汽车两轴式五档变速箱设计【含16张CAD图纸、三维模型】
摘 要汽车变速箱的主要功能是满足汽车在前进的过程中对速度的不同要求。除此之外,变速箱还可以用于汽车的倒退,在重要的时候还应存在动力的输出这项功能。变速箱按输出转矩给设计系列分级,不同的车型选择不同的变速箱,也可以根据汽车制造性能的具体要求自行进行设计制造。还可以根据性能要求类似的汽车类型在实际检测中产生的随机载荷,利用数学总结中统计分析的方法制成载荷谱,以便进行变速箱的使用寿命的计算。这种设计方案是在实际生产当中比较常用的可靠方案,如果在选择设计参数时使用优化设计的方法进行辅助选择 ,那么将会产生事半功倍的效果,即设计出用最简单最小尺就能满足所有设计要求的变速箱。当然设计方式并不唯一,有时还可以使用其他的分析方法,如有限元来分析。根据变速箱的传动方式不同一般可分为两种:三轴式变速箱和两轴式变速箱。三轴式变速箱适用的汽车类型为发动机在前驱动力在后轮上;二轴式变速箱一般适用于发动机在前驱动力也在前轮上的小型汽车上。本文是关于两轴五档变速箱的设计说明。关键词:齿轮;强度校核;档数;轴;传动比AbstractThe main function of the automobile gearbox is to meet the different requirements of speed in the process of moving forward.In addition, the gearbox can also be used to retrograde the car, and it should have the power to output this function when it is important.The gearbox is graded according to the output torque, and different gearboxes are selected for different models, and it can be designed and manufactured according to the specific requirements of automobile manufacturing performance. Can also according to the performance requirements of similar vehicle type in the actual detection of random load, the method of using mathematical statistical analysis in the summary made load spectrum, so that the service life of the gearbox is calculated. Are frequently used in production of this kind of design scheme is reliable solution, if use when choosing design parameters optimization design method for auxiliary selection, then will produce the effect of get twice the result with half the effort, which designed with the simplest minimum scale can meet all the design requirements of transmission. Of course, the design method is not unique, sometimes other analytical methods can be used, such as finite element analysis.According to the transmission mode of the gearbox, there are two types of transmission: three-axis gearbox and two-axle gearbox. The three-axis gearbox is suitable for the engine in the front drive on the rear wheel; The two-axis gearbox is generally suitable for the engine in the front drive and on the front wheel of the small car. This article is about the design of the two-axis five-speed gearbox.Keywords: Gear; Strength check;Block; Axis; Transmission ratio目 录引 言 .1第 1 章 绪论 .21.1.1 变速箱的设计要求 21.2 变速箱的结构形式 .21.2.1 三轴式变速 21.2.2 二轴式的变速箱 2第 2 章 变速箱的传动机构及操纵机构的布置 .32.1 变速器的传动机构 32.1.1 变速箱的齿轮 32.2 变速箱的机构布置方案 .32.2.1 变速箱结构设计 32.2.2 倒挡结构布置 42.2.3 操纵机构的布置方案 4本章小结 .4第 3 章 变速箱的主要结构参数 .53.1 变速箱的主要参数 .53.1.1 变速箱的传动比范围、档位 53.1.2 确定变速箱的各档传动比 53.1.3 确定变速箱的中心距 A63.1.4 确定变速箱齿轮的参数 .73.1.5 计算各档齿轮的参数 73.2 变速箱齿轮的强度校核 123.3.1 齿轮损坏的原因及形式 123.3.2 变速箱齿轮弯曲应力强度计算 133.3.3 变速箱齿轮接触应力强度计算 143.3.4 齿轮材料的选择及热处理 173.4 变数箱轴的设计与校核 .183.4.1 轴的尺寸计算 183.4.2 轴的刚度校核 183.4.3 轴的强度计算 22本章小结 .25第 4 章 减速器与差速器的设计 .264.1 减速器的设计 264.1.1 主减速齿轮计算载荷的确定 264.1.3 主减速器基本参数的选择 274.1.4 主减速器螺旋锥齿轮的强度计算 284.2 差速器的设计 .304.2.1 差速器齿轮的基本参数选择 304.2.2 差速器齿轮的几何尺寸计算与强度计算 31本章小结 .33第 5 章 同步器和离合器的设计 .345.1 同步器的设计 .345.1.1 惯性式同步器 345.1.2 同步器的工作原理 345.1.3 锁环式同步器主要尺寸的确定 355.1.4 同步环主要尺寸的确定 355.3 离合器的设计 .365.3.1 离合器的主要参数计算 365.3.2 弹簧片的选择和布置 365.3.3 减振器的设计 385.3.4 从动盘和压盘的设计 38本章小结 .39总 结 .40致 谢 .41参考文献 .421引 言汽车是现代人生活中至关重要的代步工具,很多城市的限号政策就是因为私家车过多,交通拥堵,而且汽车尾气污染环境。但是人们对于汽车的需求依然很大。而变速箱可以说是相当于汽车的“心脏” 。目前很多国家的设计师都在致力于汽车变速箱的设计,当然我们国家也不例外,所以对汽车变速箱的研究与设计是社会发展中不可或缺的一部分。汽车变速箱的主要功能是满足汽车在前进的过程中对速度的不同要求。除此之外,变速箱还可以用于汽车的倒退,在重要的时候还应存在动力的输出这项功能。2第 1 章 绪论1.1.1 变速箱的设计要求为保证变速箱具有良好的工作性能,对变速箱应提出了相应的设计要求。为了使汽车能够达到不同的动力和行驶速度,不同档位要使用不同的传动比来达到不同的速度;在不需要行驶时,要有空档,断开动力的传动;使用效率尽量提高,使用寿命尽量延长;安全可靠,方便操作,制造成本低也是关键。1.2 变速箱的结构形式汽车机械传动系的变速箱,有三轴式和两轴式之分,三轴式用于前置后驱动的各类汽车;二轴式用在驱动力在前并驱动前轮的小轿车上。1.2.1 三轴式变速三轴式变速箱有三根轴组成:第一轴也叫输入轴,第二轴也叫中间轴,第三轴也叫输出轴。输入轴是发动机将动力输入到变速箱的桥梁,也是离合器控制变速箱的开关。中间轴作为动力的中转站,工作时和输入轴、输出轴上的齿轮都进行啮合。三轴式变速箱的优点是,当输入轴与输出轴上的齿轮直接啮合时,变速箱的传动效率很高而且噪音低,而且有中间轴可以在中心距小的情况下也能达到大的传动比。但是三轴式变速箱的不足是其他档位工作时不如上述情况传动效率高。1.2.2 二轴式的变速箱两轴式顾名思义只包括两根轴,即:输入轴、输出轴。变速箱工作时两根轴上的齿轮直接啮合。没有中间轴损失动力,其传动效率更高。而且结构也更简单,产生的噪音小。这样的变速箱更适用于小型汽车上。是本文主要研究的方向。3第 2 章 变速箱的传动机构及操纵机构的布置2.1 变速器的传动机构2.1.1 变速箱的齿轮变速箱中通常采用斜齿轮,因为斜齿轮传动起来更加平稳,产生的噪音低。在齿轮的两侧再配以同步器或啮合套换档,使其工作起来更加平稳,效率更高。2.2 变速箱的机构布置方案2.2.1 变速箱结构设计大体结构如图 2-1 所示。图 2-1 变速箱结构式示意图42.2.2 倒挡结构布置图 2-2 倒档的布置方式倒档的布置方式大致分为图 2-2 所示的几种类型。图 2-2f 所示的布置方案满足所有齿轮副都是常啮合齿轮的要求,故选图 2-2f 所示的布置方式。2.2.3 操纵机构的布置方案图 2-3 操纵机构的布置方案5本章小结本章主要详细的介绍了变速箱的传动机构以及其操纵机构的布置方案,对各个结构的作用进行了详细的说明。如:轴要采用轴侧定心的矩形花键轴等,下面将对各个零件进行详细的计算。第 3 章 变速箱的主要结构参数3.1 变速箱的主要参数本次变速箱的基本设计参数如表 3-1 所示。表 3-1 主要参数发动机的最大功率 115Kw 车轮型号 215/60R15发动机的最大转矩 189N.m 最大功率时转速 6300r/min最大转矩时转矩 4300r/min 最高车速 200km/h总质量 1430kg 整备质量 2500kg3.1.1 变速箱的传动比范围、档位根据设计手册的介绍,微型、轻型以及各类轿车一般采用 3 5 个前进档。本文主要设计小轿车使用的变速箱,所以选用 5 档式。3.1.2 确定变速箱的各档传动比(1)根据汽车需要克服的爬坡阻力以及汽车需要克服的摩擦力来确定变速箱一档的传动比,可按照公式(3.1)进行计算:(3.1)10 (cos+sin)=6式中:m汽车的总质量;g重力加速度;滚动阻力系数,一般范围是 =0.0180.020,故取 =0.019; 车轮的半径;发动机最大转矩;主减速比,乘用车取 3.54,故取 4;0传动效率,轿车可取 0.90.92,故取 =0.9; 最大爬坡度,i= =0.34,故坡度角 =20; tan 变速箱一档传动比。1将上述数据代入式子(3.1)中,求得:13.469(2)根据式子(3.2)可计算附着条件有:(3.2 )10 2式中: 一般乘用车满载的时候后轴占总重量的 55%65%,取 ;2 2=60%取值范围是 =0.50.6 ,取 。 =0.6将上述数据代入式子(3.2)中,求得:13.474求得: ,故取 。3.46913.483 1=3.47(3)校核一档传动比:7应满足汽车最低稳定车速 要求,则有1 =1=0.3770 0.3770.2688003.474 =5.82/21 0.32 0.322 0.34 0.570.33 0.23 0.0961.56齿向载荷分布系数;当 时 21 =2当 时 ;21 =1+0.5单位齿宽的平均载荷, =跑和后的啮合齿向的误差, =|0.85( +) |齿向公差;补偿系数,一般情况下为 1;1N/mm 作用下产生的相对变形直齿轮=( 31+5) 10322斜齿轮=( 36+5) 103主动齿轮结构尺寸的系数, ;=|1+21|(1)2l轴承的跨巨(mm) ;s小轮齿宽的中点到轴承跨距中点间的距离(mm) ;主动齿轮分度圆的直径(mm) ;1K结构系数,一般取 0.4;当 时 2 =20.9+0.4()当 时 2 =0.9+0.42( 1) ()当 时,取 ;2 =2端面重合度;齿廓跑和量, ; =0.072基节的极限偏差,一般情况下按照大齿轮的计算。将上述参数及查表数据代入式子(3.7)中,得:一档齿轮上的接触应力: ;=807.64二档齿轮上的接触应力: ;=746.37三档齿轮上的接触应力: ;=801.7023四档齿轮上的接触应力: ;=723.27五档齿轮上的接触应力: ;=743.73倒档齿轮上的接触应力: =1034.68经校核各档齿轮的接触强度满足要求。3.3.4 齿轮材料的选择及热处理为了提高齿轮的各种强度、性能,如:接触强度和耐磨性等,大部分变速箱齿轮选择的是渗碳合金钢作为材料制造。当然其他加工性能也是选择齿轮材料和其热处理方式的重要依据,加工成本也是考虑的关键。小轿车使用的材料一般为 20CrMnTi,20MnZTiB、20MnVB、20MnMoB 这几种材料也经常被采用。变速箱的齿轮和轴的制造材料通常采用渗碳合金刚,有时用碳氮共渗来处理,目的是减小齿轮的变形,缩短齿轮的热处理时间。采用齿面喷丸的方式可以有效的提高齿轮的使用寿命。3.4 变数箱轴的设计与校核3.4.1 轴的尺寸计算变速箱的最大轴径 d 与支撑距离 l 的关系式为:=0.160.18 输 入 轴=0.160.21 输 出 轴 输入轴花键的直径可以按照式(3.8)进行选择:(3.8)(44.6)3=22.5826.2724根据下式计算输出轴的最小轴径:(3.9)332.0195nPd式中: 轴的许用切应力(MPa) ;P发动机的最大功率(kw) ;将上述数据代入(3.9)式,得:mm333395019501922.24Pdn所以确定轴的最小轴径为 23mm。3.4.2 轴的刚度校核1、轴的刚度校核根据公式计算轴的刚度,如图 3-1 所示:图 3-1 变速器轴的挠度和转角可分别用下式计算 , 和 :cfs(3.11)EILbaFfc32125(3.12)EILbaFfs32(3.13)I1式中: 齿轮的径向力(N) ;1F齿轮的圆周力(N) ;2惯性矩(mm 4) , ;I 64dI轴的直径(mm) ,花键计算平均值;d支座间的距离(mm) 。L轴的全挠度为 mm。2.02scff轴的挠度在平面内的取值范围是 =0.050.10mm, =0.100.15mm。cfsf计算变速器上个齿轮的圆周力 、切向力 、轴向力tFraF输入轴: NdTt83921Ftr42cosan11NdTt57321
收藏
编号:488000
类型:共享资源
大小:23.41MB
格式:ZIP
上传时间:2019-01-14
50
积分
- 关 键 词:
-
汽车
两轴式
五档
变速箱
设计
16
cad
图纸
三维
模型
- 资源描述:
-
展开阅读全文
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等,如果需要附件,请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸,网页内容里面会有图纸预览,若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 装配图网仅提供信息存储空间,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑,并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容,请与我们联系,我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
装配图网所有资源均是用户自行上传分享,仅供网友学习交流,未经上传用户书面授权,请勿作他用。