机械5

排量(L) 2.0 最大功率(km) 80(5600r/mi
n) 最大扭矩(Nm) 140(3500r/mi
n) 驱动方式前轮驱动 轮胎规格185/60 R14 长*宽*高(mm) 4428*1660*1415 轴距(mm) 2471 总质量(kg) 1091 整备质量(kg) 1105 最高车速(km/h) 175 最大爬坡度30 1.1课题的目的和意义 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的工况范围内工作[1]。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。变速器若采用浮动式结构的齿轮轴，工作时会产生挠度。因此，一方面降低了输出轴的刚性，另一方面造成了啮合齿轮啮合不良，致使齿轮强度降低，增加了运转噪音，影响了整机的性能。 为了近一步提升后驱动变速器的性能，增加后驱轿车市场销售份额，应该建立一个适应发动机排量为2.0升的后驱动变速器新平台，以满足车厂和用户更高层次的要求。 设计方案力求实现： （1）变速器结构更加紧凑、合理，承载能力较大，满足匹配发动机之所需； （2）选挡、换挡轻便、灵活、可靠； （3）同步器结构合理，性能稳定，有利于换挡； （4）齿轮承载能力高，运转噪音低，传递运动平稳。 1.2课题研究的现状 目前，国内外汽车变速器的发展十分迅速，普遍研究和采用电控自动变速器，这种变速器具有更好的驾驶性能、良好的行驶性能、以及更高的行车安全性[3]。但是驾驶员失去了驾驶乐趣，不能更好的体验驾驶所带来的乐趣。机械式手动变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠，具有良好的驾驶乐趣等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。在档位的设置方面，国外对其操纵的方便性和档位数等方面的要求愈来愈高。目前，4档特别是5档变速器的用量有日渐增多的趋势。同时，6档变速器的装车率也在日益上升[4]。变速器档位数的增多可提高发动机的功率利用率、汽车的燃料经济性及平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。 汽车变速器是汽车的重要部件之一，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、加速等各种行使工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有空档，可在起动发动机、汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒档，使汽车获得倒退行使能力。 汽车变速器技术的发展历史： 手动变速器（MT：Ma
nual Tra
nsmisso
n）主要采用了齿轮传动的降速原理。变速器内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换挡工作，也就是通过操纵机构使变速器内不同的齿轮副工作。 自动变速器（AT：Automatic Tra
nsmisso
n）是由液力变矩器，行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力变矩器和齿轮组合的方式来达到变速变矩。 AMT是在传统干式离合器和手动齿轮变速器的基础上改造而成，主要改变了手动换挡操纵部分。即在MT总体结构不变的情况下改用电子控制来实现自动换挡。 无级变速器（CVT：Co
nti
nuously Variable Tra
nsmissio
n）,又称为连续变速式机械变速器。金属带式无级变速器主要包括主动轮组，从动轮组，金属带和液压泵等基本部件。主要靠主动轮，从动轮和传动带来实现速比的无级变化，传动带一般用橡胶带，金属带和金属链等。 无限变速式机械无级变速器（IVT：I
nfi
nitely Variable Tra
nsmisso
n）采用的是一种摩擦板式变速原理。IVT的核心部分由输入传动盘，输出传动盘和Variator传动盘组成。它们之间的接触点以润滑油作介质，金属之间不接触，通过改变Variator装置的角度变化而实现传动比的连续而无限的变化。 1.3变速器的设计思想 根据发动机匹配的轿车的基本参数，及发动机的基本参数，设计能够匹配各项的新型后驱动变速器。 新型后驱动变速器应满足： （1）发动机排量2.0升； （2）六个前进挡，一个倒档； （3）输入、输出轴保证两点支承； （4）采用同步器，保证可靠平稳换挡； （5）齿轮、轴及轴承满足使用要求。 1.4研究的主要工作内容 中间轴式变速器主要用于后轮驱动变速器，所以，根据实际汽车发动机匹配所需，本文计划对适用于后驱动发动机固定中间轴式变速器作为总的布置方案。 1.确定合适的布置结构 变速器中各档齿轮按照档位先后顺序在轴上排列；各档的换挡方式；齿轮与轴的配套方案；轴承支承位置等结构。 2.进行主要参数的选择 确定变速器的档位数；各档传动比；中心距；轴向长度等。 3.进行主要零部件及其他结构的设计 齿轮参数；各档齿轮齿数分配；轮齿强度计算；轴的设计及校核；轴承的设计及校核；同步器主要参数的选取；操纵机构的设计等。 4.绘制图纸 根据设计方案，通过CAD完成装配图及零件图的绘制。 变速器齿轮的损坏形式主要有：轮齿折断、齿面疲劳剥落（点蚀）、移动换挡齿轮端部破坏以及齿面胶合。 轮齿折断发生在下述几种情况下：轮齿受到足够大的冲击载荷作用，造成轮齿弯曲折断；轮齿在重复载荷作用下，齿根产生疲劳裂纹，裂纹扩展深度逐渐加大，然后出现弯曲折断。前者在变速器中出现的极少，而后者出现的多些[3]。变速器抵挡小齿轮由于载荷大而齿数少，齿根较弱，其主要破坏形式就是这种弯曲疲劳断裂。 齿面点蚀是常用的高挡齿轮齿面接触疲劳的破坏形式。点蚀使齿形误差加大而产生动载荷，甚至可能引起轮齿折断。通常是靠近节圆根部齿面点蚀较靠近节圆顶部齿面处的点蚀严重；主动小齿轮较被动大齿轮严重。 式中：计算载荷（Nmm）； 斜齿轮螺旋角； 应力集中系数，可近似取=1.50； Z齿数； 法向模数（mm）； y齿形系数，可按当量齿数在图中查得； 齿宽系数； 重合度影响系数， =2.0。 一挡齿轮12，查图得y=0.162，代入（3-7）得=291.81Mpa； 一挡齿轮11，查图得y=0.138，代入（3-7）得=118.85Mpa； 二挡齿轮10，查图得y=0.191，代入（3-7）得=158.26Mpa； 二挡齿轮9，查图得y=0.175，代入（3-7）得=101.91Mpa； 三挡齿轮8，查图得y=0.182，代入（3-7）得=166.27Mpa； 三挡齿轮7，查图得y=0.174，代入（3.7）得=115.94Mpa； 四挡齿轮6，查图得y=0.178，代入（3-7）得=142.76Mpa； 四挡齿轮5，查图得y=0.173，代入（3-7）得=131.01Mpa； 五挡齿轮4，查图得y=0.176，代入（3-7）得=120.16Mpa； 五挡齿轮3，查图得y=0.172，代入（3-7）得=157.27Mpa； 常啮合齿轮2，查图得y=0.142，代入（3-7）得=136.21Mpa； 常啮合齿轮1，查图得y=0.148，代入（3-7）得=219.56Mpa； 5.2.3锁止角 锁止角选取得正确，可以保证只有在换挡的两个部分之间角速度差达到零值才能进行换挡。影响锁止角选取的因素，主要有摩擦因数、摩擦锥面平均半径、锁止面平均半径和锥面半锥角。已有结构的锁止角在26°～42°。 5.2.4同步时间 同步器工作时，要连接的两个部分达到同步的时间越短越好。除去同步器的结构尺寸、转动惯量对同步时间有影响。轴向力大、则同步时间减少。而轴向力与作用在变速杆手柄上的力有关，不同车型要求作用到手柄上的力也不相同。为此，同步时间与车型有关，计算时可在下述范围选取：对乘用车变速器，高档取0.15～0.30s，低档取0.50～0.80s；对货车变速器，高档取0.30～0.80s，低档取1.00～0.50s。 5.2.5转动惯量的计算 换挡过程中依据同步器改变转速的零件，统称为输入端零件，它包括第一轴及离合器的从动盘、中间轴及其上的齿轮、与中间轴上齿轮向啮合的第二轴上的常啮合齿轮。其转动惯量的计算是：首先求得各零件的转动惯量，然后按不同挡位转换到被同步的零件上。对已有的零件，其转动惯量值通常用扭摆法测出；若零件未制成，可将这些零件分解为标准的几何体，并按数学公式合成求出转动惯量值［3］。