畢業(yè)論文：三軸五檔汽車變速器設(shè)計(jì)

機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）

題 目 三軸五檔汽車變速器設(shè)計(jì)
院(系)別 機(jī)電及自動(dòng)化學(xué)院
專 業(yè) 機(jī)械工程及自動(dòng)化

目 錄
摘要 I
第一章 序言 1
1.1手動(dòng)變速器（MT） 1
1.2自動(dòng)變速器（AT） 2
1.3手動(dòng)/自動(dòng)變速器（AMT） 2
1.4無(wú)級(jí)變速器 3
1.5本章小結(jié) 4
第二章 機(jī)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(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 5
2.2.2倒檔傳動(dòng)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(jì) 12
3.1變速器主要參數(shù)的選擇 12
3.1.1檔數(shù)和傳動(dòng)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(dòng)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(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度計(jì)算與校核 22
4.2.1齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度計(jì)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(qiáng)度與剛度校核 28
5.2.2第二軸的校核計(jì)算 28
5.3本章小結(jié) 30
第六章 變速器同步器的設(shè)計(jì)及操縱機(jī)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(jī)構(gòu) 35
6.4本章小結(jié) 35
結(jié)束語(yǔ) 36
致 謝 37
參考文獻(xiàn) 38


摘要
變速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中重要的部件，主要用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，它設(shè)計(jì)的好壞直接影響到汽車的實(shí)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(jìn)行一定的改進(jìn)，說(shuō)明了貨車變速器的設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)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(jī)械式變速器的功用、要求，在已提供的設(shè)計(jì)參數(shù)基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算分析確定結(jié)構(gòu)方案和主要參數(shù)。說(shuō)明
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瑣的駕駛操作等缺點(diǎn)，阻礙了汽車高速發(fā)展的步伐，手動(dòng)變速器會(huì)在不久“下課”，從事物發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，這話確實(shí)有道理。但是從目前市場(chǎng)的需求和適用角度來(lái)看，筆者認(rèn)為手動(dòng)變速器不會(huì)過(guò)早的離開。
首先，從商用車的特性上來(lái)說(shuō)，手動(dòng)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(lái)運(yùn)輸，通常要裝載數(shù)噸的貨品，面對(duì)如此高的“壓力”，除了發(fā)動(dòng)機(jī)需要強(qiáng)勁的動(dòng)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(shí)候有足夠的牽引力量將車帶動(dòng)。特別是面對(duì)爬坡路段，它的特點(diǎn)顯露的非常明顯。而對(duì)于其他新型的變速器，雖然具有操作簡(jiǎn)便等特性，但這些特點(diǎn)尚不具備。
其次，對(duì)于老司機(jī)和大部分男士司機(jī)來(lái)說(shuō)，他們的最愛還是手動(dòng)變速器。從我國(guó)的具體情況來(lái)看，手動(dòng)變速器幾乎貫穿了整個(gè)中國(guó)的汽車發(fā)展歷史，資歷較深的司機(jī)都是“手動(dòng)”駕車的，他們對(duì)手動(dòng)變速器的認(rèn)識(shí)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(shí)的。雖然自動(dòng)變速器以及無(wú)級(jí)變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機(jī)還是崇尚手動(dòng)，尤其是喜歡超車時(shí)手動(dòng)變速帶來(lái)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(dòng)變速器。另外，現(xiàn)在在我國(guó)的汽車駕駛學(xué)校中，教練車都是手動(dòng)變速器的，除了經(jīng)濟(jì)適用之外，關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實(shí)的基本功以及鍛煉?cǎi){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(jìn)入了家庭，對(duì)于普通工薪階級(jí)的老百姓來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)型轎車最為合適，手動(dòng)變速器以其自身的性價(jià)比配套于經(jīng)濟(jì)型轎車廠家，而且經(jīng)濟(jì)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(guó)內(nèi)廠家的經(jīng)濟(jì)型轎車都是手動(dòng)變速的車，它們的各款車型基本上都是5檔手動(dòng)變速。
1.2自動(dòng)變速器（AT）
自動(dòng)變速器（AutomaticTransmission）[1]，利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動(dòng)地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。雖說(shuō)自動(dòng)變速汽車沒有離合器，但自動(dòng)變速器中有很多離合器，這些離合器能隨車速變化而自動(dòng)分離或合閉，從而達(dá)到自動(dòng)變速的目的。
在中檔車的市場(chǎng)上，自動(dòng)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(shí)候?yàn)榱撕?jiǎn)便操作、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時(shí)快樂的感覺。在高速公路上，這是個(gè)體現(xiàn)地非常完美。而且，以濟(jì)南市來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的交通狀況不好，堵車是經(jīng)常的事情，有時(shí)要不停地起步停步數(shù)次，司機(jī)如果使用手動(dòng)檔，則會(huì)反復(fù)地掛檔摘檔，操作十分煩瑣，尤其對(duì)于新手來(lái)說(shuō)更是苦不堪言。使用自動(dòng)檔，就不會(huì)這樣麻煩了。
在市場(chǎng)上，此類汽車銷售狀況還是不錯(cuò)的，尤其是對(duì)于女性朋友比較適合，通常女性朋友駕車時(shí)力求便捷。而我國(guó)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(dòng)檔汽車的優(yōu)勢(shì)。
1.3手動(dòng)/自動(dòng)變速器（AMT）
其實(shí)通過(guò)對(duì)一些車友的了解，他們并不希望摒棄傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器，而且在某些時(shí)候也需要自動(dòng)的感覺。這樣手動(dòng)/自動(dòng)變速器便由此誕生。這種變速器在德國(guó)保時(shí)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(dòng)檔束縛，讓駕駛者也能享受手動(dòng)換檔的樂趣。此型車在其檔位上設(shè)有“+”、“-”選擇檔位。在D檔時(shí)，可_變換降檔(-)或加檔(+)，如同手動(dòng)檔一樣。
自動(dòng)—手動(dòng)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(dòng)檔，而在交通擁擠時(shí)使用自動(dòng)檔，這樣的變速方式對(duì)于我國(guó)的現(xiàn)狀還是非常適合的。筆者曾在上面提到，手動(dòng)變速器有著很大的使用_,而自動(dòng)變速器也能適應(yīng)女士_以及解決交通堵塞帶來(lái)的麻煩，這樣對(duì)于一些夫妻雙方均會(huì)駕車的家庭來(lái)說(shuō)，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(huì)在價(jià)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(jià)格均在10萬(wàn)元左右，這個(gè)價(jià)格層面還比較低的。所以，手動(dòng)/自動(dòng)車在普及上還是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。而汽車廠商和配套的變速器廠家應(yīng)該以此為契機(jī)，根據(jù)市場(chǎng)要求精心打造此類變速器。因?yàn)檫@類變速器是有比較廣闊的市場(chǎng)的。
1.4無(wú)級(jí)變速器
當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]，是非常迅速的，用戶對(duì)于汽車性能的要求是越來(lái)越高的。汽車變速器的發(fā)展也并不僅限于此，無(wú)級(jí)變速器便是人們追求的“最高境界”。無(wú)級(jí)變速器最早由荷蘭人范•多尼斯（VanDoorne’s）發(fā)明。無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)不像手動(dòng)變速器或自動(dòng)變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個(gè)滑輪和一個(gè)鋼帶來(lái)變速，其傳動(dòng)比可以隨意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動(dòng)變速器“突然換檔”、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點(diǎn)。通常有些朋友將自動(dòng)變速器稱為無(wú)級(jí)變速器，這是錯(cuò)誤的。雖然它們有著共同點(diǎn)，但是自動(dòng)變速器只有換檔是自動(dòng)的，但它的傳動(dòng)比是有級(jí)的，也就是我們常說(shuō)的檔，一般自動(dòng)變速器有2～7個(gè)檔。而無(wú)級(jí)變速器能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)速比的無(wú)級(jí)變化，并選定幾個(gè)常用的速比作為常用的“檔”。裝配該技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)可在任何轉(zhuǎn)速下自動(dòng)獲得最合適的傳動(dòng)比。
從市場(chǎng)走向來(lái)看，雖然無(wú)級(jí)變速器是一個(gè)技術(shù)分量比較高的部件，但是也已經(jīng)走進(jìn)了普通轎車的“身體” 之中，廣本兩廂飛度每個(gè)排量都有一款配置了CVT無(wú)級(jí)變速器，既方便又省油，且售價(jià)也僅在9.68～11.68萬(wàn)元。而且奇瑞汽車銷售公司表示QQ無(wú)級(jí)變速器型年底上市�？磥�(lái)無(wú)級(jí)變速器在中檔車中的運(yùn)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(jì)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(jì)的相關(guān)文獻(xiàn)，掌握汽車設(shè)計(jì)的基本方法；
3）根據(jù)旅游客車總布置要求進(jìn)行變速器設(shè)計(jì)。
表1-1 客車技術(shù)參數(shù)：
外形尺寸 長(zhǎng)*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(dòng)距離（滿載、30km/h）（m） ≤10

具體設(shè)計(jì)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(jì)與計(jì)算；
3）同步器的設(shè)計(jì)；
4）變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
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(diǎn)。


第二章 機(jī)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(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車具有適合的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能夠分離，變速器具有倒檔和空檔。在有動(dòng)力輸出需要時(shí)，還應(yīng)有功率輸出裝置。
對(duì)變速器的主要要求是：
1) 應(yīng)保證汽車具有高的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在汽車整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動(dòng)比，來(lái)滿足這一要求。 工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過(guò)程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動(dòng)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(qiáng)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(guò)采用同步器和預(yù)選氣動(dòng)換檔或自動(dòng)、半自動(dòng)換檔來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2) 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(jì)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(dòng)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(dāng)?shù)臐?rùn)滑油都可以提高傳動(dòng)效率。
4) 噪聲小。采用斜齒輪傳動(dòng)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(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇
有級(jí)變速器[1]與無(wú)級(jí)變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造低廉，具有高的傳動(dòng)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(jì)時(shí)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(dòng)比范圍、檔位數(shù)及各檔的傳動(dòng)比，因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車的動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影響。
傳動(dòng)比范圍是變速器低檔傳動(dòng)比與高檔傳動(dòng)比的比值。汽車行駛的道路狀況愈多樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車質(zhì)量之比愈小，則變速器的傳動(dòng)比范圍應(yīng)愈大。目前，轎車變速器的傳動(dòng)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(jí)變速器具有3、4、5個(gè)前進(jìn)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(jìn)檔位數(shù)多達(dá)6~16個(gè)甚至20個(gè)。
變速器檔位數(shù)的增多可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用效率、汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性及平均車速，從而可提高汽車的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。但采用手動(dòng)的機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)迅速、無(wú)聲換檔，對(duì)于多于5個(gè)前進(jìn)檔的變速器來(lái)說(shuō)是 ……（未完，全文共26733字，當(dāng)前僅顯示4808字，請(qǐng)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(jì)》）