低速載重型汽車變速箱的設(shè)計(jì)與分析【帶SW三維圖【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)書 論文（設(shè)計(jì)）題目： 低速載重型汽車變速箱的設(shè)計(jì)與分析 學(xué)號(hào)： 姓名： 專業(yè)： 指導(dǎo)教師： 系主任： 一、主要內(nèi)容及基本要求 變速箱是由裝在變速箱殼體內(nèi)各軸上不同齒數(shù)的齒輪和操縱機(jī)構(gòu)組成的。根據(jù)需要將不同軸上不同齒數(shù)的齒輪嚙合在一起，進(jìn)行變速和改變從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，達(dá)到改變扭矩、轉(zhuǎn)速和行駛方向的目的。變速箱可以改變傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)倒擋和實(shí)現(xiàn)空擋。 設(shè)計(jì)內(nèi)容：為低速載重型汽車設(shè)計(jì)變速箱，要求變速箱具備： 1） 4 個(gè)前進(jìn)擋， 1個(gè)倒退擋，各擋的傳動(dòng)比必須符合作業(yè)對(duì)速度和牽 引力的要求； 2）換擋方便，不允許出現(xiàn)同時(shí)掛兩個(gè)擋，自動(dòng)脫擋和跳擋的現(xiàn)象。變速箱的操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)包括換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)包括自鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，互鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中要對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核；對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核；對(duì)軸承進(jìn)行壽命和極限轉(zhuǎn)速校核。 技術(shù)參數(shù)：發(fā)動(dòng)機(jī)功率 動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 1500r/速箱輸出扭矩為75740N× 動(dòng)比是 I 擋 擋 論行駛速度： I 擋 基本要求：獨(dú)立完成設(shè)計(jì)內(nèi)容，提交一份字?jǐn)?shù) 8000 字以上按標(biāo)準(zhǔn)格式編制的設(shè)計(jì)說明書，里面包含英文摘要及一邊與設(shè)計(jì)相關(guān)的英文文獻(xiàn)翻譯資料。采用立變速箱模型，同時(shí)提供整體二維裝配圖以及其他重要部件的零件圖。 二、重點(diǎn)研究的問題 變速箱的設(shè)計(jì)與三維建模 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 三、進(jìn)度安 排 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 資料收集 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題 3 方案確定 4 設(shè)計(jì)計(jì)算 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查 6 三維建模及裝配 7 完善設(shè)計(jì)、翻譯及論文撰寫 8 畢業(yè)答辯 四、應(yīng)收集的資料及主要參考文獻(xiàn) [1]福生主編，車輛底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì) [M]金工業(yè)出版社， 2007. [2]民剛主編，機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） [M]等教育出版社， 2006. [3]拉機(jī)汽車學(xué)（下冊(cè)：車輛底盤與理論） [M]國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2009. [4]動(dòng)變速箱原理與檢修 [M]江大學(xué)出版社， 2007. [5]車傳動(dòng)系統(tǒng)的檢測(cè)與修復(fù) [M]海交通大學(xué)出版社， 2012. [6]車傳動(dòng)系統(tǒng) [M]械工業(yè)出版社， 2008. [7]車傳動(dòng)技術(shù) [M]械工業(yè)出版社， 2009. [8]圖學(xué)修汽車手動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng) [M]械工業(yè)出版社， 2013. [9]車變速器 [M]防工業(yè)出版社， 2012. [10]車手動(dòng)與自動(dòng)變速器及驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)維修 [M]國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2007. [11]動(dòng)仿真教程 [M]械工業(yè)出版社， 2012. [12]礎(chǔ)教程 [M]械工業(yè)出版社， 2012. [13]術(shù)聯(lián)盟 012 中文版從入門到精通 [M]華大學(xué)出版社，2012. 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 題 目 低速載重型汽車變速箱的設(shè)計(jì)與分析 姓 名 學(xué)號(hào) 專 業(yè) 班級(jí) 指導(dǎo)教師 職稱 填寫時(shí)間 年 月 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )開題報(bào)告 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號(hào) 專 業(yè) 指 導(dǎo) 教 師 職 稱 所在系 課 題 來 源 自擬課題 課題 性質(zhì) 課 題 名 稱 低速載重型汽車變速箱的設(shè)計(jì)與分析 一、選題的依據(jù)、課題的意義及國(guó)內(nèi)外基本研究情況 ① 選題的依據(jù)： 本次課題是低速載重型汽車變速箱的設(shè)計(jì)與分析，該課題來源結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際。在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)置了變速箱，以適應(yīng)汽車在起步，加速， 行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速的不同要求的需要。 ② 課題的意義： 從汽車誕生時(shí)起，汽車變速箱在汽車傳動(dòng)系中起著重要的作用。變速箱的結(jié)構(gòu)對(duì)汽車的動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，操縱的可靠性與輕便性，傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率有很大的影響。變速箱與主減速器及發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)作優(yōu)化匹配，可得到良好的經(jīng)濟(jì)性與動(dòng)力性；現(xiàn)在的汽車上廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)，其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍很小，而復(fù)雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。變速箱能改變傳動(dòng)比，滿足不同行駛條件對(duì)牽引力的需要，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量在有利的工況 下，滿足可能的行駛速度要求；實(shí)現(xiàn)倒車行駛，用來滿足汽車倒退行駛的需要中斷動(dòng)力傳遞，在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，汽車換擋或需要停車進(jìn)行動(dòng)力輸出時(shí)中斷向驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力傳遞，從而實(shí)現(xiàn)根據(jù)路況改變牽引力和車速的功能。機(jī)械式變速箱主要應(yīng)用了齒輪傳動(dòng)的降速原理。 ③ 國(guó)內(nèi)外基本研究情況： 最近幾年，液力機(jī)械變速箱和機(jī)械式無級(jí)變速箱在汽車上的應(yīng)用越來越廣泛。這兩種變速箱有如下的優(yōu)點(diǎn)： 除了駕駛員換擋技術(shù)的差異性。 度變換不僅快而且平穩(wěn)，從而提高了乘坐的舒適性； 高行車 要缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，傳動(dòng)效率低。目前應(yīng)用較多的是液力機(jī)械式變速器，其傳動(dòng)比可在最大值和最小值之間的幾個(gè)間斷范圍內(nèi)作無級(jí)變化。 二、研究?jī)?nèi)容、預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)、關(guān)鍵理論和技術(shù)、技術(shù)指標(biāo)、完成課題的方案和 主要措施 研究?jī)?nèi)容：變速箱是由裝在變速箱殼體內(nèi)各軸上不同齒數(shù)的齒輪和操縱機(jī)構(gòu)組成的。根據(jù)需要將不同軸上不同齒數(shù)的齒輪嚙合在一起，進(jìn)行變速和改變從動(dòng)齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，達(dá)到改變扭矩，轉(zhuǎn)速和行駛方向的目的。變速箱可改變傳動(dòng)比，實(shí)現(xiàn)倒檔和事項(xiàng)空檔。 預(yù)計(jì)達(dá)到的目標(biāo)： 為低速重載汽車設(shè)計(jì)變速箱，要求變速箱具備： 1)10 個(gè)前進(jìn)檔， 2個(gè)倒退檔，各檔的傳動(dòng)比須符合作業(yè)對(duì)速度和牽引力的要求； 2）換擋方便，不允許出現(xiàn)同事掛兩個(gè)擋，自動(dòng)脫擋和跳擋的現(xiàn)象。變速箱的操作機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)包括換擋機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)兩部分。鎖定機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)包括自鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，互鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中要對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度校核；對(duì)軸承進(jìn)行壽命和極限轉(zhuǎn)速校核。 技術(shù)指標(biāo)：發(fā)動(dòng)機(jī)功率 動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速 1500r/速箱輸出扭矩為 75740N；傳動(dòng)比是慢 論行駛速度：慢 關(guān)鍵理論和技術(shù)：運(yùn)用材料力學(xué)對(duì)中間軸，軸承等參數(shù)進(jìn)行校核與優(yōu)化，將對(duì)汽車動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性有所改善，使換擋輕便沖擊噪聲 小，提高設(shè)計(jì)效率，具有實(shí)際應(yīng)用意義。利用 完成課題的方案： 1）三軸式變速箱，適用于傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)前置，后輪驅(qū)動(dòng)的布置形式 2）2 軸式變速箱，適用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置，前輪驅(qū)動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)后置，后輪驅(qū)動(dòng)的轎車和微輕型貨車上，其特點(diǎn)是輸入軸和輸出軸平行，無中間軸。 3）液力機(jī)械式變速箱，其特點(diǎn)是傳動(dòng)比可在最大值和最小值之間的幾個(gè)間斷范圍內(nèi)作無級(jí)變化，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高，傳動(dòng)效率低。 三、主要特 色及工作進(jìn)度 序號(hào) 各階段完成的內(nèi)容 完成時(shí)間 1 資料收集 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)開題 3 方案確定 4 設(shè)計(jì)計(jì)算 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查 6 三維建模及裝配 7 完善設(shè)計(jì)，翻譯及理論撰寫 8 畢業(yè)答辯 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 四、主要參考文獻(xiàn) （按作者、文章名、刊物名、刊期及頁碼列出） [1]福生主編，車輛底盤構(gòu)造與設(shè)計(jì) [M]金工業(yè)出版社， 2007. [2]民剛主編，機(jī)械設(shè)計(jì)（第八版） [M]等教育出版社， 2006. [3]拉機(jī)汽車學(xué)（下冊(cè)：車輛 底盤與理論） [M]國(guó)農(nóng)業(yè)出版社， 2009. [4]動(dòng)變速箱原理與檢修 [M]江大學(xué)出版社， 2007. [5]車傳動(dòng)系統(tǒng)的檢測(cè)與修復(fù) [M]海交通大學(xué)出版社， 2012. [6]車傳動(dòng)系統(tǒng) [M]械工業(yè)出版社， 2008. [7]車傳動(dòng)技術(shù) [M]械工業(yè)出版社， 2009. [8]圖學(xué)修汽車手動(dòng)變速傳動(dòng)系統(tǒng) [M]械工業(yè)出版社， 2013. [9]車變速器 [M]防工業(yè)出 版社， 2012. [10]車手動(dòng)與自動(dòng)變速器及驅(qū)動(dòng)橋系統(tǒng)維修 [M]國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社， 2007. [11]動(dòng)仿真教程 [M]械工業(yè)出版社， 2012. [12]礎(chǔ)教程 [M]械工業(yè)出版社， 2012. [13]012 中文版從入門到精通 [M]華大學(xué)出版社， 2012. 指導(dǎo)教師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系意見 系主任簽名： 年 月 日 院意見 教學(xué)院長(zhǎng)簽名： 年 月 日 目 錄 摘要 1 前言 ??????????????????????????? 3 2 低速 載重汽車主要參數(shù)的確定 ???????????????? 4 ?????????????????????????? 4 ??????????????????????????? 4 ???????????????????????????? 5 3 變速箱的設(shè)計(jì)方案 ????????????????????? 6 ?????????????????????????? 6 ????????????????????????????? 6 ????????????????????????????? 6 ??????????????????????????? 6 ???????????????????????????? 6 ????????????????????????? 7 4 基本參數(shù)的確定 ?????????????????????????? 8 ?????????????????????? 8 心距 ?????????????? ??????????????? 10 速箱的軸向尺寸 ???????????????????????? 11 輪參數(shù) ???????????????????????????? 11 檔齒輪齒數(shù)的分配 ??????????????????????? 14 5 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ????????????????????????? 16 何尺寸計(jì)算 ?????????????????????????? 16 輪的材料及熱處理 ??????????????????????? 17 輪的彎曲強(qiáng)度 ? ???????????????????????? 17 輪的接觸強(qiáng)度 ????????????????????????? 18 6 軸的設(shè)計(jì)與軸承的選擇 ?????????????????????? 21 的設(shè)計(jì) ???????????????????????????? 21 承的選擇 ??????????????????????????? 34 7 結(jié)論 ???????????????????????????????? 41 參考文獻(xiàn) ?????????????????????????????? 42 致謝 ?? ?????????????????????????????? 43 附錄一 ???????????????????????????????? 44 附錄二 ???????????????????????????????? 48 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 低速載貨汽車變速箱的設(shè)計(jì)與分析 摘 要 ： 課題來源于生產(chǎn)實(shí)際，依據(jù)《機(jī)動(dòng)車安全技術(shù)條件》和《汽車機(jī)械變速器總成技術(shù)條件》，針對(duì)低速載貨汽車的運(yùn)行特點(diǎn)而設(shè)計(jì)。參與了汽車的總體設(shè)計(jì)，確定了汽車的質(zhì)量參數(shù)，選擇了合適的發(fā)動(dòng)機(jī)，并且計(jì)算出汽車的最高速度。 關(guān)于變速器的設(shè)計(jì)，首先選擇標(biāo)準(zhǔn) 的齒輪模數(shù)，在總擋位和一擋速比確定后，合理分配變速器各擋位的速比，接著計(jì)算出齒輪參數(shù)和中心距，并對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，確定了齒輪的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出所有齒輪的零件圖。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初步計(jì)算出軸的尺寸，然后對(duì)每個(gè)檔位下軸的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn)算，確定出軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，繪制出各根軸的零件圖。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和參考同類車型的相應(yīng)軸承后，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的軸承，然后對(duì)軸承進(jìn)行使用壽命的驗(yàn)算，最終完成了變速器的零件圖和裝配圖的繪制。 此 變速器的齒輪都為標(biāo)準(zhǔn)齒輪，檔位數(shù)和傳動(dòng)比與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)匹配，保證了汽車具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性 。 該變速器具有操縱簡(jiǎn)單、方便、傳動(dòng)效率高、制造容易、成本低廉、維修方便的特點(diǎn)，適合低速載貨汽車的使用。 關(guān)鍵詞 ： 低速載貨汽車 ； 變速器 ； 設(shè)計(jì) is on on It s to we s we of s s We s of to we on to s to up of s to we of of of is of s to of 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 1 前言 低速載重型汽車是一種特殊的運(yùn)輸車 ,以前被叫做 農(nóng)用運(yùn)輸車， 速貨車”，確定“農(nóng)用運(yùn)輸車”的實(shí)質(zhì)是汽車。 速載重型汽車最高設(shè)計(jì)車速不大于 70km/h，最大設(shè)計(jì)總質(zhì)量不大于 4500小于 6m、寬不大于 2 在 20世紀(jì) 80年代初我國(guó)出現(xiàn)了低速載重型汽車，當(dāng)時(shí)的運(yùn)輸特點(diǎn)是運(yùn)量小、運(yùn)距短、貨物不集中、路況差。由于在相同情況下，柴油車的運(yùn)載能力 更強(qiáng)，燃油價(jià)格更低，且柴油保管不需要特殊設(shè)備的支持，且被大多數(shù)人所熟悉，所以，低速載重型汽車的動(dòng)力均采用柴油機(jī)。低速載重型汽車的載質(zhì)量一般不超過 前低速載重型汽車載質(zhì)量分為 個(gè)等級(jí)。 本次課題是低速載重型汽車變速箱的設(shè)計(jì)與分析，該課題來源結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際。為了滿足汽車在起步，加速，正常行駛以及客服各種路況下對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速的不同需求，在汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)中安裝了變速箱。 本次課題研究的主要內(nèi)容是： 定； 本說明書的設(shè)計(jì)主線是低速載重型汽車變速箱。第 2 章重點(diǎn)介紹了在變速箱的總體設(shè)計(jì)方案中，如何明確低速載重型汽車各個(gè)參數(shù)，從而確定變速箱在所受的限制下應(yīng)滿足的條件。第 3 章則重點(diǎn)介紹低速載重型汽車變速箱傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì)。在總體方案中，先確定低速載重型汽車的 產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn) ，再確定其總體的質(zhì)量，最后選出滿足需求的發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率以及汽車的總質(zhì)量確定該車的最高速度（滿足低速載貨汽車 安全技術(shù)條件 ）。在變速箱的設(shè)計(jì)過程中，需要先確定變速箱的檔位數(shù)，然后分析工作條件，初步確定變速箱 中各檔位的傳動(dòng)比和中心距，通過計(jì)算得出齒輪參數(shù)，對(duì)應(yīng)選出合適的齒輪，并對(duì)其進(jìn)行校核。接著初步確定變速箱軸與軸承，再對(duì)軸和軸承進(jìn)行校核，最后繪制出變速箱的裝配圖及零件圖。 本課題可以解決如下問題： 確選取變速箱的擋位數(shù)和傳動(dòng)比，確保汽車擁有優(yōu)秀的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性； 過倒擋布置，讓汽車能進(jìn)行倒退行駛； 利、快速、準(zhǔn)確； 作穩(wěn)定、噪聲??； 積小、裝載能力強(qiáng)，工作性能可靠； 于維修、節(jié)省成本、使用壽命長(zhǎng)； 2 低速載貨汽車主要參數(shù)的確定 量參數(shù)的確定 汽車的 整備質(zhì)量利用系數(shù)0m? ： 00 mm ? )12( ? 式中 — 汽車的載質(zhì)量； 0m —— 整車 整備質(zhì)量。 表 2車的質(zhì)量系數(shù) 參數(shù) 車型 總質(zhì)量 m? 貨 車 ①裝柴油機(jī)的汽車為 汽車總質(zhì)量 汽車的總質(zhì)量m 、裝載量 乘客質(zhì)量三部分組成，即 51??? )22( ? 式中， 1n 為乘車的總?cè)藬?shù)，應(yīng)等于座位數(shù)。 低速載重型汽車是柴油機(jī)，查表 2量利用系數(shù)為 其裝載 量 是 em ? , 由公式 )12( ? 得： 5 0000 ～mm m a ?? ?? 500 低速載重型汽車一般為單排式 ,所以 1n 2? ,由公式 )22( ? 得 : 510 ??? 1306521500)1875~1500( ????? 本課題選用 500?。 動(dòng)機(jī)的選型 根據(jù)現(xiàn)在低速載貨汽車選用發(fā)動(dòng)機(jī)的情況，參 照 2815系列 四輪農(nóng)用運(yùn)輸車， 針對(duì)本次設(shè)計(jì)任務(wù)選用達(dá)到歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)的 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 表 油機(jī)技術(shù)參數(shù) 型號(hào) 480氣缸套型式 直噴式 行程 （ 90 缸心距 10 1小時(shí)功率 /轉(zhuǎn)速 （ kW/r/ 3000/29 外特性最低燃油消耗率 （ g/h） 最大扭矩 （ N·m ） 104 壓縮比 18 排量 （ L） 噴油壓力 （ 外形尺寸 （ 長(zhǎng)×寬×高 ） 28494687 ?? 凈質(zhì)量 （ 195 速的確定 ?????? ?? 3m a xm a xm a x 761 40360 01 )32( ? 式中 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率， T? —— 傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，對(duì)單級(jí)主減速器驅(qū)動(dòng)橋的 24? 式汽車取 T? ； 汽車總質(zhì)量， g —— 重力加速度， 2/ f —— 滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)載貨汽車取 對(duì)礦用自卸汽車取 對(duì)轎車等高速車輛需考慮車速影響并取 f ? )50( ? 最高車速， ； — 空氣阻力系數(shù)，轎車取 客車取 ，貨車取 . A —— 汽車正投影面積， 2m ，在無測(cè)量數(shù)據(jù)的情況下，按照前輪距 1B 、汽車總高 H 、汽車總寬 B 等尺寸近似計(jì)算： 對(duì)轎車 ， 對(duì)載貨汽車 由公式 )32( ? 得： ?????? ?? 3m a xm a xm a x 761 40360 01 ?????? ????? 3m a xm a x 7 6 1 4 0 0 0 0 29 得出 , 由于低速載重型汽車的 最高設(shè)計(jì)車 速 0? ，因此該車滿足設(shè)計(jì)要求。 3 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 計(jì)方案的確定 機(jī)械傳動(dòng)一般應(yīng)用于低速載重型汽車變速箱中，通常是利用齒輪傳動(dòng)，一般有若干個(gè)固定傳動(dòng)比。按照軸線是否固定，可分為軸線固定式變速箱（普通齒輪變速箱）和軸線旋轉(zhuǎn)式變速箱（行星齒輪變速箱）兩種。采用這種變速箱的低速載重汽車通常有 3～ 5個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒擋。 近幾年機(jī)械式無級(jí)變速箱和液力機(jī)械變速箱在汽車上普遍得到應(yīng)用 ,依照當(dāng)前被廣泛應(yīng)用的變速箱種類，和適用的范圍，初步確定三種設(shè)計(jì)方案。 軸式 兩軸式變速箱的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、形式緊湊，除最高擋外其他各檔的傳動(dòng)效率很高。兩軸式變速箱的輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱向布置時(shí)，主減速器可采用雙面齒輪或螺旋錐齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫向布置時(shí)，可采用圓柱齒輪。除倒擋常用直齒圓柱齒輪外，其它擋位的傳動(dòng)均采用斜齒圓柱齒輪 ,但兩軸式變速箱沒有布置直接擋，在處于高擋工作時(shí)，齒輪和軸承同時(shí)受載，會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，也會(huì)加劇磨損。由于兩軸式變速箱的 輸入軸和輸出軸平行且無中間軸，一般應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)前置、前輪驅(qū)動(dòng)或發(fā)動(dòng)機(jī)后置、后輪驅(qū)動(dòng)的轎車和中、小型貨車上。 軸式 三軸式變速箱的輸入軸斜齒圓柱齒輪與輸出軸的各擋齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且輸入、輸出軸同心。直接檔可以將輸入、輸出軸直接連接起來傳遞轉(zhuǎn)矩。此時(shí)，齒輪、軸承及中間軸均不受載，而輸入、輸出軸也僅傳遞轉(zhuǎn)矩。所以直接擋具有很高的傳動(dòng)效率，產(chǎn)生的磨損和噪音也最小 ,由于其它前進(jìn)擋傳遞扭矩時(shí)需依次經(jīng)過兩對(duì)齒輪。所以當(dāng)齒輪中心距較小時(shí)仍然可以得到大的一擋傳動(dòng)比，但相對(duì)于直接擋，其它各檔的傳動(dòng)效率有所降低，所以三軸式變速箱應(yīng)用在發(fā)動(dòng)機(jī)前置、后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。 力機(jī)械式 主要組成有液力變矩 器和齒輪式有級(jí)變速器 ,其優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)比可在一定范圍內(nèi)作無級(jí)變化，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜，成本高，傳動(dòng)效率低。 定方案 由于低速載重型汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)一般為前置，驅(qū)動(dòng)輪一般為后輪，同時(shí)考慮到生 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 產(chǎn)成本和便于維護(hù)等因素，再聯(lián)系變速箱的特點(diǎn)和所給任務(wù)書的要求，最終選用三軸式變速箱 )13( ?見圖 。 圖 3軸式變速器 相對(duì)于前進(jìn)擋來說，倒擋被使用得很少，換倒擋一般在停車時(shí)，所以采用直齒圓柱齒輪方式倒擋。變速箱的一擋或倒擋因傳動(dòng)比大，使其工作時(shí)對(duì)應(yīng)的齒輪所受的作用力增大，從 而導(dǎo)致變速箱軸產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)角和撓度，破壞齒輪的嚙合狀態(tài)，最終加劇齒輪磨損，同時(shí)產(chǎn)生較大的噪聲。因此，為了改善這一狀況，一檔與倒擋均布置在靠近軸的支承處，布置方案如下： ）（見圖 2 圖 3擋布置 部件的結(jié)構(gòu)分析 在三軸式變速箱中，只有一對(duì)常嚙合齒輪副，所以不添加同步器，直接選用直齒圓柱齒輪用來換擋。 6] 軸在正常工作時(shí)承受轉(zhuǎn)矩及彎矩，會(huì)引起軸的明顯變形，從而導(dǎo)致 齒輪無法正 常嚙合，有較大的噪聲產(chǎn)生，使用壽命下降。在設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)時(shí)，在保證其強(qiáng)度與剛度外，還需考慮齒輪 、軸承等的裝卸、固定、加工等因素。 第一軸通常與齒輪做成一體，其長(zhǎng)度決定于離合器總成的軸向尺寸。第一軸的花健尺寸與離合器從動(dòng)盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮，目前一般都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，鍵齒之間為動(dòng)配合。 第二軸制成階梯式的以便于齒輪安裝，從受力及合理利用材料來看，也是需要的。漸開線花鍵固定連接的精度要求比矩形花鍵低，但定位性能好，承載能力大，且鍵齒高較小使小徑相應(yīng)增大，可增強(qiáng)軸的剛度。當(dāng)一擋、倒擋采用滑動(dòng)齒輪 掛擋時(shí)，第二軸的相應(yīng)花鍵則采用矩形花鍵及動(dòng)配合，這時(shí)不僅要求磨削定心的外徑，一般也要磨削鍵齒側(cè)，而矩形花鍵的齒側(cè)磨削要比漸開線花鍵容易。 變速器中間軸分為旋轉(zhuǎn)式及固定式兩種。 旋轉(zhuǎn)式中間軸支承在前后兩個(gè)滾動(dòng)軸承上。其上的一擋齒輪常與軸做成一體，而高擋齒輪則用鍵或過盈配合與軸連接以便于更換。 固定式中間軸為僅起支承作用的光軸，與殼體呈輕壓配合并用鎖片等作軸向定位。剛度主要由支承于其上的連體齒輪 （ 寶塔齒輪 ） 的結(jié)構(gòu)保證。僅用于當(dāng)殼體上無足夠位置設(shè)置滾動(dòng)軸承和軸承蓋時(shí)。 6] 變速器多采用滾動(dòng)軸承，即 向心球軸承、向心短圓柱滾子軸承、滾針軸承以及圓錐滾子軸承。通常是根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)選定，再驗(yàn)算其壽命。 第一軸前軸承（安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪內(nèi)腔中）采用向心球軸承：后軸承為外圈帶止動(dòng)槽的向心球軸承，因?yàn)樗粌H受徑向負(fù)荷而且承受向外的軸向負(fù)荷。為便于第一軸的拆裝，后軸承的座孔直徑應(yīng)大于第一軸齒輪的齒頂圓直徑。 第二軸前端多采用滾針軸承或短圓柱滾子軸承；后端采用帶止動(dòng)槽的單列向心球軸承，因?yàn)樗惨惺芟蛲獾妮S向力。某些轎車往往在加長(zhǎng)的第二軸后端設(shè)置輔助支承，并選擇向心球軸承。 旋轉(zhuǎn)式中間軸前端多采用向心短圓柱滾子軸承， 此軸承不承受軸向力，因?yàn)樵谠撎幉贾幂S承蓋困難；后軸承為帶止動(dòng)槽的向心球軸承。中間軸的軸向力應(yīng)力求相互抵銷，未抵銷部分由后軸承承受。中間軸軸承的徑向尺寸常受中心距尺寸限制，故有時(shí)采用無內(nèi)圈的短圓柱滾子軸承。 固定式中間軸采用滾針軸承或圓柱滾子軸承支承著連體齒輪（塔輪，寶塔齒輪）。 4 基本參數(shù)的確定 速器的擋位數(shù)和傳動(dòng)比 不同類型汽車的變速器，其擋位數(shù)也不盡相同。轎車變速器傳動(dòng)比變化范圍較小（約為 3～ 4），過去常用 3個(gè)或 4個(gè)前進(jìn)擋，但近年來為了提高其動(dòng)力性尤其是燃料經(jīng)濟(jì)性，多已采用 5 個(gè)前進(jìn)擋。輕型貨 車變速器的傳動(dòng)比變化范圍約為 5～ 6，其他貨車為 7以上，其中總質(zhì)量在 了降低油耗亦趨向于增加 1個(gè)超速擋；總質(zhì)量為 于 個(gè)前進(jìn)擋或更多的擋位。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 選擇最低擋傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等來綜合考慮、確定。 汽車爬陡坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有： m a xm a xm a a x )s i nc ???? e ??? )14( ? 則由最大爬坡度要求的變速箱Ⅰ擋傳動(dòng)比為： ?)24( ? 式中 m —— 汽車總質(zhì)量； g —— 重力加速度； f —— 道路阻力系數(shù)； Ψ 道路最大阻力系數(shù)； — 最大爬坡要求； r —— 驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑； 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 0i—— 主減速比； t?—— 汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。 主減速比 im a 4 )34( ? 式中 r —— 車輪的滾動(dòng)半徑， m ； 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， r ； 變速箱最高擋傳動(dòng)比； 最高車速， 。 本課題變速箱 1?般貨車的最大爬坡度約為 30%，即? 02.0?f 由公式 )34( ? 得： m a i ?? 由公式 )24( ? 得： 3 0 a x ??? ??? 0 04 2 4 0 00m a xⅠ???? ????? a g ri?變速箱Ⅰ擋傳動(dòng)比為： iT ?044( ? 式中 2G —— 汽車滿載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷； ? —— 道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 。 因?yàn)樨涇?24? 后輪單胎滿載時(shí)后軸的軸荷分配范圍為 %68%60 ? ，所以 3 3 2 4% 0 02 ???? 由公式 )34( ? 和公式 )44( ? 得： 9 3 4 0 3 2 40m a ???? iT ?綜合 a和 ? ???傳動(dòng)比應(yīng)根據(jù)上述條件確定。變速器的最高擋一般為直接擋，有時(shí)用超速擋。中間擋的傳動(dòng)比理論上按公比為1 1?? n 中 n 為擋位數(shù)）的幾何級(jí)數(shù)排列。 因?yàn)? ??? ?所以 qi ? g I I I 實(shí)際上與理論值略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用擋位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。 在變速器結(jié)構(gòu)方案、擋位數(shù)和傳動(dòng)比確定后，即可進(jìn)行其他基本參數(shù)的選擇與計(jì)算。 心距 中心距對(duì)變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。三軸式變速器的中心距 A（ 根據(jù)對(duì)已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初選： 3 )54( ? 式中 — 中心距系數(shù)。對(duì)轎車取 貨車取 多擋主變速器，取 11； —— 變速器處于Ⅰ擋時(shí)的輸出轉(zhuǎn)矩，eⅠ m a xm a x ?； )64( ? 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， ； gⅠi—— 變速器的Ⅰ擋傳動(dòng) 比； g?—— 變速器的傳動(dòng)效率，取 由公式 )64( ? 得： eⅠ m a xm a x ? ???? 9 7 4 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 由公式 )54( ? 得 : ( 33 m a x ～～A ??? 初選中心距也可以由發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩按下式直接求出： 3 )74( ? 式中 按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩直接求中心距時(shí)的中心距系數(shù)，對(duì)轎車取 貨車取 由公式 )74( ? 得 : 7( 33 m a x ～～?? 商用車變速器的中心距約在 0 范圍內(nèi)變化 ,初選 00? 速器的軸向尺寸 變速器 的軸向尺寸與擋位數(shù)、齒輪型式、換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距 貨車變速器殼體的軸向尺寸： 四擋 A) 五擋 A) 六擋 A) 初選軸向尺寸 : 80~240100)??? 變速器殼體的軸向尺寸最后應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。 輪參數(shù) 齒輪模數(shù)由輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度或最大載荷作用下的靜強(qiáng)度所決 定。選擇模數(shù)時(shí)應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時(shí)將降低變速器的噪聲，而為了減小變速器的質(zhì)量，則應(yīng)增大模數(shù)并減小齒寬和中心距。降低噪聲水平對(duì)轎車很重要，而對(duì)載貨汽車則應(yīng)重視減小質(zhì)量。 根據(jù)圓柱齒輪強(qiáng)度的簡(jiǎn)化計(jì)算方法，可列出齒輪模數(shù) 間有如下關(guān)系： 直齒輪模數(shù) 3 2?? )84( ? 式中 計(jì)算載荷， ； ?K—— 應(yīng)力集中系數(shù)，直齒齒輪取 摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取 動(dòng)齒輪取 z —— 齒輪齒數(shù)； 齒寬系數(shù)，直齒齒輪取 y —— 齒形系數(shù)，見圖 3高系數(shù) f 相同、節(jié)點(diǎn)處壓力角不同時(shí)： 9.0 ，9.0 ，.1 ，2025 23.1 ；壓力角相同、齒高系數(shù)為 ? ? ff w?—— 輪 齒 彎 曲 應(yīng) 力 ， 當(dāng)T ?時(shí) ， 直 齒 齒 輪 的 許 用 應(yīng) 力850~400][ ?w? 圖 4形系數(shù) y（ 當(dāng)載荷作用在齒頂 , ?20?? , f） 根據(jù)參考同類車型，初選第一軸的軸齒輪的齒數(shù) 17?z ，查圖 42.0?y 。 由公式 )84( ? 得： 333 )850400(1010422 　 　 　～　??????????? 從輪齒應(yīng)力的合理性及強(qiáng)度考慮 ,每對(duì)齒輪應(yīng)有各自的模數(shù) ,但出于工藝考慮，模數(shù)應(yīng)盡量統(tǒng)一 ,多采用折衷方案。表 3數(shù)范圍。 表 4車變速器齒輪的法向模數(shù)微型、輕型轎車 中級(jí)轎車 中型貨車 重型汽車 3 6 設(shè)計(jì)時(shí)所選模數(shù)應(yīng)符合國(guó)標(biāo) 表 2并滿足強(qiáng)度要求。 表 4車變速器常用齒輪模數(shù)（ Ⅰ 1 2 - 3 Ⅱ - - - Ⅰ - - - 4 - 5 - 6 - Ⅱ 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 由表 4.3?m 。 力角和螺旋角 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角和螺旋角按下表取值。 表 3車變速器齒輪的齒形、壓力角和螺旋角 項(xiàng)目 車型 齒形 壓力角（度） 螺旋角（度） 轎車 高齒并修形 15°、 16°、 25°～ 45° 一般貨車 標(biāo)準(zhǔn)齒輪0° 20°～ 30° 重型車 標(biāo)準(zhǔn)齒輪檔、倒檔 25° 小螺旋角 齒形壓力角較小時(shí)，重合度較大，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)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。試驗(yàn)證明對(duì)于直齒輪壓力角為 28°時(shí)強(qiáng)度最高，超過28°強(qiáng)度增加不多；實(shí)際上，因國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20°，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20°。本課題的所有齒輪選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪。 齒寬的選擇既要考慮變速器的質(zhì)量小、軸向尺寸緊湊，又要保證齒輪強(qiáng)度和工作平穩(wěn)性。通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來確定齒寬 b： ）（ 9式中 齒寬系數(shù)，直齒齒輪取 斜齒輪取 法面模數(shù)。 第一軸常嚙合齒輪 副的齒寬系數(shù)可取大些，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 由公式 ）（ 9： )??? ,可以確定各擋的齒輪的齒寬。 常嚙合齒輪副：中間軸上的齒輪 6? ,第一軸軸齒輪 8? ； Ⅰ擋：中間軸上齒輪 1? , 對(duì)應(yīng)的一擋齒輪 1? ； Ⅱ擋：中間軸上齒輪 9? , 對(duì)應(yīng)的二擋齒輪 9? ； Ⅲ擋：中間軸上齒輪 1? , 對(duì)應(yīng)的三擋齒輪 1? ； 倒擋： 1? , 9? 。 在齒輪加工精度提高以后，短齒制齒輪不再被使用，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒輪的齒頂高系數(shù) f，為一般汽車變速器齒輪所采用。現(xiàn)代轎車變速器多采用齒頂高 系數(shù)大于 1 的“高齒齒輪” （ 或相對(duì)于短齒齒輪而言而稱為長(zhǎng)齒齒輪 ） ，因?yàn)樗粌H可使重合度增大，而且在強(qiáng)度、噪聲、動(dòng)載荷和振動(dòng)等方面均比正常齒高的齒輪有顯著改善，但存在相對(duì)滑動(dòng)速度大、易發(fā)生輪齒根切或齒頂變尖（齒頂厚小于 等問題。本課題的齒頂高系數(shù) f。 檔齒輪齒數(shù)的分配 在初選變速器的擋位數(shù)、傳動(dòng)比、中心距、軸向尺寸及齒輪模數(shù)和螺旋角并繪出變速器的結(jié)構(gòu)方案簡(jiǎn)圖后，即可對(duì)各檔齒輪的齒數(shù)進(jìn)行分配。 12345678910圖 4 課題變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 齒輪的齒數(shù) 已知Ⅰ擋傳動(dòng)比gⅠi，且 8172 zz ???）（ 10為了確定7z、8求其齒數(shù)和 ?z ： 直齒齒輪： ??）（ 11先取齒數(shù)和為整數(shù)，然后分配給7z、8z。為了使87 /將8樣，在2/傳動(dòng)比可小些，以使第一軸常嚙合齒輪可分配到較多齒數(shù)，以便 在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承。8此8車變速器中間軸的Ⅰ擋直齒輪的最小齒數(shù)為 14~12 ，選擇齒輪的齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意最好不使相配齒輪的齒數(shù)和為偶數(shù)，以減小大、小齒輪的齒數(shù)間有共約數(shù)的機(jī)會(huì)，否則會(huì)引起齒面的不均勻磨損。 由公式 )114( ? 得： 0 022 ????? 取 ?z 60? ，考慮到上述條件以及選用了標(biāo)準(zhǔn)齒輪（齒數(shù)不要小于 17），故 178 ?z，得出 4317607 ???z。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 若計(jì)算所得的7z、8取為整數(shù)后需按該式反算中心距 A，修正后的中心距則是各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。 由公式 )114( ? 得： 052/)??? 7812 gⅠ?)124( ? 確定了7z、8114( ? 和 )124( ? 聯(lián)立方程求解 1z 、 2z ???????????????? 522)(, 故 171 ?z ； 432 ?z Ⅱ擋齒輪副： 6152 zz gⅡ ???)134( ? 由公式 )114( ? 和 )134( ? 聯(lián)立方程求解5z、6z。 因?yàn)?? I I，所以先試湊5z、6z。 試湊出 335 ?z、 276 ?z，此時(shí) 09.3? Ⅲ擋齒輪副： 4132 zz ???)144( ? 由公式 )114( ? 和 )144( ? 聯(lián)立方程求解5z、6z。 因?yàn)? 以先試湊3z、 4z 。 ??