江淮宾悦汽车变速器设计毕业论文.doc
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1、摘 要变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速,目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下,使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机在最有利的工况范围内工作。是汽车总成部件中的重要组成部分,是主要的传动系统总成之一。变速器的结构对汽车的动力性、经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接影响。本设计研究了二轴五挡手动变速器,其目的是熟练运用和掌握机械原理、机械设计、AutoCAD等知识,并利用AutoCAD软件绘制装配图和零件图等几项内容。对变速器的工作原理做了阐述,变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算,并进行了强度校核,对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设
2、计并讲述了变速器中各部件材料的选择。本文将概述变速器的现状和发展趋势,介绍变速器领域的最新发展状况。对工作原理做了阐述,对不同的变速器传动方案进行比较,选择合理的结构方案进行设计。对变速器的各挡齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算,并进行了强度和刚度校核计算,并为这些元件选择合适的工程材料及热处理方法。对一些标准件进行了选型以及变速器的传动方案的比较与选择。最后,本文将对变速器换档过程中的重要部件同步器以及操纵机构进行阐述,讲述同步器的类型、工作原理、设计方法以及重要参数。关键词:变速器;齿轮;同步器;设计;参数ABSTRACTTransmission used to change to the
3、 drive wheels on the engine torque ancd rotational speed, the purpose is in situ beginning, climbing, turn, accelerate, etc. Various kinds of driving conditions, make cars get different traction and the engine speed, and at the same time at the most favorable conditions range work. Car assembly comp
4、onents is the important constituent, is one of the main transmission system assembly. The transmission of the structure of the power, economy, car reliability and manipulation of portability, transmission and steadiness and efficiency to wait to have direct effect. This design research two axis five
5、 block manual gearbox, its purpose is skillfully use and mastering mechanical principle, mechanical design, knowledge, and use AutoCAD AutoCAD software rendering drawings and parts chart and so on several content. The working principle of the transmission of this method and transmission each block a
6、nd gear shaft to do a detailed design calculation, and the intensity of some standard check, the selection. The transmission scheme design and transmission components of the transmission about the choice of materials. This paper will outline the present situation and developing trend of the transmis
7、sion is introduced, and the latest development of transmission field situation. The principle of work, explains the of different transmission transmission scheme comparison and selection of rational structure scheme design. Each block of the transmission gear and axis and bearing a detailed design c
8、alculation, and the intensity and rigidity check calculation for these components, and choose the appropriate engineering material and heat treatment method. For some standard of the driving scheme selection and transmission of the comparison and selection. Finally, this article will of the transmis
9、sion shift process - the important components synchronizer and manipulated mechanism is expounded, tells the type, synchronizer working principle and design method and important parameters.Keywords: transmission; Gear; Synchronizer; Design; Parameter56第1章 绪 论1.1概述发动机是汽车的心脏,发动机产生的动力经过传动系统才能驱动车轮转动。传动系
10、统的心脏是变速器。由于发动机的转速和转矩的变化范围小,而汽车行驶速度的变化范围广,所以一开始传动系统就设置了变速器。汽车变速器作为汽车传动系统中的主要变速机构,它的发展经历了100多年,随着汽车技术日新月异的发展,汽车变速器技术的发展也发生了很大的变化。它通过改变转速比,从而改变传动扭矩比,与发动机配合工作。鉴于变速器重要的变速功能,其结构对汽车的动力性、燃油经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接的影响,所以它也是影响整车性能的重要因素之一。因此变速器的质量一直也是汽车行业竞争的焦点,对变速器的研究开发也越来越显得举足轻重11。1.1.1选题的目的及意义从现在市场上不同
11、车型所配置的变速器来看,主要分为3:手动变速器(MT)、自动变速器(AT)、手动/自动变速器(AMT)、无级变速器(CVT)。变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速,目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下,使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有空档,可在起动发动机、汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒挡,使汽车获得倒退行驶能力。需要时,变速器还有动力输出功能。变速器输入轴从变速器的前端伸出它的外花键与离合器从动盘的内花键相连,主要的主动齿轮与轴做成一体,输出轴上的齿轮空套在输出轴上,与主动齿轮常啮合,它们的旋转与
12、输出轴无关。输出轴齿轮的一边都有带花键的外齿圈,分别与有内花键的接合套相连,接合套可以轴向滑动,与相应的齿轮外齿圈结合,通过接合套将齿轮锁在主轴上,在他们啮合之前,接合套和齿轮中间的同步器使他们同步,常啮合齿轮的轮齿与齿轮的轴线成一定的角度,在任何时候都有几个齿接触,这可以较小齿轮的噪声,平稳的传递扭矩,倒挡惰轮的轮齿通常是直尺,它将动力从一根轴传递到另一根轴2。轿车手动变速器大多为四挡或五挡有级式齿轮传动变速器,并且通常带同步器,换挡方便,噪音小。手动变速在操纵时必须踩下离合,方可拨得动变速杆,本次设计题目为江淮宾悦汽车变速器,本车变速器采用了二轴五档的结构方式,其传动效率高、换挡迅速省力、
13、方便,工作可靠,噪声低。设计过程中要注重设计的合理性,变速器的实用性,保证汽车有必要的动力性和经济性。1.1.2国内外研究现状1886年,世界上诞生的第一辆汽车并未安装变速器,直到1902年才由法国人造出了第一部装有变速器的汽车,目前,绝大多数汽车仍采用机械式变速器、分动器、主减速器、构成整车的传动系,其结构简单、操纵方便、造价低廉仍不失为汽车传动系中需要的主要总成。由于汽车上广泛应采用活塞式内燃机,其转矩和转速变化范围较小,而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化。为此在传动系中设置了变速器。机械式手动汽车变速器应结构简单,传动效率高,制造成本低和工作可靠等优点,在不同
14、形式的汽车上得到广泛的应用。机械式手动变速器在今后相当长的时间里依然会在我国轻中型货车传动系统中占据主导地位。与外国相比我国变速器设计手段相对落后,在一些发达国家他们利用计算机辅助设计技术,将现代设计方法,如有限元分析、优化设计、CAD等应用到了设计中,我国现也采用CAD在计算机上进行建模与分析。目前,国内外已经有很多学者专家对汽车变速器作了结构方面的分析研究。从90年代开始,欧美国家就通过有限元法对汽车变速器进行结构分析,并与传统数值方法作比较,通常都取得比较一致的结果。随着CAD技术的发展和应用,许多国家和部门都对其进行了大量的研究和试验,随之开发并形成了一些成套硬件和软件系统。在美国、日
15、本及其欧洲发达国家中,利用CAD技术解决众多繁琐的设计和分析计算。形成了以图形系统为基础、以数据库为核心、以工具系统为支撑和以分析计算机为应用的集成化系统12。1.1.3变速器的功用与分类汽车上广泛使用的活塞式发动机,其输出的转矩和转速变化范围很小,而汽车在行驶时所遇到的复杂的道路条件和使用条件要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为此,在汽车的传动系统中设置了变速器。1、变速器的主要功用是3:(1)变速器传动比在较大的范围内告便汽车的行驶速度和汽车驱动轮上转矩的数值,以适应经常变化的行驶条件,同时使发动机在有利的工况下工作。(2)在汽车发动机旋转方向不变的前提下,利用倒档实现汽车倒向
16、行驶。(3)在发动机不熄火的情况下,利用空挡中断动力传递,可以使驾驶员松开离合器踏板离开驾驶位置,且便于汽车起动、怠速、换挡和动力输出。2、变速器的分类3:(1)按传动比变化 变速器可分为有级式、无级式和综合式三种。(2)按操纵方式 变速器可分为强制操纵式变速器、自动操纵式变速器和半自动操纵式变速器三种。1.2设计的主要内容本次设计主要是依据给定的江淮宾悦汽车有关参数,通过对变速器各部分参数的选择和计算,设计出一种基本符合要求的手动5档变速器。本文主要完成下面一些主要工作: 1、掌握汽车变速器结构及工作原理,绘出结构原理简图。2、确定主要零部件(齿轮、轴等)主要设计参数,并对关键部位进行校核。
17、3、确定零部件结构尺寸。 4、 使用AutoCAD完成工程图纸。5、编写设计说明书。第2章 变速器传动机构布置方案2.1 变速器传动机构的布置机械式变速器因具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点,故在不同的汽车上得到广泛应用1。2.1.1变速器传动方案分析与选择机械式变速器传动机构布置方案主要有两种1:两轴式变速器和中间轴式变速器。1、两轴式变速器两轴式变速器有结构简单,轮廓尺寸小,布置方便,中间挡位传动效率高和噪声低等优点。因两轴式变速器不能设置直接挡,所以在高档工作时齿轮和轴承均承载,不仅工作噪声增大,且易损坏。此外,受结构限制,两轴式变速器的一挡速比不可能设计得很大。 对于
18、前进挡,两轴式变速器输入轴的转动方向与输出轴的转动方向相反;而中间轴式变速器的第一轴与输出轴的转动方向相同。图2.1 两轴式变速器传动方案图2.1所示的为发动机前置前轮驱动乘用车上的两轴式变速器的传动方案。其特点是:变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体,发动机纵置时,主减速器采用弧齿锥齿轮或双曲面齿轮,发动机横置时则采用圆柱齿轮;多数方案的倒档传动常用滑动齿轮,其他挡位均用常啮合齿轮传动。同步器多数装在输出轴上,这是因为一挡主动齿轮尺寸小,同步器装在输入轴上有困难,而高档同步器可以装在输入轴的后端,如图2.1d、e所示;图2.1f中的倒挡齿轮为常啮合齿轮,并用同步器换挡;图2.1d所示方案的
19、变速器有辅助支撑,用来提高轴的刚度,减少齿轮磨损和降低工作噪声。图2.1f所示方案为五挡全同步器式变速器,以此为基础,只要将五挡齿轮用尺寸相当的隔套替代,即可改变为四挡变速器,从而形成一个系列产品。2、中间轴式变速器中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器第一轴的前端经轴承支撑在发动机飞轮上,第一轴上的花键用来装设离合器的从动盘,而第二轴的末端经花键与万向节相连。 图2.2 中间轴式四档变速器传动方案图2.3 中间轴式五档变速器传动方案图2.4 中间轴式六档变速器传动方案其共同特点是1:变速器第一轴和第二轴的轴线在同一直线上,经啮合套将它们连接得到直接挡。
20、使用直接挡,变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载,发动机转矩经变速器第一轴和第二轴直接输出,此时变速器的传动效率可达90%以上,噪声低,齿轮和轴承的磨损减少。直接挡的利用率高于其它挡位,提高了变速器的使用寿命;在变速器中间轴与第二轴之间的距离(中心距)不大的条件下,一挡仍然有较大的传动比;挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动,一挡可以采用或不采用常啮合齿轮传动;多数传动方案中除一挡以外,均采用同步器或啮合套换挡,少数结构的一挡也采用同步器或啮合套换挡,还有各挡同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。在除直接挡以外的其他挡位工作时,传动效率略有降低,这是它的缺点。3、分析并选定方案固定轴式变速器中的两轴式
21、和中间轴式变速器应用广泛。其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动汽车上。与中间轴式变速器比较,两轴式变速器因轴和轴承数少,其结构简单、紧凑且除最到档外其他各档的传动效率高、噪声低。轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置,因为这种布置使汽车的动力-传动系统紧凑、操纵性好且可使汽车质量降低6%10%。两轴式变速器则方便于这种布置且传动系的结构简单。两轴式变速器的第二轴(即输出轴)与主减速器主动齿轮做成一体,当发动机纵置时,主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮;当发动机横置时则可用圆柱齿轮,从而简化了制造工艺,降低了成本。此外,各中间挡位因只经一对齿轮传递动力,故传动效率高同时噪声也低。中间轴式变速器多用
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