手动变速器毕业设计.ppt

,新乡职业技术学院,毕业设计（论文）,题目途安变速器装配工艺,系别汽车技术系学生姓名学号专业名称汽车制造与装配技术指导教师2013年12月4日,途安变速器装配工艺,摘要：作为汽车传动系统的重要组成部分，变速器对整车的动力性与经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着较为直接的影响。虽然传统机械式的手动变速器具有换档冲击大，体积大，操纵麻烦等诸多缺点，但仍以其传动效率高、生产制造工艺成熟以及成本低等特点，广泛应用于现代汽车上。本文在深入了解和学习变速器相关理论知识的前提下，确定2011款途安手动变速器的装配方案，包括齿轮和轴的总布置形式、换档操纵机构及档位布置形式等；其次根据所配发动机的基本参数以及考虑到整车动力性和经济性要求下的传动比，计算出变速器主要零件的相关参数，通过对参数的分析，找到影响手动变速器性能的因素，完成齿轮、轴和轴承等主要零件以及同步器同步过程的分析。同时针对各影响因素结合变速器的结构和目标性能进行优化。在提高传动效率，换挡舒适性，轻量化等方面进行研究。关键词：手动变速器装配方案传动效率,引言,随着汽车变速器技术的发展，对变速器提出了更高的性能要求，并提供了广阔的市场空间。由于汽车工业的不断发展，汽车变速器技术也正在日益更新。汽车变速器具有这样几个功能：1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有利(功率较高而油耗较低)的工况下工作；2）在发动机旋转方向不变情况下，是汽车能倒退行驶；3）利用空挡，中断动力传递，以发动机能够起动、怠速.变速器为什么能变速?其实这里蕴含了齿轮和杠杆的原理。变速箱内有多个不同的齿轮，通过不同大小的齿轮组合一起，就能实现对发动机转矩和转速的调整。用低转矩可以换来高转速，用低转速则可以换来高转矩。,第一章变速器的发展概述,汽车变速器在汽车传动系中扮演着至关重要的角色。现在的汽车上广泛采用活塞式内燃机，其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。变速器在发动机和汽车之间主要起着一种匹配作用，可使汽车具有高的动力性和经济性指标。通过改变变速器的传动比，可以使汽车在不同的使用条件下得到不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作；一般地，变速器还设有倒挡和空挡，以使在不改变发动机旋转方向的情况下汽车能倒退行驶和滑行或停车时发动机和传动系能保持分离，并采用自锁及互锁装置，倒档安全装置，对接合齿采取倒锥齿侧措施，可使操纵可靠，不跳档、乱档、自动脱档和误挂倒档；变速器还应该能进行动力输出。变速器作为汽车动力总成的重要组成部分，也正是处于这样的上升期。据统计，2009年我国汽车变速器市场规模达520亿元，并且以每年超过20的速度增长，预计2015年有望达到1500亿元。变化的不仅仅是数量上的需求，而且与国际市场上的发展轨迹相吻合，尤其是我国变速器产业同时也处于由手动到自动的快速转型期。发展和掌握手动变速器制造技术是追赶世界变速器制造潮流的方向。变速器将成为企业提高产品竞争力的利器以及消费者购车行为中关注的重点，汽车企业在变速器领域的技术创新将是关系到汽车企业发展竞争的关键，而且还将影响到未来整车竞争的格局。,第二章变速器的结构及结构特点,2.1变速器的结构变速器由传动机构、操纵机构、变速器壳体等组成，其结构紧凑、噪声低、操作灵活可靠。该变速器的五个前进档均装有锁环惯性式同步器，换档轻便，所有档位都采用防跳档措施。下图为轿车五档变速器结构图。当驾驶员挂上某一档位时，动力由输入轴传入变速器，通过相啮合的齿轮副将动力由输出轴传至主减速器，在变速器中实现了变速、变扭的作用。变速器设置有超速档（传动比小于1），主要用于在良好路面或空车行驶时，提高汽车的燃料经济性。,变速器的结构图1-变速器壳体2-输入轴三档齿轮3-倒档齿轮4-倒档轴5-输入轴一档齿轮6-输入轴五档齿轮7-输出轴二档齿轮8-输出轴四档齿轮9-输出轴10-输入轴,2.2良好的行驶性能自动变速装置的挡位变换不但快而且平稳，提高了汽车的乘坐舒适性。通过液力传动和微电脑控制换挡，可以消除或降低动力传递系统中的冲击和载荷，这对在地形复杂、路面恶劣条件下作业的工程车辆、军用车辆尤为重要。试验表明，在坏路段行驶时，自动变速器的车辆传动轴上，最大动载转矩的峰值只有手动变速器的20%40%。原地起步时最大动载转矩的峰值只有手动变速器的50%70%，且能大幅度延长发动机和传动系零部件的寿命。2.3操纵简单只需设置液压工作阀的位置，自动变速器就可以根据需要进行自动加挡和减挡，省去了起步和换挡时踏离合器、更换变速杆位置和放松油门等复杂的操作规程，大大减小了驾驶员的劳动强度。2.4可以延长发动机和传动系的使用寿命因为自动变速器采用液力变矩器和发动机“弹性”连接，外界的冲击负荷可以通过藕合器缓冲，有过载保护的功能。在汽车起步换挡、制动时能吸收振动，相应减小了发动机和传动系的动载荷。,第三章变速器的原理、功用及分类,3.1齿轮变速器的原理,一对啮合传动的齿轮，设小齿轮齿数Z120，大齿轮齿数Z240，在相同的时间内小齿轮转过一圈时，大齿轮转过半圈。显然，当小齿轮是主动齿轮时，它的转速经大齿轮输出时就降低了；如果大齿轮是主动齿轮时，它的转速经小齿轮输出时就提高了。这就是齿轮传动的变速原理。三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。a、第一轴:第一轴和第一轴常啮合齿轮为一个整体，是变速器的动力输入轴。第一轴前部花键插于离合器从动盘毂中。b、中间轴:在中间轴上制有（或固装）有六个齿轮，作为一个整体而转动。最前面的齿轮与一轴常啮合齿轮相啮合，称为中间轴常啮合齿轮，从离合器输入一轴的动力经这一对常啮合齿轮传到中间轴各齿轮上。向后依次称各齿轮为中间轴三档、二档、倒档、一档和五档齿轮。c、第二轴:在第二轴上，通过花键固装有三个花键毂，通过轴承安装有二轴各档齿轮。其中从前向后，在第一和第二花键毂之间装有三档和二档齿轮，在第二和第三花键毂之间装有一档和五档齿轮，它们分别与中间轴上各相应档齿轮相啮合。在三个花键毂上分别套有带有内花键的接合套，并设有同步机构。通过接合套的前后移动，可以使花键毂与相邻齿轮上的接合齿圈连接在一起，将齿轮上的动力传给二轴。其中在第二个接合套上还制有倒档齿轮。第二轴前端插入一轴齿轮的中心孔内，两者之间设有滚针轴承。第二轴后端通过凸缘与万向传动装置相连。d、倒档轴:倒档轴采用过盈配合压装在壳体相应的轴孔中。倒档齿轮通过轴承活套在倒档轴上。,3.2变速器的功用和装配要求,功用：（a）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作；（b）在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；（c）利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。为保证变速器具有良好的工作性能，达到使用要求，所以变速器的装配必须要满足以下的使用条件：（一）应该合理的选择变速器的档数和传动比，使汽车具有良好的动力性和经济性；（二）工作可靠，操纵轻便。（三）传动效力高;（四）结构紧凑，尽量做到质量轻、体积小、制造成本底;（五）噪音小、为了减少齿轮的啮合损失，应设有直接档，此外，还有合理的齿轮型式以及结构参数，提高其制造和安装精度。,3.3手动变速器,手动变速器又称机械式变速器，即必须用手拨动变速杆（俗称“挡把”）才能改变变速器内的齿轮啮合位置，改变传动比，从而达到变速的目的。轿车手动变速器大多为四挡或五挡有级式齿轮传动变速器，并且通常带同步器，换挡方便，噪音小。手动变速在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆。手动变速器是与自动变速器相对而言的，其实在自动变速器出现之前所有的汽车都是采用手动变速器。手动变速器是利用大小不同的齿轮配合而达到变速的。最常见的手动变速器多为5挡位（4个前进挡、1个倒挡），也有的汽车采用6挡位变速器。,手动变速器与自动变速器的比较,此处的自动变速器是指传统的液力式自动变速器，是通过液力变矩器及行星齿轮传递动力的自动变速器。优点：与自动变速器相比较可以给汽车驾驶爱好者带来更多的操控快感，传输效率比自动变速箱要高，当然如果驾驶员操控熟练也会比较省油；维修保养上手动变速器会比自动变速箱较便宜。如果愿意以较高成本使用手自一体变速器，则可以兼顾手自的方便性及高效率，那么引擎煞车的效能就较强，自动变速器具有操作容易、驾驶舒适、能减少驾驶者疲劳的优点，已成为现代轿车配置的一种发展方向。装有自动变速器的汽车能根据路面状况自动变速变矩，驾驶者可以全神贯注地注视路面交通而不会被换挡搞得手忙脚乱。缺点：有人会觉得开车的时候还要控制离合器换档非常的麻烦，尤其是新手会常常在马路上熄火，或是在汽车上坡会突然熄火，操作不当的话很容易把发动机或变速箱弄坏。,第四章2011款途安轿车变速器的结构及技术参数,2011款途安1.6L版采用的是两轴式五档手动变速器，它由传动机构、操纵机构变速器壳体等组成，其结构紧凑、噪声低、操作灵活可靠。该变速器的五个前进档均装有锁环惯性式同步器，换档便利，所有档位都采用防跳档措施。途安手动变速器为五档有级式齿轮传动变速器，有同步器，换挡方便，噪音小。变速在操纵时必须踩下离合，方可拨得动变速杆。维修保养成本低，能够带来驾驶乐趣。一般来说，手动变速器的传动效率要比自动变速器的高，因此驾驶者如果技术好的话，手动变速的汽车在加速、超车时比自动变速车快，也省油。,其内部原理是利用大小各异的输入主动齿轮来与动力输出齿轮轴相结合，从而满足不同速度和扭矩的需要。主动输入齿轮越大（挡位升高），对应的输出齿轮就会越小，致使车速也会随之更大，扭矩则会减小，反之则车速较小，扭矩增大。,途安变速器技术参数,一档传动比3.083二档传动比1.944三档传动比1.077四档传动比1.032五档传动比0.85倒档传动比3.167一档齿数之比37：12二档齿数之比35:18主减速比3.9411.同步环背与齿轮花键端之间的间隙，应约为1mm。2.换挡拨叉与接合套的轴向最大间隙为1.0mm。3.输入、输出轴的弯曲度，最大不超过0.06mm。4.齿轮和轴间间隙应小于0.04mm。,第五章装配工艺、主要工艺参数的分析及装配方案,5.1装配工艺产品都是由若干个零件和部件组成的。按照规定的技术要求，将若干个零件接合成部件或将若干个零件和部件接合成产品的劳动过程，称为装配。前者称为部件装配，后者称为总装配。它一般包括装配、调整、检验和试验、涂装、包装等工作。装配的释义：将零件按规定的技术要求组装起来，并经过调试、检验使之成为合格产品的过程，装配始于装配图纸的设计装配必须具备定位和夹紧两个基本条件：a.定位就是确定零件正确位置的过程。b.夹紧即将定位后的零件固定。装配方法的释义：是规定产品及部件的装配顺序，装配方法，装配技术要求和检验方法及装配所需设备、工夹具、时间、定额等技术文件。装配方法有互换装配法、分组装配法、修配法、调整法四种。,5.1.2装配注意事项：,1保证产品质量；延长产品的使用寿命。2合理安排装配顺序和工序，尽量减少手工劳动量，满足装配周期的要求；提高装配效率。3尽量减少装配占地面积，提高单位面积的生产率。4尽量降低装配成本。装起来，并经过调试、检验使之成为合格产品的过程。,5.2.变速器主要工艺参数的分析,5.2.1尺寸链原理及应用尺寸链理论是机械装配理论的基础、核心和源泉，装配过程中如何正确的测量和校正各零部件的位置精度，如何正确的安排装配工艺等都有赖于正确的建立和应用装配尺寸链，搞清楚公差、尺寸链设计理论的来龙去脉可以有效地指导整个汽车变速器的装配。一组互相联系且按一定顺序排列的封闭尺寸组合，称为尺寸链。其中各个尺寸的误差互相积累，形成误差相互制约的尺寸链关系。如下尺寸链图,齿侧间隙N为设计时确定的装配精度，其中尺寸A1和A2，构成一组尺寸链。这个结构装配后形成一组传动件，要求间保留一定的间隙N。由尺寸A1、A2、N按一定顺序形。,尺寸链的组成,形成的内腔尺寸A1、A2和A0构成一组尺寸链。这个结构装配后形成一组传动件，要求轴肩和轴套凸缘间保留一定的间隙N。这些尺寸环节组成尺寸链图。其关系可用下式来表示：N=A0(A1+A2)在尺寸链中，由于各个组成环的性质不同，所以误差的相互影响作用也就各不相同。尺寸链中各有关的组成部分，包括尺寸、角度、过盈量、间隙、或者位移等叫做尺寸链的“链环”，或者简称为“环”。在组成一组尺寸链的所有组成环中，有两类不同性质的组成部分，一种叫做“封闭环"，另一种叫做“组成环”。,中心距的确定：,中心距对变速器的尺寸，质量和体积都有直接影响，所选的中心距应能保证齿轮的强度。初选中心距可以由发动机的最大转矩按照下式直接求出：A=式中按发动机最大扭矩直接求A时的中心距系数，对朗逸轿车取8.9-9.3，其中=121Nm，=3.455=0.96。则A=（8.69.6）对A进行修正，初选A为68mm。,（2）齿轮参数的初步了解,齿轮模数选取的一般原则：为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数；从强度方面考虑，各挡齿轮应有不同的模数。对于朗逸轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数得小些。一档直齿轮的模数m,通过计算得m=2.77，取m=2.75。同步器和啮合套的接合大都采用渐开线齿形。变速器中齿轮上的花键和结合套模数取2.5或2。,根据以上分析可知中心距A0=68mm，模数m2.75,5.3装配方案的确定,机械装配中求解装配尺寸链的目的，就是选择某种装配方法以保证达到封闭环的精度要求，从而保证部件和产品的装配精度。其中包括装配过程中所采用的装配测量技术，特殊装配工具的使用，并尽可能高的提高生产率。因为各种产品和部件的结构复杂程度，所要求的装配精度，生产批量以及工厂具体生产条件等因素各不相同，所以应各自选用合适的装配方法。即使同一台产品中的各个部件，因其结构特点和数量不相同，也可能各自采用不同的装配方法。装配方法有以下几种：（1）完全互换法装配;应用比较多,装配简单。（2）分组装配:应用不多,适合于高配合精度零件的装配,但装配工作时工作量大.配件多。（3）修配法:预留修配件,装配的时候边装配边修理,达到装配精度为止。（4）调整法:适合于经常需要调整的零件的装配,如皮带装配,轴承装配。根据途安变速箱装配特点，我们采用固定调整装配法。固定调整装配法需要预先设置几档尺寸调整件，装配时根据需要选择相应尺寸的调整件装入，才能达到所要求的装配精度。,第六章变速器的装配及调试,变速器的装配：(1)变速器变速传动机构的组装（组装时按分解的逆顺序进行）：1)压入输出轴总成。压入输出轴总成时，要将换档杆与第一、二档换档拨叉和输出轴总成一起装入后壳体，然后再压入后轴承。压入时，请注意第一、二档换档滑杆的活动间隙，必要时，轻轻敲击以免卡住；2)安装一、二档拨块，压入弹性销，安装倒档齿轮，压入轴；3)安装输入轴时，要拉回三、四档拨叉能够装入滑动齿套为止，同时应位于空挡位置，并用弹性销固定好拨叉；4)放好密封环，将输入轴和输出轴及后壳体一起与壳体用M845的螺栓来连接。紧固力矩为25Nm；5)使用支撑桥将输入轴支撑住；6)压入输入轴的轴柱承。圆柱轴承保持架密封面对着后壳体，而组合式轴承的滚柱对者后壳体；7)安装上三、四档拨叉轴上的小止动块，拧紧输出轴螺母力矩为100Nm。将换档叉轴置于空档位置（注意：变速器不能拉出太远，否则同步器内的止动块可能弹出来。变速滑杆可能不能再压回到空档位置。这种情况下须重新拆卸变速器，将三个锁块压到同步器齿套内并推入滑动套筒）；8)安装差速器。9)变速器后盖的安装：,2变速器各零件的检测锁环式同步器的检测检测输入、输出轴的弯曲度。检测齿轮和轴间间隙，常用方法有两种；a、压铅丝检验法：在齿宽两端的齿面上，平行放置两条铅丝，其直径不宜超过最小间隙的四倍。使齿轮啮合并挤压铅丝，铅丝被挤压后最薄处的尺寸，即为側隙。b、用百分表检验法：测量时，将一个齿轮固定，在另一个齿轮上装上夹紧杆由于側隙存在，装有夹紧杆的齿轮便可摆动一定角度，在百分表上读数，则此时齿侧间隙C=c.R/L式中c为百分表读数R为装夹紧杆齿轮的分度圆半径。L为夹紧杆长度側隙与中心距偏差有关，其中心距一般由加工保证。由滑动轴承轴支撑时，可精刮轴瓦调整側隙。,结束语,变速器是车辆不可或缺的一部分，其中手动变速器发展到今天，其技术已经成熟，但对于我们还没有踏出校门的学生来说，其中的装配理念还是很值得我们去探讨、学习的。对于本次装配的变速器来说，其特点是：结构简单，易于生产、使用和维修而且采用结合套挂挡，可以使变速器挂挡平稳，噪声降低，轮齿不易损坏。在装配中采用了5+1档手动变速器，通过较大的变速器传动比变化范围，可以满足汽车在不同的工况下的要求，从而达到其经济性和动力性的要求；变速器挂档时用结合套，虽然增加了成本，但是使汽车变速器操纵舒适度增加，齿轮传动更平稳。本着实用性和经济性的原则，在各部件的装配要求上都采用国标标准，因此，安全系数很高在以后的工作和学习中，我会继续学习和研究变速器装配，以求其设计更加合理和经济。紧张忙碌的毕业设计已经接近尾声，这次装配设计是对我大学三年来的学习的一次最综合的检验，也更是一次综合的学习过程。毕业设计不仅使我学习和巩固了专业课知识而且了解了不少相关专业的知识，个人能力得到很大提高。同时也锻炼了与人协作的精神，为以后我踏入社会工作打下了良好的基础。,致谢词,三年的读书生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的导师xx。我不是您们最出色的学生，而您们却是我最尊敬的老师。从论文题目的选定到论文写作的指导,经由您们悉心的点拨,再经思考后的领悟,常常让我有“山重水复疑无路,柳暗花明又一村”。感谢我的妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！衷心感谢我的指导老师xx老师。老师对于相关领域技术发展方向的把握，严谨求实的治学态度，都使我受益匪浅。值此论文完成之际，谨向xx老师表示衷心的感谢！同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。最后再一次感谢所有在毕业设计中曾经帮助过我的良师益友和同学，还有以及在设计中被我引用或参考的论著的作者。让我们共同为以后的社会作出贡献。,参考文献,关文达、吴明：汽车构造（第二版），北京清华大学出版社2009年版。林绍义：一种汽车变速器设计，机电技术2004年第一期。林家让：汽车构造（底盘篇），北京电子工业出版社2004年版。刑立平：工程材料设计手册，北京化学工业出版社1989年版林家让：汽车底盘简明教学图解（第二版），北京电子工业出版社2008年版。纪常伟、冯能莲：汽车构造（底盘篇），北京机械工业出版社2006年版。张红伟：汽车底盘构造及维修，高等教育出版社2006年版。张建中：机械设计基础，高等教育出版社2007年版。周彩荣：互换性与测量技术，机械工业出版社2011年版。盛艳君、孙幸瑛:机械制图，天津科学技术出版社2011年版。,