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汽車變速箱設計

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更新時間：2014-02-13
發布人： majianyong

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摘要
變速箱是由裝在變速箱殼體內各軸上不同齒數的齒輪和操縱機構組成的。根據需要將不同軸上不同齒數的齒輪嚙合在一起，進行變速和改變從動齒輪的轉動速率、方向，達到改變扭矩，轉速和行駛方向的目的。變速箱可改變傳動比，實現倒檔和實現空擋。在變速箱中，齒輪，軸和操縱機構起著重要的作用。在設計的過程中主要各檔傳動比進行分配、計算，對各檔齒輪齒數分配、計算，并對齒輪進行設計、計算，強度校核；對軸進行強度和剛度校核。變速箱的操縱機構設計包括選換擋機構設計和鎖定機構設計兩部分。選換擋機構包括操縱蓋，撥叉，撥快，撥叉軸設計。鎖定機構設計包括自鎖機構設計，互鎖機構設計和聯鎖機構設計。

關鍵字：齒輪；軸；軸操縱機構；鎖定機構
DESING of a CERTAIN TYPE of GEARBOX
Gearbox is mounted on the shaft inside the gearbox housing of the gear teeth of different institutions and manipulation. According to the different needs of different axis of the gear teeth mesh together, the driven gear change speed and direction of rotation to change the torque, speed and direction for the purpose of traveling. Gearbox Can change the transmission ratio to achieve the realization of reverse and neutral. In the gearbox, the gear, shaft and bearings play an important role. In the process of designing the gear to check for strength; on the shaft to check the strength and stiffness; on the life of the bearings and check the limits of speed. Transmission shift control mechanism design, including design and the design of locking mechanism in two parts. The design of locking mechanism, including self-locking design, interlocking design and the design of interlocking institutions
Key words: Gear Axis Manipulation of body Locking mechanism

目錄
前言 - 3 -
第一章機械式變速器的概述及其方案的確定 - 5 -
第一節變速器傳動機構的結構分析與型式選擇 - 6 -
1.1.1、檔位數的確定 - 6 -
1.1.2、傳動形式的確定 - 7 -
1.1.3、倒檔的形式及布置方案 - 9 -
1.1.4、變速器操縱機構方案分析 - 11 -
第二節變速器主要零件的方案分析 - 11 -
1.2.1、齒輪 - 11 -
1.2.2、軸的結構形式 - 12 -
1.2.3 、換檔結構型式 - 12 -
第二章變速器整體性能參數的確定 - 13 -
2.1、檔數和傳動比 - 13 -
2.2、中心距 - 15 -
第三章齒輪詳細參數設計 - 15 -
第一節齒輪參數 - 15 -
3.1.1、齒輪模數 - 15 -
3.1.2、齒形、壓力角α、螺旋角β和齒寬b - 16 -
3.1.3、各檔齒輪齒數的確定 - 17 -
第二節齒輪參數的詳細計算及校核 - 19 -
各齒輪參數表 - 23 -
第四章變速器軸的設計計算 - 24 -
第一節軸的結構及計算 - 24 -
4.1.1、軸的功用及設計要求 - 24 -
4.1.2、軸尺寸初選 - 24 -
4.1.3、軸的結構形狀 - 25 -
4.1.4、軸的受力分析 - 27 -
4.1.5、軸的強度計算及校核 - 29 -
第二節軸上花鍵的設計計算 - 32 -
第五章同步器的設計 - 33 -
5.1同步器的結構 - 33 -
5.2、同步環主要參數的確定 - 35 -
第六章操縱機構 - 36 -
6.1、自鎖裝置 - 36 -
6.2、互鎖裝置 - 37 -
6.3、倒檔鎖裝置 - 38 -
第七章變速器軸承的選擇 - 38 -
7.1、軸承的轉速 - 38 -
7.2、軸承的受力分析 - 39 -
參考文獻 - 42 -
結論 - 43 -
致謝 - 44 -
前言
目前汽車上廣泛采用的活塞式內燃機，其扭矩變化范圍較小，而復雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當大的范圍內變化。為解決此矛盾，擴大驅動輪扭矩和轉速的變化范圍，以適應其經常變化著的行駛條件，同時又使發動機保持在較為有利的工況下工作，汽車傳動系的傳動比必須是可以改變的，即能起變速作用。
變速器與發動機相接，是傳動系的變矩－―變速機構。由傳動機構和操縱機構兩部分組成。大多數汽車的變速器都設有多個前進檔位，用于改變發動機的轉矩及轉速，驅動汽車車輪的齒輪系統。當離合器接合時，變速器通過其輸入軸接收來自發動機的轉矩，轉矩接著通過一組齒輪傳遞，或增大或直接傳遞，最后產生的轉矩推動間接與驅動車輪相連的變速器輸出軸轉動，以適應汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對驅動車輪牽引力及車速的不同要求。此外，變速器還應用于使汽車能倒退行駛和在起動發動機以及汽車滑行或停車時使發動機與傳動系保持分離；必要時還應有動力輸出功能。
從現在市場上不同車型所配置的變速器來看，主要分為如下五大類：
一、手動變速器(MT)
手動變速器（Manual Transmission），也稱手動擋，即用手撥動變速桿才能改變變速器內的齒輪嚙合位置，改變傳動比，從而達到變速的目的。轎車手動變速器大多為四擋或五擋有級式齒輪傳動變速器，并且通常帶同步器，換擋方便，噪音小。手動變速在操縱時必須踩下離合，方可撥得動變速桿。手動變速器是與自動變速器相對而言的，其實在自動變速器出現之前所有的汽車都是采用手動變速器。手動變速器是利用大小不同的齒輪配合而達到變速的。
二、自動變速器（AT）
自動變速器（Automatic Transmission），利用行星齒輪機構進行變速，它能根據油門踏板程度和車速變化，自動地進行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。雖說自動變速汽車沒有離合器，但自動變速器中有很多離合器，這些離合器能隨車速變化而自動分離或合閉，從而達到自動變速的目的。
三、手動/自動變速器（AMT）
　自動變速器（Automatic/ Manual Transmission）能根據車速、油門、駕駛員命令等參數，確定最佳擋位，控制原來由駕駛員人工完成的離合器分離與接合、換擋手柄的摘擋與掛擋以及發動機的油門開度的同步調節等操作過程，最終實現換擋過程的操縱自動化。AMT保持了原有機械變速器的基本結構，比較常用的進口AT（液力變矩器自動變速器），具有傳動效率高、結構緊湊、成本低、易于制造、工作可靠及操縱方便等優點，尤其是其省油的特點適合于我國大、中巴與載重車應用。
四、無級變速器（CVT）
無級變速器 ( Continuously VariableTransmission)。這種變速器也稱為無段變速箱或者無級變速器。這種變速器和普通自動變速器的最大區別是它省去了復雜而又笨重的齒輪組合變速傳動，而只用了兩組帶輪進行變速傳動。通過改變驅動輪與從動輪傳動帶的接觸半徑進行變速，其設計構思十分巧妙。由于CVT可以實現傳動比的連續改變，從而得到傳動系與發動機工況的最佳匹配，提高整車的燃油經濟性和動力性，改善駕駛員的操縱方便性和乘員的乘坐舒適性，所以它是理想的汽車傳動裝置。無段變速箱轎車一樣有自己的檔位，停車檔P、倒車檔R、空檔N、前進檔D等，只是汽車前進自動換檔時十分平穩，沒有突跳的感覺。
五、雙離合變速器（DCT）
雙離合變速器（Double clutch Transmission）基于手動變速器而又不是自動變速器，除了擁有手動變速器的靈活性及自動變速器的舒適性外，還能提供無間斷的動力輸出。而傳統的手動變速器使用一臺離合器，當換擋時，駕駛員須踩下離合器踏板，使不同擋的齒輪做出嚙合動作，而動力就在換擋期間出現間斷，令輸出表現有所斷續。
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