【正文】 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 第 1 章 前 言 選題背景目的 捷達(dá)轎車(chē) 在我國(guó)應(yīng)用十分廣泛，而變速器是整車(chē)的關(guān)鍵總成之一。其功用是在不同的使用條件下 , 改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 , 使汽車(chē)得到不同的牽引力和速度 , 同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。通過(guò) 捷達(dá)轎車(chē) 變速器的設(shè)計(jì)，使其變速器性能更好具有一定的實(shí)際意義。 全套圖紙，加 153893706 發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的轉(zhuǎn)速區(qū)出現(xiàn)，為了發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)的最佳性能就必須有一套變速裝置，來(lái)協(xié)調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車(chē)輪的實(shí)際速度，變速器可以汽車(chē)行駛過(guò)程中，在發(fā)動(dòng)機(jī)和車(chē)輪之間產(chǎn)生不同的變速比，通過(guò)換擋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在最佳動(dòng)力性能狀態(tài)下，根據(jù)上述情況 目前， 改革開(kāi)放 30 年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)變速器行業(yè)隨著整車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展而不斷發(fā)展壯大，形成了一批頗具規(guī)模的變 速器企業(yè)。大多數(shù)本土變速器企業(yè)在引進(jìn)消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)方面取得了突出成績(jī)，并不斷堅(jiān)持自主創(chuàng)新，在手動(dòng)變速器領(lǐng)域 ,，尤其是在重型車(chē)用和微型車(chē)用手動(dòng)變速器上，涌現(xiàn)了大量自主創(chuàng)新的產(chǎn)品。另外，一些跨國(guó)公司獨(dú)資或合資的變速器企業(yè)開(kāi)始陸續(xù)在中國(guó)設(shè)廠，為滿(mǎn)足持續(xù)高速增長(zhǎng)的中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)需求作出了非常大的 貢獻(xiàn)。 在中國(guó)，手動(dòng)變速器仍然是車(chē)用變速器的主流。具體有兩個(gè)原因：首先，目前國(guó)內(nèi)企業(yè)已經(jīng)基本掌握對(duì)手動(dòng)變速器的開(kāi)發(fā)，所以在一定程度上加大了手動(dòng)變速器的價(jià)格優(yōu)勢(shì)；另外，絕大多數(shù)中國(guó)駕駛者在學(xué)車(chē)時(shí)就用的是手動(dòng)車(chē)，他們更加享受 手動(dòng)車(chē)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 帶來(lái)的駕駛樂(lè)趣。在自動(dòng)變速器方面，除吉利汽車(chē)開(kāi)發(fā)出有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的液壓控制的三速自動(dòng)變速器外，其他企業(yè)尚沒(méi)有一家具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，悉數(shù)依賴(lài)國(guó)外技術(shù)和進(jìn) 口。 發(fā)展現(xiàn)狀 從技術(shù)、節(jié)能和基礎(chǔ)設(shè)施角度，對(duì)各種變速器在中國(guó)和國(guó)外的發(fā)展情況作以下簡(jiǎn)要分析： （ 1）手動(dòng)變速器（ MT）：手動(dòng)變速器應(yīng)該說(shuō)是最為節(jié)能的變速方式，另外由于中國(guó)企業(yè)已經(jīng)掌握該技術(shù)，而且在生產(chǎn)方面也積累了長(zhǎng)期經(jīng)驗(yàn)，從而在價(jià)格和質(zhì)量方面會(huì)有較大優(yōu)勢(shì)。所以在短期內(nèi)仍將是變速器主流。其不足在于操控上的不便，尤其是在城市工況。 （ 2）自動(dòng)手動(dòng)變速 器（ AMT）：自動(dòng)手動(dòng)變速器實(shí)際上是由一個(gè)機(jī)器系統(tǒng)來(lái)完成操作離合器和選擋這兩個(gè)動(dòng)作。 AMT 的汽車(chē)駕駛簡(jiǎn)單，省去了離合器踏板，駕駛者只要踩油門(mén)，選速器系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)選擇換擋的最佳時(shí)機(jī)，從而消除了發(fā)動(dòng)機(jī)、離合器和變速器的錯(cuò)誤使用，以避免錯(cuò)換擋位。這一點(diǎn)對(duì)新手和整車(chē)的可靠性都非常重要。選速器大大簡(jiǎn)化了駕駛的復(fù)雜性，令 AMT 汽車(chē)駕駛更加簡(jiǎn)便、省心，且能夠保證最低的動(dòng)力損耗。由選速器完成駕駛者踩離合器換擋的動(dòng)作，選擇的換擋時(shí)機(jī)要比駕駛者完成得更準(zhǔn)確。因此，在能源日益緊缺和 CO2排放壓力越來(lái)越大這一背景下， AMT 順應(yīng)了 “ 節(jié) 能減排 ” 這一趨勢(shì)，是一項(xiàng)非常適合中國(guó)市場(chǎng)的先進(jìn)技術(shù)。 AMT 的制造成本遠(yuǎn)低于電液控自動(dòng)變速器，國(guó)內(nèi)的很多車(chē)型都準(zhǔn)備采用這一領(lǐng)先技術(shù)，即有可能隨著中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展，將有更多車(chē)型采用 AMT。中國(guó)也將會(huì)取代歐洲和美洲，成為世界上最大的 AMT 的應(yīng)用市場(chǎng)。 （ 3）電子控制液力自動(dòng)變速器（ AT）：電子控制液力自動(dòng)變速器近些年新技術(shù)也不斷在使用，它正朝著多擋位、數(shù)字化控制等方面發(fā)展。 日本最大的自動(dòng)變速器生產(chǎn)商 AISIN AW 公司 20xx 年成功推出型號(hào)為 AA80E 型 8 前速自動(dòng)變速器，目前被使用在雷克薩斯 LS460 車(chē)上 。這就形成了更大的總傳動(dòng)比范圍，同時(shí)各個(gè)傳動(dòng)比之間也比 5速變速器更加接近。因此，駕駛員幾乎在各種行駛條件中都可以選擇最佳傳動(dòng)比。電子控制模塊可以選擇更多的傳動(dòng)比，傳動(dòng)比取決于行駛條件，從而降低了油耗并提高了換擋平順性。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與行駛狀態(tài)的最優(yōu)化匹配意味著發(fā)動(dòng)機(jī)提高了動(dòng)力、燃油經(jīng)濟(jì)性并降低了運(yùn)行噪聲。 （ 4）無(wú)級(jí)變速器（ CVT）：無(wú)級(jí)變速器則只需兩組可移動(dòng)錐輪以及傳動(dòng)帶或傳動(dòng)鏈，即可實(shí)現(xiàn)無(wú)數(shù)個(gè)前進(jìn)擋的變速過(guò)程。 CVT 采用傳動(dòng)帶、傳動(dòng)鏈和可變槽寬的錐輪進(jìn)行動(dòng)力傳遞及傳動(dòng)比的選擇，即當(dāng)錐輪變化槽寬時(shí)，相應(yīng)改變主 動(dòng)輪與從動(dòng)輪上傳動(dòng)帶黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 的接觸半徑進(jìn)行變速。 CVT 是真正無(wú)級(jí)化了，與 AT 相比具有較高的運(yùn)行效率，油耗較低。通過(guò)近幾年市場(chǎng)上的應(yīng)用看，其發(fā)展勢(shì)頭也比較迅猛，目前在我國(guó)應(yīng)用的車(chē)型已迅速發(fā)展到 6種以上。 目前，全世界各大汽車(chē)廠商為了提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力都在大力進(jìn)行 CVT 的研發(fā)工作，NISSAN、 TOYOTA、 FORD、 GM、 AUDI 等著名汽車(chē)品牌中都配備 CVT 的轎車(chē)銷(xiāo)售，全世界CVT 轎車(chē)的年產(chǎn)量已達(dá)到近 50 萬(wàn)輛。值得注意的一點(diǎn)是，裝備有 CVT 的汽車(chē)市場(chǎng)，由最初的日本、歐洲已經(jīng)滲透到北美市場(chǎng)， CVT 汽車(chē)已經(jīng)成為當(dāng)今汽車(chē) 發(fā)展的主要趨勢(shì)。 意義 21 世紀(jì)，汽車(chē)工業(yè)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一，汽車(chē)企業(yè)對(duì)各系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)需求旺盛 ,其 實(shí)，汽車(chē)與人一樣，也是有著整套健康系統(tǒng)的有機(jī)結(jié)合體。發(fā)動(dòng)機(jī)是心臟，車(chē)輪、底盤(pán)與懸掛是軀干與四肢，然而連接它們的，是類(lèi)似于人體經(jīng)脈的變速器系統(tǒng)。如果汽車(chē)喪失了變速器這個(gè)中心環(huán)節(jié)，心臟、四肢與軀干再好，汽車(chē)只能如同植物人般成為廢鐵一堆！可以說(shuō)，變速器是伴隨著汽車(chē)工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是汽車(chē)上的必需品。在完成了最基本的傳動(dòng)功能之外，我們對(duì)變速器的要求也是越來(lái)越高，這是變速箱演變過(guò)程的首要催產(chǎn) 素， 由此 可見(jiàn)，對(duì)汽車(chē)的變速器進(jìn)行研究具有十分重要的意義。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ： 利用所選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)功率 95KW, 最高車(chē)速 190 Km/h,轉(zhuǎn)矩 170Nm， 總質(zhì)量 1091 kg， 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 6000r/min， 車(chē)輪 205/65R15。 完成變速器結(jié)構(gòu)布置和設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容有選擇所設(shè)計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，確定變速器結(jié)構(gòu)類(lèi)型，確定操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式，確定同步器的形式，對(duì)變速器中的各級(jí)齒輪和軸等零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并對(duì)主要零部件進(jìn)行校核。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 第 2 章 捷達(dá) 變速器的 總體 方案的確定 本設(shè)計(jì)是根 據(jù)捷達(dá)轎車(chē) 手動(dòng)車(chē)型而開(kāi)展的，設(shè)計(jì)中所采用的參數(shù)如下 ： 主減速比： 最高時(shí)速： 190km/h 輪胎型號(hào)： 205/65R15 發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)： EA113 最大扭矩： 170Nm/4500 最大功率： 95kw/5750 最高轉(zhuǎn)速： 6000r/min 變速器的功用和要求 變速器的功用是根據(jù)汽車(chē)在不同的行駛條件下提出的要求，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車(chē)具有適合的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。為保證汽車(chē)倒車(chē)以及使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能夠分離，變速器具有倒檔和空檔。在有動(dòng)力輸出需要時(shí)，還應(yīng)有功率輸出裝置。 對(duì)變速器的主要要求是： 。在汽車(chē)整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車(chē)載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)及汽車(chē)使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動(dòng)比，來(lái)滿(mǎn)足這一要求。 ，操縱輕便。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動(dòng)跳檔、亂檔、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過(guò)采用同步器和預(yù)選氣動(dòng)換檔或自動(dòng)、半自動(dòng)換檔來(lái)實(shí)現(xiàn)。 、體積小。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用 合理的熱處理，設(shè)計(jì)合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。 。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接檔。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油都可以提高傳動(dòng)效率。 。采用斜齒輪傳動(dòng)及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛性可減小齒輪的噪聲。 變速器結(jié)構(gòu)方案的確定 變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)組成。 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 有級(jí)變速器與無(wú)級(jí)變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造低廉，具有高的傳動(dòng)效率（ η=~），因此在各類(lèi)汽車(chē)上均得 到廣泛的應(yīng)用。 設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車(chē)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(chē)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(chē)行駛的道路狀況愈多樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車(chē)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(chē)變速器的傳動(dòng)比范圍為 ~；一般用途的貨車(chē)和輕型以上的客車(chē)為 ~；越野車(chē)與牽引車(chē)為 ~。 通常，有級(jí)變速器具有 5 個(gè)前進(jìn)檔；重型載貨汽車(chē)和重型越野汽車(chē)則采用多檔變速器， 其前進(jìn)檔位數(shù)多達(dá) 6~16 個(gè)甚至 20 個(gè)。 變速器檔位數(shù)的增多可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用效率、汽車(chē)的燃料經(jīng)濟(jì)性及平均車(chē)速，從而可提高汽車(chē)的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。但采用手動(dòng)的機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)迅速、無(wú)聲換檔，對(duì)于多于 5 個(gè)前進(jìn)檔的變速器來(lái)說(shuō)是困難的。因此，直接操縱式變速器檔位數(shù)的上限為 5 檔。多于 5 個(gè)前進(jìn)檔將使操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，或者需要加裝具有獨(dú)立操縱機(jī)構(gòu)的副變速器，后者僅用于一定行駛工況。 某些轎車(chē)和貨車(chē)的變速器，采用僅在好路和空載行駛時(shí)才使用的超速檔。采用傳動(dòng)比小于 1（ ~）的超速檔，可以更充分地利用 發(fā)動(dòng)機(jī)功率，降低單位行駛里程的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸總轉(zhuǎn)數(shù)，因而會(huì)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，降低燃料消耗。但與傳動(dòng)比為 1 的直接檔比較，采用超速檔會(huì)降低傳動(dòng)效率。 有級(jí)變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力的齒輪副數(shù)目、黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。 三軸式和兩軸式變速器得到的最廣泛的應(yīng)用。 三軸式變速器如圖 所示，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。將第一、第二軸直接連接起來(lái)傳遞扭矩則稱(chēng)為直接檔。此時(shí)，齒輪、軸 承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉(zhuǎn)矩。因此，直接檔的傳遞效率高，磨損及噪音也最小，這是三軸式變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。其他前進(jìn)檔需依次經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。因此。在齒輪中心距（影響變速器尺寸的重要參數(shù)）較小的情況下仍然可以獲得大的一檔傳動(dòng)比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：處直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率有所下降。 兩軸式變速器如圖 所示。與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除最到檔外其他 各檔的傳動(dòng)效率高、噪聲低。轎車(chē)多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的布置，因?yàn)檫@種布置使汽車(chē)的動(dòng)力 傳動(dòng)系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車(chē)質(zhì)量降低 6%~10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖所示，兩軸式變速器的第二軸（即輸出軸）與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪，從而簡(jiǎn)化了制造工藝，降低了成本。除倒檔常用滑動(dòng)齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動(dòng)；個(gè)檔的同步器多裝在第二軸上，這是因?yàn)橐粰n的主動(dòng)齒輪尺寸小，裝同步器有困難 ；而高檔的同步器也可以裝在第一軸的后端，如圖示。 1） 第一軸； 2） 第二軸； 3） 中間軸 圖 轎車(chē)中間軸式四檔變速器 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 兩軸式變速器沒(méi)有直接檔，因此在高檔工作時(shí)，齒輪和軸承均承載，因而噪聲比較大，也增加了磨損，這是它的缺點(diǎn)。另外，低檔傳動(dòng)比取值的上限（ igⅠ =~）也受到較大限制 ,但這一缺點(diǎn)可通過(guò)減小各檔傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來(lái)取消。 有級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒輪。后者比直齒輪有更長(zhǎng)的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍復(fù)雜些且在工作中有軸向力 。因此，在變速器中，除低檔及倒檔外，直齒圓柱齒輪已經(jīng)被斜齒圓柱齒輪所代替。但是在本設(shè)計(jì)中，由于倒檔齒輪采用的是常嚙式，因此也采用斜齒輪。 由于所設(shè)計(jì)的汽車(chē)是發(fā)動(dòng)機(jī)前置，后輪驅(qū)動(dòng)，因此采用中間軸式變速器。 圖 、圖 、圖 ，五，六檔變速器傳動(dòng)方案。它們的共同特點(diǎn)是：變速器第一軸和第二軸的軸線(xiàn)在同一直線(xiàn)上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高，可達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪 和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訖n的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)檔位工作時(shí)，變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過(guò)設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對(duì)齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動(dòng)比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)；多數(shù)傳動(dòng)方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接檔以外的其 他檔位工作時(shí)，中間軸式變速器的傳動(dòng)效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。在檔數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù)，換檔方式和到檔傳動(dòng)方案上有差別。 1） 第一軸； 2） 第二軸； 3） 同步器 圖 兩軸式變速器 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 如圖 中的中間軸式四檔變速器