GD1042轻型货车-传动轴、变速器设计.docx

1、机电工程学院毕业设计说明书设计题目:GD1042轻型货车设计变速器、传动轴设计学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 20xx年5月22日目次1 概述12 变速器结构方案确定12.1传动机构的布置方案12.2零部件结构方案设计23 变速器主要参数的选择33.1变速器的传动比范围、挡位数及各挡传动比33.2变速器中心距53.3变速器外型尺寸63.4齿轮参数63.5各挡齿轮齿数的分配84变速器齿轮及轴的计算与校核104.1齿轮的失效形式104.2齿轮的强度计算与校核114.3轴的设计145 同步器设计计算185.1同步器简介185.2同步器主要参数196传动轴的设计计算206.1传动轴的简介

2、206.2万向传动轴的设计计算206.3十字轴万向节的设计216.4传动轴结构分析与设计24设计总结28致 谢29参考文献301 概述变速箱的优良性能在日常驾驶中起着非常重要的作用。发动机扭矩的力量再大,也必须通过变速箱的输出才能起作用。如果遇到一个性能不太好的变速器,当开始启动时就容易停滞,转变不平稳,振动,即使再好的匹配引擎也是没有用的。因此设计性能优良的变速器很重要。变速器的设计原则如下所示:（1）保证汽车的经济性和动力性能要高；（2）汽车的变速器的工作效率要高；（3）应该安置P挡(空挡)，可以用来切断发动机和驱动轮之间的能源输送；（4）应安置R挡（倒挡），使汽车能够向后倒退运动；（5）

3、应该安置功率输出装置，用于输出功率需要；（6）换挡迅速，便捷，轻快 ，准确；（7）变速器工作时，应当噪声很低；2变速器结构方案的确定2.1 传动机构布置方案变速器有两部分组成，这两部分分别是变速传动机构和操纵机构。按照行进挡数目的差异，变速器能够分为三、四、五和多挡几种模式；依据轴的类型可以分为固定轴式和旋转轴式两种。在固定轴式的变速器中，两轴式和中间轴式，这两种变速器的运用更加普遍。2.1.1 固定轴式变速器固定轴式能够分为两轴式和中间轴式变速器。固定轴式变速器运用较为宽泛，一般放在FR车上用。中间轴式变速器效率较高，传动基本上不会产生太大的声音，使用过程中损耗也小。它的弊端是除直接挡外其余

4、各挡位的传动效率较低。将中间轴式和两轴式放在一起，能够看出两轴式内部结构不复杂，且零件之间布置间隙非常紧密，此外它的工作效率也比较高，传动产生的声音小，它多用在RR布置装置中。经过综合对比之后，此次设计我所的选用的变速器是中间轴式变速器。2.1.2 倒挡布置方案倒挡R是一个很重要的附加装置，它方便了驾驶者，但是用到它的地方很少，例如停车，其他情况一般情况下是不会用到的。所以换倒挡一般采用直齿滑动齿轮形式。倒挡R是一个很重要的附加装置，它方便了驾驶者，但用到它的地方却很少，例如停车，其他情况一般不会用得到。所以换倒挡普遍运用的是直齿滑动齿轮形式。倒挡的布置设计方案如下图所示： (a) (b) (

5、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） 图优点是中间轴相对较短，弊端是换挡较困难。（b） 图优势是倒挡的传动比大，缺点是混乱的换挡次序。（c） 图优点是齿宽变长。（d） 图的优点是换挡顺序合理，很容易换挡。综上所述，本设计所选择得方案(d)较为适合。2.2零部件结构方案设计2.2.1齿轮形式变速器所用的齿轮能够分为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，产生噪音方面都优异些；但在制造方面困难一些。斜齿圆柱齿轮经常用于变速器中的常啮合齿轮。2.2.2 换挡机构形式换挡机构形式很多，有

6、些多数位置应用，而有些只在少数的位置才能得到使用。例如直齿滑动齿轮，啮合套，同步器等等。直齿滑动齿轮换挡方式具有简单的结构，而且有比较方便维修的优势。但这种转变将影响齿面，并且噪音大，造成齿轮磨损和损伤，转变时间很长。这种情况下可以使换挡行程缩短，并且增加承受换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，对驾驶者有很高的技术要求。 同步器换挡能够保证快速，没有大的冲击，没有噪音，没有需求的驾驶技术，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，再加上较高的制造精度要求和结构相对复杂的弊端，但在综合对比分析的时候

7、考虑到以上所述的具体优点和在实际中的运用的方便性，在实际中应用依然较为广泛。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320个挡位一般情况下是变速器的挡数变化范围，变速器的挡数普遍在6挡以下。随着变速器挡数的逐渐增加，汽车将更加省油，跑得更快，马力更大。当挡位数越多时，变速器的内部结构就越复杂，并且使得轮廓尺寸和质量变大，同时使操纵机构变的复杂，因此，需要设计者综合考虑设计要求来选取合适的挡位，本次设计采用5+1挡。3.1.2 传动比范围 变速箱比率是最低和

8、最高变速比的比率。本次设计的最大的挡为5挡，变速比取为1。在发动机发出最大的动力和最低传输引擎速度的前提条件下，车辆的爬坡能力最大,车轮所要求的径向距离，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。所选用的技术参数如下：整车整备质量：2000Kg最高车速：130Km/h 爬坡度：30%最大总质量：4000Kg 主减速器的传动比:5.86 最大转矩:160Nm 最大转矩转速:2700rmp 最大功率：96kw汽车的省油能力会影响传动齿轮最高变速比的数值，一般最高变速比的取值小于等于1。然后，根据驱动轴齿轮比确定的汽车的动力、油耗。汽车爬过的最陡坡度对传动比也有影响，它可以通过计算得

9、出1挡的变速比数值。汽车从下往上爬坡的时候，因为是上坡，所以行车的速度并不是很高，又加上空气阻力可以忽略，则发动机发出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）式中：汽车总质量，4000kg；重力加速度，取=9.8；道路最大阻力系数，0.31；驱动车轮的滚动半径，取0.42m；发动机最大转矩，160 Nm；主减速比，5.86；汽车传动系的传动效率,0.9；最大爬坡度30%，即=；滚动阻力系数，取0.020；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） 2.69依据驱动车轮与路面的附着条件可得： （3-3）上式中：

10、车辆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）=8.21按照本设计要求的通常情况和必要条件可以初步确定一挡传动比的数值为5.42。3.1.3各挡传动比当变速器的最高挡传动比与最低挡传动比确定以后，中间各挡的传动比从理论上来说是可以按照公比（查文献1可知）： （3-5）挡位数挡数 由于齿的数量都是整数，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。五挡传动比，另外，必须考虑到发动机的合理配置，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二

11、轴和中间轴，这两根轴中心线之间的距离。这段距离影响变速器的外形尺寸、体积和质量。中心距A可以根据下列公式进行计算（查文献1）： （3-6）式中： 中心距系数，货车（）；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： （3-7）=85mm3.3变速器外型尺寸 传动装置的横向外形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都会影响传动装置的在轴线方向的尺寸。 货传动装置外廓在轴向方向的尺寸参考：五挡，中心距A最好取为整数时，检测比较方便。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，各种齿轮，应使用一个模数，并从强度的观点来看，每个齿轮应不同的模量； = =2.52 高挡齿轮K=1 = =4.00 一挡齿轮 (3-8)式中： 为斜齿轮法向模数； 为直齿轮模数；发动机最大扭矩，Nm ；变速器一挡传动比； 变速器传动效率，取0.96； 本次设计取同步器和啮合套的接合普遍运用的