第三章变速器设计
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变速器设计引言变速器是一种用于改变汽车或机械装置传递动力的装置。
它的主要功能是在不同工况下调整输出转速和输出扭矩,以提供适当的动力和效率。
在汽车工业、航空航天、工厂生产线等许多领域都广泛应用。
本文将介绍变速器的设计原理和常见的变速器类型。
变速器的设计原理变速器的设计原理基于传动比的变化。
传动比是输入轴与输出轴的转速之比,它决定了输出转速相对于输入转速的增益或减益。
传动比可以通过不同的齿轮组合来实现。
根据传动比的变化方式,变速器可分为手动变速器和自动变速器两种。
手动变速器通过手动操作换挡杆来改变齿轮组合,实现不同的传动比。
它通常采用常见的手动齿轮设计,其中包括主动齿轮、主动轴、同步器和尾轴等。
当换档时,同步器用于将输出轴与输入轴同步,以确保无顺挂、无冲击的换档操作。
自动变速器采用液力离合器或湿式多片离合器来实现换挡操作。
它通过传感器监测车辆速度、发动机转速等参数,并根据预设的程序自动选择适当的齿轮组合。
自动变速器提供了更高的驾驶舒适性和方便性,但相对于手动变速器来说更加复杂和昂贵。
变速器的类型手动变速器手动变速器是最常见的变速器类型之一。
它通常由多个齿轮组成,齿轮的数量和排列顺序决定了不同的传动比。
手动变速器有不同的档位,通常包括前进档、倒档和空档。
前进档用于正常行驶,倒档用于倒车,而空档则表示没有传动力传递。
手动变速器在使用过程中需要手动操作换档杆,通过将换挡杆移动到不同的档位来改变传动比。
在换挡时,需要使用离合器将发动机与变速器分离,以允许换挡操作的进行。
自动变速器自动变速器是一种能够自动选择适当的传动比的变速器。
它根据车辆的行驶状况和驾驶者的需求,自动进行换挡操作。
自动变速器采用液力离合器或湿式多片离合器来实现换档,并通过电子控制单元(ECU)监测和控制传动比的变化。
自动变速器根据结构和工作原理的不同,可以分为多种类型。
其中包括常规自动变速器、CVT(无级变速器)和双离合器变速器等。
每种类型都有其特点和适用范围,根据不同的需求和偏好可以选择合适的类型。
在从动(或主动)齿轮侧面加装一个薄钢片副齿轮,两者与另一传动齿轮同时啮合。
6)润滑与密封采用飞溅润滑。
在1、2轴与轴承盖之间多采用回油螺纹或橡胶油封7)变速器壳材料:铸铁、铸铝。
底部有放油螺塞。
加油孔。
2、两轴式变速器:对于发动机前置前轮驱动或发动机后置后轮驱动的汽车,采用两轴式变速器,例如:桑塔纳2000型轿车的变速器。
(1)结构1)对于发动机前置前轮驱动或发动机后置后轮驱动的汽车,采用两轴式变速器2)包括四个前进档和一个倒档3)在输入轴上固连着一、二、三、四档主动齿轮,与之常啮的四个档位从动齿轮则通过轴承空套在输出轴上4)前进档装有同步器,倒档轴固定在壳体上,滑套着一个倒档齿轮(2)变速器各档位工作过程3、组合式变速器1)功用:为保证汽车具有良好的动力性和经济性和加速性;使变速器有较多档位,扩大传动比。
2)结构:采用两个变速器相串联的方式构成组合式变速器。
(其中一个为主变速器:档数多且有倒档另一为副变速器:只有高低两档)3.3 同步器一、同步器的工作原理及分类1、无同步器时变速器的换档过程:一般采用移动齿轮或接合套换档,为使换档平顺,应使待啮合的轮齿的圆周速度必须相等(同步)。
下面以无同步器的五档变速器中四、五档的互换过程为例加以说明:脱离瞬间:V4=V JV5>V J、V4保持空档片刻V5降低,V J、V4变化不大在V J与V5相等时挂入五档1.第一轴;2.第一轴常啮齿轮;3.接合套;4.第二轴五档齿轮5.第二轴;6.中间轴五档齿轮(1)从低速变高速—四档变五档1)四档时,V3= V2;欲挂五档,离合器分离接合套3右移,先进入空挡。
2)3与2脱离瞬间,V3= V2而V4 > V2,V4 > V3,会产生冲击,应停留。
3)因汽车传动系惯性质量大V3下降较慢,而V4下降较快,必有V3= V2时,此时挂档应平顺。
(2)从高速变低速—五档变四档脱离瞬间:V5=V JV4<V J、V5抬起离合器踏板,踩一下油门踏板V4升高,V J变化不大在V J与V4相等时挂入四档1)五档时,V3= V4;欲挂五档,离合器分离,接合套3左移,先进入空挡。
汽车设计之机械变速器复习题第三章机械式变速器设计一、学习目的和要求1、掌握机械式变速器结构,工作原理及功用;2、熟练掌握机械式变速器设计时的基本要求;3、熟练掌握两轴式变速器与中间轴式变速器的特点,特别是不能实现的方案形式。
3、熟练掌握变速器主要参数的概念,以及变速器各档位分配计算(传动比范围,各档位传动比分配,各档位齿轮齿数等);4、熟练掌握变速器齿轮参数的确定原则与方法(不同车型、不同档位在应用时的不同要求);5、掌握变速器换挡方式及其特点;6、熟练掌握中间轴式变速器的齿轮螺旋方向及螺旋角应满足的要求.二、课程内容和考核方法1、机械式变速器的结构、功用及设计要求(选择,简答)2、两轴式变速器与中间轴式变速器结构特点(选择)3、变速器参数选择原则及计算(术语,选择,判断改错,简答,综合计算应用)4、变速器换挡方式及特点(填空、判断改错,简答)5、齿轮参数选择的原则与方法(简答,选择,填空,判断改错,综合计算应用)6、中间轴式变速器中间轴齿轮螺旋角方向及大小的选择原则与方法(选择、简答、填空、判断改错);7、机械式变速器与自动变速器比较,传动效率的高低.三、章节练习题1、教材练习题3-1,3-2,3-3.2、中间轴式变速器的中间轴上各齿轮的螺旋角与第一轴、第二轴的齿轮螺旋角方向与大小如何确定?中间轴上同时工作的两对齿轮的螺旋角满足什么关系才能保证中间轴上的轴向力平衡?3、给定一个变速器简图(见教材图3-1,图3-2,图3-3,图3-4),请指出其形式与特点?4、给定变速器简图(见教材图3-18),计算各档位传动比分配及各档位齿轮齿数?并根据不同简图举一反三。
5、齿轮模数与节圆直径、齿轮齿数的关系?调整哪些齿轮参数可以实现配凑中心距?如何调整?6、齿轮模数、压力角对齿轮的弯曲强度、接触强度以及啮合噪声有何影响?这些参数的选择条件和原则是什么?7、变速器的换挡形式及其特点是什么?四、历年试题(1)单选题1.两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,多用于发动机前置前轮驱动的汽车上,【】在两轴式变速器中没有采用。
汽车设计课程设计题目:汽车变速器设计设计题目、要求及任务是:金杯牌SY6474轻型客车变速器设计(4+1)档设计参数有:=173 N·m ;发动机: Memax车速:V=110 Km=4000 rmin ;max=0.35 m ;车轮滚动半径:R汽车总质量:2470 Kg ;爬坡度:32﹪;=5.375 ;主减速比:i驱动轮上法向反作用力:F=1181 Kg ;Z设计要求:采用中间轴式,全同步器换档,要进行齿轮参数设计计算,对一档齿轮的接触强度、弯曲应力进行校核计算。
目录目录 (3)第一章变速器的功用和要求 (4)第二章变速器的方案论证 (5)第一节变速器类型选择及传动方案设计 (5)一、结构工艺性 (5)二、变速器的径向尺寸 (5)三、变速器齿轮的寿命 (5)四、变速器的传动效率 (5)第二节变速器传动机构的分析 (5)一、换档结构形式的选择 (5)二、倒档的形式及布置方案 (6)第三节变速器操纵机构方案分析 (7)一、变速器操纵机构的功用 (7)二、设计变速器操纵机构时,应该满足以下基本要求 (7)三、换档位置 (8)第三章变速器设计计算 (9)第一节变速器主要参数的选择 (9)一、轴的直径 (9)二. 传动比的选择 (9)三、中心矩A (10)四、齿轮参数选择 (10)第二节齿轮的强度校核 (15)一、齿轮的损坏形式 (15)二、齿轮强度校核 (16)参考文献 (19)第一章变速器的功用和要求现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源,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。
为了解决这一矛盾,在传动系中设置了变速器。
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,使汽车具有合适的牵引力和速度,并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。
此外,为保证汽车倒车及使发动机和传动系能够分离,变速器应具有倒档和空档。
一般的,变速器设有倒档和空档,以使在不改变发动机旋转方向的情况下,汽车能够倒退行驶和空档滑行、或停车时发动机和传动系能保持分离。
第三章变速器设计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。
变速器设计引言变速器是一种用于改变机械系统的输出速度和扭矩的装置。
它在各种机械和交通工具中起着至关重要的作用,例如汽车、船只、飞机等。
本文将介绍变速器的设计原理和常见的设计方法。
设计概述•变速器的主要功能是通过改变输入和输出的齿轮组合来改变传动比,从而实现不同的输出速度和扭矩。
•变速器通常由输入轴、输出轴和一组齿轮组成。
不同的齿轮组合会导致不同的传动比。
•变速器的设计需要考虑多个因素,包括传动比的范围、传动效率、噪音和可靠性等。
设计流程1.确定设计要求:根据应用需求确定变速器的传动比范围、承载能力、工作环境等。
2.选取合适的齿轮类型:常见的齿轮类型包括直齿轮、斜齿轮和行星齿轮等,根据需求选取合适的齿轮类型。
3.计算传动比:根据设计要求和齿轮类型计算出不同齿轮组合的传动比。
4.进行齿轮设计:根据计算得到的传动比,进行齿轮的几何和强度设计。
5.进行模拟和分析:使用计算机辅助设计(CAD)工具进行齿轮的模拟和分析,检查设计的合理性和可靠性。
6.制造和装配:根据最终的设计结果进行齿轮的制造和装配,确保变速器的性能和质量。
齿轮设计齿轮是变速器中最关键的组件之一,它们决定了传动比、噪音和传动效率等性能。
齿轮设计的关键要点如下:•齿轮的模数选择:齿轮的模数确定了齿轮尺寸的比例,并且对变速器的传动比和承载能力有重要影响。
•齿轮的齿数计算:根据传动比和齿轮模数计算出齿轮的齿数,确保齿轮的尺寸匹配和传动比准确。
•齿轮的强度设计:根据扭矩和转速等参数进行齿轮的强度设计,确保齿轮在工作时不会发生破裂或变形等失效。
模拟和分析通过使用计算机辅助设计(CAD)工具进行齿轮的模拟和分析,可以有效地评估设计的合理性和可靠性。
常见的模拟和分析方法包括:•齿轮接触分析:通过对齿轮的接触区域进行分析,评估齿轮的接触应力和接触疲劳寿命等参数。
•齿轮动力学分析:通过考虑齿轮的动力学特性,评估齿轮的振动、噪音和传动效率等性能。
•齿轮热力学分析:通过考虑齿轮的热传导和热膨胀等因素,评估齿轮的温升和热失效等情况。
第三章变速器及驱动桥第一节变速器选型及基本参数的确定变速器用于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障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要。
为保证变速器具有良好的工作性能,对变速器应提出如下设计要求:1)变速器的档位数和传动比,使之与发动机参数优化匹配,以保证汽车具有良好的动力性与经济性;2)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;3)操纵简单、方便、迅速、省力;4)传动效率高,工作平稳、无噪声;5)体小、质轻、承载能力强,工作可靠;6)制造容易、成本低廉、维修方便、使用寿命长;7)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;8)需要时应设置动力输出装置。
1.1 变速器选型有级变速器与无级的相比,其结构简单、造价低廉,因此在各种类型的汽车上均得到了广泛的应用。
其中两轴式和三轴式变速器得到了最广泛的应用。
三轴式变速器的其第一轴的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,这是三轴式变速器的主要优点。
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,这是三轴式变速器的另一优点。
其缺点是:除直接档外其他各档的传动效率有所降低。
两轴式变速器与三轴式变速器相比,其结构简单、紧凑且除最高档外其他各档的传动效率高、噪声低。
轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置,因为这种布置使汽车的动力——传动系统紧凑、操纵性好且可使汽车质量减少6%~l0%。
两轴式变速器则方便于这种布置且使转动系的结构简单。
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,从而简化了制造工艺、降低了成本。
变速器详细设计过程第三章变速器及驱动桥第一节变速器选型及基本参数的确定变速器用于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障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要。
为保证变速器具有良好的工作性能,对变速器应提出如下设计要求:1)变速器的档位数和传动比,使之与发动机参数优化匹配,以保证汽车具有良好的动力性与经济性;2)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;3)操纵简单、方便、迅速、省力;4)传动效率高,工作平稳、无噪声;5)体小、质轻、承载能力强,工作可靠;6)制造容易、成本低廉、维修方便、使用寿命长;7)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;8)需要时应设置动力输出装置。
1.1 变速器选型有级变速器与无级的相比,其结构简单、造价低廉,因此在各种类型的汽车上均得到了广泛的应用。
其中两轴式和三轴式变速器得到了最广泛的应用。
三轴式变速器的其第一轴的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,这是三轴式变速器的主要优点。
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,这是三轴式变速器的另一优点。
其缺点是:除直接档外其他各档的传动效率有所降低。
两轴式变速器与三轴式变速器相比,其结构简单、紧凑且除最高档外其他各档的传动效率高、噪声低。
轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置,因为这种布置使汽车的动力——传动系统紧凑、操纵性好且可使汽车质量减少6%~l0%。
两轴式变速器则方便于这种布置且使转动系的结构简单。
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,从而简化了制造工艺、降低了成本。