微型汽車變速器課程設(shè)計說明書

1、<p><b>　　課程設(shè)計說明書 </b></p><p>　　課 程 名 稱: 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理課程設(shè)計 </p><p>　　課 程 代 碼: </p><p>　　題 目:

2、 </p><p>　　學院(直屬系) : 機械工程與自動化學院 </p><p>　　年級/專業(yè)/班: 07機械設(shè)計制造及其自動化5班</p><p>　　學 生 姓 名: </p><p>　　學 號: </p><

3、p>　　指 導 教 師: </p><p>　　開 題 時 間: 2010 年 11 月 18 日</p><p>　　完 成 時 間: 2010 年 12 月 8 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　功能

4、原理分析</b></p><p><b>　　裝配、總體結(jié)構(gòu)分析</b></p><p><b>　　零件反求分析</b></p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p><b>　　一、功能原理分析</b></p>&

5、lt;p><b>　　變速器的作用</b></p><p>　　在汽車傳動系中，變速器的功用為：</p><p>　　根據(jù)汽車在不同的行駛條件下的需要，改變發(fā)動機輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車具有合適的牽引力和行駛車速，并同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)運轉(zhuǎn)。</p><p>　　汽車起步時，需要較大扭矩來牽引汽車，加速到一定車速。這時就需要掛

6、在低檔位，輸出扭矩大，轉(zhuǎn)速低。</p><p>　　汽車告訴行駛時，汽車需要的是高轉(zhuǎn)速，因而就需要掛在高檔位，此時輸出扭矩較小，而轉(zhuǎn)速較高。</p><p>　　變速器設(shè)立倒檔，是為了保證汽車能夠倒車。</p><p>　　變速器設(shè)立空擋，是為了使發(fā)動機與傳動系統(tǒng)能夠分開。</p><p>　　汽車變速器的主要技術(shù)要求</p>

7、<p>　　應(yīng)保證汽車具有較高的動力性和經(jīng)濟性指標。在汽車整體設(shè)計時，根據(jù)汽車載重量發(fā)動機參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動比，來達到這一要求。</p><p>　　工作可靠，操縱輕便。變速器各個檔位不應(yīng)有自動跳檔、亂檔和換擋沖擊等現(xiàn)象；為減輕駕駛員勞動強度，確保形式安全，可通過采用同步器和半自動、自動換擋來實現(xiàn)操縱輕便性。</p><p>　　重量要輕，體積要小。可

8、通過選用優(yōu)質(zhì)材料，合理的熱處理，合理的齒形設(shè)計，較高的齒輪精度等以實現(xiàn)較小的中心距，使變速器小而輕。</p><p>　　傳動效率要高?？刹捎弥苯訖n，提高零件的制造精度和裝配質(zhì)量，選擇合適的潤滑方式和潤滑油均可提高傳動效率。</p><p>　　噪聲小。采用斜齒傳動，選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和裝配剛性，均可減小齒輪的嚙合噪聲。</p><p><b&g

9、t;　　變速器的組成</b></p><p>　　變速器組成的種類較多，可分為有級式和無極式。其中有級式變速器按換擋方式可分為機械式手動換擋和機械式自動那個換擋變速器。按檔位數(shù)可分為三檔變速器、四檔變速器、五檔變速器以及多檔變速器。</p><p>　　在這里，采用的是機械式四檔手動變速器，主要組成部分有上下箱體、輸入軸、中間軸、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ檔齒輪副、倒檔齒輪副、轉(zhuǎn)速表蝸輪蝸

10、桿、主減速器齒輪、差動器殼、差速器行星齒輪及半軸齒輪、換擋撥叉軸、換擋撥叉、換擋桿等。</p><p><b>　　變速器的工作原理</b></p><p>　　變速器各個檔位進行傳遞工作流程如下：</p><p>　　由于各前進檔齒輪副（驅(qū)動齒輪和從動齒輪）處于常嚙合狀態(tài)。輸入軸上各驅(qū)動齒輪與軸硬連接隨軸一起轉(zhuǎn)動；中間軸上各從動齒輪通過軸套空

11、套在軸上，可以自由繞軸空轉(zhuǎn)。因此，當操縱桿置于空擋位置時，盡管有發(fā)動機動力輸入，只會帶動中間軸上的各從動齒輪繞中間軸空轉(zhuǎn)，中間軸不會轉(zhuǎn)動，當然也就沒有動力和轉(zhuǎn)速的輸出。</p><p>　?、駲n：檔操縱桿置一檔位置時，將帶動低速撥叉把低速同步器推向Ⅰ檔從動齒輪，使同步器嚙合套與Ⅰ檔從動齒輪的齒圈嚙合，而同步器是通過華健聯(lián)在中間軸上的。結(jié)果動力傳遞是：輸入軸——Ⅰ檔驅(qū)動齒輪——Ⅰ檔從動齒輪——低速同步器——中間軸—

12、—主減速器齒輪——差速器兩輸出軸的這樣一個過程。</p><p>　?、驒n：將操縱桿置于Ⅱ檔位置時，將帶動低速撥叉使同步器與Ⅱ檔從動齒輪嚙合，動力傳遞：輸入軸——Ⅱ檔驅(qū)動齒輪——Ⅱ檔從動齒輪——低速同步器——中間軸——主減速齒輪——差速器兩端輸出軸。</p><p>　?、髾n：將操縱桿推向Ⅲ檔位置時，將帶動高速撥叉推動高速同步器與Ⅲ檔從動齒輪嚙合，實現(xiàn)：輸入軸——Ⅲ檔驅(qū)動齒輪——Ⅲ檔從動齒

13、輪——高速同步器——中間軸——主減速齒輪——差速器兩端輸出軸的傳輸過程。</p><p>　　Ⅳ檔：將操縱桿推向Ⅳ檔位置時，將帶動高速撥叉推動高速同步器與Ⅳ檔從動齒輪嚙合，實現(xiàn)：輸入軸——Ⅳ檔驅(qū)動齒輪——Ⅳ檔從動齒輪——高速同步器——中間軸——主減速齒輪——差速器兩端輸出軸的傳遞過程。</p><p>　　倒檔：將操縱桿推至倒檔位置時，使換向齒輪撥叉將倒檔軸上的倒檔空轉(zhuǎn)齒輪同時與輸入軸上的

14、驅(qū)動齒輪和中間軸上的低速同步器齒套相嚙合，實現(xiàn)由輸入軸——倒檔驅(qū)動齒輪——倒檔從動齒輪——低速同步器——中間軸——主減速齒輪——差速器兩端輸出軸的傳輸過程。</p><p><b>　　變速器變速原理</b></p><p>　　發(fā)動機功率P一定,根據(jù)功率的計算公式P=Mn（其中M為變速器輸入扭矩，n為變速器輸入轉(zhuǎn)速）</p><p>　?、駲n

15、時，Ⅰ檔從動齒輪與Ⅰ檔驅(qū)動齒輪齒數(shù)之比為43/12=3.583，根據(jù)齒輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與齒輪齒數(shù)成反比，則從動齒輪輸出轉(zhuǎn)速為1/3.583n，輸出扭矩為3.583M。故而Ⅰ檔能實現(xiàn)大扭矩，低轉(zhuǎn)速。</p><p>　　Ⅱ檔時，Ⅱ檔從動齒輪與Ⅱ檔驅(qū)動齒輪齒數(shù)之比為39/18=2.167，根據(jù)齒輪旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速與齒輪齒數(shù)成反比，則Ⅱ檔從動齒輪輸出轉(zhuǎn)速為1/2.167n，輸出扭矩為2.167M。故而實現(xiàn)比Ⅰ檔轉(zhuǎn)速高，比Ⅰ檔扭矩小。

16、</p><p>　?、髾n時，Ⅲ檔從動齒輪與Ⅲ檔驅(qū)動齒輪齒數(shù)之比為32/24=1.333，則Ⅲ檔從動齒輪輸出轉(zhuǎn)速為1/1.333n，輸出扭矩為1.333M。故而實現(xiàn)比Ⅱ檔轉(zhuǎn)速高，比Ⅱ檔扭矩小。</p><p>　?、魴n時，Ⅳ檔從動齒輪與Ⅳ檔驅(qū)動齒輪齒數(shù)之比為27/30=0.9，則Ⅳ檔從動齒輪輸出轉(zhuǎn)速為1/0.9n，輸出扭矩為0.9M。故而實現(xiàn)比Ⅲ檔轉(zhuǎn)速高，比Ⅲ檔扭矩小。</p>

17、<p>　　由以上可知：當汽車在平坦路面起步時，由于汽車慣性力的作用，汽車要達到一定的速度，必須需要較大的扭矩來加速才能得以實現(xiàn)，因此，此時需要掛Ⅰ檔。當汽車達到一定車速后想繼續(xù)升高速度很困難，此時掛入Ⅱ檔，當達到一定較高車速再升高很難，這時掛入Ⅲ檔，當車速達到更高車速后，又很難升高時，掛入Ⅳ檔，踏盡油門，直至加到最高車速，這就是原地起步，連續(xù)換擋，由Ⅰ檔到Ⅳ檔的加速過程。</p><p>　　當汽

18、車爬坡時，由于需要克服汽車自重的一部分，因而需要較大的驅(qū)動力，這樣就根據(jù)坡度的陡峭程度，選擇Ⅰ檔或Ⅱ檔。</p><p>　　二、裝配、總體結(jié)構(gòu)分析</p><p>　　奧拓轎車采用的機械式四檔手動操縱變速器，其結(jié)構(gòu)設(shè)計先進合理，具有許多先進獨特的特點。</p><p><b>　　齒輪形式</b></p><p>　　

19、變速器中，除倒檔采用直齒圓柱齒輪外，Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ檔均采用斜齒圓柱齒輪。由于Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ檔運轉(zhuǎn)速度較高，且使用頻繁，因此對齒的強度、嚙合性能有較高要求。而采用斜齒輪就是為了滿足這一要求。</p><p>　　斜齒輪中螺旋角β是表征斜齒傳動的主要參數(shù)。隨著β角的增大，不僅增強了齒的接觸強度，同時還使齒輪間嚙合系數(shù)增大，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲下降。但β角過大，又會減小齒的彎曲剛度、降低傳動效率，增大軸向力。根據(jù)以上特點，選

20、擇一個理想的螺旋角β就非常重要了。</p><p>　　一般的，轎車和輕型貨車β角選擇范圍在20°~35°之間，中型、重型貨車在10°~30°之間選擇。有的重型車為了減小軸向力，β角在10°~17°之間較小范圍選取。</p><p>　　奧拓轎車變速器中齒輪螺旋角根據(jù)自身的設(shè)計計算，并結(jié)合以上特性，對各個檔位的齒輪選擇理想的β角：

21、由于Ⅰ擋傳遞較大的扭矩，選擇了螺旋角25°較小角度，以減輕對支承軸承的軸向載荷；而Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ擋傳遞扭矩較小，故選擇了β為34°這一較大螺旋角，使在軸承軸向載荷承受能力范圍內(nèi)，嚙合系數(shù)大，使高速旋轉(zhuǎn)的齒輪嚙合運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，降低了噪音，從而演唱了齒輪壽命和提高了變速器的性能。</p><p>　　倒擋，沒有各前進擋使用頻繁，因其壽命較長，再加上運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較低。故采用直齒圓柱齒輪就能完全滿足使用要求。&l

22、t;/p><p><b>　　換擋結(jié)構(gòu)形式</b></p><p>　　變速器換擋結(jié)構(gòu)形式分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。在這里，著重描述一下同步器。</p><p>　　同步器換擋不僅具有嚙合套的優(yōu)點，而且因為增加一套同步機構(gòu)，使換擋時齒輪免受沖擊，使齒輪強度得以充分發(fā)揮，同時操作輕便，縮短了換擋時間，提高了汽車的加速性、經(jīng)濟性和行駛安全性

23、。但其缺點就是結(jié)構(gòu)復雜，制造精度要求高，制造困難，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)壽命較短等</p><p><b>　　三、零件反求分析</b></p><p><b>　　變速操縱機構(gòu)設(shè)計</b></p><p>　　變速器操縱機構(gòu)的功用是保證各檔齒輪、嚙合套或同步器移動規(guī)定的距離，以獲得要求的檔位。而且不允許同時掛上兩個

24、檔位。</p><p>　　變速器操縱機構(gòu)，應(yīng)滿足一下基本要求：</p><p>　　1、要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖；</p><p>　　2、要使換擋動作輕便、省力，以減輕駕駛員的勞動強度；</p><p>　　3、應(yīng)使駕駛員得到必要的手感。</p><p><b>　　換擋位置圖</b&g

25、t;</p><p>　　設(shè)計操縱機構(gòu)首先要確定換擋位置圖。換擋位置圖的確定主要從換擋方便考慮。為此應(yīng)注意一下三點：1、按換擋次序來排列；</p><p>　　2、將常用檔位放在中間位置，其他檔位放在兩邊；</p><p>　　3、為了避免誤掛倒檔，往往將倒檔安排在最靠邊的位置。</p><p>　　上圖表示了幾種變速器換擋位置圖。a圖的換擋

26、位置圖比較理想，便于操縱，b圖的換擋順序并不方便，c圖比較理想，但1檔與倒檔相距太遠，往復倒車時不方便。</p><p>　　在這里，我們選擇的是C圖方式。</p><p>　　直接操縱和遠距離操縱</p><p><b>　　直接操縱</b></p><p>　　多數(shù)汽車采用傳統(tǒng)的直接操縱方案，即變速桿由駕駛室底板伸出

27、，布置在駕駛室座位旁。這種操縱方式結(jié)構(gòu)簡單，駕駛員的手感強。</p><p><b>　　遠距離操縱</b></p><p>　　某些轎車、大客車和具有平頭、短頭駕駛室的貨車，由于總體布局的關(guān)系，變速器布置在離駕駛室座椅較遠的位置，因此就需要采用遠距離的操縱方案，即通過一套換擋傳動機構(gòu)操縱變速器，這種機構(gòu)應(yīng)有足夠的剛性，且各連接件間隙不能過大，否則換擋手感不明顯。此外

28、，變速桿支座應(yīng)固定在受車架變形、汽車振動影響較小的地方，做好使換擋傳動機構(gòu)、發(fā)動機、離合器、變速器連成一體，以避免對操縱機構(gòu)的不利影響。</p><p>　　變速桿力傳動比的范圍一般是：當變速桿裝在轉(zhuǎn)向柱上時多用6—8；當變速桿從</p><p>　　底板直接操縱時多用5—7.</p><p><b>　　鎖止裝置</b></p>

29、<p><b>　　互鎖裝置</b></p><p>　　互鎖裝置是保證移動某一變速叉軸時，其他變速叉軸互被鎖住，互鎖裝置的結(jié)構(gòu)主要有以下幾種：</p><p>　　互鎖銷式（本次采用這種方式）</p><p>　　汽車上廣泛使用的一種互鎖裝置。在相鄰倆變速叉軸之間各有一個互鎖銷，其長度為l1.互鎖銷的兩端可以進入相鄰變速叉軸的側(cè)面

30、凹臼內(nèi)，以鎖住這個變速叉軸。凹臼的深度為h。中間一個變速叉軸的兩側(cè)都有互鎖凹臼，而且是相互對著的，在此變速叉軸內(nèi)有通孔把兩個凹臼連通。孔內(nèi)裝有一個頂銷，其長度為l2。如變速叉軸直徑為D，變速叉軸的中心距為A，則彼此間存在如下的關(guān)系：</p><p>　　L1=D-h=12-1=11</p><p>　　L2=A-D+h=20-12+1=9</p><p>　　從上面

31、的關(guān)系可以看出，每當由空擋位置推動任一根變速叉軸時，其它兩根變速叉軸即被鎖止在空擋位置。從而避免同時掛上兩個檔位。</p><p><b>　　擺動銷式</b></p><p>　　鎖塊用同心軸螺釘安裝在蓋體上，并可繞螺釘軸線自由轉(zhuǎn)動。變速桿頭置于鎖塊槽內(nèi)，選檔時變速桿擺動鎖塊選入某一變速叉軸槽內(nèi)，此時，鎖塊的一個或者兩個突起部分擋在其它兩個變速叉軸槽，保證換擋時不能

32、同時換上兩個檔。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)動鉗口式</b></p><p>　　選檔時，選檔傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)動鉗形板，使換擋桿頭進入某一不俗叉軸槽內(nèi)，此時鉗形板的一個或者兩個鉗爪擋住其余變速叉軸槽而起到互銷作用。這種形式的結(jié)構(gòu)工作也很可靠，適合于遠距離操縱。</p><p><b>　　三向鎖銷式</b></p>

33、;<p>　　左右兩塊鎖板各與兩個檔的變速叉連接，每塊鎖板可繞A軸轉(zhuǎn)動，而下面的倒檔換擋搖臂與倒檔變速叉軸相連。檔換入某一檔時，由于三向鎖銷的作用，其它兩鎖板不得轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)互鎖。</p><p><b>　　自鎖裝置</b></p><p>　　自鎖裝置的作用是防止因汽車振動或有小的軸向力作用而導致脫檔，保證嚙合齒輪在全齒長上進行嚙合，并使駕駛員有換