东方之子1.8轿车5挡变速器设计[三维PROE][两轴式五档]【7张CAD图纸和毕业论文全套】
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SY-025-BY-1毕业设计(论文)题目审定表指导教师姓名李 荣职称讲 师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称东方之子1.8轿车5挡变速器设计课题适用专业车辆工程课题类型X 课题简介:(主要内容、意义、现有条件、预期成果及表现形式。) 指导教师签字: 年 月 日教研室意见1选题与专业培养目标的符合度好较好一般较差2对学生能力培养及全面训练的程度好较好一般较差3选题与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度好较好一般较差4论文选题的理论意义或实际价值好较好一般较差5课题预计工作量较大适中较小6课题预计难易程度较难一般较易 教研室主任签字: 年 月 日系(部)教学指导委员会意见: 负责人签字: 年 月 日注:课题类型填写 W.科研项目;X.生产(社会)实际;Y.实验室建设;Z.其它。SY-025-BY-2毕业设计(论文)任务书学生姓名唐 璐院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-10班指导教师姓名李 荣职称讲师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称东方之子1.8轿车5挡变速器设计一、设计(论文)目的、意义变速器是汽车的重要部件之一,主要实现汽车在行进过程中变速及倒车功能。通过改变传动比,改变发动机曲轴的转拒,适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。变速器的好坏还体现在挡位区间是否清晰、换挡是否平顺。道理很简单,一个挡位模糊、换挡艰涩的变速器是不会为汽车带来流畅的动力分配也不会为驾驶者带来惬意的驾驶乐趣的。因此变速器的设计对汽车性能至关重要。变速器组成零件较多,零件之间的装配关系相当复杂。对于车辆工程专业的本科学生,通过本毕业设计可以充分复习所学知识,并能提高计算机及软件使用水平,为以后的工作打下坚实基础。二、设计(论文)内容、技术要求(研究方法)主要内容:1. 研究东方之子1.8轿车机械变速器的组成、结构与设计;2. 计算变速器各部件的尺寸参数并进行验证;3. 变速器传动方案设计;4. 变速器关键零部件校核计算;5. 在UG/Proe软件平台上建立零件的等比例物理模型;6. 进行三维零件的虚拟装配(利用部件的链接关系建立部件之间的装配);主要技术指标:1. 主减速比4.1332. 最高车速190km/h3. 车重1440kg4. 发动机最大功率97/5750(kw/rpm)5. 发动机最大转矩170/4500(Nm/rpm)6. 轮胎规格205/65R157. 长宽高477018151445mm研究方法:1. 要求研究汽车变速器原理、结构以及设计等基本理论,并将其与机械制图、机械设计、计算机软件等相关知识有机结合、熟练运用;2. 要求运用Pro/E进行主要零件建模与零件装配; 三、设计(论文)完成后应提交的成果1. 完成变速器各零部件的计算、并校核,设计说明书1.5万字以上;2. 完成装配图、关键零件的零件图折合A0图纸3张。四、设计(论文)进度安排1. 调研、资料收集、完成开题报告 第1、2周2. 计算变速器传动机构部件的相关尺寸参数与选择相关部件型号,并进行验证 第3、4周3. 在PRO/E软件平台上建立零件的等比例物理模型 第5、6、7周4. 利用部件的链接关系建立部件之间的装配 第8、9、10周5. 设计1.5万字说明书一份,零件图一套 第11、12周6. 毕业设计(论文)审核、修改 第13、14、15周7. 毕业设计(论文)答辩准备及答辩 第16周五、主要参考资料1. 汽车教材:汽车构造、 汽车理论、汽车设计、变速器传动轴的设计等;2. 软件学习类书籍:基于Pro/E的仿真技术在汽车设计中的应用、基于Pro/E的汽车变速器的虚拟装配仿真技术等; 3. 设计手册类书籍:汽车设计手册、机械设计手册等;4. 期刊文献资料:中国期刊网(http:/www.cnki.net)中变速器设计的相关资料(关键词:变速器 传动机构 虚拟设计);5. 新闻及网络资料等。 六、备注 指导教师签字:年 月 日教研室主任签字: 年 月 日毕业设计(论文)开题报告设计(论文)题目: 东方之子1.8轿车5挡变速器设计 院 系 名 称: 汽车与交通工程学院 专 业 班 级: 车辆工程07-10班 学 生 姓 名: 唐 璐 导 师 姓 名: 李 荣 开 题 时 间: 2011年3月11日 指导委员会审查意见: 签字: 年 月 日开题报告撰写要求一、“开题报告”参考提纲1. 课题研究目的和意义;2. 文献综述(课题研究现状及分析);3. 基本内容、拟解决的主要问题;4. 技术路线或研究方法;5. 进度安排;6. 主要参考文献。二、“开题报告”撰写规范请参照黑龙江工程学院本科生毕业设计说明书及毕业论文撰写规范要求。字数应在4000字以上,文字要精练通顺,条理分明,文字图表要工整清楚。 毕业设计(论文)开题报告学生姓名唐 璐院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆07-10班指导教师姓名李 荣职称讲 师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称东方之子1.8轿车5挡变速器设计一、 课题研究现状、选题目的和意义1.研究现状近年来,随着微电子技术的飞速发展,电子控制自动变速器的问世,给汽车带来了更理想的传动系统。机电一体化技术进入汽车领域,推动汽车变速器装置的重大变革。自动变速器装置出现了电子化趋势,特别是大规模集成电路技术的发展,使由微机控制发动机和变速器换挡成为可能。目前,在汽车上所使用的自动变速器主要有以下几类:液力自动变速器、电子控制机械自动变速器和机械无级自动变速器。液力自动变速器(Automatic Transmission 或Automatic Transaxle,AT)的基本形式是液力变矩器与动力换档的旋转轴式机械变速器串联。从50年代起,装备液力自动变速器的轿车开始增多,但由于其效率明显低于机械变速器,而且结构复杂,成本高,从而限制了它的发展。60年代的研究重点是采用多元件工作轮来提高液力变矩器的效率。70年代是使用闭锁离合器提高变速器在高速时的效率。80年代则采用增加行星齿轮变速器档位的方法及使用电子控制。90年代,大量电子技术的应用,使液力自动变速器的发展进入了一个新的时期,综合性能有了较大的提高。如今,液力自动变速器在汽车上的装备率,美国为90%,日本为80%。电子控制机械自动变速器是一种由普通齿轮式机械变速器组成的有级机械自动变速器。作为汽车关键总成之一,变速器技术在汽车诞生的百年历史中在不断地与时俱进。手动变速器由于其传递动力的直接与高效性,加上制作技术的成熟与低成本,现代汽车中装备手动变速器的汽车仍然占有很大比例。但随着人们对汽车舒适性要求越来越高,现代汽车自动变速器装备率越来越高却是一个不争的事实,尤其是当自动变速器也逐渐能够兼顾操控性的时候。但,传统自动变速器技术却由于其效率的低下而在等待一场革命。我国的汽车及各种车辆的零部件产品在性能和质量上和发达国家存在着一定的差距,发达国家再机械产品设计上早已进入了分析阶段,他们利用计算机辅助设计技术,将现代设计方法,如有限元分析、优化设计、可靠性设计等应用到产品设计中,采用机械CAD系统在计算机上进行建模、分析、仿真、干涉检查、实现三维设计,大大地提高产品设计的一次成功率,减少了试验费用,缩短了产品更新周期。而我们的设计手段仍处于以经验设计为主的二维设计阶段,设计完成后在投产中往往要进行很大的改动,使得产品开发周期很长,性能质量低等。为改变我国的车辆零部件的生产和设计手段的落后状况,缩短新产品的开发周期,提高市场竞争力,有必要开发一些适合中国国情的汽车及零部件的CAD系统,对已开发的CAD系统需进一步提高和完善。 美国的CAD技术一直处于领先地位,其主要目标就是建立完善的CAD/CAM集成系统。美国汽车工业最早应用了CAD系统。美国通用汽车公司、福特汽车公司等都已广泛应用CAD技术。他们将结构、强度、刚度等计算、三维实体造型应用于汽车的设计开发中,将CAD、CAM、CAPP、CAE集成,是生产效率提高,产品质量得到保证,市场响应速度提高,从而大大地提高了他们的竞争力,为他们带来了巨大的经济效益。他们应用的CAD软件主要有PRO/E、UG、CATIA、IGES等。手动变速器的许多最近的发展集中在为降低成本和体积的新制造方法上。传统来说,变速器制造包含大量昂贵的机器,以及为机械加工和装配操作所需留出的空间限制的设计。最新的技术包括,如在最新的FordGetra96档变速器中可以看到的激光焊接冲压钢滑动齿轮选择轴套。为替代前一代变速器的铸铁拨叉,这种精致而坚固的设计方案可以导致更少的对内部的损害。齿轮盘片的激光和摩擦焊接同时保证了所需机器设计空间的降低,这是一种由雷诺公司在5档副轴圆型变速器设计中发明的技术,命名为EMI,曾在2000年展出并因为它的简单和轻便仅22公斤却能提供140Nm的转矩而出名。另一方面,设计人员也在其齿轮提供转矩输出的设计上进行了认真的研究,提高了耐久性和低噪声水平。2.选题意义随着科学技术的不断进步,汽车工业相应得到了迅速发展。如何快速而平稳地把发动机的动力传递到驱动车轮上,是影响汽车操纵方便性与平顺性的关键之所在,要想解决好这些问题,首先要了解自动变速器技术特别是液力变矩器等相关技术的发展。在我国,汽车工业起步较晚。入世后,我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大,以及汽车行业持续快速的发展,如何设计出经济实惠,工作可靠,性能优良,且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有的机遇同时,不得不承认在许多技术上,我国与发达国家还一定的差距,所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。汽车问世百余年来,特别是从汽车的大批量生产及汽车工业的大发展以来,汽车已为世界经济的发展、为人类进入现代生活,产生了无法估量的巨大影响, 为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献,掀起了一场划时代的革命ElI。自从汽车采用内燃机作为动力装置开始,变速器就成为了汽车重要的组成部分, 现代汽车上广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点,但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牵引力和车速能在相当大的范围内变化,故其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾,这对矛盾靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。因此,在汽车传动系中设置了变速器和主减速器,以达到减速增矩的目的。3.选题目的变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。本次设计车型变速器可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比,换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器通过离合器与发动机相连,变速器的输入轴就可以和发动机达到同步转速。通过本次变速器的设计可以使我们更好的了解变速器的构造和设计方法,把我们大学所学的知识连成线,穿在一起,让我们运用的更加熟练;并根据所确定的参数设计出了变速器的结构,在设计的过程中注重了变速器的合理性与实用性,最后画出了变速器的工程图,同时也为我们以后的工作打下了良好的基础,锻炼了我们的动手和实践能力,让我们的学习生活变的更有意义。二、设计(论文)的基本内容、拟解决的主要问题1. 基本内容:1) 研究东方之子1.8轿车机械变速器的组成、结构、工作原理与设计;2) 变速器传动方案设计;3) 计算变速器各部件的尺寸参数并进行验证;4) 变速器关键零部件校核计算;5) 在Pro/E软件平台上建立零件的等比例物理模型;6) 进行三维零件的虚拟装配(利用部件的链接关系建立部件之间的装配);7) 利用CAD完成装配图、关键零件的零件图;2. 拟解决的问题:1) 查找资料通过对比的方法选定东方之子1.8L轿车的基本参数;2) 拟定多种布置方案,从中选出适合本设计的方案;3) 利用汽车设计所学原理、公式对齿轮和轴进行设计;4) 利用有限元分析的方法进行三维实体建模;4) 应用工程力学所学知识对所设计的齿轮和轴进行校核;5) 利用AutoCAD软件完成装配图、零件图的绘制;三、技术路线(研究方法)针对东方之子1.85挡手动轿车课题要求,首先在网络及书刊上查找了一些相关的参数并进行整理与筛选,在图书馆和网络上查找了一些变速器相关的资料,对变速器进行更深的了解,并在实验室对实物进行了观察,对变速器进一步的认识,看清了变速器的结构与原理,对接下来的设计有了很大的帮助,设计的步骤如下:(1)通过网络书刊,论文等途径查询变速器设计所需资料;(2)编写开题报告;(3)选定设计参数列出设计大纲;(4)布置方案的确定; 1变速器的功用2变速器结构方案的确定3变速器主要零件结构的方案分析 (5)变速器主要参数的选择和主要零件的设计; 1变速器主要参数的选择 2各档传动比及其齿轮齿数的确定3齿轮变位系数的确定(6)变速器齿轮的强度计算与材料的选择;1齿轮的损坏原因及形式2齿轮强度计算与校核 (7)变速器齿轮轴的设计; 1输入轴、输出轴的布置形式及主要参数的确定 2输入轴、输出轴的刚度校核和强度校核 (8)变速器同步器的设计;(9)变速器的操纵机构、箱体的设计;(10)使用AutoCAD完成工程图纸(装配图与零件图);(11)编写说明书;四、进度安排(1)调研、资料收集,完成开题报告第12周(2月28日3月13日)(2)参数选择方案确定,齿数分配、传动轴、箱体、操作系统的初步设计第34周(3月14日3月27日)(3)设计计算 第56周(3月28日4月10日)(4)完成设计说明书,完成图纸绘制第713周(4月11日5月29日)(5)交稿,毕业设计答辩准备 第14周(5月30日6月5日)(6)毕业设计(论文)审核、修改第1516周(6月6日6月19日)(7)毕业设计(论文)答辩准备及答辩 第17周(6月20日6月24日)五、参考文献1陈家瑞主编. 汽车构造M .北京:人民交通出版社,20062余志生主编. 汽车理论M. 北京:机械工业出版社,20003王望予主编. 汽车设计. 第3版M.北京:机械工业出版社,20004龚微寒主编. 汽车现代设计制造M. 北京:人民交通出版社,19955黄宗益主编. 现代轿车自动变速器原理和设计M. 上海:同济大学出版社,20066张龙主编. 机械设计课程设计手册M. 北京:国防工业出版社,20067马秋生主编. 机械设计基础M. 北京:机械工业出版社,20058臧杰 阎岩主编M. 汽车构造(下册). 北京:机械工业出版社, 20059马兰主编. 机械制图M. 北京:机械工业出版社,200610唐琛主编. 微型汽车手动变速器设计与优化D. 武汉:武汉理工大学,20102011-3-3.http:/d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1680975.aspx11向立明主编. 汽车变速器的发展历史及未来趋势J. 公路与汽运,2007,1(1):1-212王铭主编. 汽车变速器全解析J. 汽车维修,2010,5:1-213周尔民 周新建主编. Pro/ENGINEER下的汽车变速器装配仿真技术J. 汽车技术,2006,12:1-214陈清红主编. 手动变速器试验电加载技术研究D. 合肥: 合肥工业大学,2 0102011-3-3. http:/d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_Y1700237.aspx15Friedrich Ehrlinger. Car Transmissions at CrossRoads J.Manufacture of Motor Parts, 2007,9: 3-416蒋春明 阮米庆主编. 汽车机械式变速器多目标可靠性优化设计J. 汽车工程,2007,12:1-217王芙蓉主编. 手自动一体变速器液压控制系统设计J. 机床与液压, 2008,9: 1-218宋广辉主编. 乘用车两轴式机械变速器的可靠性优化设计D. 南京:南京航空航天大学,20082011-3-3. http:/d.g.wanfangdata.com.cn/Thesis_D053246.aspx19陈文才主编. 汽车变速器可靠性设计研究J. 煤炭技术,2010,9:1-220 Andrew Dulmage. Low Cost Automatic Transmission Line SectionalizingJ. The Ohio State University Distinction Project, 2009, 9: 21Gongjie Zhaodingxuan Chenying. study on shift schedule saving energy of automatic transmission of ground vehiclesJ.Gong et al./Zhejiang Univ SCI, 2004,5六、备注指导教师意见:签字: 年 月 日SY-025-BY-4毕业设计(论文)指导记录日期地点指导方式指导记录(指导内容、存在问题及解决思路)学生(记录人)签名: 指导教师签名:日期地点指导方式指导记录(指导内容、存在问题及解决思路)学生(记录人)签名: 指导教师签名:日期地点指导方式指导记录(指导内容、存在问题及解决思路)学生(记录人)签名: 指导教师签名:毕业论文指导教师评分表学生姓名院系专业、班级指导教师姓名职称从事专业是否外聘是否题目名称序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度,综合训练情况;题目难易度102题目工作量;选题的理论意义或实际价值103查阅文献资料能力;综合运用知识能力154研究方案的设计能力;研究方法和手段的运用能力;外文应用能力255文题相符程度;写作水平156写作规范性;篇幅;成果的理论或实际价值;创新性157科学素养、学习态度、纪律表现;毕业论文进度10得 分 X= 评 语:(参照上述评价项目给出评语,注意反映该论文的特点)工作态度: 好 较好 一般 较差 很差研究能力或设计能力:强 较强 一般 较弱 很弱工作量: 大 较大 适中 较少 很少规范性: 好 较好 一般 较差 很差成果质量(研究方案、研究方法、正确性):好 较好 一般 较差 很差其他: 指导教师签字: 年 月 日毕业设计指导教师评分表学生姓名唐 璐院系汽车与交通工程学院专业、班级车辆工程07-10班指导教师姓名李 荣职称讲 师从事专业交通运输是否外聘是否题目名称东方之子1.8轿车5挡变速器设计序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度,综合训练情况;题目难易度102题目工作量;题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力(设计涉及学科范围,内容深广度及问题难易度);应用文献资料能力154设计(实验)能力;计算能力(数据运算与处理能力);外文应用能力205计算机应用能力;对实验结果的分析能力(或综合分析能力、技术经济分析能力)106插图(图纸)质量;设计说明书撰写水平;设计的实用性与科学性;创新性207设计规范化程度(设计栏目齐全合理、SI制的使用等)58科学素养、学习态度、纪律表现;毕业论文进度10得 分 X= 评 语:(参照上述评价项目给出评语,注意反映该论文的特点)工作态度: 好 较好 一般 较差 很差研究能力或设计能力:强 较强 一般 较弱 很弱工作量: 大 较大 适中 较少 很少说明书规范性: 好 较好 一般 较差 很差图纸规范性: 好 较好 一般 较差 很差成果质量(设计方案、设计方法、正确性)好 较好 一般 较差 很差其他: 指导教师签字: 年 月 日 毕业论文评阅人评分表学生姓名专业班级指导教师姓名职称题目评阅组或预答辩组成员姓名出席人数序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度,综合训练情况;题目难易度152题目工作量;选题的理论意义或实际价值103查阅文献资料能力;综合运用知识能力204研究方案的设计能力;研究方法和手段的运用能力;外文应用能力255文题相符程度;写作水平156写作规范性;篇幅;成果的理论或实际价值;创新性15得 分 Y= 评 语:(参照上述评价项目给出评语,注意反映该论文的特点)回答问题: 正确 基本正确 基本不正确 不能回答所提问题研究能力或设计能力:强 较强 一般 较弱 很弱工作量: 大 较大 适中 较少 很少规范性: 好 较好 一般 较差 很差成果质量(研究方案、研究方法、正确性):好 较好 一般 较差 很差其他: 评阅人或预答辩组长签字: 年 月 日注:毕业设计(论文)评阅可以采用2名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。 毕业设计评阅人评分表学生姓名唐 璐专业班级车辆工程07-10班指导教师姓名李 荣职称讲 师题目东方之子1.8轿车5挡变速器设计评阅组或预答辩组成员姓名苏清源、赵雨旸、姚佳岩、赵国迁、李荣出席人数5序号评 价 项 目满分得分1选题与专业培养目标的符合程度,综合训练情况;题目难易度102题目工作量;题目与工程实践、社会实际、科研与实验室建设等的结合程度103综合运用知识能力(设计涉及学科范围,内容深广度及问题难易度);应用文献资料能力154设计(实验)能力;计算能力(数据运算与处理能力);外文应用能力255计算机应用能力;对实验结果的分析能力(或综合分析能力、技术经济分析能力)156插图(图纸)质量;设计说明书撰写水平;设计的实用性与科学性;创新性207设计规范化程度(设计栏目齐全合理、SI制的使用等)5得 分 Y= 评 语:(参照上述评价项目给出评语,注意反映该论文的特点)回答问题: 正确 基本正确 基本不正确 不能回答所提问题研究能力或设计能力:强 较强 一般 较弱 很弱工作量: 大 较大 适中 较少 很少说明书规范性: 好 较好 一般 较差 很差图纸规范性: 好 较好 一般 较差 很差成果质量(设计方案、设计方法、正确性)好 较好 一般 较差 很差其他: 评阅人或预答辩组长签字: 年 月 日注:毕业设计(论文)评阅可以采用2名评阅教师评阅或集体评阅或预答辩等形式。毕业论文答辩评分表学生姓名专业班级指导教师职 称题目 答辩时间月 日 时答辩组成员姓名出席人数序号评 审 指 标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度,综合训练情况,题目难易度、工作量、理论意义或价值102研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力、综合运用知识的能力、应用文献资料和外文的能力203论文撰写水平、文题相符程度、写作规范化程度、篇幅、成果的理论或实际价值、创新性154毕业论文答辩准备情况55毕业论文自述情况206毕业论文答辩回答问题情况30总 分 Z= 答辩过程记录、评语:自述思路与表达能力:好 较好 一般 较差 很差回答问题: 正确 基本正确 基本不正确 不能回答所提问题研究能力或设计能力:强 较强 一般 较弱 很弱工作量: 大 较大 适中 较少 很少规范性: 好 较好 一般 较差 很差成果质量(研究方案、研究方法、正确性):好 较好 一般 较差 很差其他: 答辩组长签字: 年 月 日毕业设计答辩评分表学生姓名唐 璐专业班级车辆工程07-10班指导教师李 荣职 称讲 师题目东方之子1.8轿车5挡变速器设计答辩时间月 日 时答辩组成员姓名苏清源、赵雨旸、姚佳岩、赵国迁、李荣出席人数5序号评 审 指 标满分得分1选题与专业培养目标的符合程度,综合训练情况,题目难易度、工作量、与实际的结合程度102设计(实验)能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力103应用文献资料、计算机、外文的能力104设计说明书撰写水平、图纸质量,设计的规范化程度(设计栏目齐全合理、SI制的使用等)、实用性、科学性和创新性155毕业设计答辩准备情况56毕业设计自述情况207毕业设计答辩回答问题情况30总 分 Z= 答辩过程记录、评语:自述思路与表达能力:好 较好 一般 较差 很差回答问题: 正确 基本正确 基本不正确 不能回答所提问题研究能力或设计能力:强 较强 一般 较弱 很弱工作量: 大 较大 适中 较少 很少说明书规范性: 好 较好 一般 较差 很差图纸规范性: 好 较好 一般 较差 很差成果质量(设计方案、设计方法、正确性)好 较好 一般 较差 很差其他: 答辩组长签字: 年 月 日毕业设计(论文)成绩评定表学生姓名唐 璐性别女院系汽车与交通工程学院专业车辆工程班级BW07-10班设计(论文)题目东方之子1.8轿车5挡变速器设计平时成绩评分(开题、中检、出勤)指导教师姓名职称指导教师评分(X)评阅教师姓名职称评阅教师评分(Y)答辩组组长职称答辩组评分(Z)毕业设计(论文)成绩百分制五级分制答辩委员会评语:答辩委员会主任签字(盖章): 院系公章: 年 月 日注:1、平时成绩(开题、中检、出勤)评分按十分制填写,指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写,毕业设计(论文)成绩百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计(论文)选题质量、能力水平、设计(论文)水平、设计(论文)撰写质量、学生在毕业设计(论文)实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。优秀毕业设计(论文)推荐表题 目东方之子1.8轿车5挡变速器设计类别学生姓名唐 璐院(系)、专业、班级汽车与交通工程学院车辆工程07-10班指导教师李 荣职 称讲 师设计成果明细:答辩委员会评语:答辩委员会主任签字(盖章): 院、系公章: 年 月 日备 注: 注:“类别”栏填写毕业论文、毕业设计、其它毕业设计(论文)过程管理材料题 目东方之子1.8轿车5挡变速器设计学生姓名唐 璐院系名称汽车与交通工程学院专业班级车辆工程07-10班指导教师李 荣职 称讲 师教研室交通运输教研室起止时间2011年2月28日-2011年6月24日教 务 处 制本科学生毕业设计东方之子1.8轿车5挡变速器设计院系名称: 汽车与交通工程学院 专业班级: 车辆工程 07-10班 学生姓名: 唐 璐 指导教师: 李 荣 职 称: 讲 师 黑 龙 江 工 程 学 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelors DegreeDesign of The Eastar1.8 cars 5 speed transmission manuallyCandidate:Tang Lu Specialty:Vehicle EngineeringClass:07-10 Supervisor:Lecturer Li Rong Heilongjiang Institute of Technology 2011-06HarBin黑龙江工程学院本科生毕业设计摘 要变速器是汽车传动系统中比较关键的部件,它的设计好坏将直接影响到汽车的实际使用性能。变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速,目的是在原地起步,爬坡,转弯,加速等各种行驶工况下,使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机在最有利工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。因为变速箱在低档工作时作用有较大的力,所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处,然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性,又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。一般通过控制轴的长度即控制档数,来保证变速箱有足够的刚性。本文设计研究了两轴式五挡手动变速器,对变速器的工作原理做了阐述,变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算,并进行了强度校核,对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计并讲述了变速器中各部件材料的选择。关键字:变速器;传动比;齿轮;轴;强度校核ABSTRACTTransmission is more critical in automotive driveline components, its design will directly affect the vehicles actual performance. Transmission is used to change the engine torque on the wheel and reached the speed, aimed at standing start, climbing, cornering, acceleration and other driving conditions, making the car get different traction and speed, while the engine in the most favorable conditions within the work. Transmission with neutral and reverse gear. Necessary transmission power output as well. Because the role of transmission in low-grade work, have a greater force, it is generally low-grade transmission are arranged close to the shaft bearing at the rear, then follow the order from low to high gear arrangement of the stalls. This not only makes a large enough axial rigidity, but also ensures easy assembly. The overall structure of the gearbox shaft and the rigid shell structure with a relationship. Usually by controlling the length of the shaft that controls the number of files, to ensure there is sufficient rigidity gearbox. This design study of the two-axis five-speed manual transmission, the transmission works are described in detail, transmission gears and shafts of the gear to do the detailed design calculations, and make a strength check, carried out a number of standard parts selection . Transmission of the transmission design and about the transmission of each component material selection. 朗读显示对应的拉丁字符的拼音字典2011商务工具译者工具包关于 Google 翻译博客隐私权政策帮助 Keywords : transmission;Transmission ratio;Gear;Axis;CheckingII目 录摘要Abstract第1章 绪 论11.1选题目的及意义11.2国内外研究现状11.3国内外研究方法21.4设计内容及方法31.5汽车变速器的设计要求4第2章 变速器总体方案设计52.1变速器传动机构布置方案分析52.1.1变速器选择52.1.2档位布置62.2倒挡布置方案72.3零、部件结构方案分析82.3.1齿轮形式82.3.2变速器轴承的选择82.3.3操纵机构的布置82.3.4 换挡机构形式92.3.5自动脱挡92.4本章小结10第3章 变速器的设计与计算113.1变速器主要参数的选择113.1.1传动比范围113.1.2 初选中心距133.1.3变速器的外形尺寸133.1.4齿轮参数选择133.2各挡齿轮齿数的分配及传动比的计算143.2.1一挡齿数及传动比的确定143.2.2二挡齿数及传动比的确定153.2.3计算三挡齿轮齿数及传动比153.2.4计算四挡齿轮齿数及传动比163.2.5计算五挡齿轮齿数及传动比163.2.6计算倒挡齿轮齿数及传动比163.3齿轮变位系数选择和螺旋角的修正173.3.1计算一挡齿轮变位系数及螺旋角修正183.3.2计算二挡齿轮变位系数及螺旋角修正183.3.3计算三档齿轮变位系数及螺旋角修正193.3.4计算四档齿轮变位系数及螺旋角修正203.3.5计算五档齿轮变位系数及螺旋角修正203.3.6计算倒档齿轮变位系数及螺旋角修正213.4各挡齿轮主要参数的确定223.4.1一挡齿轮参数223.4.2二挡齿轮参数233.4.3三挡齿轮参数233.4.4四挡齿轮参数253.4.5五挡齿轮参数263.4.6倒挡齿轮参数273.5齿轮的校核293.5.1齿轮材料的选择原则293.5.2变速器齿轮的材料及热处理303.5.3变速器齿轮弯曲强度校核303.5.4齿轮接触应力校核343.6本章小结38第四章 轴的设计及轴的强度校核394.1轴的结构尺寸设计394.2轴的校核404.2.1轴的刚度校核404.2.2轴的强度校核474.3轴承选择与寿命计算504.3.1变速器输入轴工作时514.3.2变速器输出轴工作时524.4本章小结53第五章 变速器同步器及壳体的设计545.1同步器的功用及分类545.1.1惯性式同步器545.2 同步器主要尺寸的确定565.2.1 摩擦因数565.2.2同步环主要尺寸的确定575.2.3 锁止角585.3变速器壳体585.4本章小结58第6章 变速器操纵机构596.1直接操纵手动换挡变速器596.2远距离操纵手动换挡变速器596.3本章小结60结 论61参考文献62致 谢63附 录64附录1 PRO/E实体建模64附录2英文文献69附录3文献翻译71黑龙江工程学院本科生毕业设计第1章 绪 论随着科学技术的不断进步,汽车工业相应得到了迅速发展。特别是从汽车的大批量生产及汽车工业的大发展以来,汽车已为世界经济的发展、为人类进入现代生活,产生了无法估量的巨大影响, 为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献,掀起了一场划时代的革命ElI。1.1选题目的及意义自从汽车采用内燃机作为动力装置开始,变速器就成为了汽车重要的组成部分, 现代汽车上广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点,但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牵引力和车速能在相当大的范围内变化,故其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾,这对矛盾靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。因此,在汽车传动系中设置了变速器和主减速器,以达到减速增矩的目的。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。本次设计车型变速器可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比,换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器通过离合器与发动机相连,变速器的输入轴就可以和发动机达到同步转速。通过本次变速器的设计可以使我们更好的了解变速器的构造和设计方法,把我们大学所学的知识连成线,穿在一起,让我们运用的更加熟练;并根据所确定的参数设计出了变速器的结构,在设计的过程中注重了变速器的合理性与实用性,最后画出了变速器的工程图,同时也为我们以后的工作打下了良好的基础,锻炼了我们的动手和实践能力,让我们的学习生活变的更有意义。1.2国内外研究现状近年来,随着微电子技术的飞速发展,电子控制自动变速器的问世,给汽车带来了更理想的传动系统。机电一体化技术进入汽车领域,推动汽车变速器装置的重大变革。自动变速器装置出现了电子化趋势,特别是大规模集成电路技术的发展,使由微机控制发动机和变速器换挡成为可能。目前,在汽车上所使用的自动变速器主要有以下几类:液力自动变速器、电子控制机械自动变速器和机械无级自动变速器。液力自动变速器(Automatic Transmission 或Automatic Transaxle,AT)的基本形式是液力变矩器与动力换档的旋转轴式机械变速器串联。从50年代起,装备液力自动变速器的轿车开始增多,但由于其效率明显低于机械变速器,而且结构复杂,成本高,从而限制了它的发展。60年代的研究重点是采用多元件工作轮来提高液力变矩器的效率。70年代是使用闭锁离合器提高变速器在高速时的效率。80年代则采用增加行星齿轮变速器档位的方法及使用电子控制。90年代,大量电子技术的应用,使液力自动变速器的发展进入了一个新的时期,综合性能有了较大的提高。如今,液力自动变速器在汽车上的装备率,美国为90%,日本为80%11。电子控制机械自动变速器是一种由普通齿轮式机械变速器组成的有级机械自动变速器。作为汽车关键总成之一,变速器技术在汽车诞生的百年历史中在不断地与时俱进。手动变速器由于其传递动力的直接与高效性,加上制作技术的成熟与低成本,现代汽车中装备手动变速器的汽车仍然占有很大比例。但随着人们对汽车舒适性要求越来越高,现代汽车自动变速器装备率越来越高却是一个不争的事实,尤其是当自动变速器也逐渐能够兼顾操控性的时候。但,传统自动变速器技术却由于其效率的低下而在等待一场革命4。1.3国内外研究方法我国的汽车及各种车辆的零部件产品在性能和质量上和发达国家存在着一定的差距,发达国家再机械产品设计上早已进入了分析阶段,他们利用计算机辅助设计技术,将现代设计方法,如有限元分析、优化设计、可靠性设计等应用到产品设计中,采用机械CAD系统在计算机上进行建模、分析、仿真、干涉检查、实现三维设计,大大地提高产品设计的一次成功率,减少了试验费用,缩短了产品更新周期。而我们的设计手段仍处于以经验设计为主的二维设计阶段,设计完成后在投产中往往要进行很大的改动,使得产品开发周期很长,性能质量低等。为改变我国的车辆零部件的生产和设计手段的落后状况,缩短新产品的开发周期,提高市场竞争力,有必要开发一些适合中国国情的汽车及零部件的CAD系统,对已开发的CAD系统需进一步提高和完善。 美国的CAD技术一直处于领先地位,其主要目标就是建立完善的CAD/CAM集成系统。美国汽车工业最早应用了CAD系统。美国通用汽车公司、福特汽车公司等都已广泛应用CAD技术。他们将结构、强度、刚度等计算、三维实体造型应用于汽车的设计开发中,将CAD、CAM、CAPP、CAE集成,是生产效率提高,产品质量得到保证,市场响应速度提高,从而大大地提高了他们的竞争力,为他们带来了巨大的经济效益。他们应用的CAD软件主要有PRO/E、UG、CATIA、IGES等11。手动变速器的许多最近的发展集中在为降低成本和体积的新制造方法上。传统来说,变速器制造包含大量昂贵的机器,以及为机械加工和装配操作所需留出的空间限制的设计15。最新的技术包括,如在最新的FordGetra96档变速器中可以看到的激光焊接冲压钢滑动齿轮选择轴套。为替代前一代变速器的铸铁拨叉,这种精致而坚固的设计方案可以导致更少的对内部的损害。齿轮盘片的激光和摩擦焊接同时保证了所需机器设计空间的降低,这是一种由雷诺公司在5档副轴圆型变速器设计中发明的技术,命名为EMI,曾在2000年展出并因为它的简单和轻便仅22公斤却能提供140Nm的转矩而出名。另一方面,设计人员也在其齿轮提供转矩输出的设计上进行了认真的研究,提高了耐久性和低噪声水平14。1.4设计内容及方法 根据车辆的已知条件,运用汽车理论的知识进行设计。主要内容如下:图1.1齿轮变位系数确定参数选择、零件设计强度计算轴的设计同步器的设计操纵机构、箱体设计完成工程图纸变速器的功用结构方案的确定变速器主要参数选择传动比及齿数确定布置方案的确定齿轮的损坏原因及形式齿轮强度计算与校核布置形式与主要参数刚度和强度校核图1.1 设计系统(1)对变速器传动机构的分析与选择通过比较两轴和中间轴式变速器各自的优缺点,以及所涉及车辆的特点,确定传动机构的布置形式。(2)变速器主要参数的选择变速器主要参数的选择:挡数、传动比、中心距、齿轮参数等。(3)变速器齿轮强度的校核变速器齿轮强度的校核主要是针对变速器的齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度进行校核。(4)轴的基本尺寸的确定及强度计算对于轴的强度计算原则是对轴的刚度和强度分别进行校核。(5)轴承的选择和同步器的设计对变速器轴的支撑部分选用圆锥滚子轴承,根据车辆的载质量和使用要求选择锁销式同步器,并确定同步器的尺寸参数。(6)设计变速器的操纵机构参考多方资料,设计了典型的操纵机构及其互锁装置。(7)对变速器进行三维建模利用利用AutoCAD软件完成装配图、零件图的绘制。1.5汽车变速器的设计要求汽车变速器的基本设计要求:保证汽车有必要的动力性和经济性;设置空档,用来切断发动机动力向驱动轮的传输;设置倒挡,使汽车能倒退行驶;换挡迅速、省力、方便;工作可靠,汽车行驶过程中,变速器不得有跳挡、乱挡,以及换挡冲击等现象出现;工作效率高,噪声小;结构简单、方案合理;在满载及冲击载荷条件下,使用寿命长;除此之外,变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维修方便等要求。第2章 变速器总体方案设计21变速器传动机构布置方案分析按其轴中心线的位置又分为固定轴线式、螺旋轴线式和综合式的。其中固定轴式应用广泛,有两轴式和三轴式之分,前者多用于发动机前置前轮驱动的汽车上,而后者多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。 2.1.1变速器选择(1) 两轴式变速器 两轴式变速器如图2-1所示:因轴和轴承数少,所以有结构简单、轮廓尺寸小和容易布置等优点,此外,各中间档位因只经一对齿轮传递动力,故传动效率高同时工作噪声小。因两轴式变速器不能设置直接挡,所以在高档工作时齿轮和轴承均承载,不仅工作噪声增大,且易受损。对与前进挡,两轴式变速器输入轴的转动方向与输出轴的转动方向相反;而中间轴式变速器的第一轴与输出轴的转动方向相同。当发动机纵置时,主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮;当发动机横置时则可用圆柱齿轮,从而简化了制造工艺,降低了成本。除倒挡常用滑动齿轮(直齿圆柱齿轮)外,其他挡均采用常啮合斜齿轮传动;各挡的同步器多装在第二轴上,这是因为一档的主动齿轮尺寸小,装同步器有困难;而高挡的同步器也可以装在第一轴的后端1。 图2.1 两轴式变速器(2)中间轴式变速器三轴式变速器如图2.2所示,其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各挡齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合,且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接挡。此时,齿轮、轴承及中间轴均不承载,而第一、第二轴也传递转矩。因此,直接挡的传递效率高,磨损及噪音也最小,这是三轴式变速器的主要优点。其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距(影响变速器尺寸的重要参数)较小的情况下仍然可以获得大的一挡传动比,这是三轴式变速器的另一优点。其缺点是:处直接挡外其他各挡的传动效率有所下降3。图2.2 轿车三轴式四档变速器由于本次设计的东方之子变速器是中档轿车变速器,驱动形式属于发动机前置前轮驱动,且设计车速高,要求运行噪声低,故选用二轴式变速器作为传动方案。2.1.2档位布置二轴式变速器传动方案的特点是:变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体,发动机纵置时,主减速器采用弧齿锥齿轮或准双面齿轮,发动机横置时则采用斜齿圆柱齿轮;多数方案得倒挡传动常采用滑动齿轮,其他挡位均采用常啮合齿轮传动。图2-3f)中的倒挡齿轮为常啮合齿轮,并采用同步器换挡;同步器多数装在输出轴上,这是因为一挡主动齿轮尺寸小,同步器装在输入轴上又困难,而高挡的同步器可以装在输出轴后端,如图2-3d)、e)所示;图2-3d)所示方案的变速器有辅助支撑,用来提升轴的刚度,减少齿轮磨损和降低工作噪声3。图2.3 两轴式变速器传动方案综上所述,本次设计选择五挡变速器如图2-3f)所示。2.2倒挡布置方案常见的倒挡结构方案有以下几种:图2-4(a)为常见的倒挡布置方案。在前进挡的传动路线中,加入一个传动,使结构简单,但齿轮处于正负交替对称变化的弯曲应力状态下工作。此方案广泛用于轿车和轻型货车的四挡全同步器式变速器中。图2-4(b)所示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮,因而缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合,使换挡困难。某些轻型货车四挡变速器采用此方案。图2-4(c)所示方案能获得较大的倒挡传动比,缺点是换挡程序不合理。图2-4(d)所示方案针对前者的缺点做了修改,因而经常在货车变速器中使用。图2-4(e)所示方案是将中间轴上的一,倒挡齿轮做成一体,将其齿宽加长。图2-4(f)所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮,换挡更为轻便。为了充分利用空间,缩短变速器轴向长度,有的货车倒挡传动采用图2-4(g)所示方案。其缺点是一、倒挡须各用一根变速器拨叉轴,致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。(a) 小客车常用 (b) 直齿滑动啮合四挡 (c) 多数五挡采用 (d) c方案的改进 (e) 前进挡常啮合 (f) 前进挡常啮合 (g) 一、倒挡各用一跟拨叉轴图2.4 倒挡布置方案综合以上因素,为了换挡轻便,减小噪声,倒挡传动采用图2-4(f)所示方案。2.3零、部件结构方案分析2.3.1齿轮形式齿轮形式有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。与直齿圆柱齿轮比较,斜齿圆柱齿轮有使用寿命长,工作时噪声低等优点;缺点是制造时稍复杂,工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮,尽管这样会使常啮合齿轮数增加,并导致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡。但是,在本设计中由于倒挡采用的是常啮合方案,因此倒挡也采用斜齿轮传动方案,各挡均采用斜齿轮传动3。2.3.2变速器轴承的选择变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴套等。滚针轴承、滑动轴承套主要用在齿轮与轴不是固定链接,并要求两者有相对运动的地方。变速器中采用圆锥滚子轴承虽然有直径较小、宽度较大因而容量大、可承受高负荷等优点,但也有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点12。由于本设计的变速器为两轴式变速器,具有较大的轴向力,所以设计中变速器输入轴输出轴的前后轴承按直径系列均选用圆锥滚子轴承。2.3.3操纵机构的布置1直接操纵手动换挡变速器 当变速器布置在驾驶员座椅附近,可将变速杆直接安装在变速器上,并依靠驾驶员手力和通过变速杆直接完成换挡功能的手动换挡变速器,称为直接操纵变速器。 2远距离操纵手动换挡变速器 平头式汽车或发动机后置后轮驱动汽车的变速器,受总体布置限制变速器距驾驶员座位较远,这时需要在变速杆与拨叉之间布置若干传动件,换挡手力经过这些转换机构才能完成换挡功能。这种手动换挡变速器称为远距离操纵手动换挡变速器。 3电控自动换挡变速器 80年代以后,在固定轴式机械变速器基础上,通过应用计算机和电子控制技术,使之实现自动换挡,并取消了变速杆和离合器踏板。驾驶员只需控制油门踏板,汽车在行驶过程中就能自动完成换挡时刻的判断,接着自动实现收油门、离合器分离、选挡、换挡、离合器接合和回油门等一系列动作,使汽车动力性、经济性有所提高,简化操纵并减轻了驾驶员的劳动强度。 由于本设计的变速器为两轴式变速器,采用发动机前置前轮驱动,变速器离驾驶员座椅较近,所以采用直接操纵式手动换挡变速器。2.3.4 换挡机构形式换档机构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。直齿滑动齿轮换档的特点是结构简单、紧凑,但由于换档不轻便、换档时齿端面受到很大冲击、导致齿轮早期损坏、滑动花键磨损后易造成脱档、噪声大等原因,初一档、倒档外很少采用。啮合套换档型式一般是配合斜齿轮传动使用的。由于齿轮常啮合,因而减少了噪声和动载荷,提高了齿轮的强度和寿命。啮合套有分为内齿啮合套和外齿啮合套,视结构布置而选定,若齿轮副内空间允许,采用内齿结合式,以减小轴向尺寸。结合套换档结构简单,但还不能完全消除换档冲击,目前在要求不高的档位上常被使用。采用同步器换档可保证齿轮在换档时不受冲击,使齿轮强度得以充分发挥,同时操纵轻便,缩短了换档时间,从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性,此外,该种型式还有利于实现操纵自动化。其缺点是结构复杂,制造精度要求高,轴向尺寸有所增加,铜质同步环的使用寿命较短。目前,同步器广泛应用于各式变速器中1。在本设计中所采用的是锁环式同步器,该同步器是依靠摩擦作用实现同步的。但它可以从结构上保证结合套与待啮合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触,以免齿间冲击和发生噪声。2.3.5自动脱挡目前在结构上采取措施比较有效的方案有以下几种: 1.将两接合齿的啮合位置错开,这样在啮合时,使接合齿端部超过被接合齿约13mm。使用中接触部分挤压和磨损。 2.将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄(切下0.30.6mm),这样,换挡后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住,从而减少自动脱档。 3.将接合齿的工作面加工成斜面,形成倒锥角(一般倾斜23),使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力7。2.4本章小结本章主要介绍了变速器传动机构和操纵机构的类型,并简要分析各类型机构的优缺点,针对本次设计变速器类型、特点及功用,对变速器的传动机构操纵机构的布置方案,主要零件的形式进行选择,为后期的设计工作打下基础。第3章 变速器的设计与计算3.1变速器主要参数的选择本次设计是在给定主要整车参数的情况下进行设计,东方之子1.8L 5挡手动变速器整车主要技术参数如表3.1所示:表3.1 整车主要技术参数发动机最大功率97kw车轮型号205/65R15发动机最大转矩170Nm最大功率转速5750r/min最大转矩转速4500r/min最高车速190km/h总质量1440kg前轴载荷864kg3.1.1传动比范围变速器传动比范围是指变速器最高档与最低档传动比的比值。目前乘用车的传动比范围在3.04.5之间,总质量轻些的商用车在5.08.0之间,其他商用车则更大。1、变速器传动比的确定发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为: (3.1)式中:-汽车行驶速度(km/h);-发动机转速(r/min);-车轮滚动半径(m);-变速器传动比;-主减速器传动比;车轮半径由所选用的轮胎规格所得r=0.324(mm)为0.70.8,本设计最高档传动比选为0.8.=4.6212、最低档、最高档传动比的确定选择最低档传动比,应根据汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、确定2。汽车爬陡坡时车速不高,空气阻力可忽略,则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有 (3.2)式中 m-汽车总质量; g-重力加速度; f-滚动阻力系数; rr-驱动轮的滚动半径; Temax-发动机最大转矩; i0-主减速比; -汽车传动系的传动效率。max=0.70.8 取0.95f=0.0076+0.000056 (3.3)=0.018 根据则由最爬坡度要求的变速档传动比为igI1.866驱动车轮与路面的附着条件:求得的变速器I档传动比为:igI (3.4)式中:G2-静止于水平路面时驱动桥给路面的载荷; -着系数(良好干燥路面0.70.8)取0.8本设计传动比范围为1.866 igI 2 .94 ig1取2.83、变速器各挡传动比的确定按等比级数分配其它各挡传动比,即:式中:常数,也就是各挡之间的公比;因此,各挡的传动比为, =1.368 (3.5)所以各挡传动比与挡传动比的关系 : =2.048,=1.497,=1.094,=0.83.1.2 初选中心距 A= (3.6) =71.6mm 中心距圆整为72mm式中:A为中心距(mm);为中心距系数,轿车:=8.99.3; 为发动机最大转矩();为变速器一挡传动比;为变速器传动效率0.96;轿车变速器的中心距在6080mm变化范围。初取A=72mm3.1.3变速器的外形尺寸变速器的横向外形尺寸,可根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换挡机构的布置初步确定。影响变速器壳体的轴向尺寸的因素有挡数、换挡机构形式以及齿轮形式。 轿车四档变速器壳体的轴向尺寸3.03.4A。即L=(3.03.4)72=216244.8mm3.1.4齿轮参数选择1、齿轮模数选取的一般原则13:1)为了减少噪声应合理减小模数,同时增加齿宽;2)为使质量小些,应该增加模数,同时减少齿宽;3)从工艺方面考虑,各挡齿轮应该选用一种模数;4)从强度方面考虑,各挡齿轮应有不同的模数。 对于轿车,减少工作噪声较为重要,因此模数应选得小些;综上所述:一挡二挡倒挡模数为3,三挡四挡五挡模数为2.75;2、压力角压力角较小时,重合度大,传动平稳,噪声低;较大时可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对轿车,为加大重合度已降低噪声,取小些;对货车,为提高齿轮承载力,取大些。在本设计中变速器齿轮压力角取20;3、螺旋角斜齿轮在变速器中得到广泛的应用。从提高低挡齿轮的抗弯强度出发,不希望用过大的螺旋角;而从提高高挡齿轮的接触强度着眼,应选用较大螺旋角。乘用车变速器: 两轴式变速器为 2025 中间轴式变速器为 2234 商用车车变速器:1826 斜齿轮螺旋角取25;4、齿宽应注意齿宽对变速器的轴向尺寸,齿轮工作平稳性,齿轮强度和齿轮工作时受力的均匀程度均有影响。 通常根据齿轮模数m的大小来选定齿宽:斜齿:b=Kcmn,Kc取6.08.5 第一轴常啮合齿轮副的齿宽系数KC可取大些,使接触线长度增加、接触应力降低,以提高传动平稳性和齿轮寿命。 一挡b=21mm二挡b=18mm三挡b=16.5mm四挡b=16.5mm五档b=16.5mm倒挡b=21mm5、齿顶高系数 现在规定取1.00或更大3.2各挡齿轮齿数的分配及传动比的计算在初选了中心距、齿轮的模数和螺旋角后,可根据预先确定的变速器档数、传动比和结构方案来分配各挡齿轮的齿数。3.2.1一挡齿数及传动比的确定 (3.6) 取整得43,轿车取12,则=31。则一挡传动比为: (3.7)对中心距A进行修正 (3.8)取整得mm,为标准中心矩。3.2.2二挡齿数及传动比的确定 已知:=72mm,=2.048,=3,;将数据代入上(3.7)、(3.8)两式,齿数取整得:,所以二挡传动比为:3.2.3计算三挡齿轮齿数及传动比 已知:=72mm,=1.497,=2.75,;将数据代入上(3.7)、(3.8)两式,齿数取整得:,所以三挡传动比为:3.2.4计算四挡齿轮齿数及传动比 已知:=72mm,=1.094,=2.75,;将数据代入上(3.7)、(3.8)两式,齿数取整得:,所以四挡传动比为:3.2.5计算五挡齿轮齿数及传动比已知:=72mm,=0.80,=2.75,;将数据代入上(3.7)、(3.8)两式,齿数取整得:,所以五挡传动比为:3.2.6计算倒挡齿轮齿数及传动比初选倒挡轴上齿轮齿数为=22,输入轴齿轮齿数=12,为保证倒挡齿轮的啮合不产生运动干涉齿轮11和齿轮13的齿顶圆之间应保持有0.5mm以上的间隙,即满足以下公式: (3.9)已知:,把数据代入(3.9)式,齿数取整,解得:,则倒挡传动比为:输入轴与倒挡轴之间的距离:mm输出轴与倒挡轴之间的距离:mm3.3齿轮变位系数选择和螺旋角的修正 变位系数的选择原则 :1)对于高挡齿轮,应按保证最大接触强度和抗胶合及耐磨损最有利的原则选择变位系数。2)对于低挡齿轮,为提高小齿轮的齿根强度,应根据危险断面齿厚相等的条件来选择大、小齿轮的变位系数。 3)总变位系数越小,齿轮齿根抗弯强度越低。但易于吸收冲击振动,噪声要小一些。为了降低噪声,对于变速器中除去一、二挡以外的其它各挡齿轮的总变位系数要选用较小一些的数值。一般情况下,随着挡位的降低,总变位系数应该逐挡增大。一、二挡和倒挡齿轮,应该选用较大的值。采用变位齿轮的原因:配凑中心距;提高齿轮的强度和使用寿命;降低齿轮的啮合噪声17。为了降低噪声,对于变速器中除去一、二挡以外的其它各挡齿轮的总变位系数要选用较小一些的数值。一般情况下,随着挡位的降低,总变位系数应该逐档增大。一、二挡和倒挡齿轮,应该选用较大的值。为了减小轴向力,低挡选用较小的螺旋角,一档、倒挡选,二挡选;为了增加重合度,减小噪声,三挡、四挡、五挡选用较大的螺旋角,都选为。3.3.1计算一挡齿轮变位系数及螺旋角修正修正中心距 mm (3.10)螺旋角的修正 (3.11)端面压力角 =arctan=22.11 (3.12)端面啮合角 (3.13)齿轮总变位系数为 (3.14)经查表: =0.471 =0.90.471=0.4293.3.2计算二挡齿轮变位系数及螺旋角修正根据公式(3.10)、(3.11)、(3.12)、(3.13)、(3.14)可得:修正中心距mm螺旋角的修正端面压力角=arctan=22.11端面啮合角 齿轮总变位系数为经查表: =0.35 =0.690.35=0.343.3.3计算三档齿轮变位系数及螺旋角修正根据公式(3.10)、(3.11)、(3.12)、(3.13)、(3.14)可得:修正中心距mm螺旋角的修正端面压力角=arctan=22.07端面啮合角 齿轮总变位系数为经查表: =0.223 =0.3680.223=0.1453.3.4计算四档齿轮变位系数及螺旋角修正根据公式(3.10)、(3.11)、(3.12)、(3.13)、(3.14)可得:修正中心距mm螺旋角的修正端面压力角=arctan=22.07端面啮合角 齿轮总变位系数为经查表: =0.192 =0.3680.192=0.1763.3.5计算五档齿轮变位系数及螺旋角修正根据公式(3.10)、(3.11)、(3.12)、(3.13)、(3.14)可得:修正中心距mm螺旋角的修正端面压力角=arctan=22.07端面啮合角 齿轮总变位系数为经查表: =0.19 =0.3680.19=0.1783.3.6计算倒档齿轮变位系数及螺旋角修正根据公式(3.10)、(3.11)、(3.12)、(3.13)、(3.14)可得:输入轴与倒挡轴中心距修正mm螺旋角的修正端面压力角=arctan=21.78端面啮合角 齿轮总变位系数为经查表: =0.233 =0.35580.233=0.1228输出轴与倒挡轴中心距修正mm端面压力角=arctan=21.78端面啮合角 齿轮总变位系数为经查表: =0.1228 =0.6720.1228=54923.4各挡齿轮主要参数的确定3.4.1一挡齿轮参数理论中心距 (3.15)中心距变动系数 (3.16)齿顶降低系数 (3.17)分度圆直径 =40.18mm (3.18)=103.81mm齿顶高 =1.722mm (3.19)=1.597mm齿根高 =2.337mm (3.20)=2.463mm齿顶圆直径 =43.624mm (3.21)=107.004mm齿根圆直径 =35.506mm (3.22)=98.884mm当量齿数 (3.23)基圆直径 =37.76mm (3.24)=97.55mm节圆直径 =40.18mm (3.25)=103.81mm3.4.2二挡齿轮参数根据公式(3.15)、(3.16)、(3.17)、(3.18)、(3.19)、(3.20)、(3.21)、(3.22)、(3.23)、(3.24)、(3.25)可得理论中心距 中心距变动系数 齿顶降低系数 分度圆直径 =46.88mm=97.11mm齿顶高 =1.898mm=1.959mm齿根高 =2.7mm=2.73mm齿顶圆直径 =50.858mm=101.028mm齿根圆直径 =41.48mm=91.65mm当量齿数 基圆直径 =44.05mm=91.25mm节圆直径 =46.88mm=97.11mm3.4.3三挡齿轮参数根据公式(3.15)、(3.16)、(3.17)、(3.18)、(3.19)、(3.20)、(3.21)、(3.22)、(3.23)、(3.24)、(3.25)可得理论中心距 中心距变动系数 齿顶降低系数 分度圆直径 =58.21mm=85.79mm齿顶高 =2.376mm=2.162mm齿根高 =2.824mm=3.31mm齿顶圆直径 =62.962mm=90.114mm齿根圆直径 =52.562mm=79.173mm当量齿数 基圆直径 =50.47mm=80.62mm节圆直径 =58.21mm=85.79mm3.4.4四挡齿轮参数根据公式(3.15)、(3.16)、(3.17)、(3.18)、(3.19)、(3.20)、(3.21)、(3.22)、(3.23)、(3.24)、(3.25)可得理论中心距 中心距变动系数 齿顶降低系数 分度圆直径 =70.47mm=73.53mm齿顶高 =2.289mm=2.246mm齿根高 =2.909mm=2.954mm齿顶圆直径 =75.049mm=78.022mm齿根圆直径 =64.651mm=67.623mm当量齿数 基圆直径 =66.22mm=69.10mm节圆直径 =70.47mm=73.53mm3.4.5五挡齿轮参数根据公式(3.15)、(3.16)、(3.17)、(3.18)、(3.19)、(3.20)、(3.21)、(3.22)、(3.23)、(3.24)、(3.25)可得理论中心距 中心距变动系数 齿顶降低系数 分度圆直径 =79.66mm=64.34mm齿顶高 =2.28mm=2.25mm齿根高 =2.915mm=2.948mm齿顶圆直径 =84.22mm=68.84mm齿根圆直径 =73.83mm=58.44mm当量齿数 基圆直径 =74.86mm=60.46mm节圆直径 =79.66mm=64.34mm3.4.6倒挡齿轮参数根据公式(3.15)、(3.16)、(3.17)、(3.18)、(3.19)、(3.20)、(3.21)、(3.22)、(3.23)、(3.24)、(3.25)可得理论中心距 中心距变动系数 齿顶降低系数 分度圆直径 =39.53mm=72.47mm=88.94mm齿顶高 =2.899mm=2.569mm=3.045mm齿根高 =3.051mm=3.382mm=3.045mm齿顶圆直径 =45.33mm=76.00mm=95.03mm齿根圆直径 =33.43mm=64.71mm=84.00mm当量齿数 节圆直径 =39.53mm=72.47mm=88.94mm3.5齿轮的校核3.5.1齿轮材料的选择原则1、满足工作条件的要求不同的工作条件,对齿轮传动有不同的要求,故对齿轮材料亦有不同的要求。但是对于一般动力传输齿轮,要求其材料具有足够的强度和耐磨性,而且齿面硬,齿芯软。2、合理选择材料配对如对硬度350HBS的软齿面齿轮,为使两轮寿命接近,小齿轮材料硬度应略高于大齿轮,且使两轮硬度差在3050HBS左右。为提高抗胶合性能,大、小轮应采用不同钢号材料3。3、考虑加工工艺及热处理工艺大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯,可选用铸钢或铸铁;中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常采用锻造毛坯,可选择锻钢制作。尺寸较小而又要求不高时,可选用圆钢作毛坯。软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢,经正火或调质处理后,再进行切削加工即可;硬齿面齿轮(硬度350HBS)常采用低碳合金钢切齿后再表面渗碳淬火或中碳钢(或中碳合金钢)切齿后表面淬火,以获得齿面、齿芯韧的金相组织,为消除热处理对已切轮齿造成的齿面变形需进行磨齿。但若采用渗氮处理,其齿面变形小,可不磨齿,故可适用于内齿轮等无法磨齿的齿轮3。由于一对齿轮一直参与传动,磨损较大,齿轮所受冲击载荷作用也大,抗弯强度要求比较高。应选用硬齿面齿轮组合,所有齿轮均选用20CrMnTi渗碳后表面淬火处理,硬度为5862HRC。3.5.2变速器齿轮的材料及热处理变速器齿轮的损坏形式主要有:轮齿断裂、齿面疲劳剥落(点蚀)、移动换挡齿轮端部破坏以及齿面胶合。增大轮齿根部齿厚,加大齿根圆角半径,采用高齿,提高重合度,增多同时啮合的轮齿对数,提高轮齿柔度,采用优质材料等,都是提高轮齿弯曲强度的措施,合理选择齿轮参数及变位系数,降低接触应力,提高齿面硬度等,可提高齿面的接触强度,采用黏度大、耐高温、耐高压的润滑油,提高油膜强度,提高齿面硬度,选择适当的齿面表面处理和镀层等,是防止齿面胶合的措施3。现代汽车变速器齿轮大都采用渗碳合金钢制造,使轮齿表层的高硬度与轮齿心部的高韧性相结合,以大大提高其接触强度、弯曲强度及耐磨性。在选择齿轮的材料及热处理时也应考虑到其机械加工性能及制造成本。国产汽车变速器齿轮的常用材料是20CrMnTi(过去的钢号是18CrMnTi),也是采用20Mn2TiB,20MnVB,20MnMoB的。对于大模数的重型汽车变速器齿轮,可采用25CrMnMo,20CrNiMo,12Cr3A等钢材,这些低碳合金钢都需随后的渗碳、淬火处理,以提高表面硬度,细化材料晶粒。为消除内应力,还要进行回火7。变速器齿轮轮齿表面渗碳层深度的推荐范围如下:3.5 渗碳层深度0.81.2 mm; 3.55 渗碳层深度0.91.0 mm;5 渗碳层深度1.01.6 mm 。 渗碳齿轮在淬火、回火后要求齿轮的表面硬度为HRC5863,心部硬度为HRC33。3.5.3变速器齿轮弯曲强度校核齿轮弯曲强度校核(斜齿轮) (3.26)式中 圆周力(N),;计算载荷(Nmm);节圆直径(mm), ,为法向模数(mm);斜齿轮螺旋角();应力集中系数,=1.50;齿面宽(mm);法向齿距,; 齿形系数,可按当量齿数在齿形系数图3.2中查得;重合度影响系数,=2.0。图3.1 齿形系数图将上述有关参数据代入公式(3.9),整理得到 (3.27)1、计算各齿轮传递的轴的转矩轴 =170Nmm轴 一挡 1702.58438.6Nmm二挡 1702.07351.9Nmm三挡 1701.47249.9Nmm四挡 1701.043177.31Nmm五挡 1700.8104.469Nmm倒挡 1702.25382.5Nmm2、一档齿轮校核主动齿轮:已知: Nmm;mm;,查齿形系数图3.1得:y=0.168,把以上数据代入(3.27)式,得:MPa从动齿轮:已知:Nmm;mm; ;查齿形系数图3.1得:y=0.173,把以上数据代入(3.10)式,得:MPa3、二档齿轮校核主动齿轮:已知: Nmm;mm;查齿形系数图3.1得:y=0.168,把以上数据代入(3.27)式,得: MPa从动齿轮:已知:Nmm;mm;查齿形系数图3.1得:y=0.167,把以上数据代入(3.27)式,得:MPa3、三档齿轮校核主动齿轮:已知:Nmm;mm;查齿形系数图3.1得:y=0.153,把以上数据代入(3.27)式,得:MPa从动齿轮:已知:Nmm;mm;查齿形系数图3.1得:y=0.156,把以上数据代入(3.27)式,得:MPa4、四档齿轮的校核主动齿轮:已知:Nmm;mm;查齿形系数图3.1得:y=0.155,把以上数据代入(3.27)式,得:MPa从动齿轮:已知:Nmm;mm;查齿形系数图3.1得:y=0.154,把以上数据代入(3.27)式,得:Nmm5、五档齿轮的校核主动齿轮:已知:Nmm;mm;查齿形系数图3.1得:y=0.195,把以上数据代入(3.27)式,得:MPa从动齿轮:已知:Nmm;mm; ;查齿形系数图3.1得:y=0.159,把以上数据代入(3.27)式,得:MPa6、倒档齿轮的校核主动齿轮:已知:Nmm;mm; ;查齿形系数图3.1得:y=0.142,把以上数据代入(3.27)式,得:MPa从动齿轮:已知:Nmm;mm; ;查齿形系数图3.1得:y=0.177,把以上数据代入(3.27)式,得:MPa倒挡齿轮:已知:Nmm;mm; ;查齿形系数图3.1得:y=0.147,把以上数据代入(3.27)式,得:MPa对于轿车当计算载荷取变速器输入轴最大转距时,其许用应力不超过180350MPa,以上各档均合适。3.5.4齿轮接触应力校核 (3.28)式中 轮齿接触应力(MPa);齿面上的法向力(N),;圆周力(N),;计算载荷(Nmm);为节圆直径(mm);节点处压力角,为齿轮螺旋角;齿轮材料的弹性模量(MPa);齿轮接触的实际宽度(mm);,主从动齿轮节点处的曲率半径(mm),直齿轮,斜齿轮,;、主从动齿轮节圆半径(mm)。将作用在变速器第一轴上的载荷作为作用载荷时,变速器齿轮的许用接触应力见表3.2:表3.2 变速器齿轮许用接触应力齿轮/Mpa渗碳齿轮液体碳氮共渗齿轮一档和倒档1900-2000950-1000常啮合齿轮和高档齿轮1300-1400650-700变速器齿轮多数采用渗碳合金钢,其表层的高硬度与芯部的高韧性相结合能大大提高齿轮的耐磨性及抗弯曲疲劳和接触疲劳的能力。对齿轮进行强力喷丸处理以后,轮齿产生残余压应力,齿轮弯曲疲劳寿命可成倍提高,接触疲劳寿命也有明显改善。1、 一档齿轮接触应力校核根据公式(3.28)可得主动齿轮:=0.418=1297.39从动齿轮:=0.418=0.418=1323.1354312、二档齿轮接触应力校核根据公式(3.28)可得主动齿轮:=0.418=1146.48从动齿轮:=0.418=0.418=1144.993、三档齿轮接触应力校核根据公式(3.28)可得主动齿轮:=0.418=1028.18从动齿轮:=0.418=0.418=1026.864、四档齿轮接触应力校核根据公式(3.28)可得主动齿轮:=0.418=917.14从动齿轮:=0.418=0.418=916.955、五档齿轮接触应力校核根据公式(3.28)可得主动齿轮:=0.418=865.90从动齿轮:=0.418=0.418=867.146、倒档齿轮接触应力校核根据公式(3.28)可得主动齿轮:=0.418=1296.40从动齿轮:=0.418=0.418=766.15倒挡齿轮:=0.418=1296.413.6本章小结本章主要介绍了变速器主要参数的选择,包括确定挡数、传动比范围,根据最大爬坡度和驱动轮与地面的附着力确定一挡传动比和五挡传动比,进而确定其它各挡传动比,选择中心距、外形尺寸以及齿轮参数,根据变速器的传动示意图确定各挡齿轮齿数,进行各挡齿轮变位系数的分配。最后列出了各挡齿轮的几何尺寸,以及各挡齿轮的接触应力和弯曲应力的校核。这些为之后齿轮、轴的设计计算做好了准备。第四章 轴的设计及轴的强度校核4.1轴的结构尺寸设计变速器轴在工作时承受转矩、弯矩,因此应具备足够的强度和刚度。轴的刚度不足,在负荷的作用下,轴会产生过大的变形,影响齿轮的经常啮合,产生过大的噪声,并会降低齿轮的使用寿命。设计变速器时主要考虑的问题有: 轴的结构形状、轴的直径、长度、轴的强度和刚度等6。在已知两轴式变速器中心距时,轴的最大直径和支承距离的比值可在以下范围内选取:对输入轴,=0.160.18;对输出轴,0.180.21。输入轴花键部分直径(mm)可按下式初选取: (4.1)式中 经验系数,=4.04.6;发动机最大转矩(N.m)。输入轴花键部分直径为=22.1525.48mm初选输入、输出轴支承之间的长度=242.5mm。按扭转强度条件确定轴的最小直径为 (4.2)式中 d轴的最小直径(mm
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