低速载货汽车变速器的设计.doc

1、摘 要随着国内高级公路的快速发展，货车专用变速器的开发已迫在眉睫。变速器是汽车传动系统中一个非常关键的部件，它的好坏直接影响着汽车的性能和安全性。本次关于低速载货汽车变速器的设计是以现有企业生产的现有汽车变速器作为设计原型，独立设计出了符合要求的中间轴式五档变速器。中间轴式变速器也称三轴式变速器，它是前进档的动力传递采用三根轴来实现的变速器，它的特点是动力的输入轴和输出轴有共同的轴线。设计中主要完成了对各档位传动比的选择确定、齿轮参数的选择、第一轴第二轴及中间轴的选择计算、轴的结构设计、轴承的选择等；对变速器的主要参数进行了验证，包括齿轮强度的校核、轴的强度和刚度的校核、轴承寿命的验算等；对齿

2、轮和轴的运动和受力分析；对同步器及操纵机构的选择等。变速器的三维仿真结果表明，中间轴式五档变速器的方案是可行的，其相关参数的选择计算及校核结果表明整体性能满足要求。关键词：变速器；中间轴式；五档；齿轮Abstract With the rapid development of the domestic high-road, truck-specific transmission development is imminent. Automotive Transmission Transmission is a very critical component, it will have a di

3、rect impact on the cars performance and safety. The truck speed transmission on the design based on the existing production of existing auto transmission as a design prototype, designed to meet the requirements independent intermediate shaft five-speed transmission. The intermediate shaft transmissi

4、on is also known as the three shaft-type transmission, which is forward-speed power transmission of the three axes to achieve the transmission power which is characterized by an input shaft and the output shaft have a common axis. Completed the design of the main transmission ratio of the gear selec

5、tion determination, the gear selection of parameters, the first intermediate shaft and the second shaft axis selection and calculation, structural design of the shaft, the bearing selection; the main parameters of the transmission authentication, including check gear strength, shaft strength and sti

6、ffness of checking, such as checking the bearing life; the gear and shaft movement and stress analysis; synchronizer and control mechanism for the choice. Transmission of three-dimensional simulation results show that the five-speed gearbox intermediate shaft is feasible, its associated parameter se

7、lection and checking calculation results show that the overall performance to meet the requirements.Key words: Transmission; intermediate shaft; fifth gear; gear目 录引言11 绪论2 1.1 课题研究的背景和意义2 1.2 国内外研究状况及成果3 1.3 变速器的设计方法和研究内容42 变速器的方案设计4 2.1 传动机构的方案确定4 2.2 倒档布置方案5 2.3 零部件结构方案设计6 2.3.1齿轮设计6 2.3.2换档机构6 2

8、.3.3变速器轴承的选择63 变速器主要参数的设计与计算7 3.1 档数的选择7 3.2 传动比的确定7 3.2.1最低档传动比计算8 3.2.2其他各档传动比初选8 3.3 中心距的确定9 3.4 外形尺寸的初选9 3.5 齿数参数的选择9 3.5.1模数9 3.5.2压力角10 3.5.3螺旋角10 3.5.4齿宽11 3.6 各档齿轮齿数分配12 3.6.1最低档传动比计算12 3.6.2对中心距进行校正12 3.6.3齿轮齿数的确定12 3.7 变速器齿轮的变位16 3.7.1一档齿轮的变位17 3.7.2其他齿轮的变位174 变速器的齿轮与轴的设计计算及校核17 4.1 齿轮的设计与

9、计算17 4.1.1常用的齿轮材料18 4.1.2齿轮材料的选用原则18 4.1.3各轴的转矩计算18 4.1.4齿轮强度计算19 4.2 轴的设计与计算24 4.2.1轴的结构设计24 4.2.2轴的工艺要求25 4.2.3初选轴的直径26 4.2.4轴最小直径的确定26 4.2.5轴的强度计算27 4.3 轴承的选择与校核32 4.3.1第一轴轴承的选择与校核32 4.3.2中间轴轴承的选择与校核345 变速器同步器及操纵机构的选择35 5.1 同步器的选择35 5.1.1同步器工作原理35 5.1.2惯性同步器35 5.2 操纵机构的选择37 5.2.1概述37 5.2.2典型操纵机构3

10、7 5.2.3互锁装置的原理386 变速器壳体的设计397 工艺过程分析40 7.1 齿轮加工工艺分析40 7.2 变速器装配过程工艺分析418 结论42谢辞43参考文献44附录45 引言低速载货汽车（原四轮农用运输车）：与三轮汽车是C3驾驶证规定的驾驶车型。指以柴油机为动力，最高设计车速小于或等于70km/h，最大设计总质量小于或等于4500kg，长小于或等于6m，宽小于或等于2m，高小于或等于2.5m，具有四个轮的货车。农用运输车的载质量一般不超过1.5t，当前四轮农用运输车载货质量分为4个等级，包括1.5t、1.0t、0.75t和0.5t级。我国农用运输车诞生于20世纪80年代初。我国农

11、村运输的特点是运量小、运距短、货物分散、道路条件差。由于同吨位的柴油车较汽油车运载能力强，燃油价格低，且柴油保管无须特殊设备，又为广大农民所熟悉，所以，农用运输车均选用柴油机为动力。低速载货汽车主要从事城市市区或农村间中短途距离运输的交通工具，具有机动灵活、快捷方便的优势，特别是在运输吨位不大且距离又比较近时，低速载货汽车便发挥出了巨大优势。近几年来随着我国城市规模的不断扩大，城市市区间越来越需要低速载货汽车。变速器是汽车传动系统中重要的组成部分，它直接影响汽车的动力性和燃油经济性，是汽车的重要部件之一。因此本课题关于低速载货汽车变速器的研究对于我们国家农业的发展，城镇化的实施有着一定的促进作

12、用，还对我们国家现代化建设和可持续发展战略的实施和推进，具有十分重要的意义。1 绪论1.1 课题研究的背景和意义现代汽车的动力设置，几乎都采用往复活塞式内燃机。它具有体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等优点。但其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾。大家知道，汽车需要克服作用在它上面的阻力，才能起步和正常的行驶。即使在平坦的柏油路上，汽车以低速等速直线行驶，也需要克服约占汽车总质量1.5%的滚动阻力。例如，NJ130汽车，满载时总质量为5360kg，其滚动阻力为800N左右。若需要满载汽车在坡度为9%的道路上等速上坡行驶，仅上坡阻力就达4824N。如果用发动机直接带动汽车驱动轮，则发

13、动机需要发出2050Nm.的扭矩。而NJ130汽车发动机的最大扭矩只有205Nm，此时，所产生的最大牵引力为482N，和上坡阻力相差10倍之多。显然，如此小的牵引力，不仅不能上坡行驶，即使在平坦的道路上也不能行驶。另一方面，NJ130汽车发动机，最大功率为51.5kW，此时曲轴的转速为2800r/min。如发动机和车轮直接相连，则对应于该转速所换算的汽车速度，竟达到458km/h.。显然，这样高的车速是不能实现的。上述发动机的扭矩、转速与汽车的牵引力、车速要求之间的矛盾，靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。为此，在汽车传动系中设置了变速器和主减速器。既可使驱动车轮的扭矩增大为发动机扭矩的若干倍

14、，同时又可使其转速减小到发动机转速的若干分之一。此外，汽车的使用条件颇为复杂，变化很大。如汽车的载货量、道路坡度、路面好坏以及交通情况等。这就要求汽车的牵引力和车速具有较大的变化范围，以及适应使用的需要。当汽车在平坦的道路上，以高速行驶时，可挂入变速器的高速档；而在不平的路上或爬较大的坡道时，则应挂入变速器的低速档。根据汽车的使用条件，选择合适的变速器档位，不仅是汽车动力性的要求，而且也是汽车燃料经济性的要求。例如，汽车在同样的载货量、道路、车速等条件下行时，往往可挂入较高的变速器档位，也可挂入较低的档位工作。此时只是发动机的节气门开度和转速或大或小而已，可是发动机在不同的工况下，燃料的消耗量是不一样的。一般变速器具有四个或更多的档位，驾驶员可根据情况选择合适的档位，使发动机燃料消耗量减小。汽车在某些情况下，如进出停车场或车库，或在较窄的路上掉头等需要倒向行驶。然而，汽车发动机不能倒转工作，因此在变速器设立倒档。此外，变速器还设有空档，可中断动力传递，以满足汽车暂时停止行驶和对发动机检查调整的需要。对变速器的要求。除一般便于制造、使用、维修以及质量轻、尺寸紧凑外，主要还有以下几点： （1）保证汽车有必要的动力性和经济性； （2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输； （3）设置倒档，使汽车能倒退行驶； （4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出； （5