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汽车变速箱设计

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更新时间：2014-02-13
发布人： majianyong

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摘要
变速箱是由装在变速箱壳体内各轴上不同齿数的齿轮和操纵机构组成的。根据需要将不同轴上不同齿数的齿轮啮合在一起，进行变速和改变从动齿轮的转动速率、方向，达到改变扭矩，转速和行驶方向的目的。变速箱可改变传动比，实现倒档和实现空挡。在变速箱中，齿轮，轴和操纵机构起着重要的作用。在设计的过程中主要各档传动比进行分配、计算，对各档齿轮齿数分配、计算，并对齿轮进行设计、计算，强度校核；对轴进行强度和刚度校核。变速箱的操纵机构设计包括选换挡机构设计和锁定机构设计两部分。选换挡机构包括操纵盖，拨叉，拨快，拨叉轴设计。锁定机构设计包括自锁机构设计，互锁机构设计和联锁机构设计。

关键字：齿轮；轴；轴操纵机构；锁定机构
DESING of a CERTAIN TYPE of GEARBOX
Gearbox is mounted on the shaft inside the gearbox housing of the gear teeth of different institutions and manipulation. According to the different needs of different axis of the gear teeth mesh together, the driven gear change speed and direction of rotation to change the torque, speed and direction for the purpose of traveling. Gearbox Can change the transmission ratio to achieve the realization of reverse and neutral. In the gearbox, the gear, shaft and bearings play an important role. In the process of designing the gear to check for strength; on the shaft to check the strength and stiffness; on the life of the bearings and check the limits of speed. Transmission shift control mechanism design, including design and the design of locking mechanism in two parts. The design of locking mechanism, including self-locking design, interlocking design and the design of interlocking institutions
Key words: Gear Axis Manipulation of body Locking mechanism

目录
前言 - 3 -
第一章机械式变速器的概述及其方案的确定 - 5 -
第一节变速器传动机构的结构分析与型式选择 - 6 -
1.1.1、档位数的确定 - 6 -
1.1.2、传动形式的确定 - 7 -
1.1.3、倒档的形式及布置方案 - 9 -
1.1.4、变速器操纵机构方案分析 - 11 -
第二节变速器主要零件的方案分析 - 11 -
1.2.1、齿轮 - 11 -
1.2.2、轴的结构形式 - 12 -
1.2.3 、换档结构型式 - 12 -
第二章变速器整体性能参数的确定 - 13 -
2.1、档数和传动比 - 13 -
2.2、中心距 - 15 -
第三章齿轮详细参数设计 - 15 -
第一节齿轮参数 - 15 -
3.1.1、齿轮模数 - 15 -
3.1.2、齿形、压力角α、螺旋角β和齿宽b - 16 -
3.1.3、各档齿轮齿数的确定 - 17 -
第二节齿轮参数的详细计算及校核 - 19 -
各齿轮参数表 - 23 -
第四章变速器轴的设计计算 - 24 -
第一节轴的结构及计算 - 24 -
4.1.1、轴的功用及设计要求 - 24 -
4.1.2、轴尺寸初选 - 24 -
4.1.3、轴的结构形状 - 25 -
4.1.4、轴的受力分析 - 27 -
4.1.5、轴的强度计算及校核 - 29 -
第二节轴上花键的设计计算 - 32 -
第五章同步器的设计 - 33 -
5.1同步器的结构 - 33 -
5.2、同步环主要参数的确定 - 35 -
第六章操纵机构 - 36 -
6.1、自锁装置 - 36 -
6.2、互锁装置 - 37 -
6.3、倒档锁装置 - 38 -
第七章变速器轴承的选择 - 38 -
7.1、轴承的转速 - 38 -
7.2、轴承的受力分析 - 39 -
参考文献 - 42 -
结论 - 43 -
致谢 - 44 -
前言
目前汽车上广泛采用的活塞式内燃机，其扭矩变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化。为解决此矛盾，扩大驱动轮扭矩和转速的变化范围，以适应其经常变化着的行驶条件，同时又使发动机保持在较为有利的工况下工作，汽车传动系的传动比必须是可以改变的，即能起变速作用。
变速器与发动机相接，是传动系的变矩－―变速机构。由传动机构和操纵机构两部分组成。大多数汽车的变速器都设有多个前进档位，用于改变发动机的转矩及转速，驱动汽车车轮的齿轮系统。当离合器接合时，变速器通过其输入轴接收来自发动机的转矩，转矩接着通过一组齿轮传递，或增大或直接传递，最后产生的转矩推动间接与驱动车轮相连的变速器输出轴转动，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要求。此外，变速器还应用于使汽车能倒退行驶和在起动发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。
从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为如下五大类：
一、手动变速器(MT)
手动变速器（Manual Transmission），也称手动挡，即用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。轿车手动变速器大多为四挡或五挡有级式齿轮传动变速器，并且通常带同步器，换挡方便，噪音小。手动变速在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆。手动变速器是与自动变速器相对而言的，其实在自动变速器出现之前所有的汽车都是采用手动变速器。手动变速器是利用大小不同的齿轮配合而达到变速的。
二、自动变速器（AT）
自动变速器（Automatic Transmission），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。
三、手动/自动变速器（AMT）
　自动变速器（Automatic/ Manual Transmission）能根据车速、油门、驾驶员命令等参数，确定最佳挡位，控制原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、换挡手柄的摘挡与挂挡以及发动机的油门开度的同步调节等操作过程，最终实现换挡过程的操纵自动化。AMT保持了原有机械变速器的基本结构，比较常用的进口AT（液力变矩器自动变速器），具有传动效率高、结构紧凑、成本低、易于制造、工作可靠及操纵方便等优点，尤其是其省油的特点适合于我国大、中巴与载重车应用。
四、无级变速器（CVT）
无级变速器 ( Continuously VariableTransmission)。这种变速器也称为无段变速箱或者无级变速器。这种变速器和普通自动变速器的最大区别是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速，其设计构思十分巧妙。由于CVT可以实现传动比的连续改变，从而得到传动系与发动机工况的最佳匹配，提高整车的燃油经济性和动力性，改善驾驶员的操纵方便性和乘员的乘坐舒适性，所以它是理想的汽车传动装置。无段变速箱轿车一样有自己的档位，停车档P、倒车档R、空档N、前进档D等，只是汽车前进自动换档时十分平稳，没有突跳的感觉。
五、双离合变速器（DCT）
双离合变速器（Double clutch Transmission）基于手动变速器而又不是自动变速器，除了拥有手动变速器的灵活性及自动变速器的舒适性外，还能提供无间断的动力输出。而传统的手动变速器使用一台离合器，当换挡时，驾驶员须踩下离合器踏板，使不同挡的齿轮做出啮合动作，而动力就在换挡期间出现间断，令输出表现有所断续。
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