目录 摘要I Abstract II 第1章绪论1 1.1变速器的论述说明1 1.2变速器设计的目的和意义1 1.3变速器国内外发展现状和趋势1 1.3.1变速器国内外的现状2 1.3.2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及优点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变速器设计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中间轴式变速器特点分析7 2.2.2倒挡布置方案说明8 2.2.3传动机构布置的其他问题9 2.3零部件传动设计10 2.3.1齿轮传动10 2.3.2换挡机构形式10 2.3.3自锁互锁结构11 2.3.4轴承选择及分析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选15 3.4变速器齿轮参数的选择15 3.4.1齿轮模数的选择15 3.4.2齿形、压力角及螺旋角16 3.4.3齿宽及齿顶高系数16 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19 3.5.确定常啮合齿轮的齿数及其他各档齿轮齿数18 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齿轮的材料选择及强度计算26 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轴的强度与刚度计算41 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同步器的选择52 6.1.2锁环式同步器主要尺寸的确定54 6.1.3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64 表2.1松花江微型中意HFJ6351B的主要技术参数 型号HFJ6351B发动机额定功率(kw) 35.5 外廓尺寸(mm)(长×宽×高) 3562×1480×1918发动机最大扭矩(N.m) (3000～3500r/mi
n) 82 轮距(前)(mm) 1215 满载轴荷前(kg) 678 轮距(后)(mm) 1200后(kg) 852 轴距(mm) 1960主减速器减速比5.125 最高车速(km/h) 105载质量(kg) 560 最大爬坡度( 20整车整备质量(kg) 970 轮胎规格155R12C满载总重(kg) 1530 为了缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用图2.3g所示方案；其缺点是一、倒挡各用一根变速器拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。 变速器的一挡或倒挡因传动比大，工作时在齿轮上作用的力也增大，并导致变速器轴产生较大的挠度和转角，使工作齿轮啮合状态变坏，最终表现出轮齿磨损加快和工作噪声增加。为此，无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的一挡与倒挡，都应当布置在靠近轴的支撑处，以便改善上述不良情况，然后按照从低挡到高挡的顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴具有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然与一挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将一挡布置在靠近轴的支承处，然后再布置倒挡。 为防止意外挂入倒挡，一般在挂倒挡时设有一个挂倒挡时需克服弹簧所产生的力，用来提醒驾驶员注意。 2.2.4传动机构布置的其他问题 常用挡位的齿轮因接触应力过高而易造成表面点蚀损坏。将高挡布置在靠近轴的两端支承中部区域较为合理，在该区域因轴的变形而引起的齿轮偏转角较小，齿轮可保持较好的啮合状态，以减少偏载并提高齿轮寿命[7]。 某些汽车的变速器有仅在好路或空车行驶时才使用的超速挡。使用传动比小于1的超速挡，能够更充分的利用发动机的功率，使汽车行驶1Km所需发动机曲轴的总转数减少，因而有助于减少发动机磨损和降低燃料消耗。但是与直接挡比较，使用超速挡会使传动效率降低、工作噪声增加。 机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力时处于工作状态的齿轮对数、每分钟转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮和壳体等零件的制造精度等[8]。 2.3零部件传动设计 2.3.1齿轮传动 变速器用齿轮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、运转平稳、工作噪声低等优点；缺点是制造时稍有复杂，工作时有轴向力，这对轴承不利。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，并导致变速器的质量和转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡。 2.3.2换挡机构形式 变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。汽车行驶时，因变速器内各转动齿轮有不同的角度，所以用轴向滑动直齿齿轮方式换挡，会在轮齿端面产生冲击，并伴随噪声。这不仅使齿轮端部磨损加剧并过早损坏，同时使驾驶员精神紧张，而换挡产生的噪声又使乘坐舒适性降低。只有驾驶员用熟练的操作技术（如两脚离合器）才能使换挡时齿轮无冲击，并克服上述缺点；但换挡瞬间驾驶员注意力被分散，又影响行驶安全。除此之外，采用直齿换挡时，换挡行程长也是它的缺点。因此，尽管这种换挡方式结构简单，制造、拆装与维修工作皆容易，并能减小变速器旋转部分的惯性力矩，但除一挡、倒挡已很少使用。 当变速器第二轴上的齿轮与中间轴齿轮处于常啮合状态时，可以用移动啮合套换挡。这时，不仅换挡行程短，同时因承受换挡冲击载荷的接合齿数多，而轮齿又不参与换挡，所以它们都不会过早损坏；但因不能消除换挡冲击，仍然要求驾驶员有熟练的操作技术。此外，因增设了啮合套和常啮合齿轮，使变速器旋转部分的总惯性力矩增大。因此，目前这种换挡方法只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用。这是因为重型货车挡位间的公比较小，则换挡机构连接件之间的角速度差也小，因此采用啮合套换挡，并且与同步器比较还有结构简单、制造容易、能够减低制造成本及减小变速器长度等优点。 使用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换挡，而与操作技术的熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性。同上述两种换挡方法比较，虽然它有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大等缺点，但仍然得到广泛应用。利用同步器换挡，其换挡行程要比滑动齿轮换挡行程短。在滑动齿轮特别宽的情况下，这种差别就更为明显。为了操纵方便发，要求换入不同挡位的变速杆行程应尽可能一样，如利用同步器或啮合套换挡，就很容易实现这一点。 自动脱挡是变速器的主要故障之一。由于接合齿磨损、变速器刚度不足以及振动等原因，都会导致自动脱挡。为解决这个问题，除工艺上采取措施以外，目前在结构上采取措施且行之有效的方案有以下几种： 1、将两接合齿的啮合位置错开，如图2.4a所示。这样在啮合时，使接合齿端部超过被接合齿的1～3mm。使用中两齿接触部分受到挤压同时磨损，并在接合齿端部形成凸肩，可用来阻止接合齿自动脱挡。 2、将啮合齿套齿座上前齿圈的齿厚切薄（切下0.3～0.6mm），这样，换挡后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住，从而阻止自动脱挡，如图2.4b所示。 3、将接合齿的工作面设计并加工成斜面，形成倒锥角（一般倾斜2。～3。），使接合齿面产生阻止自动脱挡的轴向力，如图2.4c所示。这种方案比较有效，应用较多。将接合齿的齿侧设计并加工成台阶形状，也具有相同的阻止自动脱挡的效果。 2.3.4变速器轴承 变速器的第二轴前端支承在第一轴常啮合齿轮的内腔中，内腔尺寸足够时可布置圆柱滚子轴承，若空间不足则采用滚针轴承。第二轴后端常采用球轴承，用来承受轴向力和径向力。变速器第一轴、第二轴的后部轴承，以及中间轴前、后轴承，按直径系列一般选用中系列球轴承或圆柱滚子轴承。轴承的直径根据变速器中心距确定，并要保证壳体后壁两轴承孔之间的距离不小于6～20mm。 2.4本设计所采用的传动机构布置方案 在本次设计中采用5 1挡中间轴式变速器。采用如图2.5所示的传动机构布置方案。其中齿轮结构形式斜齿圆柱齿轮；换挡机构形式为环式同步器的方案。 技术要求 1、装配前箱体与其它不加工表面应清理干净，除去毛边毛刺，并浸透防锈漆； 2、齿轮的齿侧间隙应在0.15-0.5范围内,装配后应用涂色法检验接触斑点； 3、调整轴承时应留有0.2-0.4的轴向间隙； 4、箱内装工业齿轮油，油量到规定深度，定期检查； 5、变速器剖分面及密封处均不得漏油，剖分面应涂以密封胶或水玻璃； 6、所有的拨叉轴和滑动齿套应能自由滑动，不得有阻滞和卡住现象，装配好 的倒档锁销应能在孔中伸缩自如，弹簧不得卡死。 7、磨合试运转时，变速箱内不应有激烈的噪声和敲击声与后桥连接后，除橡 皮套和手柄外，在底漆上涂以醇酸磁漆; 8、按试验规程检验。