九档双中间轴十变速器设计正文

目 录目 录1第1章 绪论41.1汽车变速器概述41.1.1汽车变速器的功用41.1.2汽车变速器的分类51.1.3汽车变速器国内外发展状况51.2双中间轴变速器概述61.2.1双中间轴变速器的原理61.2.2双中间轴变速器的特点71.2.3汽车变速器国内外发展状况81.3课题设计意义91.4课题设计内容和方案101.4.1变速器设计应满足的基本要求101.4.2课题设计内容111.4.3课题设计方案12第2章 总体方案设计132.1车型及基本参数的选择132.2减速器的基本要求及型号设定152.2.1变速器的基本要求152.2.1变速器的型号设定152.3 变速器传动机构布置方案162.3.1 变速器传动方案分析与选择162.3.2 倒档布置方案192.3.3零部件结构方案分析192.4变速器操纵机构布置方案212.4.1变速器操纵机构概述212.4.2典型的操纵机构及其锁定装置222.5换挡机构形式24第3章 变速器主要参数的选取和计算273.1档数的选择273.2传动比的计算273.2.1传动比范围273.2.2变速器各档传动比的选取283.2.3变速器各档传动比的计算校核303.2.4中心距的计算343.2.5变速器的外形尺寸353.2.6齿轮参数的选择353.2.7各档齿轮齿数的分配及传动比的计算37第4章 变速器的设计与校核424.1 齿轮的校核424.1.1 齿轮材料的选择原则424.1.2变速器齿轮弯曲强度校核434.1.3变速器齿轮轮齿接触应力校核494.1.4变速器轮齿轮齿强度校核564.2 轴的结构与尺寸设计594.2.1 初选轴的直径594.3 轴的验算614.3.1 轴的刚度计算614.3.2轴的强度计算634.4 轴承选择与寿命计算664.4.1轴承的选择与寿命计算66第5章 同步器与操纵机构设计685.1 同步器设计685.1.1同步器的功用及分类685.1.2 惯性式同步器685.1.3 锁环式同步器主要尺寸的确定705.1.4同步器主要参数的确定715.2 操纵机构设计725.2.1 直接操纵手动换挡变速器735.2.2 远距离操纵手动换挡变速器73结论74致谢75参考文献76第1章 绪论随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化、个性化已经成为汽车发展的趋势。而变速器设计是汽车设计中重要的环节之一。它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在各种行驶工况下，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。因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标。在对汽车性能要求越来越高的今天，车辆的舒适性也是评价汽车的一个重要指标，而变速器的设计不合理，将会使汽车的舒适性下降，使汽车的运行噪声增大，影响汽车的整体性。1.1汽车变速器概述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、爬破、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。变速器设有空挡，可在起动发动机、汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒挡，使汽车获得倒退行驶能力。需要时，变速器还有动力输出功能。如图1-1所示即为车用变速器。图1-1 汽车变速器1.1.1汽车变速器的功用现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源，其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾，在传动系统中设置了变速器。变速器的功用是：（1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作；（2）在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；（3）利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。1.1.2汽车变速器的分类汽车变速器按传动比变化方式不同，可分为有级式、无级式和综合式三种。(1)有级式变速器应用最为广泛，它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。按所用轮系形式不同，有级式变速器又可分为有轴线固定式变速器和轴线旋转式变速器两种。目前，轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3-5个前进挡和一个倒挡；在重型货车用的组合式变速器中，则有更多挡位。所谓变速器挡数，均指前进挡位数。(2)无级式变速器的传动比在一定的范围内可按无限多级变化，常见的有电力式和液力式两种。电力式变速器在传动系统中也有广泛采用的趋势，其边素传动部件为直流串励电动机。液力式变速器的传动部件是液力变矩器。(3)综合式变速器是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其传动比可在最大值和最小值之间的几个间断范围内作无级变化，目前应用较多。1.1.3汽车变速器国内外发展状况目前，国内外汽车变速器的发展十分迅速，普遍研究和采用电控自动变速器，这种变速器具有更好的驾驶性能、良好的行驶性能、以及更高的行车安全性。但是驾驶员失去了驾驶乐趣，不能更好的体验驾驶所带来的乐趣。机械式手动变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠，具有良好的驾驶乐趣等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。在档位的设置方面，国外对其操纵的方便性和档位数等方面的要求愈来愈高。目前，4档特别是5档变速器的用量有日渐增多的趋势。同时，6档及以上变速器的装车率也在日益上升。1.2双中间轴变速器概述双中间轴变速器是目前多级变速的一个重要的发展方向，是指在汽车的传动系统中的变速器部分有两个输出轴或叫中间轴，这样的变速器结构目的主要是为了缩短多挡定轴式变速器的轴向尺寸，以便于其在整车上的布置，同时也是为了多挡时共用输入轴的主动齿轮，减少变速器零件，简化变速器结构和降低成本等。图1-2所示为双中间轴变速器的布置形式。图1-2 双中间轴变速器布置1.2.1双中间轴变速器的原理双中间轴变速器拥有两个对称分布的中间轴，如图1-3所示为8档双中间轴变速器各齿轮的作用及传动轴之间的相对位置。图1-3 8档双中间轴变速器结构采用双中间轴结构设计的变速器，每根中间轴和中间轴两端的轴承以及中间轴上的齿轮只承受二分之一的传动力，输入轴及主轴上每个齿轮的轮齿受力也只有传动力的二分之一，如图1-4中箭头所示为双中间轴变速器传动力的路线图。1.2.2双中间轴变速器的特点对大吨位的重型汽车（输入扭矩在800Nm以上）来说，车辆需要变速器的承载能力大、挡位多，双中间轴变速器的优势在这里得到了有效发挥。双中间轴变速器的比较优势主要体现在以下几个方面：（1）双中间轴变速器在中心距、壳体长度两个重要设计参数上，明显优于单中间轴变速器。这两个设计参数决定了双中间轴变速器重量轻，轴向尺寸短，有利于减轻整车重量，提高承载能力，便于整车布置。（2）双中间轴变速器的速比范围明显大于单中间轴变速器，在发动机功率相同的情况下，将直接影响到整车的最大爬坡度和最高车速这两个重要性能指标。（3）由于双中间轴变速器比单中间轴变速器前进挡多12个挡位，所以各挡之间的速比级差明显小于单中间轴变速器，有利于提高整车的加速性，可以使发动机始终处于最佳工作状态，大大降低整车的燃油消耗和污染排放。（4）采用双中间轴结构设计的变速器，每根中间轴和中间轴两端的轴承以及中间轴上的齿轮只承受二分之一的力（与单中间轴相比），输入轴及主轴上每个齿轮的轮齿受力也只有二分之一（与单中间轴相比）。（5）由于采用了对称布置的双中间轴，中间轴上每个齿轮施加给输入轴齿轮和主轴齿轮的径向力大小相等而方向相反，正好相互抵消，因此，从结构上保证了双中间轴变速器在设计时能够减小中心距，从而使变速器的轴向尺寸变短、重量降低。