三轴式汽车变速器的设计毕业论文.doc
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1、 沈阳建筑大学毕业设计说明书毕 业 设 计 题 目 三轴式汽车变速器的设计 学院专业班级交通与机械工程学院 交通运输10-1班 学 生 姓 名 性别 男 指 导 教 师 职称 副教授 2014年 6 月 5 日内容摘要 变速器是汽车传动系的重要组成部件,它与离合器驱动桥等部件使动力装置输出的动力传到驱动车轮,使汽车实现起步、变速、减速等功能并.为汽车提供良好的动力性、燃油经济性。实现汽车变速与变矩的部件是传动系的核心部件,同时也是与传动装置匹配保证汽车性能的关键部件。目前变速器可分为手动变速与自动变速两类。自动变速器起步功能与变速功能合二为一,不单独存在,电传动则可以完全省去常规传动部分。本次
2、设计的变速器为采用三轴式结构带有同步器装置并具有超速档的五档轿车变速器,这样可提高发动机的功率利用率、汽车的经济性及平均车速,从而进一步提高汽车的运输效率,降低运输成本。在好路和空载行驶时才使用的超速档可充分地利用发动机功率,降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数,而减少发动机的磨损。采用锁环式同步器换档,减小齿轮间的摩擦。使变速器具有操纵简单、方便,换档轻便、迅速、无冲击,无噪声,而且承载能力强,工作可靠,制造容易、维修方便、使用寿命长等优点并在现代轿车上得到日益广泛的采用,为进一步开发变速器打下基础。关键词: 同步器 ; 变速器 ; 部件; 冲击AbstractThe transmission
3、 is the main component of motor vehicle gearing system. The components that are the transmission and the coupling driving axle force could give the power that is output by the power device to the driving wheel. And then the motor has functions of moving, gear shifting and decelerating and so on. The
4、se functions will supply the good power force and also can decrease the quality of oil for the car. The component that can change the motors vehicle gearshift and moment is the core part of the driving system. At the same time, it is also the key component if it marries with gearing device, because
5、they make sure the motors performances. At present, there have two kinds of transmissions: the manual transmission and the automatic transmission. The automatic transmission has two functions: the basic function and gearshift function. It cannot exist by itself. The electricity transmission can leav
6、e out the general gearing system. The transmission in this design is a transmission of five pigeonholes motor that has adopted three axes structure, the synchronizer and exceeds speed pigeonholing. So that it will improve the economy of motor vehicle and the average speed of a vehicle. Then it can i
7、mprove the transportation effectiveness of motto further and reduce the transportation cost. When the motto is living in the good pavement or the zero loads, the hypervelocity pigeonholes will be used. Through this way we can reduce the number of the motors running per kilometer and abrasion of the
8、motor. This design also adopts the synchronizer that is the style of lock-ring for reducing attrition in the small wheels. This way have many advantages, for examples, it is easy to operate and also convenient, fast and short of sound when we shift. It also can bear the over weight, easily produce,
9、conveniently maintain and has long life. This transmission has been used in modern cars widely and make a base for further develop the transmission.Keyword: Synchronous;transmission;component;shock 目录前 言6第一章. 变速器的结构分析与型式选择71.1 变速器传动机构的结构分析与型式选择71.2 变速器零、部件的结构分析与型式的选择81.2.1.齿轮型式81.2.3. 轴承型式91.2.4. 换档
10、机构的结构型式与分析91.3 变速器箱体的选择10第二章. 变速器基本参数的确定112.1 变速器的档位数和传动比112.2 中心距132.3 变速器的轴向尺寸132.4 齿轮参数142.4.1.齿轮模数142.4.2. 齿型、压力角及螺旋角152.4.3.齿宽152.4.4.齿顶高系数162.5 各档齿轮齿数的分配162.5.1.确定档齿轮的齿数162.5.2.修正中心距172.5.3.确定常啮合传动齿轮副的齿数172.5.4.确定其它档位的齿轮齿数182.5.5.确定倒档齿轮副的齿数19第三章. 变速器齿轮的设计计算203.1 变速器齿轮的几何尺寸计算203.2 变速器齿轮的强度计算与材料
11、选择223.2.1.齿轮损坏的原因及形式223.2.2.根据GB348083编制的汽车变速器圆柱齿轮强度的计算方法223.2.3 变速器齿轮的材料及热处理33第四章. 变速器轴与轴承344.1 变速器轴344.2 变速器轴承35第五章. 同步器和操纵机构375.1 锁环式同步器的工作原理375.2 锁环式同步器的主要结构参数385.2.1.摩擦锥面的半锥角385.2.2.摩擦锥面的平均半径和同步锥环的径向厚度385.3 同步器摩擦副的材料选择385.4 变速器的操纵机构39第六章. 结论及存在的问题40致 谢41参考文献42三轴式汽车变速器的设计 前 言 变速器用于转变发动机曲轴的转矩及转速以
12、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要求的需要。现在有级变速器因其结构简单、造价低廉、具有较高的传动效率在各种类型的汽车上得到广泛应用,而具有超速档的五档变速器在现代轿车上得到日益广泛的采用。未来的变速器将向操纵简单、方便、迅速、省力、体小、质轻、承载能力强、工作平稳、使用寿命长、无噪声等方面发展。变速器使汽车能以非常低的稳定车速行驶,而这种低的车速只靠内燃机的最低稳定转速是难以达到的。变速器的倒档使汽车可以倒退行驶;其空档使汽车在起动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机与传动系分离。有级变速器按其前进档的档位数分为三、四、五档及多档;而按
13、其轴中心线的位置又分为固定轴线式、旋转轴线式和综合式。固定轴线式变速器又分为两轴式、三轴式和多轴式。变速器的结构对汽车的动力性、经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接影响。 为保证变速器具有良好的工作性能,对变速器设计应满足如下要求:1.正确选择变速器的档位数和传动比,使之与发动机参数优化匹配,以保证汽车具有良好的动力性与经济性;2.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;3.操纵简单、方便、迅速、省力;4.传动效率高,工作平稳、无噪声;5.体小、质轻、承载能力强,工作可靠;6.制造容易、成本低廉、维修方便、使用寿命长;7.贯彻零
14、件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求,遵守有关标准规定。三轴式变速器与二轴式相比具有传动效率高,磨损及噪声也最小,并且在齿轮中心距较小的情况下依然可以获得大的一档传动比,本文设计的变速器为采用三轴式结构带有同步器装置并具有超速档的五档轿车变速器,其目的主要是掌握变速器的工作原理,设计方法和过程,并为进一步开发变速器打下基础。第一章. 变速器的结构分析与型式选择1.1 变速器传动机构的结构分析与型式选择有级变速器与无级变速器相比,其结构简单、造价低廉,具有较高的传动效率,因此在各种类型的汽车上得到广泛的应用。目前机械式变速器最为广泛采用的两种结构是两轴式和三轴式,其中三轴式变速器的第一轴常
15、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、二轴直接连接起来传递转矩则称为直接档。此时,齿轮、轴承及中间轴均不承载,而第一、二轴也仅传递转矩。因此,直接档的传动效率高,磨损及噪声也最小,这是三轴式变速器的主要优点。其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此,在齿轮中心距较小的情况下依然可以获得大的一档传动比,这是三轴式变速器的另一个优点。其缺点是:除直接档外其他各档的传动效率有所下降。考虑到以上因素决定本次设计的变速器采用三轴式结构。尽管与三轴式相比两轴式有结构简单、传动效率高、噪声低等优点。有级式变速器结构的发展趋势是增多常啮合齿轮副的数目,从而可采用
16、斜齿圆柱齿轮。后者比直齿圆柱齿轮有更长的寿命、更低的噪声,虽然其制造稍复杂些且在工作中有轴向力。因此,在变速器中,除低档及倒档齿轮外,直齿圆柱齿轮已被斜齿圆柱齿轮所代替。当然,常啮合齿轮副数的增多将导致变速器旋转部分总惯性力矩的增大。传动比范围是变速器低档传动比与高档传动比之比值。汽车行驶的道路状况越多样,发动机的功率与汽车质量之比越小,则变速器的传动比范围应越大。一般用途的轿车传动比为3.0-4.5。通常,有级变速器具有3个、4个、5个前进档;变速器档位数的增多可提高发动机的功率利用率、汽车的燃料经济性及平均车速,从而可提高汽车的运输效率,降低运输成本。但档位数增多也使变速器的尺寸及质量增大
17、,机构复杂,制造成本提高,操纵也复杂。当采用手动的机械式操纵机构时,要实现迅速、无声换档,对于多于五个前进档的变速器来说是困难的。因此,直接操纵式变速器档位数的上限为五档。某些轿车的变速器采用仅在好路和空载行驶时才使用的超速档。采用传动比小于1(约为0.7-0.8)的超速档,可更充分地利用发动机功率,降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数,因而会减少发动机的磨损,降低燃料消耗。综合以上诸多因素,决定本次设计的变速器采用五个前进档(其中一个为超速档),一个空档,一个倒档的传动结构。设计时首先根据所给的汽车参数确定变速器的传动比范围、档位数及各档传动比,因为它们对汽车的动力性与燃料经济性都有重要的直接
18、影响。本次设计三轴五档变速器,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、二轴同心,将一、二轴直接连接起来传递转矩时是直接档。此时齿轮、轴承及中间轴均不承载,且一、二轴仅传递转矩,此时磨损及噪音最小、传动效率高其它前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。1.2 变速器零、部件的结构分析与型式的选择1.2.1.齿轮型式由于斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮相比有运转平稳,噪声低,寿命长的优点,故设计中均选用斜齿圆柱齿轮。1.2.2.轴的结构与分析变速器轴在工作时承受转矩及弯矩,轴的明显变形将影响齿轮正常啮合,产生较大的噪声,降低使用寿命。轴的结构形状除应保证其强度与刚度外,还应
19、考虑齿轮、同步器及轴承等的安装、固定,它与加工工艺也有密切关系。第一轴与齿轮做成一体,其长度决定于离合器总成的轴向尺寸。第二轴制成阶梯式的以便于安装齿轮,合理利用材料但各截面尺寸不应相差悬殊。第二轴安装同步器齿座的花键采用渐开线花键且以大径定心为宜。旋转式中间轴支承在前后两个滚动轴承上。其上的一档齿轮与轴做成一体,而高档齿轮则用键或过盈配合与轴连接以便于更换。1.2.3. 轴承型式变速器多采用滚动轴承,即单列向心球轴承、单向推力球轴承、滚针轴承以及圆锥滚子轴承。根据变速器的结构选定,再验算其寿命。第一轴前轴承采用单列向心球轴承,后轴承为外圈带止动槽的单列向心球轴承。第二轴前端采用短圆柱滚子轴承
20、,后端采用圆锥滚子轴承。中间轴前端采用圆锥滚子轴承,后端也采用圆锥滚子轴承。变速器第二轴的常啮合齿轮与二轴之间多采用滚针轴承。为适应汽车变速器向着增大其承载能力,具有更高的可靠性,更长的寿命和更好的方向发展。变速器采用圆锥滚子轴承。因为与其它轴承相比,圆锥滚子轴承的直径小、宽度大、接触线长,因而容量大,可以承受高负荷。在承受同样载荷的情况下其径向尺寸可以减小,从而缩小中心距,减小变速器尺寸和质量。另外锥体、外圈及滚子间基本的几何关系使滚子能正确对中,确保轴承的可靠性及长寿命;接触线长加之锥角和配合选择适当,则可提高轴的刚度,使齿轮正确啮合,降低噪声,减少自动脱档的可能并提高其寿命;圆锥滚子轴承
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