1、汽车三轴五档变速器毕业设计机械CAD图纸摘 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， 加快等各样行驶工况下，使汽车获取不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有益工况范围内工作。 变速器设有空挡和倒挡。 需要时变速器还有动力输出功能。因为变速箱在低档工作时作用有较大的力， 所以一般变速箱的低档都部署凑近轴的后支承处， 而后依照从低档到高档次序部署各档位齿轮。 这样做既能使轴有足够大的刚性， 又能保证装置简单。 变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构相关系。 一般经过控制轴的长度即控制档数， 来保证变速箱有足够的刚性。本文设计研究了三轴式五挡手动变速器，对变速器的
2、工作原理做了论述，变速器的各挡齿轮和轴做了详尽的设计计算，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计。简单叙述了变速器中各零件资料的选择。要点字：挡数；传动比；齿数；轴AbstractTransmission 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 a
3、nd speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission 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
4、close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order of the layout of stalls gear. This 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 th
5、e control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid.This paper describes the design of three-axis five block manual trans mission, the transmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a scho
6、ol. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design.Abrief description of the trans mission of all components of the material choice.Keywords : block; Transmission ratio; Teeth; Axis第 1 章 绪 论 .1 第 2 章 整体方案设计 .3 2.1 汽车参数的选择 .4 变速器设计应知足的基本要求 .4第 3 章 变速器传动机构部署方案 .53
7、.1 传动机构部署方案剖析 .5固定轴式变速器 .5倒挡部署方案 .7其余问题 .8第 4 章 零零件结构方案剖析 .9齿轮形式 .9换挡机构形式 .9变速器轴承 11第 5 章 变速器设计和计算 .13 5.1 挡数 .135.2 传动比范围 135.3 中心距 A14 外形尺寸 .14轴的直径 .14齿轮参数 .15模数的选用 .15压力角 错误！不决义书签。 螺旋角 .错误！不决义书签。 齿宽 b 17 变位系数的选择原则 .18 各挡齿轮齿数的分派 .19 确立一挡齿轮的齿数 .20 对中心距进行修正 .20 确立常啮合传动齿轮副的齿数 .20 确立其余各挡的齿数 .21 确立倒挡齿轮
8、齿数 .21第 6章 变速器的校核 .22齿轮的破坏形式 .22齿轮强度计算 .22 齿轮曲折强度计算 .23 轮齿接触应力计算 .25 轴的强度计算 .26第 7 章 同步器的选型 29 7.1 锁销式同步器 297.1.1 锁销式同步器结构 .29 锁销式同步器工作原理 30 锁环式同步器 31 锁环式同步器结构 33 锁环式同步器工作原理 31 锁环式同步器主要尺寸确实定 .32第 8 章 变速器操控机构 35 8.1 直接操控手动换挡变速器 .358.2 远距离操控手动换挡变速器 35 第 9 章 结论 .40道谢 .38参照文件 .39第1章绪论现代汽车的动力装置，几乎都采纳来去生塞
9、式内燃机。它拥有相当多的长处，如体积小，质量轻，工作靠谱，使用方便等。但其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾。如在坡道上行驶时，所需的牵引力常常是发动机所能供给的牵引力的数倍。并且一般发动机假如直接与车轮相连，其输出转速换算到对应的汽车车速上，将达到现代汽车极限速度的数倍。上述发动机牵引力、转速与汽车牵引力、车速要求之间的矛盾， 单靠现代汽车内燃机自己是没法解决的。所以就出现了车用变速箱和主减速器。 它们的共同努力使驱动轮的扭矩增大到发动机扭矩的若干倍， 同时又可使其转速减小到发动机转速的几分之一。此外，现代汽车的使用条件极为复杂，在不同场合下有不同的要求。常常要遇到如载运量、道路
10、坡度、路面利害及交通能否畅达等条件的影响。这就要求汽车的牵引力和车速能在较大范围内变化，以适应使用的要求。在条件优秀的平直路面上要能以高 速行驶，而在路面不平易有较大坡度时能供给较大的扭矩。 变速箱的多挡 位选择就能满足这些需求。别的，发动机在不同工况下，燃油的耗费量也是不相同的。驾驶员能够依据详细状况，选择变速箱的某一挡 位，来减少燃油的耗费。在某些状况下，汽车还需要能倒向行驶。发动机自己是不行能倒转的，只有靠变速箱的倒挡齿轮来实现。变速箱是由变速传动机构和操控机构构成。依据行进挡数的不同，变速箱有三、四、五和多挡几种。依据轴的不同种类，分为固定轴式和旋转轴式两大类。而前者又分为两轴式、中间
11、轴式和多中间轴式变速箱。此刻汽车变速器的发展趋向是向着可调自动变速箱或无级变速器方向发展。无级变速机构由两组锥形轮构成，包含一对主动锥形轮（锥形轮组 1）和一对被动锥形轮（锥形轮组 2） 同时有一根链条运行在两对锥形轮 V 形沟槽中间， 链条的运动好像动力传达单元。锥形轮组 1 由发动机的协助减速机构驱动，发动机的动力经过链条传达给锥形轮组 2 直至终端驱动。在每组锥形轮中有一个锥形轮可以在轴向挪动，调整链条在锥形轮的工作直径并传达速比。两组锥形轮一定保持相同的调整，以保证链条一直处 与涨紧状态，使传达扭矩时锥形轮接触充足的压力。采纳无级变速器能够节俭燃料，使汽车单位油耗的行驶里程提升 30%
12、 。经过选择最正确传动比，获取最有益的功率输出，它的传动比比传统的变速器轻，结构更简单而紧凑。世界各大汽车制造商正竞相开发无级变速器。专家估计2003 至2005 年间无级变速器将成为世界各大汽车制造商的技术开发要点。当前一些有名汽车制造商（如福特、通用、本田、克莱斯勒等）正致力于无级变速器的开发工作。此刻全世界CVT的产量约为50 万台，而一般型自动变速器的产量约为2,500万台，双向通信和线控技术的应用，无级变速器有非常的优势，估计不久未来中国各大汽车制造商也将生产自己的 CVT 无级变速器，并宽泛应用于国产轿车。在此次设计中对变速器作了整体设计，对变速器的传动方案进行了选择，变速器的齿轮
13、和轴做了详尽的设计计算 ，对同步器和一些标准件做了选型设计。第 2 章 整体方案设计 汽车参数的选择依据变速器设计所选择的汽车基本参数以下表表 2-1 设计基本参数表Tablet 1-1 able basic design parameters项目参数值发动机：2.5L V6挡数 :5最大功率 (kW/n) ：1526最大扭矩 (Nm /n) ：245/3500 变速器设计应知足的基本要求对变速器以下基本要求 .1）保证汽车有必需的动力性和经 济性。2）设置空挡，用来切断发动灵活力向驱动轮的传输。3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。5）换挡快速，省力，方
14、便。6）工作靠谱。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡以及换挡冲击等现象发生。7）变速器应当有高的工作效率。除此之外，变速器还应当知足轮廓尺寸和质量小，制造成本低，维修方便等要求。知足汽车有必需的动力性和经济性指标，这与变速器的档数，传动比范围和各挡传动比相关。汽车工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。第 3 章 变速器传动机构部署方案机械式变速器因拥有结构简单，传动效率高，制造成本低和工作靠谱等长处，在不同形式的汽车上获取 宽泛应用。 传动机构部署方案剖析3.1.1 固定轴式变速器固定轴式又分为两轴式，中间轴式，双中间轴式变速器。固定轴式应用宽泛，此中两轴式变速器多用于
15、发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用 于发动机前置后轮驱动的汽车上 。与中间轴式变速器比较，两轴式变速器有结构简单，轮廓尺寸小，部署方便，中间挡位传动效率高和噪声低等长处。因两轴式变速器不可以设置直接挡，所以在高挡 工作时齿轮和轴承均承载，不单工作噪声增大，且易破坏。别的，受结构限制，两 轴式变速器的一挡速比不可能设计得很大。所以我选择的是中间轴式的变速器。图 2-1 ，分别示出了几种中间轴式五挡变速器传动方案。它们的共同特色是：变速器第一轴和第二轴的轴线在同向来线上，经啮合套将它们连结获取直接挡。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
16、出，此时变速器的传动效率高，可达 90% 以上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少。因为直接挡的利用率高于其余挡位，因此提升了变速器的使用寿命；在其余行进挡位工作时，变 速器传达的动力需要经过设置在第一轴，中间轴和第二轴上的两对齿轮传达，所以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，一挡仍旧有较大的传动比； 挡位高的齿轮采纳常啮合齿轮传动， 挡位低的齿轮 （一挡）能够采纳或不采纳常啮合齿轮传动；多半传动方案中除一挡之外的其余挡位的换挡机构，均采纳同步器或啮合套换挡，少量结构的一挡也采纳同步器或啮合套换挡，还有各挡同步器或啮合套多半状况下装在第二轴上。再除直接挡之外的其余挡位工作时，中间
17、轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的弊端。在挡数相同的条件下，各样中间轴式变速器 主要在常啮合齿轮对数，换挡方式和到档传动方案上有差异。图 2-1a 所示方案，除一，倒挡用直齿滑动齿轮换挡外，其余各挡为常啮合齿轮传动。图 2-1b ， c， d 所示方案的各行进挡，均用常啮合齿轮传动；图 2-1d 所示方案中的倒挡和超速挡安装在位于变速器后部的副箱体内，这样部署除能够提升轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以够在不需要超速挡的条件下，很简单形成一个只有四个行进挡的变速器。图 3-1 中间轴式五挡变速器传动方案以上各样方案中，凡采纳常啮合齿轮传动的挡位，其 换挡方式能够用同步器或啮合套
18、来实现。同一变速器中，有的挡位用同步器换挡，有的挡位用啮合套换挡，那么必定是挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。发动机前置后轮驱动的轿 车采纳中间轴式变速器，为缩短传动轴长度，可将变速器后端加长。 伸长后的第二轴有时装在三个支承上，其最后一个支承位于加长的附带壳体上。假如在附带壳体内，部署倒挡传动齿轮和换挡机构，还可以减少变速器主体部分的外形尺寸。综上所述选择第 2 种传动方案，行进挡，均用常啮合齿轮传动。3.1.2 倒挡部署方案与行进挡位比较，倒挡使用率不高，并且都是在泊车状态下实现换倒挡，故多半方案采纳 直齿滑动齿轮方式换倒挡。为实现倒挡传动，有些方案利用 在中间轴和第二轴上的齿轮
19、传动路线中，加入一此中间传动齿轮的方案 。前者固然结构简单，可是中间传动齿轮的轮齿，是在最不利的正，负交替对称变化的曲折应力状态下工作，尔后者是在较为有益的单向循环曲折应力状态下工作，并使倒挡传动比略有增添。图 3-2倒挡部署方案Figure 2 -2 reverse gear layout program图 2-2 为常有的倒挡部署方案。图 2-2b 所示方案的长处是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，因此缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难。图 2-2c 所示方案能获得较大的倒挡传动比，弊端是换挡程序不合理。图 2-2d 所示方案针对前者的弊端做了改正，因此代替了图
20、 2-2c 所示方案。图 2-2e 所示方案是将中间轴上的一， 倒挡齿轮做成一体， 将其齿宽加长。 图 2-2f所示方案合用于所有齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更加轻巧。为了充足利用空间， 缩短变速器轴向长度， 有的货车倒挡传动采纳图 2-2g所示方案。其弊端是一，倒挡须各用一根变速器拨叉轴，以致变速器上盖中的操控机构复杂一些。综上所述选择第四种倒挡部署方案 。图 3-3 倒挡轴地点与受力剖析Figure 2 -3 reverse gear axles and Analysis因为变速器在一挡和倒挡工作时有较大的力，所以不论是两轴式变速器仍是中间轴式变速器的低档与倒挡，都应当部署在在凑近轴的支承处
21、，以减少轴的变形，保证齿轮重合度降落不多，而后按照从低挡到高挡次序部署各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证简单装置。倒挡的传动比固然与一挡的传动比凑近，但因为使用倒挡的时间特别短，从这点出发有些方案将一挡部署在凑近轴的支承处，而后再部署倒挡。此时在倒挡工作时，齿轮磨损与噪声在短时间内略有增添，与此同时在一挡工作时齿轮的磨损与噪声有所减少。除此之外，倒挡的中间齿轮位于变速器的左边或右边对倒挡轴的受力状况有影响，见图 3-3 所示。3.1.3 其余问题常常使用的挡位， 其齿轮因接触应力过高而造成表面电蚀破坏。将高挡部署在凑近轴的支承中部地区较为合理，在该区因轴的变形而惹起的齿轮偏转角较
22、小，齿轮保持较好的啮合状态，偏载减少能提升齿轮寿命。某些汽车变速器有仅在好路或空车行驶时才使用的超速挡。使用传动比小于 1（为 0.70.8 ）的超速挡，能够充足地利用发动机功率，使汽车行驶 1KM 所需发动机曲轴的总转速降低，因此有助于减少发动机磨损和降低燃料耗费。可是与直接挡比较，使用超速挡会使传动效率降低，噪声增大。机械式变速器的传动效率与所采纳的传动方案相关，包含传达动力时处于工作状态的齿轮对数，每分钟转速，传达的功率，润滑系统的有效性，齿轮和壳体等零件的制造精度等。第 4 章 零零件结构方案剖析 齿轮形式与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，工作时噪声低等长处；弊端是制造时稍
23、复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采纳斜齿圆柱齿轮， 只管这样会使常啮合齿轮数增添，并以致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒挡。我的设计中一挡和倒挡用的是直齿轮，其余挡都是斜齿轮。 换挡机构形式变速器换挡机构有直齿滑动齿轮，啮合套和同步器换挡三种形式。汽车行驶时各挡齿轮有不同的角速度，所以用轴向滑动直齿齿轮的方式换挡，会在轮齿端面产生冲击，并陪伴有噪声。这使齿轮端部磨损加剧并过早破坏，同时使驾驶员精神紧张，而换挡产生的噪声又使乘坐舒坦性降低。只有驾驶员用娴熟的操作技术（如两脚离合器），时齿轮换挡时无冲击，才能克 服上述弊端。可是该瞬时驾驶员注意力被分别，会影响行驶安全性
24、。所以，只管这类换挡方式结构简单，但除一挡，倒挡外已极少使用。因为变速器第二轴齿轮与中间轴齿轮处于常啮合状态，所以可用挪动啮合套换挡。这时，因同时蒙受换挡冲击载荷的接合齿齿数多。而轮齿又不参加换挡，它们都不会过早破坏，但不可以除去换挡冲击，所以仍要求驾驶员有娴熟的操作技术。别的，因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性矩增大。所以，当前这类换挡方法只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用。这是因为重型货车挡位间的公比较小，则换挡机构连件之间的角速度差也小，所以采纳啮合套换挡，并且还可以降低制造成本及减小变速器长度。使用同步器能保证快速、无冲击、无噪 声换挡，而与操作技术的娴熟程
25、度没关，进而提升了汽车的加快性、燃油经济性和行驶安全性。同上述两种换挡方法比较，固然它有机构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大等弊端，但仍旧获取宽泛应用。使用同步器或啮合套换挡，其换挡行程要比滑动齿轮换挡行程小。在滑动齿轮特别宽的状况下，这类差异就更加显然。为了操控方便，换入不同挡位的变速杆行程要求尽可能相同。自动脱挡 是变速器的主要故障之一。为解决这个问题，除工上采纳举措外， 当前在结构上采纳举措比较有效的方案有以下几种：艺图 4-1 防备自动脱挡的机构举措 图 4-2 防备自动脱挡的机构举措图 4-3 防备自动脱挡的机构举措1）将两接合齿的啮合地点错开，见图 4-1 。这样在啮合时，使接合齿
26、端部超出被接合齿约 13mm 。使用中接触部分挤压和磨损，因此在接合齿端部形成凸肩，用来阻挡接合齿 自动脱挡。2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（切下 0.30.6mm ），这样，换挡后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住，进而减少自动脱挡，见图 4-2 。3）将接合齿的工作面加工成斜面，形成倒锥角（一般倾斜 23 ），使接合齿面产生阻挡自动脱挡的轴向力，见图 4-3 。这类方案比较有效，应用许多。 变速器轴承变速器轴承常采纳圆柱滚子轴承，球轴承，滚针轴承，圆锥滚子轴承，滑动轴套等。至于哪处应当采纳何种轴承，是受结构限制并随所蒙受的载荷特色不同而不同。汽车变速器结构紧凑，尺寸小，采纳尺寸大些的轴
27、承结构受限制，常在部署上有困难。如变速器的第二轴前端支承在第一轴常啮合齿轮的内腔中，内腔尺寸足够时可部署圆柱滚子轴承，若空间不足则采纳滚针轴承。变速器第一轴前端支承在飞轮的内腔里 ，因有足够大的空间长采纳球轴承来蒙受向力。作用在第一轴常啮合齿轮上的轴向力，经第一轴后部轴承传给变速器壳体，此处常用轴承外圈有挡圈的球轴承。第二轴后端常采纳球轴承，以轴向力和径向力。中间轴上齿轮工作时产生的轴向力，原则上由前或后轴承来蒙受都能够，但当在壳体前端面部署轴承盖有困难的时候，一定由后端轴承蒙受轴向力，前端采纳圆柱滚子轴承来蒙受径向力。变速器中采纳圆锥滚子轴承固然有直径小，宽度较宽因此容量大，可蒙受高负荷等长处，但也有 需要调整预紧，装置麻烦，磨损后轴易倾斜而影响齿轮正确啮合的弊端。变速器第一轴， 第二轴的后部轴承以
