【正文】 中南林業(yè)科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 某型汽車手動變速箱的仿真設(shè)計 第 1 頁 1 緒論 現(xiàn)代汽車一般采用往復活塞式內(nèi)燃機提供動力，而汽車在起步、加速、上坡等等過程中，其需要的扭矩和速度都在發(fā)生很大的變化，但是發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小，另外，發(fā)動機是只能是朝著一個方向，不能單獨實現(xiàn)倒檔功能，所以一個性能好的發(fā)動機必須配備性能優(yōu)良匹配的變速器才能使車輛的性能很好的體現(xiàn)出來，變速器的主要功能為： (l)在復雜工況下，通過改變汽車傳動比 ,從而使發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，使發(fā)動機時刻處于最有利的工況下工作； (2)實現(xiàn)汽車的倒退行駛； (3)可以中斷動力傳 輸。 隨著近年來車輛密度的不斷增大，車輛對操作性、動力性，經(jīng)濟性，環(huán)保等方面的要求越來越高，這些都離不開變速器技術(shù)方面的發(fā)展，研究與發(fā)動機優(yōu)配，工作效率高，操作方便，工作可靠的變速器的意義就十分重大了。 手動變速器，駕駛者通過操作變速箱操作桿來控制不同齒輪組的嚙合，根據(jù)不同道路行駛工況下汽車速度和扭矩的大小，通過換擋操作桿控制軸上的不同大小齒輪的嚙合，從而得到不同的轉(zhuǎn)速比，使發(fā)動機在有利的工況下工作。由于鎖止機構(gòu)和互鎖機構(gòu)的作用，駕駛?cè)嗽趽Q擋時，必須 要先踩下離合器踏板，而在變速箱處于某一檔位下工作時，不能自動跳到另一檔位。手動擋汽車對駕駛?cè)笋{駛技術(shù)要求較高，但其對汽車的操縱感強，更有駕駛的樂趣，而且相對而言更加省油一點。手動變速箱根據(jù)檔位可以分為四檔，五檔變速箱等等，現(xiàn)在市場上常見的手動變速箱是中間軸式五檔變速箱。 自動變速器可以根據(jù)節(jié)氣門踏板的變化自動進行變速，不需要人為操縱變速桿的動作，減少了駕駛?cè)碎_車途中的很多頻繁的換擋操作，它是通過液壓油路控制對應的行星齒輪機構(gòu)進行變速。目前市場上最常見的自動變速器是液力自動變中南林業(yè)科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 某型汽車手動變速箱的仿真設(shè)計 第 2 頁 速器。 速器 無級變速器的結(jié)構(gòu)簡單，小巧，它可以使傳動比任意自由改變，實現(xiàn)無級變速，它能克服突然換擋，節(jié)氣門反應慢、油耗高等缺點。 /自動變速器 手自一體變速器首先在保時捷車型上應用，它可使高性能跑車不必受限于傳統(tǒng)的自動檔束縛。此型車在其檔位上設(shè)有“ +”、“ ”選擇檔位。在 D 檔時，可像手動擋一樣自由變換檔位。手自一體變速系統(tǒng)可以使用手動檔來提供駕駛樂趣，使用自動檔減輕操作量，減少駕駛疲勞。 DSG 變速器，由兩組離合器相互配合共同控制發(fā)動機動力的傳輸，不會再駕駛者換擋時產(chǎn)生動力短暫中斷的現(xiàn)象 ，結(jié)合了手動變速器和自動變速器兩者的優(yōu)點，既節(jié)油、駕駛舒適又滿足駕駛的運動感要求。 ，手動檔變速器，自動檔變速器都有很大的發(fā)張的空間。 ，各種變速器都有其發(fā)展的空間，在某個領(lǐng)域內(nèi)占據(jù)自己一定的市場。 ，雙離合變速器結(jié)合了手動變速器和自動變速器各自的優(yōu)點，其技術(shù)值得我國大力研究。 本文首先在了解手動變速器的主要零部件及其工作原理的情況下，首先對變速箱的軸、齒輪、換擋機構(gòu)等進行布置，然后根據(jù)與該變速箱匹配的發(fā)動機輸入的最大 扭矩，轉(zhuǎn)速等，確定各個擋位合適的傳動比，通過計算，定下變速箱的中心距和軸向尺寸，再對軸，齒輪等零件的參數(shù)進行合理選擇，使得汽車的動力性和經(jīng)濟性達到好的效果，最后對手動變速箱的零件圖進行三維繪制，并進行裝配，進行操作演示，進行仿真分析。 中南林業(yè)科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 某型汽車手動變速箱的仿真設(shè)計 第 3 頁 2 手動變速箱的主要參數(shù)選擇 此變速箱定于和微型商用車汽車上面的發(fā)動機相配合工作，參考一些商用車數(shù)據(jù)，暫定該微型商用車的基本參數(shù) ,其最大轉(zhuǎn)矩 ，最大功率為 60KW,發(fā)動機布置成前置后驅(qū)。 手動變速器的兩種形式主要是直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。斜齒輪以其運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、使用壽命長等優(yōu)點，廣泛應用在各類汽車中，本次設(shè)計中，因為倒檔齒輪實際工況轉(zhuǎn)速低 ,承受的轉(zhuǎn)矩小 ,使用頻率低 ,故其可選用直齒圓柱齒輪，而對于其它齒輪，其工作環(huán)境惡劣，受載復雜，采用斜齒圓柱齒輪。 本文設(shè)計采用中間軸式變速器，第一軸上的小齒輪做成齒輪軸的形式，中間軸采用旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu) ,該軸由前后兩端的滾動軸承支承，輸出軸上常嚙合被動齒輪與軸過盈配合。 第一軸的前端采用向心球軸承，后端用滾針軸承與第二軸連接，第二軸前 端用帶止動槽的向心球軸承 ,后端用向心球軸承，使其能承受向外的軸向力，中間軸的前后端都用向心球軸承與變速器殼體座相連。最后還需要計算軸承的壽命，并對其進行驗算。 倒檔和一檔齒輪采用直齒輪嚙合換擋，結(jié)構(gòu)復雜、成本高和同步環(huán)使用壽命短等問題都廣泛存在同步器中，但同步器可以輕便無沖擊地換檔，大幅提高延長齒輪傳動的壽命，因此對汽車的性能有著很大的提升，汽車手動變速器的換檔機構(gòu)廣泛采用同步器的結(jié)構(gòu)型式， 中南林業(yè)科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 某型汽車手動變速箱的仿真設(shè)計 第 4 頁 3 汽車變速器的設(shè)計 檔數(shù)和各檔傳動比 手動 變速器的檔數(shù)范圍可以再 3～ 20 內(nèi)，手動變速箱相鄰檔位之間的傳動比最好在不高于 ，而高檔相鄰檔位的比值要求更小，因為汽車行駛時，高檔的操作更加平凡，這有利于使頻繁操作高檔時，換擋工作容易進行。 這里的變速器的擋數(shù)取五擋，在五檔變速器中，五檔為超速擋，四檔為直接擋，四擋以下的檔位為減速擋。各檔傳動比之間按照幾何級數(shù)變化。 參考一般汽車變速器的傳動比大小，初步確定各檔傳動比值。 表 31 各檔傳動比 檔位 一 二 三 四 五 倒檔 傳動比 中心距 本文選的中間軸式變速箱的中心距是中間軸和第二軸之間的距離，其大小會影響中間軸和第二軸上的齒輪接觸的面積及受力大小，從而使輪齒的接觸強度受到影響。 根據(jù)公式： A=Ka( Temax i1ηg) 1/3 （ 31） 其中： Ka 中心距系數(shù) (貨車取 ) Temax 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 ,取值 169 牛米 I 變速器一檔傳動比 , ηg 變速器傳動效率 , 計算可得 A= 初選中心距 A=75mm 變速器的軸向尺寸 本設(shè)計微型商用車手動變速器的軸向尺寸可參考中心距的大小來初定其數(shù)據(jù)： 中南林業(yè)科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 某型汽車手動變速箱的仿真設(shè)計 第 5 頁 四檔： () A 五檔： () A 六擋 :（ ） A 因此，五檔變速器的軸向尺寸大致為 。 齒輪參數(shù)的確定 根據(jù)齒輪 所受載荷的大小，參考《機械設(shè)計》直齒輪和斜齒輪的取值，所有斜齒輪的模數(shù)均取 m =4。標準壓力角取國標規(guī)定的 20，所以變速器齒輪的壓力角普遍采用 20。 變速器斜齒輪的螺旋角一般為 1030，取值 24。設(shè)計時，可以使中間軸上的斜齒輪采用右旋，另外兩邊齒輪采用左旋，兩者相互抵消。 b 斜齒 :b=Kcm, Kc 為齒寬 系 數(shù) ，取 ～ 8 直齒 :b=Kcm， Kc 取為 ～ ；均可取值為 7。 圖 31 變速器傳動方案示意圖 中南林業(yè)科技大學本科畢業(yè)設(shè)計 某型汽車手動變速箱的仿真設(shè)計 第 6 頁 (1)一檔齒輪齒數(shù)計算 101 921 ZZZZi ? (32) mAZh ?cos2? (33） 求得 Zh=34，去 Z9=21，則 Z10=13 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù)： 由上式求出常嚙合傳動齒輪的傳動比 Z2/Z1= 常嚙合傳動齒輪