轿车机械式手动变速箱设计计算说明书
班级：车辆1001
组别： 02
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：
表2-1 汽车传动系统主要参数
2.1 传动机构布置方案分析
（1）传动方案的选取
根据提供的参数及设计需求，变速器传动方案的选择如下：
1—输入轴 2—输入轴一档齿轮 3—输入轴倒档齿轮 4—倒档轴 5—倒档轴倒档齿轮 6—输入轴二档齿轮 7—输入轴三档齿轮 8—三、四档同步器 9—输入轴四档齿轮 10—支撑 11—输入轴五档齿轮 12—五档同步器 13—输出轴 14—输出轴五档齿轮 15—输出轴四档齿轮 16—输出轴三档齿轮 17—输出轴二档齿轮18—一、二档同步器 19—输出轴倒档齿轮 20—差速器半轴齿轮 21——差速器星行星齿轮
图2-1 变速器传动方案
该方案的的特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，由于发动机横置，故主减速器不需要有改变转矩方向的作用，主减速器齿轮选用斜齿圆柱齿轮。因考虑到滑动齿套换挡对齿轮齿端不利，故使倒档齿轮与其它传动齿轮一样为常啮合直齿轮，并用同步器换挡，同步器与倒档的布置如图所示。
（2）倒挡布置方案
根据选取的传动方案，倒挡的布置形式如下所示：
图2-2 倒挡方案
由上图可知，该方案能使换挡更加轻便。
（3）变速器结构图
图2-3 五挡变速器结构图（该图主减速器为锥齿轮）如上图所示，为了提高轴的刚度，变速器轴增加了中间支承。
2.2 零部件结构方案分析
（1）齿轮形式
变速器两轴传动齿轮采用斜齿常啮合齿轮，优点是使用寿命长、运转平稳、工作噪声低。D倒档齿轮采用直齿常啮合圆柱齿轮，主减速器采用斜齿圆柱齿轮。
（2）换挡机构形式
变速器采用同步器换挡，其优点是换挡迅速、无冲击、换挡噪声小，提高了汽车的加速
性、燃油经济性和行驶安全性。
（3）变速器轴承
初选输出端为短圆柱滚子轴承，其余为向心球轴承具体选型与计算在轴承的寿命计算中详细分析。
3 变速器主要参数及齿轮参数的选择
3.1 挡数
按设计要求，变速器档位数为5挡，其中最高档位超速挡。
3.2 传动比范围的选择
变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动比的比值。最高挡通常为直接挡，而本次设计为了提高汽车的燃油经济性，将最高挡设为超速挡，档位数为五挡。
超速档的传动比一般为0.7～0.8。最低挡的传动比则要求考虑发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力、驱动桥与地面的附着率、主减速器比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低行驶车速等而对于乘用车，其范围一般在3.0～4.5之间。
表1是国内外一些变速器的速比设置，可以发现，多数变速器的各档速比值符合偏置等比级数。
首先在满足要求的情况下令最小传动比8.05=i
3.2.4 各挡传动比的初选
最低档传动比计算；
选择最低档传动比时应根据汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、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
()max max max 0max sin cos ψααηmg f mg r i i T r
T
g e =+≥
则由最大爬坡度要求的变速器Ⅰ档传动比为；
η
ψ0max max i T r mg i e r
g ≥
式中 m —汽车总质量 g —重力加速度
ψmax —道路最大阻力系数
r r —驱动轮的滚动半径，轮胎规格选用195/65/R15
max e T —发动机最大转矩 i0—主减速比
0.40=i
η—汽车传动系的传动效率，取0.95；
其中滚动阻力系数max max max cos sin ααψ+=f ，取o
f 30,02.0max ==α，得517.0max =ψ
代入数据可得：259.395
.0417031725
.0517.08.913100max max =?????=≥
ηψi T r mg i e r g
根据驱动车轮与路面的附着条件;
?η20max G r i i T r
T
g e ≤
求得的变速器I 档传动比为： 0
max 2i T r G i T e r g η?≤
式中 G2—汽车满载静止于水平路面时驱动桥给路面的载荷，取驱动轴的负荷率为61.5%。
φ—路面的附着系数，取良好的沥青或混凝土附着系数为0.75； 假设汽车满载时的总质量为1685kg,
带入数据可知： 74.395
.00.417075.031725.08.9615.01685=??????≤g
i
综上所诉变速器的低档传动比的范围为：74.3259.3≤≤g i
由此可以初选一档传动比为3.6，设置最高档五档为超速档，可取五档传动比为0.8.
2. 变速器各档速比的配置； 按等比级数分配各档传动比： 456.18
.06.3445154433221=======
i i i i i i i i i i q 47.2456
.16.312===
q i i
70.1456.16.32213===
q i i 166.1456.16.33
314===
q i i 故在已知变速器档数为5档与8.0,6.351==i i 的情况下，可知，若传动比分配为等比
3.3 中心距A
变速器的中心距A 系指变速器输入轴与输出轴轴线之间的距离。其主要由传递的扭矩、结构和工艺情况决定，而其大小不仅对变速器的外形尺寸、体积和质量大小有影响，还关系到齿轮的接触强度：中心距过大将使变速器的质量增加较多；中心距过小则会使齿轮的接触强度变大，寿命变短，且影响变速器壳体的性能。
因此最小允许的中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定，而且最小中心距要同时满足最低挡的传动比要求。
而对于发动机前置前轮驱动(FF)的乘用车，其中心距A 也可以根据发动机排量与中心距的统计数据初选。统计数据表明，乘用车变速器的中心距一般在60~80mm 范围内变化。原则上来说，车越轻，中心距也越小。
设计中用下述经验公式初选中心距A
31max g
e A i T K A η=错误!未找到引用源。
（3-6）
式中A 为变速器中心距（mm ）
错误!未找到引用源。为中心距系数，对于轿车，取错误!未找到引用源。
错误!未找到引用源。变速器传动效率，取错误!未找到引用源。0.96
已知错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。，最后取错误!未找到引用源。。
3.4 外形尺寸
变速器的横向外形尺寸可根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换挡机构的布置来初步确定。对于四挡的乘用车，其变速器壳体的轴向尺寸为（3.0~3.4）A 。
对于设计要求的五挡变速器，初步估计其壳体横向尺寸为238mm 。
3.5 齿轮参数（斜齿轮齿形参数）
3.5.1模数
齿轮模数与齿轮的强度、质量、噪声、工艺要求等因素有关，而在设计中主要考虑对齿
轮强度的影响。齿轮模数大则其弯曲应力小，但齿轮齿数会随之减少，并减小齿轮啮合的重合度，增加啮合噪声。因此，在弯曲强度允许的条件下应使齿轮模数尽量小。
设计中已确定变速器（不包括主减速器）齿轮均为圆柱斜齿轮，即斜齿轮应满足以下的强度要求：
在选择模数时，若从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选择同一种模数，而从强度方面考虑，各挡齿轮应选用不同的模数。一般来说，变速器低挡齿轮应选用较大的模数，其它挡位选用另一种模数。
变速器用齿轮模数范围见表3-2。
表3-2 汽车变速器齿轮的法向模数
车型
发动机排量V/L
1.0 1.6 2.5≤ 模数 2.25~2.75mm 2.50~ 3.00mm 另外，变速器齿轮所选的模数应符合国家标准，见表3-3。 表3-3 汽车变速器常用的齿轮模数（摘自GB/T1357—1987） 一 1.00 1.25 1.5 — 2.00 — 2.50 — 3.00 — — — 4.00 — 5.00 — 6.00 二 — — — 1.75 — 2.25 — 2.75 — (3.25) 3.50 (3.75) — 4.5 — 5.50 — 根据以上要求，初选 1、3、5挡齿轮法向模数75.2321===n n n m m m 2、4挡齿轮法向模数5.2,75.242==n n m m 3.5.2 压力角α 齿轮压力角有错误!未找到引用源。等多种。压力角较小时，重合度较大并降低了齿轮刚度，有利于降低齿轮传动的噪声；压力角较大时，可提高齿轮的抗弯强度和表面接触强度。 对于斜齿轮，压力角为错误!未找到引用源。时强度最高，而对于乘用车，为加大重合度以降低噪声，理论上应取较小的压力角。 本次设计各挡齿轮压力角均选为错误!未找到引用源。。 3.5.3 齿宽b 在变速器齿轮的设计中，齿宽的选择应满足既能减轻变速器质量，同时又能保证齿轮工作平稳的要求。 通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽： 直齿：错误!未找到引用源。，其中取齿宽系数错误!未找到引用源。； 斜齿：错误!未找到引用源。,其中取齿宽系数错误!未找到引用源。； 啮合套或同步器，错误!未找到引用源。。 对于啮合的一对齿轮，小齿轮的齿宽应比大齿轮的稍大，一般为5~10mm；对于采用同一模数的各挡齿轮，低挡齿轮的齿宽也应当比高挡齿轮稍大一些。 齿宽的选取结果见表3-4。 表3-4 汽车变速器齿轮的模数选择结果 3.5.4 螺旋角β 由于变速器的设计中（不包括主减速器）的齿轮均采用了斜齿轮，故存在螺旋角β。采用具有螺旋角的斜齿轮可以加大重合度，提高强度，降低噪声，但有轴向力作用在轴承上，需要计算确认。 螺旋角β确定根据以下原则： （1）使齿轮的纵向重合度错误!未找到引用源。，这样在运转的过程中，齿面螺旋线上始终有齿接触，可以保证运转平稳。具体设计时，螺旋角β可按（3-7） 式确定： 错误!未找到引用源。（3-7）（2）由于斜齿轮工作时会产生轴向力，为此在设计时应自在理论上使螺旋角β的选择正好能使一根轴上的齿轮产生的轴向力相互抵消，如图3-1所示。 图3-1中间轴轴向力的平衡 即满足下式： 错误!未找到引用源。 （3-8） 对于两轴式变速器，由于轴向力较难抵消，也可参考同种车型的数据。 （3） 斜齿轮的轮齿强度会随着螺旋角β的增大而提高，且螺旋角β的增大会使齿 轮的接触强度与重合度增大，但当螺旋角β大于30°时其弯曲强度将明显的下降。因此，对于轿车来说，为求传动平稳，往往将螺旋角β取的稍大。 螺旋角β的初选结果见表3-5。 表3-5 汽车变速器齿轮螺旋角β的初选结果 挡位 一挡 二挡 三挡 四挡 五挡 倒挡 β o 22 o 22 o 22 25° o 22 0° 3.5.5 齿顶高系数与顶隙系数 本次设计取斜齿轮的法向齿顶高系数1* =n h ，法向顶隙系数25.0* =n c 。 3.6 变速器传动齿轮齿数分配和实际传动比的校正 在以上参数确定后即可确定传动齿轮的具体分配齿数。在确定齿数时，为了使齿轮齿面磨损均匀，各挡齿轮的齿数比一般不取整数。 如图3-2所示，五挡变速器外加倒挡，共13个齿轮，齿数分别记为错误!未找到引用源。。 图3-2变速器齿轮齿数的分配 3.6.1 确定各档齿轮的齿数： 一．齿轮的参数设计 初选中心距A 经验公式 31max g e A i T K A η= 选%96,6.3,.170,0.91max ====g e A i m N T K η 代入得mm A 4.7596.06.31700.93=???= 查表3-1及表3-2，选法向模数75.2=n m 初选螺旋角o 0.22=β，根据已算得初定一档传动比可知一档齿轮传动比6.31=i 由公式可知一档齿数和8.5075.222cos 4.752cos 2=?==o n h m A z β，取整为51.再 根据初选传动比为3.6，算得小齿轮齿数为=1Z 11，大齿轮齿数为=2Z 40. 精确的传动比 根据一档齿轮设计参数，二档齿轮的初选法面模数75.2=n m 和螺旋角β选为 β=20° n m =2.75。且已知二档齿轮的传动比为 i 2 =2.47。由公式： h Z =2cos n m βA =75.220cos 762o ??=51.9，取整为52， 43Z Z +=52 故二档齿轮的齿数可以选择为：37,1543==Z Z 。根据确定的齿数中心距存在一 旋角为'''364819o 3.三档齿轮设计 根据一档齿轮设计参数，档齿轮的初选法面模数n m 和螺旋角β选择和一档相 同分别为β=22° n m =2.75。且已知二档齿轮的传动比为3i =1.7。由公式： h Z =2cos n m βA =75.222cos 762o ??=51.25，取整为52， 65Z Z +=52 故二档齿轮的齿数可以选择为：5Z =196Z =33。根据确定的齿数中心距存在一定 旋角β为'''124919o 4四档齿轮设计： 由一档齿轮可知中心距为76mm 查表3-1及表3-2，选法向模数50.2=n m ，初选螺旋角o 0.27=β已选定4档传动比为i 4=1.16 根据一档齿轮设计参数，五档齿轮的初选法面模数n m 和螺旋角β选择和一档相同分别为o n m 0.22,75.2==β。且已知五档齿轮的传动比为8.05=i 。 由公式：2.5175.222cos 762cos 2=??==o n h m A z β，取整为52， 8.09 10 5== z z i ，52109=+z z 故五档齿轮的齿数可以选择为：29,23910==z z 。 根据确定的齿数中心距存在一定的偏差，经过公式修正： ()76cos *252 75.2cos 2109=?=+= β βz z m A n 可以求得修正后的螺旋角为'4819o =β 变位系数 为了避免齿轮产生跟切、更好的与中心距匹配，以及调整齿轮的各种属性，需要使齿轮 变位。 变位齿轮有两种：高（度）变位和角（度）变位。其中高变位齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数和为零，角变位则不为零。设计时选取角度变位。 变位系数的选择一般考虑一下几点： 1）避免根切 避免根切的最小变位系数错误!未找到引用源。可由下式确定 错误!未找到引用源。 式中错误!未找到引用源。为齿顶高系数，已知错误!未找到引用源。； min Z 为未变位又不发生根切的最小齿数，可取错误!未找到引用源。。 由此可得： 对一挡齿轮有 353.0171111min *min 1=-=???? ??-?=z z h X a 错误!未找到引用源。 对二挡齿轮有 错误!未找到引用源。 176.117 37 1min 4-=- =X 错误!未找到引用源。 对三挡齿轮有 错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。 对四挡齿轮有 错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。 对五挡齿轮有 错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。 2）防止齿顶变尖 齿顶法面弦齿厚错误!未找到引用源。大于等于错误!未找到引用源。。错误!未找到引用源。可由（3-12）式确定： 错误!未找到引用源。 （3-12） 式中错误!未找到引用源。为齿顶螺旋角，错误!未找到引用源。； 错误!未找到引用源。为齿顶端面弦齿厚，错误!未找到引用源。。 上述公式中，错误!未找到引用源。为齿顶圆直径，错误!未找到引用源。。 3）齿根壁厚不要小于1.2倍齿全高。 4）主、从动齿的弯曲应力应当平衡，以保证二者的弯曲疲劳寿命相等。 变位系数的选择主要由以上几点考虑，而为了降低噪声，一对啮合齿轮的变位系数之和可适度取小。可由计算机编程来完成。一挡齿轮的程序计算截图如图3-3所示。 齿轮角变位计算器 齿轮角（度）变位系数结果如下表所示。 表3-6齿轮变位系数选择结果 一 挡 二 挡 三 挡 四 挡 五 挡 倒 档 输入轴齿轮 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 输出轴齿轮 0.136 -0.032 -0.386 -0.442 -0.386 3.6.10齿轮精度的选择 各类机器所用齿轮传动的精度等级范围列于表3-7中，按载荷及速度推荐的齿轮传动 精度等级如图3-4所示。具体的精度选择结果见设计参数表。 表3-7各类机器所用齿轮传动的精度等级范围 机 器 名 称 精 度 等 级 机 器 名 称 精 度 等 级 汽轮机 3～6 拖拉机 6～8 金属切削机床 3～8 通用减速器 6～8 挡 位 变 位 系 数 X 航空发动机4～8 锻压机床6～9 轻型汽车5～8 起重机7～10 载重汽车7～9 农业机器8～11 （注：主传动齿轮或重要的齿轮传动，偏上限选择；辅助传动齿轮或一般齿轮传动，居中或偏下限选择。） 图3-4齿轮传动精度等级 3.6.10齿轮的后处理 齿轮在设计与制造中还需进行齿形的修正，材料的选择，热处理以及强化等步骤，在此不详细论述。 3.6.11补充说明 以上得到的设计数据并没有达到最优设计结果，以齿轮的变位系数为例，若为理想情况，对于变速器中较低挡位与倒挡，为了获得高强度的齿轮副，变位系数之和应该取得较大，而为了获得低噪声传动，高挡齿轮副的变位系数之和应该取得较小。由3.6.8中得出的结果可知，倒挡齿轮的变位系数并没有很好的满足设计的理想要求。在这种条件下可以通过对要求的目标函数的确定，并选择约束条件，并通过数学工具（如MATLAB中的优化工具箱FMINCON 函数）来进行最优化设计。具体的设计过程不在此详述。 4 变速器主要零部件的几何尺寸计算及可靠性分析 4.1 变速器齿轮 4.1.1齿轮的损坏形式 变速器齿轮的损坏形式主要有：轮齿折断、齿面疲劳剥落（点蚀）、移动换挡齿轮端部破坏（本次设计时无需考虑）以及齿面胶合。 4.1.2齿轮的强度计算 与其它机械行业比较，不同用途汽车的变速器齿轮使用条件仍是相似的。此外，汽车变速器齿轮用的材料、热处理方法、加工方法、精度级别、支承方式也基本一致。因此，用于计算通用齿轮强度公式更为简化一些的计算公式来计算汽车齿轮，同样可以获得较为准确的 结果。 1）轮齿弯曲强度计算（斜齿轮） 假定载荷作用在齿顶错误!未找到引用源。，，齿形系数的选择如图4-1所示。 图4-1齿形系数图 已知斜齿轮弯曲应力为错误!未找到引用源。 错误!未找到引用源。（4-1） F为圆周力，错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。为计算载荷，错误!未找式中 1 到引用源。为节圆直径，错误!未找到引用源。， 错误!未找到引用源。为应力集中系数，错误!未找到引用源。， 错误!未找到引用源。为法向齿距，错误!未找到引用源。， 错误!未找到引用源。为齿形系数，可按当量齿数错误!未找到引用源。在齿形系数图4-1中查得， 错误!未找到引用源。为重合度影响系数，错误!未找到引用源。。 （其它未说明参数同上） 将上述有关参数整理后可得式（4-2） 错误!未找到引用源。（其中齿宽系数错误!未找到引用源。）（4-2） 在已知发动机输出最大转矩错误!未找到引用源。和其它相关参数的情况下，由许用应 力错误!未找到引用源。可得： 对一挡小齿轮，根据查图4-1得,则有 ，满足强度要求。 对一挡大齿轮，根据查图4-1得，则有 对二挡小齿轮，根据错误!未找到引用源。查图3-19得错误!未找到引用源。,则有 错误!未找到引用源。，，满足强度要求 对二挡大齿轮，有根据查图3-19得错误!未找到引用源。，则有 错误!未找到引用源。，满足强度要求。 对于各挡齿轮的强度计算，由斜齿轮弯曲应力的公式与齿轮参数易知，在同等条件下，一挡小齿轮所受的弯曲应力比其它挡位（不包括倒挡）均要大，即在一挡小齿轮满足轮齿弯曲应力要求的情况下，其它各挡齿轮也能满足要求。 综上所述，变速器传动齿轮满足弯曲强度要求。 2）轮齿接触强度计算（斜齿轮） 已知斜齿轮接触应力为 j 错误!未找到引用源。（4-3）式中错误!未找到引用源。为齿面上的法向力，错误!未找到引用源。， 错误!未找到引用源。为圆周力，错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。为节圆直径， 错误!未找到引用源。为齿轮材料的弹性模量，对于渗碳钢，可取错误!未找到引用源。， 错误!未找到引用源。为齿轮接触的实际宽度， 错误!未找到引用源。和错误!未找到引用源。为主、从动齿轮节点处的曲率半径，对斜齿轮错误!未找到引用源。，错误!未找到引用源。， 错误!未找到引用源。与错误!未找到引用源。为主、从动齿轮节圆半径。 将作用在输入轴的载荷错误!未找到引用源。作为计算载荷时，变速器齿轮的许用接触应力错误!未找到引用源。见下表。 表4-1变速器齿轮许用接触应力 根据上述分析可知，对变速器一挡齿轮，有， ， ， ，对于一挡小齿轮（输入轴），有圆周力， 法向力， 齿宽， 对于一挡大齿轮（输出轴），有，， 法向力， 齿宽， 由以上数据可得，对于一挡小齿轮，有： ， 对于一挡大齿轮，有： 。 故一挡齿轮接触强度满足要求。 同理于一挡，可知对变速器二挡齿轮，有 错误!未找到引用源。， 错误!未找到引用源。， 错误!未找到引用源。， ， 1 绪论 1.1研究意义 当代汽车普通采用往复活塞式内燃机提供动力，而汽车在起步、加速、上坡等等过程中，其需要扭矩和速度都在发生很大变化，但是发动机转矩和转速变化范畴较小，此外，发动机是只能是朝着一种方向，不能单独实现倒档功能，因此一种性能好发动机必要配备性能优良匹配变速器才干使车辆性能较好体现出来，变速器重要功能为： (l)在复杂工况下，通过变化汽车传动比,从而使发动机传到驱动轮上转矩和转速发生变化，使发动机时刻处在最有利工况下工作； (2)实现汽车倒退行驶； (3)可以中断动力传播。 随着近年来车辆密度不断增大，车辆对操作性、动力性，经济性，环保等方面规定越来越高，这些都离不开变速器技术方面发展，研究与发动机优配，工作效率高，操作以便，工作可靠变速器意义就十分重大了。 1.2变速器分类和发展趋势 1.手动变速器 手动变速器，驾驶者通过操作变速箱操作杆来控制不同齿轮组啮合，依照不同道路行驶工况下汽车速度和扭矩大小，通过换挡操作杆控制轴上不同大小齿轮啮合，从而得到不同转速比，使发动机在有利工况下工作。由于锁止机构和互锁机构作用，驾驶人在换挡时，必要要先踩下离合器踏板，而在变速箱处在某一档位下工作时，不能自动跳到另一档位。手动挡汽车对驾驶人驾驶技术规定较高，但其对汽车操纵感强，更有驾驶乐趣，并且相对而言更加省油一点。手动变速箱依照档位可以分为四档，五档变速箱等等，当前市场上常用手动变速箱是中间轴式五档变速箱。 2.自动变速器 自动变速器可以依照节气门踏板变化自动进行变速，不需要人为操纵变速杆动作，减少了驾驶人开车途中诸多频繁换挡操作，它是通过液压油路控制相应行星齿轮机构进行变速。当前市场上最常用自动变速器是液力自动变速器。 3.无级变速器 无级变速器构造简朴，小巧，它可以使传动比任意自由变化，实现无级变速，它能克服突然换挡，节气门反映慢、油耗高等缺陷。 4.手动/自动变速器 手自一体变速器一方面在保时捷车型上应用，它可使高性能跑车不必受限于老式自动档束缚。此型车在其档位上设有“+”、“-”选取档位。在D档时，可像手动挡同样自由变换档位。手自一体变速系统可以使用手动档来提供驾驶乐趣，使用自动档减轻操作量，减少驾驶疲劳。 5.双离合变速器 DSG变速器，由两组离合器互相配合共同控制发动机动力传播，不会再驾驶者换挡时产生动力短暂中断现象，结合了手动变速器和自动变速器两者长处，既节油、驾驶舒服又满足驾驶运动感规定。 1.鉴于国内经济状况，手动档变速器，自动档变速器均有很大发张空间。 2.鉴于国内市场多样性，各种变速器均有其发展空间，在某个领域内占据自己一定市场。 3.从长远发展角度看，双离合变速器结合了手动变速器和自动变速器各自长处，其技术值得国内大力研究。 1.3本课题研究内容 本文一方面在理解手动变速器重要零部件及其工作原理状况下，一方面对变速箱轴、齿轮、换挡机构等进行布置，然后依照与该变速箱匹配发动机输入最大扭矩，转速等，拟定各个挡位适当传动比，通过计算，定下变速箱中心距和轴向 前言 汽车的诞生，车的发展，在历史的长河中给我们留下了点点滴滴。汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，竟然诞生了从速度为零到加速到100公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车。这一百年，汽车发展的速度是如此惊人！同时，汽车工业也造就了多位巨人，他们一手创建了通用、福特、丰田、本田这样一些在各国经济中举足轻重的著名公司。这篇资写着许多有趣的故事，在中国已经成为世界五大汽车强国之际，让我们一起来回望汽车的发展历史，体会汽车给我们带来的种种欢乐与梦想…… 中国汽车工业发展进入新阶段中国汽车工业发展我认为大致可以分成三个阶段：第一个阶段：中国汽车工业1953诞生到1978年改革开放前。初步奠定了汽车工业发展的基础。汽车产品从无到有。第二个阶段，1978年到20世纪末。中国汽车工业获得了长足的发展，形成了完整的汽车工业体系。从载重汽车到轿车，开始全面发展。这一阶段是我国汽车工业由计划经济体制向市场经济体制转变的转型期。这一时期的特点是：商用汽车发展迅速，商用汽车产品系列逐步完整，生产能力逐步提高。具有了一定的自主开发能力。重型汽车、轻型汽车的不足得到改变。轿车生产奠定了基本格局和基础。我国汽车工业生产体系进一步得到完善。随着市场经济体制的建立，政府经济管理体制的改革，企业自主发展、自主经营，大企业集团对汽车工业发展的影响越来越大。汽车工业企业逐步摆脱了计划经济体制下存在的严重的行政管理的束缚。政府通过产业政策对汽车工业进行宏观管理。通过引进技术、合资经营，使中国汽车工业产品水平有了较大提高。摸索了对外合作、合资的经验。第三个阶段，进入21世纪以后。中国汽车工业在中国加入WTO后，进入了一个市场规模、生产规模迅速扩大；全面融入世界汽车工业体。 变速器作为汽车的一个重要组成部分，是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 哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计 摘要 双离合器自动变速器由电控机械式自动变速器发展而来，它综合了液力机械自动变速器（AT）和电控机械自动变速器（AMT）的优点，能够实现动力换挡、减少了换档时间、提高了换档品质、极大地提高了汽车的舒适性和操纵性。 本设计以双离合器式自动变速器的结构和工作原理为基础，针对干式双离合器自动变速器的设计方法，分析了各种不同变速器的布置方案并选定了本变速器的最终布置方案。对变速器中的主要零件包括齿轮形式、换挡结构形式作了阐述并进行了选择并对变速器的传动比的范围、中心距做初步的选择和设计。对变速器中的齿轮的模数、压力角、螺旋角、进行了选择并计算出齿轮其他的相关参数和对齿轮的校核。对轴的结构尺寸进行设计和轴承的选用并对其进行了校核。 关键词：双离合器；自动变速器；传动比；齿轮；轴 ABSTRACT DCT duo to Mechanical Transmission.Itinherits the advantages of Automatic Transmission(AT) and Automated Mechanical Transmission (AMT).It has the ability of power shifing that can reduce shift time andimprove shift quality.And the comfort and maneuverability of vehicle will be greatly improved. In this thesis,the study of dry type Dual Clutch Transmission is based on the Structural characteristics and working principle of DCT. For dry-type dual-clutch automatic transmission design, analyzed the layout of the various transmission options and selected the final layout of the transmission scheme. The major part of gear, including gear form, elaborated shift structure and make the choice and range I 汽车变速器设计 ----------外文翻译 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，此时发出的功率比较大，燃油经济性也比较好。因此，我们希望发动机总是在最好的状态下工作。但是，汽车在使用的时候需要有不同的速度，这样就产生了矛盾。这个矛盾要通过变速器来解决。 汽车变速器的作用用一句话概括，就叫做变速变扭，即增速减扭或减速增扭。为什么减速可以增扭，而增速又要减扭呢？设发动机输出的功率不变，功率可以表示为 N = w T，其中w是转动的角速度，T是扭距。当N固定的时候，w与T是成反比的。所以增速必减扭，减速必增扭。汽车变速器齿轮传动就根据变速变扭的原理，分成各个档位对应不同的传动比，以适应不同的运行状况。 一般的手动变速器内设置输入轴、中间轴和输出轴，又称三轴式，另外还有倒档轴。三轴式是变速器的主体结构，输入轴的转速也就是发动机的转速，输出轴转速则是中间轴与输出轴之间不同齿轮啮合所产生的转速。不同的齿轮啮合就有不同的传动比，也就有了不同的转速。例如郑州日产ZN6481W2G型SUV车手动变速器，它的传动比分别是：1档3.704:１；2档2.202:1；3档1.414:1；4档1:1；5档（超速档）0.802:1。 当汽车启动司机选择1档时，拨叉将1/2档同步器向后接合1档齿轮并将它锁定输出轴上，动力经输入轴、中间轴和输出轴上的1档齿轮，1档齿轮带动输出轴，输出轴将动力传递到传动轴上（红色箭头）。典型1档变速齿轮传动比是3:1,也就是说输入轴转3圈，输出轴转1圈。 当汽车增速司机选择2档时，拨叉将1/2档同步器与1档分离后接合2档齿轮并锁定输出轴上，动力传递路线相似，所不同的是输出轴上的1档齿轮换成2档齿轮带动输出轴。典型2档变速齿轮传动比是2.2:1，输入轴转2.2圈，输出轴转1圈，比1档转速增加，扭矩降低。 变速器设计文献综述 摘要：车辆的变速器很大程度上影响着车辆行驶的经济性、动力性、驾乘舒适性，是车辆最重要的部件之一。本文分析了国内外变速器产业的发展状况，介绍了国内外先进的变速器设计方法、科学的开发流程等，还根据我国变速器产业的发展现状提出了一些问题，并且对变速器产业的发展提出了一些合理的建议。 关键词：变速器，科学开发流程、先进设计方法 一.变速器研究意义 变速器是伴随汽车出现的产物，是组成一辆汽车的必需品，而变速器设计更是汽车设计中最重要的环节之一。变速器的作用是用来改变传动比，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足不同的行驶要求。在不同的行驶条件下，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化，而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，扭矩变化范围更不可能满足实际路况需要，而变速器能做到在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。因此,变速器的性能直接影响到汽车行驶性能。随着技术进步,变速器在最基本的传动功能之外，也在实现越来越多的功能，例如实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要; 中断动力传递，在发动机能够怠速运转，汽车换档或需要停车时，中断向驱动轮的动力传递; 实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。由此可见，研究变速器对汽车产业发展具有十分重大的意义。 二.国内外变速器使用的现状 在欧洲市场上，原本手动变速器占据的绝大部分的市场,在不断被自动变速器侵占。例如在西欧，2005年生产的装配有自动变速器的汽车占汽车总量的23%。而10年前，这个数字仅为13%。可见自动变速器正在成为市场的主流。在中国市场上，配备自动变速器也已经成为车用变速器的重要趋势。然而，在自动变速器方面，由于其新工艺、新技术和设计原理与传统手动变速器有比较大的差异，导致国内厂家在自动变速器的研发上与国际先进水平存在较大差距，即使向国外厂商寻求技术帮助，他们也不约而同地对国内厂家进行了技术封锁，这导致我国的自动变速器相比国外产品性能低下，需要大量依赖进口。据统计，进口产品占我国自动变速器市场的78%。而在手动变速器方面，经过长时间的发展，设计原理和生产工艺等都较为成熟，技术难度也相对较低，因此我国通过引进国外先进技术，消化吸收并自主创新，能做到自主生产，基本满足了本土车辆厂商的生产需要。可以预见的是，未来汽车变速器的市场将以自动变速器为主，发展和掌握高端自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造技术的重要途径。而优先开发手自一体变速器在技术上可以延续我国在手动变速箱上积累的经验，更有利于我国变速器产业的发展。 三. 国外变速器先进的设计方法 近10年以来，我国变速器产业特别重视新产品的开发研制，无论是从人力物力的投入，还是资金的投入，都是非常巨大的。 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 优秀论文审核通过 未经允许切勿外传 新乡职业技术学院 毕业设计（论文）题目桑塔纳2000变速器装配工艺 系别汽车技术系 学生姓名 学号 专业名称汽车制造与装配技术 指导教师 2013年12 月 4 日 目录 摘要 (2) 一、变速器的发展史及未来的发展方向 (3) 二、国内外研究现状、水平及存在的问题 (4) 三、变速器的分类、组成及功用 (5) （一）、变速器分类 (5) （二）、变速器组成 (6) （三）、变速器功用 (7) 四、桑塔纳2000变速器的工作原理分析 (7) 五、桑塔纳2000变速器的结构 (13) 六、桑塔纳2000变速器参数 (15) 七、桑塔纳2000变速器装配尺寸链 (18) 八、桑塔纳2000变速器的同步器 (21) （一）、同步器的结构 (21) （二）、同步环主要参数的确定 (22) 九、桑塔纳2000变速器装配方案及调试 (24) 结束语 (26) 文献参考 (27) 致谢 (28) 桑塔纳2000变速器装配工艺 摘要:本论文以变速器的装配问题为研究对象，论述了手动变速器变速器的发展史及 未来的发展方向国内外研究现状、水平及存在的问题、变速器的种类及作用、以及 变速器的装配方法精度等。 变速器，转变发动机曲轴的转矩及转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。汽车变速器，是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，当前手动变速器仍然是现代的主流。 关键词：手动变速器装配方法齿轮间的啮合间隙 每当人们观看F1大赛，总会被那种极速的感觉所折服。此刻，大家似乎谈论得最多的就是发动机的性能以及车手的驾驶技术。而且，不忘在自己驾车的时候体会一下极速感觉或是在买车的时候关注一下发动机的性能，这似乎成为了横量汽车品质优劣的一个标准。的确，拥有一颗“健康的心”是非常重要的，因为它是动力的缔造者。但是，掌控速度快慢的，却是它身后的变速器.伴随着人们的需求和科技技术的不断提高人们对变速器的要求也越来越高，变速器发展至今其结构越来越紧凑复杂当然为了更好的保证驾车中的舒适性对变速器装配的要求越来越高,因此装配工艺的将决定决定变速器工作状况.使用寿命和经济性,由此可见，对汽车的变速器进行研究具有十分重要的意义。 而在未来的课题的学习中，我将重点研究装配手动变速器对变速器的重要性。 一、变速器的发展史及未来的发展方向 汽车工业的百年历史中，肯定没有任何一个时代的变速器技术能比得上今天那么深入民心和丰富多彩，我们也几乎能断言，在下一个百年，变 变速器设计标准 1.按照QC/T 29063-1992, Q/FT A025—2001规定 1.1变速器扭矩储备系数: QC/T 29063-1992规定 轻型货车:K ≥2.5；中、重型货车K ≥3.0 1.2变速器各接合面、前后盖及螺纹连接处和油封均应密封良好，不得有渗、漏油现象。 1.3变速器应按照经规定程序批准的图样及技术文件制造，并应符合本标准要求。 1.4变速器换档、选档应灵活可靠，档位应手感清楚无冲击，不允许有挂不上档、脱不开档、跳档及乱档等现象。 1.5超速档摘档力的最低限值不应小于100 N ，其它档位摘档力的最低限值不应小于50 N 。 1.6 静扭强度（Q/FT A025—2001规定） 变速器静扭强度后备系数K 应符合下表的规定。 变速器的静扭强度后备系数K 1.7油温变速器在使用过程中，齿轮油的最高温度应不大于95 ℃。 1.8变速器外表面应清洁、无锈蚀、毛刺、裂纹及其它影响产品性能及使用寿命的缺陷。 1.9变速器应按照经规定程序批准的图样及技术文件制造，并应符合本标准要求。 1.10油封刃口、轴承、摩擦副应按设计规定涂润滑脂或润滑液。与总成内腔相通的螺栓、叉轴孔塞片装配时应涂螺纹密封胶。 1.11变速器各紧固螺栓、螺母应按设计要求的紧固力矩拧紧，不得有松动、滑扣及漏装现象。变速器的放气螺塞和放油螺塞的位置应合理，工作可靠。 1.12变速器外露非加工面应涂以均匀完整的防护漆（铝合金表面除外），外露加工表面应涂防锈油。 2设计计算 2.1．不带副箱和带后副箱的变速器 2.1.1.变速器强度： e T n T T e ：发动机最大输出扭矩为，N.m 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。 第1章变速器主要参数的计算及校核学号：15 最高车速： U=113Km/h a m ax 发动机功率： P=65.5KW m ax e 转矩： T=206.5Nm e max 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=o 。 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： 第一章变速器传动机构布置方案 1.1变速器传动方案的选择与分析 机械式变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。变速器传动方案分析与选择机械式变速器传动机构布置方案主要有两种：两轴式变速器和中间轴式变速器。 其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。与中间轴式变速器相比，它具有轴和轴承数少，结构简单、轮廓尺寸小、易布置等优点。此外，各中间档因只经一对齿轮传递动，故传动效率高，同时噪声小。但两轴式变速器不能设置直接档，所以在工作时齿轮和轴承均承载，工作噪声增大且易损坏，受结构限制其一档速比不能设计的很大。其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，发动机纵置时直接输出动力。 而中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的汽车上。其特点是：变速器一轴后端与常啮合齿轮做成一体绝大多数方案的第二轴与一轴在同一条直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接档，使用直接档变速器齿轮和轴承及中间轴不承载，此时噪声低，齿轮、轴承的磨损减少。 对不同类型的汽车，具有不同的传动系档位数，其原因在于它们的使用条件不同、对整车性能要求不同、汽车本身的比功率不同[5]。而传动系的档位数与汽车的动力性、燃油经济性有着密切的联系。就动力性而言，档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。就燃油经济性而言，档位数多，增加了发动机在低燃油消耗率区下作的能力，降低了油耗。从而能提高汽车生产率，降低运输成木。不过，增加档数会使变速器机构复杂和质量增加，轴向尺寸增大、成本提高、操纵复杂。 综上所述，由于此次设计的汽车为：中间轴式五档（五档为直接档）商用车 1.2 倒档方案的确定 倒档布置选择方案适用于全部齿轮均为常啮合的齿轮，换挡轻便。如下图 目录 一、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、变速器传动方案及简图 (2) 3、倒档的布置方案 (3) 二、变速器主要参数的选择与主要零件的设计 (4) 1、变速器的主要参数选择 (4) 2、齿轮参数 (5) 3、各档传动比及其齿轮齿数的确定 (6) 4、轮的受力和强度校核 (8) 三、轴和轴承的设计与校核 (12) 1、轴的工艺要求 (12) 2、轴的设计 (12) 3、轴的校核 (13) 4、轴承的选择和校核 (17) 一.机械式变速器的概述及其方案的确定 （一）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。 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。 （二）变速器传动方案及简图 下图a所示方案，除一，倒档用直齿滑动齿轮换档外，其余各档为常啮合齿轮传动。下图b、c、d所示方案的各前进档，均用常啮合齿轮传动；下图d 所示方案中的倒档和超速档安装在位于变速器后部的副箱体内，这样布置除可以提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以在不需要超速档的条件下，很容易形成一个只有四个前进档的变速器。 摘要 随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化、个性化已经成为汽车发展的趋势。而变速器设计是汽车设计中重要的环节之一。它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标，对轿车而言，其设计意义更为明显。在对汽车性能要求越来越高的今天，车辆的舒适性也是评价汽车的一个重要指标，而变速器的设计如果不合理，将会使汽车的舒适性下降，使汽车的运行噪声增大。本设计针对乘用车变速器进行系统深入的研究. 本设计结合机械变速器的设计方法，深入研究了变速器传动比的计算，挡数的分配，齿轮参数的计算，轴及轴承的选择等，从而使乘用车的舒适性和动力性有很大的提高。 关键字：传动比；齿轮参数；轴；轴承 ABSTRACT With the rapid development of automobile industry, the diversity of models, individual has become a developing trend. The transmission design is an important part of automotive design one. It is used to change the engines torque and reached the driving wheel speed, so its impact on vehicle dynamic performance and economy indicators, on cars, its more obvious sense of design. Performance in increasingly high demand on the car today, the vehicles comfort is an important index for evaluation of car, and transmission design, if unreasonable, will decrease the comfort of the automobile, so that the car is running the noise increases. The design for the passenger car transmission system in-depth study carried out The design combined with mechanical transmission design, in-depth study of the transmission gear ratio calculation, the distribution of the number block, the calculation of gear parameters, choice of shaft and bearing, so passenger comfort and dynamic have greatly improved. Key words: Transmission Ratio; Keeps Off The Number; Axis; Bearings 电动汽车两档自动变速器的设计与研究 摘要：本文基于某电动汽车原有固定档变速器，提出了两档自动变速器的结构方案，并根据动力性和经济性指标利用MATLAB软件对其传动比进行了优化设计，最后基于UG软件建立了两档变速器的三维模型。 关键词：两档自动变速器;传动比优化;三维建模 引言 环境污染和资源短缺近年来成为了以内燃机为动力的汽车目前所面临的两大技术问题，而电动汽车以可再生、清洁的电能作为动力，克服了传统汽车的这些缺点，成为了目前汽车生产商研究的热点。纯电动汽车以电动机作为动力源，具有良好的调速特性，电动机在低速时恒转矩和高速时恒功率的特性比较适合车辆的运行需求。鉴于研发成本的考虑，众多在内燃发动机汽车基础上改造的电动汽车，大都沿用了原有变速器的一个或两个档位来传动，不利于变速器的专用化。 山东某汽车公司生产的电动汽车采用固定速比减速器，只有一个档位，使得电动机常工作在低效率区域，既浪费能源，又提高了对牵引电机的要求，还使汽车的续驶里程减少。因此，对作为传动系统主体的变速器的研究成为改善电动汽车传动性能尤其是经济性能的主要部分。多档化能够降低对电机的要求，扩大电动机的工作区域，通过对传动系统的控制来保证牵引电机总是能够工作在理想的区域，从而提高整车的动力性、经济性等指标。随着生活水平的不断提高，人们对驾驶舒适感和容易度也提出了更高的要求，本文基于某电动汽车研究了一种两档无离合式自动变速器，对其传动比进行了以能量消耗最小为目标的优化，并在UG环境下对变速器进行了三维建模，为进一步的动力学仿真和试车运行提供了理论依据。 1.电动汽车两档自动变速器的设计方案 档位数的增加有利于增大利用电动机最大功率的机会，提高整车的动力性和经济性，但由于电动机具有良好的调速特性，因此电动汽车的档位数不宜过多，否则会增加整车的体积和重量，降低传动效率，故本文设计两档变速，低档对应整车的起步和爬坡，高档对应整车的最大车速，这样低速档的传动比可以选择的较大，整车的牵引力也较大，动力性较强。基于原有固定速比减速器的机械结构和安装空间，本设计增加了一根传动轴，采用传统的三轴式结构。主要由输入轴、输出轴、中间传动轴、高速档齿轮、低速档齿轮、主传动齿轮、同步器及差速器等组成，其结构如图1所示。 通过换挡拨叉与同步器的连接实现高低档位的切换，同时同步器用于减少换挡冲击和噪声，实现快速同步;主传动齿轮为常啮合齿轮，用于降速增扭;差速器连接驱动轴，实现扭矩的输出和分解。变速器实现换挡的条件就是输入输出端的转速能够达到同步，由于电机的控制性能优于发动机，通过控制电机的转速、转 《手动变速器的结构与工作原理》教案 教材东北师范大学出版社《汽车底盘构造与维修》授课班级汽修16-11班 课时分配4学时（160分钟）授课地点仿真实训室、底盘实训室课题手动变速器的结构与工作原理课型理实一体化 章节项目三活动一手动变速器的结构与工作原理 学情分析学生 特点 有一定的拆装基础，好奇心强，乐于接受新事物，勤于实践，善于动手。但理论学习热情不高；学习没有耐心，急于求成。 教材分析 地位 作用 《汽车底盘构造与维修》课程是学习汽车维修专业一门必不可少的基础课程，设在一年级第二学期学习，为后续课程《汽车故障诊断》的 学习奠定基础。 教学 目标 知识目标 1.掌握手动变速器的组成结构及其工作原理。 2.能分析手动变速器的各档传动路线。 能力目标 1.正确地使用工具和设备。 2.能按技术要求完成手动变速器的分解、零件清洗。 3.按技术要求装配、调整手动变速器。 情感目标 1.养成良好的学习习惯以及严谨的做事态度。 2.增强职业素养，树立合作意识和职业思想。 教学重 难点 重点 1.手动变速器的组成结构。 2.手动变速器的工作原理。 难点 1.手动变速器的各档传动路线。 2.手动变速器的拆装、调整。 教法学法教学 方法 以任务驱动教学法为主，演示法、小组讨论法为辅。学习 方法 自主探究学习法、小组合作学习法。 教学教具蓝墨云班课、ppt、仿真实训室、景格教学平台、手动变速器台架、拆装工具等 信息化方法采用信息化技术手段，将枯燥的知识生动化提高学生学习兴趣。利用蓝墨云班课上传微课，学生通过手机自学相关的内容并对教学进行评价反馈；运用景格教学平台的三维动画、仿真实训功能增强教学效果。 1 第一节概述 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，同时使发动机再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。 变速器由变速传动机构和操纵机构组成。 对变速器如下基本要求. 1）保证汽车有必要的动力性和经济性。 2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。 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。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡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。 除此以外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小，制造成本低，维修方便等要求。 满足汽车有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的档数，传动比范围和各挡传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。 在原变速传动机构基础上，再附加一个副箱体，这就在结构变化不大的基础上，达到增加变速器挡数的目的。近年来，变速器操纵机构有向自动操纵方向发展的趋势。 第二节变速器传动机构布置方案 机械式变速器因具有结构简单，传动效率高，制造成本低和工作可靠等优点，在不同形式的汽车上得到广泛应用。 一.传动机构布置方案分析 变速器传动机构有两种分类方法。根据前进挡数的不同，有三，四，五和多挡变速器。根据轴的形式不同，分为固定轴式和旋转轴式（常配合行星齿轮传动）两类。固定轴式又分为两轴式，中间轴式，双中间轴式变速器。固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。与中间轴式变速器比较，两轴式变速器有结构简单，轮廓尺寸小，布置方便，中间挡位传动效率高和噪声低等优点。因两轴式变速器不能设置直接挡，所以在高档工作时齿轮和轴承均承载，不仅工作噪声增大，且易损坏。此外，受结构限制，两轴式变速器的一挡速比不可能设计得很大。 图3-1示出用在发动机前置前轮驱动轿车的两轴式变速器传动方案。其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，发动机纵置时，主减速器采用弧齿锥齿轮或双曲面齿轮，发动机横置时则采用圆柱齿轮；多数方案的倒档传动常用滑动齿轮，其他挡位均用常啮合齿轮传动。图3-1F中的倒挡齿轮为常啮合齿轮，并用同步器换挡；同步器多数装在输出轴上，这是因为一挡主动齿轮尺寸小，同步器装在输入轴上有困难，而高档同步器可以装在输入轴的后端，见图3-1D，E；图3-1D所示方案的变速器有辅助支承,用来提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声。图3-1F所示方案为五挡全同步器式变速器，以此为基础，只要将五挡齿轮用尺寸相当的隔套替代，即可改变为四挡变速器，从而形成一个系列产品。 福建工程学院 毕业设计（论文）开题报告 机械与汽车工程学院学院车辆工程专业设计（论文）题目： 某五档手动变速器传动机构逆向测绘与优化分析学生姓名学号 起迄日期2015年3月~6月 设计地点福建工程学院 指导教师洪亮 2015年3月05日 毕业设计（论文）开题报告 1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写文献综述。 1.1课题研究背景 随着人们生活质量的不断提高，人们对汽车综合性能的要求也日益提高，对汽车的舒适性能和动力性能等要求更加高。现代汽车广泛使用活塞式内燃机作为动力源，其转矩和转速的变化范围小，而复杂的使用条件则要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化，为解决这个矛盾在传动系统中设置了变速器。汽车变速器作为影响汽车性能的关键部件，其齿轮传动系统性能的好坏直接影响到汽车各项性能指标。而作为安装变速器各个部件的基础件，变速器内各齿轮副的强度和刚度对于保证传动系统的正常工作也起着十分重要的作用[3]。本课题以某车五档手动变速器为研究背景，考察对变速器的建模以及分析，一则考察了对三维建模软件的运用情况；二则在性能与噪声方面做出了研究。 变速器是车辆的核心部件、是重要的组成部件，它能实现增扭减速，降低发动机转速，增大扭矩；变扭变速，适应汽车在不同的工况下行驶[1]；毕业设计考察对变速器内部齿轮副的建模，要求设计者掌握变速器内部零部件的结构，并且对零部件的细节部位要了解其结构特征，建模时要体现该部位的特征结构。并且要了解各个零部件的主要工作面，熟悉对主要工作面的技术要求，熟悉主要工作面在变速器工作时的工作状态。同时，完成变速器内部的三维建模，符合我们的设计思维习惯，整个设计过程可以完成在三维模型上讨论，直观并且形象[2]。因为我们在进行机械设计时，总是希望零部件能够让我们随心所欲地构建，能够随意拆卸，能够让我们在平面显示器上构造出三维立体的设计模型，而且希望保留每个中间结果，以备反复的设计和优化设计。 1.2变速器的发展现状 汽车变速器的主要功用有改变传动比，扩大驱动轮的转速和转矩的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在最有利的工况下工作；二是在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车实现倒退行驶；三是利用空挡中断动力的传递，使得发动机能够更好的启动、怠速，同时方便变速器进行换挡[1]。 随着国内汽车技术和制造工艺的不断进步，我国在手动变速器方面已取得了较大进步，但在自动变速器的技术和发展路线上却相对发展缓慢。对于今后变速器技术发展趋势，新能源汽车传动技术以及变速器对于节能减排的作用等，都是国内汽车行业当前热议的话题[6]。 中型货车变速器设计（三轴式） 摘要 三轴式变速器由于具有体积小、原理简单、工作可靠、操纵方便等优点，故在大多数汽车中广泛应用。本次设计的目的主要是基于对机械原理、机械设计、AutoCAD等知识的熟练运用和掌握，同时运用汽车构造、汽车设计、材料力学、互换性测量等学科知识，对三轴式变速器的各部件进行设计。 首先，本文将概述汽车变速器的现状和发展趋势，介绍变速器领域的最新发展状况。 其次，本文将对不同的变速器传动方案进行比较，选择合理的结构方案进行设计。 再次，本文重点对变速器的两种重要部件—轴和齿轮进行受力分析,强度、刚度的校核计算，以及为这些元件选择合适的工程材料及热处理方法。 最后，本文将对变速器换档过程中的重要部件—同步器以及操纵机构进行阐述，讲述同步器的类型、工作原理、设计方法以及重要参数。 在附录中，本文还将给出进行计算的必要公式、表格及图形，供参考之用。关键词：变速器，同步器，轴，齿轮 Design Three-shaft Transmission for Medium-duty Truck Author: Li Bijun Tutor:Lei Zhengbao Abstract Three-shaft transmission is widely used most vehicle for its particular advantages ,such as small dimension ,simply theory ,good stability, conveniently operation .The purpose of my paper is based on the skillful of using mechanic theory ,mechanic design, AutoCAD. Meanwhile, my paper is incorporated structure of vehicle, design of vehicle, mechanic of materials, and survey of interchangeability. I will design the parts of three-shaft transmission. At first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission. The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a better structure scheme. Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment. At last, I will introduce the operation mechanism and the synchronizer, which plays an important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer. At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design. Key words: Transmission, Synchronizer, Shaft, Gear型汽车手动变速箱的仿真设计样本
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