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1、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計 CA1040 輕型貨車機(jī)械式 變速器設(shè)計 院系名稱： 專業(yè)班級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院 二*年*月 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 I 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 學(xué)生姓名 系部 專業(yè)、班級 指導(dǎo)教師姓名 職稱 從事專業(yè) 是否外聘 是 否 題目名稱 CA1040 輕型貨車機(jī)械式變速器設(shè)計 一、設(shè)計（論文）目的、意義 汽車變速器是汽車傳動系的重要組成部分。由于汽油機(jī)額定轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的速度范圍很小，需要用 齒輪傳動來適應(yīng)駕駛時車速的變化。它是傳動系的主要部件, 它的性能對整車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性 以及乘坐舒適性等方面都有

2、十分重要的影響。設(shè)計好變速器對汽車的性能，安全性以及經(jīng)濟(jì)性有著 重要作用。 手動機(jī)械變速器可以完全遵從駕駛者的意志，且結(jié)構(gòu)簡單、傳動效率高、故障率相對較低、物 美價廉,因此在市場上仍占有一席之地，開發(fā)手動機(jī)械變速器也適應(yīng)當(dāng)代世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。隨著科技 的高速發(fā)展，節(jié)能與環(huán)境保護(hù)、應(yīng)用新型材料、高性能及低成本都可將作為汽車新型變速器的研究 方向。 二、設(shè)計（論文）內(nèi)容、技術(shù)要求（研究方法） 基本內(nèi)容：在保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性的前提下，進(jìn)行齒輪和傳動軸設(shè)計，設(shè)置動力 輸出裝置，保證換擋迅速、省力、方便，工作可靠。有較高的工作效率，除此之外，還要保證變速 器滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、維

3、修方便等要求。在設(shè)計中要解決的的主要問題：在設(shè)計 中需要解決變速器是否能有效預(yù)防脫檔，跳檔并方便掛檔。減小噪音并盡量能達(dá)到輕量化、高承載、 低噪聲、換檔操縱好和經(jīng)濟(jì)實用性。 技術(shù)要求：具有良好的動力性與經(jīng)濟(jì)性，換擋迅速、省力、方便。變速器的工作噪聲低，變速 器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 II 三、 設(shè)計（論文）完成后應(yīng)提交的成果 1.變速器的總裝配圖一張（A0） ； 2.變速器的部件圖、零件圖（軸及齒輪等）折合兩張以上零號圖（A1、A2 若干張） ； 3.撰寫設(shè)計說明書一份，1.5 萬字以上。 四、設(shè)計（論文）進(jìn)度安排 1.

4、調(diào)研，資料收集，完成開題報告 第 1-3 周（2 月 28 日-3 月 20 日） 2.分析搜集到的資料，提出最優(yōu)設(shè)計方案 第 4-5 周（3 月 21 日-4 月 3 日） 3.繪制機(jī)械變速器總裝配圖、零件圖的草圖 第 6-8 周（4 月 4 日-4 月 24 日） 4.繪制機(jī)械變速器總裝配圖、零件圖, 撰寫設(shè)計說明書 第 9-12 周（4 月 25 日-5 月 22 日） 5. 完善設(shè)計，提交指導(dǎo)老師審核并修改 第 13-14 周（5 月 23 日-6 月 5 日） 6. 提交系里評閱并修改，準(zhǔn)備答辯 第 15-16 周（6 月 6 日-6 月 19 日） 7.畢業(yè)設(shè)計答辯 第 17 周（

5、6 月 20 日-6 月 26 日） 五、主要參考資料 1 王望予.汽車設(shè)計M.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2004. 2 常思勤.汽車動力裝置M.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2005. 3 劉惟信.汽車設(shè)計M.北京.清華大學(xué)出版社.2001. 4 林紹義.一種汽車變速器設(shè)計J.機(jī)電技術(shù)，2004.1. 5 劉法順.乘用車兩軸式機(jī)械變速器的設(shè)計J.交通科技與經(jīng)濟(jì)，2008.4. 6 羅春香.汽車變速器設(shè)計中速比分配問題的研究J. 西南民族大學(xué)學(xué)報自然科學(xué)版， 2004.30. 7 韋志林.汽車變速器軸承壽命的校核計算J.廣西工學(xué)院學(xué)報,2000.6. 8 王之煦,許杏根.簡明機(jī)械設(shè)計手冊M.北京:機(jī)械工業(yè)

6、出版社,1997.9. 9 嚴(yán)倉鋒.變速器后蓋總成軸承裝配技術(shù)改造J.實用技術(shù),2005.12. 六、備注 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日 教研室主任簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 III 畢 業(yè) 設(shè) 計 （ 論 文 ） 開 題 報 告 設(shè)計（論文）題目 : CA1040 輕型貨車機(jī)械式變速器設(shè)計 院 系 名 稱: 專 業(yè) 班 級: 學(xué) 生 姓 名: 導(dǎo) 師 姓 名: 開 題 時 間: 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 IV 畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告 學(xué)生姓名 系部 專業(yè)、班級 指導(dǎo)教師姓名 職稱 從事專業(yè) 是否外聘 是 否 題目名稱 CA1040 輕型貨車機(jī)械式變速機(jī)設(shè)計 1、課題

7、研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 研究現(xiàn)狀：變速器用來改變發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬 破、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(jī)在最有 利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋，可在起動發(fā)動機(jī)、汽車滑行或停車時使發(fā)動機(jī)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。 變速器按傳動比變化方式不同，變速器可分為有級式、無級式和綜合式三種：有級式變 速器應(yīng)用最為廣泛。它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。按所用輪系形式不同，有軸 線固定式變速器和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器兩種。目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動比

8、通常 有 3-5 個前進(jìn)擋和一個倒擋；在重型貨車用的組合式變速器中，則有更多擋位。所謂變速器 擋數(shù)，均指前進(jìn)擋位數(shù)。無級式變速器的傳動比在一定的范圍內(nèi)可按無限多級變化，常見的 有電力式和液力式兩種。電力式變速器在傳動系統(tǒng)中也有廣泛采用的趨勢，其邊素傳動部件 為直流串勵電動機(jī)。液力式變速器的傳動部件是液力變矩器。綜合式變速器是指由液力變矩 器和齒輪式有級變速器組成的液力機(jī)械式變速器，其傳動比可在最大值和最小值之間的幾個 間斷范圍內(nèi)作無級變化，目前應(yīng)用較多。 汽車行駛的速度是不斷變化的，這就要求汽車的變速器的變速比要盡量多，這就是無級 變速 。盡管傳統(tǒng)的齒輪變速箱并不理想，但其以結(jié)構(gòu)簡單、效率高、

9、功率大三大顯著優(yōu)點依 然占領(lǐng)著汽車變速箱的主流地位。在跨越了三個世紀(jì)的一百多年后的今天，汽車還沒有使用 上滿意的無級變速箱。這是汽車的無奈和缺憾。但是,人們始終沒有放棄尋找實現(xiàn)理想汽車變 速器的努力,各大汽車廠商對無級變速器表現(xiàn)了極大的熱情，極度重視無級變速器在汽車領(lǐng)域 的實用化進(jìn)程。 載 貨 汽 車 分 為 輕 型 、 中 型 、 重 型 三 種 。 各 國 分 級 方 法 和 標(biāo) 準(zhǔn) 不 盡 相 同 。 20世 紀(jì) 70年 代 以 來 ， 由 于 對 運 輸 需 求 的 增 加 和 公 路 承 載 能 力 的 提 高 ， 各 國 都 在 放 寬 對 軸 重 和 車 輛 總 重 的 限 制

10、,因 而 大 噸 位 載 貨 汽 車 不 斷 增 加 。 同 時 ,城 市 中 為 便 于 集 散 貨 物 和 零 星 貨 物 運 輸 ， 小 噸 位 載 貨 汽 車 也 在 發(fā) 展 。 為 適 應(yīng) 各 種 貨 物 的 運 輸 要 求 ， 載 貨 汽 車 有 向 專 用 化 發(fā) 展 的 趨 勢 ， 專 用 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 V 運 輸 車 的 種 類 和 數(shù) 量 不 斷 增 加 。 而 中 國 是 按 汽 車 載 重 量 分 級 的 ， 載 重 量 3.5噸 以 下 的 為 輕 型 載 貨 汽 車 ,4 8噸 的 為 中 型 載 貨 汽 車 ， 8噸 以 上 的 為 重 型 載 貨

11、 汽 車 。 載 重 量 1噸 以 下 的 輕 型 載 貨 汽 車 多 用 轎 車 底 盤 改 制 而 成 ， 主 要 用 于 城 市 運 送 食 品 、 日 用 工 業(yè) 品 等 小 批 量 貨 物 ； 有 的 制 成 客 貨 兩 用 車 。 目的及意義：隨著重型車功率加大、傳遞的扭矩增加和速度的提高，對變速器的要求也不 斷家大。首先，變速器的節(jié)油性能被越來越多的用戶所關(guān)注。而業(yè)內(nèi)專家表示，目前變速器的 節(jié)油主要通過安裝同步器和增多檔位來實現(xiàn)。其次，不言而喻的是整車廠對變速器的輕量化也 提出更高要求。再次從發(fā)動機(jī)電控系統(tǒng)到模塊化電子儀表到再到CAN總線的應(yīng)用，我國重卡電子 化控制程度越來越高。

12、隨著重卡整車電子化程度的提高，變速器自動化進(jìn)程也將開始加速， AMT(機(jī)械式自動變速器)的應(yīng)用被提上日程。AMT在傳統(tǒng)固定軸式手動變速器和干式離合器基礎(chǔ) 上應(yīng)用自動變速理論和電子控制技術(shù)，通過電控單元控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)自動換擋，具有傳動效 率高、油耗低、經(jīng)濟(jì)性好等諸多優(yōu)點。相對自動變速器而言，AMT造價低廉，只比傳統(tǒng)機(jī)械式變 速器稍貴一點，也很適合中國用戶的消費特點。所以，國內(nèi)主流的變速器企業(yè)都在致力于AMT的 研發(fā)當(dāng)中，據(jù)了解，法士特、綦齒和大齒等企業(yè)的AMT已經(jīng)開始裝車試驗，技術(shù)日趨成熟。 載貨汽車在我國應(yīng)用十分廣泛，而變速器是整車的關(guān)鍵總成之一。其功用是在不同的使用 條件下, 改變發(fā)動機(jī)傳

13、到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速, 使汽車得到不同的牽引力和速度, 同時使發(fā) 動機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。通過載貨汽車變速器的設(shè)計， 使其變速器性能更好具有一定 的實際意義。 二、設(shè)計（論文）的基本內(nèi)容、擬解決的主要問題 1、基本內(nèi)容 （1）載貨汽車變速器研究現(xiàn)狀 （2）載貨汽車變速器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計 （3）載貨汽車變速器尺寸參數(shù)設(shè)計 （4）載貨汽車變速器尺寸參數(shù)校核 2、擬解決的主要問題 （1）載貨汽車變速器尺寸參數(shù)設(shè)計 （2）載貨汽車變速器尺寸參數(shù)校核 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 VI 三、技術(shù)路線（研究方法） 四、進(jìn)度安排 （1）調(diào)研、查閱相關(guān)資料、完成開題報告 第 12 周（3 月 3 日3 月

14、 16 日） （2）確定總體方案 第 34 周（3 月 17 日3 月 30 日） （3）對變速器結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計第 56 周（3 月 31 日4 月 13 日） （4）對變速器尺寸進(jìn)行設(shè)計 78 周（4 月 14 日4 月 27 日） （5）建立變速器的零件圖第第 89 周（4 月 21 日5 月 4 日） （5）建立變速器的裝配模型第 910 周（4 月 28 日 5 月 11 日） （6）書寫設(shè)計說明書第 1113 周（5 月 12 日6 月 2 日） （7）設(shè)計審核、修改 第 1416 周（6 月 3 日6 月 23 日） （8）畢業(yè)設(shè)計答辯準(zhǔn)備及答辯 第 17 周（6 月 24 日7 月

15、 1 日） 調(diào)研并查閱相關(guān)資料 確定總體設(shè)計方案 變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 參數(shù)計算 變速器的尺寸參數(shù)強(qiáng)度校核 變速器出圖 完成設(shè)計和書寫說明書 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 VII 五、參考文獻(xiàn) （1）蔣崇賢，何明輝專用汽車設(shè)計 武漢工業(yè)大學(xué)出版社 （2）工程中的有限元方法(第 3 版)機(jī)械工業(yè)出版社，2004 （3）黃天澤，黃金陵汽車車身結(jié)構(gòu)與設(shè)計機(jī)械工業(yè)出版社，2000 （4）孫桓主編.機(jī)械設(shè)計.機(jī)械工業(yè)出版社出版 （5）余志生 汽車?yán)碚揗，機(jī)械工業(yè)出版社，1987 （6）陳家瑞主編.汽車構(gòu)造.人民交通出版社出版 （7）吳鎮(zhèn)著.理論力學(xué).上海:上海交通大學(xué)出版社，1997 （8）呂慧瑛.機(jī)械設(shè)計基

16、礎(chǔ).北京:清華大學(xué)出版社，2002 （9）何云祥. 重型汽車變速器的結(jié)構(gòu)創(chuàng)新J. 現(xiàn)代零部件, 2009, (01) :100-101 （10）羅春香. 汽車變速器設(shè)計中速比分配問題的研究J. 西南民族大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版), 2004, (03) . （11）變速器設(shè)計(上)J. 汽車技術(shù), 1972, (01) . （12）王尚軍. DC6J80T 六檔變速器設(shè)計J. 機(jī)械傳動, 2002, (01) . （13）黃雄健,楊壽海. CAD/CAE 技術(shù)在汽車變速器設(shè)計中的應(yīng)用J. 廣西工學(xué)院學(xué)報, 2007, (01) . （14）胡朝峰 ,過學(xué)迅 ,汪斌. 汽車變速器技術(shù)的發(fā)展與展望J.

17、 汽車研究與開發(fā), 2005, (05) . （15）向立明. 汽車變速器的發(fā)展歷史及未來趨勢J. 公路與汽運, 2007, (01) . 六、備注 指導(dǎo)教師意見： 簽字： 年 月 日 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 VIII 畢業(yè)設(shè)計（論文）指導(dǎo)記錄 日期 地點 指導(dǎo)方式 指導(dǎo)記錄 （指導(dǎo)內(nèi)容、 存在問題及 解決思路） 通過孫老師的講解，明確了選題目的及方向，了解所需的文獻(xiàn)和書籍，并根 據(jù)任務(wù)書的內(nèi)容查找相關(guān)的資料。 學(xué)生（記錄人）簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期 地點 指導(dǎo)方式 指導(dǎo)記錄 （指導(dǎo)內(nèi)容、 存在問題及 解決思路） 把搜集到的資料拿給孫老師，孫老師對資料進(jìn)行了詳細(xì)的閱讀，告訴我那些 是

18、對我所做的設(shè)計有用的，讓我們重點學(xué)習(xí)這些資料，然后確定自己的設(shè)計方案， 告訴撰寫開題報告的一些注意事項。 學(xué)生（記錄人）簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 日期 地點 指導(dǎo)方式 指導(dǎo)記錄 （指導(dǎo)內(nèi)容、 存在問題及 解決思路） 將收集到的材料拿給孫老師，老師幫助我對材料進(jìn)行了分析，確定了初步的 設(shè)計方案。 學(xué)生（記錄人）簽名： 指導(dǎo)教師簽名： 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 IX 摘 要 變速器用來改變發(fā)動機(jī)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，同時使發(fā)動機(jī)在最有利工況范圍內(nèi)工作。 變速器設(shè)有空擋和倒擋。需要時變速器還有動力輸出功能。 因

19、為變速箱在低檔工作時作用有較大的力，所以一般變速箱的低檔都布置靠近軸的后支承處， 然后按照從低檔到高檔順序布置各檔位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證裝配容 易。變速箱整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。一般通過控制軸的長度即控制檔數(shù)，來保證 變速箱有足夠的剛性。 本文設(shè)計研究了三軸式五擋手動變速器，對變速器的工作原理做了闡述，變速器的各擋齒輪 和軸做了詳細(xì)的設(shè)計計算，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，對一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型。變速器的傳動方案設(shè) 計并講述了變速器中各部件材料的選擇。 關(guān)鍵詞：CA1040；機(jī)械式；齒輪；軸 ；變速器 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 ABSTRACT Transmissi

20、on to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans m

21、ission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function. Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order of the layout of stalls gear. Thi

22、s will not only allow axis are large enough for a rigid, but also ensures easy assembly. Gear box overall structure and rigid axle and the shell structure of relations. Generally through the control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid. This paper describes

23、 the design of three-axis five block manual tran mission, the transmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design. A brief description o

24、f the trans mission of all components of the material choice. Key words :CA1040;Mechanical ;Gear;Axis; Transmission 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 目 錄 摘要 .I ABSTRACT .II 第 1 章 緒論.1 1.1 研究背景 .1 1.2 研究目的及意義 .1 1.3 機(jī)械式變速器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 .2 第 2 章 總體方案設(shè)計 .3 2.1 汽車參數(shù)的選擇 .3 2.2 傳動機(jī)構(gòu)布置方案分析 .3 2.2.1 固定軸式變速器 .3 2.2.2 倒擋布置方案 .4 2.2.3

25、 其他問題 .6 2.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 .7 2.3.1 齒輪形式 .7 2.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式 .7 2.3.3 變速器軸承 .8 2.4. 本章小結(jié) .9 第 3 章 變速器設(shè)計.10 3.1 擋數(shù) .10 3.2 傳動比范圍 .10 3.3 各檔傳動比的確定 .10 3.3.1 主減速器傳動比的確定 .10 3.3.2 最低檔傳動比計算 .11 3.3.3 各檔傳動比的選定 .12 3.3.4 中心距的選擇 .12 3.3.5 變速器的外形尺寸 .13 3.4 齒輪參數(shù) .13 3.4.1 模數(shù)的選取 .13 3.4.2 壓力角 .13 3.4.3 螺旋角 .13 3.4.4 齒

26、寬 b .14 3.4.5 齒頂高系數(shù) .15 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3.4.6 變位系數(shù)的選擇原則 .15 3.5 各擋齒輪齒數(shù)的分配 .15 3.5.1 確定一擋齒輪的齒數(shù) .16 3.5.2 對中心距進(jìn)行修正 .17 3.5.3 確定常嚙合傳動齒輪副齒數(shù)及變位系數(shù) .17 3.5.4 確定其他各擋的齒數(shù)及變位系數(shù) .18 3.5.5 確定倒擋齒輪齒數(shù)及變位系數(shù) .20 3.6 本章小結(jié) .20 第 4 章 變速器的校核 .21 4.1 齒輪的損壞形式 .21 4.2 齒輪強(qiáng)度計算 .21 4.2.1 齒輪彎曲強(qiáng)度計算 .21 4.2.2 輪齒接觸應(yīng)力計算 .23 4.3 軸的結(jié)構(gòu)

27、尺寸設(shè)計 .24 4.4 軸的強(qiáng)度驗算 .25 4.4.1 軸的剛度的計算 .25 4.4.2 軸的強(qiáng)度的計算 .30 4.5 軸承壽命計算 .33 4.6 本章小結(jié) .36 第 5 章 同步器的設(shè)計 .37 5.1 鎖環(huán)式同步器 .37 5.1.1 鎖環(huán)式同步器結(jié)構(gòu) .37 5.1.2 鎖環(huán)式同步器工作原理 .37 5.1.3 鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定 .38 5.2 本章小結(jié) .40 第 6 章 變速器操縱機(jī)構(gòu) .41 6.1 直接操縱手動換擋變速器 .41 6.2 遠(yuǎn)距離操縱手動換擋變速器 .41 6.3 本章小結(jié) .42 結(jié)論 .43 參考文獻(xiàn) .44 致謝 .45 附錄 .46 黑

28、龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 0 第 1 章 緒 論 1.1 研究背景 近幾年國內(nèi)外汽車工業(yè)迅猛發(fā)展，車型的多樣化和個性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢。但變速 器設(shè)計一直是汽車設(shè)計中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是用來改變發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速， 因此它的性能影響到汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，特別是對輕型商用車而言，其設(shè)計意義更為明 顯。在對汽車性能要求越來越高的今天，車輛的舒適性也是評價汽車的一個重要指標(biāo)，而變速器 的設(shè)計如果不合理，將會使汽車的舒適性下降，使汽車的運行噪聲增大。國產(chǎn)商用車所裝配的變 速器主要以國產(chǎn)手動檔變速器為主，變速器是由變速傳動機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)

29、前進(jìn)擋數(shù)的 不同，變速箱有三、四、五和多擋幾種。根據(jù)軸的不同類型，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩大類。 而前者又分為兩軸式、中間軸式和多中間軸式變速箱。汽車變速器是影響整車動力性、經(jīng)濟(jì)性、 舒適性的重要總成，國內(nèi)外的汽車制造與銷售數(shù)據(jù)顯示，人們對汽車駕乘的舒適性越來越重視。 國內(nèi)商用車市場的快速發(fā)展，2008 年全國載貨汽車保有量為 10、465、404 輛，與 2007 年相比， 增加 722、181 輛，增長 7.41%。其中輕型載貨汽車 5、863 、787 輛，貢獻(xiàn)度最大的車型是輕型貨 車，輕型貨車對商用車銷量的貢獻(xiàn)度為 44.16%，其次是重型貨車和微型貨車，其貢獻(xiàn)度分別為 19.89%和

30、 12.93%。汽車變速器的使用壽命與整車基本相當(dāng)，售后維修市場對變速器總成的需求 僅占少數(shù)，故此可將輕型商用車市場近似為它的變速器配套市場空間。隨著全球能源及原材料價 格的不斷上漲，汽車銷售價格的下降，要求汽車變速器向著體積小質(zhì)量輕、承載能力大、結(jié)構(gòu)緊 湊上發(fā)展。這就要求零件設(shè)計結(jié)構(gòu)機(jī)械性能也要相應(yīng)有所改變，向著小巧緊湊高強(qiáng)度，高剛性方 向改進(jìn)，進(jìn)而也要求有新技術(shù)新工藝來保證能夠制造出來。目前許多變速器生產(chǎn)企業(yè)正在研發(fā)一 些能大幅提高離合器、同步器壽命和行車安全性，且保留了傳統(tǒng)有級機(jī)械變速器傳動效率高、體 積小、機(jī)構(gòu)簡單、使用可靠、易于制造、成本低、燃油消耗少和維護(hù)與使用費用低、多檔位、大

31、速比變化范圍改善了汽車的動力性、燃油經(jīng)濟(jì)性和換檔平順性的變速器。現(xiàn)在汽車變速器的發(fā)展 趨勢是向著可調(diào)自動變速箱或無級變速器方向發(fā)展。無級變速機(jī)構(gòu)由兩組錐形輪組成，包括一對 主動錐形輪（錐形輪組 1）和一對被動錐形輪（錐形輪組 2）同時有一根鏈條運行在兩對錐形輪 V 形溝槽中間，鏈條的運動如同動力傳遞單元。錐形輪組 1 由發(fā)動機(jī)的輔助減速機(jī)構(gòu)驅(qū)動，發(fā)動 機(jī)的動力通過鏈條傳遞給錐形輪組 2 直至終端驅(qū)動。在每組錐形輪中有一個錐形輪可以在軸向移 動，調(diào)整鏈條在錐形輪的工作直徑并傳遞速比。兩組錐形輪必須保持相同的調(diào)整，以保證鏈條始 終處與漲緊狀態(tài)，使傳遞扭矩時錐形輪接觸充分的壓力。采用無級變速器可以節(jié)

32、約燃料，使汽車 單位油耗的行駛里程提高 30%。通過選擇最佳傳動比，獲得最有利的功率輸出，它的傳動比比傳 統(tǒng)的變速器輕，結(jié)構(gòu)更簡單而緊湊。世界各大汽車制造商正競相開發(fā)無級變速器。專家預(yù)計 2008 至 2009 年間無級變速器將成為世界各大汽車制造商的技術(shù)開發(fā)重點。 1.2 研究目的及意義 通過一步步的計算和校核來改善變速器的工作狀態(tài)，使其達(dá)到理想的舒適性并減小工作時的 噪聲。傳統(tǒng)的變速器設(shè)計設(shè)計方法一般是根據(jù)性能要求利用經(jīng)驗公式取初值，然后計算其強(qiáng)度， 傳動質(zhì)量指標(biāo)等，如不符合要求根據(jù)經(jīng)驗公式改變某些參數(shù)，繼續(xù)計算直至符合所有的條件與要 求。通過本題目的設(shè)計，可綜合運用所學(xué)知識對輕型商用車的

33、手動變速器進(jìn)行設(shè)計。由于本題目 模擬工程一線實際情況，通過畢業(yè)設(shè)計可與工程實踐直接接觸，從而可以提高解決實際問題的能 力，綜合提高自身的設(shè)計和制造水平。 本設(shè)計研究基本內(nèi)容是研究輕型商用車的機(jī)械變速器的組成、結(jié)構(gòu)與原理，弄清楚同步器、 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1 齒輪、軸等零部件之間的配合關(guān)系。選擇標(biāo)準(zhǔn)齒輪模數(shù)在總當(dāng)數(shù)和一檔傳動比確定后，合理分配 各檔位的速比，接著計算出齒輪參數(shù)和中心距，并對齒輪進(jìn)行強(qiáng)度驗算，確定齒輪的結(jié)構(gòu)與尺寸， 繪制出所有齒輪的零件圖，根據(jù)經(jīng)驗公式初步計算出所有軸的基本尺寸，對每個檔位下對軸的剛 度和強(qiáng)度進(jìn)行驗算，確定出軸的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出各個軸的結(jié)構(gòu)與尺寸，對現(xiàn)

34、有傳統(tǒng)變速器的 結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)、完善，最終完成變速器的零件圖和裝備圖的繪制。利用計算機(jī)輔助設(shè)計軟件繪制 變速器的各零件的零件圖，并完成變速器的總裝配圖。在此次設(shè)計中對變速器作了總體設(shè)計，對 變速器的傳動方案進(jìn)行了選擇，變速器的齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計計算，對同步器和一些標(biāo)準(zhǔn)件 做了選型設(shè)計。 1.3 機(jī)械式變速器國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 載貨汽車分為輕型、中型、重型三種。各國分級方法和標(biāo)準(zhǔn)不盡相同。20 世紀(jì) 70 年代以來， 由于對運輸需求的增加和公路承載能力的提高，各國都在放寬對軸重和車輛總重的限制,因而大噸 位載貨汽車不斷增加。同時，城市中為便于集散貨物和零星貨物運輸，小噸位載貨汽車也在發(fā)展。 為適應(yīng)

35、各種貨物的運輸要求，載貨汽車有向?qū)Ｓ没l(fā)展的趨勢，專用運輸車的種類和數(shù)量不斷增 加。而中國是按汽車載重量分級的，載重量 3.5 噸以下的為輕型載貨汽車,4-8 噸的為中型載貨汽 車，8 噸以上的為重型載貨汽車。載重量 1 噸以下的輕型載貨汽車多用轎車底盤改制而成，主要 用于城市運送食品、日用工業(yè)品等小批量貨物；有的制成客貨兩用車。 隨著重型車功率加大、傳遞的扭矩增加和速度的提高，對變速器的要求也不斷家大。首先， 變速器的節(jié)油性能被越來越多的用戶所關(guān)注。而業(yè)內(nèi)專家表示，目前變速器的節(jié)油主要通過安裝 同步器和增多檔位來實現(xiàn)。其次，不言而喻的是整車廠對變速器的輕量化也提出更高要求。再次 從發(fā)動機(jī)電控

36、系統(tǒng)到模塊化電子儀表到再到 CAN 總線的應(yīng)用，我國重卡電子化控制程度越來越 高。隨著重卡整車電子化程度的提高，變速器自動化進(jìn)程也將開始加速，AMT(機(jī)械式自動變速 器)的應(yīng)用被提上日程。AMT 在傳統(tǒng)固定軸式手動變速器和干式離合器基礎(chǔ)上應(yīng)用自動變速理論 和電子控制技術(shù)，通過電控單元控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)實現(xiàn)自動換擋，具有傳動效率高、油耗低、經(jīng)濟(jì)性 好等諸多優(yōu)點。相對自動變速器而言，AMT 造價低廉，只比傳統(tǒng)機(jī)械式變速器稍貴一點，也很 適合中國用戶的消費特點。所以，國內(nèi)主流的變速器企業(yè)都在致力于 AMT 的研發(fā)當(dāng)中，據(jù)了解， 法士特、綦齒和大齒等企業(yè)的 AMT 已經(jīng)開始裝車試驗，技術(shù)日趨成熟。 黑龍江工

37、程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 2 第 2 章 總體方案設(shè)計 2.1 汽車參數(shù)的選擇 變速器設(shè)計所需的汽車基本參數(shù)如 2.1 表所示: 表 2.1 設(shè)計基本參數(shù)表 變速器如下基本要求： (1)保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性。 (2)設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機(jī)動力向驅(qū)動輪的傳輸。 (3)設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛。 (4)設(shè)置動力輸出裝置，需要時能進(jìn)行功率輸出。 (5)換擋迅速，省力，方便。 (6)工作可靠。汽車行駛過程中，變速器不得有跳擋，亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 (7)變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率。 除此以外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小，制造成本低，維修方便等要求。滿足汽車 有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性

38、指標(biāo)，這與變速器的檔數(shù)，傳動比范圍和各擋傳動比有關(guān)。汽車工作的 道路條件越復(fù)雜，比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。 2.2 傳動機(jī)構(gòu)布置方案分析 2.2.1 固定軸式變速器 固定軸式又分為兩軸式，中間軸式，雙中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變 速器多用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車上。 與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡單，輪廓尺寸小，布置方便，中間擋位傳動效率 高和噪聲低等優(yōu)點。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高擋工作時齒輪和軸承均承載，不 僅工作噪聲增大，且易損壞。此外，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設(shè)計得很大

39、。 所以我選擇的是中間軸式的變速器。 圖 2.1 分別示出了幾種中間軸式五擋變速器傳動方案。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擋。使用直接擋，變速器的齒輪和軸 承及中間軸均不承載，發(fā)動機(jī)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(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少。因為直接擋的利用率高于其它擋位，因而提高 了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)擋位工作時，變速器傳遞的動力需要經(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，一擋仍然有較大的傳動比；擋位高的齒

40、輪采用常嚙合齒輪傳動，擋位低的齒輪（一擋）可以 采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一擋以外的其他擋位的換擋機(jī)構(gòu)，均采用同步 器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換擋，還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情 發(fā)動機(jī)最大功率 66kw 最高車速 110km/h 總質(zhì)量 4060kg 最大轉(zhuǎn)矩 210 Nm 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 3 況下裝在第二軸上。再除直接擋以外的其他擋位工作時，中間軸式變速器的傳動效率略有降低， 這是它的缺點。在擋數(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)，換擋方式和 到檔傳動方案上有差別。 圖 2.1(a)所示方案，除一檔和倒擋用直齒滑動齒輪

41、換擋外，其余各擋為常嚙合齒輪傳動。圖 2.1(b)，(c)，(d)所示方案的各前進(jìn)擋，均用常嚙合齒輪傳動；圖 2.1(d)所示方案中的倒擋和超速擋 安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)，這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪 聲外，還可以在不需要超速擋的條件下，很容易形成一個只有四個前進(jìn)擋的變速器。以上各種方 案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的擋位，其換擋方式可以用同步器或嚙合套來實現(xiàn)。同一變速器中， 有的擋位用同步器換擋，有的擋位用嚙合套換擋，那么一定是擋位高的用同步器換擋，擋位低的 用嚙合套換擋。 發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的貨車采用中間軸式變速器，為加強(qiáng)傳動軸剛度，可將變速器后端加中 間支撐。

42、中間軸和第二軸都有三個支承。如果在殼體內(nèi)，布置倒擋傳動齒輪和換擋機(jī)構(gòu)，還能減 少變速器主體部分的外形尺寸。 2.2.2 倒擋布置方案 與前進(jìn)擋位比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案采用直 齒滑動齒輪方式換倒擋。為實現(xiàn)倒擋傳動，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動路線中， 加入一個中間傳動齒輪的方案。前者雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是中 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 4 圖 2.1 中間軸式五擋變速器傳動方案 間傳動齒輪的輪齒，是在最不利的正，負(fù)交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，而后者是在 較為有利的單向循環(huán)彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，并使倒擋傳動比略有增加。 圖 2.2 為常見的倒

43、擋布置方案。圖 2.2(b)所示方案的優(yōu)點是換倒擋時利用了中間軸上的一擋 齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖 2.2(c)所 示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖 2.2(d)所示方案針對前者的缺點做 了修改，因而取代了圖 2.2(c)所示方案。圖 2.2(e)所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體， 將其齒寬加長。圖 2.2(f)所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分 利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖 2.2(g)所示方案。其缺點是一，倒擋 須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操

44、縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。 因為變速器在一擋和倒擋工作時有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器 的低檔與倒擋，都應(yīng)當(dāng)布置在在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多， 然后按照從低擋到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。 倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發(fā)有些方案將 一擋布置在靠近軸的支承處，然后再 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 5 圖 2.2 倒擋布置方案 布置倒擋。此時在倒擋工作時，齒輪磨損與噪聲在短時間內(nèi)略有增加，與此同時在一擋工作 時齒輪的磨損與噪聲有所減少。 除此以外，倒擋的中間齒輪位于變速器

45、的左側(cè)或右側(cè)對倒擋軸的受力狀況有影響，如圖 2-3 所示。 圖 2.3 倒擋軸位置與受力分析 2.2.3 其他問題 經(jīng)常使用的擋位，其齒輪因接觸應(yīng)力過高而造成表面電蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的支承 中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)角較小，齒輪保持較好的嚙合狀態(tài)，偏 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 6 載減少能提高齒輪壽命。 某些汽車變速器有僅在好路或空車行駛時才使用的超速擋。使用傳動比小于 1（為 0.70.8） 的超速擋，能夠充分地利用發(fā)動機(jī)功率，使汽車行駛 1km 所需發(fā)動機(jī)曲軸的總轉(zhuǎn)速降低，因而有 助于減少發(fā)動機(jī)磨損和降低燃料消耗。但是與直接擋比較，使用超速擋會使傳動效率

46、降低，噪聲 增大。 機(jī)械式變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關(guān)，包括傳遞動力時處于工作狀態(tài)的齒輪對 數(shù)，每分鐘轉(zhuǎn)速，傳遞的功率，潤滑系統(tǒng)的有效性，齒輪和殼體等零件的制造精度等。 2.3 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 2.3.1 齒輪形式 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍 復(fù)雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪 數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒擋。我的設(shè)計中一擋和倒 擋用的是直齒輪，其他擋都是斜齒輪。 2.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式 變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動齒輪，嚙合套和同步器換擋三種形

47、式。汽車行駛時各擋齒輪有不 同的角速度，因此用軸向滑動直齒齒輪的方式換擋，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，并伴隨有噪聲。這 使齒輪端部磨損加劇并過早損壞，同時使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降 低。只有駕駛員用熟練的操作技術(shù)（如兩腳離合器） ，時齒輪換擋時無沖擊，才能克服上述缺點。 但是該瞬間駕駛員注意力被分散，會影響行駛安全性。因此，盡管這種換擋方式結(jié)構(gòu)簡單，但除 一擋，倒擋外已很少使用。 由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪處于常嚙合狀態(tài)，所以可用移動嚙合套換擋。這時，因 同時承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多。而輪齒又不參與換擋，它們都不會過早損壞，但不能消 除換擋沖擊，所以仍要求駕駛員有

48、熟練的操作技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變 速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性矩增大。 因此，目前這種換擋方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應(yīng)用。這是因為重型 貨車擋位間的公比較小，則換擋機(jī)構(gòu)連件之間的角速度差也小，因此采用嚙合套換擋，并且還能 降低制造成本及減小變速器長度。 使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了 汽車的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它有機(jī)構(gòu)復(fù)雜、制造 精度要求高、軸向尺寸大等缺點，但仍然得到廣泛應(yīng)用。 使用同步器或嚙合套換擋，其換擋行程要比滑動齒輪換擋行程小。在滑動齒輪特別寬的情況 下，這種差別

49、就更為明顯。為了操縱方便，換入不同擋位的變速桿行程要求盡可能一樣。 自動脫擋是變速器的主要故障之一。為解決這個問題，除工藝上采取措施外，目前在結(jié)構(gòu)上 采取措施比較有效的方案有以下幾種： 互鎖裝置是保證移動某一變速叉軸時，其它變速叉軸互被鎖住，該機(jī)構(gòu)的作用是防止同時掛 入兩檔，而使掛檔出現(xiàn)重大故障。常見的互鎖機(jī)構(gòu)有： (1)互鎖銷式 圖 2.4 是汽車上用得最廣泛的一種機(jī)構(gòu)，互鎖銷和頂銷裝在變速叉軸之間，用銷子的長度和凹槽 來保證互鎖。 圖 2.4，(a)為空檔位置，此時任一叉軸可自由移動。圖 2.1，(b)、(c)、(d)為某一叉軸在工作位置， 而其它叉軸被鎖住。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計

50、 7 圖 2.4 互鎖銷式互鎖機(jī)構(gòu) (2)擺動鎖塊式 圖 2.5 為擺動鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu)工作示意圖，鎖塊用同心軸螺釘安裝在殼體上，并可繞螺釘軸 線自由轉(zhuǎn)動，操縱桿的撥頭置于鎖塊槽內(nèi)，此時，鎖塊的一個或兩個突起部分 A 檔住其它兩個變 速叉軸槽，保證換檔時不能同時掛入兩檔。 (3)轉(zhuǎn)動鉗口式 圖 2.5 為與上述鎖塊機(jī)構(gòu)原理相似的轉(zhuǎn)動鉗口式互鎖裝置。操縱桿撥頭置于鉗口中，鉗形板 可繞 A 軸轉(zhuǎn)動。選檔時操縱桿轉(zhuǎn)動鉗形板選入某一變速叉軸槽內(nèi)，此時鉗形板的一個或兩個鉗爪 抓住其它兩個變速叉，保證互鎖作用。 操縱機(jī)構(gòu)還應(yīng)設(shè)有保證不能誤掛倒檔的機(jī)構(gòu)。通常是在倒檔叉或叉頭上裝有彈簧機(jī)構(gòu)，使司 機(jī)在換檔時因有

51、彈簧力作用，產(chǎn)生明顯的手感。 鎖止機(jī)構(gòu)還包括自鎖、倒檔鎖兩個機(jī)構(gòu)。 自鎖機(jī)構(gòu)的作用是將滑桿鎖定在一定位置，保證齒輪全齒長參加嚙合，并防止自動脫檔和掛 檔。自鎖機(jī)構(gòu)有球形鎖定機(jī)構(gòu)與桿形鎖定機(jī)構(gòu)兩種類型。 倒檔鎖的作用是使駕駛員必須對變速桿施加更大的力，方能掛入倒檔，起到提醒注意的作用， 以防誤掛倒檔，造成安全事故。 本次設(shè)計鎖定機(jī)構(gòu)采用自鎖、互鎖、倒檔鎖裝置。采用自鎖鋼球來實現(xiàn)自鎖，通過互鎖銷實 現(xiàn)互鎖。倒檔鎖采用限位彈簧來實現(xiàn)，使駕駛員有感覺，防止誤掛倒檔。 2.3.3 變速器軸承 變速器軸承常采用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，滑動軸套等。至于何 處應(yīng)當(dāng)采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限

52、制并隨所承受的載荷特點不同而不同。 圖 2.5 擺動鎖塊式互鎖機(jī)構(gòu) 圖 2.6 轉(zhuǎn)動鉗口式互鎖機(jī)構(gòu) 汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊，尺寸小，采用尺寸大些的軸承結(jié)構(gòu)受限制，常在布置上有困難。如變 速器的第二軸前端支承在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時可布置圓柱滾子軸承，若 空間不足則采用滾針軸承。變速器第一軸前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間長采用球 軸承來承受向力。作用在第一軸常嚙合齒輪上的軸向力，經(jīng)第一軸后部軸承傳給變速器殼體，此 處常用軸承外圈有擋圈的球軸承。第二軸后端常采用球軸承，以軸向力和徑向力。中間軸上齒輪 工作時產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承來承受都可以，但當(dāng)在殼體前端面布置軸

53、承蓋有困難 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 8 的時候，必須由后端軸承承受軸向力，前端采用圓柱滾子軸承來承受徑向力。 變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑小，寬度較寬因而容量大，可承受高負(fù)荷等優(yōu)點，但 也有需要調(diào)整預(yù)緊，裝配麻煩，磨損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點。 變速器第一軸，第二軸的后部軸承以及中間軸前，后軸承，按直徑系列一般選用中系列球軸 承或圓柱滾子軸承。軸承的直徑根據(jù)變速器中心距確定，并要保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離 不小于 620mm，下限適用于輕型車和轎車。 滾針軸承，滑動軸套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運動的地方。滾針 軸承有滾動摩擦損失小，傳動效率高，徑

54、向配合間隙小，定位及運轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合等 優(yōu)點?；瑒虞S套的徑向配合間隙大，易磨損，間隙增大后影響齒輪的定位和運轉(zhuǎn)精度并使工作噪 聲增加?；瑒虞S套的優(yōu)點是制造容易，成本低。 在本次設(shè)計中由于工作條件的需要主要選用了圓錐滾子軸承、深溝球軸承和滾針軸承。 2.4 本章小結(jié) 本章首先確定了設(shè)計變速器所需的汽車主要參數(shù)以及設(shè)計變速器所應(yīng)滿足的基本要求，對自 己的設(shè)計也有了一定的規(guī)范。然后又對變速器的傳動機(jī)構(gòu)和檔位的布置 形式的進(jìn)行了簡單的介紹，分析了各個傳動方案的優(yōu)缺點，選取了合理高效的的傳動方案和 一些在設(shè)計變速器時常遇的問題，為后面齒輪和軸的計算打下了良好的基礎(chǔ)。最后對齒輪的形式 做了介紹和

55、優(yōu)缺點的比較，通過以上比較合理的選擇齒輪形式。分析了幾種換擋形式，和容易出 現(xiàn)的問題，并提供了相關(guān)的解決方法，最后很據(jù)軸的工作條件和工作狀態(tài)，對軸承也形式也做了 選擇。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 9 第 3 章 變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計 3.1 擋數(shù) 增加變速器的擋數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且是 尺寸輪廓和質(zhì)量加大。同時操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時換擋頻率也增高。 在最低擋傳動比不變的條件下，增加變速器的當(dāng)屬會是變速器相鄰的低擋與高擋之間傳動比 比值減小，是換擋工作容易進(jìn)行。要求相鄰擋位之間的傳動比比值在 1.8 以下,該制約小換擋工作 越容易進(jìn)行。要求高擋區(qū)相鄰擋

56、位之間的傳動比比值要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動比比值小。 近年來為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢。目前轎車一般用 45 個擋位，級別高的 轎車變速器多用 5 個擋，貨車變速器采用 45 個擋位或多擋。裝載質(zhì)量在 23.5T 的貨車采用 5 擋變速器，裝載質(zhì)量在 48T 的貨車采用 6 擋變速器。多擋變速器多用于重型貨車和越野車。本 設(shè)計為 5 擋變速器。 3.2 傳動比范圍 變速器的傳動比范圍是指變速器最低擋傳動比與最高擋轉(zhuǎn)動比的比值。傳動比范圍的確定與選定 的發(fā)動機(jī)參數(shù)，汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。目前轎車的傳動比范圍在 34 之間，輕 型貨車在 56 之間，其他貨車則更大。

57、3.3 各檔傳動比的確定 3.3.1 主減速器傳動比的確定 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為： (3.1)0 37.irnuga 式中： 汽車行駛速度， km/h；a 發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；n 車輪滾動半徑，m；r 變速器傳動比；gi 主減速器傳動比。0 由上文可知最高車速 = =110km/h；最高檔為超速檔，傳動比 =1；車輪滾動半徑由所maxuv 5gi 選用的輪胎規(guī)格 195/65R15 得到 =377.5（mm） ；發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 = =3600（r/min ） ；由公式rnp （5.1）得到主減速器傳動比計算公式： 6.437.0aguinri 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 1

58、0 3.3.2 最低檔傳動比計算 按最大爬坡度設(shè)計，滿足最大通過能力條件，即用一檔通過要求的最大坡道角 坡道時，驅(qū)動 max 力應(yīng)大于或等于此時的滾動阻力和上坡阻力（加速阻力為零，空氣阻力忽略不計） 。用公式表示 如下： （3.2）maxmax 0max sincoGfriTtge 式中： G 車輛總重量， N； 滾動阻力系數(shù)，對良好路面 =0.010.02；f 發(fā)動機(jī)最大扭矩,Nm；maxeT 主減速器傳動比；0i 變速器傳動比；g 為傳動效率（ 0.850.9） ；t R 車輪滾動半徑； 最大爬坡度本設(shè)計為能爬 30%的坡，大約 。max 7.16 由公式（3.3）得： （3.3）te g

59、iTrGi0maxax1 )snco( 已知：m=4060kg ； ； ；r=0.3775m ； 12.f 7.6ax210maxeT Nm； ；g=9.8m/s2； ，把以上數(shù)據(jù)代入（3.3）式：6.40i 9t 1.5.0642137.0).16sin87.cos0.89(1 gi 滿足不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)條件。即用一檔發(fā)出最大驅(qū)動力時，驅(qū)動輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公式表示如下： ntgeFriT10max （3.4）te ngiTrFi0max1 式中： 驅(qū)動輪的地面法向反力， ；nFgn1 驅(qū)動輪與地面間的附著系數(shù)；對混凝土或瀝青路面 可取 0.50.6 之間。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 11 取

60、 0.55，把數(shù)據(jù)代入（ 5.4）式得：1.59.064213758.01 gi 所以，一檔轉(zhuǎn)動比的選擇范圍是： .51gi 初選一檔傳動比為 5.1。 3.3.3 各檔傳動比的選定 變速器的檔傳動比應(yīng)根據(jù)上述條件確定。變速器的最高檔一般為直接檔，有時用超速擋，在本 設(shè)計中最高檔即為超速擋。中間檔的傳動比理論上按公比為 （其中 n 為檔 max11innggiq 位數(shù)）的幾何級數(shù)排列，實際上與理論值略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些， 另外還要考慮與發(fā)動機(jī)參數(shù)的合理匹配。 qiiii 54433221 5.1.4451i5.1.26.341qiq 3.3.4 中心距的選擇 初選中心

61、距可根據(jù)經(jīng)驗公式計算： （3.5） 31maxgeAiTK 式中： 變速器中心距，mm； 中心距系數(shù)，商用車 =8.69.6；AA 發(fā)動機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)距為 210N，Nm；maxeT 變速器一檔傳動比為 5.1；1i 變速器傳動效率，取 96%。g 9.0 =90.8mmA396.0152 商用車變速器的中心距在 80170mm 范圍內(nèi)變化。所以根據(jù)計算結(jié)果，初取 A=90mm。 3.3.5 變速器的外形尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可以根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確定。影響 變速器殼體軸向尺寸的因素有檔數(shù)、換檔機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 12 乘用車

62、變速器殼體的軸向尺寸可參考下列公式選用： 3960)4.0()4.0( AL mm 當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對數(shù)和同步器多時，中心距系數(shù) K 應(yīng)取給出系數(shù)的上限。為檢測方便， A 取整。設(shè)計的是五擋變速器，初定軸向殼體尺寸為 370mm。 3.4 齒輪參數(shù) 3.4.1 模數(shù)的選取 遵循的一般原則：為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)，增加尺寬；為使質(zhì)量小，增加數(shù)，同時減少尺 寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒數(shù)應(yīng)有不同的模 數(shù)。減少轎車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選小；對貨車，減小質(zhì)量比噪 聲更重要，故齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)。 低擋齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)，其他

63、擋位選另一種模數(shù)。少數(shù)情況下汽車變速器各擋齒輪均選用相同 的模數(shù)。 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒輪。由于工藝上的原應(yīng)，同一變速器的接合齒模數(shù)相 同。其取用范圍是：乘用車和總質(zhì)量 在 1.814.0t 的貨車為 2.03.5mm 。選取較小的模數(shù)值am 可使齒數(shù)增多，有利換擋。 初選齒輪模數(shù) =3.0mm m 齒輪法向模數(shù) =3.0mmn 3.4.2 壓力角 壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。 對商用車，為加大重合度已降低噪聲，取小些。 變速器齒輪壓力角為 20 嚙合套或同步器的接合齒壓力角用 30 3.4.3 螺旋角 斜齒輪在變速器中

64、得到廣泛的應(yīng)用。選斜齒輪的螺旋角，要注意他對齒輪工作噪聲齒輪的強(qiáng) 度和軸向力的影響。在齒輪選用大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪 聲降低。試驗還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。不過當(dāng)螺旋角大于 30 時，其 抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍然繼續(xù)上升。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希 望用過大的螺旋角，以 15 25 為宜；而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)選 用較大螺旋角。 斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計時應(yīng)力求中間軸上同時工作的兩對 齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上的不同擋位齒輪的螺旋

65、 角應(yīng)該是不一樣的。為使工藝簡便，在中間軸軸向力不大時，可將螺旋角設(shè)計成一樣的，或者僅 取為兩種螺旋角。中間軸上全部齒輪的螺旋方向應(yīng)一律取為右旋，則第一、第二軸上的斜齒輪應(yīng) 取為左旋。軸向力經(jīng)軸承蓋作用到殼體上。一擋和倒擋設(shè)計為直齒時，在這些擋位上工作，中間 軸上的軸向力不能抵消(但因為這些擋位使用得少，所以也是允許的) ，而此時第二軸則沒有軸向 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 13 力作用。 根據(jù)圖 3-1 可知，欲使中間軸上兩個斜齒輪的軸向力平衡，需滿足下述條件 （3.6）11tanaF （3.7）22 由于 T= ，為使兩軸向力平衡，必須滿足21rFn （3.8）2 1tar 式中：Fa1

66、，F(xiàn)a2 為作用在中間軸齒輪 1、2 上的軸向力，F(xiàn)n1，F(xiàn)n2 為作用在中間軸齒輪 1、2 上 的圓周力；r1，r2 為齒輪 1、2 的節(jié)圓半徑；T 為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。 最后可用調(diào)整螺旋角的方法，使各對嚙合齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因而造成的中心距不等現(xiàn) 象得以消除。 圖 3.1 中間軸軸向力的平衡 斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用： 商用車中間軸式變速器為 20 30 初選的螺旋角 =25 3.4.4 齒寬 b 應(yīng)注意齒寬對變速器的軸向尺寸，齒輪工作平穩(wěn)性，齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時受力的均勻程度 均有影響。 考慮到盡可能的減少質(zhì)量和縮短變速器的軸向尺寸，應(yīng)該選用較小的齒寬。減少齒寬會使斜 齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點被削弱，還會使工作應(yīng)力增加。使用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導(dǎo)致 齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。通常根據(jù)齒輪模數(shù) m 的大小 來選定齒寬。 直齒：b= m， 為齒寬系數(shù)，取為 4.58.0 取 =6CKCK 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 14 斜齒：b= ， 取 6.08.5 ，取 =6CKnmCK 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)， 可取大些，使接