新乡职业技术学院毕业设计（论文）
题目：宝来变速器装配工艺
目录
摘要 (2)
引言 (4)
一、变速器的发展史 (5)
二、宝来汽车变速器的概述 (9)
（一）、变速器的功用 (9)
（二）、变速器的结构 (10)
（三）、变速器的原理 (12)
三、宝来汽车变速器的装配尺寸链 (16)
（一）、尺寸链的基本概念 (16)
（二）、尺寸链的组成 (16)
（三）、变速器装配尺寸链 (17)
四、变速器的装配要求及装配调试 (18)
（一）、各齿轮啮合精度 (18)
(二）、变速器的装配方法 (20)
（三）、变速器的装配步骤及调试 (21)
参考文献 (25)
结束语 (26)
致谢 (26)
宝来变速器装配工艺
摘要：现在无论哪种汽车，要想正常在公路上行驶，变速器是汽车必不可少的零件。而在变速器中，手动变速器技术成熟且传动效率比自动变速器要高，仍为未来变速器市场中的主流产品。作为汽车的必需品，其装配工艺更是决定了变速器的质量好坏。合理地装配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。本文对宝来汽车二轴五档变速器的功用以及工作原理做了介绍和分析，通过实际对变速器的拆装了解，重点讨论了手动变速器输入轴与齿轮的装配关系以及齿轮的啮合精度，以此来对宝来汽车手动变速器装配做深入的研究。
关键词：变速器工作原理装配齿轮啮合精度
引言
当今社会发展，汽车已经逐渐融入我们的生活。而大众车型因质量好是中国国民大多数的选择，所以，本文将以大众宝来为例，介绍变速器的装配工艺。
宝来是高尔夫四代的三厢版本，1998年开始在海外上市。一汽大众生产的是经过改进之后的2001款。宝来是捷达的后继产品，车厂曾有将“博雅”定为该车车名的想法，但因该名已被注册而未能如愿。在美国，宝来仍称捷达，车厂亦曾称其“跑乐”。一汽大众较晚又推出了新宝来，后称“宝来经典”。该车款没有大的更改，但外型更为圆滑。
宝来外型方正，线条硬朗，外饰简洁，带有显眼的前后及侧向防擦条，轮拱较大。前后悬长度协调，高亦相似，严格遵守经典SEDAN造型的设计传统，整体观感中规中矩，稍显保守，但细看亦凸显结实、厚重的德国特色。亚得里亚海宝来在设计上打破了以“大尺寸”和“乘坐者”为重点的传统观念，反以驾驶者作为产品开发的核心，强调了驾驶的乐趣，是一种全新的设计理念。；长/宽/高(mm) 4376/1775/1446 ；发动机型式直列四缸、单缸5气阀、多点电喷；发动机型式MQ250-5档手动变速；排量（毫升）1781；车型分类三厢；宝来轿车，只要看到它就让人产生一种忍不住要驾驶它的冲动和渴望。同德国大众其它车型一样，“Bora”同样以“风”的名字命名，它是亚得里亚海清新的海风。在中国一汽-大众赋予它一个具有民族文化特色吉祥如意的名字“宝来”。它是大众品牌旗下的全尺寸轿车，A级平台的最新杰作，是与国际同步的产品，是现代轿车性能和品质的领导者。
作为品牌的载体，它淋漓尽致地体现了大众品牌“迷人的完美、不断地创新、生活的伴侣和对人类环境负责”的全部内涵，是大众品牌核心价值的忠实体现者，它的核心理念就是“要为汽车的价值树立典范，令人体现完美。”
然而，宝来舒适的操纵性离不开它优越的变速器。变速器是将发动机的转速一定的情况下，输出不同的转速，并且可以控制转向。在低转速时可以输出较大的扭矩，在高转速时会有比较好的效率，但扭矩较低。所以机器在启动的时候，要在低转速启动，运行起来后在切换的高转速，保持效率。
随着我国汽车保有量逐渐增加，汽车变速器的需求量也在逐年攀升。其中手动变速器尤为重要。手动变速器MT由于价格合理、燃料消耗低，估计今后手动变速
器一定还会继续获得广泛的应用。为改进手动变速器(MT)的性能，汽车工业的主要精力集中在下列方面：(1)提高换档的舒适性；(2)用轻金属降低变速器的重量；(3)减少内损耗，例如使用低粘度润滑油；(4)以合乎环境保护标准的生产工艺等有效生态方案补偿成本膨胀；(5)发展能用现有设备和零部件相兼容的双离台器变速器的生产平台。上述提到的情况，同时适用于前轮和后轮驱动车辆的变速器。为适应城市越来越多的汽车增长量和繁忙的交通情况，自动变速器将被广泛开发和应用已达到提高效率，降低油耗的效果。其发展趋势是：（1）提高传动效率，以提高油经济性，强化驾驶性能；（2）复杂精密的电子控制；（3）提高驾驶的舒适性；（4）保障行车安全。
而本课题就是要求通过针对一款宝来轿车的变速器拆卸方案和精装配装配方案，对大学三年所学知识做一个整体性的梳理；通过对《汽车构造》、《汽车理论》、《汽车设计》、《机械设计》、《液压传动》《汽车底盘构造及维修》《机械工程材料》《机械设计基础》等课程知识的综合运用完成宝来汽车变速器的拆卸和装配，达到综合训练的效果，并且为以后的相关工作和学习积累宝贵的经验。由于手动变速器最早出现而且由于技术成熟燃油经济性高，未来也一定占有较大的市场份额。所以，手动变速器的研究对我们有重要的意义。
一、变速器的发展史
距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。变速器为汽车重要的组成部分，是承担放
大发动机扭矩，配合引擎功扭特性，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。
使用最早的是手动变速器，国内最早的东风解放全是是手动变速器，但手动变速器也并非一成不变，早期有这样一种说法，中国的驾驶员是世界上技术最好的（当然21世纪中国的驾驶员又都变成了马路杀手），技术最好一部分是由于中国早期的路况实在是太烂，另一部分就是依赖于早期的变速器，那时国内还在实用不带同步器的变速器，换挡要依据经验来判断发动机转速和汽车速度是否同步才能进行，并且升档和降档要求的油离配合还不一样。这样的驾驶员技术当然世界最牛了。
后来为了方便驾驶，在领个相邻齿轮间装上了同步器，依靠同步器的作用，我们换挡就不需要去判断车速了。目前手动变速器依然在汽车界应用非常广泛，自动变速器是个趋势，但手动变速器确是驾驶乐趣的极大体现者。
传统的变速器利用不同的齿轮搭配实现了换挡变扭的目的，而齿轮搭配的变换就只有靠脚踩离合手拉挡杆来实现，这就是所谓的手动变速器。为实现轻松换挡，取消离合脚踏和手动挂挡的AT(AutomaticTransmission)变速器出现了，它主要利用液力变扭器配合传统机械齿轮箱实现换挡功能。其实早在1948年的通用的奥兹莫比尔汽车上就已经出现了如今自动变速器的雏形，不过那时的自动变速器仅仅是加了液力耦合器的手动变速器而已。
因为AT使用得较早，所以英文定名就叫“自动变速器”。然而，AT并不等同于自动变速器。只要能实现自动换挡变速的便可叫自动变速器，要达到此目的其实途径很多：除AT外，还包括了无级变速器等其它形式。但以前的命名也无法推翻，所以我们姑且这样认为：自动变速器（AT）包括：液力变速（AT），电控变速（ECT），无极变速（CVT）.随着城市车辆密度的加大，自动变速器已逐渐成为汽车的必备装备，而不仅仅是豪华的标志。因为有了自动变速器，改变车速变得轻松自如，且不必频繁地踩踏板。如今，几乎所有的现代汽车厂家都生产配备自动变速器的汽车，原因之一是自动变速器可以帮助发动机降低对环境的污染。自动变速器可实现最佳转速比，即使发动机低速运转，也能保障车辆随驾驶者的意愿正常行驶，油耗降低了，污染也就受到控制。
1908年，福特T型车最早采用一种两个速比的自动变速器。其构造是采用
多组齿轮，并且分成中央齿轮和周边齿轮，最外边则是一个转轮，随着中央齿轮从发动机引入的扭矩不同，齿轮组相机行事，从而得到高低不一的转速，包括倒车档的反向旋转。
从那以后，自动变速器的构造原理并无大的改变，但材料技术的进步与润滑油性能的提高，使这种变速器的速比更为丰富。ZF公司于1999年推出了首台6个速比的变速器，与此同时，液压控制技术的发展，还可使驾车者通过制动踏板直接改变车速。
美国在第二次世界大战之前就生产过一种3个速比的自动变速器，只要把变速杆推至D的位置上，便可由油门踏板随意地改变车速。传统的离合器由一个涡轮转换器所取代。每当制动踏板被踩下或抬起时，由一个液压泵干预速度的变化。这套简单的系统后来回增加了“Kickdown”，使性能更加完善。后来，又有人发明了涡流转换器的锁止机构，消除了加速时打滑的感觉，从而大大地降低了油耗。
转轮式自动变速器存在一个缺点，即起步加速时令人有一种车轮打滑的感觉，于是驾车人会猛加油门，但车速又并不随即增高。目前已有一些厂家，如日产和菲亚特，求助于电子装置来设法消除这一缺点，日产Primera的6速变速器与菲亚特Punto的7速变速器便是这番努力的结果。驾车者根本无需扳动手柄，便可以轻松自如地改变车速。
虽然自动变速器不断地演变进步，但始终有缺点，即车速的反应与踏板的动作之间总有一定的差距，驾驶中缺乏直觉的印象。1969年出现的电子控制系统及1982年出现的数字技术对此作了改进。
随着发动机燃油喷射与点火装置的不断完善，自动变速器也有新的花样，如设置了“运动式’或“雪地行驶”等不同的操控方式，有的在仪表盘上设有一个印有S字母的按钮，可以在加速时变得格外迅捷；或者印有雪花图案代表雪地行驶的按钮，可避免在起步时打滑。更有甚者，新一代“随机应变式”变速器还可以顺应驾车者不同的习惯、相应的反应、使驾驶变得更加得心应手。
近年，保时捷公司又发明了一种“手控／自动变速器”，凭靠一组复杂的电子装置，可以使驾车者在自动与手动变速之间任意选择。例如，在市内行驶时，由于需要频繁地变换速度，使用自动变速器便显得非常方便；而一旦来到高速公
路或其它开阔的地方，则又可将自动变速的功能关掉，转为由手控制，以此来领略驾车中的多种乐趣。这一点已逐渐成为高档车的特性。
将自动变速器智能化，并且普及到大众化的汽车上，这是法国人的功劳。1997年标致206与雷诺Clio率先采用了最先进的电脑控制技术及被称为“fuzzylogie”的原理，即“模糊逻辑”。这样的汽车可以依据驾车者的性情、路面的状况、车身的负荷乃至周边环境等多种因素，在9种程式中挑选最适合的功能，实现智能化驾驶，以充分发挥车辆的性能，降低油耗，确保安全。
无级变速器
如今无级变速器即CVT(ContinuouslyVariableTransmission)也已大量使用，无级变速器在变速系统中不使用齿轮，提供平稳和“无级的”速比转换的变速系统，同时具有重量轻、体积小、零件少的特点，是公认的理想的汽车传动装置。相比较AT，CVT无极变速器主要是在传动方式上有所不同。后者是采用传动钢带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，从而实现传动比的连续改变。
然而，传统CVT在技术上存在着的弱点，如传动带容易损坏，无法承受较大的载荷等等，使得该变速器一直以来多应用在小排量、低功率的汽车上。随着技术的发展，能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代的CVT的经验基础上，人们开发出了性能更佳，转矩容量更大的CVT，CVT 无法承受较大载荷的缺陷已不复存在。
与无级变速器共同发展的电控自动变速器又迎来了DSG（双离合器自动变速器）的普及，如今大众汽车已经开始将以前只应用于超级跑车的技术应用到了普通家用轿车上来了。DSG技术使得自动变速器换挡更加迅捷，动力损失更小，因此更加节油。
自动变速器的发展使汽车好像有了人的智慧，甚至比人更善于思索。它根据外界路面的变化，经过计算，代替人作出准确聪明的决断。
但是，因为手动变速器技术成熟而且传动效率高，维修保养成本低。同时，它可以带给驾驶者充分的驾驶乐趣。另外，手动变速器它的燃油经济性决定了在未来发展中的重要地位。
人们普遍认为国产车质量不如进口车，这主要是因为国内的装配工艺较落
后，变速器的装配工艺直接决定了变速器的使用性能，更值得我们对它进行深入的了解，所以我选择了本课题。
二、宝来汽车变速器的概述
（一）、变速器的功用
汽车变速器是传动系中最重要的部件之一。
它的作用是：
1、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。
由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如在高速公路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常在50km/h 左右。空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则当满载上坡时，行驶阻力变很大。而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。
2、实现倒车行驶
汽车发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速器中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。
3、实现空挡
当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。
变速箱由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成。变速传动机构的主要作用是改变转矩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变换，即实现换挡，以达到变速变矩。
机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速器内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换挡行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。
（二）、变速器的结构
图2.1
手动变速器（图2.1），就是必须通过用手拨动变速器杆，才能改变传动比的变速器。手动变速器主要由壳体、传动组件（输入输出轴、齿轮、同步器等）、操纵组件（换挡拉杆、拨叉等）。由于宝来汽车多采用二轴五档式变速器，所以它是我们研究的重点。
图2.2
两轴式变速器变速传动机构（图2.2）主要由第一轴（即动力输入轴）、第二轴（即动力输出轴）、倒档轴、各档齿轮及变速器壳体所构成。两轴是指汽车前进时，传递动力的轴只有第一轴和第二轴。大部分轿车都采用两轴式变速器。二轴式齿轮变速器主要应用于发动机前置、前轮驱动轿车上。这种变速器的特点是输入轴与输出轴平行，且无中间轴，各前进档的动力分别经一对齿轮传递；取消了万向传动装置，并将主减速器和差速器与变速器三者为一体，共同安装于变速器壳体内。整个传动系都集中在汽车的前部，这种布置型式结构紧凑，传动效率高，有效地减少了体积和重量，便于汽车的整体布置。
变速器包括变速传动机构和换档操纵机构两部分，变速传动机构是变速器的主体，主要有一系列相互啮合的齿轮副及其支承轴，以及作为基础件的壳体组成,其功用是改变转速、转矩和旋转方向。操纵机构的功用是实现换档。另外，变速器通过各个大小不同齿轮啮合来改变转数来实现变速的目的，在切换档位时，由于齿轮圆周速度不一，很难换到别的档位上，同步器就成了变速器中必不可少的一个装配零件。
同步器作用：
变速器中的同步器为了使待啮合的一对齿轮顺利进入啮合（换挡的基本条件），以减少齿轮冲击、磨损和噪音。
图2.3
同步器基本结构：（图2.3为锁环式同步器）
在接合套换挡型式基础上增设两个机构：锁止机构和同步机构。
（1）锁止机构：利用自锁作用，在同步前阻止进入啮合。
（2）同步机构：包括推动件及摩擦件，利用摩擦作用，使待啮合齿轮自动迅速地达到同步。
（三）、变速器的原理
传动比：输入轴转速与输出轴转速的比值，通常用被动齿轮的齿数除以主动齿轮的齿数得出。传动比计算公式为：
i=主动齿轮齿数
从动齿轮齿数 多级齿轮传动的传动比:i=1i x 2i x 3i x...x n i
下面举例说明宝来汽车变速器工作原理：
一汽宝来MQ200—02T 各档齿轮动力传递路线：
图2.5
一档：操纵换档装置使一、二档同步器左移，发动机动力经输入轴、一档主动齿轮传、一档从动齿轮、一二档同步器接传至输出轴输出。一档传动比为
1i =33/10=3.3，
由于一档传动比数值较其他档位大，可产生较大的减速增扭效果，有利于汽车起步。（图2.5）
二档：操纵换档装置使一二档同步器右移，发动机动力经输入轴、二档主动
齿轮、二档从动齿轮、一二档同步器传至输出轴输出。二档传动比
i 2=35/18=1.944
仍产生减速增扭效果，但相对于一档车速较快，有利于汽车升速。（图2.6）
图2.6
图2.7
三档：操纵换档装置使三、四档同步器左移，发动机动力经输入轴、三四档同步器、三档主动齿轮、三档从动齿轮，传至输出轴输出。三档传动比
i=34/26=1.308
3
仍产生减速增扭效果，但相对于二档车速较快，有利于汽车升速。（图2.7）
图2.8
四档：操纵换档装置使三、四档同步器右移，发动机动力经输入轴、三同
步器、四档主动齿轮、四档从动齿轮传至输出轴输出。四档传动比
i=35/34=1.029
4
由于四档传动比接近1，所以近似直接档效果。（图2.8）
图2.9
五档：操纵换档装置使五档同步器右移，发动机动力经输入轴、五档同步器、五档主动齿轮、五档从动齿轮、传至输出轴输出。五档传动比
i=36/43=0.837，
5
由于五档传动比小于1，所以产生超速效果，输出转速增加，转矩减小。（图2.9）
图2.10
倒档：操纵换档装置使倒档轴上的倒档齿轮移向与处于空档位置的一、二档同步器接合套外壳上的直齿轮啮合，发动机动力经输入轴、倒档主动齿轮、倒档惰轮、一二档同步器传至输出轴输出。因为相对于其它前进档位多出一个传动齿轮，改变了转向，所以得到反向输出效果。（图2.10）
三、宝来汽车变速器的装配尺寸链
（一）、尺寸链的基本概念
在汽车及机械产品设计、制造的过程中，普遍存在尺寸链的问题，尺寸链理论最初是在机器组装过程中发展而形成的。首先，产品设计工程师要根据产品、部件或者总成的使用以及特殊要求，规定必需的装配精度，以此确定各工序尺寸及公差；其次机械加工人员通过尺寸链换算，确定各工序尺寸及公差；最后，装配工艺工程师要根据装配要求确定合适的装配方法。
（二）、尺寸链的组成
（1）尺寸链——在机器装配或零件加工过程中，由相互连接的尺寸形成封闭的尺寸组，称为尺寸链。间隙A0与其它尺寸连接成的封闭尺寸组，形成尺寸链
（2）环——列入尺寸链中的每一个尺寸称为环,A0、A1、A2、A3…都是环。长度环用大写斜体拉丁字母A ，B ，C……表示；角度环用小写斜体希腊字母α，β等表示。 （3）封闭环——尺寸链中在装配过程或加工过程后自然形成的一环，称为封闭环。封闭环的下角标“0”表示。
（4）组成环——尺寸链中对封闭环有影响的全部环，称为组成环。组成环的下角标用阿拉伯数字表示。
（5）增环——尺寸链中某一类组成环，由于该类组成环的变动引起封闭环同向变动，该组成环为增环。
（6）减环——中某一类组成环，由于该类组成环的变动引起封闭环的反向变动，该类组成环为减环。
（7）补偿环——尺寸链中预先选定某一组成环，可以通过改变其大小或位置，使封闭环达到规定的要求，该组成环为补偿环。
（三）、变速器装配尺寸链
形成的内腔尺寸1A 、2A
和0A 构成一组尺寸链。这个结构装配后形成一组传动件，要求轴肩和轴套凸缘间保留一定的间隙A ?,些尺寸环节组成图所示的尺寸链图。其关系可用下式来表示：
A ?=0A -1A -2A
图3.1
四、变速器的装配要求及装配调试
（一）、各齿轮啮合精度
（1）中心距的确定：
中心距对变速器的尺寸，质量和体积都有直接影响，所选的中心距应能保证齿轮的强度。 初选中心距可以由发动机的最大转矩按照下式直接求出： A=31max g e A i T K η???
式中A K 按发动机最大扭矩max e T 直接求A 时的中心距系数，对宝来轿车取
8.9-9.3，其中 max e T =121N ·m ，1i =3.3，g η=0.96。
则A=（8.9~9.3）?mm 557.67~651.6496.03.31213=??，
对A 进行修正，初选A 为67mm 。
（2）齿轮参数的初步了解
齿轮模数选取的一般原则：
为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；
为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；
从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数；
从强度方面考虑，各挡齿轮应有不同的模数。
对于宝来轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数得小些。
第一轴常啮合斜齿轮的法向模数m n
3max 33.0l T m =
其中max e T =121N ·m ，可得出m n =2.3。取m n =2.5
则一档直齿轮的模数m ，通过计算得m=3.121，取m=3.1。
同步器和啮合套的接合大都采用渐开线齿形。变速器中齿轮上的花键和结合套模数取2.5或2。
（3）齿轮的压力角α
压力角较小时，重合度大，传动平稳，噪声低；较大时可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。
根据国家标准，本论文中宝来汽车变速器齿轮压力角α=25°，啮合套或同步器压力角α=30°。
（4）斜齿轮的螺旋角β
为减轻工作噪音和提高强度，汽车变速器齿轮多采用斜齿轮，因为它们传动平稳。
斜齿轮螺旋角应注意以下方面：增大β时，齿轮的啮合系数增大，是传动平稳，噪音低，而且随着β角的增加，齿轮的强度也随之增大。但是，当β角大于30°时，弯曲疲劳强度骤然下降，而解除疲劳强度继续上升。因此，从提高齿轮的弯曲疲劳强度方面考虑，β不宜过大，从提高齿轮的解除疲劳强度方面考虑，β不宜过小，所以宝来汽车中β=30 。
（5）齿宽b
齿宽满足既能减轻变速器的质量，同时又能保证齿轮工作平稳的要求。齿轮宽度b 的大小直接影响着齿轮的承载能力，b 加大，齿的承载能力增高。但试验表明，在齿宽增大到一定数值后，由于载荷分配不均匀，反而使齿轮的承载能力降低。所以，在保证齿轮的强度条件下，宝来汽车变速器中是较小的齿宽，以有利于减轻变速器的重量和缩短其轴向尺寸。
根据《宝来汽车维修手册》直齿：b=m K c ，c K 取4.5~8.0
斜齿：b=n c m K ，c K 取6.0~8.5
第一轴常啮合齿轮副齿宽的系数值可取大一些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动的平稳性和齿轮寿命。
根据宝来安装手册
0A =6701.001.0+
-mm 1A = m*33/2=3.1*33/2=02.002.051+
-mm
2A =m*10/2=3.1*10/2=01.001.016+
-mm
max A ?=67.01-50.98-15.99=0.04mm
min A ?=66.99-51.02-16.01=-0.04mm
A ?=04.004.00+
-mm
(二）、变速器的装配方法
在变速器总成装配中，首先是各分总成的装配与调试，而后装配变速器总成。在变速器总成装配到发动机总成上时，应确保原来的装配关系，即从哪一台发动机上拆下来的离合器壳和变速器总成，还应装回到这台发动机上。这主要是因为在拆卸时离合器壳与变速器一起拆下的，离合器壳上的与变速器第一轴轴承盖外圆相配合的孔是与发动机缸体上的主轴承孔同心加工的，才能保证同心度。如果不能确保原配件装配，就要以曲轴主轴承孔定位加工离合器壳上的同心孔，否则