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1、目 录0 绪论0.1 本次毕业设计的目的与意义0.2 变速驱动桥简介0.3 变速驱动桥设计的基本要求1 变速器的总体方案设计1.1 变速器的功用及设计要求1.2 变速器传动机构的型式选择与结构分析1.2.1 三轴式变速器与两轴式变速器1.2.2 倒档的布置方案1.2.3 轴承的选择2 变速器齿轮的设计2.1 确定主减速器传动比2.2 最抵档传动比计算2.3 各挡齿轮的参数2.4齿轮校核2.4.1变速器齿轮弯曲强度校核2.4.2轮齿接触应力校核3轴的结构和尺寸设计3.1初选轴的直径3.2轴的强度校核3.3轴的刚度校核4 主减速器4.1主减速器结构形式的确定4.1.1主减速器的轮齿类型的选择4.1
2、.2主减速器减速形式的选择4.2 主减速器基本参数的选择与设计计算4.2.1 主减速齿轮计算载荷的确定4.2.2 从动齿轮大端分度圆直径和端面模数m4.2.3 主、从动齿轮齿面宽和4.2.5主减速器齿轮齿顶高系数与顶隙系数4.2.6主减速器齿轮中心距A4.3齿轮的基本参数5 差速器5.1差速器作用5.2差速器原理结构5.3对称式圆锥行星齿轮差速器的设计5.4 对称式圆锥行星齿轮差速器的设计和计算5.5差速器齿轮的材料6 结论变速驱动桥设计0 绪论0.1 本次毕业设计的目的与意义随着经济和科学技术的不断的发展，汽车工业也渐渐成为我国支柱产业，汽车的使用已经遍布全国。而随着我国加入WTO，人民生活
3、水平的不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。 在我国，汽车工业起步较晚。入世后，我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大，以及汽车行业持续快速的发展，如何设计出经济实惠，工作可靠，性能优良，且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有的机遇同时，不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还一定的差距，所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。经过这几年的刻苦学习，我掌握了多门基础知识和专业知识。在大学毕业，即将走向工作岗位之际，按国家教委和学校的要求，进行了对轿车五档变速器的设计。毕业设计是对每个大学生进行知识掌握与实际运用的一次
4、大检阅，充分体现了一个设计者的知识掌握程度和创新思想。通过本次设计，我将进一步巩固所学的知识，提高实际运用能力，并为以后参加工作打下良好的基础。0.2 变速驱动桥简介驱动桥从结构特点上可分为整体式（非断开）驱动桥和断开式驱动桥两种。从其功能特点上又可分为独立式驱动桥和变速驱动桥。驱动桥的主减速器、差速器和桥壳、半轴等都安装在一个独立的驱动桥壳中，与其他动力总成相互独立存在，成为独立式驱动桥。如载货汽车驱动桥基本都为独立式驱动桥。而轿车上，绝大部分车型为发动机前置前桥驱动形式，此时，把变速器和驱动桥两个动力总成合为一体，布置在一个壳体内，变速器输出轴也就是主减速器的输入轴，称此种桥为变速驱动桥。
5、此种结构在轿车上得到了十分广泛的应用。0.3 变速驱动桥设计的基本要求1）为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应提出如下设计要求：应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、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。设置空档，以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离；设置倒档，使汽车可以倒退行驶。工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。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，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。重量轻、体积小。影
6、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。传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。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。噪声小。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减小齿轮的噪声。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，遵守有关标准和法规。需要时应设计动力输出装置。2）驱动桥设计的是否合理直接影响到汽车使用性能的好坏。因此，设计驱动桥时应当满足如下基本要求：选择适当的主减速比,以保证汽车具有最佳的动力性和燃油经济性。外廓尺寸小,保
7、证汽车具有足够的离地间隙，以满足通过性要求。齿轮及其他传动件工作平稳,噪声小。在各种载荷和转速工况下,具有较高的传动效率。保证足够的强度和刚度条件下，尽可能降低质量,尤其是簧下质量,以减少不平路面的冲击载荷,从而提高汽车行驶平顺性。结构尽量简单，工艺性好。1 变速器的总体方案设计1.1 变速器的功用及设计要求变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。它作为汽车动力系统重要的组成部分，主要用于转变从发动机曲轴传出的转矩和转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同需求。此外，变速器还用于使汽车能倒退行驶和在起动发
8、动机以及汽车滑行或停车时使发动机与传动系保持分离；必要时还应有动力输出功能。为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应提出如下设计要求。应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、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。设置空档，以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离；设置倒档，使汽车可以倒退行驶。工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。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，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。重量轻、体积小。
9、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。传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。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。噪声小。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减小齿轮的噪声。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，遵守有关标准和法规。需要时应设计动力输出装置。1.2 变速器传动机构的型式选择与结构分析变速器的种类很多，按其传动比的改变方式可以分为有级、无级和综合式的。有级变速器按根据前进档档数的不同，可以分为三、四、五档和
10、多档变速器；而按其轴中心线的位置又分为固定轴线式、螺旋轴线式和综合式的。其中固定轴式应用广泛，有两轴式和三轴式之分，前者多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，而后者多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。 1.2.1 三轴式变速器与两轴式变速器现代汽车大多都采用三轴式变速器。以下是三轴式和两轴式变速器的传动方案。三轴式变速器如图1.1所示，其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接档。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。
11、其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距（影响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一优点。其缺点是：处直接档外其他各档的传动效率有所下降。 图1.1 轿车三轴式四档变速器 1第一轴；2 第二轴；3 中间轴两轴式变速器如图1.2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
12、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。 图1.2由于本设计的汽车是发动机前置，前轮驱动，因此采用二轴式变速器。本次设计为两轴式五档变速器。如图1.3 所示： 图1.3两轴式五档变速器1输入轴 2输入轴一档齿轮 3输入轴倒档齿轮 4倒档轴 5倒档轴倒档齿轮 6输入轴二档齿轮 7输入轴三档齿轮 8三、四档同步器 9输入轴四档齿轮 10支撑 11输入轴五档齿轮 12五档同步器 13输出轴 14输出轴五档齿轮 15输出轴四档齿轮 16输出轴三档齿轮 17输出
13、轴二档齿轮 18一、二档同步器 19输出轴倒档齿轮 20差速器半轴齿轮 21差速器星行星齿轮1.2.2 倒档的布置方案常见的倒档结构方案如图1.4有以下几种：图a为常见的倒挡布置方案。在前进档的传动路线中，加入一个传动，使结构简单，但齿轮处于正负交替对称变化的弯曲应力状态下工作。此方案广泛用于轿车和轻型货车的四档全同步器式变速器中。图b所示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，因而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。某些轻型货车四档变速器采用此方案。图c所示方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图d所示方案针对前者的缺点做了修改，因而经常在货车变
14、速器中使用。图e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f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用图g所示方案。其缺点是一、倒挡须各用一根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。综合考虑，本次设计采用图f所示方案的倒档换档方式 图1.4 变速器倒档换挡方式1.2.3 轴承的选择变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴套等。滚针轴承、滑动轴承套主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动的地方。变速器中采用圆锥滚子轴承虽然有直径较小、宽度较大因而容量大、可承受高
15、负荷等优点，但也有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点。 由于本设计的变速器为两轴变速器，具有较大的轴向力，所以设计中变速器输入轴、输出轴的前、后轴承按直径系列均选用圆锥滚子轴承。2 变速器齿轮的设计主要参数：发动机最大输出功率/转速：81kw/6000 rpm发动机最大转矩/转速：146N.m/3600 rpm最高车速：175km/h汽车总质量：1545kg汽车传动系统的布置形式：FF发动机的布置方式：横置轮胎：185/60 R142.1 确定主减速器传动比发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为：（ 2.1 ） 汽车行驶速度（km/h）； 发动机转速（r/min）； 车轮滚动半径（m）；
