毕业设计（论文）-轿车五档变速器结构设计

河北工业大学城市学院毕业设计说明书 作 者： 学 号： 系： 机械 专 业： 车辆工程 题 目： 轿车五挡变速器结构设计 指导者： 副教授 评阅者： 2016年6月10日毕业设计（论文）中文摘要轿车五挡变速器结构设计摘要： 变速器是汽车传动系统中至关重要的部件，它设计的优劣对汽车的总体性能有着重大的影响。变速器主要有两方面的作用，一是改变发动机的转速，二是改变发动机的转矩，这样就会保证汽车在原地起步、加速、转弯、爬坡等行驶工况下，都可以得到最适宜的车速与驱动力。本文对中间轴式五挡变速器，主要做了如下工作：变速器传动机构布局方式的选取、变速器传动比的计算、变速器壳体的计算、变速器轴的计算与校核、变速器齿轮的计算与校核、CAD图纸的绘制。关键词： 变速器 传动比 轴 齿轮 校核毕业设计（论文）外文摘要Title Five-speed manual transmission structure design of a carAbstract：Transmission is a vital part of automobile drive system, which its design merits can have a big impact on the overall performance of cars. Transmission makes a difference in two main aspects: one is to change the engine speed; the other is to change the torque of the engine, which would ensure getting the most appropriate vehicle speed and driving force in varies driving conditions(e.g. standing start, acceleration, cornering, climbing, etc) .This essay mainly working on the following aspects according to the intermediate shaft five-speed transmission: Selecting the layout of the transmission gear mechanism; calculation and verification of transmission ratio, transmission housing, transmission shafts and transmission gear; drawing CAD graph papers.Keywords： Transmission Ratio Axis Gear Checking目 次1 绪论- 1 -1.1 课题研究背景及意义- 1 -1.2 国内外研究现状及发展趋势- 1 -1.3 变速器简介- 2 -2 机械式变速器传动机构布置方式的确定- 9 -2.1 传动机构布置方式分析- 9 -2.2 零部件结构方案分析- 12 -3 变速器主要参数的选择- 14 -3.1 挡数- 14 -3.2 传动比- 14 -3.3 中心距- 16 -3.4 外形尺寸- 16 -3.5 齿轮参数- 16 -3.6 各挡齿轮齿数计算与齿轮参数- 18 -4 变速器的设计与计算- 23 -4.1 齿轮的损坏形式- 23 -4.2 齿轮的强度计算- 24 -4.3 轴的设计与强度计算- 28 -4.4 壳体的设计- 31 -5 变速器同步器的设计- 32 -5.1 同步器的结构- 32 -5.2 同步器主要尺寸的确定- 33 -5.3 同步器主要参数的确定- 33 -6 变速器操纵机构- 35 -6.1 直接操纵手动换挡变速器- 35 -6.2 远距离操纵手动换挡变速器- 35 -结 论- 37 -参 考 文 献- 38 -致 谢- 39 -河北工业大学城市学院2016届本科毕业设计说明书1 绪论随着科学技术的高速发展与产业经济的迅猛崛起，汽车工业1已成为我国的支柱产业，交通、运输、生产活动等都遍布了汽车的使用。汽车从最初的人力生产，再到机械化生产，为人类步入现代化社会起到了至关重要的作用。现代汽车上的动力来源主要是依靠活塞式内燃机，存在转速和转矩变动太小的问题，但使用时，为了适应不同工况，常常要求转速和转矩可以在相当大的范围内变动，为了解决这个冲突，人们开始研发了变速器。2,31.1 课题研究背景及意义在当今汽车中，变速器对汽车有着重要的影响，如整车的动力性、燃料的经济性、传动的平稳性等。变速器的数据依照发动机参数和主减速器参数设计，可获得令人中意的燃油经济性和整车动力性；采用自锁、互锁、倒挡锁装置，可保证驾驶人员的安全性，不会发生跳挡、错挡、脱挡和误挂倒挡现象；添加同步器可以使换挡快捷方便，无冲击、无噪声。 4,5改革开放后，汽车变速器行业飞速兴起，投资者纷纷建立了变速器企业，他们大多数都是通过引进国外的先进技术在加上本企业的自主创新，推出了大量产品；再加上一些外国公司开始和我国企业合资开设工厂，逐渐保证了我国对汽车变速器行业快速发展要求的需要。6,7但随着时代的进步，人们开始对变速器性能要求越来越严格，怎么设计出消费者最喜欢的变速器，成为企业发展的关键；现今变速器仍存在些许不足，如换挡冲击、体积过大、噪声过大等，所以变速器仍存在较大的发展空间，如果能够寻找到缩小变速器体积又可以提高传动平稳性的平衡点，那么变速器的前景就会越来越好。81.2 国内外研究现状及发展趋势世界上的第一辆汽车诞生于年，由德国朱卡尔·木茨发明，但由于条件和经验有限并未安装变速器；年，法国人通过吸取使用经验和采纳人们的建议，研发了世界上第一部带有变速器的汽车。9目前，机械式变速器依然是大多数汽车首选，其特点主要包含：传动效率高、构造简一、工作稳定可靠、制造价格低廉等，在不同的汽车上都有普遍的使用。年，美国通用汽车公司第一次将研制成功的两挡液力机械式自动变速器Dynaflow投入实车使用，很快就以优越的性能和便捷的操作，在汽车变速器行业中占领了一席之地。 年,法国雷诺公司研发的汽车，第一次配备了电子控制自动变速器，它的最大特色在于自动换挡，是通过计算机完成的，但由于当时条件有限，直到 世纪 年代，电子控制才开始走入大众的视野。10我国的“红旗”汽车，于世纪年代，就装备了拥有个前进挡位的液力自动变速器,又通过十多年的不懈努力，研制了拥有个前进挡的液力自动变速器。这两种变速器虽然在国产几种货车和轿车上都投入过使用，但由于当时我国的经济条件有限，技术能力不足，不具备批量化生产的工厂，故而没有得到太广泛的使用。机械式无级自动变速器既有着液力自动变速器的长处，又有极高的传动效率，更主要的是，机械式无级变速器具有调节车辆外界行驶工况与发动机负荷、充分利用发动机动力、加大汽车牵引力、提高燃油经济性、提速快、等优点，所以它将是中国汽车变速器行业的发展方向。111.3 变速器简介1.3.1 变速器组成和性能2变速器由变速传动机构和操纵机构两大块构成。其主要性能是：（1）确保汽车的动力性和经济性；（2）设有倒挡，实现汽车的倒退；（3）设有空挡，割断发动机的动力传输；（4）需要时，可进行动力输出；（5）工作噪声低、效率高。 1.3.2 变速器的类型一、依照传动力变化形式的不同，可分3种，有级式、无级式、综合式有级式变速器最为普遍。利用齿轮传动，使之有多个定值传动比。根据使用轮系形式差别，分两种：轴线固定式、轴线旋转式。无级式变速器是指变速器的传动比没有一个固定的具体的值，而是根据使用情况可以在一个区间内随意的变化，使发动机与传动机构找到最好的平衡点，最大化的提高动力性和经济性。分两种：液力式、电力式。综合式变速器，由液力变矩器、齿轮式固定有级变速器组成，广泛应用于在最大最小传动比之间，间断的无级变速汽车。二、依照操作变化形式的不同，可分3种，手动操作式、自动操作式、半自动操作式手动操作式变速器:依照驾驶员对变速杆换挡的直接操作，适用于多数汽车。自动操纵式变速器:驾驶员只要轻踩油门，它的传动比选择、换挡，就都可自动完成。变化过程主要是按照发动机负载、行驶速度来操控执行元件，使齿轮变换，进而实现换挡。半自动操纵式变速器:可分为两种形式，一种为使用频率高的挡位可以自动换挡，使用频率低的挡位则通过驾驶员手动强制换挡;另一种当油门或离合器在踩下时，驾驶员应该预先选用按钮，接通控制装置，实现换挡。1.3.3 变速器的工作原理12一、手动变速器原理手动变速器是利用驱动变速杠杆，调换中间轴上的主动齿轮，获得不同的齿轮结合，改变驱动轮转矩和速度。图1-1 简单变速器结构示意图从图1-1中可以看出，发动机的动力输出轴、中间轴、动力输入轴三轴间接相连，从而得到输出动力。当同步器(紫色)处于图中位置时，动力输出轴的两个蓝色齿轮实际上处于不工作状态(即动力输出轴并不会输出动力)，即所谓的空挡。图1-2 变速器换挡原理示意图如图1-2所示，拨动变速杆左移，从而使同步器右移，使之相邻的齿轮结合，各齿轮处于工作状态，动力输出轴开始输出动力，实现变速功能。图1-3 手动变速器换挡示意图图1-4 五挡手动变速箱结构示意图通常手动变速器设有多个挡位(如上图1-4)，大概就是在图1-1的结构上增加了几个齿轮。以2挡为例，当2挡时，同步器右移，与动力输出轴上的蓝色从动齿轮（）结合，将输入轴的动力传给输出轴，现实动力输出。当车辆需要倒挡时（R挡），在主动轴和动力输出轴之间加了一个齿轮，从而改变齿轮转向，达到倒车的目的。二、自动变速器原理（1）AT自动变速箱的结构及工作原理：图1-5 AT自动变速箱结构示意图现在的自动变速器大多是液力变矩器式自动变速器，主要通过两部分组成，即：和发动机飞轮相连的液力变矩器、紧贴在液力变矩器后面的变速机构。 图1-6 液力变矩器结构示意图 图1-7 液力变矩器工作原理示意图液力变矩器通常里面装满了传动油，利用高粘度的传动油，将动力输入轴的泵轮与动力输出轴的涡轮连接起来，以动带不动，实现动力的传递。如同两个对立而放的电扇，转动的电扇会带动不转动的电扇。图1-8 AT自动变速箱换挡示意图AT自动变速器的各个挡位全部通过离合片操控，以便达成变速。主要通过行星齿轮组达到扭矩转换的目的。（2）CVT自动变速箱的结构及工作原理：图1-9 CVT自动变速箱结构示意图CVT无级变速箱，由两个滑轮和一个金属带组成，两个滑轮都装备上了金属带。滑轮通过两块轮盘构成