【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）題目：小轎車機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)（英文）：The mechanical transmission design of the car 院 別： 機(jī)電學(xué)院 專 業(yè)： 車輛工程（師范） 姓 名： 董德權(quán) 學(xué) 號(hào)： 2022095244028 指導(dǎo)教師： 賴新方 日 期： 2022 年 3 月 小轎車機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)摘要本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于小轎車上的三軸五擋式機(jī)械變速器。本設(shè)計(jì)采用中間軸式變速器，與國內(nèi)同類型產(chǎn)品相比該變速器具有兩個(gè)突出的優(yōu)點(diǎn)：一是其直接檔的傳動(dòng)效率高，磨損及噪聲也最??；二是在齒輪中心距較小的情況下仍然可以獲得較大的一檔傳動(dòng)比。此外，本設(shè)計(jì)的特點(diǎn)是用采用慣性式同步器，可從結(jié)構(gòu)上保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以避免齒間沖擊和噪聲，以使本次設(shè)計(jì)的產(chǎn)品換擋平順、操縱輕便、故障率低、可靠性高。關(guān)鍵詞：機(jī)械變速器；三軸五擋式；參數(shù)選擇The mechanical transmission design of the carABSTRACTThis design task is to design the three transmission and mechanical transmission has five forward gears on a car. This design is used the intermediate shaft type transmission, it pared to domestic same type product the transmission has two outstanding advantages:the first advantage is the direct gear transmission efficiency high, wear and noise is minimal。 the second advantage is that under the condition of the smaller gear center distance is still on a larger transmission ratio can be obtained. In addition, the characteristics of this design is by using inertial synchronizer, from structure to ensure that joint sets and joint on the spline gear ring before achieve synchronization can not contact, in order to avoid tooth between the shock and noise, in order to make the design of product shifting smooth, manipulation of light, low failure rate, high reliability.目 錄1 緒論 變速器的種類 手動(dòng)變速箱暫不淘汰2 乘用車變速器的概述 變速器的功用； 變速器結(jié)構(gòu)方案及其布置方案的確定 ； 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 ；3 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì) 變速器主要參數(shù)的選擇 檔數(shù)和傳動(dòng)比 中心距 軸向尺寸 齒輪參數(shù) 各檔傳動(dòng)齒輪齒數(shù)的確定 確定一檔齒輪的齒數(shù) 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 確定其他檔位的齒數(shù) 齒輪變位系數(shù)的選擇4 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 齒輪的損壞原因及形式 齒輪強(qiáng)度計(jì)算與校核 變速器齒輪所用的材料 齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 齒輪部分尺寸參數(shù)5 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 軸的校核6 變速器同步器的設(shè)計(jì) 同步器的結(jié)構(gòu) 同步環(huán)主要參數(shù)的確定7 變速器的操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、選取8 乘用車變速器箱體的設(shè)計(jì)9 總結(jié)10 參考文獻(xiàn)11 致謝1 緒論 變速器的種類⑨ 按傳動(dòng)比變化的方式，變速器可分為有級(jí)式、無級(jí)式和綜合式有級(jí)式變速器應(yīng)用最為廣泛。它采用齒輪傳動(dòng)，具有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。目前轎車和輕、中型載貨汽車變速器的傳動(dòng)比通常有 3～5 個(gè)前進(jìn)檔和 1 個(gè)倒檔，而所謂的變速器擋數(shù)，均指前進(jìn)檔位數(shù)。無級(jí)式變速器的傳動(dòng)比在一定范圍內(nèi)可按無限多級(jí)變化，常見的有電力式和液力式兩種。綜合式變速器是指由液力變矩器和齒輪式有級(jí)變速器組成的液力機(jī)械式變速器，其傳動(dòng)比可以在最大值和最小值之間的幾個(gè)間斷的范圍內(nèi)作無級(jí)變化 按操縱方式不同，變速器又可分為手動(dòng)操縱式、自動(dòng)操縱式和半自動(dòng)操縱式 3 種手動(dòng)操縱式變速器靠駕駛員用手操縱變速桿換檔，為大多數(shù)汽車所采用。自動(dòng)操縱式變速器的傳動(dòng)比選擇是自動(dòng)進(jìn)行的，即檔位的變換是借助反映發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和車速的信號(hào)系統(tǒng)來控制換檔系統(tǒng)的執(zhí)行元件來實(shí)現(xiàn)的，駕駛員只需操縱加速踏板即可控制車速。半自動(dòng)操縱式變速器有兩種形式。一種是常用的幾個(gè)檔位自動(dòng)操縱，其余檔位則由駕駛員操縱；另一種是預(yù)選式，即駕駛員預(yù)先用按鈕選定檔位，在踩下離合器踏板或者松開加速踏板時(shí)，自動(dòng)接通電磁裝置或液壓裝置來進(jìn)行換檔。 機(jī)械式變速箱暫不淘汰機(jī)械式變速器（ManualTransmission，簡稱 MT）俗稱手動(dòng)變速器，即必須用手撥動(dòng)變速桿才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動(dòng)比，從而達(dá)到變速的目的，并且通常帶同步器，換擋方便，噪音小。手動(dòng)變速在操縱時(shí)必須踩下離合，方可撥得動(dòng)變速桿。 一 般 來 說 ， 手 動(dòng) 變 速 器 的 傳 動(dòng) 效 率 要 比 自 動(dòng) 變 速 器 的 高 ， 因 此 駕 駛 者 技術(shù) 好 ， 手 動(dòng) 變 速 的 汽 車 在 加 速 、 超 車 時(shí) 比 自 動(dòng) 變 速 車 快 ， 也 省 油 。 與 自 動(dòng) 變 速 器 相 比 較 ， 機(jī)械式變速器可 以 給 汽 車 駕 駛 愛 好 者 帶 來 更 多 的操 控 快 感 。 傳 輸 效 率 比 自 動(dòng) 變 速 箱 為 高 ， 當(dāng) 然 理 論 上 會(huì) 比 較 省 油 。 維 修 保養(yǎng) 上 會(huì) 比 自 動(dòng) 變 速 箱 便 宜 。 如 果 愿 意 以 較 高 成 本 使 用 自 動(dòng) 手 排 ， 則 可 以 兼顧 自 排 的 方 便 性 及 手 排 的 高 效 率 。 引 擎 煞 車 的 效 能 較 強(qiáng)因此，機(jī)械式變速器以結(jié)構(gòu)簡單、效率高、功率大、維修成本低四大顯著優(yōu)點(diǎn)依然占領(lǐng)著汽車變速箱的主流地位，機(jī)械式變速箱暫不淘汰。2 乘用車變速器的概述 變速器的功用機(jī)械式變速箱主要應(yīng)用了齒輪傳動(dòng)的降速原理。簡單的說，變速箱內(nèi)有多組傳動(dòng)比不同的齒輪副，而汽車行駛時(shí)的換檔行為，也就是通過操縱機(jī)構(gòu)使變速箱內(nèi)不同的齒輪副工作。如在低速時(shí)，讓傳動(dòng)比大的齒輪副工作，而在高速時(shí)，讓傳動(dòng)比小的齒輪副工作。 變速器的功用：①改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作；②在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；③利用空檔，中斷動(dòng)力傳遞，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速，并便于發(fā)動(dòng)機(jī)換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。 變速器的基本要求：①保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；②設(shè)計(jì)空檔，用來切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸；③設(shè)計(jì)倒檔，使汽車能倒退行駛；④設(shè)計(jì)動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出；⑤換檔迅速、省力、方便；⑥工作可靠；⑦變速器應(yīng)當(dāng)有高的工作效率；⑧變速器的工作噪聲低。 變速器結(jié)構(gòu)方案及其布置方案的確定 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇變速箱由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機(jī)構(gòu)的主要作用是控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變速器傳動(dòng)比的變換，即實(shí)現(xiàn)換檔，以達(dá)到變速變矩。有級(jí)變速器與無級(jí)變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、制造低廉，具有高的傳動(dòng)效率（η=~） ，因此在各類汽車上均得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)的變速器就選擇有級(jí)變速器。設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車的使用條件及要求，確定變速器的傳動(dòng)比范圍、檔位數(shù)及各檔的傳動(dòng)比，因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車的動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影響。傳動(dòng)比范圍是變速器低檔傳動(dòng)比與高檔傳動(dòng)比的比值。汽車行駛的道路狀況愈多樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車質(zhì)量之比愈小，則變速器的傳動(dòng)比范圍應(yīng)愈大。目前，轎車變速器的傳動(dòng)比范圍為 ～；一般用途的貨車和輕型以上的客車為 ～；越野車與牽引車為 ～。通常，有級(jí)變速器具有 3～5個(gè)前進(jìn)檔。 固定軸式變速器應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小、布置方便、中間擋位傳動(dòng)效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大。三軸式變速器除有第一軸、第二軸外，還增設(shè)了中間軸。其特點(diǎn)是空間布置比較靈活，傳動(dòng)比的范圍大，可設(shè)有直接擋傳動(dòng)。汽車最早就是后驅(qū)的，現(xiàn)在高檔的跑車、小轎車以及貨車仍然是后驅(qū)。顯然后輪驅(qū)動(dòng)的技術(shù)已經(jīng)是非常好的。與發(fā)動(dòng)機(jī)前置，前輪驅(qū)動(dòng)相比，發(fā)動(dòng)機(jī)前置，后輪驅(qū)動(dòng)（簡稱：發(fā)動(dòng)機(jī)前置后驅(qū),FR）有明顯的優(yōu)點(diǎn)：操控性好。因?yàn)橐恍┙M件從前部移到后部，前后的重量分布也容易接近50：50，大大的改善了汽車的平衡性和操控性。這就是為什么大多數(shù)跑車都采用后驅(qū)的原因。維修容易。前置后驅(qū)的安排也使發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器等總成臨近駕駛室，簡化了操縱機(jī)構(gòu)的布置和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)，更加便于車輛的保養(yǎng)和維修。和其他兩輪驅(qū)動(dòng)的行駛相比，前置后驅(qū)在良好的路面上啟動(dòng)、加速或爬坡時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪的附著壓力大，牽引性明顯優(yōu)于前驅(qū)形式。采用前置后驅(qū)的車型具有良好的操縱穩(wěn)定性和行駛平順性，有利于延長輪胎的使用壽命。本設(shè)計(jì)參考了廣州人所熟悉的廣州標(biāo)致轎車的變速器的布置形式—— 一種典型的前置后驅(qū)轎車的形式，這種驅(qū)動(dòng)形式的轎車，其前車輪負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向任務(wù)，后輪承擔(dān)驅(qū)動(dòng)工作，即：本設(shè)計(jì)采用三軸五檔式機(jī)械變速器的方案設(shè)計(jì)機(jī)械式變速器。 。 變速器倒擋布置方案倒擋的使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換檔，故采用直齒滑動(dòng)齒輪結(jié)合嚙合套的方式換倒擋。 基本結(jié)構(gòu)： 變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析 ； 齒輪形式的選擇變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。直齒圓柱齒輪多用于滑動(dòng)式，故適用在倒擋和一擋較多，它們的結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，但在換擋時(shí)齒輪齒根部容易產(chǎn)生沖擊，噪聲大，從而使端部磨損加劇，壽命降低，而且由于噪聲大，容易造成駕駛員疲勞駕駛。與直齒圓柱齒輪相比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、運(yùn)行平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是制造復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力，這對(duì)軸承不利，但這個(gè)缺點(diǎn)可以在進(jìn)行軸的載荷計(jì)算時(shí)予以平衡。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪。通過比較兩種形式的齒輪的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)中，倒檔和一檔采用直齒輪傳動(dòng)，這是考慮到倒擋和一檔使用率較低，綜合衡量經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性而定的。其余各擋均采用斜齒輪傳動(dòng)，這樣可以充分發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。 同步器的選擇同步器一般有常壓式、慣性式和增力式三種，其中，慣性式同步器較為常用。同步器是手動(dòng)變速器中的重要組成部分,它對(duì)于變速器換檔過程中的換檔輕便性、平順性等主要技術(shù)指標(biāo)都有很重要的影響,能夠減輕換檔手柄上換檔力,減小換檔沖擊和駕駛員的疲勞。常壓式同步器雖然結(jié)構(gòu)形式簡單，但不能保證被嚙合體在同步狀態(tài)下（即角度相同時(shí)）換擋的缺點(diǎn)。所以這種形式的同步器現(xiàn)在已經(jīng)不在小轎車上有所應(yīng)用，本變速器不采用這種同步器。慣性增力式同步器能可靠的保證只在同步狀態(tài)下?lián)Q擋。只要嚙合套與齒輪間存在角速度差，同步器上彈簧片的支承力就阻止同步環(huán)縮小，從而也就阻止了嚙合套的移動(dòng)。只有在轉(zhuǎn)速差為零時(shí)，彈簧片才卸除載荷，由于對(duì)同步環(huán)直徑的縮小失去阻力，這樣才能實(shí)現(xiàn)換擋。慣性增力式同步器的摩擦力矩大、結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、軸向尺寸短，適用于貨車變速器。慣性式同步器依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。它從結(jié)構(gòu)上保證了接合套與待接合花鍵齒圈未達(dá)到同步時(shí)不接觸，避免了齒間沖擊和噪聲。從結(jié)構(gòu)上分，慣性式同步器有鎖銷式、鎖環(huán)式、滑塊式、多片式和多錐式等幾種。雖然它們的結(jié)構(gòu)不同，但都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件。(1) 鎖環(huán)式同步器：它工作可靠，零件耐用，但因結(jié)構(gòu)布置上的限制，彎矩容量不大，齒面磨損大，易失效。它主要用于轎車和輕型貨車上。故本次設(shè)計(jì)采用這種同步器。(2) 鎖銷式同步器：這種同步器的優(yōu)點(diǎn)是零件數(shù)量少，摩擦錐面平均半徑較大，轉(zhuǎn)矩容量得到提高。軸向尺寸大是它的缺點(diǎn)。從汽車的安全性方面考慮， ，本次設(shè)計(jì)采用這種形式的同步器。(3) 多錐式同步器：多錐式同步器的鎖止面仍在同步環(huán)的接合齒上，只是在原有的兩個(gè)錐面之間再插入兩個(gè)輔助同步錐。由于錐表面的有效摩擦面積成倍地增加，同步轉(zhuǎn)矩（在同步器摩擦錐面上產(chǎn)生的摩擦力矩）也相應(yīng)的增加，因而具有較大的轉(zhuǎn)矩容量和低熱負(fù)荷。這不但改善了同步效能，增加了可靠性，而且使換擋 力大為