设计简介
摘 要
变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，是汽车总成部件中的重要组成部分，是主要的传动系统。变速器的结构要求对汽车的动力性、燃料经济性、换档操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。
本文设计研究了三轴式五档手动变速器，其目的主要是基于对机械原理、机械设计、AutoCAD等知识的熟练运用和掌握，同时运用汽车构造、汽车设计、材料力学、互换性测量等学科知识，对三轴式变速器的各部件进行设计，并利用AutoCAD软件绘制装配图和零件图等六项内容。首先，本文将概述变速器的现状和发展趋势，介绍变速器领域的最新发展状况。其次，对工作原理做了阐述，对不同的变速器传动方案进行比较，选择合理的结构方案进行设计。再次，对变速器的各档齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了受力分析、强度和刚度校核计算,并为为这些元件选择合适的工程材料及热处理方法。对一些标准件进行了选型以及变速器的传动方案设计。简单讲述了变速器中各部件材料的选择。最后，本文将对变速器换档过程中的重要部件—同步器以及操纵机构进行阐述，讲述同步器的类型、工作原理、选择方法以及重要参数。
关键词：变速器；传动比；轴；齿轮；花键；校核
ABSTRACT
Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a direct impact on efficiency.
This design study of the three-axis 5-speed manual transmission, the purpose is based on the skillful of using mechanic theory ,mechanic design, AutoCAD. Meanwhile, my paper is incorporated structure of vehicle, design of vehicle, mechanic of materials, and survey of interchangeability. I will design the parts of three-shaft transmission, and using Auto CAD software, drawing assembly drawings and parts diagrams of five elements. At the same time the use of vehicle construction, automotive design, material mechanics, interchangeability of measurement knowledge of the subjects on the three-axis gearbox design file 12.At first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission.The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a better structure scheme.Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment.At last, I will introduce the operation mechanism and the synchronizer, which plays an important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer.At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design.
Key words: Transmission；Transmission Ratio；Shaft；Gear；spline； Checking
目 录
变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，是汽车总成部件中的重要组成部分，是主要的传动系统。变速器的结构要求对汽车的动力性、燃料经济性、换档操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。
本文设计研究了三轴式五档手动变速器，其目的主要是基于对机械原理、机械设计、AutoCAD等知识的熟练运用和掌握，同时运用汽车构造、汽车设计、材料力学、互换性测量等学科知识，对三轴式变速器的各部件进行设计，并利用AutoCAD软件绘制装配图和零件图等六项内容。首先，本文将概述变速器的现状和发展趋势，介绍变速器领域的最新发展状况。其次，对工作原理做了阐述，对不同的变速器传动方案进行比较，选择合理的结构方案进行设计。再次，对变速器的各档齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了受力分析、强度和刚度校核计算,并为为这些元件选择合适的工程材料及热处理方法。对一些标准件进行了选型以及变速器的传动方案设计。简单讲述了变速器中各部件材料的选择。最后，本文将对变速器换档过程中的重要部件—同步器以及操纵机构进行阐述，讲述同步器的类型、工作原理、选择方法以及重要参数。
关键词：变速器；传动比；轴；齿轮；花键；校核
ABSTRACT
Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a direct impact on efficiency.
This design study of the three-axis 5-speed manual transmission, the purpose is based on the skillful of using mechanic theory ,mechanic design, AutoCAD. Meanwhile, my paper is incorporated structure of vehicle, design of vehicle, mechanic of materials, and survey of interchangeability. I will design the parts of three-shaft transmission, and using Auto CAD software, drawing assembly drawings and parts diagrams of five elements. At the same time the use of vehicle construction, automotive design, material mechanics, interchangeability of measurement knowledge of the subjects on the three-axis gearbox design file 12.At first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission.The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a better structure scheme.Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment.At last, I will introduce the operation mechanism and the synchronizer, which plays an important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer.At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design.
Key words: Transmission；Transmission Ratio；Shaft；Gear；spline； Checking
目 录
摘要 I
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1汽车变速器的概述 1
1.2汽车变速器研究状况、发展趋势及成果 2
1.3汽车变速器设计的目的和意义 4
1.4汽车变速器的设计方法和研究内容 5
第2章 变速器的结构方案的确定 6
2.1变速器传动机构分析和布置方案的设计 6
2.1.1两轴式变速器和中间轴式变速器的特点分析 6
2.1.2变速器倒挡布置方案分析确定 7
2.1.3传动机构布置中齿轮安排的分析确定 8
2.2变速器零、部件结构方案分析确定 9
2.2.1齿轮形式 9
2.2.2变速器自动脱档机构形式分析确定 10
2.3本章小结 11
第3章 变速器主要参数的选择 12
3.1变速器档位数目及各档传动比 12
3.1.1变速器档位数目的确定 12
3.1.2主减速比的确定 12
3.1.3 变速器Ⅰ档传动比的确定 13
3.1.4变速器各档传动比的确定 15
3.2变速器中心距的确定 15
3.3变速器的外形尺寸 16
3.4变速器的齿轮参数的确定 17
3.4.1齿轮齿数 17
3.4.2齿轮模数 17
3.4.3齿形、压力角及螺旋角 19
3.4.4齿宽 21
3.4.5齿顶高系数 21
3.4.6齿轮的修正 21
3.5变速器各档齿轮齿数的分配 23
3.5.1确定一挡齿轮的齿数 23
3.5.2对中心距
进行修正 23
3.5.3确定常啮合传动齿轮副的齿数 24
3.5.4确定其他各档的齿数 26
3.5.5确定倒档齿轮齿数 31
3.6本章小结 33
第4章 变速器齿轮的设计及校核 34
4.1 齿轮的材料选择 34
4.1.1 齿轮坏损形式及避免错失 34
4.1.2 齿轮的材料选择 35
4.2计算各轴的转矩 36
4.3齿轮的强度计算 36
4.3.1轮齿的弯曲应力 36
4.3.2轮齿接触应力 39
4.3.3各档齿轮的强度计算校核 40
4.4计算各档齿轮的受力 48
4.5本章小结 51
第5章 变速器轴和轴承的设计及校核 52
5.1轴的设计 52
5.1.1轴的功用及其设计要求 52
5.1.2轴的结构设计 52
5.1.3轴的尺寸 53
5.2轴的强度验算 54
5.2.1轴的刚度验算 54
5.2.2轴的强度计算 59
5.2.3轴承的选择及校核 61
5.3本章小结 65
第6章 同步器的确定 66
6.1锁销式同步器 66
6.2锁环式同步器 67
6.3本章小结 68
第7章 操纵机构和箱体的确定 69
7.1操纵机构的功用 69
7.2 换档位置 69
7.3变速杆的布置 69
7.3.1直接操纵手动换挡变速器 69
7.3.2远距离操纵手动换挡变速器 70
7.4锁止装置 70
7.4.1互锁装置 70
7.4.2自锁装置 71
7.4.3倒档锁装置 71
7.5变速器箱体的设计 71
7.6本章小结 72
结论 73
参考文献 74
致谢 75
Abstract II
第1章 绪论 1
1.1汽车变速器的概述 1
1.2汽车变速器研究状况、发展趋势及成果 2
1.3汽车变速器设计的目的和意义 4
1.4汽车变速器的设计方法和研究内容 5
第2章 变速器的结构方案的确定 6
2.1变速器传动机构分析和布置方案的设计 6
2.1.1两轴式变速器和中间轴式变速器的特点分析 6
2.1.2变速器倒挡布置方案分析确定 7
2.1.3传动机构布置中齿轮安排的分析确定 8
2.2变速器零、部件结构方案分析确定 9
2.2.1齿轮形式 9
2.2.2变速器自动脱档机构形式分析确定 10
2.3本章小结 11
第3章 变速器主要参数的选择 12
3.1变速器档位数目及各档传动比 12
3.1.1变速器档位数目的确定 12
3.1.2主减速比的确定 12
3.1.3 变速器Ⅰ档传动比的确定 13
3.1.4变速器各档传动比的确定 15
3.2变速器中心距的确定 15
3.3变速器的外形尺寸 16
3.4变速器的齿轮参数的确定 17
3.4.1齿轮齿数 17
3.4.2齿轮模数 17
3.4.3齿形、压力角及螺旋角 19
3.4.4齿宽 21
3.4.5齿顶高系数 21
3.4.6齿轮的修正 21
3.5变速器各档齿轮齿数的分配 23
3.5.1确定一挡齿轮的齿数 23
3.5.2对中心距
进行修正 233.5.3确定常啮合传动齿轮副的齿数 24
3.5.4确定其他各档的齿数 26
3.5.5确定倒档齿轮齿数 31
3.6本章小结 33
第4章 变速器齿轮的设计及校核 34
4.1 齿轮的材料选择 34
4.1.1 齿轮坏损形式及避免错失 34
4.1.2 齿轮的材料选择 35
4.2计算各轴的转矩 36
4.3齿轮的强度计算 36
4.3.1轮齿的弯曲应力 36
4.3.2轮齿接触应力 39
4.3.3各档齿轮的强度计算校核 40
4.4计算各档齿轮的受力 48
4.5本章小结 51
第5章 变速器轴和轴承的设计及校核 52
5.1轴的设计 52
5.1.1轴的功用及其设计要求 52
5.1.2轴的结构设计 52
5.1.3轴的尺寸 53
5.2轴的强度验算 54
5.2.1轴的刚度验算 54
5.2.2轴的强度计算 59
5.2.3轴承的选择及校核 61
5.3本章小结 65
第6章 同步器的确定 66
6.1锁销式同步器 66
6.2锁环式同步器 67
6.3本章小结 68
第7章 操纵机构和箱体的确定 69
7.1操纵机构的功用 69
7.2 换档位置 69
7.3变速杆的布置 69
7.3.1直接操纵手动换挡变速器 69
7.3.2远距离操纵手动换挡变速器 70
7.4锁止装置 70
7.4.1互锁装置 70
7.4.2自锁装置 71
7.4.3倒档锁装置 71
7.5变速器箱体的设计 71
7.6本章小结 72
结论 73
参考文献 74
致谢 75
