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商用车机械式变速器设计

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- . -word资料- 目录

1、机械式变速器的概述及其方案的确定 ...................................... 2 2、变速器主要参数的选择与主要零件的设计 ................................. 4 2.1、传动比的确定 .......................................................... 4 2.1.1、驱动桥主减速器传动比0

i的选择 ............................. 4

2.1.2、变速器头档传动比1g

i的选择 ................................. 5

2.2、中心距 .................................................................. 6 2.3、轴向尺寸 ............................................................... 6 2.4、齿轮参数 ............................................................... 7 2.4.1、齿轮模数 ....................................................... 7 2.4.2、各档传动比及其齿轮齿数的确定 ............................ 7 2.5、齿轮材料的选择 ..................................................... 11 2.5.1、满足工作条件的要求 ........................................ 11 2.5.2、合理选择材料配对 .......................................... 12 2.5.3、考虑加工工艺及热处理工艺 ................................ 12 3、校核轴和齿轮 ............................................................... 12 3.1、计算各轴的转矩 ..................................................... 12 3.2、齿轮强度计算 ........................................................ 13 3.3、轴及轴上支撑校核 .................................................. 20 3.3.1轴的工艺要求 .................................................. 20 3.3.2轴的强度计算 .................................................. 20 3.3.3轴的刚度计算 .................................................. 21 - --

- . -word资料- 4、轴承的选择和校核 .......................................................... 22

5、建模 .......................................................................... 24 6、总结 .......................................................................... 25 参考文献 ......................................................................... 26

1、机械式变速器的概述及其方案的确定 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： 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。 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。 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。 - --

- . -word资料- 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。 - --

- . -word资料- 2、变速器主要参数的选择与主要零件的设计 表2-1 发动机参数表 发动机位置 前置 发动机型号 DA465Q

排量（升） 1.0L 进气形式 自然吸气

汽缸数 4个 最大功率 35kW

最大转速 2100r/min(rpm) 最大扭矩 74N.m

燃料类型 汽油 环保标准 国4

考虑到车的最高车速只有80km/h,所以本变速器选择4档设计。 设计要求的数据有：载货量：0.75t 最大总质量：1.68t 最高车速：80km/h 比功率：16kw·t-1 比转矩：30N·m·t-1

2.1、传动比的确定 2.1.1、驱动桥主减速器传动比0

i的选择

在选择驱动桥主减速器传动比0i时，首先可根据汽车的最高车速、发动机参

数、车轮参数来确定，其值可按下式计算：

5max0377.0gaviv

rni

（3-1） 式中：maxav——汽车最高车速，km/h；

vn——最高车速时发动机的转速，一般vn=（0.9～1.1）pn，其中pn为- --

- . -word资料- 发动机最大功率时对应的转速，r/min；

这里取vn为1，则 vn=1×pn=1×2800=2800

r——车轮半径，m。 取5gi=1；

根据公式（3-1）可得：

5max0377.0gaviv

rni89.211202800329.0377.0

2.1.2、变速器头档传动比1g

i的选择

（1）在确定变速器头档传动比1gi时，需考虑驱动条件和附着条件。

为了满足驱动条件，其值应符合下式要求：

34.29.089.23928.9329.0)7.16sin7.16cos016.0(2445)sincos(0maxmaxmax1

TegiTrgfGi



式中：max——汽车的最大爬坡度，初选为16.7o。 为了满足附着条件，其大小应符合下式规定：

33.49.089.2392329.08.08.95.17110max1TezgiTrgFi



式中：z

F——驱动车轮所承受的质量，kg；由于第一章中后轴轴荷分配暂定

为70%，故z

F=2445×70%=1711.5kg

——附着系数。0.7-0.8之间，取=0.8。

（2）各挡传动比确定： 由于1gi在2.35～4.33取1gi=3.7，且4gi=1 - --

- . -word资料- 按等比数级分配各挡传动比,21ggii=32ggii=43gg

i

i

则q=31g

i=1.54,1gi=3.7，2gi=q2=2.39，3gi=q3=1.54，4gi=1

参考《中国汽车零配件大全》，选取变速箱，型号为MSGSE，确定各档传动比如下

表2-2 变速器档位参数参数 品牌 系列 型号 重量 1-4挡传动比 倒档 江铃 TFR54 MSGSE 38kg ig1=3.7 ig2=2.39 ig3=1.54 ig4=1 3.27

2.2、中心距 中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响，所选的中心距、应能保证齿轮的 强度。根据经验公式初定：31maxgeA

iTKA

式中 KA----中心距系数。对轿车，K A=8.9~9.3；对货车，K A =8.6~9.6；

maxeT为发动机最大转矩；1i为变速器一档传动比g 为变速器传动效率， 取96% 取0.9AK代入数据求得：A=56.42mm

2.3、轴向尺寸 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档机构的布

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变速器设计(详细过程完整版).

变速器设计(详细过程完整版).

黑豹HB1027变速器设计论文摘要变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。

其设计任务是设计一台用于微型商用车上的手动变速器。

采用中间轴式变速器设计方案，其有两个突出优点：一是其直接挡传动效率高，磨损及噪声小；二是在齿轮中心距较小的情况下任然可以获得较大的一档传动比。

设计中根据汽车的外形、轮距、轴距、车辆重量、满载重量以及最高车速等参数结合该汽车的发动机型号可以得出发动机的最大功率、最大扭矩、排量等重要参数，再结合某些轿车的基本参数选择适当的主减速比。

根据上述参数，再结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识，计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性。

设计中给出了机械式变速器设计方案，经过严谨设计过程完成了一款手动变速器设计，并经过校验和catia有限元优化，证明设计的变速器能够符合现实功用要求，设计方案具有比较强的可借鉴性。

关键词汽车工程；变速器；设计；手动；（版权所有，翻版不究）- I -AbstractGearbox is the one main component of the vehicle transmission.The duty of this design is to design a manual transmission used in the Tiny gears, it is the countershaft-type transmission gearbox.This transmission has two prominent merits: firstly, the transmission efficiency of the direct drives keep high ,the attrition and the noise are also slightest;Secondly ,it is allowed to obtain in the bigger gear ratio of the first gear when the center distance in smaller.According to the contour, track, wheel base, the vehicles weight, the all-up weight as well as the highest speed and so on, union the engine model we can obtain the important parameters of the max power, the max torque, the displacement and so on. According to the basic parameters of the certain saloon, choose the suitable final drive ratio. According to the above parameters, combining the knowledge of automobile design, automobile theory , machine design and so on, calculate the correlated parameters of the gearbox and proof the rationality of the design.The design gives a plan of the mechanical gearbox and achieves a kind of mechanical gearbox after rigorous design.The design has passed calibration and Finite element optimization.It has proved to be fit for function and use for reference perfectly.Key Words Automotive engineering,Transmission,Design,Manual- II -目录摘要 (I)Abstract.......................................................... I I 第1章绪论 . (1)1.1本课题研究的目的和意义 (1)1.2 本课题研究现状和发展 (1)第2章机械式变速器设计 (3)2.1 变速器设计基本方案 (3)2.1.1变速器传动机构布置方案 (3)2.1.2 变速器主要参数选择 (3)2.2齿轮设计计算 (7)2.2.1各挡齿轮齿数的分配 (7)2.2.2齿轮强度校核 (10)2.3 轴设计计算 (19)2.3.1轴的工艺要求 (19)2.3.2 轴的校核计算 (19)2.4 同步器及操纵机构设计 (29)2.4.1同步器的设计 (29)2.4.2变速器的操纵机构 (31)2.5 轴承及平键的校核 (32)2.5.1 轴承选择及校核 (32)2.5.2 平键选择及强度计算 (34)2.6 变速器箱体设计 (34)- III -2.6.1 箱体材料与毛坯种类 (34)2.6.2 箱体的主要结构尺寸的计算 (35)2.7 本章小结 (35)第3章有限元优化分析 (36)3.1 齿轮catia有限元分析 (36)3.1.1 倒档主动直齿轮catia有限元分析 (36)3.1.2 一档从动齿轮catia有限元分析 (37)3.2 变速器轴catia有限元分析 (37)3.2.1 中间轴catia有限元分析 (37)3.2.2 第二轴catia有限元分析 (38)3.3 本章小结 (38)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)- IV -哈尔滨工业大学本科毕业论文（设计）第1章绪论1.1本课题研究的目的和意义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。

汽车机械式变速器优化设计实现路径

汽车机械式变速器优化设计实现路径

汽车机械式变速器优化设计实现路径发布时间：2022-07-11T02:59:57.169Z 来源：《中国科技信息》2022年5期3月作者：柳彦涛[导读] 变速器也是一个汽车传动系统结构的一种重要结构组成的部分，其变速器性能结构对一个汽车整体性能指标的表现优劣等有着极为显著深远的决定性影响，包括动力经济性、平稳性、舒适性等。

柳彦涛蜂巢传动科技河北有限公司河北省保定市 071000摘要：变速器也是一个汽车传动系统结构的一种重要结构组成的部分，其变速器性能结构对一个汽车整体性能指标的表现优劣等有着极为显著深远的决定性影响，包括动力经济性、平稳性、舒适性等。

目前，虽然电子自动化无级变速器技术近年来获得到了较迅猛式的迅速发展，但目前传统的手动与机械式汽车变速器仍然因着其他所未具有的其结构较为简单、传动方式效率极高、成本低廉等多种优点而仍旧牢牢占据了着相当很大程度的国内市场份额。

关键词：机械式变速器；优化设计；现状随着近年我国农村经济快速的稳定发展以及城乡居民收入水平逐步地稳定提高，汽车产销量近几年也会呈现出稳定持续的增长中的大趋势。

变速器是作为一种汽车运动的一项主要构成部件，其优化选用设计需要全面考虑车辆成本、经济性、客户需求变化等更多方面变化的综合因素，虽然自动变速器可能是变速器未来几年行业整体发展上的一大主流趋势，但目前手工与机械式两类变速器相比仍旧还存在其应用空间价值，对其进行优化选择设计方面进行系统探讨则对其行业应用发展仍具有一些现实意义。

1汽车变速器以及机械式变速器设计概述作为驱动车辆运行的主要关键传动系统部件，传动装置的功能主要是功能机构，包括以下几点：第一，改变车辆变速器的齿轮传动比，增加车辆运动扭矩输出和最大速度控制范围，从而更好更快地自动适应各种不同工况的转换条件，使汽车发动机始终保持最大功率效率和最大经济性的最佳水平。

其次，变速器动力扭矩输出的方向也被有效地改变，以控制驾驶车辆的前进方向或前进和后退。

汽车机械式变速器变速传动机构设计分析

汽车机械式变速器变速传动机构设计分析

汽车机械式变速器变速传动机构设计分析摘要：随着人们生活水平的提高，对交通出行要求不断提高。

汽车机械式变速器是机动车辆中使用最广泛的变速器之一，其主要作用是将发动机的动力通过变速传动机构传递到车轮上，以实现车速调节和动力输出控制。

然而，由于汽车机械式变速器变速传动机构所受的工作负荷较大，而且在长期使用中易受到磨损、疲劳等因素的影响，因此其可靠性问题一直是汽车制造业面临的重要挑战之一。

该文分析变速传动机构的结构和工作原理，探讨开展汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化设计的必要性，提出汽车机械式变速器变速传动机构可靠性优化策略，以更好地提升汽车机械式变速器变速传动机构的性能。

关键词：机械式变速器；可靠性优化；理论引言随着我国经济规模的不断扩展，汽车工业的发展日益壮大，人们对于汽车的稳定性及安全性要求也逐渐增长。

汽车传动系统中的核心结构为变速器，该变速器可直接决定汽车的经济性、可靠性以及运行效率等。

但是传统变速器在结构方面含有较高的复杂性，在对汽车机械式变速器进行轻量化设计过程中会降低汽车的可靠性。

为了提高汽车的安全性能，并解决机械式变速器轻量化设计与汽车可靠性之间存在的矛盾，本研究建立多目标可靠性优化设计的数学模型并用来解决此问题。

1汽车机械式变速器设计特点汽车传动系统是驱动汽车前进的重要系统，往往采用机械式传动，该种形式也是市面上最早出现的一种牵引传动方式。

汽车机械式传动系统通常使用齿轮传动，故传动装置的齿数和传动比都是恒定的。

汽车机械式变速器的可靠性优化设计因此设计者应根据其工作特点选择合理的变速器设计方案。

首先，设计者要确保机械传动装置的高功率。

比如设计货车的机械传动装置，既需要考虑车辆承受的高压力，也需要考虑车辆承受的最大重量，还要与车辆自身引擎装置相结合，以达到安全传动变速目的。

其次，设计人员应为汽车设计出系统兼容、功能强大、结构清晰的机械传动系统。

比如在驾校的培训项目中，配置的汽车传动系统全是机械式，这是因为人工换档不仅可以加深学员对车辆基础知识的学习，还能给学员们提供更多的安全及便利。

机械式变速器设计

机械式变速器设计


固定轴式 根据轴 的形式 旋转轴式
两轴式变速器 固定轴式
中间轴式变速器
双中间轴式变速器 多中间轴式变速器
一、传动机构布置方案分析
1、固定轴式变速器 （1）两轴式变速器 两轴式变速器多用于发动机前前置前轮驱动汽车上。 与中间轴式变速器相比，两轴式变速器因轴和轴承数少， 所以有结构简单、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。两轴式变速器不能设置直接挡，所以 在高挡工作时齿轮和轴承均承载，不仅工作噪声增大，且易 损坏。受结构限制，两轴式变速器的一挡速比不可能设计得 很大。 对于前进挡，两轴式变速器输入轴的转动方向与输出 轴的转动方向相反；而中间轴式变速器的第一轴与输出轴的 转动方向相同。
常啮合齿轮传动的挡位，其换挡方式可以用同步器或啮
合套来实现。同一变速器中，有的挡位用同步器换挡，用的 挡位用啮合套换挡，那么一定是挡位高的用同步器换挡，挡 位低的用啮合套换挡。
图3-4 中间轴式六挡变速器传动方案
2、倒挡布置方案
与前进挡位比较，倒档的使用率不高，而且都是在停车状态 下实现换倒档，故多数方案均采用直齿滑动齿轮方式换倒挡 。为实现倒挡传动，有些方案利用在中间轴和第二轴上的齿 轮传动路线中加入一个中间传动齿轮的方案，如图3-1a、 b、c和图3-2a、b所示；也有利用两个联体齿轮方案的，如 图3-2c和图3-3a、b所示。前者虽然结构简单，但是中间传 动齿轮的轮齿是在最不利的正负交替对称变化的弯曲应力状 态下工作；而后者是在较为有利的单向循环弯曲应力状态下 工作，并使倒挡传动比略有增加。也有少数变速器采用结构 复杂和使成本增加的啮合套或是同步器方案换入倒挡，如图 3-1f所示。
3、其他问题
常用挡位的轮齿因接触力过高而易造成表面点蚀损坏。 将高挡布置在靠近轴的两端支承中部区域较为合理，在该区 域因轴的变形而引起的齿轮偏转角较小，齿轮可保持较好的 啮合状态，以减小偏载并提高齿轮寿命。 某些汽车变速器有仅在好路或空车行驶时才使用的超速 挡。使用传动比小于1的超速挡，能够更充分地利用发动机 功率，使汽车行驶1公里所需发动机曲轴的总转数减少，因 而有助于减少发动机磨损和降低燃料消耗。但是与直接挡比 较，使用超速挡会使传动效率降低，工作噪声增加。 机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包 括传递动力时处于工作状态的齿轮对数、每分钟转速、传递 的功率、润滑系统的有效性、齿轮和壳体等零件的制造精度 等。