JD1041载货汽车变速器及传动轴设计.doc

1、机电工程学院毕业设计说明书设计题目: JD1041载货汽车变速器及传动轴设计学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 20xx 年 5 月 28日目录1 概述22 变速器结构方案的确定22.1传动机构的布置方案22.2零部件结构方案设计33 变速器主要参数的选择43.1变速器的传动比范围、挡位数及各挡传动比43.2变速器中心距63.3变速器外型尺寸73.4齿轮参数73.5各挡齿轮齿数的分配94 变速器齿轮及轴的计算与校核114.1齿轮的失效形式114.2齿轮的强度计算与校核124.3轴的设计145 同步器设计计算195.1同步器简介195.2同步器主要参数196传动轴的设计计算216.1传

2、动轴的简介216.2万向传动轴的设计计算226.3十字轴万向节的设计22 6.4传动轴结构分析与设计26设计总结29致谢30参考文献311 概述在现代的日常生活中，汽车作为一种方便快捷的交通工具，给人们的生活带来了诸多便利，推动着人类社会的快速进步。变速箱的良好的性能在日常驾驶中发挥着非常重要的作用。不论发动机扭矩的力量多大,都得通过变速箱输出。如果变速器的设计不合理,开始启动就会容易停滞,转变不平稳,产生振动,是再好的匹配引擎也是徒劳的。因此设计合理而优质的变速器很重要。对变速器的设计有以下基本要求:1. 保证汽车具有必要的动力性和经济性。2. 设置空挡，以此用来切断发动机的动力传输。3.

3、设置倒挡，用以实现汽车的倒退行驶。4. 设置动力输出装置，在需要的时候可以实现功率输出。5. 换挡要求轻便，迅速。6. 具有可靠的工作性能，避免在行驶过程中出现跳挡，乱挡及换挡冲击等现象。7. 具有足够高的工作效率。8. 工作噪声应尽可能的减小。9. 轮廓尺寸和质量小，制造成本低，拆装和维修方便等等。另外，传动轴的设计也是相当关键的部分，其需要满足的要求如下：1.保证所连接的两根轴相对位置在预计范围内变动时，能可靠地传递动力。2.保证所连接两轴尽可能等速运转，尽量避免共振现象的发生。3.由于万向节夹角的存在而产生的附加载荷、振动和噪声应保证在允许范围内。4.高的传动效率，足够长的使用寿命，简单

4、的结构，方便制造和维修等。2 变速器结构方案的确定2.1 传动机构布置方案 变速器的组成主要包括传动机构和操纵机构两大部分。分类的依据不同，变速器可以分为很多中类型。根据前进挡数的不同，变速器有三、四、五和多挡几种；依据轴的类型分为固定轴式和旋转轴式。而固定轴式可以分为两轴式、三轴式和中间轴式变速器。2.1.1 固定轴式变速器 固定轴式又分为两轴式和中间轴式变速器。固定轴式很常用，一般放在FR车上用。中间轴式高效率，传动基本不会产生大的声音，使用过程中损耗也小。它的缺点是除直接挡外其他各挡位的传动效率低。将中间轴式和两轴式放在一起，能看出两轴式内部的不复杂，且零件之间布置间隙很紧密，此外它的工

5、作效率也比较高，传动产生声音小，它多用在RR布置中。经过综合对比后，此次设计选用中间轴式变速器。2.1.2 倒挡布置方案倒挡R是一个很重要的附加装置，虽然用的频率相对较少，但也是不可或缺的部分，例如停车，掉头等等。所以换倒挡一般用直齿滑动齿轮方式。下图为倒挡的布置方案。 (a) (b) (c) (d) 图2.1 倒挡布置方案(c)(b)(a)(d)上图的倒挡布置方案各有各的优点，各有各的缺点。（a）图优点是中间轴短，缺点是换挡困难。（b)图优点倒挡传动比大，缺点是换挡次序混乱。(c)图优点是齿宽变长。(d)图换挡顺序合理，很容易换挡。综上所述，本设计选择方案(d)较为适合。2.2 零、部件结构

6、方案设计2.2.1 齿轮形式变速器用齿轮包括直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。把斜齿和直齿圆柱齿轮放在一起，斜齿在寿命，运转工况，产生噪音方面都更加理想一些；但在制造方面困难一些。变速器中的常啮合齿轮多采用斜齿圆柱齿轮。低挡和倒挡仅用直齿圆柱齿轮。2.2.2 换挡机构形式换挡机构形式很多，比如直齿滑动齿轮，啮合套，同步器等等。有些得到广泛应用，而有些只在少数位置得到使用。直齿滑动齿轮换挡方式具有简单的结构，而且比较方便维修的优势。但这种形式将影响齿面，噪音大，造成齿轮磨损和损伤，、使用寿命不是很长。除一挡、倒挡外很少使用。啮合套换挡时，使齿轮处于常啮合状态。这种情况下可以使换挡行程缩短，并增加承受换

7、挡冲击的接合齿齿数，而轮齿又不参与换挡，进而延长轮齿寿命；但换挡会产生残余冲击，对驾驶者有很高的要求。 同步器换挡能保证快速，无影响，无噪音，对驾驶技术要求较低，能提高汽车的加速度，燃油经济性和驾驶安全，因而得到广泛应用。虽然同步器换挡的轴向尺寸相对较大，有较高的制造精度要求，结构相对复杂的缺点，但在综合对比分析的时候考虑到以上所述的具体优点和在实际中的应用方便性，在实际中应用依然较大。通过对同步器的具体结构作具体的了解和分析，并加以认识和揣摩，最终决定本次设计选用同步器换挡形式。 3 变速器主要参数的选择3.1 变速器的传动比范围、挡位数及各挡传动比3.1.1 挡数变速器的挡数变化范围一般在

8、320之间，除特种车辆以外的常见汽车的变速器挡数一般在6挡以下。通过变速器挡数变化的方式，可以使汽车更省油，跑得更快，马力更大。挡数越多，变速器的结构越复杂，其轮廓尺寸和质量也随之变大，同时操纵机构也更加复杂复杂。因此，通过综合考虑设计要求，对比同类车型和所设计汽车的的条件，本次设计选用用5+1挡。3.1.2 传动比范围变速箱比率是指最低的和最高的变速比的比率。这次设计的最高挡为5挡，其对应变速比取1。在发动机发出最大的动力和最低传输引擎速度下，车辆的爬坡能力最大,车轮所要求的径向距离，与主减速比，以及选择低传输引擎速度都会影响最小的稳定的比率。总质量范围轻型商用车的齿轮比目前，介于5.0至8

9、.0。所选用的技术参数如下：整车整备质量最高车速爬坡度最大总质量主减速器的传动比2250Kg95Km/h30%4485Kg5.826发动机的额定功率 额定转速 最大扭矩最大扭矩转速99Kw2900rpm280N.m1300rpm 汽车的省油能力会影响传动齿轮最高变速比的值，一般最高变速比取值小于等于1.然后，驱动轴齿轮比确定的汽车的动力，油耗。汽车翻过的最陡坡度对传动比有影响，它可以通过计算得出1挡的变速比值。 汽车从下往上爬坡的时候，由于是上坡，所以行车的速度不是很高，再者空气阻力可忽略，则发动机提供的动力传输到驱动轮的力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力，查文献1可知： （3-1）式

10、中：汽车总质量；重力加速度； 道路最大阻力系数；驱动车轮的滚动半径； 发动机最大转矩；主减速比；汽车传动系的传动效率； 最大爬坡度；滚动阻力系数；变速器一挡传动比。 查文献1由最大爬坡度要求的变速器一挡传动比可知： （3-2） 3.43根据驱动车轮与路面的附着条件有： （3-3）上式：车辆上在地面上完全装载的一个水平面上固定轴重；道路的附着系数，计算时取。查文献1,一挡传动比可知： （3-4）=11.72根据本设计要求的具体情况和上述条件可以初选一挡传动比为7.31。3.1.3 各挡传动比 变速器最高挡的传动比与最低挡的传动比确定以后，中间各挡的传动比理论上是按公比（查文献1可知）： （3-5

11、）的几何级数排列，式中为挡位数（n=5），五挡传动比。 由于齿的数量是整数，也可以配置稍有不同，使用小挡位之间的共同的比率，方便切换挡位。另外，请考虑到发动机的合理配，因此，每个齿轮比初选为： 3.2 变速器中心距A 中间轴式变速器的中心距离是指一段距离，这段距离的数值代表着第一和第二中间轴，这两根轴中心线之间的距离。这段中心距离对变速器影响很大，尤其是在尺寸和质量方面。中心距A可根据下列公式进行选取（查文献1）： （3-6）式中： 中心距系数，货车（=8.69.6）； 发动机最大转矩，Nm；变速器1挡传动比；变速器的传动效率，取。本设计变速器的中心距为：=118mm3.3 变速器外型尺寸 传动装置的横向尺寸可以通过该齿轮装置和倒挡齿轮和变速机构的直径来初步确定。传动挡数的多少，齿轮切换部件的形态以及齿轮的样式会影响传动装置的在轴线方向的尺寸。 载货汽车传动装置外廓在轴向方向的尺寸参考： 五挡3.4 齿轮参数3.4.1 模数 在相同条件下的传输的中心距，选择较小的弹性模量可以增加齿的数目，并且增大齿宽可以增加齿轮的重叠部分，并降低齿轮噪音，因此为了降低噪声应降低模量，选取合理数，同时增加齿宽;较小的质量，应增加模量，同时减少齿宽;从工艺方面的考虑，各种