机械5

摘要 车辆的变速器影响车辆行驶过程中驾驶员的操纵舒适性，以及驾驶员驾驶过程中油耗量和车辆的动力性能。所以变速器也是汽车最重要最不可或缺的部件之一。虽然标准的机械式手动变速器存在换挡冲击力大、体积大、操纵麻烦等缺点，但仍以其高传动效率、成熟的生产方式和低廉的价值等优势，在现代汽车中被广泛采用。 随着时代的进步，现代计算机技术也在飞速的发展，有限元分析（FEA）技术也紧跟滚滚的历史潮流。因为传统的FEA软件复杂且难以使用，而SOLIDWORKS软件中Simulatio
n的界面不仅简单直观，而且使用过程中针对较为复杂零件或装配体的分析，也可轻松处理。本文主要采用该方法实现对汽车手动变速器的主要零件（如齿轮、轴等）的分析和优化，通过这种方法可以在产品生产前了解其是否存在隐患，为后续的工作省时省力，同时也免去对整体校核是否满足要求时不必要的资源浪费。 在设计之前需要有相关理论知识，并深入了解变速器开发流程，本文主要介绍传动机构的优化设计。首先需要确定的是整体设计方案，然后是零部件结构方案的设计，包括齿轮和轴的总体布置形式及档位布置形式等；其次结合任务书所给初始条件，进一步缩小范围，根据已知的速比、工况和边界条件以及其他的条件，设计计算出变速器传动比以及主要零件的相关参数。同时利用有限元分析（FEA）技术，在SOLIDWORKS软件中完成齿轮、轴等主要零件的建模，完成有限元分析，找到可能影响变速器性能的因素。 关键词：手动变速器，齿轮设计，SOLIDWORKS，优化设计 目录 摘要I ABSTRACT II 1绪论[1~4] 1 1.1目的任务1 1.2变速器的分类2 2机械式变速器的概述及其方案的确定3 2.1手动变速器的基本结构和工作原理3 2.2手动变速器的结构分析3 2.3本章小结4 3手动变速器主要参数的选择[5] 5 3.1手动变速器传动比的确定5 3.2中心距A的确定6 3.3齿轮参数的确定7 3.3.1模数7 3.3.2压力角7 3.3.3螺旋角8 3.3.4齿宽b 9 3.3.5齿轮变位系数10 3.3.6齿顶高系数10 3.4各档齿数的确定[8,9] 11 3.4.1确定一档齿轮的齿数12 3.4.2对中心距A进行修正13 3.4.3确定常啮合齿轮的齿数13 3.4.4确定其他各档齿轮的齿数13 3.4.5确定倒档齿轮的齿数13 3.4.6修正各齿轮螺旋角14 3.4.7本节小结14 3.5齿轮材料及其选择原则[10] 16 3.5.1常用的齿轮材料17 3.5.2铸铁18 3.5.3非金属材料19 3.5.4齿轮材料的选择原则20 3.6齿轮校核21 3.6.1弯曲强度计算21 3.6.1接触应力计算25 3.7本章小结26 4变速器轴的设计27 4.1轴的设计[7] 27 4.1.1轴的功用及其设计要求27 4.1.2轴的尺寸27 4.1.3轴的结构设计28 4.1.4接合器设计29 4.2轴受力分析与校核计算29 4.2.1轴的受力分析29 4.2.2中间轴强度校核30 4.2.3第二轴强度校核39 4.2.4轴的刚度计算46 5轴承的校核[3,7] 52 5.1第一轴轴承的寿命计算52 5.2中间轴右端轴承的寿命计算53 6同步器54 7有限元分析[13] 55 7.1第一轴静应力分析56 7.2中间轴静应力分析57 8结论59 参考文献60 致谢61 附录1常用符号表62 附录2齿轮参数符号表63