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，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。是汽车总成部件中的重要组成部分，是主要的传动系统总成之一。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。
本设计研究了二轴五挡手动变速器，其目的是熟练运用和掌握机械原理、机械设计、AutoCAD等知识，并利用AutoCAD软件绘制装配图和零件图等几项内容。对变速器的工作原理做了阐述，变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计并讲述了变速器中各部件材料的选择。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。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。对变速器的各挡齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了强度和刚度校核计算,并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的比较与选择。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、设计方法以及重要参数。
关键词：变速器；齿轮；同步器；设计；参数
ABSTRACT
Transmission used to change to the drive wheels on the engine torque ancd rotational speed, the purpose is in situ beginning, climbing, turn, accelerate, etc. Various kinds of driving conditions, make cars get different traction and the engine speed, and at the same time at the most favorable conditions range work. Car assembly components is the important constituent, is one of the main transmission system assembly. The transmission of the structure of the power, economy, car reliability and manipulation of portability, transmission and steadiness and efficiency to wait to have direct effect.
This design research two axis five block manual gearbox, its purpose is skillfully use and mastering mechanical principle, mechanical design, knowledge, and use AutoCAD AutoCAD software rendering drawings and parts chart and so on several content. The working principle of the transmission of this method and transmission each block and gear shaft to do a detailed design calculation, and the intensity of some standard check, the selection. The transmission scheme design and transmission components of the transmission about the choice of materials. This paper will outline the present situation and developing trend of the transmission is introduced, and the latest development of transmission field situation. The principle of work, explains the of different transmission transmission scheme comparison and selection of rational structure scheme design. Each block of the transmission gear and axis and bearing a detailed design calculation, and the intensity and rigidity check calculation for these components, and choose the appropriate engineering material and heat treatment method. For some standard of the driving scheme selection and transmission of the comparison and selection. Finally, this article will of the transmission shift process -- the important components synchronizer and manipulated mechanism is expounded, tells the type, synchronizer working principle and design method and important parameters.
Keywords: transmission; Gear; Synchronizer; Design; Parameter
目 录
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论……………………………………………………………………………1
1.1 概述……………………………………………………………………………1
1.1.1选题的目的及意义………………………………………………………1
1.1.2国内外研究现状…………………………………………………………2
1.1.3变速器的功用与分类……………………………………………………2
1.2设计的主要内容………………………………………………………3
第2章 变速器传动机构布置方案……………………………………………4
2.1变速器传动机构的布置……………………………………………………4
2.1.1变速器传动方案分析与选择……………………………………………4
2.1.2 倒挡传动方案 ……………………………………………………………7
2.2变速器各主要零、部件结构方案分析……………………………………………8
2.2.1 齿轮形式 …………………………………………………………………8
2.2.2 变速器轴承的选择 ………………………………………………………8
2.2.3 变速器操纵机构的布置方案 ……………………………………………8
2.2.4 换挡机构 …………………………………………………………………8
2.2.5 设计变速器操纵机构时应满足以下要求 ………………………………9
2.3本章小结…………………………………………………………………………10
第3章 变速器主要参数的选择及齿数的分配……………………………11
3.1概述及传动比确定………………………………………………………………11
3.1.1 挡数………………………………………………………………………11
3.1.2 变速器各挡传动比的确定………………………………………………11
3.1.3确定中心距 ………………………………………………………………14
3.1.4外形尺寸 …………………………………………………………………14
3.2齿轮参数的选择………………………………………………………………14
3.2.1模数的确定 ………………………………………………………………14
3.2.2压力角α …………………………………………………………………14
3.2.3螺旋角β …………………………………………………………………15
3.2.4齿宽b ……………………………………………………………………15
3.2.5齿顶高系数 ………………………………………………………………15
3.3各挡齿数的分配…………………………………………………………………16
3.3.1一挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………16
3.3.2对中心距A进行修正 ……………………………………………………16
3.3.3二挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………16
3.3.4三挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………17
3.3.5四挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………17
3.3.6五挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………17
3.3.7倒挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………18
3.4变速器齿轮的变位及齿轮螺旋角的调整…………………………………18
3.4.1一挡齿轮的变位 …………………………………………………………18
3.4.2二挡齿轮的变位 …………………………………………………………19
3.4.3三挡齿轮的变位 …………………………………………………………19
3.4.4四挡齿轮的变位 …………………………………………………………20
3.4.5五挡齿轮的变位 …………………………………………………………20
3.4.6倒挡齿轮的变位 …………………………………………………………21
3.5各挡齿轮主要参数的确定………………………………………………………22
3.5.1一挡齿轮参数 ……………………………………………………………22
3.5.2二挡齿轮参数 ……………………………………………………………23
3.5.3三挡齿轮参数 ……………………………………………………………23
3.5.4四挡齿轮参数 ……………………………………………………………24
3.5.5五挡齿轮参数 ……………………………………………………………25
3.5.6倒挡齿轮参数 ……………………………………………………………25
3.6齿轮的校核………………………………………………………………………27
3.6.1齿轮的损坏形式 …………………………………………………………27
3.6.2齿轮弯曲强度计算 ………………………………………………………27
3.6.3轮齿接触应力计算 ………………………………………………………31
3.7本章小结 ………………………………………………………………………35
第4章 变速器轴和轴承的设计与选择…………………………………………36
4.1概述………………………………………………………………………………36
4.2变速器轴的轴径和轴长设计计算………………………………………………36
4.3轴的结构设计……………………………………………………………………37
4.4变速器轴的强度计算……………………………………………………………37
4.4.1齿轮和轴上的受力计算 …………………………………………………37
4.4.2轴的刚度校核 ……………………………………………………………41
4.4.3轴的强度校核 ……………………………………………………………45
4.5轴承选择与寿命计算……………………………………………………………48
4.5.1输入轴轴承校核 …………………………………………………………49
4.5.2输出轴轴承校核 …………………………………………………………50
4.6本章小结…………………………………………………………………………51
第5章 变速器同步器及操纵机构的设计………………………………………52
5.1同步器的设计……………………………………………………………………52
5.1.1同步器的结构 ……………………………………………………………52
5.1.2同步环主要参数的确定 …………………………………………………53
5.2操纵机构及壳体的设计…………………………………………………………55
5.2.1操纵机构的设计 …………………………………………………………55
5.2.2操纵机构的设计 …………………………………………………………56
5.3本章小结…………………………………………………………………………56
结论………………………………………………………………………………………57
参考文献 ………………………………………………………………………………58
致谢………………………………………………………………………………………60
变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。是汽车总成部件中的重要组成部分，是主要的传动系统总成之一。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。
本设计研究了二轴五挡手动变速器，其目的是熟练运用和掌握机械原理、机械设计、AutoCAD等知识，并利用AutoCAD软件绘制装配图和零件图等几项内容。对变速器的工作原理做了阐述，变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计并讲述了变速器中各部件材料的选择。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。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。对变速器的各挡齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了强度和刚度校核计算,并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的比较与选择。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、设计方法以及重要参数。
关键词：变速器；齿轮；同步器；设计；参数
ABSTRACT
Transmission used to change to the drive wheels on the engine torque ancd rotational speed, the purpose is in situ beginning, climbing, turn, accelerate, etc. Various kinds of driving conditions, make cars get different traction and the engine speed, and at the same time at the most favorable conditions range work. Car assembly components is the important constituent, is one of the main transmission system assembly. The transmission of the structure of the power, economy, car reliability and manipulation of portability, transmission and steadiness and efficiency to wait to have direct effect.
This design research two axis five block manual gearbox, its purpose is skillfully use and mastering mechanical principle, mechanical design, knowledge, and use AutoCAD AutoCAD software rendering drawings and parts chart and so on several content. The working principle of the transmission of this method and transmission each block and gear shaft to do a detailed design calculation, and the intensity of some standard check, the selection. The transmission scheme design and transmission components of the transmission about the choice of materials. This paper will outline the present situation and developing trend of the transmission is introduced, and the latest development of transmission field situation. The principle of work, explains the of different transmission transmission scheme comparison and selection of rational structure scheme design. Each block of the transmission gear and axis and bearing a detailed design calculation, and the intensity and rigidity check calculation for these components, and choose the appropriate engineering material and heat treatment method. For some standard of the driving scheme selection and transmission of the comparison and selection. Finally, this article will of the transmission shift process -- the important components synchronizer and manipulated mechanism is expounded, tells the type, synchronizer working principle and design method and important parameters.
Keywords: transmission; Gear; Synchronizer; Design; Parameter
目 录
摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ
第1章 绪论……………………………………………………………………………1
1.1 概述……………………………………………………………………………1
1.1.1选题的目的及意义………………………………………………………1
1.1.2国内外研究现状…………………………………………………………2
1.1.3变速器的功用与分类……………………………………………………2
1.2设计的主要内容………………………………………………………3
第2章 变速器传动机构布置方案……………………………………………4
2.1变速器传动机构的布置……………………………………………………4
2.1.1变速器传动方案分析与选择……………………………………………4
2.1.2 倒挡传动方案 ……………………………………………………………7
2.2变速器各主要零、部件结构方案分析……………………………………………8
2.2.1 齿轮形式 …………………………………………………………………8
2.2.2 变速器轴承的选择 ………………………………………………………8
2.2.3 变速器操纵机构的布置方案 ……………………………………………8
2.2.4 换挡机构 …………………………………………………………………8
2.2.5 设计变速器操纵机构时应满足以下要求 ………………………………9
2.3本章小结…………………………………………………………………………10
第3章 变速器主要参数的选择及齿数的分配……………………………11
3.1概述及传动比确定………………………………………………………………11
3.1.1 挡数………………………………………………………………………11
3.1.2 变速器各挡传动比的确定………………………………………………11
3.1.3确定中心距 ………………………………………………………………14
3.1.4外形尺寸 …………………………………………………………………14
3.2齿轮参数的选择………………………………………………………………14
3.2.1模数的确定 ………………………………………………………………14
3.2.2压力角α …………………………………………………………………14
3.2.3螺旋角β …………………………………………………………………15
3.2.4齿宽b ……………………………………………………………………15
3.2.5齿顶高系数 ………………………………………………………………15
3.3各挡齿数的分配…………………………………………………………………16
3.3.1一挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………16
3.3.2对中心距A进行修正 ……………………………………………………16
3.3.3二挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………16
3.3.4三挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………17
3.3.5四挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………17
3.3.6五挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………17
3.3.7倒挡齿数及传动比的确定 ………………………………………………18
3.4变速器齿轮的变位及齿轮螺旋角的调整…………………………………18
3.4.1一挡齿轮的变位 …………………………………………………………18
3.4.2二挡齿轮的变位 …………………………………………………………19
3.4.3三挡齿轮的变位 …………………………………………………………19
3.4.4四挡齿轮的变位 …………………………………………………………20
3.4.5五挡齿轮的变位 …………………………………………………………20
3.4.6倒挡齿轮的变位 …………………………………………………………21
3.5各挡齿轮主要参数的确定………………………………………………………22
3.5.1一挡齿轮参数 ……………………………………………………………22
3.5.2二挡齿轮参数 ……………………………………………………………23
3.5.3三挡齿轮参数 ……………………………………………………………23
3.5.4四挡齿轮参数 ……………………………………………………………24
3.5.5五挡齿轮参数 ……………………………………………………………25
3.5.6倒挡齿轮参数 ……………………………………………………………25
3.6齿轮的校核………………………………………………………………………27
3.6.1齿轮的损坏形式 …………………………………………………………27
3.6.2齿轮弯曲强度计算 ………………………………………………………27
3.6.3轮齿接触应力计算 ………………………………………………………31
3.7本章小结 ………………………………………………………………………35
第4章 变速器轴和轴承的设计与选择…………………………………………36
4.1概述………………………………………………………………………………36
4.2变速器轴的轴径和轴长设计计算………………………………………………36
4.3轴的结构设计……………………………………………………………………37
4.4变速器轴的强度计算……………………………………………………………37
4.4.1齿轮和轴上的受力计算 …………………………………………………37
4.4.2轴的刚度校核 ……………………………………………………………41
4.4.3轴的强度校核 ……………………………………………………………45
4.5轴承选择与寿命计算……………………………………………………………48
4.5.1输入轴轴承校核 …………………………………………………………49
4.5.2输出轴轴承校核 …………………………………………………………50
4.6本章小结…………………………………………………………………………51
第5章 变速器同步器及操纵机构的设计………………………………………52
5.1同步器的设计……………………………………………………………………52
5.1.1同步器的结构 ……………………………………………………………52
5.1.2同步环主要参数的确定 …………………………………………………53
5.2操纵机构及壳体的设计…………………………………………………………55
5.2.1操纵机构的设计 …………………………………………………………55
5.2.2操纵机构的设计 …………………………………………………………56
5.3本章小结…………………………………………………………………………56
结论………………………………………………………………………………………57
参考文献 ………………………………………………………………………………58
致谢………………………………………………………………………………………60
