畢業(yè)論文：三軸五檔汽車變速器設(shè)計

機電及自動化學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計（論文）

題 目 三軸五檔汽車變速器設(shè)計
院(系)別 機電及自動化學(xué)院
專 業(yè) 機械工程及自動化

目 錄
摘要 I
第一章 序言 1
1.1手動變速器（MT） 1
1.2自動變速器（AT） 2
1.3手動/自動變速器（AMT） 2
1.4無級變速器 3
1.5本章小結(jié) 4
第二章 機械式變速器的概述及其方案的確定 5
2.1變速器的功用和要求 5
2.2變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 5
2.2.1變速器傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 5
2.2.2倒檔傳動方案 7
2.3變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 8
2.4本章小結(jié) 11
第三章 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計 12
3.1變速器主要參數(shù)的選擇 12
3.1.1檔數(shù)和傳動比 12
3.1.2中心距 13
3.1.3軸向尺寸 14
3.1.4齒輪參數(shù) 14
3.2各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定 16
3.2.1確定一檔齒輪的齒數(shù) 16
3.2.2確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 16
3.2.3確定其他檔位的齒數(shù) 17
3.2.4確定倒檔齒輪的齒數(shù) 17
3.3齒輪變位系數(shù)的選擇 18
3.4本章小結(jié) 21
第四章 變速器齒輪的強度計算與材料的選擇 22
4.1齒輪的損壞原因及形式 22
4.2齒輪的強度計算與校核 22
4.2.1齒輪彎曲強度計算 22
4.2.2齒輪接觸應(yīng)力 24
4.3本章小結(jié) 25
第五章 變速器軸的強度計算與校核 26
5.1變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 26
5.1.1軸的結(jié)構(gòu) 26
5.1.2確定軸的尺寸 27
5.2軸的校核 27
5.2.1第一軸的強度與剛度校核 28
5.2.2第二軸的校核計算 28
5.3本章小結(jié) 30
第六章 變速器同步器的設(shè)計及操縱機構(gòu) 31
6.1同步器的結(jié)構(gòu) 31
6.2同步環(huán)主要參數(shù)的確定 33
6.3變速器的操縱機構(gòu) 35
6.4本章小結(jié) 35
結(jié)束語 36
致 謝 37
參考文獻 38


摘要
變速器是汽車傳動系統(tǒng)中重要的部件，主要用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，它設(shè)計的好壞直接影響到汽車的實際使用性能。本文參考現(xiàn)有變速器參數(shù)資料的基礎(chǔ)上進行一定的改進，說明了貨車變速器的設(shè)計計算過程，主要內(nèi)容是參數(shù)的選擇和所選零件參數(shù)的校核。
　　 本文敘述了機械式變速器的功用、要求，在已提供的設(shè)計參數(shù)基礎(chǔ)上，通過計算分析確定結(jié)構(gòu)方案和主要參數(shù)。說明
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瑣的駕駛操作等缺點，阻礙了汽車高速發(fā)展的步伐，手動變速器會在不久“下課”，從事物發(fā)展的角度來說，這話確實有道理。但是從目前市場的需求和適用角度來看，筆者認為手動變速器不會過早的離開。
首先，從商用車的特性上來說，手動變速器的功用是其他變速器所不能替代的。以卡車為例，卡車用來運輸，通常要裝載數(shù)噸的貨品，面對如此高的“壓力”，除了發(fā)動機需要強勁的動力之外，還需要變速器的全力協(xié)助。我們都知道一檔有“勁”，這樣在起步的時候有足夠的牽引力量將車帶動。特別是面對爬坡路段，它的特點顯露的非常明顯。而對于其他新型的變速器，雖然具有操作簡便等特性，但這些特點尚不具備。
其次，對于老司機和大部分男士司機來說，他們的最愛還是手動變速器。從我國的具體情況來看，手動變速器幾乎貫穿了整個中國的汽車發(fā)展歷史，資歷較深的司機都是“手動”駕車的，他們對手動變速器的認識程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實的。雖然自動變速器以及無級變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機還是崇尚手動，尤其是喜歡超車時手動變速帶來的那種快感，所以一些中高檔的汽車（尤其是轎車）也不敢輕易放棄手動變速器。另外，現(xiàn)在在我國的汽車駕駛學(xué)校中，教練車都是手動變速器的，除了經(jīng)濟適用之外，關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實的基本功以及鍛煉駕駛協(xié)調(diào)性。
第三，隨著生活水平的不斷提高現(xiàn)在轎車已經(jīng)進入了家庭，對于普通工薪階級的老百姓來說，經(jīng)濟型轎車最為合適，手動變速器以其自身的性價比配套于經(jīng)濟型轎車廠家，而且經(jīng)濟適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等國內(nèi)廠家的經(jīng)濟型轎車都是手動變速的車，它們的各款車型基本上都是5檔手動變速。
1.2自動變速器（AT）
自動變速器（AutomaticTransmission）[1]，利用行星齒輪機構(gòu)進行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動地進行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。雖說自動變速汽車沒有離合器，但自動變速器中有很多離合器，這些離合器能隨車速變化而自動分離或合閉，從而達到自動變速的目的。
在中檔車的市場上，自動變速器有著一片自己的天空。使用此類車型的用戶希望在駕駛汽車的時候為了簡便操作、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時快樂的感覺。在高速公路上，這是個體現(xiàn)地非常完美。而且，以濟南市來說，現(xiàn)在的交通狀況不好，堵車是經(jīng)常的事情，有時要不停地起步停步數(shù)次，司機如果使用手動檔，則會反復(fù)地掛檔摘檔，操作十分煩瑣，尤其對于新手來說更是苦不堪言。使用自動檔，就不會這樣麻煩了。
在市場上，此類汽車銷售狀況還是不錯的，尤其是對于女性朋友比較適合，通常女性朋友駕車時力求便捷。而我國要普及這種車型，關(guān)鍵要解決的是路況問題，現(xiàn)在的路況狀況不均勻，難以發(fā)揮自動檔汽車的優(yōu)勢。
1.3手動/自動變速器（AMT）
其實通過對一些車友的了解，他們并不希望摒棄傳統(tǒng)的手動變速器，而且在某些時候也需要自動的感覺。這樣手動/自動變速器便由此誕生。這種變速器在德國保時捷車廠911車型上首先推出，稱為Tiptronic，它可使高性能跑車不必受限于傳統(tǒng)的自動檔束縛，讓駕駛者也能享受手動換檔的樂趣。此型車在其檔位上設(shè)有“+”、“-”選擇檔位。在D檔時，可_變換降檔(-)或加檔(+)，如同手動檔一樣。
自動—手動變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式—為了駕駛樂趣使用手動檔，而在交通擁擠時使用自動檔，這樣的變速方式對于我國的現(xiàn)狀還是非常適合的。筆者曾在上面提到，手動變速器有著很大的使用_,而自動變速器也能適應(yīng)女士_以及解決交通堵塞帶來的麻煩，這樣對于一些夫妻雙方均會駕車的家庭來說，可謂是兼顧了雙方，體現(xiàn)了“夫妻檔”。雖然這種二合一的配置擁有較高的技術(shù)含量，但這類的汽車并不會在價格上都高不可攀，比如廣州本田飛度1.3L CVT 兩廂、南京菲亞特2004派力奧1.3 HL Speedgear、南京菲亞特 西耶那Speedgear EL這些“二合一”的車型價格均在10萬元左右，這個價格層面還比較低的。所以，手動/自動車在普及上還是具有相當?shù)膬?yōu)勢。而汽車廠商和配套的變速器廠家應(yīng)該以此為契機，根據(jù)市場要求精心打造此類變速器。因為這類變速器是有比較廣闊的市場的。
1.4無級變速器
當今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]，是非常迅速的，用戶對于汽車性能的要求是越來越高的。汽車變速器的發(fā)展也并不僅限于此，無級變速器便是人們追求的“最高境界”。無級變速器最早由荷蘭人范•多尼斯（VanDoorne’s）發(fā)明。無級變速系統(tǒng)不像手動變速器或自動變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個滑輪和一個鋼帶來變速，其傳動比可以隨意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動變速器“突然換檔”、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點。通常有些朋友將自動變速器稱為無級變速器，這是錯誤的。雖然它們有著共同點，但是自動變速器只有換檔是自動的，但它的傳動比是有級的，也就是我們常說的檔，一般自動變速器有2～7個檔。而無級變速器能在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)速比的無級變化，并選定幾個常用的速比作為常用的“檔”。裝配該技術(shù)的發(fā)動機可在任何轉(zhuǎn)速下自動獲得最合適的傳動比。
從市場走向來看，雖然無級變速器是一個技術(shù)分量比較高的部件，但是也已經(jīng)走進了普通轎車的“身體” 之中，廣本兩廂飛度每個排量都有一款配置了CVT無級變速器，既方便又省油，且售價也僅在9.68～11.68萬元。而且奇瑞汽車銷售公司表示QQ無級變速器型年底上市�？磥頍o級變速器在中檔車中的運用將越為廣泛。






圖1-1 奇瑞東方之子1.8L豪華型


2 畢業(yè)設(shè)計任務(wù)
1）掌握客車的結(jié)構(gòu)和工作原理；
2）閱讀客車設(shè)計的相關(guān)文獻，掌握汽車設(shè)計的基本方法；
3）根據(jù)旅游客車總布置要求進行變速器設(shè)計。
表1-1 客車技術(shù)參數(shù)：
外形尺寸 長*寬*高（mm）: 7995 * 2430 * 3270
最大總質(zhì)量（kg） 10060
軸距(mm) 3800
最小離地間隙(mm) 200
最高車速（km/h） 115
最大爬坡度（％） 30
制動距離（滿載、30km/h）（m） ≤10

具體設(shè)計內(nèi)容如下：
1）變速器主要參數(shù)的選擇；
2）變速器的設(shè)計與計算；
3）同步器的設(shè)計；
4）變速器操縱機構(gòu)設(shè)計。
1.5本章小結(jié)
主要表述了汽車變速的種類和各自的優(yōu)缺點。


第二章 機械式變速器的概述及其方案的確定
2.1變速器的功用和要求
變速器的功用是根據(jù)汽車在不同的行駛條件下提出的要求，改變發(fā)動機的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車具有適合的牽引力和速度，并同時保持發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。為保證汽車倒車以及使發(fā)動機和傳動系能夠分離，變速器具有倒檔和空檔。在有動力輸出需要時，還應(yīng)有功率輸出裝置。
對變速器的主要要求是：
1) 應(yīng)保證汽車具有高的動力性和經(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，來滿足這一要求。 工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過采用同步器和預(yù)選氣動換檔或自動、半自動換檔來實現(xiàn)。
2) 重量輕、體積小。影響這一指標的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。
3) 傳動效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接檔。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用適當?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有省?br>4) 噪聲小。采用斜齒輪傳動及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛性可減小齒輪的噪聲。
2.2變速器結(jié)構(gòu)方案的確定
2.2.1變速器傳動機構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇
有級變速器[1]與無級變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、制造低廉，具有高的傳動效 率（η=0.96~0.98），因此在各類汽車上均得到廣泛的應(yīng)用。
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。
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。
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。
變速器檔位數(shù)的增多可提高發(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 ……（未完，全文共26733字，當前僅顯示4808字，請閱讀下面提示信息。收藏《畢業(yè)論文：三軸五檔汽車變速器設(shè)計》）