汽車專業課程設計說明書(已修改)

　

【正文】 課程設計論文（設計）（普通高等教育）論文題目汽車專業課程設計機械式變速器——計算說明書學 院工學院專業名稱車輛工程班 級車輛081學 號081024106姓 名史阿蒙指導教師王青春職 稱副教授目錄第一章 設計題目，任務與分析 3第二章 變速器的方案初步論證 4第一節 變速器類型選擇及傳動方案設計 4一、結構設計 4二、變速器的徑向尺寸 4三、變速器齒輪的壽命 5四、變速器的傳動效率 5第二節 變速器傳動機構的分析 5一、換檔結構形式的選擇 5二、倒檔的形式及布置方案 5第三節 變速器操縱機構方案分析 6一、變速器操縱機構的功用 6二、設計變速器操縱機構時應該滿足的基本要求 6三、換檔位置 6第三章 變速器設計計算 9五、齒輪強度校核 17第四章 變速器總成的拆裝順序 39一、變速器的裝配順序 39二、變速器的拆卸 40三、變速器總成裝配應注意的問題 40第五章 心得體會 40參考文獻 41第一章 設計題目，任務與分析 設計題目：貨車變速器設計變速器形式:（4＋1）檔設計參數：滿載質量：20100Kg發動機: Memax=160 Nm；車輪滾動半徑：R0= m；爬坡度：；（176。）主減速比：i0=； 發動機最大功率：240Kw/2500r/min；發動機最高轉矩：810Nm/1500r/min——傳動系機械效率，；設計要求:1，變速器設計2，CATIA圖紙 導出 CAD圖紙3，變速器零部件性能有限元分析設計設計功用分析:現代汽車采用的活塞式內燃發動機轉矩變化范圍較小，不能適應汽車在各種條件下阻力變化的要求，因此在汽車傳動系中，采用了可以改變轉速比和傳動轉矩比的裝置，即變速器。變速器不但可以擴大發動機傳到驅動車輪上的轉矩和轉速的變化范圍，以適應汽車在各種條件下行駛的需要，而且能在保持發動機轉動方向不變的情況下，實現倒車，還能利用空擋暫時地切斷發動機與傳動系統的動力傳遞，使發動機處于怠速運轉狀態。變速器的功用：（1）改變傳動比，擴大驅動輪轉矩和轉速的變化范圍，以適應經常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時使發動機在有利的工況下工作；（2）在發動機旋轉方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；（3）利用空擋，中斷動力傳遞，以使發動機能夠起動、怠速，并便于變速器換檔或進行動力輸出。因此變速器通常還設有倒檔，在不改變發動機旋轉方向的情況下汽車能倒退行駛；設有空擋，在滑行或停車時發動機和傳動系能保持分離。變速器還應能進行動力輸出。為保證變速器具有良好的工作性能，設計變速器必須滿足以下的使用條件和基本要求：（1）應該合理地選擇變速器的檔數和傳動比，使汽車具有良好的動力性和經濟性；（2）工作可靠，在使用過程中不應該有自動跳檔、脫檔和換檔沖擊現象發生；此外，還不允許出現誤掛倒檔的現象；（3）操縱輕便，以減輕駕駛員的勞動強度；（4）傳動效力高、噪音小。為了減少齒輪的嚙合損失，應設有直接檔。此外合理地齒輪形式以及結構參數，提高其制造和安裝精度，都是提高效率和減小噪聲的有效措施。 （5）結構緊湊，盡量做到質量輕、體積小、制造成本底。（6）制造容易、成本低廉、維修方便、使用壽命長；（7）貫徹零件標準化、部件通用化及總成系列化等設計要求，遵守有關標準規定；（8）需要時應設置動力輸出裝置。 第二章 變速器的方案初步論證第一節 變速器類型選擇及傳動方案設計 變速器的設計主要考慮以下四個方面：一、 結構設計此次設計的汽車是發動機前置，后輪驅動，采用三軸式變速器，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。將第一、第二軸直接連接起來傳遞扭矩則稱為直接檔。此時，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉矩。因此，直接檔的傳遞效率高，磨損及噪音也最小，這是三軸式變速器的主要優點。其他前進檔需依次經過兩對齒輪傳遞轉矩。因此。在齒輪中心距（影響變速器尺寸的重要參數）較小的情況下仍然可以獲得大的一檔傳動比，這是三軸式變速器的另一優點。其缺點是：除直接檔外其他各檔的傳動效率有所下降。二、變速器的徑向尺寸兩軸式變速器的前進檔均為一對齒輪副，而三軸式變速器則有兩對齒輪副。因此，對于相同的傳動比要求，三軸式變速器的徑向尺寸可以比兩軸式變速器小得多。三、變速器齒輪的壽命 三軸式變速器的各前進檔均為常嚙合齒輪傳動，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，因此壽命比較接近。在直接檔時，齒輪只是空轉，不影響齒輪壽命。四、變速器的傳動效率兩軸式變速器，雖然可以有等于1的傳動比，但是仍要有一對齒輪傳動，因而有功率損失。而三軸式變速器，可以將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔，因而傳動效率高，磨損小，噪聲也較小。 轎車，尤其是微型汽車，采用兩軸式變速器比較多，這樣可將變速器和主傳動器組成一個整體，使傳動系的結構緊湊，汽車得到較大的有效空間，便于汽車的總體布置。因此，近年來在歐洲的轎車中采用得比較多。而中、重型載貨汽車則多采用三軸式變速器。這次設計的變速器是輕型貨車使用，所以采用三軸式變速器。第二節 變速器傳動機構的分析根據第一節所述，采用中間軸式變速器，在各檔數相同的條件下，各變速器的差別主要在常嚙合齒輪對數，換檔方案和倒檔傳動方案。一、換檔結構形式的選擇現在大多數汽車的變速器都采用同步器換檔。使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換檔，與操作技術熟練程度無關，從而提高了汽車的加速性、經濟性和行駛安全性。同上述兩種換檔方法相比，雖然它有結構復雜、制造精度要求高、軸向尺寸大、同步環使用壽命短等缺點，但仍然得到廣泛應用。近年來，由于同步器廣泛使用，壽命問題已得到基本解決。本次設計方案一、二檔和三、四檔采用同步器換檔，倒檔使用二軸上滑動直齒輪換檔。二、倒檔的形式及布置方案倒檔使用率不高，采用直齒滑動齒輪方案換入倒檔。為實現傳動有些利用在前進檔的傳動路線中，加入一個中間傳動齒輪的方案，也有利用兩個聯體齒輪的方案。布置如圖：第三節 變速器操縱機構方案分析一、變速器操縱機構的功用變速器操縱機構的功用是保證各檔齒輪、嚙合套或同步器移動規定的距離，以獲得要求的檔位，而且又不允許同時掛入兩個檔位。二、設計變速器操縱機構時，應該滿足的基本要求（一）要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖。（二）要使換檔動作輕便、省力，以減輕駕駛員的疲勞強度。（三）應使駕駛員得到必要的手感。三、換檔位置設計操縱機構首先要確定換檔位置。換檔位置的確定主要從換檔方便考慮。為此應該注意以下三點：（一）按換檔次序來排列 ；（二）將常用檔放在中間位置，其它檔放在兩邊；（三）為了避免誤掛倒檔，往往將倒檔安排在最靠邊的位置，有時于1檔組成一排。第四節 變速器傳動方案的設計各齒輪副的相對安排位置，對于整個變速器的結構布置有很大的影響。各檔位置的安排，應考慮以下四個方面的要求：一、整車總布置根據整車的總布置，對變速器輸入軸與輸出軸的相對位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機構提出要求。比如說是該車是采用發動機前置前驅動還是發動機前置后驅動等等，這些問題都牽連著變速器的設計方案。二、駕駛員的使用習慣變速器采用一二，三四前后設計，符合人機工程學，使駕駛員開車舒適度最高，倒檔設計在左側，按習慣，倒檔最好與序列不結合。設計效果如下圖：三、提高平均傳動效率為提高平均傳動效率，在三軸式變速器中，普遍采用具有直接檔的傳動方案，并盡可能地將使用時間最多的檔位實際成直接檔。四、改善齒輪受載狀況各檔齒輪在變速器中的位置安排，應考慮齒輪的受載狀況。承受載荷大的低檔齒輪，一般安置在離軸承較近的地方，以減小軸的變形，使齒輪的重疊系數不致下降過多。變速器齒輪主要是因接觸應力過高而造成表面點蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支承較遠處較好。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉角較小，故齒輪的偏載也小。 變速器簡圖：傳動路線：Ⅰ檔：一軸→1→2→中間軸→8→7→二軸→7齒輪間的同步器→輸出Ⅱ檔：一軸→1→2→中間軸→6→5→7齒輪間的同步器→二軸→輸出Ⅲ檔：一軸→1→2→中間軸→4→3→3齒輪間同步器→二軸→輸出Ⅳ檔：一軸→1→3齒輪間同步器→二軸→輸出R檔：一軸→1→2→中間軸→10→11→9→二軸→輸出變速器設計效果圖：第三章 變速器設計計算第一節 變速器主要參數的選擇（一）主要參數的設計汽車在最大爬坡路面上行使時，最大驅動力應能克服輪胎與路面間滾動阻力及上坡阻力。由于汽車上坡行使時，車速不高，故可以忽略空氣阻力，這時： （） 式中：——最大驅動力；即 = / ——滾動阻力；即 =cos ——最大上坡阻力。即 =sin 把以上參數代入（31）得： ()以上是根據最大爬坡度確定一檔傳動比，式中：——發動機最大扭矩，=810 Nm；——變速器一檔傳動比；——主傳動器傳動比，=；——汽車總質量，＝20100kg；——(一般瀝青公路)；——傳動系機械效率，；——重力加速度；取=；——驅動輪滾動半徑， m；——，即＝= 取= 由 ,式中，為常數，也就是各檔之間的公比，—。由中等比性質,得：——檔位數，取=2,3,4,——檔數，n=4 ；===(直接檔)===符合q的要求=, = =, =。三、中心矩A對于中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距A初選中心矩A時，可根據經驗公式計算A= ()—— 中心距系數：=~,； —— 變速器一檔傳動比； —— 變速器傳動效率：取＝96％；——發動機的最大輸出轉矩，單位為（Nm）；∴A=(810)1/3= 取=137mm三、變速器的軸向尺寸貨車變速器殼體的軸向尺寸：四檔（~）代入數據得：L=(~)mm（二）齒輪的設計與校核分析（一）模數的選擇影響齒輪模數選取的因素很多，如齒輪強度、質量、噪聲、工藝要求等。選取齒輪模數時一般遵循的原則是：合理減少模數，增加齒寬會使噪聲降低；為了減輕變速器的質量，應增加模數，同時減小齒寬；從工藝方面考慮，各檔齒輪應選用同一種模數，而從齒輪強度方面考慮，各檔齒輪應該有不同的模數。對貨車，減輕質量比減小噪聲更重要，故齒輪應選用大些的模數。 初選模數時，可以根據經驗公式確定，即： = = 高檔齒輪K=~6，所以取5 = = 一檔齒輪 倒檔為直齒，故選擇小模數，以使掛檔順利，減小磨損。式中： 為斜齒輪法向模數； 為直齒輪模數； ——發動機最大扭矩；=810Nm ——變速器一檔傳動比；