hljit4h10变速器设计本科毕业论文.doc
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1、摘要从汽车诞生时起,汽车变速器在汽车传动系中扮演着至关重要的角色。现代汽车上广泛采用内燃机作为动力源,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动力性和燃油经济性能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾,在传动系统中设置了变速器。本文以五羊本田新锋影摩托车的一些整车参数和发动机参数为依据,进行变速器的设计。设计的主要内容包括变速器传动机构布置方案的确定,变速器主要参数如挡数、传动比范围、中心距、各挡传动比、外形尺寸、齿轮参数、各挡齿轮齿数的选择,齿轮、轴、轴承的设计校核,同步器、操纵机构及箱体的设计。在设计的过程中,本文根据轿车变速器的设计要求和车辆动力传动系统自身的特点,参考多篇文
2、献资料,以及国内外变速器设计图册,从经济性和实用性方面着手进行分析,设计出一种两轴式变速器。关键词:变速器;齿轮;轴;箱体;设计ABSTRACTSince automobile was born, the transmission has played a critical role in the drive train. A modern car widely uses engines as the power source. The range of torque and speed are small, but complex using conditions require the a
3、utomobiles dynamic and fuel economical efficiency can change in a very large range. To solve this contradiction, transmission is set up in the drive train. The transmission is designed based on engine parameters and vehicle parameters of Wu Yang Ben Tian Xin Feng Ying automobile in this text. The ma
4、in design contents include the layout program of transmission drive-mechanism, the selection of main transmission parameters such as shifts, the range of gear ratio, center-spacing, each gear ratio, size, gear parameters and the mumble of each gear, the design and verification of gears, shafts and b
5、earings, the design of synchronizer, manipulation-framework and gearbox. Bases on the design requirement and the characteristic of power transmission system, consulting a great deal of literatures and transmission design drafts from both home and overseas, at economical efficiency and practicability
6、 angle, a small kind of two-shafted transmission is designed.Key words: Transmission;Shell;Gear;Shaft;DesignII黑龙江工程学院本科生毕业设计目 录摘要Abstract 第1章 绪论21.1概述21.2 研究目的意义2第 2 章 变速器齿轮的设计与计算42.1 变速器主要参数的选择42.2 变速器格挡传动比的确定4第3章 齿轮校核123.1变速器齿轮的变位153.2齿轮强度校核15第4 章 轴的设计及校核254.1轴的结构尺寸计算254.2轴的强度计算26第5章 轴承校核385. 1轴承的
7、选择及校核385.2本章小结39第6章 变速箱体的设计416. 1变速器箱体的选择41结论42参考文献 43致谢45第1章 绪 论1.1 概述汽车变速器是汽车传动系的重要组成部分。由于汽油机额定转矩对应的速度范围很小,而复杂的使用条件则要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化,因此要用齿轮传动来适应驾驶时车速的变化。变速器是传动系的主要部件,它的性能对整车的动力性、燃油经济性以及乘坐舒适性等方面都有十分重要的影响。手动机械变速器可以完全遵从驾驶者的意志,且结构简单、传动效率高、故障率相对较低、经济性好、环保性强、物美价廉,因此在市场上仍占有一席之地,开发手动机械变速器也适应当代世界经济的发
8、展和需要。随着科技的高速发展,节能与环境保护、应用新型材料、高性能及低成本都可将作为汽车新型变速器的研究方向。1.2 研究目的与意义在汽车变速箱100多年的历史中,主要经历了从手动到自动的发展过程。目前世界上使用最多的汽车变速器为手动变速器(MT)、自动变速器(AT)、手自一体变速器(AMT)、无级变速器(CVT)、双离合变速器(DCT)五种型式。它们各有优缺点:MT的节能效果最好、经济性娱乐性强,但对驾驶技术要求高;AT的节能效果差一些,但是操作简单、舒适性好、元器件可靠性高;AMT具备前两者的优点,但在换挡时会有短暂的中断,舒适性差一些;CVT结构简单、效率高、功率大、车速变化平稳,但它的
9、传动带容易损坏,无法承受较大的载荷;DCT结合了手动变速器的燃油经济性和自动变速器的舒适性,它是从传统的手动变速器演变而来,目前代表变速器的最高技术。 在我国,据调查2007年手动变速器的市场比重为74%,占据较大的市场份额。从2002到2007年间自动档变速器市场占有率从9%增长到26%,Global Insight公司预计到2012年自动档变速器将占据33%的份额,而乘用车市场自动档所占的比例可能达到44%。从2002-2006年间,女性用户从20.3%增长到30.9%,而自动档变速器使用方便特点深受女性用户群的喜爱。另外在消费者调查中最受关注的汽车配件中,第一名是安全气囊,第二就是自动档
10、的变速器。在中国,自动档变速器的市场是十分乐观的。同时手动档变速器的节能型,经济性以及驾驶娱乐性也决定了其不可替代性。世界最大的手动变速器制造商德国ZF公司预测说,到2012年北美市场出售的汽车中将只有6%是手动挡,欧洲与美国的情况不同,有机构预测,到2013年欧洲有52%的汽车还是手动挡,配备自动手动的变速器将只有10%,配备无级变速器的将占2%,配备双离合变速器的将占16%,欧洲人崇尚节能 环保,喜欢开小型车,更青睐手动变速器的经济燃油性。而在日本变速器市场,CVT的市场占据绝对优势。 保证汽车有必要的动力性和经济性;设置不同档位,满足用来调整与切断发动机动力向驱动轮的传输并使汽车能倒退行
11、驶;工作可靠,汽车行驶过程中,变速器不得有跳档、乱档,以及换档冲击等现象出现;工作效率高,噪声小;结构简单、方案合理;在满载及冲击载荷条件下,使用寿命长。本次设计的具体内容是结合设计要求,在保证汽车有必要的动力性和经济性的前提下,利用所选定的发动机参数,完成变速器结构布置和设计。需要解决的主要问题包括:使变速器能有效的防止脱档,跳档,乱挡并方便挂档;减小噪音并尽量能达到轻量化、高承载、低噪声、换档操纵性好和经济实用性;使变速器具有良好的动力性与经济性,换挡迅速、省力、方便;变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。第2章 变速器的设计与计算2.1变速器主要参数的选
12、择本次毕业设计是在给定主要参数的情况下进行设计,整车主要技术参数如表1所示:表1.1主要技术参数发动机最大功率66kw驱动桥满载0.4t发动机最大转矩10Nm最大功率时转速7500 r/min最大转矩时转速4600r/min最高车速55km/h总质量0.12t2.1.1档数近年来,为了降低油耗,变速器的档数有增加的趋势。目前,乘用车一般用45个档位的变速器。发动机排量大的乘用车变速器多用5个档。商用车变速器采用45个档或多档。载质量在2.03.5t的货车采用五档变速器,载质量在4.08.0t的货车采用六档变速器。多档变速器多用于总质量大些的货车和越野汽车上。档数选择的要求:1、相邻档位之间的传
13、动比比值在1.8以下。2、高档区相邻档位之间的传动比比值要比低档区相邻档位之间的比值小。 因此,本次设计的轿车变速器为4档变速器。2.1.2传动比范围变速器传动比范围是指变速器最高档与最低档传动比的比值。最高档通常是直接档,传动比为1.0;有的变速器最高档是超速档,传动比为0.70.8。影响最低档传动比选取的因素有:发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力、驱动轮与路面间的附着力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低稳定行驶车速等。目前乘用车的传动比范围在3.04.5之间,总质量轻些的商用车在5.08.0之间,其它商用车则更大。本设计最高档传动比为0.923。2.2变速
14、器各档传动比的确定1、初级传动比根据本田维修手册查得触及传动比为=3.350 (1.1)式中:汽车行驶速度(km/h); 发动机转速(r/min); 车轮滚动半径(m);变速器传动比;发动机链轮传动比。变速器触及传动比已知:最高车速=55 km/h;最高档为超速档,得到=0.25(m);发动机转速=7500(r/min);由公式(1.1)得到主减速器传动比计算公式:2、关于链传动比与变速器传动比的分配根据设计的要求与通过找寻资料,查得关于的分配,若要使得车能更好的行驶,节能环保,使得变速器能以最佳的状态进行运作,得分配为、。此分配更能有效的使得变速器以最佳的状态下运转,达到要求。3、变速器各档
15、速比的配置一档传动比,按等比级数分配其它各档传动比,即: 则各档传动比都可以确定: 2.2.1中心距的选择初选中心距可根据经验公式计算: (1.5)式中:A 变速器中心距(mm); 中心距系数,乘用车=8.09.3;因从链轮传到变速器时,转矩扩大三倍,故发动机最大输出转距为30(Nm); 变速器一档传动比为2.5初级传动比为3.350 变速器传动效率,取96%。(8.09.3)=47.8757.89mm轿车变速器的中心距在4758mm范围内变化。初取A=49mm。2.2.2变速器的外形尺寸变速器的横向外形尺寸,可以根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换档机构的布置初步确定。影响变速器壳体轴向尺寸的因
16、素有档数、换档机构形式以及齿轮形式。乘用车变速器壳体的轴向尺寸可参考下列公式选用:mm初选长度为160mm。2.2.3齿轮参数的选择1、模数选取齿轮模数时一般要遵守的原则是:为了减少噪声应合理减小模数,同时增加齿宽;为使质量小些,应该增加模数,同时减少齿宽;从工艺方面考虑,各档齿轮应该选用一种模数;从强度方面考虑,各档齿轮应有不同的模数。对于轿车,减少工作噪声较为重要,因此模数应选得小些;对于货车,减小质量比减小噪声更重要,因此模数应选得大些。表1.2 汽车变速器齿轮的法向模数车 型乘用车的发动机排量V/L货车的最大总质量/t1.0V1.61.6V2.56.014模数/mm2.252.752.
17、753.003.504.504.506.00轿车模数的选取以发动机排量作为依据,由表1.2选取各档模数为,由于此变速器要求环保与节能,且排量不是很大,发动能力水平要求一般,所以各档均采用直齿轮。2、压力角压力角较小时,重合度较大,传动平稳,噪声较低;压力角较大时,可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对于轿车,为了降低噪声,应选用14.5、15、16、16.5等小些的压力角。对货车,为提高齿轮强度,应选用22.5或25等大些的压力角15。 国家规定的标准压力角为20,所以普遍采用的压力角为20。啮合套或同步器的压力角有20、25、30等,普遍采用30压力角。本变速器为了加工方便,故全部选用标准压
18、力角20。3、螺旋角齿轮的螺旋角对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。选用大些的螺旋角时,使齿轮啮合的重合度增加,因而工作平稳、噪声降低。 试验证明:随着螺旋角的增大,齿的强度相应提高,但当螺旋角大于30时,其抗弯强度骤然下降,而接触强度仍继续上升。因此,从提高低档齿轮的抗弯强度出发,并不希望用过大的螺旋角;而从提高高档齿轮的接触强度着眼,应当选用较大的螺旋角。本设计初无斜齿轮,故无螺旋角。4、齿宽齿宽对变速器的轴向尺寸、质量、齿轮工作平稳性、齿轮强度和齿轮工作时的受力均匀程度等均有影响。考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减小质量,应该选用较小的齿宽。另一方面,齿宽减小使斜齿轮传动平稳的优
19、点被削弱,此时虽然可以用增加齿轮螺旋角的方法给予补偿,但这时轴承承受的轴向力增大,使其寿命降低。齿宽较小又会使齿轮的工作应力增加。选用较大的齿宽,工作中会因轴的变形导致齿轮倾斜,使齿轮沿齿宽方向受力不均匀造成偏载,导致承载能力降低,并在齿宽方向磨损不均匀。通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽:直齿,取为4.58.0,故mm,取齿宽为5、齿顶高系数齿顶高系数对重合度、轮齿强度、工作噪声、轮齿相对滑动速度、轮齿根切和齿顶厚度等有影响。若齿顶高系数小,则齿轮重合度小,工作噪声大;但因轮齿受到的弯矩减小,轮齿的弯曲应力也减少。因此,从前因齿轮加工精度不高,并认为轮齿上受到的载荷集中齿顶上,所以曾采用过齿顶
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