设计参数汇总（优化后） (45) *参考文献 (48) 1设计任务书 根据给定汽车车型的性能参数，进行汽车变速箱总体传动方案设计，选择并匹配各总成部件的结构型式，计算确定各总成部件的主要参数；详细计算指定总成的设计参数，绘出指定总成的装配图和部分零件图。 表1-1 轿车传动系统的主要参数 2 总体方案论证 变速器的基本功用是在不同的使用条件下，改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。此外，应保证汽车能倒退行驶和在滑行时或停车时使发动机和传动系保持分离。需要时还应有动力输出的功能。 变速器设计应当满足如下基本要求： ?具有正确的档数和传动比，保证汽车有需要的动力性和经济性指标； ?有空档和倒档，使发动机可以与驱动轮长期分离，使汽车能倒车； ?换档迅速、省力，以便缩短加速时间并提高汽车动力性（自动、半自动和电子操纵机构）； ?工作可靠。汽车行驶中，变速器不得跳挡、乱挡以及换挡冲击等现象发生； ?应设置动力输出装置，以便必要时进行功率输出； ?效率高、噪声低、体积小、重量轻便于制造、成本低。 变速器是由变速传动机构和操纵机构组成。根据前进档数的不同，变速箱有三、四、五和多挡几种。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、中间轴式和多中间轴式变速箱。 在已经给出的设计条件中，具体的参数说明如下： 2.1 传动机构布置方案分析 摘要 变速器是汽车重要的传动系组成，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。变速器能在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车倒退行驶，而且利用档位可以中断动力的传递。变速器是车辆不可或缺的一部分，其中机械式变速箱设计发展到今天，其技术已经成熟，但对于我们还没有踏出校门的学生来说，其中的设计理念还是很值得我们去探讨、学习的。 设计的变速箱来说，其特点是：扭矩变化范围大可以满足不同的工况要求，结构简单，易于生产、使用和维修，价格低廉，而且采用同步器挂挡，可以使变速器挂挡平稳，噪声降低，轮齿不易损坏。在设计中采用了5+1档手动变速器，通过较大的变速器传动比变化范围，可以满足汽车在不同的工况下的要求，从而达到其经济性和动力性的要求；变速器挂挡时用同步器，虽然增加了成本，但是使汽车变速器操纵舒适度增加，齿轮传动更平稳。 本文设计了常用货车用机械式变速器。在阐述了机械式变速器的功用、要求的基础上，根据设计任务书的要求，选择三轴式的设计方案，进行变速器主要参数的确定、齿轮的强度校核和齿轮的几何尺寸计算，同时设计了变速器所用的锁环式同步器，确定了同步器的主要参数，最后对变速器操纵机构进行设计。 关键词：变速器；齿轮；输入轴；同步器 Abstract The transmission gearbox, as an important part in automobile driving system is used to make up the shortcoming of engine torque and rotary speed. It can change the vehicle speed and type torque in a big scope, cut off the power transfer from the engine, and also provides a reverse traveling direction for the vehicle. Transmission is an integral part of the vehicle, including mechanical design development of transmission, the technology has matured, but we have not taken the school's students, of which the design is still very worthwhile for us to explore and learn of. Gearbox design, its features are: large torque range to meet the requirements of different operating conditions, simple structure, easy production, use and maintenance, low cost, and the use of synchronizer sets required shifting allows smooth transmission required shifting, noise reduction is not easy damaged teeth. Used in the design of the 5 +1 manual transmission, transmission through the large changes in the scope of the transmission ratio, to meet the vehicle requirements of different conditions, so as to achieve its economic and power requirements; transmission linked file by synchronizer sets, although the increase in cost, but the manipulation of the automobile transmission to increase comfort, smoother gear. This designs commonly used truck with mechanical transmission. Describes the function of mechanical transmission and on the basis of the requirements, according to the requirements of the mission design, selection of three shaft type design, for the main parameters of transmission, gear strength checking and gear calculation of geometric size, while the design of transmission used by the lock ring synchronizer, identified synchronizer of main parameters, the transmission control mechanism design. Key words：Transmission；gearbox；synchronizer；input shaft 高级轿车三轴五档手动机械式变速器 设计说明书 目录 一、设计任务书 (4) 二、机械式变速器的概述及总体方案论证 (4) 2.1 变速器的功用、要求、发动机布置形式分析 (4) 2.2 变速器传动机构布置方案 (5) 2.2.1 传动机构布置方案分析 (5) 2.2.2 倒挡布置方案 (7) 2.3 变速器零部件结构方案分析 (8) 三、变速器主要参数的选择与主要零件的设计 (11) 3.1 变速器主要参数选择 (11) 3.1.1 档数与传动比 (13) 3.1.2 中心距 (14) 3.1.3 外形尺寸 (14) 3.1.4 齿轮参数 (15) 3.2 各档齿轮齿数的分配 (15) 3.2.1 确定一档齿轮的齿数 (15) 3.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数 (16) 3.2.3 确定其他档位的齿数 (18) 3.2.4 确定倒挡齿轮的齿数 (18) 3.3 齿轮变位系数的选择 (19) 四、变速器齿轮的强度计算与材料的选择 (22) 4.1 齿轮的损坏原因及形式 (22) 4.2齿轮的强度计算与校核 (22) 4.2.1齿轮弯曲强度计算 (23) 4.2.2齿轮接触应力 (24) 五、变速器轴的强度计算与校核 (26) 5.1变速器轴的结构和尺寸 (26) 5.1.1 轴的结构 (26) 5.1.2 确定轴的尺寸 (26) 5.2轴的校核 (27) 5.2.1 第一轴的强度与刚度校核 (28) 5.2.2 第二轴的校核计算 (29) 六、变速器同步器的设计及操纵机构 (30) 6.1 同步器的结构 (31) 6.2 同步环主要参数的确定 (33) 6.3 变速器的操纵机构 (35) 参考文献 (36) 1选题背景 (3) 1.1问题的提出 (3) 1.2文献综述（即研究现状） (4) 1.3设计的技术要求及指标 (5) 2机构选型 (6) 2.1设计方案的提出 (6) 2.2设计方案的确定 (8) 3尺度综合 (10) 3.1机构关键尺寸计算 (10) 4受力分析 (17) 4.1机构动态静力描述 (17) 5机构建模 (18) 5.1机构运动简图及尺寸标注 (18) 5.2机构关键构件建模过程 (19) 5.3机构总体装配过程 (25) 6机构仿真 (28) 6.1机构仿真配置 (28) 6.2机构仿真过程描述 (28) 6.3仿真参数测量及分析 (30) 6.4仿真中存在的不足 (33) 7设计总结 (34) 8收获及体会 (34) 9致谢 (35) 本设计的任务是设计一台用于轿车上的五档手动变速器。合理的设计和布置变速器能使发动机功率得到最合理的利用，从而提高汽车动力性和经济性。 设计部分叙述了变速器的功用与设计要求，对该变速器进行了方案论证，选用了三轴式变速器。说明了变速器主要参数的确定，齿轮几何参数的计算、列表，齿轮的强度计算。 该变速器具有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。 关键词：变速器齿轮轴 1选题背景 1.1 问题的提出 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）、手动/自动变速器（AMT）、无级变速器（CVT）。 手动变速器（Manual Transmission）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。 三轴五档手动变速器设计（机械C A D图 纸） 精品好文档，推荐学习交流 摘要 本设计的任务是设计一台用于轿车上的五档手动变速器。合理的设计和布置变速器能使发动机功率得到最合理的利用，从而提高汽车动力性和经济性。变速传动机构的主要作用是改变转距和转速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的改变，即实现换挡，以达到变速变距。 本文参阅了国内外大量文献，首先简单地叙述了机械式变速器的发展历史、变速器的地位和作用，讨论了其现状以及未来发展趋势。进而研究了机械式变速器的基本结构和变速原理，其中重点研究了传动机构（主要是轴和齿轮）的基本结构、特点及工作原理，对机械式变速器各挡传动路线进行了简要分析。文章包括大量的计算过程，具体内容有：变速器的布置方案分析、变速器回转件结构参数的确定、同步器的结构及工作原理、各挡齿轮的强度校核、轴的强度校核、轴承的使用寿命计算等。 关键词齿轮、同步器、变速器 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢57 精品好文档，推荐学习交流 Abstract This design task is to design a car for five manual shift transmission. Reasonable design and decorate transmission can make the engine power to get the most reasonable use of, so as to improve the dynamic performance and fuel economy cars. Variable speed transmission's main function is to change the torque and speed of numerical and direction; Operation is the main purpose of control transmission mechanism, realize the transmission ratio of the gearbox change, which realize the shift, in order to achieve the change from the speed. This article refer to the domestic and foreign many papers, and first simply describes the mechanical transmission of the history, the status and effect of the transmission, and discussed its present situation and future development trend. And then we study the basic structure of the mechanical transmission and variable speed principle, which focus on the transmission mechanism (mainly shaft and gear) the basic structure, characteristic and work principle, mechanical transmission of each block transmission line are briefly analyzed. The articles included a large amount of calculation process, and the specific contents: the layout of transmission analysis, the transmission structure paramete determination of turning a synchronizer, the structure and the working principle, each block of the gear axis strength check, the intensity, the service life of the bearings calculations, etc. Keywords Gear, Shaft, Synchronizer, Three axis five gear 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢57变速器设计课程设计说明书
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