九檔雙中間軸十變速器設(shè)計(jì)正文

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1、目 錄 目 錄 1 第1章 緒論 4 1.1汽車變速器概述 4 1.1.1汽車變速器的功用 4 1.1.2汽車變速器的分類 5 1.1.3汽車變速器國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 5 1.2雙中間軸變速器概述 6 1.2.1雙中間軸變速器的原理 6 1.2.2雙中間軸變速器的特點(diǎn) 7 1.2.3汽車變速器國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 8 1.3課題設(shè)計(jì)意義 9 1.4課題設(shè)計(jì)內(nèi)容和方案 10 1.4.1變速器設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求 10 1.4.2課題設(shè)計(jì)內(nèi)容 11 1.4.3課題設(shè)計(jì)方案 12 第2章 總體方案設(shè)計(jì) 13 2.1車型及基本參數(shù)的選擇 13 2.2減速器的基本要求及型號

2、設(shè)定 15 2.2.1變速器的基本要求 15 2.2.1變速器的型號設(shè)定 15 2.3 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 16 2.3.1 變速器傳動(dòng)方案分析與選擇 16 2.3.2 倒檔布置方案 19 2.3.3零部件結(jié)構(gòu)方案分析 19 2.4變速器操縱機(jī)構(gòu)布置方案 21 2.4.1變速器操縱機(jī)構(gòu)概述 21 2.4.2典型的操縱機(jī)構(gòu)及其鎖定裝置 22 2.5換擋機(jī)構(gòu)形式 24 第3章 變速器主要參數(shù)的選取和計(jì)算 27 3.1檔數(shù)的選擇 27 3.2傳動(dòng)比的計(jì)算 27 3.2.1傳動(dòng)比范圍 27 3.2.2變速器各檔傳動(dòng)比的選取 28 3.2.3變速器各檔傳動(dòng)比的計(jì)算校核

3、 30 3.2.4中心距的計(jì)算 34 3.2.5變速器的外形尺寸 35 3.2.6齒輪參數(shù)的選擇 35 3.2.7各檔齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算 37 第4章 變速器的設(shè)計(jì)與校核 42 4.1 齒輪的校核 42 4.1.1 齒輪材料的選擇原則 42 4.1.2變速器齒輪彎曲強(qiáng)度校核 43 4.1.3變速器齒輪輪齒接觸應(yīng)力校核 49 4.1.4變速器輪齒輪齒強(qiáng)度校核 56 4.2 軸的結(jié)構(gòu)與尺寸設(shè)計(jì) 59 4.2.1 初選軸的直徑 59 4.3 軸的驗(yàn)算 61 4.3.1 軸的剛度計(jì)算 61 4.3.2軸的強(qiáng)度計(jì)算 63 4.4 軸承選擇與壽命計(jì)算 66 4.

4、4.1軸承的選擇與壽命計(jì)算 66 第5章 同步器與操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 68 5.1 同步器設(shè)計(jì) 68 5.1.1同步器的功用及分類 68 5.1.2 慣性式同步器 68 5.1.3 鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定 70 5.1.4同步器主要參數(shù)的確定 71 5.2 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 72 5.2.1 直接操縱手動(dòng)換擋變速器 73 5.2.2 遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器 73 結(jié)　　論 74 致　　謝 75 參考文獻(xiàn) 76 第1章 緒論 隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，車型的多樣化、個(gè)性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢。而變速器設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。它是用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的

5、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。因此它的性能影響到汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在對汽車性能要求越來越高的今天，車輛的舒適性也是評價(jià)汽車的一個(gè)重要指標(biāo)，而變速器的設(shè)計(jì)不合理，將會(huì)使汽車的舒適性下降，使汽車的運(yùn)行噪聲增大，影響汽車的整體性。 1.1汽車變速器概述 變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬破、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋，可在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車滑行或停車時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽

6、車獲得倒退行駛能力。需要時(shí)，變速器還有動(dòng)力輸出功能。如圖1-1所示即為車用變速器。 圖1-1 汽車變速器 1.1.1汽車變速器的功用 現(xiàn)代汽車上廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的驅(qū)動(dòng)力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為解決這一矛盾，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置了變速器。 變速器的功用是： （1）改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作； （2）在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛； （3）利用空擋，中斷動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于變速

7、器換擋或進(jìn)行動(dòng)力輸出。 1.1.2汽車變速器的分類 汽車變速器按傳動(dòng)比變化方式不同，可分為有級式、無級式和綜合式三種。 (1)有級式變速器應(yīng)用最為廣泛，它采用齒輪傳動(dòng)，具有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。按所用輪系形式不同，有級式變速器又可分為有軸線固定式變速器和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器兩種。 目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動(dòng)比通常有3-5個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒擋；在重型貨車用的組合式變速器中，則有更多擋位。所謂變速器擋數(shù)，均指前進(jìn)擋位數(shù)。 (2)無級式變速器的傳動(dòng)比在一定的范圍內(nèi)可按無限多級變化，常見的有電力式和液力式兩種。 電力式變速器在傳動(dòng)系統(tǒng)中也有廣泛采用的趨勢，其邊素傳動(dòng)部件為直流串勵(lì)電動(dòng)機(jī)。液

8、力式變速器的傳動(dòng)部件是液力變矩器。 (3)綜合式變速器是指由液力變矩器和齒輪式有級變速器組成的液力機(jī)械式變速器，其傳動(dòng)比可在最大值和最小值之間的幾個(gè)間斷范圍內(nèi)作無級變化，目前應(yīng)用較多。 1.1.3汽車變速器國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 目前，國內(nèi)外汽車變速器的發(fā)展十分迅速，普遍研究和采用電控自動(dòng)變速器，這種變速器具有更好的駕駛性能、良好的行駛性能、以及更高的行車安全性。但是駕駛員失去了駕駛樂趣，不能更好的體驗(yàn)駕駛所帶來的樂趣。機(jī)械式手動(dòng)變速器具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)效率高、制造成本底和工作可靠，具有良好的駕駛樂趣等優(yōu)點(diǎn)，故在不同形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用。 在檔位的設(shè)置方面，國外對其操縱的方便性和檔位數(shù)等方

9、面的要求愈來愈高。目前，4檔特別是5檔變速器的用量有日漸增多的趨勢。同時(shí)，6檔及以上變速器的裝車率也在日益上升。 1.2雙中間軸變速器概述 雙中間軸變速器是目前多級變速的一個(gè)重要的發(fā)展方向，是指在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中的變速器部分有兩個(gè)輸出軸或叫中間軸，這樣的變速器結(jié)構(gòu)目的主要是為了縮短多擋定軸式變速器的軸向尺寸，以便于其在整車上的布置，同時(shí)也是為了多擋時(shí)共用輸入軸的主動(dòng)齒輪，減少變速器零件，簡化變速器結(jié)構(gòu)和降低成本等。圖1-2所示為雙中間軸變速器的布置形式。 圖1-2 雙中間軸變速器布置 1.2.1雙中間軸變速器的原理 雙中間軸變速器擁有兩個(gè)對稱分布的中間軸，如圖1-3所示為8檔雙

10、中間軸變速器各齒輪的作用及傳動(dòng)軸之間的相對位置。 圖1-3 8檔雙中間軸變速器結(jié)構(gòu) 采用雙中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變速器，每根中間軸和中間軸兩端的軸承以及中間軸上的齒輪只承受二分之一的傳動(dòng)力，輸入軸及主軸上每個(gè)齒輪的輪齒受力也只有傳動(dòng)力的二分之一，如圖1-4中箭頭所示為雙中間軸變速器傳動(dòng)力的路線圖。 1.2.2雙中間軸變速器的特點(diǎn) 對大噸位的重型汽車（輸入扭矩在800Nm以上）來說，車輛需要變速器的承載能力大、擋位多，雙中間軸變速器的優(yōu)勢在這里得到了有效發(fā)揮。雙中間軸變速器的比較優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）雙中間軸變速器在中心距、殼體長度兩個(gè)重要設(shè)計(jì)參數(shù)上，明顯優(yōu)于單中間軸變

11、速器。這兩個(gè)設(shè)計(jì)參數(shù)決定了雙中間軸變速器重量輕，軸向尺寸短，有利于減輕整車重量，提高承載能力，便于整車布置。 （2）雙中間軸變速器的速比范圍明顯大于單中間軸變速器，在發(fā)動(dòng)機(jī)功率相同的情況下，將直接影響到整車的最大爬坡度和最高車速這兩個(gè)重要性能指標(biāo)。 （3）由于雙中間軸變速器比單中間軸變速器前進(jìn)擋多1～2個(gè)擋位，所以各擋之間的速比級差明顯小于單中間軸變速器，有利于提高整車的加速性，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)始終處于最佳工作狀態(tài)，大大降低整車的燃油消耗和污染排放。 （4）采用雙中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的變速器，每根中間軸和中間軸兩端的軸承以及中間軸上的齒輪只承受二分之一的力（與單中間軸相比），輸入軸及主軸上每個(gè)齒輪的輪齒受力也只有二分之一（與單中間軸相比）。 （5）由于采用了對稱布置的雙中間軸，中間軸上每個(gè)齒輪施加給輸入軸齒輪和主軸齒輪的徑向力大小相等而方向相反，正好相互抵消，因此，從結(jié)構(gòu)上保證了雙中間軸變速器在設(shè)計(jì)時(shí)能夠減小中心距，從而使變速器的軸向尺寸變短、重量降低。