变速操纵系统设计作业指导书

摘要变速器是汽车的主要组成部分,其功能是改变传动比、改变驱动轮的扭矩和转动方向。

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，而且利用挡位可以中断动力的传递。

所以变速器的结构设计的合理性直接影响到汽车动力性和经济性。

设计要求达到换挡迅速、省力、方便、有较高的工作效率、工作噪声低。

因此变速器在汽车中得到广泛应用。

本次设计的是东风EQ1090载货型汽车变速器。

它的布置方案采用三轴式5+1挡和锁销式同步器换挡，并对倒挡齿轮和拨叉进行合理布置，其中一轴和第二轴的轴线在同一直线上。

这种布置形式缩短了变速器轴向尺寸，在保证挡数不变的情况下，减少齿轮数目，从而使变速器结构更加紧凑。

首先利用已知参数确定各挡传动比，然后确定齿轮的模数、压力角、齿宽等参数。

由中心矩确定箱体的长度、高度和中间轴及二轴的轴径，然后对中间轴和各挡齿轮进行校核，并利用MATLAB软件对中间轴的校核进行编程，验证各部件选取的可靠性。

最后绘制装配图及零件图。

设计结论表明，变速器齿轮及各轴尺寸确定，各轴强度的校核满足设计要求，设计结构合理。

关键词：货车；变速器；设计；同步器Abstract.Gearbox is the key part of the automobile. It is used to change the transmission ratio, torque and running direction of the driving wheel. It can change the vehicle speed and tyre torque in a big scope, cut off the power transfer from the engine, and also provides a reverse traveling direction for the vehicle. Therefore, the reasonability of the structure design of a transmission gearbox directly affects the vehicle's dynamic performance. It is usually required shifting gears rapidly and conveniently, saving force, and having a higher working efficiency and low working noises.This thesis designed a manual transmission gearbox of theEQ1090ruck. A scheme of structure with three shafts, 5+1shifts and synchronizer adopted here, Combine to pour to block wheel gear and stir fork to carry on a reasonable decoration .where the first and second shafts were arranged in line. This kind of structure reduces the gearbox dimension in the axis direction, In assurance block to count under the constant circumstance, decrease wheel gear number. therefore makes the designed transmission gearbox more compact.Using the given basic parameters, it was firstly determined the transmission ratio of each shift, the shaft center distances, the gear modulus, the gear pressing angles and widths, and so on. And then the general dimension of the gearbox, including its length, width and height. The stresses of the intermediate shaft and the gears were validated by using both the calculator and a self-made MATLAB program. Finally,some engineering drawings were carried out.The calculated results show: the determined dimensions and stresses of the designed gears and shafts satisfied the design requirements; the adopted structure is reasonable.Key words: automobile；gearbox；design；synchronizer目录第1章绪论 (1)1.1变速器的简介 (1)1.2变速器的功用 (1)第2章变速器设计方案及论证 (3)2.1变速器的要求 (3)2.2变速器的设计方法论证 (3)第3章变速器设计方案论证 (5)3.1变速器基本参数的确定 (5)3.1.1轴的直径的初步确定 (5)3.2齿轮参数的设计 (6)第4章变速器各档齿轮的校核 (13)4.1齿轮弯曲应力的计算 (13)4.1.1二轴一倒挡直齿轮Z5校核 (13)4.1.2二轴二挡斜齿轮Z4校核 (14)4.1.4二轴三挡斜齿轮Z校核 (14)34.2齿轮接触应力计算 (15)4.2.1 二轴一挡直齿轮Z7校核 (16)4.2.2 二轴倒挡直齿轮Z校核 (16)104.2.3 二轴二挡斜齿轮Z校核 (16)54.2.4 二轴三挡斜齿轮Z校核 (17)3第五章变速器第二轴的校核 (18)5.1轴的直径的初步确定 (18)5.2变速器轴的校核 (18)5.2.1第二轴的刚度校核 (19)5.2.2第二轴的强度校核 (21)第6章同步器的设计 (23)6.1同步器的功用 (23)6.2同步器的种类 (23)6.3同步器的参数的确定 (24)6.3.1摩擦因数 (24)6.3.2同步环主要尺寸确定 (24)第7章变速器操纵机构 (26)7.1对变速器操纵机构的要求 (26)7.2直接操纵手动换挡变速器 (26)7.3远距离操纵手动换挡变速器 (27)7.4变速器自锁、互锁、倒挡锁装置 (27)7.4.1自锁装置 (27)7.4.2互锁锁装置 (28)7.4.3倒挡锁装置 (28)结论 ............................................................................................................... .29参考文献 . (30)致谢 (31)附录一程序编程 (32)1齿轮校核程序 (32)2轴的校核程序 (33)附录二专业外文及翻译 (36)第1章绪论1.1变速器的简介变速器是安装在汽车的发动机驱动车轮之间的速力变化装置. 它是用来改变发动机转速与驱动轮的转速的比例关系,以尽量满足各种特定驾驶条件. 目前，汽车上广泛采用活塞式内燃机，其转矩和转速变化范围小，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。

１ ２ 气 动 助 力 器换 档 ．
图 １ 手 动 换 档 结 构 示 意 图
气动 助 力器换 档手 柄球 与变 速器通 过拉 杆或 软轴 与变 速器 换档 机构 直 接 连 接 ， 驾驶 员 通 过 控 制 手柄 球 的 动作 实现 对气 动助 力 器 的控 制 ， 由气 动 助 力 器 的 动 作 实现 变速 器 的换 档 ， 而 达 到 减 轻驾 驶 员 的 劳 动强 从 度及 换档 省 力 的要 求 ， 结 构 目前 正在 大 同齿 轮 有 限 该 公 司 的重型 汽车 变速 器上得 到应 用 。气动 助力器 安装 于 变速 器 的外侧 面 ， 出力 作 用 于 变 速器 顶 盖 的 换 档 输 摇臂上 ， 气动 助力 器 的一端 连接 进气 管路 ， 另一 端通 过
用 ， 延 长 后 副 箱 同 步 器 的使 用寿 命 。 关 键 词 ： 变速 器 ｝操 纵 系 统 ； 自锁 互 锁 ； 主 副箱 互锁 中 图分 类 号 ：Ｕ４ ３ ２ ２ ６ ． １ 文 献标 识码 ：Ａ
０ 引 言
为 了满 足 国内市 场上 匹配 多档位 大扭 矩全 同步器 变 速箱 的要 求 ， 国重 汽大 同齿 轮 有 限公 司 设 计 开 发 中 了重 型汽 车用 １ ０档 三 轴 式 同 步器 变 速 器 。该 变 速器 采 用 主副 箱结构 。主箱 为单 中间 轴结 构 ， 副箱 为 行 后 星机构 ， 主箱操 纵 系统 可 实 现气 动 助 力器 换 档 和 手 动 换 档 两种换 档方 式 ， 副 箱操 纵 系统 由手柄 球 直 接 控 后 制气 缸进 行换 档 。同 时 为 了保 护 后 副箱 同步 器 ， 高 提 后副 箱 同步器 的使 用 寿命 ， 增加 了 主箱 在 空 档位 置 时 后副 箱方 可切 换及 后副 箱挂 档到位 主 箱方可 挂档 的机 械互 锁装 置 ； 主箱换 档 可实现 换档 后 的 自锁互 锁 功能 。 １ 变速 器手 动换 档及 带气 助 力换档

目录第一部分：变速器的基本设计方案-------------------------------------2第二部分：变速器主要参数的选择-------------------------------------4第三部分：变速器各档齿轮的设计计算--------------------------------5第四部分：变速器轴的设计计算------------------------------------------6第五部分：变速器齿轮的校核--------------------------------------------14第六部分：变速器轴的的校核 -------------------------------- ----------18第七部分：滚动轴承的选择和计算--------------------------------------20第八部分：参考文献---------------------------------------------------------第一部分变速器的基本设计方案变速器的结构对汽车的动力性、燃油经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性，传动的平稳性与效率等都有直接的影响。

采用优化设计方法对变速器与主减速器，以及变速器的参数做优化匹配，可得到良好的动力性与燃油经济性；采用自锁及互锁装置、倒档安全装置，对接合齿采取倒锥齿侧（或越程接合、错位接合、齿厚减薄、台阶齿侧）等措施，以及其他结构措施，可使操纵可靠，不跳档、乱档、自行脱档和误挂倒档；采用同步器可使换挡轻便、无冲击及噪声；采用高齿、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低。

降低噪声水平已成为提高变速器质量和设计、工艺水平的关键。

变速器设计的基本要求：1）保证汽车有必要的动力性和经济性。

2）设置空挡，用来切断发动机的动力传输。

3）设置倒挡，使汽车能变速倒退行驶。

4）设置动力输出装置。

5）换挡迅速、省力、方便。

（整理）⼆轴五档变速器设计说明书.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（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。