手動變速器畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　手動變速器設(shè)計</b></p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　變速器作為汽車的一個重要組成部分，是用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下使汽車獲得不同的牽引力和速度。</p><p>　　變速器有機械式手動變速器和機

2、械式無級變速器兩種，如果變速器擋位多其動力性和經(jīng)濟性得到保證，擋位少其操縱方便，本次設(shè)計我設(shè)計的是輕型貨車變速器，本次設(shè)計中我對其傳動比作了仔細(xì)的分析計算并參考相關(guān)車型最終確定了各擋的傳動比，針對變速器的傳動機構(gòu)方案的布置作了詳細(xì)的分析最終選用5+1擋中間軸式變速器，換擋形式采用同步器換擋。結(jié)合總體的要求操縱機構(gòu)形式選用直接操縱機構(gòu)形式。本次設(shè)計的變速器即滿足了汽車必要的動力性也滿足了其經(jīng)濟性的指標(biāo)。最后通過對齒輪、軸、鍵、軸承等的校核

3、，其變速器的尺寸及其部件的強度都滿足設(shè)計要求。</p><p>　　變速器的發(fā)展趨勢是越來越復(fù)雜，自動化程度也越來越高，自動變速器將是未來的主流。</p><p>　　關(guān)鍵詞：變速器，設(shè)計，輕型貨車，傳動比</p><p>　　THE GENERAL DESIGHN OF TRANSMISSION</p><p><b>　　ABS

4、TRACT</b></p><p>　　Transmission as an important component of car is used to change the engine reached the powerwheele’s torque and rotational speed, in order to get different power and speed in star

5、t, climbing, turning, accelerating, and other case of travel. </p><p>　　Transmission has two styles of mechanical manule transmission and mechanical devices continues transmission, if the transmission’s shif

6、t more its power and economic was guaranteed, if fewer its manipulation is convenience, this design I design a light truck transmission, this design I determined the peed ratio after careful analys of peed ratio and ulti

7、mately the relevant type of the car, I made a careful analysis of the layout of the drive agency programmers against the transmission and finally</p><p>　　The development trend of the transmission is more co

8、mplex, more and more is also high automation degree, automatic transmission is the mainstream of the future.</p><p>　　KEY WORDS: Transmission, Design, light truck, Speed ratio.</p><p><b>

9、　　目　錄</b></p><p><b>　　前　言1</b></p><p>　　第1章 變速器傳動機構(gòu)布置2</p><p>　　1.1 傳動機構(gòu)布置方案分析2</p><p>　　1.1.1倒檔傳動方案7</p><p>　　1.2零部件結(jié)構(gòu)方案分析8</p&g

10、t;<p>　　1.2.1齒輪形式8</p><p>　　1.2.2換擋結(jié)構(gòu)形式8</p><p>　　1.2.3變速器軸承9</p><p>　　第2章 變速器主要參數(shù)選擇11</p><p>　　2.1 中心距A11</p><p>　　2.2齒輪參數(shù)的選擇12</p>&l

11、t;p>　　2.2.1模數(shù)12</p><p>　　2.2.2 齒形、壓力角α、螺旋角β和齒寬b13</p><p>　　2.2.2齒輪變原則位系數(shù)的選擇14</p><p>　　2.3各檔齒輪齒數(shù)的分配及傳動比的計算15</p><p>　　2.3.1確定一檔齒輪參數(shù)及傳動比15</p><p>　

12、　2.3.2確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)16</p><p>　　2.3.3確定其它檔位齒數(shù)17</p><p>　　2.3.4確定倒檔齒輪齒數(shù)17</p><p>　　第3章 變速器的設(shè)計計算19</p><p>　　3.1軸的設(shè)計計算19</p><p>　　3.2齒輪的設(shè)計校核22</p>

13、<p>　　3.3軸承的計算與校核25</p><p>　　3.4鍵的校核計算26</p><p>　　第4章 同步器的設(shè)計28</p><p>　　4.1 環(huán)式同步器主要尺寸的確定28</p><p>　　4.2主要參數(shù)的確定28</p><p>　　第5章 變速器操縱機構(gòu)設(shè)計30</p&

14、gt;<p><b>　　結(jié)　論31</b></p><p><b>　　謝 辭32</b></p><p><b>　　參考文獻33</b></p><p><b>　　前　言</b></p><p>　　變速器是用來改變改變發(fā)動機傳

15、到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋，，可在啟動發(fā)動機，汽車滑行或停車時使發(fā)動機的動力停止向驅(qū)動輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽車獲得倒退行駛能力。需要時，變速器還有動力輸出功能。</p><p>　　對變速器提出如下要求：</p><p>　　1）保證汽車有必要的動力性

16、和經(jīng)濟性。</p><p>　　2)設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機動力向驅(qū)動輪的傳輸。</p><p>　　3)設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛。</p><p>　　4)設(shè)置動力輸出裝置，需要是能進行功率輸出。</p><p>　　5)換檔迅速、省力、方便。</p><p>　　6)工作可靠。汽車行使過程中，變速器不得跳擋、亂擋

17、及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。</p><p>　　7)變速器應(yīng)有高的工作效率。</p><p>　　8)變速器的工作燥聲低。 </p><p>　　除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。</p><p>　　滿足汽車必要的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、傳動比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜、比功率越小，

18、變速器的傳動比范圍越大。 變速器由變速傳動機構(gòu)和操縱機構(gòu)組成。變速傳動機構(gòu)可按前進擋數(shù)或軸的形式分類。</p><p>　　在原有變速傳動機構(gòu)基礎(chǔ)上，再附加一個副箱體，這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上，達到增加變速器擋數(shù)的目的。近年來，變速器操縱機構(gòu)有向自動操作方向發(fā)展的趨勢。</p><p>　　第1章 變速器傳動機構(gòu)布置</p><p>　　機械式變速器因具有

19、結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點，故在不同形式的汽車上得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　1.1 傳動機構(gòu)布置方案分析</p><p>　　設(shè)計時首先應(yīng)根據(jù)汽車的使用條件及要求確定變速器的傳動比范圍、檔位數(shù)及各檔的傳動比，因為它們對汽車的動力性與燃料經(jīng)濟性都有重要的直接影響。</p><p>　　傳動比范圍是變速器低檔傳動比與高檔傳動比的比值。汽車

20、行駛的道路狀況愈多樣，發(fā)動機的功率與汽車質(zhì)量之比愈小，則變速器的傳動比范圍應(yīng)愈大。目前，轎車變速器的傳動比范圍為3.0~4.5；一般用途的貨車和輕型以上的客車為5.0~8.0；越野車與牽引車為10.0~20.0。</p><p>　　通常，有級變速器具有3、4、5個前進檔；重型載貨汽車和重型越野汽車則采用多檔變速器，其前進檔位數(shù)多達6~16個甚至20個。</p><p>　　變速器檔位數(shù)的

21、增多可提高發(fā)動機的功率利用效率、汽車的燃料經(jīng)濟性及平均車速，從而可提高汽車的運輸效率，降低運輸成本。但采用手動的機械式操縱機構(gòu)時，要實現(xiàn)迅速、無聲換檔，對于多于5個前進檔的變速器來說是困難的。因此，直接操縱式變速器檔位數(shù)的上限為5檔。多于5個前進檔將使操縱機構(gòu)復(fù)雜化，或者需要加裝具有獨立操縱機構(gòu)的副變速器，后者僅用于一定行駛工況。</p><p>　　某些轎車和貨車的變速器，采用僅在好路和空載行駛時才使用的超速檔

22、。采用傳動比小于1（0.7~0.8）的超速檔，可以更充分地利用發(fā)動機功率，降低單位行駛里程的發(fā)動機曲軸總轉(zhuǎn)數(shù)，因而會減少發(fā)動機的磨損，降低燃料消耗。但與傳動比為1的直接檔比較，采用超速檔會降低傳動效率。</p><p>　　有級變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關(guān)，包括傳遞動力的齒輪副數(shù)目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。</p><p>　

23、　三軸式和兩軸式變速器得到的最廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　三軸式變速器如圖1-1所示，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。將第一、第二軸直接連接起來傳遞扭矩則稱為直接檔。此時，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉(zhuǎn)矩。因此，直接檔的傳遞效率高，磨損及噪音也最小，這是三軸式變速器的主要優(yōu)點。其他前進檔需依次經(jīng)過兩對齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。因此。在齒輪中心距

24、（影響變速器尺寸的重要參數(shù)）較小的情況下仍然可以獲得大的一檔傳動比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點。其缺點是：處直接檔外其他各檔的傳動效率有所下降。 </p><p>　　圖1-1 轎車中間軸式四檔變速器</p><p>　　第一軸；2—第二軸；3—中間軸</p><p>　　兩軸式變速器如圖1-2所示。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動效

25、率高、噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的布置，因為這種布置使汽車的動力-傳動系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質(zhì)量降低6%~10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動系的結(jié)構(gòu)簡單。如圖所示，兩軸式變速器的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動機縱置時，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動機橫置時則可用圓柱齒輪，從而簡化了制造工藝，降低了成本。除倒檔常用滑動齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動；個檔的同步器

26、多裝在第二軸上，這是因為一檔的主動齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可以裝在第一軸的后端，如圖示。</p><p>　　兩軸式變速器沒有直接檔，因此在高檔工作時，齒輪和軸承均承載，因而噪聲比較大，也增加了磨損，這是它的缺點。另外，低檔傳動比取值的上限（igⅠ=4.0~4.5）也受到較大限制,但這一缺點可通過減小各檔傳動比同時增大主減速比來取消。</p><p>　　圖1-2 兩軸

27、式變速器</p><p>　　第一軸；2—第二軸；3—同步器</p><p>　　有級變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒輪。后者比直齒輪有更長的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍復(fù)雜些且在工作中有軸向力。因此，在變速器中，除低檔及倒檔外，直齒圓柱齒輪已經(jīng)被斜齒圓柱齒輪所代替。</p><p>　　本次設(shè)計采用中間軸式變速器。</p>

28、<p>　　圖1-3、圖1-4、圖1-5分別示出了幾種中間軸式四，五，六檔變速器傳動方案。它們的共同特點是：變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因為直接檔的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進檔位工作時，變速器傳

29、遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接檔以外的其他檔位工作時，中間軸式變速器的傳動

30、效率略有降低，這是它的缺點。在檔數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換檔方式和到檔傳動方案上有差別。</p><p>　　圖1-3 中間軸式四檔變速器傳動方案</p><p>　　第2章 變速器主要參數(shù)選擇</p><p><b>　　2.1 中心距A</b></p><p>　　對中間軸式變速器，是

31、將中間軸與第二軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距A。對兩軸式變速器，將變速器輸入軸與輸出軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距A。它是一個基本參數(shù)，其大小不僅對變速器的外形尺寸、體積大小由影響，而且對齒輪的接觸強度由影響。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力越大，齒輪的壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證齒輪必要的接觸強度來確定。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能與反便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過小而影響殼體的強度考慮，要求

32、中心距取大些。此外，受一擋小齒輪齒數(shù)不能過少的限制，要求中心距也要大些。還有，變速器中心距取的過小，會使變速器長度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。</p><p>　　對于中間軸式初選中心距A時，可根據(jù)下述公式計算</p><p>　　A=K (2-1)</p><p>　　式中 A--中

33、心距（mm）；</p><p>　　K--中心距系數(shù),商用車取K＝8.9－9.6；</p><p>　　--發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩（N.m）；</p><p>　　--變速器一擋傳動比；</p><p>　　--變速器傳動效率，取96％；</p><p>　　分析該車發(fā)動機及相關(guān)參數(shù) 該車為5000Kg的輕型載貨汽車；<

34、;/p><p>　　按下試計算輪胎半徑：</p><p>　　按最大爬坡度計算一 (2-2)</p><p>　　其中λ=0.10-0.12；</p><p>　　取λ=0.11代入數(shù)據(jù)得 </p><p>　　50.2666 cm </p><p>　　

35、其中K＝9.5 ， ＝373.4Nm ，＝7.64</p><p><b>　　擋傳動比：</b></p><p>　　參考同類車型：取主減速器傳動比為i。=4.89， 取ηT =0.85。</p><p>　　ig1≥ (2-3)</p><p&g

36、t;　　式中 m--汽車重質(zhì)量m=5000Kg；</p><p>　　g--重力加速度g=9.8N/Kg；</p><p>　　Tmax--發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩Temax=786N.m；</p><p>　　i--主減速器傳動比等于4.89；</p><p>　　Ψmax--道路最大阻力系數(shù)等于0.2745；</p><p>

37、;　　Rs--驅(qū)動輪滾動半徑；</p><p>　　ηT --汽車傳動系效率；</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得≥5.525；</p><p>　　根據(jù)車輪與路面附著條件確定一檔傳動比：</p><p><b>　　(2-4)</b></p><p>　　--汽車滿載時靜止于水平路面驅(qū)動橋給路面的載

38、荷，參考同類車型=5000Kg, </p><p>　　為道路附著系數(shù)，計算時取=0.5-0.8，在此取0.8。</p><p>　　代入數(shù)據(jù)得8.048</p><p>　　第3章 變速器的設(shè)計計算 </p><p><b>　　3.1軸的設(shè)計計算</b></p><p>　　當(dāng)變速器掛一擋時

39、軸受力最大,所以只要一擋時軸的強度滿足要求,其就符合要求只,下面只校核一擋時中間軸的強度。</p><p>　　一 . 中間軸的受力分析 </p><p>　　中間軸的軸向力基本上已相互抵消可以不予考慮。</p><p>　　1. 786000 (N.mm)</p><p><b>　　=6605 (N)</b>&l

40、t;/p><p><b>　　=2648 (N)</b></p><p><b>　　=3050 (N)</b></p><p>　　2. =1796600 (N)</p><p>　　=46067 （N）</p><p>　　=21481 （Ｎ）</p><

41、;p>　　二．Ｘ－Ｚ面受力分析</p><p>　　第4章 同步器的設(shè)計</p><p>　　同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種，目前得到廣泛應(yīng)用的是慣性增力式同步器。慣性增力式同步器能做到換擋時，在兩換擋元件之間的角速度完全相等之前不允許換擋，因而能很好的完成同步器的功能和實現(xiàn)對同步器的基本要求。</p><p>　　按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊

42、式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。因鎖環(huán)式同步器有工作可靠、零件耐用等優(yōu)點，但因結(jié)構(gòu)布置上的限制，轉(zhuǎn)矩容量不大，而且由于鎖止面在鎖環(huán)的接合齒上，會因齒端磨損而失效，因而主要用于承用車和總質(zhì)量不大的火車變速器中，這次設(shè)計我采用的都是鎖銷式同步器。</p><p>　　同步過程與鎖銷式類似，但鎖止元件是式個鎖銷及相配的鎖銷孔倒角，另有三個以彈簧及鋼球定位的定位銷，作為彈性元件的三個彈簧及相應(yīng)的定位鋼球是裝在配合套的鉆孔

43、中，使嚙合套等在空擋時保持中間位置。摩擦元件是鉚在鎖銷兩端的同步錐環(huán)及與之相配并固定在齒輪上的內(nèi)錐面，其摩擦錐面徑向尺寸大，轉(zhuǎn)矩容量大，廣泛用于輕、重型貨車。</p><p>　　4.1 環(huán)式同步器主要尺寸的確定</p><p>　　1. 接近尺寸b: 同步器換擋第一階段中間，摩擦環(huán)向摩擦盤作軸向移動，摩擦盤與摩擦環(huán)之間的軸向距離b，稱為接近尺寸。尺寸b應(yīng)大于零，取。</p>

44、<p>　　2. 滑塊轉(zhuǎn)動距離c c=8mm</p><p>　　第5章 變速器操縱機構(gòu)設(shè)計</p><p>　　根據(jù)汽車的使用條件的需要，駕駛員利用變速器的操縱機構(gòu)完成選擋和實現(xiàn)換擋或退到空擋。</p><p>　　變速器操縱機構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時只能掛入一個擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長上嚙合，防止自動脫擋或自動掛擋，防止誤掛倒擋，輕便換擋

45、。</p><p><b>　　結(jié)　論</b></p><p>　　隨著時間的推移，畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)臨近了尾聲，針對這次畢業(yè)設(shè)計我做如下總結(jié)總結(jié)，找出其中的缺點和不足，吸取教訓(xùn)、經(jīng)驗。</p><p>　　本次設(shè)計我設(shè)計的是輕型貨車的變速器，變速器是汽車的一個重要組成部分，其設(shè)計的好壞直接關(guān)系到汽車性能的優(yōu)劣。在本次設(shè)計中既存在一些個人創(chuàng)新，也有一

46、些缺點和失誤。由于這次設(shè)計中我采用了中間軸式</p><p><b>　　謝 辭</b></p><p>　　隨著畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)進行到這一步，這意味著我們沒有多久就要離開我們生活學(xué)習(xí)三年的學(xué)校和相處四年的同學(xué)們了。此時我的心里真是萬分激</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　

47、　[1] 劉惟信主編. 汽車設(shè)計第1版. 北京： 清華大學(xué)出版社，2001 </p><p>　　[2] 王予望主編. 汽車設(shè)計第4版. 北京： 機械工業(yè)出版社，2004 </p><p>　　[3] 陳家瑞主編. 汽車構(gòu)造第2版. 北京： 機械工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[4] 高維山主編. 汽車設(shè)計叢書變速器. 北京： 人民交通出版社，1990&l

48、t;/p><p>　　[5] 余志生主編. 汽車?yán)碚摰?版. 北京：機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[6] 張毅主編. 離合器及機械變速器. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2005</p><p>　　[7] 濮良貴，紀(jì)名剛主編. 機械設(shè)計第7版. 北京： 高等教育出版社，2001</p><p>　　[8] 劉鴻文主編. 簡明材料力學(xué)

49、. 北京： 高等教育出版社，1997</p><p>　　[9] 朱冬梅，胥兆瀾主編. 畫法幾何及機械制圖第5版. 北京：高等教育出版社，2000</p><p>　　[10] 吳宗澤主編. 機械設(shè)計使用手冊. 北京： 化學(xué)工業(yè)出版社，2001</p><p>　　[11] 蔡春源主編. 機械零件設(shè)計手冊第3版. 北京： 冶金工業(yè)出版社，</p>&l

50、t;p>　　[12] 全國棟主編. 汽車概論. 北京：機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[13] 徐謹(jǐn)主編. 機械設(shè)計手冊. 北京： 機械工業(yè)出版社，2000</p><p>　　[14] 孫恒，陳作模主編. 機械原理第六版. 北京： 高等教育出版社，2004</p><p>　　[15] 張則曹主編. 汽車構(gòu)造圖冊. 北京： 人民交通出版社，19