汽车两轴式五档变速箱设计【含16张CAD图纸、三维模型】

附录 1距 1894 年，一个法国工程师给一辆汽车装上世界上第一个变速器至今，汽车变速器已经经过了一百多年的发展。变速器为汽车重要的组成部分，是承担放大发动机扭矩，配合引擎功扭特性，实现理想动力传递，从而适应各种路况实现汽车行驶的主要装置。使用最早的是手动变速器。后来为了方便驾驶，在领个相邻齿轮间装上了同步器，依靠同步器的作用，我们换挡就不需要去判断车速了。目前手动变速器依然在汽车界应用非常广泛，自动变速器是个趋势，但手动变速器确是驾驶乐趣的极大体现者。传统的变速器利用不同的齿轮搭配实现了换挡変扭的目的，而齿轮搭配的变换就只有靠脚踩离合手拉挡杆来实现，这就是所谓的手动变速器。为实现轻松换挡，取消离合脚踏和手动挂挡的 AT(AutomaticTransmission)变速器出现了，它主要利用液力变扭器配合传统机械齿轮箱实现换挡功能。其实早在 1948年的通用的奥兹莫比尔汽车上就已经出现了如今自动变速器的雏形，不过那时的自动变速器仅仅是加了液力耦合器的手动变速器而已。因为 AT 使用得较早，所以英文定名就叫“自动变速器” 。然而，AT 并不等同于自动变速器。只要能实现自动换挡变速的便可叫自动变速器，要达到此目的其实途径很多：除 AT 外，还包括了无级变速器等其它形式。但以前的命名也无法推翻，所以我们姑且这样认为：自动变速器（AT）包括：液力变速（AT）,电控变速（ECT）,无极变速（CVT）.1908 年，福特 T 型车最早采用一种两个速比的自动变速器。其构造是采用多组齿轮，并且分成中央齿轮和周边齿轮，最外边则是一个转轮，随着中央齿轮从发动机引入的扭矩不同，齿轮组相机行事，从而得到高低不一的转速，包括倒车档的反向旋转。转轮式自动变速器存在一个缺点，即起步加速时令人有一种车轮打滑的感觉，于是驾车人会猛加油门，但车速又并不随即增高。目前已有一些厂家，如日产和菲亚特，求助于电子装置来设法消除这一缺点，日产Primera 的 6 速变速器与菲亚特 Punto 的 7 速变速器便是这番努力的结果。驾车者根本无需扳动手柄，便可以轻松自如地改变车速。虽然自动变速器不断地演变进步，但始终有缺点，即车速的反应与踏板的动作之间总有一定的差距，驾驶中缺乏直觉的印象。1969 年出现的电子控制系统及 1982 年出现的数字技术对此作了改进。随着发动机燃油喷射与点火装置的不断完善，自动变速器也有新的花样，如设置了“运动式或“雪地行驶”等不同的操控方式，有的在仪表盘上设有一个印有 S 字母的按钮，可以在加速时变得格外迅捷；或者印有雪花图案代表雪地行驶的按钮，可避免在起步时打滑。更有甚者，新一代“随机应变式”变速器还可以顺应驾车者不同的习惯、相应的反应、使驾驶变得更加得心应手。将自动变速器智能化，并且普及到大众化的汽车上，这是法国人的功劳。1997年标致 206 与雷诺 Clio 率先采用了最先进的电脑控制技术及被称为“fuzzylogie”的原理，即“模糊逻辑” 。这样的汽车可以依据驾车者的性情、路面的状况、车身的负荷乃至周边环境等多种因素，在 9 种程式中挑选最适合的功能，实现智能化驾驶，以充分发挥车辆的性能，降低油耗，确保安全。如今无级变速器即 CVT(ContinuouslyVariableTransmission)也已大量使用，无级变速器在变速系统中不使用齿轮，提供平稳和“无级的”速比转换的变速系统，同时具有重量轻、体积小、零件少的特点，是公认的理想的汽车传动装置。相比较 AT，CVT 无极变速器主要是在传动方式上有所不同。后者是采用传动钢带和工作直径可变的主、从动轮相配合来传递动力，从而实现传动比的连续改变。然而，传统 CVT 在技术上存在着的弱点，如传动带容易损坏，无法承受较大的载荷等等，使得该变速器一直以来多应用在小排量、低功率的汽车上。随着技术的发展，能源危机引发全球性的节约能源和环境保护意识的提高，在总结第一代的 CVT 的经验基础上，人们开发出了性能更佳，转矩容量更大的CVT。但目前在要求打扭矩的车型上无级变速器依然无法担当重任。与无级变速器共同发展的电控自动变速器又迎来了 DSG（双离合器自动变速器）的普及，如今大众汽车已经开始将以前只应用于超级跑车的技术应用到了普通家用轿车上来了。DSG 技术使得自动变速器换挡更加迅捷，动力损失更小，因此更加节油。自动变速器的发展使汽车好像有了人的智慧，甚至比人更善于思索。它根据外界路面的变化，经过计算，代替人作出准确聪明的决断。附录 2From 1894, a French engineer to a car fitted with the worlds first transmission date, transmission has been car a hundred years of development. Important for the automotive transmission component of the commitment to enlarge the engine torque, torsional characteristics of reactive power with the engine, to achieve the desired power transmission, and thus adapt to various road conditions to achieve the main devices driving. The first is the use of manual transmission. Later, for the convenience of motorists, in the collar between adjacent gear fitted with a synchronizer, the synchronizer rely on, and we do not need to shift to judge the speed. Manual transmission is still present in the automotive industry a wide range of applications, automatic transmission is a trend, but the manual transmission is great fun, embodied persons. The traditional gear transmission with the use of different shift achieved the purpose of twisting, but with the change of gear by foot only hand-off to achieve, and this is the so-called manual transmission. Easily shift to achieve the abolition of clutch pedal and manual the AT (AutomaticTransmission) transmission occurred, it is the main browser using hydraulic Torque traditional mechanical gearbox with the shift function to achieve. In fact, as early as the 1948 Oldsmobile car GM has already emerged on the automatic transmission is now taking shape, but then the automatic transmission is only the addition of hydraulic coupler manual transmission only. AT used because earlier, so the English name is called “automatic transmission.“ However, AT is not the same as in the automatic transmission. As long as we can to achieve the automatic transmission shift automatic transmission can be called, it is necessary to achieve this in fact means a lot: In addition to AT, but also includes other forms of CVT. However, before the overthrow of the name can not, so let us not think so: automatic transmission (AT) including: hydraulic transmission (AT), Electronically Controlled Transmission (ECT), non-polar transmission (CVT).1908 Ford Model T the first use of a two-speed ratio automatic transmission. Constructed using multiple sets of gear, and gear into the central and peripheral gear, the outside is a runner, with the introduction of the central gear of the torque from the engine is different from camera gear groups so as to be different levels of speed, including Reverse rotation reversing file. Runner-type automatic transmission, there is a drawback, that is, when people start to accelerate there is a feeling of spin the wheels, so drivers will be meng refueling door, but does not immediately increase the speed again. At present, some manufacturers such as Nissan and Fiat, have recourse to some electronic device to try to eliminate this shortcoming, Nissan Primera and the 6-speed transmission Fiat Punto 7-speed gearbox is the result of this effort. Drivers pulled no need to handle, they can easily change the speed.Although the automatic transmission continue to evolve and progress, but there will always be a drawback, that is, the response speed of action and between the pedal there will always be a gap, driving in the impression of a lack of intuition. Appeared in 1969 and the electronic control systems appeared in 1982, which was to improve digital technology. With the engine fuel injection and ignition devices continued to be refined, automatic transmission is also new tricks, such as set up a “campaign-style or“ snow road “, such as the manipulation of different ways, some in the instrument panel has a bearing S letter button, you can become extremely rapid acceleration; or snowflake patterns are printed on the button on behalf of the snow moving to avoid slipping in the start. Even worse, a new generation of “adaptable style“ Transmission can also adapt to motorists different habits, the corresponding reaction, so that drivers will become more user-friendly. the intelligent automatic transmission, and spread to the vehicle mass, which is a credit to the French. in 1997 with the Renault Clio Peugeot 206 took the lead in the most advanced computer-controlled technology and is known as “fuzzylogie“ the principle that “fuzzy logic.“ This car can drive based on the temperament, road conditions, vehicle load and the surrounding environment and other factors, in the nine kinds of programs select the most suitable function, the realization of intelligent driving, in order to give full play to the vehicle performance and reduce fuel consumption and ensure safety. now that is, continuously variable transmission CVT (ContinuouslyVariableTransmission) also have been widely used, continuously variable transmission system in the non-use of gears, to provide smooth and “no class“ conversion ratio of the transmission system at the same time light weight, small size, the characteristics of small parts, is recognized as the ideal vehicle transmission. compared to AT, CVT transmission wuji primarily in the drive way there different. The latter is the use of drive belts and the work of the main variable diameter driven wheel to transfer power line in order to achieve the continuous transmission ratio change. However, the traditional CVT technical weaknesses exist, such as the transmission belt easily damaged, can not afford a larger load, etc., makes the transmission has been used in more than a small displacement, low-power vehicles. As technology advances, the energy crisis triggered a global energy conservation and environmental protection awareness, at the conclusion of the first generation of CVT based on the experience, people develop a better performance, greater torque capacity CVT. However, playing in the torque requirements on the CVT model is still unable to take on heavy responsibilities. Continuously Variable Transmission and the common development of electronically controlled automatic transmission also ushered in DSG (dual clutch automatic transmission) the popularity of Volkswagen has now started to apply only to the super sports car before the technology is applied to the ordinary family car has been up. DSG automatic transmission shifting technology enables faster, less power loss, so more fuel-efficient. The development of automatic transmission car seems to have wisdom, and even more good than people think. It changes according to the road outside, after the calculation, instead of smart people to make an accurate decision.变速箱应用及发展趋势摘 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 1summary 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课题背景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。相关理论绿色汽车、节能减排已经成为当今汽车工业发展的主旋律，未来新能源汽车的应用与车辆的“智能化”结合，也是汽车工业发展的方向。变速箱发展的总体趋势主要体现在以下 6 个方面：产品系列化；结构紧凑化、轻量化、多档化；高度集成化；更加智能化；信2息网络化；节能环保化。发达国家车辆变速箱发展情况和需求各有特点，手动与自动并存，不同地域需求比例不同。日本和北美市场自动变速和北美市场自动变速箱的普及率较高。北美市场由 AT 自动变速箱的技术实力较强，产生能力较大，随着多档位 AT 变速器的开发，其性能完全可以与CVT 变速器抗衡，同时其传递扭矩的能力还要好于 CVT 变速器。因此，在北美的汽车厂家，为了利用现有 AT 变速器的生产资源，其仍在大力发展 AT 变速器，而在 CVT 变速器的开发投入工作较少，在 MT、AMT 变速器的投入就更少了；日本自动变速器市场仍然是传统的 AT 自动变速器占主导地位。但是，受燃油供给的限制，其加大了开发 CVT 自动变速器的力度，已经开发出能够传递 350N.m 的 CVT 变速器；在开发 CVT 自动变速器的同时，日本公司也在研究多档位 AT 变速器，以延续现有变速器生产线的寿命。AMT 变速器在日本发展较缓慢，没有投入太多的研发力量。研究目的和意义欧洲市场受驾乘习惯与汽车燃油供给的影响自动变速器普及率不高，手动机械式变速器仍占据变速器的主导地位。引领手动变速器开发的也是欧洲的整车厂和变速器公司，比如大众，格特拉克等。就乘用车的手动变速器而言，在过去的 20 年里面主要从 5 速向 6 速方向发展。由于机械部分设计、工艺已经相当成熟，在要有突破性的发展空间已经非常小了，因为整车开发的需要，降低排放，耗油是目前发展方向，所以更多的厂商也将当前的目标瞄准了 DCT。在手动变速器方面，一方面是系统集成性，安装性还有发展空间，另外就是新的材料、工艺，比如冲压零件，注塑零件替代产品的加工工艺。在国内，仍然以手动变速器为主，自动变速器比例很低，并且主要来自进口。中国乘用车用手动档变速器生产企业分为两类，一类是像一汽、东风、上汽等整车生产集团，集团内自产变速器为其整车配套；另外一类是独立的变速器生产企业，专门为各整车厂配套。其中以一汽集团作为代表，一汽集团除了主要研究手动变速器以外，更以 6AT 和 7DCT 作为开发重点。其发展趋势为：a.以手动变速器开发为基础，以自动变速器开发为重点。b.重点提升制造能力和水平。c.重点发展 DCT、AMT ，适时发展 AT。d.产品平台系列化适用面更广。目前虽然我国手动变速器技术发展已日益成熟，但相对发达国家水平仍然存在一定3的差距，因此对于手动变速器的研究仍然十分重要。结论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。4参考文献1程乃士.减速器和变速器设计与选用手册M. 北京：机械工业出版社， 2006.2王望予.汽车设计.第 4 版.北京：机械工业出版社M ， 2006.3关文达.汽车构造.第 2 版.北京：清华大学出版社M ， 2009.4张文春.汽车理论.第 2 版.北京：机械工业出版社M ， 2010.5胡如夫.汽车机械基础.浙江：浙江大学出版社M ，2006.6张毅.离合器及机械变速器.北京：化学工业出版社M ， 20057关文达，谢越.实施汽车离合器和手动变速器维修.北京：机械工业出版社 M，2010.8 Somiotti A,Pilone G L,ViottoF,et al.A Novel seamless 2-Speed Transmission System for Electric Vehicles:Principles and Simulation Results J.Sae International Journal of Engines,2011,4(2):2671-2685.9 Huang W,Wang Y,Feng K.Developmemt of a Two-Speed Automatic Transmission for Pure Electric VehicleJ.Journal of Auromotive Safety & Energy.2011,2(1):72-76.10Somiotti A,Holdstock T,Pilone G L,et al.Analysis and simulation of the gearshift methodology for a novel two-speed transmission system for electric powertrains with a central motor ,基于CATIA的汽车两轴式五档变速箱设计,学生姓名：,主要结构,离合器,同步器,齿轮,减速器和差速器,离合器功能：换档时，通过离合器主、从动部分的迅速分离来切断动力的传递，使汽车平稳换档。,同步器,组成：锁环 、滑块、弹簧圈、啮合套座、啮合套 功能：利用被结合件的惯性防止同步前挂档。,拨叉,功能：拨动同步器齿环，以实现各档齿轮的分离与啮合。,各档齿轮组成：输入轴、输出轴、五个前进档和一个倒档。,主减速器和差速器,功能：主减速器的作用是增加扭矩降低速度；差速器的作用是转弯时，分配给两个车轮不同的转速。,谢谢,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