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1、1 摘摘 要要 本设计的任务是设计一台用于轿车上的 FR 式的手动变速器 本设计采用 中间轴式变速器 该变速器具有两个突出的优点 一是其直接档的传动效率高 磨损及噪声也最小 二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档 传动比 根据轿车的外形 轮距 轴距 最小离地间隙 最小转弯半径 车辆重量 满载重量以及最高车速等参数结合自己选择的适合于该轿车的发动机型号可以 得出发动机的最大功率 最大扭矩 排量等重要的参数 再结合某些轿车的基 本参数 选择适当的主减速比 根据上述参数 再结合汽车设计 汽车理论 机械设计等相关知识 计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性 它功用是 改变传动比 扩大驱动
2、轮转矩和转速的变化范围 以适应经 常变化的行驶条件 如起步 加速 上坡等 同时使发动机在有利的工况下工 作 在发动机旋转方向不变的前提下 使汽车能倒退行驶 利用空档 中 断动力传递 以使发动机能够起动 怠速 并便于发动机换档或进行动力输出 这台变速器具有五个前进档 包括一个超速档五档 和一个倒档 并通过锁环 式同步器来实现换档 关键词 变速器 锁环式同步器 传动比 中间轴 第二轴 齿轮 1 Abstract The duty of this design is to design a FR type manual transmission used in the saloon It s the
3、 countershaft type transmission gearbox This transmission has two prominent merits Firstly the transmission efficiency of the direct drive keeps off high the attrition and the noise are also slightest Secondly it s allowed to obtain in the biger gear ratio of the first gear when the center distance
4、is smaller According to the contour track wheel base the smallest ground clearance the smallest turning radium the vehicles weight the all up weight as well as the highest speed and so on union the choosing engine model we can obtain the important parameters of the max power the max torque the displ
5、acement and so on According to the basic parameters of the certain saloon choose the suitable final drive ratio According to the above parameters combining the knowledge of automobile design automobile theory machine design and so on calculate the correlated parameters of the gearbox and proof the r
6、ationality of the design Its function is Changing gear ratio expanding the torque of the driving wheel and the range of the rotational speed to adapt the travel condition which frequently changes like start acceleration climbing and so on simultaneously causes the engine to work under the advantageo
7、us operating mode Under the premise of the invariable rotation enables the automobile to travel back Using neutral severances the power transmission to make the engine start idle and is advantageous for the engine to shift gears or to carry on the dynamic output This gearbox has five including over
8、drive fifth gear and a reverse gear and through the inertial type of synchronizer to realize shift gears Key word transmission inertial type of synchronizer gear ratio countershaft second axis gear 1 目目 录录 第第 1 章章 变速器的概述变速器的概述 1 1 1 变速器功用及设计要求 1 1 1 1 汽车变速器的功用 1 1 1 2 变速器的设计要求 1 1 2 设计任务及主要数据 2 第第 2
9、 章章 变速器的选择及主要零件设计变速器的选择及主要零件设计 3 2 1 变速器的选择 3 2 1 1 两轴式变速器与三轴式变速器 3 2 2 倒档传递方案 5 2 3 变速器主要零件的分析 6 2 3 1 齿轮型式 6 2 3 2 换挡结构形式 7 2 4 轴承形式 7 2 5 传动方案的最终设计 8 第第 3 章章 变速器传动机构的计算变速器传动机构的计算 9 3 1 变速器主要参数的选择 9 3 1 1 档位数的确定及传动比初选 9 3 1 2 中心距的确定 9 3 1 3 传动零件的设计 9 3 1 4 齿轮材料 压力角 螺旋角 和齿宽 b 10 3 1 5 各档齿轮参数的确定 11
10、3 2 变速器齿轮的强度计算 14 3 2 1 齿轮的损坏原因及形式 14 3 2 2 齿轮的强度计算与校核 14 3 2 3 齿轮接触强度的校核 16 第第 4 章章 变速器轴的强度计算与校核变速器轴的强度计算与校核 18 4 1 变速器轴的结构和尺 18 4 1 1 轴的结构 18 4 1 2 确定轴的尺寸 19 4 2 轴的校核 19 4 2 1 第一轴的强度与刚度校核 19 4 2 2 第二轴的校核计算 20 第第 5 章章 变速器同步器与操纵机构的设计变速器同步器与操纵机构的设计 23 1 5 1 同步器的设计 23 5 1 1 同步器的结构 23 5 1 2 同步环主要参数的确定
11、24 5 2 变速器的操纵机构 26 5 2 1 变速器操纵机构的功用 26 5 2 2 设计变速器操纵机构时 应满足的条件 26 参考文献 28 结论 29 致 谢 30 1 第第 1 章章 变速器的概述变速器的概述 现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源 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牵引力和车速能在相当大的范围内变化 为了解决这一矛盾 在传动系统中设置了变速器 1 11 1 变速器功用及设计要求变速器功用及设计要求 1 1 1 汽车变速器的功用汽车变速器的功用 1 变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求 改变发动机 的扭矩和转速 使汽车具有适合的牵
12、引力和速度 并同时保持发动机在最有利 的工况范围内工作 2 为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离 变速器具有倒档和空 档 3 利用空挡 中断动力的传递 以使发动机能够发动 怠速 以便于变速 器进行换挡和动力输出 1 1 2 变速器的设计要求变速器的设计要求 1 保证汽车具有较高的动力性和经济性指标 在汽车整体设计时 根据汽 车在重量 发动机参数及汽车使用要求 选择合理的变速器档数及传动比 来 满足这一要求 2 设置空挡 以保证汽车在必要时能将发动机与传动系统长时间分离 设 置倒档 使汽车可以倒退行驶 3 工作可靠 操纵轻便 汽车在行驶过程中 变速器内应有自动跳档 乱 档 换挡冲击等现象的
13、发生 为减轻驾驶员的疲劳强度 提高行驶安全性 操 纵轻便的要求日益显得重要 这可以通过采用同步器和预选气动换挡或自动 半自动换挡来实现 4 重量轻 体积小 影响这一指标的主要参数是变速器的中心距 选用优 质钢材 采用合理的热处理 设计合适的齿形 提高齿轮精度以及选用圆锥滚 柱轴承可以减小中心距 5 传动率高 为减小齿轮的啮合损失 应有直接挡 提高零件的制造精度 和安装质量 采用适当的润滑油都可以提高传动效率 1 6 噪音小 采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数 提高制造精度和安装 刚性可以减小齿轮的噪音 7 贯彻零件标准化 部件通用化和变速器总成系列化等设计要求 遵守有 关设计法规 8 需要时应
14、设计动力输出装置 除此之外 变速器应满足制造成本低 维修方便等要求 1 21 2 设计任务及主要数据设计任务及主要数据 题目名称 某货车五档手动变速器传动机构的设计 设计参数 发动机最大转矩 191 5N m 发动机最大功率 47 5kw 最高车速 91 5km h 最大转矩时转速 2100r min 最大功率时转速 3000r min 车轮滚动半径 335mm 总质量 4063kg 最高档传动比 1 第第 2 章章 变速器的选择及主要零件设计变速器的选择及主要零件设计 2 12 1 变速器的选择变速器的选择 目前 汽车上采用的变速器结构形式是多种多样的 这是由于各国汽车的 使用 制造及修理等
15、条件不同 也是由各种类型汽车的使用条件不同所决定的 变速器按千金当属不同 有三 四 五和多档变速器 根据轴的形式不同 又 分为 固定轴式 旋转轴式和综合式三类 究竟采用何种方式 除了汽车总布 置要求外 主要考虑一下三方面 1 变速器的径向尺寸 两轴式尺寸大 三轴式尺寸小 1 2 变速器的使用寿命 两轴式齿轮寿命短 三轴式寿命长 3 变速器的效率 其中固定轴式应用广泛 有两轴式和三轴式 中间轴式 之分 前者多用 于发动机前置前轮驱动的汽车上 后者多用于发动机后置后轮驱动的汽车上 2 1 1 两轴式变速器与三轴式变速器两轴式变速器与三轴式变速器 1 两轴式变速器的特点如下 两轴式变速器如图 2 1
16、 所示 与三轴式变速器相比 其结构简单 紧凑且 除最到档外其他各档的传动效率高 噪声低 轿车多采用前置发动机前轮驱动 的布置 因为这种布置使汽车的动力 传动系统紧凑 操纵性好且可使汽车质量 降低 6 10 两轴式变速器则方便于这种布置且传动系的结构简单 如图所 示 两轴式变速器的第二轴 即输出轴 与主减速器主动齿轮做成一体 当发 动机纵置时 主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮 当发动机横置时则可用圆 柱齿轮 从而简化了制造工艺 降低了成本 除倒档常用滑动齿轮 直齿圆柱 齿轮 外 其他档均采用常啮合斜齿轮传动 个档的同步器多装在第二轴上 这是因为一档的主动齿轮尺寸小 装同步器有困难 而高档的同步器也可以装 在第一轴的后端 如图示 两轴式变速器没有直接档 因此在高档工作时 齿轮和轴承均承载 因而 噪声比较大 也增加了磨损 这是它的缺点 另外 低档传动比取值的上限 ig 4 0 4 5 也受到较大限制 但这一缺点可通过减小各档传动比同时增大主 减速比来取消 图 2 1 两轴式变速器 1 第一轴 2 第二轴 3 同步器 1 2 三轴式变速器 三轴式变速器如图 2 2 所示 从结构外形看 三轴式变
