小型SUV手動(dòng)五檔變速器設(shè)計(jì)

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編號(hào)：481509 類(lèi)型：共享資源大?。?span id="tgnjjfm" class="font-tahoma">4.32MB 格式：ZIP 上傳時(shí)間：2015-10-25 上傳人：畢業(yè)設(shè)計(jì)****498... IP屬地：江蘇

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關(guān) 鍵詞：: 小型 suv 手動(dòng) 五檔變速器設(shè)計(jì)

資源描述：: 小型SUV手動(dòng)五檔變速器設(shè)計(jì),小型,suv,手動(dòng),五檔,變速器,設(shè)計(jì)

內(nèi)容簡(jiǎn)介：: I 小型 SUV 手動(dòng)五檔變速器設(shè)計(jì) 摘要五檔變速器從最初采用側(cè)鏈傳動(dòng) 到手動(dòng)五檔變速器，及至液力自動(dòng)五檔變速器和電控機(jī)械式自動(dòng)五檔變速器，再到現(xiàn) 在無(wú)級(jí)自動(dòng)五檔變速器的普及。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā) 展，轎車(chē)五檔變速器的設(shè)計(jì)趨勢(shì)為增大五檔變速器傳遞功率與重量之比，并要求五檔變速器具有較小的尺寸和良好的性能。在給定發(fā)動(dòng) 機(jī) 輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn) 速及最高車(chē) 速、最大爬坡度等條件下，著重對(duì)五檔變速器齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù) 、軸的結(jié) 構(gòu)尺寸等進(jìn) 行設(shè)計(jì)計(jì) 算。該型結(jié) 構(gòu) 緊湊工藝性能好，適配性強(qiáng) ，傳動(dòng) 平穩(wěn) 噪聲低，節(jié) 油且成本低。手動(dòng)五檔變速器更平順、更省油、更富駕駛樂(lè) 趣的方向不斷發(fā) 展。特點(diǎn)是其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且最抵擋外其它各擋的傳動(dòng)效率高、噪聲低，兩五檔變速器結(jié)構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目。本設(shè)計(jì)除抵擋外采用常嚙合式，且采用斜齒輪，因?yàn)樾饼X比直齒有更長(zhǎng)的壽命、更低的噪聲。關(guān)鍵詞：五檔變速器；齒輪；同步器；設(shè)計(jì) nts1 緒論 1 The Chevrolet SaiOu cars 2 shaft type manual transmission design Abstract The transmission by side chain from the initial transmission to manually, and when the hydraulic and electric automatic transmission, automated mechanical transmission again to now the popularity of automatic transmission steplessly.Along with the development of the automobile industry,the trend of car transmission designing is to increase its transmission power and decrese its weight , and hope have smaller size and excellent performance. In conditions that knowing the engine output torque , speed of engine and maximum speed of vehicles , maximum degree , focuson the designing of transmission gear structural parameters , axis geometry design computation ; as well as the transmission and drive program structure design , Structure by the process performance together , and fit and strong , smooth transmission and low noise , fuel-efficient and low cost . Manual transmission more smooth, more fuel efficient, the richer the direction of fun to drive continuous development. Characteristic is its simple structure, compact and most against each other of the block of high transmission efficiency, low noise, two shaft type transmission structure development trend is the increasing number of meshing gears often vice. This design in addition to resist outside using often adopted, and the meshing type, because helical helical gear than straight tooth a longer life, lower noise. Key words: transmission ; gear ; synchrotron ; design nts1 緒論 2 主要符號(hào)表 max 道路最大阻力系數(shù) rr 驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑 mm T max 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩 N m i0 主減速比汽車(chē)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率 igi 一檔傳動(dòng)比 G2 汽車(chē)滿(mǎn)載載荷 N 路面附著系數(shù) A 第一軸與中間軸的中心距 mm A 中間軸與倒檔軸的中心距 mm mn 斜齒輪法向模數(shù) 齒輪壓力角斜齒輪螺旋角 b 齒輪寬度 mm xZ齒輪齒數(shù) 齒輪變位系數(shù) W齒輪彎曲應(yīng)力 MPa tF齒輪所受圓周力 N aF軸向力 N rF徑向力 N gT計(jì)算載荷 N m nts1 緒論 3 目錄摘要 3 Abstract II 主要符號(hào)表 3 1 緒論 1 2 手動(dòng)五檔變速器設(shè)計(jì) 3 2.1 五檔變速器的概述 3 2.1.1 五檔變速器的功用 3 2.1.2 五檔變速器的分類(lèi) 3 2.五檔變速器的變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 3 2.3 組合式五檔變速器 4 2.4 同步器 5 2.5 五檔變速器的變速操作機(jī)構(gòu) 6 2.6 分動(dòng)器 7 3 采用研究方案、研究方法或措施 8 4 五檔變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì) 10 4.1 五檔變速器主要參數(shù) 的選擇 10 4.1.1 擋數(shù) 和傳動(dòng) 比 10 4.1.2 中心距 11 4.1.3 軸向尺寸 1 2 4.1.4 齒輪參數(shù) 1 2 4.2 各檔傳動(dòng) 比及其齒輪齒數(shù) 的確定 1 3 nts1 緒論 4 4.2.1 確定一擋齒輪的齒數(shù) 1 3 4.2.2 確定其它擋位的齒數(shù) 1 4 4.3 齒輪變位系數(shù) 的選擇 1 4 5 五檔變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 16 5.1 五檔變速器齒輪的幾何尺寸計(jì) 算 16 5.2 齒輪的強(qiáng) 度計(jì) 算與校核 19 6 五檔變速器軸與軸承 23 6.1 五檔變速器軸的結(jié) 構(gòu)和尺寸 23 6.2 軸的校核 23 6.3 軸承的校核 25 7 五檔變速器同步器的設(shè)計(jì) 27 7.1 同步器的結(jié) 構(gòu)類(lèi) 型 27 7.2 鎖環(huán) 式同步器的工作原理 27 7.3 鎖環(huán) 式同步器的主要參數(shù) 的確定 29 8 三維建模 31 8.1 proe 的概述 31 8.2 proe 的特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì) 31 8.3 proe 軟件的主要組成模塊 31 8.4 利用 proe 部分零件三維建模 32 8.5 裝配圖三維建模 34 9 結(jié)論 36 參考文獻(xiàn) 37 致謝 38 nts1 緒論 5 1 緒論一、題目背景汽車(chē)五檔變速器發(fā) 展經(jīng)歷了 100 多年，從最初采用側(cè)鏈傳動(dòng) 到手動(dòng)五檔變速器，及至液力自動(dòng)五檔變速器和電控機(jī)械式自動(dòng)五檔變速器，再到現(xiàn) 在無(wú)級(jí)自動(dòng)五檔變速器的普及，在汽車(chē)工業(yè) 技術(shù) 不斷前進(jìn) 的同時(shí) ，五檔變速器也向著更平順、更省油、更富駕駛樂(lè) 趣的方向不斷發(fā) 展。我國(guó) 汽車(chē)五檔變速器行業(yè)隨著整車(chē) 行業(yè)的快速發(fā) 展而不斷發(fā) 展壯大，形成了一批頗具規(guī) 模的五檔變速器企業(yè) 。大多數(shù) 本土五檔變速器企業(yè) 在引進(jìn) 消化吸收國(guó) 外先進(jìn) 技術(shù) 方面取得了突出成績(jī) ，并不斷堅(jiān)持自主創(chuàng) 新，在手動(dòng)五檔變速器領(lǐng) 域 ,，尤其是在重型車(chē) 用和微型車(chē) 用手動(dòng)五檔變速器上，涌現(xiàn)了大量自主創(chuàng) 新的產(chǎn) 品。二、研究意義每當(dāng) 人們觀看 F1 大賽，大家似乎談?wù)?得最多的就是發(fā)動(dòng) 機(jī)的性能以及車(chē) 手的駕駛技術(shù) 。而且，不忘在自己駕車(chē) 的時(shí) 候體會(huì) 一下極速感覺(jué) 或是在買(mǎi)車(chē) 的時(shí)候關(guān) 注一下發(fā)動(dòng) 機(jī)的性能，這似乎成為了橫量汽車(chē)質(zhì) 量?jī)?yōu)劣的一個(gè)標(biāo) 準(zhǔn)。但是，掌控速度快慢的，卻是它身后的五檔變速器。五檔變速器作為汽車(chē)傳動(dòng) 系統(tǒng) 的總要組成部分 , 其技術(shù)的發(fā) 展，是衡量汽車(chē) 技術(shù) 水準(zhǔn)的重要依據(jù)。世紀(jì) 能源與環(huán) 境、先進(jìn) 的制造技術(shù) 、新型材料技術(shù) 、信息與控制技術(shù) 等是科學(xué)技術(shù)發(fā) 展的重要領(lǐng) 域 , 這些領(lǐng) 域的科技進(jìn) 步推動(dòng) 了五檔變速器技術(shù)的發(fā) 展 . 可以說(shuō) ，五檔變速器是伴隨著汽車(chē)工業(yè) 出現(xiàn) 的必然產(chǎn) 物，是汽車(chē)上的必需品。在完成了最基本的傳動(dòng) 功能之外，我們對(duì)五檔變速器的要求也是越來(lái) 越高，這是變速箱演變過(guò) 程的首要催產(chǎn) 素 2。由此可見(jiàn) ，對(duì)汽車(chē) 的五檔變速器進(jìn) 行研究具有十分重要的意義。三、國(guó)內(nèi) 外相關(guān)研究情況 1940 年美國(guó) 通用汽車(chē) 公司首次將液力機(jī)械式自動(dòng)五檔變速器裝車(chē)應(yīng) 用以來(lái) ，液力機(jī)械式自動(dòng)五檔變速器的生產(chǎn)形成系列化和專(zhuān)業(yè) 化。其發(fā) 展之快，應(yīng)用之廣，以致于人們直接命名其為自動(dòng)五檔變速器。 AT 以?xún)?yōu)越的動(dòng) 力性能，乘坐舒適性和簡(jiǎn) 便的操作，在汽車(chē)工業(yè)中占有相當(dāng) 的地位。我國(guó) 幾種系列轎車(chē)中和重型載貨車(chē)上雖有應(yīng) 用，但限于技術(shù) 和經(jīng)濟(jì)條件，獨(dú)立開(kāi)發(fā) ，成批生產(chǎn) AT的能力尚不具備。省油，排污低，操縱方便，行駛舒適的機(jī)械式無(wú)級(jí)自動(dòng)五檔nts1 緒論 6 變速器 (CVT) 一直是人們追求的目標(biāo) 。 CVT 與其它傳動(dòng) 相比，操縱方便性和乘坐舒適性均可與液力變矩器相媲美，而其傳動(dòng) 效率卻遠(yuǎn)高于液力變矩器。更主要的是它能夠協(xié)調(diào)車(chē)輛外界行駛條件與發(fā)動(dòng) 機(jī) 負(fù) 荷，充分發(fā)揮發(fā)動(dòng) 機(jī) 潛力，提高整車(chē) 燃油經(jīng)濟(jì)性，使汽車(chē) 具有良好的牽引特性，顯著地提高超車(chē) 性能，這是現(xiàn) 有的有級(jí) 式五檔變速器無(wú) 法相比的，故 CVT 是國(guó)內(nèi) 外汽車(chē)傳動(dòng) 研究和推廣的重點(diǎn) 之一。電傳動(dòng) 與液壓車(chē)輛的馬達(dá) 相似，它一改機(jī)械傳動(dòng)中的傳統(tǒng)結(jié) 構(gòu)，代之以電流輸至電動(dòng) 機(jī) 來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē) 。另一種以新型蓄電池，燃料電池作為能源的電動(dòng)車(chē) ，它不用石油燃料，無(wú)污染，能量轉(zhuǎn)換效率高，因而將廣泛用于短途運(yùn)輸的轎車(chē) ，大客車(chē) ，貨車(chē)上。日本的電源公司，美國(guó) 通用公司，德國(guó) 大眾公司等研制的電動(dòng)車(chē)已基本上滿(mǎn) 足使用者的需要。電力式自動(dòng)五檔變速器噪聲低，污染小，自動(dòng) 化程度高，組件布置方便，可用電池代替原動(dòng) 機(jī)，在不可再生資源日益枯竭，環(huán) 境污染日益嚴(yán) 重的今天，電力式自動(dòng)五檔變速器無(wú)疑是重要的發(fā) 展方向之一。電子控制機(jī)械式自動(dòng)五檔變速器 (AMT)是自動(dòng)五檔變速器的一種，它是在原有固定齒輪五檔變速器的基礎(chǔ) 上，把選換檔和離合器及發(fā)動(dòng) 機(jī)油門(mén) 的操縱自動(dòng) 化，與液力機(jī)械式自動(dòng)五檔變速器和機(jī)械式無(wú)級(jí)五檔變速器相比，它具有傳動(dòng) 效率高，成本低，易制造，生產(chǎn)繼承性好等優(yōu) 點(diǎn) ，從世界范圍來(lái) 看，它是自動(dòng)五檔變速器的一個(gè) 重要發(fā) 展方向。 nts 7 2 二手動(dòng)五檔變速器設(shè)計(jì) 2.1 五檔變速器概述 2.1.1 五檔變速器的功用目前汽車(chē)上廣泛采用的動(dòng) 力裝置是汽油或柴油發(fā)動(dòng) 機(jī)，它們的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn) 速變化范圍都較小，而汽車(chē) 的行駛條件非常復(fù) 雜，行駛速度和行駛阻力的變化范圍很大。五檔變速器的主要功用是：（ 1）五檔變速器是用來(lái)實(shí)現(xiàn)變速、變扭、改變傳動(dòng)比，擴(kuò) 大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 速的變化范圍，以適應(yīng) 汽車(chē) 在各種行駛條件下所需的牽引力和合適的行駛速度，并使發(fā)動(dòng) 機(jī)能夠經(jīng) 常在功率較高而油耗率較低的有利工況下工作。因此，五檔變速器中應(yīng) 具有合理的擋位數(shù) 和合適的傳動(dòng) 比；（ 2）實(shí)現(xiàn)倒車(chē)行駛，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸一般都是只能向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的，而汽車(chē)有時(shí)需要能倒退行駛，因此，往往利用變速箱中設(shè)置的倒檔來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)倒車(chē)行駛 1.。此外，還可以作為其它動(dòng) 力的輸出裝置，如舉升、起吊等。 2.1.2 五檔變速器的分類(lèi) 五檔變速器可以按照傳動(dòng) 比變化方式或操縱方式來(lái)分類(lèi) 。（ 1）按傳動(dòng) 比變化方式分；有級(jí) 式五檔變速器、無(wú)級(jí) 式五檔變速器、綜合式五檔變速器。（ 2）按操縱方式不同分；手動(dòng)換擋式五檔變速器、自動(dòng)操縱式五檔變速器、半自動(dòng)操縱式五檔變速器。五檔變速器的基本構(gòu)造包括：變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)兩部分。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)矩的數(shù)值和方向；操縱機(jī)構(gòu)的作用是實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的變換換擋。 2.2 五檔變速器的變速傳動(dòng) 機(jī)構(gòu) 變速傳動(dòng) 機(jī)構(gòu)是五檔變速器的主體，按工作軸的數(shù) 量（不包括倒檔軸）可分為兩五檔變速器和三五檔變速器 2 2.2.1 兩五檔變速器兩五檔變速器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小，布置方便，中間檔位傳動(dòng)效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。因兩五檔變速器不能設(shè)置直接擋，所以在高檔工作時(shí)齒輪和軸承均承載，不僅工作噪聲增大，且易損壞、此外，受結(jié)構(gòu)限制，兩五檔變速器的檔速比不可能設(shè)計(jì)的很大 3。 nts 8 其特點(diǎn)是：五檔變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器采用弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒檔傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其它檔位均用常齒和齒輪傳動(dòng)。同步器多數(shù)裝在輸出軸上，這是因?yàn)橐粰n主動(dòng)齒輪尺寸小，同步器轉(zhuǎn)載輸入軸上有困難，而高檔同步器可以裝在輸入軸的后端。 2.2.2 三五檔變速器三五檔變速器適用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的布置形式，多用于中型載貨汽車(chē)。該種五檔變速器設(shè)置有第一軸（輸入軸）、第二軸（輸出軸）和中間軸。第一軸前端通過(guò)離合器與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸相連，第二軸后端通過(guò)凸緣連接萬(wàn)向傳動(dòng)裝置，而中間軸則主要用來(lái)固定安裝各檔的變速傳動(dòng)齒輪 4。 2.2.3 五檔變速器換擋裝置普通齒輪式五檔變速器的換擋裝置常見(jiàn)的有直齒滑動(dòng)齒輪式和同步器式兩種結(jié)構(gòu)形式。（ 1）直齒滑動(dòng)齒輪式換擋裝置對(duì) 于采用直齒齒輪傳動(dòng) 的擋位，常采用這種換擋形式。它是通過(guò) 直接移動(dòng)嚙合齒輪副中的一個(gè)齒輪，使之于另一個(gè)齒輪進(jìn) 入嚙合或退出嚙合，從而實(shí)現(xiàn) 掛檔或退檔。由于直齒齒輪傳動(dòng)沖擊大、噪聲大、承載能力低，所以在五檔變速器中很少采用。（ 2）同步器式換擋裝置它是在接合套換擋機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ) 上又加裝了同步組件而構(gòu)成的一種換擋裝置，可以保證在換擋時(shí) 使接合套與待接合齒圈的圓周速度迅速相等，即迅速達(dá) 到同步狀態(tài) ，并防止二者在同步之前進(jìn) 入嚙合，從而可消除換擋的沖擊，并使換擋操作簡(jiǎn) 潔和輕便。 2.2.4 五檔變速器的潤(rùn) 滑與密封五檔變速器中各齒輪副、軸與軸系等運(yùn)動(dòng)部件均有較高的運(yùn)動(dòng)速度，因此，必須要有可靠的潤(rùn)滑。大多數(shù)普通齒輪五檔變速器采用飛濺潤(rùn)滑，只有少數(shù)重型汽車(chē)五檔變速器采用壓力潤(rùn)滑。 2.3 組合式五檔變速器為保證重型汽車(chē)具有良好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)型和加速性，要求五檔變速器有較多的擋位，以擴(kuò)大傳動(dòng)比的范圍，常采用兩個(gè)五檔變速器串聯(lián)的方式構(gòu)成組合式五檔變速器，其中，配擋方式又可分為分段式配擋和插入式配擋兩類(lèi)。 nts 9 2.4 同步器 2.4.1 同步器的作用同步器的作用：一是使接合套與待接合齒圈迅速同步，以縮短換擋時(shí)間；二是起到鎖止作用，保證接合套與待接合齒圈在達(dá)到同步之前不可能?chē)Ш希瑥亩苊鈸Q擋齒間沖擊。 2.4.2 同步器的分類(lèi) 、構(gòu)造及工作原理目前所采用的同步器幾乎都是摩擦式慣性同步器，按鎖止裝置不同，可分為鎖環(huán)式慣性同步器和鎖銷(xiāo)式慣性同步器。（ 1）鎖環(huán)式慣性同步器構(gòu)造：主要由接合套、花鍵轂、鎖環(huán)、滑塊、定位銷(xiāo)及彈簧組成。工作原理：摩擦工作面接觸產(chǎn)生摩擦力矩鎖環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度鎖止組件起鎖止作用，阻止接合套前移摩擦力矩增長(zhǎng)至同步慣性力矩消失鎖止作用消失接合套進(jìn)入嚙合完成換擋。鎖環(huán)式慣性同步器由于尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、摩擦力矩也小，多用于轎車(chē)和輕型車(chē)輛，其結(jié)構(gòu)圖如圖 2.1 所示圖 2.1 鎖環(huán) 式慣性同步器（ 2）鎖銷(xiāo)式慣性同步器構(gòu)造：主要由摩擦錐盤(pán) 、摩擦錐環(huán) 、定位銷(xiāo) 、接合套、第一軸齒輪、第二軸齒輪、二軸、鎖銷(xiāo) 、花鍵轂、鋼球及彈簧組成。 nts 10 工作原理：與鎖環(huán) 式慣性同步器基本相同，該種同步器多采用在中、重型載貨汽車(chē)上 5-6，其結(jié) 構(gòu) 圖如圖 2-2 所示。圖 2-2 鎖銷(xiāo)式慣性同步器 2.5 五檔變速器的變速操縱機(jī)構(gòu) 2.5.1 功用與要求五檔變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)汽車(chē)使用條件幫助駕駛員隨時(shí)將五檔變速器換上或摘下某個(gè)擋位。為了保證在任何情況下五檔變速器都能準(zhǔn)確、安全、可靠地工作，對(duì)五檔變速器操縱機(jī)構(gòu)有以下要求： a設(shè)自鎖裝置，防止五檔變速器自動(dòng)脫擋，并保證輪齒以全齒寬嚙合； b設(shè)互鎖裝置，防止五檔變速器同時(shí)掛入兩個(gè)檔位，以免造成發(fā)動(dòng)機(jī)熄火或損壞零部件； c設(shè)倒擋鎖，防止誤掛倒檔，以免發(fā)生安全事故。 2.5.2 五檔變速器操縱機(jī)構(gòu)的構(gòu)造五檔變速器操縱機(jī)構(gòu)按照變速操縱桿（變速桿）位置的不同，可分為直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式兩種類(lèi)型。（ 1）直接操縱式這種形式的五檔變速器布置在駕駛員座椅附近，變速桿由駕駛室底板伸出，駕駛員可以直接操縱，這種操縱機(jī)構(gòu)一般由變速桿、撥塊、撥叉、撥叉軸以及安全裝置等組成，多集裝于五檔變速器上蓋或側(cè)蓋內(nèi)，它多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的車(chē)輛。直接撥動(dòng)式換擋操縱機(jī)構(gòu)如圖 2.3 所示。 nts 11 圖 2.3 直接撥動(dòng) 式換擋操縱機(jī)構(gòu) （ 2）遠(yuǎn)距離操縱式當(dāng)駕駛員座位離五檔變速器較遠(yuǎn)或變速桿布置在轉(zhuǎn)向盤(pán)下方（某些轎車(chē)）的轉(zhuǎn)向管柱上時(shí)，通常在變速桿與換擋撥叉之間增加若干個(gè)傳動(dòng)件，組成遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)，這種操縱機(jī)構(gòu)多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)。 2.5.3 換擋鎖裝置為了保證五檔變速器在任何情況下都能準(zhǔn)確、安全、可靠地工作，五檔變速器操縱機(jī)構(gòu)一般都具有換擋鎖裝置，包括自鎖裝置、互鎖裝置和倒擋鎖裝置。（ 1）自鎖裝置自鎖裝置用于防止五檔變速器自動(dòng)脫擋或掛檔，并保證輪齒以全齒寬嚙合。大多數(shù)五檔變速器的自鎖裝置都是采用自鎖鋼球?qū)懿孑S進(jìn)行軸向定位鎖止。（ 2）互鎖裝置互鎖裝置用于防止同時(shí)掛上兩個(gè)擋位，由互鎖鋼球和互鎖銷(xiāo)組成。（ 3）倒擋鎖裝置倒擋鎖的作用是當(dāng)駕駛員掛倒擋時(shí)，必須對(duì)變速桿施加較大的力，才可以換上倒擋，起提醒作用，以防誤掛倒擋。五檔變速器上多采用彈簧鎖銷(xiāo)式倒擋鎖 7-12。 2.6 分動(dòng)器 2.6.1 分動(dòng)器的功用多軸驅(qū)動(dòng)的越野汽車(chē)裝用分動(dòng)器。其功用是將五檔變速器輸出的動(dòng)力分配到各驅(qū)動(dòng)橋。目前，多數(shù)越野汽車(chē)裝用兩擋分動(dòng)器。分動(dòng)器兼起副五檔變速器的作用。 2.6.2 分動(dòng)器的結(jié)構(gòu) 分動(dòng)器由齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。（ 1）齒輪傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 其中的三輸出分動(dòng)器可將動(dòng)力分別傳給前橋、中橋和后橋。多數(shù)輕型越野汽車(chē)裝用兩輸出分動(dòng)器，分別驅(qū)動(dòng)前橋和后橋。該種分動(dòng)nts 12 器齒輪機(jī)構(gòu)有普通齒輪式和行星齒輪式兩種。（ 2）操縱機(jī)構(gòu) 分動(dòng)器的操縱機(jī)構(gòu)由操縱桿、傳動(dòng)桿、搖臂及軸等組成 13-15。 nts3 采用的研究方案、研究方法或措施 13 3 采用的研究方案、研究方法或措施 3.1 研究方案（ 1）了解汽車(chē)變速系統(tǒng)的現(xiàn)狀，熟悉其發(fā)展?fàn)顩r、詳細(xì)構(gòu)造和工作原理；（ 2）根據(jù)小型 SUV 的主要參數(shù)，對(duì)其變速系統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的變速功能并滿(mǎn)足動(dòng)力性要求；（ 3）運(yùn)用 AutoCAD 軟件繪制五檔變速器總裝配圖以及主要部件的零件圖；（ 4）運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件，對(duì)五檔變速器的主要部件進(jìn)行三維建模與裝配。 3.2 研究方法本次設(shè)計(jì)的題目中的車(chē)型為小型 SUV，其基本參數(shù)如表 3.1 所示。表 3.1 小型 SUV 的基本參數(shù) 傳動(dòng)方案和零部件方案的確定根據(jù)題目便可以知道，需要設(shè)計(jì)的五檔變速器類(lèi)型為手動(dòng)五檔變速器。 1.初步確定傳動(dòng)方案 2.確定零部件的結(jié)構(gòu)方案（ 1）齒輪形式（ 2）換擋機(jī)構(gòu)形式（ 3）五檔變速器軸承車(chē)型名稱(chēng) 最高車(chē) 速（ km/h）車(chē) 重（ kg）最大功率（ kw）最大功率轉(zhuǎn)速（ rpm）最大扭矩（ Nm ）最大扭矩轉(zhuǎn)速（ rpm）小型 SUV 165 1020 64 5600 115 4400 nts3 采用的研究方案、研究方法或措施 14 m a x 0 m a x m a x m a x( c o s s i n )e g I TrT i i m g f m gr m axm ax 0rgem g ri Ti m a x 2e g I TrTi Gr 2m ax 0rgIeTGri Ti 4 五檔變速器主要參數(shù)的選擇與主要零部件的設(shè)計(jì) 4.1 五檔變速器主要參數(shù)的選擇 4.1.1 檔數(shù)和傳動(dòng)比近年來(lái)，為了降低油耗，五檔變速器的檔數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車(chē)一般用 45 個(gè)檔位的五檔變速器。本設(shè)計(jì)采用 5 個(gè)檔位。選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車(chē)最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)輪與路面的附著力、汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑等來(lái)綜合考慮、確定。汽車(chē)爬陡坡時(shí)車(chē)速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有 1 則由最大爬坡度要求的五檔變速器檔傳動(dòng)比為（ 4-1）式中 m -汽車(chē)總質(zhì)量（ mm）； g-重力加速度（ m/s2）； max-道路最大阻力系數(shù)； rr-驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑（ mm）； Temax-發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（ Nm）； i0-主減速比； -汽車(chē)傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率。根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著條件求得的五檔變速器 I 檔傳動(dòng)比為：（ 4-2）式中 G2-汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給路面的載荷； -路面的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取 =0.50.6。由已知條件：滿(mǎn)載品質(zhì) 1545 kg； nts 15 m a x1m ingngiqi3 IA m a xA K Trr=289mm； Te max=140Nm； i0=4.529； =0.9 ； max 0.48 ; 根據(jù)公式（ 4-1）可得： igI =m a x 0m a x1 5 4 5 9 . 8 0 . 2 8 9 0 . 4 81 4 0 4 . 5 2 9 0 . 9rem g r iT =3.67。本設(shè)計(jì)取五檔傳動(dòng)比 ig =1。中間檔的傳動(dòng)比理論上按公比為：（ 4-3）的等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用文件位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)（ 4-3）可得出： q =1.4011。故有： 62.2gi 87.1gi 1.34IVi 4.1.2 中心距中心距對(duì)五檔變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng)度。三五檔變速器的中心距 A（ mm）可根據(jù)對(duì)已有五檔變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初定： (3-4) 式中 K A-中心距系數(shù)。對(duì)轎車(chē)， K A =8.99.3；對(duì)貨車(chē)， K A =8.69.6；對(duì)多檔主五檔變速器， K A =9.511； TI max -五檔變速器處于一檔時(shí)的輸出扭矩： TI max=Te max igI =1 4 0 3 .6 7 0 .9=462.42 Nm 33 1 m a x 9 . 3 4 6 2 . 4 2 . 7 2 m mAA K T N m 故可得出初始中心距 A=72 mm1。 nts 16 4.1.3 軸向尺寸五檔變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確定。轎車(chē)四檔五檔變速器殼體的軸向尺寸 3.03.4 A。貨車(chē)五檔變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)：四檔 (2.22.7)A 五檔 (2.73.0)A 六檔 (3.23.5)A 當(dāng)五檔變速器選用常嚙合齒輪對(duì)數(shù)和同步器多時(shí)，中心距系數(shù) KA 應(yīng)取給出系數(shù)的上限。為檢測(cè)方便， A 取整。本次設(shè)計(jì)采用 5+1 手動(dòng)擋五檔變速器，其殼體的軸向尺寸是 3.4 72 mm=244.8 mm，五檔變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由五檔變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。 4.1.4 齒輪參數(shù) （ 1）齒輪模數(shù) 第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn 3m a x0 . 4 7nemTmm （ 4-6）其中maxeT=140 Nm，可得出 mn=2.44。同步器和嚙合套的接合大都采用漸開(kāi)線(xiàn)齒形。由于制造工藝上的原因，同一五檔變速器中的結(jié)合套模數(shù)都去相同，轎車(chē)和輕型貨車(chē)取 23.5 mm。本設(shè)計(jì)取 2.5 mm。（ 2）齒形、壓力角、螺旋角和齒寬 b 汽車(chē)五檔變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 4.1 選取。表 4.1 汽車(chē)五檔變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角項(xiàng)目車(chē)型齒形壓力角螺旋角轎車(chē) 高齒并修形的齒形 14.5， 15， 1616.5 2545 一般貨車(chē) GB1356-78 規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形 20 2030 重型車(chē) 同上低檔、倒檔齒輪 22.5， 25 小螺旋角壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對(duì)轎車(chē)，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車(chē)，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計(jì)中五檔變速器齒輪壓力角取 20,嚙合套或同步器取 30o；斜齒輪螺旋角取 30。應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使中間軸上的軸向力相互抵消。為此，第二軸上的全部齒輪一律取右旋，而第一軸的斜齒輪左旋，其軸向nts 17 10912 ZZZZi gI mAZ 2力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。齒輪寬度 b 的大小直接影響著齒輪的承載能力， b 加大，齒的承載能力增高。但試驗(yàn)表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒輪的強(qiáng)度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕五檔變速器的重量和縮短其軸向尺寸 7。通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬：斜齒 b = kc mn, kc 為齒寬系數(shù)，取為 6.0 8.5 b= kc mn=7.2 2.5=18 b 為齒寬 (mm)。采用接合套或同步器換檔時(shí)，其接合套的工作寬度初選時(shí)可取為 2 4 mm。第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線(xiàn)長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命 1。 4.2 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的五檔變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來(lái)分配各文件齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明分配各檔齒數(shù)的方法。 4.2.1 確定一檔齒輪的齒數(shù) 一檔傳動(dòng)比（ 4-7）為了確定 Z9 和 Z10 的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 Z : （ 4-8）其中 A =72 mm、 m =2.44；故有 60Z 。當(dāng)轎車(chē)兩的五檔變速器 9.35.3gIi時(shí)，此處取9 49Z ，則可得出10 13Z 1。上面根據(jù)初選的 A 及 m 計(jì)算出的 Z 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，從式（ 3-8）看出中心距有了變化，這時(shí)應(yīng)從 Z 及齒輪變位系數(shù)反過(guò)來(lái)計(jì)算中心距 A=75，再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。 nts 18 nmAZ cos24.2.2 確定其它檔位的齒數(shù) 二檔傳動(dòng)比 10 897gZZiZZ（ 4-9）而 72.2gi，故有： 872.72ZZ （ 4-10）對(duì)于斜齒輪，故有： 5287 ZZ可得出：871 5 3 8ZZ、按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪 651 9 3 6ZZ、；四檔齒輪 432 3 3 0ZZ、；五檔齒輪 212 6 2 6ZZ、。一般情況下，倒檔傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動(dòng)比gri取 3.67。倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)與一檔主動(dòng)齒輪 /1 相當(dāng)，取 21Z 倒擋1。 4.3 齒輪變位系數(shù) 的選擇齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。變位齒輪主要有兩類(lèi)：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。有幾對(duì)齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的五檔變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，則對(duì)齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指針，故采用的較多。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。五檔變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形勢(shì)是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開(kāi)線(xiàn)離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率nts 19 1717Z 半徑，減小接觸應(yīng)力。根據(jù)上述理由，為降低噪聲，五檔變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。其中，一檔主動(dòng)齒輪 10 的齒數(shù) Z10 17，因此一文件齒輪需要變位元。變位系數(shù) （ 4-11）式中 Z 為要變位的齒輪齒數(shù)。 nts5 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 20 5 五檔變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 5.1 五檔變速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算汽車(chē)五檔變速器齒輪均為漸開(kāi)線(xiàn)齒輪。漸開(kāi)線(xiàn)齒輪除了能滿(mǎn)足傳動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)比恒定不變等傳動(dòng)的基本要求外，還有互換性好、中心距具有可分離性及刀齒刀具制造容易等優(yōu)點(diǎn)。漸開(kāi)線(xiàn)齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的模數(shù)、分度圓壓力角必須分別相等，兩齒輪的螺旋角必須相等而方向相反。中線(xiàn)如圖 5.1 基圓齒形表 5.1 漸開(kāi)線(xiàn)圓柱齒輪的基準(zhǔn)齒形基本要素名稱(chēng) 代號(hào) 標(biāo)準(zhǔn)齒短齒增大齒形角齒形角 20o 20o 25o 齒頂高系數(shù) fo 1.0 0.8 1.0 徑向間隙系數(shù) c 0 .2 5 0 .3 5 mm 0.30mm 0.2mm 齒根圓角半徑 r 0 .3 8 0 .2 5 mm 0.46mm 0.35mm nts 21 （ 1）直齒圓柱齒輪計(jì)算（見(jiàn)表 5.2）檔直齒圓柱齒輪計(jì)算： 2.5m mm 10 13，9 49表 5.2 直齒圓柱齒輪尺寸計(jì)算計(jì)算項(xiàng)目計(jì) 算公式非變位齒輪（ mm）分度圓直徑 mm 10 10 31d m z991 1 9 .5 6d m z齒頂圓直徑 mm *1 0 1 0( 2 )(1 3 2 1 ) 2 . 5 3 6 . 5ad Z h m *99( 2 )( 4 9 2 1 ) 2 . 5 1 2 4 . 5ad Z h m 齒根圓直徑 mm *1 0 1 0( 2 2 )(1 3 2 1 2 0 . 2 5 ) 2 . 52 6 . 2 5fad Z h C m *99( 2 2 )( 4 9 2 1 2 0 . 2 5 ) 2 . 51 1 6 . 2 5fad Z h C m 基圓直徑 mm 1 0 1 0 0c o s3 1 c o s 2 0 2 9 . 8 4bdd 99 0c o s1 1 9 . 5 6 c o s 2 0 1 1 2 . 3 5bdd nts 22 （ 2）斜齒圓柱齒輪計(jì)算表 5.3 斜齒圓柱齒輪計(jì)算名稱(chēng) 公式二擋三擋四檔五檔倒擋螺旋角 30 30 30 30 30 30 30 30 30 30 基圓螺旋角btantan co sbt28 28 28 28 28 28 28 28 28 法面模數(shù)nm/mm 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 端面模數(shù)tm/mm cosnm2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 2.9 法面齒距np/mm nm 7.85 7.85 7.85 7.85 7.85 7.85 7.85 7.85 7.85 端面齒距tp/mm tm 9.11 9.11 9.11 9.11 9.11 9.11 9.11 9.11 9.11 分度圓直徑 d /mm tmZ 42 108 50 100 65 85 75 75 59 齒頂圓直徑ad/mm 2 adh 47 113 55 105 70 90 80 80 64 齒頂高ah/mm *n anmh 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 2.5 齒根高fh/mm *n a n nm h c3.125 3.125 3.125 3.125 3.125 3.125 3.125 3.125 3.125 端面壓力角ttantancostn 230 230 230 230 230 230 230 230 230 基圓直徑bd/mm cos td 38 100 46 92 60 78 69 69 55 nts 23 5.2 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核 1.齒輪彎曲應(yīng)力w計(jì)算（ 1）檔直齒圓柱齒輪： 2.5m mm 10 13 59 4 9 , 2 . 0 4 1 0E M P a 1 0 1 0 31d m zmm，99119d m zmm m a x0 . 5 , 1 4 0 0 . 5 7 0j e j N m m gg（ 5-1） 310102 7 0 2 4 . 5 1 0 m m31jtF d g （ 5-2） 3 310101 0 9 9 1 04 . 5 1 0 4 . 7 8 1 0 m mc o s c o s c o s 2 0 c o s 0tFF oo g（ 5-3） 3992 7 0 2 1 . 1 8 1 0 m m119jtF d g （ 5-4） 3 3999 1 0 9 1 01 . 1 8 1 0 1 . 2 6 1 0 m mc o s c o s c o s 2 0 c o s 0tFF oo g（ 5-5） 10tfw F K K b t y （ 5-6） 1 . 6 51 . 1 0 . 9mmfKKb- 應(yīng) 力集中系數(shù) ，可近似取- 摩檫力影響系數(shù) ，主動(dòng) 輪取，從動(dòng) 齒輪取齒寬（），取 16t - 端面齒距（ mm ）， my - 齒形系數(shù) ，取 0.21310104 . 7 8 1 0 1 . 6 5 0 . 9 6 5 1 . 4 M P a1 6 7 . 8 5 0 . 2 1tfwF K K b t y （ 5-7） 3991 . 2 6 1 0 1 . 6 5 1 . 1 5 3 3 . 0 1 M P a1 6 7 . 8 5 0 . 2 1tfwF K K b t y （ 5-8）當(dāng)計(jì)算載荷取到作用到五檔變速器第一軸時(shí)的最大扭矩maxeT時(shí)，一擋直齒輪的彎曲應(yīng)力在 400 850 MPa （ 2）斜齒輪彎曲應(yīng)力 nts 24 1w FKbtyK （ 5-9）式中 K為重合度影響系數(shù)，取 2.0， K=1.50 二檔齒輪圓周力： 82 6 6 7 8 . 5 NjtTFd（ 5-10）齒輪 8 的當(dāng)量齒數(shù)82 3 . 7 , 0 . 1 5 3c o sn ZZ 可查表得： y18 6 6 7 8 . 5 1 . 5 2 6 0 . 6 5 M P a1 6 7 . 8 5 0 . 1 5 3 2w FKb t y K （ 5-11）同理得：7w 279.36MPa 依據(jù)計(jì)算二擋齒輪的方法可以得到其它檔位的彎曲應(yīng)力，其計(jì)算結(jié)果如下：三擋： 562 7 6 .4 M P a2 6 6 .2 M P aww四擋：

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