课程设计（论文）-4+1档手动变速箱设计.doc

车辆与动工程学院课程设计说明书1目录目录第 1 章 绪 论 ---------------------------------------------11.1 变速器的概述------------------------------------------21.2 机械式变速器的特点 ---------------------------------------2 第二章 变速器传动机构布置方案-----------------------------3 2.1 传动机构的布置方案分析 ---------------------------3 2.1.1 固定轴式变速器-----------------------------------32.2 变速器零、部件结构方案分析 ----------------------------42.2.1 齿轮型式 ----------------------------------------42.2.2 换档结构型式 ---------------------------------------4第三章 变速器主要参数选择 ----------------------------------53.1 中心距 A 的选定 -----------------------------------53.2 齿轮参数 -----------------------------------------53.2.1 模数的选取 -------------------------------------53.2.2 压力角 α ----------------------------------------63.2.3 螺旋角 β ---------------------------------------63.2.4 齿宽 b ----------------------------------------63.3 各档齿数的分配与计算 -------------------------------63.3.1 一档齿轮齿数的确定---------------------------------73.3.2 二档齿轮齿数的确定--------------------------------83.3.3 三档齿轮齿数的确定--------------------------------83.3.4 四档齿轮齿数的确定---------------------------------8 3.3.5 倒档齿轮齿数的确定--------------------------------8 3.3.6 各档齿轮参数表--------------------------------9 第四章 变速器的设计与计算 -------------------------------104.1 齿轮的强度计算 ---------------------------------104.2 轴的强度计算 ---------------------------------------104.2.1 初选轴的直径 ---------------------------------------10 4.2.2 轴的强度验算 ------------------------------------10 4.2.3 校核各挡齿轮处轴的强度和刚度 -------------------12 参考文献 ------------------------------------------------19车辆与动工程学院课程设计说明书2第一章第一章 绪论绪论1.1 变速器的概述变速器的概述 变速器有传动机构和操纵机构组成。

从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主 要分为：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） （1） 、手动变速器(MT) 手动变速器（Manual Transmission）采用齿轮组，每档的齿轮组的齿数是固定的，所 以各档的变速比是个定值(也就是所谓的“级” ) （2） 、自动变速器（AT）自动变速器（AutomaticTransmission） ，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门 踏板程度和车速变化，自动地进行变速而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可虽说 自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自 动分离或合闭，从而达到自动变速的目的 （3） 、手动/自动变速器（AMT）这种变速器在德国保时捷车厂 911 车型上首先推出，称为 Tiptronic，它可使高性能 跑车不必受限于传统的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣此型车在其档位 上设有“+” 、 “-”选择档位在 D 档时，可自由变换降档(-)或加档(+)，如同手动档一样4） 、无级变速器无级变速器最早由荷兰人范·多尼斯（VanDoorne’s）发明。

无级变速系统不像手动 变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以 随意变化，没有换档的突跳感觉它能克服普通自动变速器“突然换档” 、油门反应慢、油 耗高等缺点无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作 为常用的“档” 装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比 1.11.1 机械式变速器的特点机械式变速器的特点 机械式变速器结构简单，维修维护方便，造价低廉，窗洞效率高，工作可靠性强机 械式变速器分为两轴式和中间轴式两轴式多用于发动机前置的前驱的乘用车上，中间轴 式为发动机前置后驱和后置后驱的中型货车上中间轴式机械效率低，噪声大为两轴式 轴和轴承数少，所以结构简单，轮廓尺寸小和容易布置等有点 本次设计中的所选择的汽车及其主要参数如下所示：表 1-1 变速器设计的主要参数项目参数型号 基本参数 总质量 发动机最大功率 发动机最大扭矩483 4+1 档变速器2500Kg 48Kw/5200r/min 140N.m /3800r/min车辆与动工程学院课程设计说明书3第二章第二章 变速器传动机构布置方案变速器传动机构布置方案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 同形式的汽车上得到广泛的应用。

2.12.1 传动机构布置方案分析传动机构布置方案分析 2.1.12.1.1 固定轴式变速器固定轴式变速器 （1） 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连接 图分别示出了几种中间轴式变速器的传动方案各种传动方案的共同特点是:变速器的 第一轴后端与常啮合主动齿轮做成一体绝大多数方案的第二轴前端经轴支撑在第一轴的 后端的孔内,并且保持两轴轴线在同一直线上,经啮合套将它们连接后可得到直接挡使用 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 输出,此时变速器的传动效率高,可达到 90%以上,噪声低,齿轮和轴承的磨损减少因为直 接挡的利用率要高于其它挡位,因而提高了变速器的使用寿命;在其它前进挡位工作时,变速 器传递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递,因此在变速器中 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;档位高的齿 轮采用常啮合齿轮传动,挡位低的齿轮（一档）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的其它挡位的换档机构,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它挡位工作时,中间轴式变速器的 传动效率略有降低,这是它的缺 点 在挡数相同的情况下,中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数,轴的支撑方式,换挡方式 和倒挡传动方案以及挡位布置顺序上有差别图 2-2 中间轴式四档变速器如图 2-2 中的中间轴式四档变速器传动方案示例的区别为：图 2-2a、b 所示方案 有四对常啮合齿轮，倒档用直齿滑动齿轮换档第二轴为三点支承，前端支承在第一轴的 末端孔内，轴的中部和后端分别支承在变速器壳体和附加壳体上图 2-2a 所示的传动方案 又能达到提高中间轴和第二轴刚度的目的 以上各方案中,凡采用啮合齿轮传动的挡位,其换挡方式可以用同步器或啮合套来实现 同一变速器中,有的挡位用用同步器换挡,有的挡位用啮合套换挡,那么一定是挡位高的用同车辆与动工程学院课程设计说明书4步器换挡,挡位低的用啮合套换挡 发动机前置后轮驱动的承用车采用中间轴式变速器,为缩短传动轴长度,将第二轴加长 置于附加壳体内,如果在附加壳体内布置倒挡传动齿轮和换挡机构,还能减少变速器主体部 分的外形尺寸及提高中间轴和输出轴的刚度 因此，采用以下传动方案：2.22.2 变速器零、部件结构方案分析变速器零、部件结构方案分析 2.2.12.2.1 齿轮型式齿轮型式 变速器所用的齿轮有斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮两种。

与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮虽然制造时复杂、工作时有轴向力，但因其使用 寿命长、工作平稳、噪音小而仍然得到广泛的使用变速器中的长啮合齿轮均采用斜齿圆 柱齿轮，尽管这样会使长啮合齿轮数增加，并导致变速器的质量和转动惯量增大直齿圆 柱齿轮用于低档和倒档本次设计中除倒档外，其余全为斜齿圆柱齿轮 2.2.22.2.2 换档结构型式换档结构型式变速器换档结构型式有直齿滑动齿轮、啮合套、同步器等三种 汽车行驶时各档齿轮有不同的角速度，因此用轴向滑动齿轮方法换档，会在齿轮端面 产生冲击，并伴有噪音这使齿轮端面磨损加剧并过早损坏同时使驾驶员精神紧张，而 换档时的噪音又使汽车的舒适度减低由于变速器第二轴齿轮与中间轴齿轮啮合状态，所 以可用啮合套换档这时，因同时承受换档冲击载荷的接合齿齿数多，而轮齿又不参与换 档它们都不会过早损坏，但不能消除换挡冲击，所以仍要求驾驶员有熟练的操作技术 此外，因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的惯性力矩增大因此，这种换 档方法，目前只在某些要求不高的档位大货车变速器上使用使用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换档，而与操作技术熟练程度无关，从而提 高汽车的加速性、经济性、和行驶安全性。

同上述两种换档方法比较，虽然它有结构复杂、 制造精度要求高、轴向尺寸大、同步环使用寿命较短等缺点，但仍然得到广泛的应用 车辆与动工程学院课程设计说明书5第三章第三章 变速器主要参数选择变速器主要参数选择3.13.1 中心距中心距 A A 的选定的选定 对中间轴式变速器，是将中间轴与第二轴轴线之间的距离称为变速器的中心距 A对 两轴式变速器，将变速器输入轴与输出轴轴线之间的距离称为变速器的中心距 A它是一 个基本参数，其大小不仅对变速器的外形尺寸、体积大小由影响，而且对齿轮的接触强度 由影响中心距越小，齿轮的接触应力越大，齿轮的寿命越短因此，最小允许中心距应 当由保证齿轮必要的接触强度来确定变速器轴经轴承安装在壳体上，从布置轴承的可能 与反便和不因同一垂直面上的两轴承孔之间的距离过小而影响壳体的强度考虑，要求中心 距取大些此外，受一挡小齿轮齿数不能过少的限制，要求中心距也要大些还有，变速 器中心距取的过小，会使变速器长度增加，并因此使轴的刚度被削弱和使齿轮的啮合状态 变坏对于中间轴式变速器，初选中心距是可以根据以下经验公式计算:A=KA式中，A 为变速器中心距（mm） ；KA为中心距系数，乘用车：KA=8.9~9.3；Temax为发动 机的最大转矩（N.m） ；i1为变速器的一档传动比；ng为发动机的传动效率，取 96%。

而此次设计中的变速器为乘用车一类，发动机前置前驱，也可以根据变速器中心距 A 和发。