变速器设计
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汽车设计课程设计
变速器设计
班级车辆新能源
1111
姓名
指导教师邓利军
前言
汽车传动系是汽车的核心组成部分。其任务是调节变换发动机的性能,将动力有效而经济地传至驱动车轮,以满足汽车的使用要求。变速器是完成传动系任务的重要部件,也是决定整车性能的主要部件之一。变速器的设计水平对汽车的动力性、燃料经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。随着汽车工业的发展,轿车变速器的设计趋势是增大其传递功率与重量之比,并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。本设计在给定最高车速、最大爬坡度等条件下,着重对变速器传动比、齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算,并对变速器的传动方案和结构形式进行设计,从而提高汽车的整体性能。
关键字: 变速器 传动比 齿轮 同步器
目录
设计任务书
一、任务:
1、确定两轴式四挡变速器传动机构的总体方案。
2、确定变速器的主要参数。
3、确定输入轴上所有零件的主要参数,设计变速器输入轴和输入轴上齿轮(任意一个齿轮)。
4、编制设计说明书。
二、原始条件:
车型微型客车
驱动形式 FR4×2
发动机位置前置
最高车速 U max=110km/h
最大爬坡度 i max≥30%
汽车总质量 m a=1410kg
满载时前轴负荷率 40%
外形尺寸总长L a×总宽B a×总高H a=3496×1445×1841mm3
迎风面积 A≈0.85 B a×H a
空气阻力系数 C D=0.6
轴距 L=2200mm
前轮距 B1=1440mm
后轮距 B2=1420mm
车轮半径 r=300mm
离合器单片干式摩擦离合器
变速器两轴式、四挡
设计的内容及方法
本次设计在给定输出功率、转矩以及最高车速、最大爬坡度等条件下,完成此汽车传动机构的设计,并绘制出变速箱的装配图。对于变速箱的设计主要内容有以下几点:
1、 传动机构的布置方案分析
通过比较两轴和中间轴式变速器各自的优缺点,选择出适合此车的传动机构布置方案。
2、 变速器主要参数的选择
确定变速器的档位数、传动比、中心距以及齿轮参数。
3、 轴的基本尺寸选择和强度校核
选择合适的尺寸的轴并对其进行校核。
4、 同步器设计
比较不同类型同步器的优缺点,选择适合此变速器的同步器类型,并对其参数进行确定。
变速器传动机构布置方案
1.1 前进挡布置方案
目前流行的机械变速器主要有两轴式和中间轴式,现在对两种变速器具体分析。
1.1.1 两轴式变速器
与中间轴式变速器相较,两轴式变速器因轴和轴承少,所以结构简单,轮廓尺寸小和容易布置等优点,并且由于传动环节较少,故传动效率很高并且噪声也很低。但两轴式变速器不能设置直接挡,所以在高挡工作时没中间轴式性能好。
1.1.2 中间轴式变速器
中间轴式变速器的输入轴后端通常与常啮合齿轮做成一体,并且绝大多数中间轴式变速器输入轴和输出轴都保持在同一直线上,经结合套连接后得到直接档,故用此方案的汽车在直接档是效率很高,噪声也很低,齿轮和轴承的磨损都会降低。但是,除了直接档以外,其他挡传动效率都略有降低,噪声也有上升。
通过上述比较,又由于此车微型车,汽车总质量较小,乘客空间不大,结构较紧凑,故选用两轴式布置方式。
1.2 倒档布置方案
与前进挡相比,倒档使用率不高,而且都是在停车状态下实现切换倒档,故多数方案采用直齿滑动齿轮或接合套方式换挡。
汽车变速箱一般有如下设计方式,根据此次设计需要和比较我们选择图a所示变速器进行参数设计。
变速器主要参数设计
2.1 发动机最大功率P emax及相应转速n p
根据最高转速,用下式求出发动机的最大功率
其中ηT为传动系效率,一般取90%;f为滚动阻力系数,对乘用车f=0.0165×{ 1+0.01(v a-50)}。根据初始设计数据,可求得
P emax=38.7
对于总质量较小的汽油发动机n p 一般在4000~5000r/min 之间,故
n p =4500r/min
2.2 发动机最大转矩T emax和相应转速n T
根据下式确定T emax
T emax=9549×αP emax/n p
α为转矩适应性系数,一般在1.1~1.3之间选取,此处选择α=1.2, 故 T emax=98N·m
n p/n T一般在1.4~2.0之间选取,此处选为1.5,故
n T=3000 r/min
2.3 档位数的选择
增加挡数,可以改善汽车的动力性、燃油经济性和平均车速,但挡
数增多,将使结构复杂,轮廓尺寸和质量加大,换挡频率增高将增加换
挡难度。目前乘用车一般采用4~6个挡位,排量越大采用的档位数一般
越多,此车为总质量很小的低排量微型车,故选择档位为4比较适宜。
2.4 最低挡传动比选择
要确定最低档传动比必须先确定主减速器的传动比,然后根据汽车
行驶条件确定最低挡范围。
2.4.1 主减速器传动比设计
根据发动机转速与汽车行驶速度关系:
u a=0.377
式中u a取最高车速,由于此变速器为两轴式,最高传动比一般大于1,
取为1.1,由此可算出
i0 =4.2
2.4.2 最低挡传动比确定
按最大爬坡度来设计,上坡时,应满足驱动力不小于阻力之和,
即:
≥ Gfcosαmax+Gsinαmax
f为坡道阻力系数,一般在0.01~0.02之间,取0.015。由上式可得,i1
≥ 3.36
再根据地面附着条件:
≤ F n·φ