毕业论文：三轴五档汽车变速器设计

机电及自动化学院

毕业设计（论文）

题 目 三轴五档汽车变速器设计
院(系)别 机电及自动化学院
专 业 机械工程及自动化

目 录
摘要 I
第一章 序言 1
1.1手动变速器（MT） 1
1.2自动变速器（AT） 2
1.3手动/自动变速器（AMT） 2
1.4无级变速器 3
1.5本章小结 4
第二章 机械式变速器的概述及其方案的确定 5
2.1变速器的功用和要求 5
2.2变速器结构方案的确定 5
2.2.1变速器传动机构的结构分析与型式选择 5
2.2.2倒档传动方案 7
2.3变速器主要零件结构的方案分析 8
2.4本章小结 11
第三章 变速器主要参数的选择与主要零件的设计 12
3.1变速器主要参数的选择 12
3.1.1档数和传动比 12
3.1.2中心距 13
3.1.3轴向尺寸 14
3.1.4齿轮参数 14
3.2各档传动比及其齿轮齿数的确定 16
3.2.1确定一档齿轮的齿数 16
3.2.2确定常啮合齿轮副的齿数 16
3.2.3确定其他档位的齿数 17
3.2.4确定倒档齿轮的齿数 17
3.3齿轮变位系数的选择 18
3.4本章小结 21
第四章 变速器齿轮的强度计算与材料的选择 22
4.1齿轮的损坏原因及形式 22
4.2齿轮的强度计算与校核 22
4.2.1齿轮弯曲强度计算 22
4.2.2齿轮接触应力 24
4.3本章小结 25
第五章 变速器轴的强度计算与校核 26
5.1变速器轴的结构和尺寸 26
5.1.1轴的结构 26
5.1.2确定轴的尺寸 27
5.2轴的校核 27
5.2.1第一轴的强度与刚度校核 28
5.2.2第二轴的校核计算 28
5.3本章小结 30
第六章 变速器同步器的设计及操纵机构 31
6.1同步器的结构 31
6.2同步环主要参数的确定 33
6.3变速器的操纵机构 35
6.4本章小结 35
结束语 36
致 谢 37
参考文献 38


摘要
变速器是汽车传动系统中重要的部件，主要用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，它设计的好坏直接影响到汽车的实际使用性能。本文参考现有变速器参数资料的基础上进行一定的改进，说明了货车变速器的设计计算过程，主要内容是参数的选择和所选零件参数的校核。
　　 本文叙述了机械式变速器的功用、要求，在已提供的设计参数基础上，通过计算分析确定结构方案和主要参数。说明
……（新文秘网https://www.wm114.cn省略1712字，正式会员可完整阅读）……　
琐的驾驶操作等缺点，阻碍了汽车高速发展的步伐，手动变速器会在不久“下课”，从事物发展的角度来说，这话确实有道理。但是从目前市场的需求和适用角度来看，笔者认为手动变速器不会过早的离开。
首先，从商用车的特性上来说，手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。以卡车为例，卡车用来运输，通常要装载数吨的货品，面对如此高的“压力”，除了发动机需要强劲的动力之外，还需要变速器的全力协助。我们都知道一档有“劲”，这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。特别是面对爬坡路段，它的特点显露的非常明显。而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点尚不具备。
其次，对于老司机和大部分男士司机来说，他们的最爱还是手动变速器。从我国的具体情况来看，手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史，资历较深的司机都是“手动”驾车的，他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的，如果让他们改变常规的做法，这是不现实的。虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍，但是大多数年轻的司机还是崇尚手动，尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感，所以一些中高档的汽车（尤其是轿车）也不敢轻易放弃手动变速器。另外，现在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是手动变速器的，除了经济适用之外，关键是能够让学员打好扎实的基本功以及锻炼驾驶协调性。
第三，随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭，对于普通工薪阶级的老百姓来说，经济型轿车最为合适，手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家，而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等国内厂家的经济型轿车都是手动变速的车，它们的各款车型基本上都是5档手动变速。
1.2自动变速器（AT）
自动变速器（AutomaticTransmission）[1]，利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。
在中档车的市场上，自动变速器有着一片自己的天空。使用此类车型的用户希望在驾驶汽车的时候为了简便操作、降低驾驶疲劳，尽可能的享受高速驾驶时快乐的感觉。在高速公路上，这是个体现地非常完美。而且，以济南市来说，现在的交通状况不好，堵车是经常的事情，有时要不停地起步停步数次，司机如果使用手动档，则会反复地挂档摘档，操作十分烦琐，尤其对于新手来说更是苦不堪言。使用自动档，就不会这样麻烦了。
在市场上，此类汽车销售状况还是不错的，尤其是对于女性朋友比较适合，通常女性朋友驾车时力求便捷。而我国要普及这种车型，关键要解决的是路况问题，现在的路况状况不均匀，难以发挥自动档汽车的优势。
1.3手动/自动变速器（AMT）
其实通过对一些车友的了解，他们并不希望摒弃传统的手动变速器，而且在某些时候也需要自动的感觉。这样手动/自动变速器便由此诞生。这种变速器在德国保时捷车厂911车型上首先推出，称为Tiptronic，它可使高性能跑车不必受限于传统的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。此型车在其档位上设有“+”、“-”选择档位。在D档时，可_变换降档(-)或加档(+)，如同手动档一样。
自动—手动变速系统向人们提供两种驾驶方式—为了驾驶乐趣使用手动档，而在交通拥挤时使用自动档，这样的变速方式对于我国的现状还是非常适合的。笔者曾在上面提到，手动变速器有着很大的使用_,而自动变速器也能适应女士_以及解决交通堵塞带来的麻烦，这样对于一些夫妻双方均会驾车的家庭来说，可谓是兼顾了双方，体现了“夫妻档”。虽然这种二合一的配置拥有较高的技术含量，但这类的汽车并不会在价格上都高不可攀，比如广州本田飞度1.3L CVT 两厢、南京菲亚特2004派力奥1.3 HL Speedgear、南京菲亚特 西耶那Speedgear EL这些“二合一”的车型价格均在10万元左右，这个价格层面还比较低的。所以，手动/自动车在普及上还是具有相当的优势。而汽车厂商和配套的变速器厂家应该以此为契机，根据市场要求精心打造此类变速器。因为这类变速器是有比较广阔的市场的。
1.4无级变速器
当今汽车产业的发展[3]，是非常迅速的，用户对于汽车性能的要求是越来越高的。汽车变速器的发展也并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界”。无级变速器最早由荷兰人范•多尼斯（VanDoorne’s）发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速器“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速器称为无级变速器，这是错误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速器只有换档是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速器有2～7个档。而无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档”。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。
从市场走向来看，虽然无级变速器是一个技术分量比较高的部件，但是也已经走进了普通轿车的“身体” 之中，广本两厢飞度每个排量都有一款配置了CVT无级变速器，既方便又省油，且售价也仅在9.68～11.68万元。而且奇瑞汽车销售公司表示QQ无级变速器型年底上市。看来无级变速器在中档车中的运用将越为广泛。






图1-1 奇瑞东方之子1.8L豪华型


2 毕业设计任务
1）掌握客车的结构和工作原理；
2）阅读客车设计的相关文献，掌握汽车设计的基本方法；
3）根据旅游客车总布置要求进行变速器设计。
表1-1 客车技术参数：
外形尺寸 长*宽*高（mm）: 7995 * 2430 * 3270
最大总质量（kg） 10060
轴距(mm) 3800
最小离地间隙(mm) 200
最高车速（km/h） 115
最大爬坡度（％） 30
制动距离（满载、30km/h）（m） ≤10

具体设计内容如下：
1）变速器主要参数的选择；
2）变速器的设计与计算；
3）同步器的设计；
4）变速器操纵机构设计。
1.5本章小结
主要表述了汽车变速的种类和各自的优缺点。


第二章 机械式变速器的概述及其方案的确定
2.1变速器的功用和要求
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。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。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。
对变速器的主要要求是：
1) 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。 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。
2) 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。
3) 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。
4) 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。
2.2变速器结构方案的确定
2.2.1变速器传动机构的结构分析与型式选择
有级变速器[1]与无级变速器相比，其结构简单、制造低廉，具有高的传动效 率（η=0.96~0.98），因此在各类汽车上均得到广泛的应用。
设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、档位数及各档的传动比，因为它们对汽车的动力性与燃料经济性都有重要的直接影响。
传动比范围是变速器低档传动比与高档传动比的比值。汽车行驶的道路状况愈多样，发动机的功率与汽车质量之比愈小，则变速器的传动比范围应愈大。目前，轿车变速器的传动比范围为3.0~4.5；一般用途的货车和轻型以上的客车为5.0~8.0；越野车与牵引车为10.0~20.0。
通常，有级变速器具有3、4、5个前进档；重型载货汽车和重型越野汽车则采用多档变速器，其前进档位数多达6~16个甚至20个。
变速器档位数的增多可提高发动机的功率利用效率、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5个前进档的变速器来说是 ……（未完，全文共26733字，当前仅显示4808字，请阅读下面提示信息。收藏《毕业论文：三轴五档汽车变速器设计》）