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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告
（學(xué)生填表）
院系：車輛與動(dòng)力工程學(xué)院
課題名稱
柴油動(dòng)力SUV車設(shè)計(jì)——變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名
專業(yè)班級(jí)
課題類型
指導(dǎo)教師
職稱
課題來源
1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義
變速器是汽車上僅次于發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部件，自從有了汽車變速器的研究設(shè)計(jì)就成為汽車行業(yè)一個(gè)重要任務(wù)，。由于國內(nèi)汽車行業(yè)起步較晚，國外的汽車業(yè)一直領(lǐng)先于中國，當(dāng)然變速器也是一樣，現(xiàn)在的變速器分為手動(dòng)、自動(dòng)、有級(jí)、無級(jí)、手自一體等，自動(dòng)無級(jí)多檔變速器已成為當(dāng)今世界變速器研究的熱點(diǎn)，國內(nèi)部分企業(yè)也著手于自動(dòng)無級(jí)變速器的研究。國外的大眾、通用等一些大型汽車企業(yè)對(duì)變速器的研究設(shè)計(jì)更加加速了變速器的發(fā)展。
SUV柴油車興起于上世紀(jì)90年代，近年一直穩(wěn)占暢銷車型的頭位，SUV是集旅游、越野于一體的多功能車，在未來家庭轎車中占有重要地位。同時(shí)由于油價(jià)上漲有著先天節(jié)油優(yōu)勢的柴油車得到了重視，但是目前柴油版的SUV卻很少，因此開發(fā)柴油動(dòng)力的SUV具有廣闊的前景，當(dāng)然SUV車變速器也同樣肩負(fù)重大使命，所以SUV車變速器的研究設(shè)計(jì)是汽車業(yè)的需要也是整個(gè)人類的需要。
變速器使用改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡和加速等各種工況下使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。由于柴油版SUV比較少，所以其變速器的研究設(shè)計(jì)也不是很成熟，因此對(duì)SUV的變速器的研究還有很大的發(fā)展空間，也可以對(duì)柴油SUV車整體性能大的提高。
2. 國內(nèi)外同類設(shè)計(jì)（或同類研究）的概況綜述
近幾十年來國際汽車科技高速發(fā)展，一些領(lǐng)先技術(shù)不多引進(jìn)國內(nèi)，其中先進(jìn)的變速器技術(shù)首當(dāng)其沖裝配到國內(nèi)國產(chǎn)車中，在近些年國內(nèi)外汽車離合器的研究設(shè)計(jì)方法也出現(xiàn)了更先進(jìn)的方法技術(shù)，一CAD/CAE/CAM為代表的現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)方法正逐漸代替?zhèn)鹘y(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。許多大型應(yīng)用軟件也應(yīng)運(yùn)而生，如文件處理、繪圖軟件、數(shù)學(xué)分析軟件、數(shù)據(jù)庫管理軟件、加上計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的建立，以及基于這些通用軟件的專業(yè)應(yīng)用軟件的誕生，使“無紙化設(shè)計(jì)”在一些發(fā)達(dá)國家的機(jī)械制造企業(yè)中得以實(shí)現(xiàn)。
隨著高科技設(shè)計(jì)技術(shù)的應(yīng)用更加促進(jìn)了變速器的設(shè)計(jì)研究，從AT到ECVT，變速箱技術(shù)的演進(jìn)史代表了汽車科技的演進(jìn)史。目前最先進(jìn)的電控?zé)o級(jí)式自動(dòng)變速器(ECVT)更是頂尖汽車科技的代表。
世界上一些大型汽車企業(yè)開發(fā)了一系列先進(jìn)的技術(shù)，
主要產(chǎn)品為新六速自動(dòng)變速器,這是目前世界尚最先進(jìn)的自動(dòng)變速器，也有其他的一些先進(jìn)的變速器。例如：
梅塞德斯-奔馳：7前速變速箱
雷克薩斯：8前速自動(dòng)變速箱
第一輛自動(dòng)變速車:福特T型車 1908年,福特T型車最早采用一種兩個(gè)速比的自動(dòng)變速器。其構(gòu)造是采用多組齒輪,并且分成中央齒輪和周邊齒輪,最外邊則是一個(gè)轉(zhuǎn)輪,隨著中央齒輪從發(fā)動(dòng)機(jī)引入的扭矩不同,齒輪組相機(jī)行事,從而得到高低不一的轉(zhuǎn)速,，包括倒車擋的反向旋轉(zhuǎn)。
目前電控?zé)o級(jí)式自動(dòng)變速器(ECVT)更是頂尖汽車科技的代表
從AT到ECVT，變速箱技術(shù)的演進(jìn)史代表了汽車科技的演進(jìn)史。目前最先進(jìn)的電控?zé)o級(jí)式自動(dòng)變速器(ECVT)更是頂尖汽車科技的代表，而在CVT家族中，由計(jì)算機(jī)控制的無級(jí)式自動(dòng)變速器——電控?zé)o級(jí)式自動(dòng)變速器ECVT(Electronic Continuously Variable Transmission)無疑是其中最高科技的代表。與普通CVT相比，由電腦控制可以使ECVT在各種工作狀態(tài)下，保持最佳的傳動(dòng)比和圓滑過渡，ECVT能同時(shí)兼顧汽車的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性，在發(fā)動(dòng)機(jī)最佳轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)進(jìn)行傳動(dòng)比匹配。ECVT可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合控制，充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)性能，發(fā)動(dòng)機(jī)始終在最佳工況下工作，從而改善了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒過程，降低了廢氣的排放。
3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容乘用車的基本參數(shù)為：發(fā)動(dòng)機(jī)選用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，最高車速為135km/h，最小轉(zhuǎn)彎半徑≤5.5m，乘員人數(shù)5人，檔位數(shù)5+1，載重
量為0.5噸。
參照長安牌微型貨車的整體布局參數(shù)（網(wǎng)上可以查到），亞洲牌微型客車底盤實(shí)物（車輛實(shí)驗(yàn)室整車陳列室內(nèi)），長劍牌微型轎車實(shí)物（車輛實(shí)驗(yàn)室整車拆裝室內(nèi)）和有關(guān)的其他車型（查閱有關(guān)資料），完成乘用車的變速箱及起操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)任務(wù)
4. 設(shè)計(jì)（或研究）方法
過收集國內(nèi)外同類車型的資料，分析目前汽車通市場上該車型的最新發(fā)展?fàn)顩r。通過集體討論定出本次設(shè)計(jì)方案。借鑑類似的實(shí)體或模型認(rèn)識(shí)相應(yīng)部件的結(jié)構(gòu)，作出合理的設(shè)計(jì)設(shè)想，通過大家的通力合作設(shè)計(jì)出在市場上暢銷的車型。
5. 實(shí)施計(jì)劃
第5周 調(diào)研，搜索，分析資料；
第6周 全組集體討論，制定，確定總體方案；
第7-10周 完成主要總圖設(shè)計(jì)；
第11-14周 完成零部件圖設(shè)計(jì)，并完成手繪圖；
第15周 按要求編輯整理設(shè)計(jì)說明書；
第16周 整理圖紙及全部設(shè)計(jì)文件，最后交卷；
第17周 審核，互審評(píng)閱設(shè)計(jì)，答辯，評(píng)定成績。
指導(dǎo)教師意見
指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日
研究所（教研室）意見
研究所所長（教研室主任）簽字： 年 月 日
車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
柴油動(dòng)力ＳＵＶ車設(shè)計(jì)—變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
摘要
汽車變速器的主要用途是改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，使之能夠?qū)崿F(xiàn)變速行駛、倒退行駛，并且能夠使駕駛員在不必停止發(fā)動(dòng)機(jī)工作就能停車和停車時(shí)不必停止發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作的要求。
本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一款能滿足整車要求，即規(guī)定最高車速、最大扭矩、最大功率等要求的 SUV車變速器。通過分析各類型變速器的的結(jié)構(gòu)及性能，最終確定此變速器為中間軸式帶副箱的5+1檔變速器，即有五個(gè)前進(jìn)檔（包括超速檔）和一個(gè)倒檔，為了與整車相配，通過設(shè)計(jì)與計(jì)算得應(yīng)該采用直接操縱機(jī)構(gòu)。
通過傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)計(jì)算初步確定變速器主要尺寸，再通過接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)一步確定齒輪、軸、同步器等零部件的尺寸及材料。從而也可以估算出軸承等元件的壽命。
根據(jù)整車、離合器、汽車橫梁及傳動(dòng)軸等的形狀結(jié)構(gòu)可以確定變速箱箱體形狀，也可以確定變速箱與各相鄰部分的連接方法及結(jié)構(gòu)。確定變速器的位置及連接時(shí)應(yīng)該使變速器處于駕駛員最佳換檔位置。
關(guān)鍵詞：變速器，SUV，材料，傳動(dòng)比，強(qiáng)度
Transmission diesel SUV design
ABSTRACT
Automotive Transmission of the main purposes is to change the engine output torque and speed, so that it will be able to achieve speed and backwards motion, and the driver can not stop the engine work will stop and when not to stop parking engine moves the request.
This section is designed to meet the whole car requirements, which require maximum speed, maximum torque, the maximum power requirements of the SUV vehicle transmission. By analyzing various types of transmission of the structure and properties, This final coaxial transmission belt for the middle Vice box stall Transmission 5 +1, that is, five ahead stalls (including speeding stalls), and a Reverse.
To match with the vehicle, through the design and calculation should be used in the direct control agencies.
Through the transmission efficiency of the transmission ratio and the calculation of the initial design of the main transmission to determine size, Then contact strength and bending strength calculation further define the gears, shafts, and other parts Synchronizer size and materials. Thus can be estimated bearings and other components of life.
According Vehicle, Clutch, motor and transmission beams and other structural shapes can be identified gearbox box shape, Transmission also can be identified with the adjacent part of the connection method and structure. Transmission to determine the location and connection should make the driver in the best transmission shift position
KEYWORDS : Transmission, SUV, Material, transmission ratio，Strength
目 錄
第一章 前言......................................1
第二章 方案選擇..................................2
§2.1概述...................................... 2
§2.2變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案.....................3
第三章 變速器主要參數(shù)的初選......................4
§3.1擋數(shù).......................................4
§3.2傳動(dòng)比范圍.................................4
§3.3中心矩.....................................4
§3.4外形尺寸...................................5
§3.5齒輪參數(shù)...................................5
§3.5.1一擋齒輪各參數(shù)的計(jì)算...................5
§3.5.2直接擋齒輪各參數(shù)的計(jì)算.................7
§3.5.3其它前進(jìn)擋齒輪參數(shù)的計(jì)算...............8
§3.5.4倒擋齒輪各參數(shù)的計(jì)算...................9
第四章 變速器的計(jì)算與校核.......................10
§4.1齒輪強(qiáng)度計(jì)算..............................10
§4.2軸的強(qiáng)度計(jì)算..............................14
§4.2.1軸的受力分析與計(jì)算....................15
§4.2.2軸的強(qiáng)度計(jì)算..........................17
§4.2.3軸的剛度計(jì)算..........................19
§4.3軸承壽命計(jì)算..............................20
第五章 變速器操縱機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)元件.................22
§5.1變速器操縱機(jī)構(gòu)............................22
§5.2變速器結(jié)構(gòu)元件............................22
第六章 結(jié)論.....................................25
參考文獻(xiàn).........................................26
致謝.............................................27
III
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）
題目 柴油動(dòng)力SUV車設(shè)計(jì)——變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)
車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
柴油動(dòng)力ＳＵＶ——變速器設(shè)計(jì)
摘要
汽車變速器的主要用途是改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，使之能夠?qū)崿F(xiàn)變速行駛、倒退行駛，并且能夠使駕駛員在不必停止發(fā)動(dòng)機(jī)工作就能停車和停車時(shí)不必停止發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作的要求。
本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一款能滿足整車要求，即規(guī)定最高車速、最大扭矩、最大功率等要求的 SUV車變速器。通過分析各類型變速器的的結(jié)構(gòu)及性能，最終確定此變速器為中間軸式帶副箱的5+1擋變速器，即有五個(gè)前進(jìn)擋（包括超速擋）和一個(gè)倒擋，采用主、副箱結(jié)構(gòu),提高了軸的剛度。全部使用鎖環(huán)式同步器，使換擋更加平穩(wěn)，降低噪聲。為了與整車相配，通過設(shè)計(jì)與計(jì)算得應(yīng)該采用直接操縱機(jī)構(gòu)。
通過傳動(dòng)效率和傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)計(jì)算初步確定變速器主要尺寸，再通過接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度計(jì)算進(jìn)一步確定齒輪、軸、同步器等零部件的尺寸及材料。從而也可以估算出軸承等元件的壽命。
根據(jù)整車、離合器、汽車橫梁及傳動(dòng)軸等的形狀結(jié)構(gòu)可以確定變速箱箱體形狀，也可以確定變速箱與各相鄰部分的連接方法及結(jié)構(gòu)。確定變速器的位置及連接時(shí)應(yīng)該使變速器處于駕駛員最佳換擋位置。
關(guān)鍵詞：變速器，SUV，材料，傳動(dòng)比，強(qiáng)度
DIESEL-POWERED SUV——TRANSMISSION DESIGN
ABSTRACT
Automotive Transmission of the main purposes is to change the engine output torque and speed, so that it will be able to achieve speed and backwards motion, and the driver can not stop the engine work will stop and when not to stop parking engine moves the request.
This section is designed to meet the whole car requirements, which require maximum speed, maximum torque, the maximum power requirements of the SUV vehicle transmission. By analyzing various types of transmission of the structure and properties. This final coaxial transmission belt for the middle Vice box stall Transmission 5 +1, that is, five ahead stalls (including speeding stalls), and a Reverse. Adopt a main and vice- box structure, raised stalk of just degree.All adoption lock wreath type synchronous machines, is change to block Be getting more steady, lower noise.To match with the vehicle, through the design and calculation should be used in the direct control agencies.
Through the transmission efficiency of the transmission ratio and the calculation of the initial design of the main transmission to determine size, Then contact strength and bending strength calculation further define the gears, shafts, and other parts Synchronizer size and materials. Thus can be estimated bearings and other components of life.
According Vehicle, Clutch, motor and transmission beams and other structural shapes can be identified gearbox box shape, Transmission also can be identified with the adjacent part of the connection method and structure. Transmission to determine the location and connection should make the driver in the best transmission shift position
KEYWORDS : Transmission, SUV, Material, transmission ratio，Strength
目 錄
第一章 前言......................................1
第二章 方案選擇..................................2
§2.1概述...................................... 2
§2.2變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案.....................3
第三章 變速器主要參數(shù)的初選......................4
§3.1擋數(shù).......................................4
§3.2傳動(dòng)比范圍.................................4
§3.3中心距.....................................4
§3.4外形尺寸...................................5
§3.5齒輪參數(shù)...................................5
§3.5.1一擋齒輪各參數(shù)的計(jì)算...................5
§3.5.2直接擋齒輪各參數(shù)的計(jì)算.................7
§3.5.3其它前進(jìn)擋齒輪參數(shù)的計(jì)算...............8
§3.5.4倒擋齒輪各參數(shù)的計(jì)算...................9
第四章 變速器的計(jì)算與校核.......................10
§4.1齒輪強(qiáng)度計(jì)算..............................10
§4.2軸的強(qiáng)度計(jì)算..............................14
§4.2.1軸的受力分析與計(jì)算....................15
§4.2.2軸的強(qiáng)度計(jì)算..........................17
§4.2.3軸的剛度計(jì)算..........................19
§4.3軸承壽命計(jì)算..............................20
第五章 變速器操縱機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)元件.................22
§5.1變速器操縱機(jī)構(gòu)............................22
§5.2變速器結(jié)構(gòu)元件............................22
第六章 結(jié)論.....................................25
參考文獻(xiàn).........................................26
致謝.............................................27
III
車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
9
外文資料譯文
英文翻譯
這種網(wǎng)層登記保證了簾布的強(qiáng)度也表明了所需的網(wǎng)層數(shù)目，（如圖2.5）常規(guī)標(biāo)記為：
5.60-15/4PR（發(fā)動(dòng)機(jī)后置，速度達(dá)到150Km/h乘用車的輪胎）
7.00-14/8PR（速度達(dá)到150Km/h的貨車輪胎）
9.00-20/14PR（商用車輛的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)輪胎）
而且VW GOLF的備用輪胎要求胎壓為4.2bar在速度達(dá)到80Km/h能被驅(qū)動(dòng)。
2.2.2子午線輪胎
子午線輪胎由兩個(gè)通過簾布層徑向連接在一起的中心凸緣組成，因此也稱為徑向輪胎．一系列簾布層提供了所必須的剛度，盡管內(nèi)胎由胎面，胎緣，內(nèi)部簾線組成，但它也確保了輪胎的密封性（如圖２.５和２.１）．在乘用車的輪胎上，簾布層一般有人造纖維或尼龍簾線，帶狀鋼絲簾線或者由許多細(xì)鋼絲線連接在一起的鋼絲簾線，完全鋼絲簾線．為了突出帶狀鋼絲這一特點(diǎn)，這些輪胎也稱為＂鋼絲徑向輪胎＂，這些材料在胎緣上的位置如圖２.１８（７，８）．在商用車上，這種設(shè)計(jì)方法尤其重要，而且簾布層很可能由鋼絲組成．
堅(jiān)硬的帶將引起徑向震蕩，這不得不將車身和車輪懸架用一個(gè)徑向可塑性的構(gòu)件隔開，否則擔(dān)負(fù)在卵石路面或不好的路面上以不小于８０Ｋm／h的速度行使時(shí)將引起車身枯燥的噪音（參看圖３.６.５.２和５.１.２）．子午線另外的一個(gè)缺點(diǎn)就是，和斜交輪胎相比它的薄薄的輪胎胎緣的敏感性容易受損，它的優(yōu)點(diǎn)大于斜交輪胎的是：
更大有效行使里程；
轉(zhuǎn)矩小；
較好的防抱死性能；
較好的制動(dòng)性能；
在相同的胎壓下具較好的轉(zhuǎn)向性和較大的側(cè)向力；
在高速行駛時(shí)具有較高的乘坐舒適性．這些性能對(duì)于當(dāng)今的乘用車和商用車尤其重要．
2.2.3有內(nèi)胎輪胎和無內(nèi)胎輪胎
在乘用車上無內(nèi)胎輪胎幾乎全部代替了有內(nèi)胎輪胎，主要原因是無內(nèi)胎輪胎拆裝方便而且快，輪胎內(nèi)簾線自封性好．在無內(nèi)胎輪胎上，內(nèi)簾線代替了有內(nèi)胎輪胎的功能．例如，它防止空氣從輪胎放出來．它和簾布層是一個(gè)整體（不像有內(nèi)胎輪胎），不是在緊張的壓力下工作．如果輪胎被損壞了，破口處不會(huì)增大，不會(huì)很快的引起減壓和輪胎的報(bào)廢，無內(nèi)胎輪胎的應(yīng)用和輪緣外形和沖氣壓是分不開的．
因?yàn)楫?dāng)今還是一個(gè)不健全的社會(huì)，在很多國家還在使用有內(nèi)胎輪胎．當(dāng)選用有內(nèi)胎輪胎的時(shí)候，應(yīng)注意確保選用合適的型號(hào)．如果有內(nèi)胎的輪胎太大，將會(huì)形成折痕，如果太小將會(huì)形成氣壓過載，這都將減輕輪胎的壽命．為了防止這些現(xiàn)象的發(fā)生，輪胎可以按照胎緣標(biāo)選擇合適的輪胎．（圖２.１８?。常?
胎閥用來給輪胎充氣并保持所需的氣壓，無內(nèi)胎輪胎和有內(nèi)胎輪胎有各種不同的胎閥．最常用的太閥是所謂的＂扣入閥＂，閥身是由一個(gè)硬化的橡膠套管腳組成，它保證了凸緣孔處的密封性（圖２.２０）．把胎閥插進(jìn)去，它就發(fā)揮作用了，關(guān)閉胎閥就可以阻止污物的進(jìn)入．
高速行使時(shí)，胎閥可能要承受彎曲應(yīng)力，這樣就可能使氣壓降低．輪轂和輪緣可以用來阻止這類現(xiàn)象的發(fā)生．
２.２.４高寬比
高寬比Ｈ／Ｗ也就是外形輪廓影響輪胎性能也影響車輪的空間位置（圖２.８），在圖２.９中，高寬比為０.７的較窄的輪胎，簾線較少，防抱死性能好（圖２.３５），輪胎寬了使得它有較大的輪緣和較大的制動(dòng)盤，這樣可以傳遞較大的側(cè)向力和徑向力．
附圖翻譯
２.３）徑向輪胎的結(jié)構(gòu)，簾線之間有一個(gè)偏移角度在８８度和９０度之間．
２.４）帶狀鋼絲輪胎的結(jié)構(gòu)，簾線和中心線偏移角度在１５度和２５度之間．
２.５）目錄Ｔ（圖２.１２）中速度范圍內(nèi)的乘用車輪胎的徑向結(jié)構(gòu)，簾布層數(shù)和材料參閱胎緣結(jié)構(gòu)（圖２.１８），組成部分分別是：１，胎面花紋２，鋼絲帶３，人造纖維或尼龍材料的保護(hù)層４，胎緣５，兩簾布層結(jié)構(gòu)６，輪胎殼７，內(nèi)簾線８，膠織物９，輪胎外套１０，中心形狀１１，中心凸緣
2.6）無內(nèi)胎輪胎的插入橡膠閥，可以用于閥孔直徑是１１.５和１６的輪緣上，數(shù)字４３是總長度，另外也有更長的４９ＧＳ１１．５規(guī)格．
2.7）有內(nèi)胎輪胎硬化橡膠閥，規(guī)格是38/11.5或38/116。
2.8）Golflll上用的輪胎型號(hào)和相匹配的輪緣，所有的輪胎都裝有外緣（輪胎外表）為了實(shí)現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)，寬輪胎上利用負(fù)面效應(yīng)的翻轉(zhuǎn)半徑變?yōu)閮?yōu)勢是方法來改變車輪胎盤的偏距（圖3.102），缺點(diǎn)是不再安裝鎖鏈，改變了靈敏度。
2.9）如果中型乘用車有相同的外徑而且載荷量也相同。那么有四種型號(hào)的輪胎可以相互使用，型號(hào)65，55，45輪胎每一個(gè)允許使用a1”輪緣（也可以使用大一點(diǎn)的制動(dòng)盤），輪胎不同的寬度和長度可以互補(bǔ)，稱之為“輪胎印刷”。圖3.119很清楚的表達(dá)了不同標(biāo)準(zhǔn)路面和越野路面的結(jié)構(gòu)，65系列主要用于商用車，60，55，45系列主要用于越野車上。
2.10）輪胎平面，例如和外徑ODT相比輪緣直徑越大（圖2.11）制動(dòng)盤或制動(dòng)轂相應(yīng)也越大。這樣的話就有大制動(dòng)量和小的磨損趨勢。幅板式輪緣最耐用。
2.11）輪胎標(biāo)記具體標(biāo)準(zhǔn)，B是新胎斷面寬度
胎面模型（圖2.1可以看到）不包括在輪胎標(biāo)記內(nèi)，顯然，最大實(shí)際寬度必須和具體的輪緣還有驅(qū)動(dòng)橋鎖環(huán)聯(lián)系在一起考慮。輪胎半徑，和行使速度相聯(lián)系（參考圖2.2.8）左圖是幅板式輪緣，它為制動(dòng)蹄提供了更多的空間，可以安裝更大的制動(dòng)盤。
Ｗ是指新胎的名義寬度．高度Ｈ可以從胎緣直徑和輪胎外徑估算出來．可以把胎閥直徑ＯＤＴ和Ｗ帶入輪緣和胎壓為１.８bar和２.３bar的公式中計(jì)算高寬比：H=0.5(ODT-d)
????? 1"=1in=25.4mm
例如，在胎緣５Ｊ＊１４的１７５／６５，Ｒ１４８２Ｈ規(guī)格的輪胎上就可以這樣計(jì)算：ＯＤＴ＝５８４mm,d=14*25.4=356mm,W=177mm,
H/W=[0.5-(ODT-d)]/W=144/177=0.644
高寬比由兩位數(shù)字和百分號(hào)組成，我們稱之為＂系列＂，而且標(biāo)記為６５系列的輪胎的名義比率是６５％．較寬的輪緣例如６Ｊ＊１４的高度較小些．
2.2.5輪胎規(guī)格標(biāo)記方法
2.2.5.1速度能達(dá)到270Km/h的乘用車的標(biāo)記
歐洲輪胎及輪緣技術(shù)部的ETRTO包括了所有速度能達(dá)到270Km/h的乘用車和客車的詳細(xì)資料．
胎寬，mm
高寬比，％
輪胎結(jié)構(gòu)代號(hào)；
輪緣直徑；
操作指數(shù)，包括負(fù)荷指數(shù)，ＬＩ（載荷量指數(shù)）和速度級(jí)別ＧＳＹ．
下面舉例說明標(biāo)記方法：
175／65R14 82 H
其中，175是輪胎名義斷面寬度，
65是名義高寬比，
R是子午線結(jié)構(gòu)代號(hào)，
14是輪輞名義直徑，
82是負(fù)荷指數(shù)，
H是速度級(jí)別。
汽 車 底 盤 與 車 身
如圖2.12所示，子午線輪胎速度的分類是以當(dāng)前速度標(biāo)記，終止尺度和以前速度標(biāo)記為基礎(chǔ)的。輪胎制造商將 VR和ZR作為輪胎最大速度的標(biāo)志符號(hào)。F和M的意思是在緊急情況下所用的備胎。
個(gè)別輪胎上仍然用以前的表示方法：
例如 155SR13
155----新型輪胎和82系列的寬度
S-------速度標(biāo)記
R-------子午線輪胎
13-------輪緣直徑（用英寸表示）
2.2.5.2 美國乘用車的輪胎和尺寸標(biāo)準(zhǔn)
美國和歐洲國家采用“P”來表示輪胎，并且用來說明輪胎的斷面比值。
如：P 155/80 R 13 79 S
輪胎舊的速度表示方式用V=210km/h（或240km/h）,沿用至1992年；保時(shí)捷的928S型汽車采用這種標(biāo)記方法，例如：
225/50 VR 16
V-----速度符號(hào)
R-----子午線輪胎
輪胎和車輪
官方公文闡明了承載和氣壓的關(guān)系。在乘用車上把承載能力也就是載重說明（L1）當(dāng)作速度標(biāo)志，這些關(guān)系到車速160km/h?，胎壓2.5bar時(shí)的最小承載能力。車輛上未來的標(biāo)準(zhǔn)例如最高車速等對(duì)于輪胎氣壓是相當(dāng)重要的。由于L1用在100km/h以上，所以將來的承載量的曾加是每一次曾25kg。
L1=101 表示825kg
L1=102 表示850kg
L1=108 表示1000kg
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車輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書
第一章 前 言
汽車是重要的交通運(yùn)輸工具，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的標(biāo)志。汽車工業(yè)是資金密集，技術(shù)密集，人才密集，綜合性強(qiáng)，經(jīng)濟(jì)效益高的產(chǎn)業(yè)，世界各個(gè)工業(yè)發(fā)達(dá)的國家?guī)缀鯚o一例外的把汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。
汽車的研究、生產(chǎn)、銷售、營運(yùn)與國民經(jīng)濟(jì)許多部門都息息相關(guān)，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展起重要作用。
汽車也是社會(huì)物質(zhì)生活發(fā)展的標(biāo)志，汽車的保有量隨著國民人均收入的提高而增加，在許多發(fā)達(dá)國家中汽車已經(jīng)普及到家家戶戶，促使人們的社會(huì)生活方式發(fā)生顯著的變化，但是，汽車的數(shù)量過多也會(huì)造成環(huán)境污染以及交通擁堵，交通事故等社會(huì)問題，汽車工業(yè)還必須創(chuàng)造更新的產(chǎn)品來適應(yīng)環(huán)境保護(hù)，交通管理等方面的法規(guī)和政策的嚴(yán)格限制。
自第一輛車誕生到現(xiàn)在已經(jīng)有一百多年的時(shí)間了，在這一百多年的時(shí)間里，汽車工業(yè)從無到有，迅猛發(fā)展，產(chǎn)量大幅度增加，技術(shù)日新月異。目前，日本、美國、歐洲等資本主義國家的汽車工業(yè)已經(jīng)很成熟了，而發(fā)展中國家的汽車工業(yè)也正在崛起，但是還是需要面對(duì)很多困難，比如:技術(shù)落后，資金匱乏，人才不足，原料短缺等等。中國的汽車工業(yè)是解放以后才發(fā)展起來的，但是經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)有了翻天覆地的變化，相信在不久的將來中國的汽車工業(yè)會(huì)更加的強(qiáng)大。
第一章 方案選擇
§2.1 概述
變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋，可在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車滑行或停車時(shí)使閥動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪傳輸。變速器設(shè)有到黨，是汽車獲得倒退行駛能力。需要時(shí)，變速器還有動(dòng)力輸出功能。
對(duì)變速器題述如下基本要求：
1） 保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。
2） 設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸。
3） 設(shè)置倒擋，是汽車能倒退行駛。
4） 設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出
5） 換擋迅速、省力、方便。
6） 工作可靠。汽車行駛過程中，變速器不得有挑擋、亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。
7） 變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率。
8） 變速器的工作噪聲低。
除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。
滿足汽車必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比范圍和各擋傳動(dòng)比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜、比功率越小，變速器的傳動(dòng)比范圍越大。
變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可按前進(jìn)擋數(shù)和軸的形式不同分類。
在原由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上，再附加一個(gè)副箱體，這就在結(jié)構(gòu)變化不大的基礎(chǔ)上，達(dá)到增加變速器擋數(shù)的目的。近年來，變速器操縱機(jī)構(gòu)有向自動(dòng)操縱方向發(fā)展的趨勢。
§2.2變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案
機(jī)械式變速器應(yīng)具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，故在不同形式的汽車上的到廣泛應(yīng)用。
§2.2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析
1.固定軸式變速器
（1）兩軸式變速器 固定軸式變速器的兩軸式和中間軸式變速器應(yīng)用廣泛。其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)汽車上。
（2）中間軸式變速器 中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支承載發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上，第一軸上的花鍵用來裝設(shè)離合器的從動(dòng)盤，而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬向節(jié)連接。
SUV柴油車屬于多功能型轎車，工況復(fù)雜多變。所以對(duì)變速器有較高的要求，要求較寬的傳動(dòng)比范圍，所以選擇5加1擋變速器。此SUV車是發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)，所以采用中間軸式變速器，帶副箱的變速器倒擋和超速擋安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)，這樣布置除可以提高周的剛度、減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速擋的條件下，很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)擋的變速器。這樣的變速器很符合柴油SUV的工作條件，所以此車可以采用帶副箱的變速器。
第三章 變速器主要參數(shù)的選擇計(jì)算
§3.1擋數(shù)
柴油SUV是多功能轎車，可選五前進(jìn)擋和一個(gè)倒擋，即5+1擋?！ ?
§3.2傳動(dòng)比范圍
變速器傳動(dòng)比范圍是指變速器最低擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的
比值，最高擋是超速擋傳動(dòng)比為0.7~0.8，直接擋傳動(dòng)比是1，影響最低擋傳動(dòng)比的因素有：發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速所要求的最大爬坡能力、驅(qū)動(dòng)輪與路面間的附著能力、主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑以及所要求達(dá)到的最底穩(wěn)定行駛車速等，目前乘用車傳動(dòng)比范圍在3.0~4.5之間，重質(zhì)量輕些的商用車在5.0~8.0之間，其他商用車則更大。
§3.3中心距A
對(duì)中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸軸線之間的距離稱為變速器中心距A。它是一個(gè)基本參數(shù)，其大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸、在、體積和質(zhì)量大小有影響，而且對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。
1、中間軸式變速器中心距A的確定
初選中心距A時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
（3-1）
式中A為變速器中心距（mm）;Ka為中心距系數(shù)可，乘用車：Ka=8.9~9.3，
商用車：Ka=8.6~9.6，多擋變速器：Ka=9.5~11.0;Temax 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）；i1為變速器一擋傳動(dòng)比；為變速器傳動(dòng)效率，取96%。
計(jì)算：Temax=225Nm i1=4.11 =0.96 Ka=9.0
§3.4外形尺寸
變速器的橫向外形尺寸可，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間（過渡）齒輪和換擋機(jī)構(gòu)的布置確定。
影響變速器殼體軸向尺寸的因素有擋數(shù)、換擋機(jī)構(gòu)形式及齒輪形式。
§3.5齒輪參數(shù)
§3.5.1各參數(shù)的初選
1.模數(shù)
齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并且影響他的選取因數(shù)有很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪音、工藝要求等。
初選模數(shù)時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式下面計(jì)算：
= (3-2)
計(jì)算： K=1 Temax=225N·m
=
=
所以初選模數(shù)為3。
2.壓力角
齒輪壓力角較小時(shí)，重合度較121212大并降低了輪齒剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和退出嚙合時(shí)的動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時(shí)，可提高齒輪的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。
實(shí)際上，因國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為
3.螺旋角
斜齒輪在變速器中得到廣泛應(yīng)用。選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意它對(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)是齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。實(shí)驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。因此，從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角，以為宜；而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度和重合度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。
采用斜齒輪欲使中間軸上兩個(gè)斜齒輪的軸向力平衡，需滿足下述條件
由于T=Fa1r1=Fa2r2,為時(shí)兩軸向力平衡，需滿足
式中，F(xiàn)a1、Fa2為作用在中間軸齒輪1、2上的軸向力；Fn1、Fn2為作用在中間軸齒輪1、2上的圓周力；r1、r2為齒輪1、2的節(jié)圓半徑；T為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。
4.齒寬b
在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸，質(zhì)量、齒
輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度等有影響。
通常根據(jù)齒輪模數(shù)m(mn)的大小來選定齒寬。
斜齒b=，取為6.0~8.5
直齒b=，取為4.5~8.0
§3.5.2一擋齒輪參數(shù)的確定
主箱齒輪參數(shù)應(yīng)根據(jù)中心距、軸向力平衡條件、傳動(dòng)比綜合確定。
變速箱傳動(dòng)方案確定如下圖：
圖5-1變速箱傳動(dòng)方案
計(jì)算一擋齒輪 Z1，Z2
圓整取A為86.5，初選mn為3，螺旋角初選為
取Z1=17，Z2=40。
修正中心距A
修正螺旋角
一擋齒輪主要參數(shù)確定如下：
Z2=40，Z1=17，=3,=
中心距修正為88mm
§3.5.3直接擋齒輪參數(shù)的確定
長嚙合擋齒輪即直接擋齒輪的計(jì)算：
A=88mm, 初選，
圓整得=52，
由 得
解得 Z8=18.93 圓整取得Z8=19
Z7=52-19=33
修正，
此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式
=
相差不大，所以可以滿足上述要求，
修正ig1, ig1=
計(jì)算得直接擋齒輪主要參數(shù)如下：
mn=3,Z8=19,Z7=33, =
一擋傳動(dòng)比ig1為4.09
§3.5.4其它擋齒輪參數(shù)的確定
其它擋齒輪同理，依次按此步驟計(jì)算可得個(gè)擋齒輪主要參數(shù):
二擋齒輪主要參數(shù)：
齒數(shù)：Z4=31，Z3=24，螺旋角，端面模數(shù)mn=3
二擋傳動(dòng)比ig2為2.24
三擋齒輪主要參數(shù)：
齒數(shù)：Z6=24，Z5=29，螺旋角，端面模數(shù)mn=3
三擋傳動(dòng)比ig3為1.44
五擋齒輪主要參數(shù)：
齒數(shù)：Z10=16，Z9=35，螺旋角，端面模數(shù)mn=3
五擋傳動(dòng)比ig2為0.79
倒擋齒輪計(jì)算：
由于倒擋使用的很少所以可以將倒擋設(shè)計(jì)成直齒輪。
選模數(shù)m=3,倒擋齒輪Z13的齒數(shù)，一般在21~23之間。
為保證倒擋齒輪的嚙合不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪11和12的齒頂圓指甲應(yīng)保證有0.5mm以上的間隙。即;
取Z11+Z12=54，mm
則可計(jì)算得:Z11=17,Z12=37,Z13選為21，
倒擋傳動(dòng)比=3.78
第四章 變速器的計(jì)算與校核
§4.1齒輪強(qiáng)度計(jì)算
變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面疲勞剝落（點(diǎn)蝕）、移動(dòng)換擋齒輪端面破壞以及齒面膠合。與其他機(jī)械設(shè)備變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車比速器齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級(jí)別、支承方式也基本一致。因此，比用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡化一些的計(jì)算公式來計(jì)算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。下面介紹的是計(jì)算汽車變速器齒輪強(qiáng)度用的簡化計(jì)算公式。
1. 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算
（1） 直齒輪彎曲應(yīng)力
(4-1)
式中，為彎曲應(yīng)力（MPa）；為圓周力（N），；為計(jì)算載荷（）;d 為節(jié)圓直徑（mm）;為應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=1.65；為摩擦力影響系數(shù)，主從動(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向不同，對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動(dòng)齒輪=1.1從動(dòng)齒輪=0.9；b為齒寬（mm）；t為端面齒距（mm），,m為模數(shù)；y為齒形系數(shù)，
因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑d=mz，式中z為齒數(shù)，所以將上述有關(guān)參數(shù)代入上式后得
(4-2)
當(dāng)計(jì)算載荷去作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，倒擋直齒輪許用彎曲應(yīng)力在400~850MPa，貨車可取下限，承受雙向教鞭載荷作用的倒擋齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。
（2） 斜齒輪彎曲應(yīng)力
(4-3)
式中，為圓周力（N），；為計(jì)算載荷（N·㎜）；d為節(jié)圓直徑（㎜），，為法向模數(shù)（㎜）；z為齒數(shù)；為斜齒輪螺旋角（）；為應(yīng)力集中系數(shù)，；b為齒面寬（㎜）t為法向齒距（㎜），；y為齒形系數(shù)，為重合度影響系數(shù)，=2.0。
將上述有關(guān)參數(shù)代入上式整理后得到斜齒輪彎曲應(yīng)力為
(4-4)
當(dāng)計(jì)算載荷去作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，對(duì)乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在180~350MPa范圍，對(duì)貨車為100~250 MPa。
計(jì)算第一軸齒輪彎曲強(qiáng)度，即齒輪7的彎曲強(qiáng)度，
彎曲應(yīng)力：
2. 輪齒彎曲接觸計(jì)算
輪齒接觸應(yīng)力
(4-5)
式中，為輪齒的接觸應(yīng)力（MPa）；F為齒面上的法向力（N），；為圓周力（N），；d為節(jié)圓直徑；為節(jié)圓處壓力角（），為斜齒輪螺旋角（）；E為齒輪材料的彈性模量（MPa）b為齒輪接觸的實(shí)際寬度（㎜）；、為主從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（㎜），直齒輪、，斜齒輪、；、為主從、動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（㎜）。
將作用在變速器第一軸上的載荷作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見下表
表4-1變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力
齒 輪
滲 碳 齒 輪
液體碳氮共滲齒輪
一擋和倒擋
1900~2000
950~1500
常嚙合齒輪
1300~1400
650~700
變速器齒輪多采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與心部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。在選用鋼材及熱處理時(shí)，對(duì)可加工性及成本也應(yīng)考慮。
國內(nèi)汽車變速器齒輪材料主要采用20CrMnTi、15MnCr5、20MnCr等合金鋼，滲碳齒輪表面硬度為58~63HRC，心部硬度為33~48HRC。
計(jì)算第一軸齒輪接觸強(qiáng)度，即齒輪7的接觸強(qiáng)度
接觸應(yīng)力：
其它斜齒輪的彎曲應(yīng)力及接觸應(yīng)力的計(jì)算同上，在此就不再重復(fù)，計(jì)算結(jié)果如下表:
表4-2各斜齒輪應(yīng)力計(jì)算結(jié)果
齒輪
齒數(shù)
齒寬
螺旋角
彎曲應(yīng)力
接觸應(yīng)力
1
17
25
13.69
388.68
1926.91
2
40
23
13.69
346.21
1926.91
3
24
23
20.36
240.09
1343.55
4
31
25
20.36
249.48
1343.55
5
29
23
25.39
200.67
1260.79
6
24
25
25.39
191.81
1260.79
7
33
23
27.58
178.29
1198.58
8
19
25
27.58
170.59
1198.58
9
35
23
29.62
154.19
1184.79
10
16
25
29.62
173.76
1184.79
倒擋齒輪為直齒輪，倒擋齒輪的強(qiáng)度計(jì)算如下：
彎曲應(yīng)力的計(jì)算：
齒輪11：
齒輪12：
齒輪12：
接觸應(yīng)力的計(jì)算：
倒擋軸與中間軸嚙合齒輪副的計(jì)算：
，有效嚙合齒寬b=30㎜.
同理可得二軸與倒擋嚙合齒輪副的接觸應(yīng)力
§4.2 軸的強(qiáng)度計(jì)算
變速器工作時(shí)，由于齒輪上的圓周力，徑向力和軸向力作用，其軸要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。變速器的軸應(yīng)由足夠的剛度和強(qiáng)度。剛度大小應(yīng)以保證齒輪能有正確的嚙合為前提條件。確定軸和齒輪的尺寸后就可以進(jìn)行剛度和強(qiáng)度的計(jì)算。軸的強(qiáng)度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》的有關(guān)公式計(jì)算。計(jì)算時(shí)只計(jì)算齒輪位置處周的撓度和轉(zhuǎn)角。第一軸嚙合齒輪副，因距離支承點(diǎn)近，負(fù)荷又小通常撓度不大，就可以不必計(jì)算。
1.軸剛度計(jì)算
若軸在垂直面內(nèi)的撓的為，在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角，則可以用下式計(jì)算
(4-6)
(4-7)
(4-8)
式中，為齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）；為齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）E為彈性模量（MPa）；I為慣性矩，d為軸的直徑（㎜）。
2.軸的強(qiáng)度計(jì)算
作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點(diǎn)的垂直平面和水平面內(nèi)的支反力和之后，計(jì)算相應(yīng)的彎矩和，軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩的同時(shí)作用下，其應(yīng)力為
(4-9)
式中，；d為軸的直徑（㎜），花鍵處取內(nèi)徑；W為抗彎截面系數(shù)（）。
低擋工作時(shí)，。
除此之外，對(duì)軸上的花鍵，應(yīng)計(jì)算齒面的擠壓應(yīng)力。
變速器軸用與齒輪相同的材料制造。
§4.2.1軸的受力分析與計(jì)算
（1） 計(jì)算中間軸上各擋位工作時(shí)齒輪對(duì)中間軸產(chǎn)生的力。
直接擋從動(dòng)輪，
。
其它各擋工作時(shí)，各個(gè)齒輪對(duì)軸的力計(jì)算方法相同，在此就不再重復(fù)。計(jì)算結(jié)果如下表：
表4－3中間軸各齒輪對(duì)軸產(chǎn)生的力
齒輪
直徑（㎜）
螺旋角（）
Fr（KN）
Ft（KN）
Fa（KN）
2
52.49
13.69
5.58
14.89
3.63
4
76.8
20.36
3.95
10.18
3.78
6
96.3
25.39
3.27
8.12
3.85
8
111.69
27.58
2.87
7
3.66
10
120.78
29.62
2.71
6.47
3.68
12
51
0
5.58
15.33
0
此變速器是帶副箱的，所以有中間軸承即中間軸有中間支承。
根據(jù)材料力學(xué)疊加原理，可以通過已知的各個(gè)齒輪的作用力，計(jì)算出各個(gè)軸承對(duì)中間軸的支反力。
以一擋工作時(shí)為例，受力簡圖如下圖：
圖4－1一檔工作時(shí)中間軸受力簡圖
計(jì)算結(jié)果如下表：
表4-4各擋工作時(shí)中間軸上各軸承的支反力
齒輪
Fa
Fr
Ft
RAH
RAV
RBH
RBV
RCH
RCV
2
3.63
5.58
14.89
-7.89
8.45
-14.477
6.43307
1.25
0.77
4
3.78
3.95
10.18
-3.18
6.82
-7.8222
4.06869
1.85
1.03
6
3.85
3.27
8.12
-1.12
6.14
-4.7746
2.98283
1.21
0.81
8
3.66
2.87
7
6.1
2.5
1.29
0.77949
-0.78
0.32
10
3.68
2.71
6.47
0.11
0.05
1.29
0.24908
-0.39
0.16
1
0
5.58
15.33
6.56
-2.33
-12.13
-5.42
2.76
-0.7
表中，分別為各個(gè)齒輪的軸向力、徑向力和圓周力；分別為中間軸左，中，右三個(gè)軸承對(duì)中間軸的水平和垂直支反力。
第一軸常嚙合齒輪副，因距離支承點(diǎn)近，符合又小，通常撓度不大，故可以不必計(jì)算。
§4.2.2中間軸的強(qiáng)度校核：
1.作出彎矩圖
分別按水平面和垂直面計(jì)算各力產(chǎn)生的彎矩，并按計(jì)算結(jié)果分別作出水平面上的彎矩圖和垂直面上的彎矩圖；然后按下式計(jì)算出總彎矩并作出圖；
(4-10)
以一擋工作時(shí)為例中間軸受力情況如下簡圖，根據(jù)各力對(duì)軸的彎矩作彎矩圖如下：
圖4-2 軸的載荷分析圖
在彎矩和扭矩同時(shí)作用下，其應(yīng)力為：
MPa
低擋工作時(shí)，[]400MPa
所以符合要求，合格。
其它各擋工作時(shí)計(jì)算方法及過程均相同，在此就不再重復(fù)。
§4.2.3軸的剛度校核
(4-11)
(4-12)
(4-13)
各擋位工作時(shí)，上式中各值見下表：
表4-5 不同擋位下各參數(shù)的值
齒輪
F1
a
b
L
F2
E
d
I
2
5.58
229.1
29
258.1
14.89
210000
44
183891
4
3.95
142.7
115.4
258.1
10.18
210000
44
183891
6
3.27
113.7
144.4
258.1
8.12
210000
39
113503.2
10
2.71
118.4
25.3
143.7
6.47
210000
37
91951.02
12
5.58
30
113.7
143.7
15.33
210000
44
183891
分別代入公式后得到計(jì)算結(jié)果見下表：
表4-6 中間軸剛度校核結(jié)果
齒輪
fc
fs
2
-0.00025
0.00823742
0.021981
4
-5.9E-05
0.03582348
0.092325
6
8.93E-05
0.04776023
0.118597
10
-9.1E-05
0.00292119
0.006974
12
9.57E-05
0.00389978
0.010714
軸在垂直平面和水平面內(nèi)撓度的允許值為[]=0.05~0.1㎜,[]= 0.1~0.15㎜。齒輪在垂直平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過0.002rad.
所以中間軸的剛度符合要求。
其它軸的剛度校核及強(qiáng)度校核方法及計(jì)算過程與此相同，在此就不在重復(fù)。
§4.2軸承壽命計(jì)算
變速器軸承在不同擋位下所受力不同，但是低速擋和倒擋的使用率很低，所校核軸承時(shí)只需校核常用擋的軸承壽命。
以三擋工作時(shí)中間軸軸端軸承的計(jì)算為例
具體計(jì)算步驟如下：
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可知軸承7507E的。
1.求兩軸承受到的徑向載荷和
將軸系部件受到的空間力系分解為鉛垂面和水平面兩個(gè)平面力系。
左端軸承水平力為，垂直力為；
右端軸承水平力為，垂直力為。
，
2.求兩軸承的計(jì)算軸向力和
對(duì)于7000E型軸承，軸承派生軸向力，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得 ， 。
計(jì)算得
計(jì)算派生軸向力：
計(jì)算軸向力：
3.計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷
由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊查得：
對(duì)軸承1
對(duì)軸承2
動(dòng)載荷系數(shù) ，則
根據(jù)公式計(jì)算軸承壽命:
式中n為三擋時(shí)中間軸承的最高轉(zhuǎn)速，n=2467n/s，
取中最大值即取。
以三擋行駛速度為50公里每小時(shí)計(jì)算，可以行駛二十多萬公里，所以所選軸承符合壽命要求。
其它常用擋的軸承壽命計(jì)算方法及步驟一樣，在此就不再重復(fù)。
考慮到一二擋及倒擋使用時(shí)間很少，所以就不用計(jì)算。
第五章 變速器操縱機(jī)構(gòu)及結(jié)構(gòu)元件
§5.1 變速器操縱機(jī)構(gòu)
根據(jù)汽車使用條件的需要，駕駛員利用變速器的操縱機(jī)構(gòu)完成選擋和實(shí)現(xiàn)換擋或退空擋。變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)該滿足如下要求：換擋時(shí)只能掛入一個(gè)擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全吃長上嚙合，防止自動(dòng)脫擋或自動(dòng)掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。
用于機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)，常見的是有變速桿、撥快、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋鎖裝置等主要零件組成，并依靠駕駛員手力完成選擋、換擋或倒擋工作，稱為手動(dòng)換擋變速器。
此變速器采用直接操縱手動(dòng)換擋操縱機(jī)構(gòu)
當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近時(shí)，可將變速桿直接按在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過變速桿直接完成換擋功能的手動(dòng)換擋變速器，稱為直接操縱變速器。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡單，已得到廣泛應(yīng)用
§5.2 變速器結(jié)構(gòu)元件
1.變速器齒輪
變速器齒輪可以和軸設(shè)計(jì)為一體或者與軸分開，然后用花鍵、過盈配合或者滑動(dòng)支承等方式之一與軸連接。
齒輪尺寸小又與軸分開時(shí)，其內(nèi)徑直徑到齒根圓處的厚度b影響齒輪強(qiáng)度。要去尺寸b應(yīng)該大于或者等于齒輪危險(xiǎn)截面處的厚度，為了使齒輪裝在軸上以后保持足夠大的穩(wěn)定性 ，齒輪輪轂部分的寬度尺寸C，在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)該盡可能取大些，至少滿足尺寸C=（1.2~1.4）c.變速器齒輪齒面的表面粗糙度應(yīng)在0.80~0.40范圍內(nèi)選用。要求齒輪制造精度不低于7級(jí)，
2．變速器軸
變速器軸多數(shù)情況下經(jīng)軸承安裝在殼體
的軸承孔內(nèi)，第一軸前端和中間軸式變速器的第二軸前端，分別裝在飛輪內(nèi)腔，第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔里。倒擋軸為固定壓入殼體孔中并固定不動(dòng)的光軸。
由上述可知，變速器軸上裝有軸承、齒輪、軸套等零件有的軸上又有矩形花鍵，所以設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮裝配上的可能，而且應(yīng)當(dāng)可以順利的拆下軸上各零件，此外還應(yīng)當(dāng)注意工藝上的有關(guān)問題。
3.同步器設(shè)計(jì)
同步器有常壓式、慣性增力式和慣性式三種。常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但有不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下（即角速度相等）換擋的缺點(diǎn)，現(xiàn)已不用。得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器，結(jié)構(gòu)如下圖：
圖5-1 鎖環(huán)式同步器
1-嚙合套座 2、7-鎖環(huán)(同步錐環(huán)) 3-滑塊 4-鋼球 5-嚙合套 6-彈簧
4．變速器殼體
變速器殼體尺寸應(yīng)該盡可能小，同時(shí)質(zhì)量也要小，并有足夠大的剛度，來保證軸和軸承工作時(shí)不會(huì)歪斜。
為了加強(qiáng)殼體的剛度，在殼體上應(yīng)該設(shè)計(jì)加強(qiáng)肋。
為了注油和放油，在變速器殼體上設(shè)計(jì)有注油孔和放油孔，注油孔應(yīng)設(shè)計(jì)在潤滑油所在平面處同時(shí)利用它作為檢查油面的檢查孔，放油孔應(yīng)設(shè)計(jì)在變速器殼體最低處。
為了減小質(zhì)量，變速器殼體采用鋁合金鑄造是壁厚取3.5~4mm。采用鑄鐵殼體時(shí)壁厚取5~6mm。增加殼體壁厚，雖然能提高殼體的剛度和強(qiáng)度，但會(huì)使質(zhì)量增加，并且消耗材料，提高了成本。
第六章 結(jié) 論
本此設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)柴油SUV變速器，伴隨汽車工業(yè)的發(fā)展與成熟變速器也不斷走向成熟，但其傳統(tǒng)設(shè)計(jì)理念，方法，經(jīng)驗(yàn)仍需不斷地堅(jiān)持、改進(jìn)和繼承。
我認(rèn)為本次設(shè)計(jì)的變速器有以下特點(diǎn)。1. 采用主副變速箱，傳動(dòng)比變化大可以滿足不同工況要求；2. 結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)，使用和維修方便，價(jià)格低廉；3. 換檔平穩(wěn)、可靠，噪聲低，使用壽命長；4. 變速器采用直接操縱機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便。
此外，變速器的設(shè)計(jì)涉及全面系統(tǒng)機(jī)械知識(shí)、汽車?yán)碚撘约吧a(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，且受本人水平所限，設(shè)計(jì)存在許多不足之處。本次設(shè)計(jì)中在各齒輪參數(shù)選擇上是按受力最大的那個(gè)齒輪強(qiáng)度選擇的，因此在一擋、倒檔滿足強(qiáng)度的情況下，其他各檔及常嚙合齒輪強(qiáng)度會(huì)有很大富余，這樣會(huì)使變速器結(jié)構(gòu)變大，因此本次設(shè)計(jì)的不理想之處是未能實(shí)現(xiàn)等強(qiáng)度設(shè)計(jì)，未能達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的要求。同時(shí)在說明書中符號(hào)的使用上有點(diǎn)亂。
本次設(shè)計(jì)是對(duì)我所學(xué)知識(shí)的一次綜合檢驗(yàn)和全面考察。通過這次設(shè)計(jì)不僅使我加深了對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解，也提高了自己獨(dú)立思考問題、解決問題的能力。最終在規(guī)定時(shí)間內(nèi)較完整地完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，達(dá)到了系統(tǒng)的學(xué)習(xí)運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，提高個(gè)人工作學(xué)習(xí)能力和鍛煉團(tuán)隊(duì)合作精神的目的。
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致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我所學(xué)專業(yè)知識(shí)的最全面考查和檢驗(yàn)，也為自己將要進(jìn)入社會(huì)邁開第一步。我是懷著極大的熱情和信心相信能夠把本次設(shè)計(jì)做好，為即將走向工作崗位的我邁開堅(jiān)實(shí)的一步。
萬事開頭難，缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的我遇到了許多難以解決的困難和問題。由于指導(dǎo)李水良老師在設(shè)計(jì)中一直密切關(guān)注，給了我耐心細(xì)致的指導(dǎo)，提供了大量的參考書，講述了許多實(shí)際生產(chǎn)中常見問題的解決辦法，這些都是我能夠順利完成本次設(shè)計(jì)必不可少的。同時(shí)也得到其他指導(dǎo)老師及熱心同學(xué)的幫助，所有這些都是我能夠順利完成設(shè)計(jì)不可或缺的。在這里特別向一直對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)提供幫助，一直密切關(guān)注的李水良老師表示感謝；也向那些對(duì)我畢業(yè)設(shè)計(jì)提出寶貴意見的老師同學(xué)們表示誠摯的謝意！
2007年6月
27