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1、摘 要变速器是汽车传动系的重要组成部分，其发展无疑代表着汽车工业的发展，它的设计也是汽车设计的一个重要部分。本设计的任务是设计一台用于9吨中型载货汽车上的FR式三轴式的手动变速器，以使变速器结构更加紧凑、合理，承载能力大，满足匹配中型载货汽车发动机之所需。本设计从后驱动变速器的总体方案开始，对传动系统的方案进行分析，档位的布置形式进行研究分析，变速器基本参数的选择，零部件结构方案的分析确定，同步器、操纵机构及箱体的设计选用。根据所配车型，结合上述参数，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。最终，用AutoCAD软件完成变速器装配图和零件图的绘制
2、。设计三轴式变速器，以进一步提升后驱动变速器的性能，增加后驱动中型载货汽车市场，满足不同层次的需求。关键词：变速器；轴；齿轮；同步器；设计ABSTRACTTransmission is an important of automobile transmission system.Undoubtedly,it represents the development of the automobile industry,its design is also an important part of automotive design. This design task is to design a
3、used for 9 tons of FR SHPMT automobile in three of the manual transmission shaft type r.The purpose is to enable the transmission has more compact and reasonable structure,carry capacity of large,meet the needs of SHPMT-car engines. In this paper,from the beginning of the overall program of rear-whe
4、el drive transmission,analyse the program of transmission system.Choose basic parameters of the transmission,determine the structure of the program components,design the synchronizer,manipulation of body and the box.According to the model selection,combine these parameters and the related knowledge
5、of Auto Design,Automotive Theory,Mechanical design ,calculate related parameters of transmission and prove the rationality of the design.Finally,achieve the assembly drawing and parts chart to use the soft ware of AutoCAD. Design the three-axis rigid support transmission to upgrade the performance o
6、f rear-wheel drive transmission,increase the market of rear-wheel drive SHPMT -cars,in order to satisfy the needs of different levels. Key words: Transmission;Shaft; Gear ; Synchronizer; Design目 录摘要Abstract 第 1章 绪 论11.1 概述选题的目的及意义11.2 国内外研究状况1 1.3 变速器的设计思想31.4 设计的主要内容4第 2章 变速器结构方案的设计52.1两轴式和三轴式变速器5变
7、速器的径向尺寸5变速器的寿命5变速器的效率62.2齿轮安排6整车总布置6驾驶员的使用习惯6提高平均传动效率6改善齿轮受载状况72.3换档结构方式7滑动齿轮换档7啮合套换档7同步器换档72.4倒档的结构方案及倒档轴的位置82.5变速器最低档传动比的确定82.6中心距的确定102.7变速器的传动方案及相关参数11第3章 变速器齿轮的设计123.1齿轮传动的失效形式12齿轮折断12齿面点蚀12齿面胶合133.2 变速器齿轮设计步骤13模数的选取13压力角14螺旋角14齿宽b15变位系数的选择原则153.3各档齿轮齿数的分配17确定一档齿轮的齿数17对中心距进行修正18确定常啮合传动齿轮副的齿数18确
8、定其他各档的齿数18确定倒档齿轮齿数19齿数和螺旋角具体计算如下193.4 齿轮的材料及其选择原则21常用的齿轮材料21齿轮材料的选择原则223.5圆柱齿轮强度的简化计算方法23接触强度计算23弯曲强度计算24第4章 变速器轴的设计294.1轴的设计29轴的功用及其设计要求29轴的尺寸29轴的结构设计30接合器设计314.2轴的受力分析与校核计算31轴的受力分析31轴的强度计算34轴的刚度计算37第5章 同步器设计405.1惯性式同步器405.2同步器工作原理425.3同步器的主要参数的确定43摩擦系数43同步环主要尺寸的确定44锁止角45同步时间t45第6章 变速器操纵机构466.1操纵机构
9、的功用466.2 换档位置图466.3变速杆的布置47直接操纵手动换挡变速器47远距离操纵手动换挡变速器476.4锁止装置47互锁装置47自锁装置49倒档锁装置49结 论51参考文献52致 谢53附 录54附录A 英文文献54附录B 文献翻译58第1章 绪 论1.1选题的目的及意义 现代汽车上广泛采用内燃机作为动力源，其转矩和转速的变化范围很小，而复杂的使用条件要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾，在传动系统中设置了变速器，用来改变传动比，扩大驱动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，同时使发动机在最有利的工况范围下工作；在发动机旋转方
10、向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。变速器设计的目的就是为了满足上述的要求，使汽车在特定的工况下稳定的工作。变速器除了要能满足一定的使用要求外，还要保证使其和汽车能有很好的匹配性，可以提高汽车的动力性和经济性，保证发动机在有利的工况范围内工作提高汽车的使用寿命、降低能源消耗、减少汽车的使用噪声等。这就要求设计人员依据汽车的技术参数，合理的选择变速器的参数，使所设计的变速器能和整车具有很好的匹配性。对变速器的要求。除一般便于制造、使用、维修以及质量轻、尺寸紧凑外，主要还有以下几点：1）保证汽车有必要的动力性和经济性。
11、2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。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）换挡迅速，省力，方便。6）工作可靠。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。8）变速器的工作噪声低。1.2 国内外研究状况现代汽车工业的飞速发展以及人们对汽车的要求不断的变化，机械式变速器不能满足人们的需要。从40年代初，美国成功研制出两挡的液力-机械变速器以来，自动变速器技术得到了迅速发展。80年代，美国已将液力自动变速器作为轿车的标准装备。1983年时，美国通用汽车公司的自动变速器装车率已经达到了94%。近些年来
12、，由于电子技术和电子计算机技术的发展，自动变速器技术已经达到了相当高的水平。自动变速器与机械式变速器相比，具有许多不可比拟的优势：提高发动机和传动系的使用寿命；提高汽车的通过性；具有良好的自适应性；操纵更加方便。目前，国内变速器厂商都朝无级变速器和自动变速器方向发展，国内现已有好几款轿车已经应用上无级变速器，而重型汽车则采用多中间轴的形式，将低速档和高速档区分开。汽车行驶的速度是不断变化的，这就要求汽车的变速器的变速比要尽量多，这就是无级变速(Continuously Variable Transmission简称CVT) 。尽管传统的齿轮变速箱并不理想，但其以结构简单、效率高、功率大三大显着
13、优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。在跨越了三个世纪的一百多年后的今天，汽车还没有使用上满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是,人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力,各大汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的热情，极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。这是世界范围尚未根本解决的难题，也是汽车变速器的研究的终极目标。围绕汽车变速箱四个研究方向，各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。1摩擦传动CVT金属带式无级变速箱(VDT-CVT)的传动功率已能达到轿车实用的要求，装备金属带式无级变速箱的轿车已达100多万辆。据报道：大排量6缸内燃机（2.8L）的奥迪A6轿车上装备的金属带式无级
14、变速箱Multitronic CVT ，能传动142kw（193bhp）功率，280Nm扭矩。这是真正意义的无级变速器。另一种摩擦传动CVT(名为Extroid CVT)是滚轮转盘式。日产把它装在概念车XVL上首次于去年东京车展展示，新款公爵(Cedric)车也装用这种CVT。可与3L以上排量的大马力内燃机(XVL的引擎输出为330Nm/194kw)搭配使用，可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。从V形橡胶带CVT到V型金属带CVT再到滚轮转盘式CVT，摩擦传动CVT的研究已持续了整整一个世纪，尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平，也已经装备上汽车达到了实用的水平。但齿轮变速箱依然占据
15、着半壁河山，这至少说明了四个问题：（1）无级变速（CVT）是汽车变速箱始终追逐的目标。（2）摩擦传动CVT实现大功率的无级变速传动是极为困难的。（3）摩擦传动CVT传动效率低是必然的。（4）摩擦传动CVT的效率，功率无法与齿轮变速相比。2液力传动人们经常把液力自动变速器（AT）和无级变速器（CVT）两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作，使开车变得简单、省力。但是, 液力自动变速器（AT）不是无级变速，是有级变速的自动控制，没有从根本上满足汽车对变速器的要求。从原始橡胶带无级变速箱到现代金属链无级变速箱、滚轮转盘式CVT，百年大回转说明：无级变速箱是汽车变速箱的最终归属，液力自动变速器只不过是一种过渡产品。3电控机械式自动变速器电控机械
