机械5

本次设计的题目是日产锐骐皮卡三轴式变速器设计。变速器由变速器传动机构和操纵机构组成，其基本功用是改变传动比，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的工况下工作;在发动机曲轴旋转方向不变的前提下使汽车能倒退行驶；利用空挡中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。 采用中间轴式变速器，该变速器具有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。这台变速器具有五个前进档（包括一个超速档五档）和一个倒档，并通过锁环式同步器来实现换档。本设计论述了变速器的总体结构，在设计中完成了各挡齿轮和轴的计算和校核及CAD绘图等工作。 目录 摘要……………………………………………………...…………………..…………I Abstract………………………………………………………………………..……....II 第1章绪论………………………………………………………………..…………1 1.1汽车变速器概述…………………………………………………………..…..1 1.2汽车变速器设计的目的和意义………………………………………….……1 1.3汽车变速器国内外现状和发展趋势………………………………….……...2 1.3.1变速器国内外的现状…………………………………………….……2 1.3.2汽车变速器的发展趋势……………………………………….……....3 1.4手动变速器的特点和设计要求及内容……………………………….……...3 1.4.1手动变速器的特点……………………………………………….……3 1.4.2手动变速器的设计要求……………………………………….………4 1.4.3设计的主要内容………………………………………………….…….4 第2章变速器传动机构布置方案确定………………………………..………6 2.1设计所依据的主要技术参数……………………………………………….…6 2.2变速器传动机构的结构分析和形式选择………………………….………...6 2.2.1两轴式变速器的特点分析……………………………………….…….7 2.2.2中间轴式变速器特点分析……………………………….……………7 2.2.3倒挡布置方案分析……………………………………………….……8 2.2.4传动机构布置的其他问题……………………………………….……9 2.3零部件结构方案分析……………………………………………………........10 2.3.1齿轮形式……………………………………………………….…...….10 2.3.2换挡机构形式………………………………………………….…...….10 2.3.3防止自动脱挡的结构……………………………………………….....11 2.3.4变速器轴承………………………………………………………...…..11 2.4本设计所采用的传动机构布置方案………………………………………….11 2.5本章小结……………………………………………………………………….12 第3章变速器主要参数的选择和齿数分配…………………………………..13 3.1变速器各挡传动比的确定…………………………………………..…..…….13 3.1.1变速器最低挡传动比的确定…………………………………………..13 3.1.2变速器其他各挡传动比的确定……………………………..……..…..14 3.2中心距的确定…………………………………………………………..…..…..14 3.3变速器外形尺寸的初循…………………………………………..……..…..15 3.4变速器齿轮参数的选择…………………………………………………..…...15 3.4.1模数……………………………………………………………………...15 3.4.2齿形、压力角及螺旋角………………………………………………..16 3.4.3齿宽……………………………………………………………………..16 3.4.4齿顶高系数……………………………………………………………..17 3.5变速器各挡齿轮齿数的分配……………………………………………..……17 3.5.1确定一挡齿轮的齿数….……………………………………………...17 3.5.2对中心距进行修正……………………………………………………..18 3.5.3确定常啮合齿轮的齿数………………………………………………..19 3.5.4确定其他各挡齿轮的齿数……………………………………………..20 3.6本章小结…………………………………………………….………………….23 第4章变速器齿轮的设计计算…………………………………………………..24 4.1变速器齿轮的几何尺寸计算……………………………………………….…..24 4.2计算变速器各轴的扭矩和转速………………………………………….…….24 4.3齿轮的强度计算和材料选择………………………………………….……….25 4.3.1齿轮损坏的原因和形式……………………………….………………..25 4.3.2齿轮的材料选择……………………………………………….………..26 4.3.3齿轮的强度计算………………………………………….……………..27 4.4本章小结…………………………………………………………….………….38 第5章变速器轴和轴承的设计计算………………………………………...…..39 5.1初选变速器轴的轴径和轴长…………………………………………….……..39 5.2轴的结构设计………………………………………………………….….……39 5.3变速器轴的强度计算…………………………………………………..….…...40 5.3.1齿轮和轴上的受力计算…………………………………………………40 5.3.2轴的强度计算…………………………………………………………...41 5.3.3轴的刚度计算……………………………………………………..……...46 5.4变速器轴承的选择和校核……………………………………………………….49 5.4.1第一轴轴承的选择和校核……………………………………………….49 5.4.2第二轴轴承的选择和校核……………………………………………….50 5.4.3中间轴轴承的选择和校核……………………………………………….51 5.5本章小结………………………………………………………………………….51 第6章同步器和操纵机构的设计选用…………………………………………..52 6.1同步器的设计选用……………………………………………………………….52 6.1.1锁环式同步器…………………………………………………………52 6.1.2锁销式同步器…………………………………………………………53 6.1.3锁环式同步器主要尺寸的确定………………………………………54 6.1.4同步器主要参数的确定…………………………………………………..55 6.2变速器操纵机构的设计选用…………………………………………………….57 6.2.1变速器操纵机构的分类…………………………………………………..57 6.2.2变速器常用操纵机构分析………………………………………………..58 6.3变速器箱体的设计……………………………………………………………….59 6.4本章小结………………………………………………………………………….60 结论…………………………………………………………………...................................61 参考文献………………………………………………………………………………….62 致谢………………………………………………………………………………………...63 附录A……………………………………………………………………………………...64 附录B……………………………………………………………………………………...66 表2.1日产锐骐皮卡的主要技术参数 发动机最大功率80kw车轮型号215/75 R15 发动机最大转矩260Nm最大功率时转速3800 r/mi
n 最大转矩时转速1600~1800r/mi
n最高车速140km/h 总质量2595kg整备质量1780kg 2.2变速器传动机构的结构分析和形式选择 有级变速器与无级的相比，其结构简单、造价低廉，具有高的传动效率（η=0.96～0.98），因此在各种类型的汽车上均得到了广泛的应用。 通常，有级变速器具有三个、四个、五个前进挡；重型载货汽车和重型越野车则采用多挡变速器，其前进挡位数多大6～16个甚至20个。变速器挡位的增多可提高发动机的功率利用率、汽车的燃料经济性和平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但挡位数的增多也使变速器的尺寸及质量增大，结构复杂，制造成本提高，操纵也复杂。 某些轿车和货车的变速器，采用仅在良好的路面和空载行驶时才使用的超速挡。采用传动比小于1（约为0.7～0.8）的超速挡，可充分地利用发动机功率，降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数，因而会减少发动机的磨损，降低燃料消耗。但与传动比为1的直接挡比较，采用超速挡会降低传动效率。 有级变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力的齿轮副数目、转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮及轴以及壳体等零件的制造精度、刚度等。 两轴式和三轴式变速器都得到了广泛的应用。 2.2.1两轴式变速器的特点分析 与中间轴式变速器相比较，两轴式变速器结构简单、紧凑且除最高挡外其他各挡的传动效率高、噪声低。轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置，因为这种布置使汽车的动力-传动系统紧凑、操纵性好且可使汽车质量减少610两轴式变速器则方便于这种布置且使传动系的结构简单。两轴式变速器没有直接挡，因此在高挡工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声较大，也增加了磨损，这是它的缺点。 如图2.1a～c所示为发动机前置前轮驱动轿车的两轴式变速器传动方案。其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体；多数方案的倒挡传动常用滑动齿轮，其它挡位均用常啮合齿轮传动。图2.1c中的倒挡齿轮为常啮合齿轮，并用同步器换挡；图2-1a所示方案的变速器有辅助支承，用来提高轴的刚度。 2.2.2中间轴式变速器特点分析 中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器第一轴的前端经轴承支承在发动机的飞轮上，第一轴上的花键用来装设离合器的从动盘，而第二轴的末端经花键与万向节连接。 如图2.2a～d所示为中间轴式变速器的传动方案，其中a～b为中间轴式五挡变速器，c～d为中间轴式六挡变速器的传动方案。中间轴式变速器的共同特点为：变速器第一轴后端与常啮合主动齿轮做成一体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第一轴后端的孔内，且保证两轴轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接挡。使用直接挡，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动机转矩经变速器第一轴和第二轴直接输出，此时变速器的传动效率高，可达到90上，噪声低、齿轮和轴承的磨损减少。因为直接挡的利用率要高于其他挡位，因而提高了变速器的使用寿命。 技术要求 1.装配前箱体与其他铸面应清理干净，除去毛边毛刺后浸油防锈； 2.零件在装配前用煤油清洗，轴承用汽油清洗，当轴承晾干后，表面涂油； 3.齿轮装配后用涂色法检查接触斑点，圆柱齿轮沿齿高不小于40 沿齿长不小于50 4.调整固定轴承时应留轴向间隙0.2--0.5mm； 5.箱内装工业齿轮油，油量达到规定深度并定期检查； 6.箱体内表面涂耐油油漆，外表面涂银白色油漆； 7.变速器剖分面各接触面及密封处均不得漏油，剖分面应涂以密封胶或水玻璃,不得随意使用其他填充材料； 8.按试验规程进行实验。