乘用車二軸式五檔變速器總成設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

開題報告開題報告題 目 乘用車二軸式五檔變速器總成設(shè)計學(xué) 院 專 業(yè) 學(xué) 生 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 一、選題目的的理論價值和現(xiàn)實意義隨著經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，汽車工業(yè)也漸漸成為我國支柱產(chǎn)業(yè)， 如何設(shè)計出經(jīng)濟實惠，工作可靠，性能優(yōu)良，且符合中國國情的汽車已經(jīng)是當(dāng)前汽車設(shè)計者的緊迫問題。汽車變速器是傳動系統(tǒng)中主要總成之一，也是汽車設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)， 變速器是汽車傳動系統(tǒng)中關(guān)鍵的零部件，它用來改變發(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，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、汽車滑行或停車使發(fā)動機的動力停止向驅(qū)動輪傳輸。變速器設(shè)有倒檔，是汽車獲得倒退行駛能力。需要時，變速器還有動力輸出功能。由于變速器在汽車的運行中扮演著非常重要的角色。所以很多汽車常見的故障也來源于此。而技術(shù)先進的變速箱不僅能夠降低汽車的故障而且還能夠降低動力損失，減少燃油消耗。正因為如此，現(xiàn)在不少的客車用戶在選擇車輛的時候，變速箱都是一項重要的指標(biāo)。 目前在汽車上使用的變速箱大致可以分為兩類：手動變速箱和自動變速箱。其中，自動變速箱由于駕駛員操作簡便，從而裝備這種變速箱的車輛能夠大大提高駕乘舒適性。但是自動變速箱的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對技術(shù)要求和制造工藝都有較高的要求，而且造價和使用維修費用昂貴。而對于手動檔來說，其優(yōu)點主要有：1.結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低；2.易于安裝，維修方便；3.傳動效率高，經(jīng)濟節(jié)油，能延長車輛的使用壽命。短期內(nèi)，自動檔變速器的市場是十分樂觀的。但同時手動檔變速器的節(jié)能型，經(jīng)濟性以及駕駛娛樂性也決定了其不可替代性。手動檔變速器仍然占據(jù)主要份額。所以對于手動變速器的研究和設(shè)計依然十分重要。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%。本課題設(shè)計的就是與前置前驅(qū)配用的變速器是二軸式變速器，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最到檔外其他各檔的傳動效率高、噪聲低。二、本課題在國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀 在汽車變速箱100多年的歷史中，主要經(jīng)歷了從手動到自動的發(fā)展過程，目前世界上使用最多的汽車變速器為手動變速器（MT）、自動變速器（AT）、手自一體變速器（AMT）、無級變速器（CVT）、雙離合變速器（DCT）五種型式。MT的節(jié)能效果最好經(jīng)濟性娛樂性強，但對駕駛技術(shù)要求高；AT操作簡單、舒適性好、元器件可靠性高；AMT具備前兩者的優(yōu)點，但換擋時會有短暫的中斷，舒適性差一些；CVT結(jié)構(gòu)簡單、效率高、功率大、車速變化平穩(wěn)。但它無法承受較大的載荷；DCT具有良好的燃油經(jīng)濟性和舒適性，目前代表變速器的最高技術(shù)。變速器作為傳遞動力和改變車速的重要裝置，國外對其操縱的方便性和檔位等方面的要求越來越高。目前對4檔特別是5檔變速器的應(yīng)用有日漸增多的趨勢，同時，6檔變速器的裝車率也在上升。中國汽車變速器市場正處于高速發(fā)展期。2010年，中國汽車行業(yè)的快速發(fā)展帶動了中國汽車變速器市場規(guī)模迅速擴大。2010年中國汽車變速器需求量超過1800萬臺，增長速度高達32.5%。中國汽車變速器市場正處于快速發(fā)展變化的時期一方面國內(nèi)汽車市場巨大的潛力為變速器行業(yè)提供了增長空間另一方面，自動變速器技術(shù)的快速發(fā)展，給國內(nèi)汽車變速器市場帶來了新的發(fā)展機遇自動變速器的需求比例不斷提高。 在乘用車領(lǐng)域，目前有能力生產(chǎn)轎車自動變速器的國內(nèi)企業(yè)僅有吉利、奇瑞等少數(shù)幾家，一些合資10多年的企業(yè)，還在使用進口自動變速器。自主品牌轎車自動變速器市場占有率不到10%在商用車手動變速器領(lǐng)域，國產(chǎn)品牌已占主導(dǎo)地位其中重型汽車變速器幾乎由陜西法士特齒輪有限責(zé)任公司、綦江齒輪傳動有限公司、山西大同齒輪集團有限責(zé)任公司、一汽哈爾濱變速器廠等幾家包攬在但技術(shù)含量更高的自動變速器市場卻是依然進口產(chǎn)品的天下。與此同時，國際自動變速器巨頭已經(jīng)完成了其在中國的戰(zhàn)略布局只賣產(chǎn)品、不賣核心技術(shù)的手段使中國自動變速器對外資依賴性日益加強，年進口額已達100億元左右隨著這種局面的加劇，預(yù)計未來3-5年行業(yè)洗牌和市場整合正在來臨。在短期內(nèi)，手動變速器仍然占據(jù)主要份額，而自動變速器將有更大的增長空間，在中國市場上長期來看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢，從長遠來看，中國本土上的企業(yè)應(yīng)該更加關(guān)注DCT這個產(chǎn)品，因為它將有非常好的前景。 三、主要研究內(nèi)容汽車變速器是傳動系統(tǒng)中主要總成之一，也是汽車設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，由于發(fā)動機前置前驅(qū)沒有縱貫車身前后的傳動軸，車身底板高度可降低，汽車高速行駛時穩(wěn)定性提高，并且車內(nèi)空間較大。因整個傳動系都在車頭，因而其操縱機構(gòu)比較簡單，制造和維修成本也相對較低。因此前置前驅(qū)方式已廣泛在普通轎車及部分微、輕型上使用。與前置前驅(qū)配用的變速器是二軸式變速器，汽車變速器設(shè)計是車輛工程專業(yè)本科學(xué)生必須掌握的專業(yè)知識之一，本設(shè)計根據(jù)給定的設(shè)計任務(wù)要求。1 確定兩軸式變速器傳動方案，設(shè)計變速器及同步器：（1）變速器的概述及其方案的確定變速器的功用和要求；變速器結(jié)構(gòu)方案的確定；變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析。(2) 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計變速器主要參數(shù)的選擇(檔數(shù)和傳動比、中心距、軸向尺寸、齒輪參數(shù))；各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定；齒輪變位系數(shù)的選擇。(3) 變速器齒輪的強度計算與材料的選擇齒輪的損壞原因及形式；齒輪的強度計算與校核。(4) 變速器軸的強度計算與校核變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸； 軸的校核.。（5）變速器同步器的設(shè)計及操縱機構(gòu)同步器的結(jié)構(gòu)；同步環(huán)主要參數(shù)的確定；變速器的操縱機構(gòu)。（6）變速器箱體設(shè)計箱體材料與毛坯種類；箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸與計算。2 擬解決的主要問題：（1）完成變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇；（2）計算變速器的基本參數(shù)，完成變速器齒輪的設(shè)計計算； （3）完成變速器軸與軸承的結(jié)構(gòu)形式選擇、強度校核計算； （4）完成同步器的結(jié)構(gòu)型式選擇； （5）繪制總裝配圖及零件圖。 四、研究方法與實施方案汽車在行駛過程中，變速器不應(yīng)有自動跳蕩、亂檔、換擋沖擊等現(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)選氣動換擋或自動、半自動來實現(xiàn)。 變速器的中心距影響變速器的重量和體積，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。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(dāng)?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有省?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，檔發(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傳動；低檔的同步器多裝在第二軸上，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。兩軸式變速器沒有直接擋，因此在高擋工作時，齒輪和軸承均承載受力，因而噪聲比較大，也增加了磨損，另外，低擋傳動比的上限也收到較大限制，但這一缺點可通過減小各檔傳動比同事增大主減速比來取消，貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和變速器總成系列化等設(shè)計要求，遵守有關(guān)表針和法規(guī)。 參考文獻 郝京順，汽車變速器的發(fā)展 J，知識講座，2000（6） 王望予，汽車設(shè)計M，北京：機械工業(yè)出版社出版，2004。 陳家瑞，汽車構(gòu)造M，北京：機械工業(yè)出版社出版，2005。 濮良貴.紀(jì)名剛.機械設(shè)計 第七版M，北京：高等教育出版社出版 2001 余志生，汽車?yán)碚揗，北京：機械工業(yè)出版社出版，2005。 吳修義，機械變速器系列化及與車輛的匹配J，現(xiàn)代零部件，2005（1） 張洪欣，變速器優(yōu)化設(shè)計J，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2003 浙江交通學(xué)校，汽車構(gòu)造教學(xué)圖冊M，北京：人民交通出版社出版，19929 魯民巧，汽車構(gòu)造M，北京：機械工業(yè)出版社出版，200310 陳文才汽車變速器可靠性設(shè)計研究J. 煤炭技術(shù),2010,(9). 12 劉博軍變速器設(shè)計.長春汽車研究所.1998: 102152 13 劉惟信.汽車設(shè)計M.北京：清華大學(xué)出版社，200114 高延齡.汽車運用工程M.第二版.北京:人民交通出版社，2001 6 設(shè)計說明書題 目 乘用車二軸式五檔變速器總成設(shè)計 專 業(yè) 班 級 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 摘 要變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。它的功用是改變傳動比，擴大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件如起步、加速、上坡等，同時使發(fā)動機在有利的工況下工作；在發(fā)動機旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛。利用空檔來中斷動力傳遞，以使發(fā)動機能夠起動、怠速，并便于發(fā)動機換檔或進行動力輸出。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)量減輕。二軸式變速器則方便于這種布置，而且使傳動系的結(jié)構(gòu)簡單。采用二軸式變速器有兩個突出優(yōu)點：一是二軸式變速器具有結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點；二是其傳動效率高同時噪聲也低。根據(jù)設(shè)計任務(wù)要求，本設(shè)計一臺用于乘用車上的手動變速器。該變速器設(shè)有五個前進檔（包括一個超速檔五檔）和一個倒檔，并通過鎖環(huán)式同步器來實現(xiàn)換檔。根據(jù)已知設(shè)計參數(shù)，確定了二軸式五檔變速器設(shè)計方案，確定了變速器主要設(shè)計參數(shù)，并設(shè)計分配了變速器的各檔齒輪齒數(shù)、螺旋角，壓力角等主要參數(shù)。簡單設(shè)計了操縱機構(gòu)，同步器結(jié)構(gòu)。另外，針對齒輪作用力的不同，在不同的軸上選擇合適的軸承。利用軟件AUTCAD完成變速器總成圖、第一軸、第二軸、各個檔齒輪及同步器的設(shè)計。 關(guān)鍵詞: 汽車工程，變速器，設(shè)計，手動，齒輪，傳動比ABSTRACTGearbox is the one main component of the vehicle transmission. Its function is: Changing gear ratio, expanding the torque of the driving wheel and the range of the rotational speed, to adapt the travel condition which frequently changes, like start, acceleration, climbing and so on, simultaneously causes the engine to work under the advantageous operating mode; Under the premise of the invariable rotation, enables the automobile to travel back; Using neutral, severances the power transmission, to make the engine start, idle, and is advantageous for the engine to shift gears or to carry on the dynamic output. Car usually is the Front Engine Front Drive，because this arrangement plan makes the power train compact, control function good and weight light. Double shaft type transmission is suitable for this arrangement and makes the power train simple. Using the double shaft type gearbox has two prominent merits: firstly, the biaxial-type transmission has the advantage of simple structure，small boundary dimension and easy arrangement; Secondly, it also has high transmission efficiency and low noise. According to the design task requirement，the paper design a manual transmission used in the Passenger Car, This gearbox has five (including over drivefifth gear) and a reverse gear, and through the inertial type of synchronizer to realize shift gears. According to the known design parameters, I determined the design solution of double shaft type fifth speed gearbox and the main technical parameters of the transmission，I also designed and assigned the gearboxs each gear teeth qty, spiral angle, pressure angle and so on. The control mechanism and synchronizer were simply designed. In addition, based on the different gear forces, I chose the appropriate bearing in different axis. And I used of software AUTCAD to complete transmission assembly diagram, the first and second shaft axis, each block gear and synchronizer design.KEY WORDS: automotive engineering, transmission, design, manual, gear, gear ratio II 目 錄摘要.IABSTRACT.II第一章 緒 論.11.1 本次設(shè)計題目的基本內(nèi)容.11.2 變速器的種類及其發(fā)展.11.2.1手動變速器(MT).21.2.2自動變速器(AT）.2 1.2.3手動/自動變速器（AMT）.2 1.2.4無級變速器（CVT）.3 1.3變速器設(shè)計的基本要求.31.4兩軸式變速器的特點及其傳動方案.4第二章 變速器主要參數(shù)的選擇與計算.72.1變速器的原始數(shù)據(jù).72.2變速器主要參數(shù)的選擇.72.2.1檔數(shù).72.2.2初選傳動比.8 2.2.3初算中心距A.8第三章 變速器齒輪的設(shè)計計算.103.1齒輪初步參數(shù). 103.1.1模數(shù). .103.1.2壓力角 .10 3.1.3螺旋角.103.1.4齒寬b.103.2各檔齒輪齒數(shù)的分配.113.2.1齒輪齒數(shù)的確定.113.2.2對中心距進行修正. .12 3.2.3修正螺旋角.123.2.4確定倒檔齒輪齒數(shù). . .123.3確定齒輪參數(shù).13第四章 齒輪的校核.184.1 齒輪的損壞形式.184.2齒輪材料及加工方法.184.3 計算各軸轉(zhuǎn)矩.184.4齒輪彎曲強度計算.194.5齒輪接觸應(yīng)力計算.214.6齒輪的受力分析.24第五章 軸的設(shè)計計算及校核255.1 軸的工藝要求.255.2 初選軸的直徑.255.3軸的強度驗算.255.3.1軸的剛度計算.255.3.2軸的強度計算. .29第六章 軸承校核.316.1初選軸承型號.,.31 6.2計算軸承的壽命.31第七章 同步器的設(shè)計.327.1同步器的結(jié)構(gòu)類型.327.2 慣性同步器的工作原理.337.3慣性鎖環(huán)式同步器的主要結(jié)構(gòu)參數(shù).337.3.1摩擦錐面的半錐角和摩擦系數(shù)f.337.3.2摩擦錐面的平均半徑R和同步錐環(huán)的徑向厚度W.347.3.3摩擦錐面的工作面寬b.347.3.4鎖止角. .347.3.5同步時間t與軸向推力F.347.4同步器摩擦副的材料.35第八章 操縱機構(gòu)的設(shè)計.368.1操縱機構(gòu).368.2鎖止機構(gòu).368.2.1互鎖裝置.36 8.2.2倒檔鎖止裝置.37致謝.38參考文獻.39 41第一章 緒 論1.1 本次設(shè)計課題的基本內(nèi)容汽車變速器是傳動系統(tǒng)中主要總成之一，也是汽車設(shè)計的一個重要環(huán)節(jié)，由于發(fā)動機前置前驅(qū)沒有縱貫車身前后的傳動軸，車身底板高度可降低，汽車高速行駛時穩(wěn)定性提高，并且車內(nèi)空間較大。因整個傳動系都在車頭，因而其操縱機構(gòu)比較簡單，制造和維修成本也相對較低。因此前置前驅(qū)方式已廣泛在普通轎車及部分微、輕型上使用。與前置前驅(qū)配用的變速器是二軸式變速器，汽車變速器設(shè)計是車輛工程專業(yè)本科學(xué)生必須掌握的專業(yè)知識之一，本設(shè)計根據(jù)給定的設(shè)計任務(wù)要求，確定兩軸式變速器傳動方案，設(shè)計變速器及同步器。1.2 變速器的種類及其發(fā)展從現(xiàn)在市場上不同車型所配置的變速器來看，主要分為：手動變速器（MT）、自動變速器（AT）、手動/自動變速器（AMT）、無級變速器（CVT）。1.2.1手動變速器(MT)手動變速器（Manual Transmission）采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個定值(也就是所謂的“級” )。比如，一檔變速比是3.85,二檔是2.55,再到五檔的0.75,這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動比，總共只有5個值(即有5級)，所以說它是有級變速器。曾有人斷言，繁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，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。1.2.2自動變速器（AT）自動變速器（Automatic Transmission），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，以北京市來說，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。1.2.3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，可自由變換降檔(-)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。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。所以，手動/自動車在普及上還是具有相當(dāng)?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。1.2.4無級變速器（CVT）當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，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（VanDoornes）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27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。1.3 變速器設(shè)計的基本要求變速器是能固定或分檔改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝置，又稱變速箱。它作為汽車動力系統(tǒng)重要的組成部分，主要用于轉(zhuǎn)變從發(fā)動機曲軸傳出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對驅(qū)動車輪牽引力及車速的不同需求。此外，變速器還用于使汽車能倒退行駛和在起動發(fā)動機以及汽車滑行或停車時使發(fā)動機與傳動系保持分離；必要時還應(yīng)有動力輸出功能。為保證變速器具有良好的工作性能，對變速器應(yīng)提出如下設(shè)計要求。1. 應(yīng)保證汽車具有高的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)。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。2. 設(shè)置空檔，以保證汽車在必要時能將發(fā)動機與傳動系長時間分離；設(shè)置倒檔，使汽車可以倒退行駛。3. 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)。4. 重量輕、體積小。影響這一指標(biāo)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。5. 傳動效率高。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有省?. 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。7. 貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和變速器總成系列化等設(shè)計要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。8. 需要時應(yīng)設(shè)計動力輸出裝置。1.4兩軸式變速器的特點及其傳動方案兩軸式變速器如圖1-1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；個檔的同步器多裝在第二軸上，這是因為一一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。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（ig=4.04.5）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。圖1-1 發(fā)動機縱置時兩軸式變速器1.第一軸；2.第二軸；3.同步器圖1-1 發(fā)動機縱置時兩軸式變速器1.第一軸；2.第二軸；3.同步器另外，二軸式的傳動方案種類如下：圖1-2為發(fā)動機前置前輪驅(qū)動轎車的兩軸式變速器傳動方案。其特點是：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體；多數(shù)方案的倒檔傳動常用滑動齒輪，其它檔位均用常嚙合齒輪的傳動圖1-2 兩軸式變速器傳 圖1-2 兩軸式變速器傳動方案另外，二軸式的傳動方案種類如上：圖1-2為發(fā)動機前置前輪驅(qū)動轎車的兩軸式變速器傳動方案。其特點是：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體；多數(shù)方案的倒檔傳動常用滑動齒輪，其它檔位均用常嚙合齒輪的傳動。因此，此次變速器設(shè)計的傳動機構(gòu)布置方案為：1采用兩軸式變速器2倒檔采用直齒滑動齒輪3采用同步器換檔（鎖環(huán)式同步器）倒檔布置方案： 圖1-3為常見的倒檔布置方案。圖1-3-b方案的優(yōu)點是倒檔利用了一檔齒輪，縮短了中間軸的長度。但換檔時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換檔困難。圖1-3-c方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點是換檔程序不合理。圖1-3-d方案對1-3-c的缺點做圖1-3倒檔傳動方案了修改。圖1-3-e所示方案是將一、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長。為了充分利用空間,縮短變速器軸向長度，有的貨車倒檔傳動采用圖1-3-g所示方案;其缺點是一、倒檔齒輪須各用一根變速器拔叉軸,致使變速器上蓋中的操縱機構(gòu)復(fù)雜一些。 本次設(shè)計采用圖1-3-f所示方案，此方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換檔更為輕便。輪，縮短了中間軸的長度。但換檔時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換檔困難。圖2-c方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點是換檔程序不合理。圖-2d方案對2-c的缺點做了修改。圖2-e所示方案是將一、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖2-f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，檔換更為輕便。圖1-3倒檔傳動方案第二章 變速器主要參數(shù)的選擇與齒輪設(shè)計計算2.1 變速器的原始設(shè)計數(shù)據(jù) 乘用車（二軸式）基本參數(shù)如下表：表2.1設(shè)計基本參數(shù)最大功率 67KW 最大功率轉(zhuǎn)速 5200r/min最大轉(zhuǎn)矩 145Nm最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 3300r/min最高車速 178km/h輪胎規(guī)格 175/70HR13使用壽命90000h表1-1設(shè)計基本參數(shù)表 表2.1-2 軸荷分布車前軸后軸空車1306 kg588kg718kg整車1606 kg770kg836kg 表2.1-33 變速器變速比一檔傳動比 3.45五檔傳動比 0.75倒檔傳動比 3.1主減速器傳動比 3.672.2變速器主要參數(shù)的選擇2.2.1檔數(shù)增加變速器的檔數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟性。檔數(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。同時操縱機構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時換檔頻率也增高。在最低檔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檔與高檔之間傳動比比值減小，是換檔工作容易進行。要求相鄰檔位之間的傳動比比值在1.8以下,該制約小換檔工作越容易進行。要求高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動比比值小。近年來為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢。目前轎車一般用45個檔位，級別高的轎車變速器多用5個檔，貨車變速器采用45個檔位或多檔。裝載質(zhì)量在23.5T的貨車采用5檔變速器，裝載質(zhì)量在48T的貨車采用6檔變速器。多檔變速器多用于重型貨車和越野車。本次設(shè)計選用的是5檔變速器。2.2.2初選傳動比已知主減速器傳動比為3.67，一檔傳動比為3.45，最高檔五檔傳動比為0.75分配各檔傳動比：選五檔 按等比級數(shù)分配 (2-1)，所以 =1.46，2.2.3初算中心距A初選中心距時，可根據(jù)下述經(jīng)驗公式 (2-2)式中：變速器中心距（mm）；中心距系數(shù)，乘用車：=8.99.3，商用車：=8.69.6，多檔變速器：=9.511.0；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（Nm）；變速器一檔傳動比；變速器傳動效率，取96%。=145N.m=3.45 =69.772.83(mm)初選中心距=71mm。 第三章 變速器齒輪的設(shè)計計算3.1齒輪參數(shù)3.1.1模數(shù) 表3.1汽車變速器齒輪法向模數(shù)車型乘用車的發(fā)動機排量V/L貨車的最大總質(zhì)量/t1.0V1.61.6V2.56.014.014.0模數(shù)/mm2.252.752.753.003.504.504.506.00 表3.2汽車變速器常用齒輪模數(shù)一系列1.001.251.52.002.503.004.005.006.00二系列1.752.252.753.253.503.754.505.50根據(jù)表3.1、表3.2本次設(shè)計，一、二、倒檔齒輪的模數(shù)定為2.5mm，三四五檔模數(shù)為2.25mm。3.1.2 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度和表面接觸強度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些。變速器齒輪壓力角為 20 3.1.3 螺旋角斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(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，齒的強度也相應(yīng)提高。不過當(dāng)螺旋角大于30時，其抗彎強度驟然下降，而接觸強度仍然繼續(xù)上升。因此，從提高低檔齒輪的抗彎強度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角，以1525為宜；而從提高高檔齒輪的接觸強度和增加重合度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用：轎車兩軸式變速器為 2025初選的螺旋角=233.1.4 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，齒輪強度和齒輪工作時受力的均勻程度均有影響?？紤]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 斜齒：b=，取6.08.5 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)，可取大些，使接觸線長度增加、接觸應(yīng)力降低，以提高傳動平穩(wěn)性和齒輪壽命。 3.2 各檔齒輪齒數(shù)的分配在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)，傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。一、二、三、四、五檔選用斜齒輪，倒檔選用直齒輪。3.2.1齒輪齒數(shù)的確定一檔： (3-1)斜齒： (3-2)= 52.28計算后取整=52，然后進行大小齒輪齒數(shù)的分配。 取=12 =40， 計算得二檔： 取52 解得： 所以 三檔： ，取58 解得： 所以 四檔： ，取58解得： 所以 五檔： 取58 取=33，=25 計算到3.2.2對中心距進行修正因為計算齒數(shù)和后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)和齒輪變位系數(shù)新計算中心距，在以修正后的中心距作為各檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。根據(jù)3-2式來修正中心距。修正后中心距一二檔: A=mm ， 三四五檔 ：A=mm 。圓整取為71mm。3.2.3修正螺旋角根據(jù)3-2式來修正螺旋角。修正后螺旋角一二檔: 三四五檔 ：3.2.4確定倒檔齒輪齒數(shù)倒檔齒輪選用的模數(shù)往往與一檔接近，取模數(shù)為2.5，倒檔齒輪的齒數(shù)一般在2123之間，選=22。 (3-3) (3-4) ，= (3-5)=mm =mm3.3確定齒輪參數(shù)各檔齒輪的變位系數(shù)根據(jù)變位系數(shù)線圖來選?。簣D3-1變位系數(shù)圖(1) 一檔齒輪變位后參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： = (3-6)所以 端面嚙合角： (3-7)解得查表得變位系數(shù)和：0.50 (3-8) 0.48 =0.02 (3-9)=0.344 (3-10)分度圓直徑: ，=109.23mm (3-11)齒頂高 =2.84mm，=()=1.69mm (3-12)齒根高=（+-）=1.925mm，=(+- )=3.075mm (3-13)全齒高 =+=4.765mm，=+=4.765mm (3-14)齒頂圓直徑：=38.45mm，=112.61mm (3-15)齒根圓直徑：=28.92mm，=103.08mm (3-16)當(dāng)量齒數(shù) =15.64， = =52.13 (3-17)(2) 二檔齒輪變位后參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： = 所以 端面嚙合角： 解得查表得變位系數(shù)和：0.50 0.43 =0.07=0.344分度圓直徑: =101.04mm齒頂高 =2.715mm =()=1.815mm齒根高=（+-）=2.05mm =(+-)=2.95mm全齒高 =4.765mm =4.765mm齒頂圓直徑：=46.39mm =104.67mm齒根圓直徑：=36.86mm =95.14mm當(dāng)量齒數(shù) = = 19.55 = =48.22(3) 三檔齒輪變位后參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： = 所以 端面嚙合角： 解得查表并計算得變位系數(shù)和：0.42 0.36 =0.080.049- =0.371分度圓直徑: =88.14mm齒頂高 =2.225mm =()=1.595mm齒根高=（+-）=2.00mm =(+-)=2.63mm全齒高=4.227mm =4.227mm齒頂圓直徑：=58.31mm =91.33mm齒根圓直徑：=49.86mm =82.88mm當(dāng)量齒數(shù) = =28.35 = =46.38(4) 四檔齒輪變位后參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： = 所以 端面嚙合角： 解得查表得變位系數(shù)和：0.42 0.23 =0.190.049- =0.371分度圓直徑: =75.9mm齒頂高 =1.933mm =()=1.843mm齒根高=（+- ）=2.295mm =(+-)=2.385mm全齒高 =4.228mm =4.228mm齒頂圓直徑：=69.97mm =79.59mm齒根圓直徑：=61.51mm =71.13mm當(dāng)量齒數(shù) = =34.79 = =39.94(5) 五檔齒輪變位后參數(shù)：角度變位后的端面壓力角： = 所以 端面嚙合角： 解得查表得變位系數(shù)和：0.42 0.18 =0.240.049- =0.371分度圓直徑: =61.21mm齒頂高=1.82mm =()=1.96mm齒根高=（+-）=2.41mm =(+-)=2.27mm全齒高=4.23mm =4.23mm齒頂圓直徑：=84.43mm =65.13mm齒根圓直徑：=75.97mm =56.67mm當(dāng)量齒數(shù) = =42.52 = =32.21（6）倒檔齒輪變位后參數(shù)；角度變位后的端面壓力角： 查表得變位系數(shù)和：=0 =0.23 = -0.23 =0.230- =0分度圓直徑: =32.50mm =55mm =100mm齒頂高 =3.075mm =()=1.925mm =3.075mm齒根高=（+-）=2.55mm =(+-)=3.70mm=（+-）=2.55mm全齒高=5.625mm =5.625mm =5.625mm齒頂圓直徑：=38.65mm =58.85mm =106.15mm齒根圓直徑：=27.40mm =47.60mm =94.9mm第四章 齒輪的校核4.1 齒輪的損壞形式變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動換檔齒輪端部破壞以及齒面膠合。4.2 齒輪加工方法及材料與其他機械行業(yè)相比，不同用途汽車的變速器齒輪使用條間仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪用的材料，熱處理方法，加工方法，精度級別，支承方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制作，采用剃齒和磨齒精加工 ，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于7級。國內(nèi)汽車常用的變速器齒輪材料有20GrMnTi、20GrMn2TiB、15MnCr5、20MnCr5、25 MnCr5、28 MnCr5。滲碳齒輪的表面硬度為5863HRC，心部硬度為3348HRC。本次設(shè)計中齒輪的材料選用20GrMnTi，一般設(shè)計中軸與齒輪的材料選取應(yīng)相同，所以此次設(shè)計中軸的材料也選用20GrMnTi。4.3 計算各軸的轉(zhuǎn)矩發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩為145Nm，齒輪傳動效率99%，離合器傳動效率99%，軸承傳動效率96%。 （4.1） 輸入軸 輸出軸一檔=137.810.960.993.33= 436.15Nm 輸出軸二檔=137.810.960.992.47=323.51Nm 輸出軸三檔=137.810.960.991.64= 214.8Nm 輸出軸四檔=137.810.960.991.15= 150.62Nm 輸出軸五檔=137.810.960.990.76=99.54Nm 倒檔軸 =137.810.960.991.69=221.35 Nm =221.350.960.991.82 =382.88Nm4.4 齒輪彎曲強度計算斜齒輪彎曲應(yīng)力 （4.2）式中：計算載荷（Nmm）；法向模數(shù)（mm）；齒數(shù)；斜齒輪螺旋角（）；應(yīng)力集中系數(shù)，=1.50；齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖中查得；齒寬系數(shù),=7.0重合度影響系數(shù)，=2.0。當(dāng)計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時，對乘用車常嚙合齒輪和高