1.6L排量轎車手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)
1.6L排量轎車手動(dòng)變速器設(shè)計(jì),排量,轎車,手動(dòng),變速器,設(shè)計(jì)
年
月
日
誠(chéng)信聲明
本人鄭重聲明:本設(shè)計(jì)及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指
導(dǎo)下獨(dú)立完成的,在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文
獻(xiàn)中列出。
本人簽名:
1.6L排量轎車手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)
機(jī)械工程系
趙明東
起 止
進(jìn)行調(diào)查研究,查閱資料,完成開題報(bào)告
初步擬定總體方案,總體方案論證﹑確定方案
確定主要的技術(shù)參數(shù),變速器傳動(dòng)設(shè)計(jì)
結(jié)構(gòu)裝配圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖、主要零件圖能分析
撰寫并編制論文、打印,準(zhǔn)備畢業(yè)答辯資料
年
專業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師(含職稱):
日 期
2014.12.01—2014.12.30
2014.12.31—2015.04.12
2015.04.13—2015.04.22
2015.04.23—2015.06.01
2015.06.02—2015.06.22
月
學(xué)號(hào):
劉申全(副教授)
日
112011130
畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書
設(shè)計(jì)題目:
系部:
學(xué)生:
1.課題意義及目標(biāo)
課題意義:變速器在發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車之間主要起著一種匹配作用。而對(duì)于手動(dòng)變速
器來(lái)說(shuō),不僅有著諸多優(yōu)點(diǎn),同時(shí)手動(dòng)變速器的節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性以及駕駛娛樂(lè)性也決
定了其不可替代性。所以對(duì)于手動(dòng)變速器的研究和設(shè)計(jì)十分重要。
目標(biāo):為學(xué)生畢業(yè)后從事車輛工作打好基礎(chǔ)。
2.主要任務(wù)
根據(jù)轎車的車型特點(diǎn)及相應(yīng)參數(shù)、性能要求,設(shè)計(jì)一款5擋手動(dòng)變速器。
整機(jī)質(zhì)量:1290kg 總傳動(dòng)比:3.5 最大馬力:117PS 最大功率:77kw
最大功率轉(zhuǎn)速:5600rpm 最大扭矩:155N·M 最大扭矩轉(zhuǎn)速:3500rpm
具體內(nèi)容:變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案;零部件結(jié)構(gòu)方案;變速器主要參數(shù)的選擇;
變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算。完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份,附帶相應(yīng)的圖紙。
3. 主要參考資料
[1] 王望予. 汽車設(shè)計(jì)[M]. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2012
[2] 陳家瑞. 汽車構(gòu)造[M] . 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000
[3] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004.5
[4] 林家讓. 汽車底盤簡(jiǎn)明教學(xué)圖解[M]. 北京:電子工業(yè)出版社,2008.1
4. 進(jìn)度安排
設(shè)計(jì)各階段名稱
1
2
3
4
5
審核人:
1.6L排量轎車手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)
摘要:本次設(shè)計(jì)目的在通過(guò)設(shè)計(jì)一款手動(dòng)變速器,實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車的動(dòng)力、換擋操縱的可
靠、傳動(dòng)的平穩(wěn)及效率的改進(jìn)與提高。在已知發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及整個(gè)
車總質(zhì)量的條件下,結(jié)合學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí),重點(diǎn)對(duì)變速器中齒輪的結(jié)構(gòu)、軸的結(jié)構(gòu)等
進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,以及對(duì)變速器的整體傳動(dòng)方案和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算,從而提高汽車的
整體性能。本次設(shè)計(jì)采用設(shè)計(jì)方法比較傳統(tǒng),但所設(shè)計(jì)的變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工、
裝配方便的優(yōu)點(diǎn),因此大大降低了制造成本。因?yàn)榇俗兯倨魅窟x用同步器換檔,所
以具備換檔輕松簡(jiǎn)捷,噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)得到的手動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)方案比
較合理,可為同類產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)提供參考。
關(guān)鍵詞:變速器,齒輪,同步器
Thedesignofcarmanualtransmissionwith1.6Lemission
Abstract:Thepurposeofthedesignamanualtransmission,realizethepowerperformance
and fuel economy, shifting control reliability, driving stability and efficiency
improvement.In agiven enginepower,torque,speed andvehicle total qualityandother
conditions,combineoflearnedknowledge,emphasisonparametersofthetransmissionin
gear, shaft structure size and so on carries on the design and calculation, and the
transmissionofthetransmissionschemeandstructuredesign,soastoimprovetheoverall
performanceofthecar.Thisdesignusesthetraditionaldesignmethod,butthedesignofthe
transmissionhasasimplestructure,processing,assemblingtheadvantagesofconvenient,
thus greatly reduces the manufacturing cost.Because of the transmission use the
synchronizergearshift,soashiftlight,lownoiseadvantages.Thedesignofthemanual
transmissiondesignschemeisreasonable,itcanprovidereferencefortheproductionthat
likeproductdesign.
Keywords:Transmission,Gear,Synchronizer
I
目 錄
前 言.......................................................................................................................1
第1章 變速器的總體方案設(shè)計(jì).................................................................................3
1.1變速器設(shè)計(jì)的基本要求........................................................................................3
1.2變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置方案................................................................................3
1.2.1 固定軸式變速器...............................................................................................3
1.2.2 倒檔布置方案...................................................................................................5
1.2.3 傳動(dòng)方案的最終設(shè)計(jì).......................................................................................6
1.3 變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析...........................................................................6
1.3.1 齒輪形式...........................................................................................................6
1.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式...................................................................................................7
1.3.3 變速器軸承.......................................................................................................7
第2章 變速器主要參數(shù)的選擇和計(jì)算.....................................................................8
2.1 本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù).......................................................................................................8
2.2 擋位數(shù)和傳動(dòng)比...................................................................................................8
2.2.1 擋數(shù)...................................................................................................................8
2.2.2 傳動(dòng)比范圍.......................................................................................................9
2.3 主要參數(shù)的計(jì)算...................................................................................................9
2.3.1 最小傳動(dòng)比的確定...........................................................................................9
2.3.2 最大傳動(dòng)比的確定.......................................................................................10
2.3.3 檔位數(shù)的確定...............................................................................................11
2.4 中心距A............................................................................................................12
2.5 外形尺寸...........................................................................................................12
第3章 變速器各擋齒輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算.................................................................13
3.1 齒輪參數(shù)的選擇...............................................................................................13
3.1.1 模數(shù)...............................................................................................................13
3.1.2 壓力角α.......................................................................................................13
3.1.3 螺旋角...........................................................................................................14
3.1.4 齒寬...............................................................................................................14
II
3.1.5 齒輪變位系數(shù)的選擇原則...........................................................................14
3.1.6 齒頂高系數(shù).................................................................................................15
3.2 各擋齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算...........................................................15
3.2.1一檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定............................................................................15
3.2.2 對(duì)中心距A進(jìn)行修正...................................................................................16
3.2.3 二檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定...........................................................................16
3.2.4 三檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定...................................................................16
3.2.5四檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定....................................................................17
3.2.6五檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定....................................................................17
3.2.7 倒檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定...................................................................18
3.3變速器齒輪的變位及齒輪螺旋角的調(diào)整........................................................19
3.3.1 一擋齒輪的變位...........................................................................................19
3.3.2 倒擋齒輪的變位...........................................................................................20
3.3.3 齒輪螺旋角的調(diào)整.......................................................................................21
3.4 總結(jié)各擋齒輪參數(shù)...........................................................................................22
第4章 變速器齒輪的校核.....................................................................................24
4.1 齒輪材料的選擇原則.......................................................................................24
4.2 變速器齒輪接觸強(qiáng)度校核...............................................................................24
4.2.1 輪齒接觸應(yīng)力...............................................................................................24
4.2.2 各擋齒輪接觸強(qiáng)度校核...............................................................................25
4.3 變速器齒輪彎曲強(qiáng)度校核...............................................................................31
4.3.1 直齒輪彎曲應(yīng)力...........................................................................................31
4.3.2 斜齒輪彎曲應(yīng)力...........................................................................................33
第5章 變速器軸的設(shè)計(jì)與校核.............................................................................37
5.1 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩...............................................................................................37
5.2 軸的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì).......................................................................................37
5.3 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算...................................................................................................38
5.3.1 計(jì)算齒輪的受力...........................................................................................39
5.3.2 軸的剛度驗(yàn)算...............................................................................................39
III
5.3.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算...............................................................................................42
第6章 變速器同步器與操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).............................................................49
6.1 同步器設(shè)計(jì).......................................................................................................49
6.1.1同步器的作用及分類....................................................................................49
6.1.2鎖環(huán)式同步器................................................................................................49
6.1.3 主要參數(shù)的確定...........................................................................................52
6.2 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)...................................................................................................53
6.2.1 變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求...........................................................................53
6.2.2 換檔位置設(shè)計(jì)...............................................................................................54
6.3 變速器殼體.......................................................................................................54
第7章 設(shè)計(jì)總結(jié).....................................................................................................56
參考文獻(xiàn)...................................................................................................................57
致 謝.........................................................................................................................58
IV
言
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
前
隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展,車型的多樣化、個(gè)性化已經(jīng)成為汽車發(fā)展的趨勢(shì)。而
變速器的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為汽車設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。盡管近年來(lái),自動(dòng)變速器和無(wú)級(jí)
變速器技術(shù)迅猛發(fā)展,對(duì)手動(dòng)變速器產(chǎn)生很大的沖擊,但手動(dòng)變速器已經(jīng)應(yīng)用了很長(zhǎng)
時(shí)間,經(jīng)過(guò)反復(fù)改進(jìn)試驗(yàn),其制造技術(shù)已趨于成熟,與其它類型的變速器相比,具有
以下優(yōu)點(diǎn):
1.手動(dòng)變速器經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展, 在變速器市場(chǎng)長(zhǎng)期處于主導(dǎo)地位,各方面的
技術(shù)通過(guò)長(zhǎng)期的積累,已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)成熟的地步。
2.手動(dòng)變速器傳動(dòng)效率較高,理論上比自動(dòng)變速器省油。
3.手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,工藝成熟,市場(chǎng)需求大,且生產(chǎn)成本低。
4.維修方便。
5.可以給汽車駕駛愛(ài)好者帶來(lái)更多的操控快感。
隨著我國(guó)汽車工業(yè)不斷的發(fā)展壯大,以及汽車行業(yè)發(fā)展的迅速,如何設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)
實(shí)惠,工作可靠,性能優(yōu)良,且符合中國(guó)國(guó)情的汽車,已經(jīng)成為當(dāng)前汽車設(shè)計(jì)者所面
臨的嚴(yán)重問(wèn)題。在面臨著機(jī)遇的同時(shí),我們也面臨著挑戰(zhàn),所以在機(jī)遇與挑戰(zhàn)并行的
年代,我們要努力為我國(guó)的汽車工業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。
經(jīng)過(guò)這四年的努力學(xué)習(xí),我掌握了一些基礎(chǔ)知識(shí)和專業(yè)知識(shí)。在大學(xué)即將畢業(yè)的
時(shí)候,而我也將走向工作崗位,按照國(guó)家教委和學(xué)校的要求,我進(jìn)行了對(duì)轎車五檔變
速器的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們對(duì)學(xué)過(guò)的知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用,充分體現(xiàn)了我們對(duì)學(xué)過(guò)的知
識(shí)的掌握程度和創(chuàng)新思維。通過(guò)本次的設(shè)計(jì),我將進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí),提高實(shí)際
應(yīng)用能力,并為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。
在過(guò)去100多年的汽車變速箱的發(fā)展史中,主要經(jīng)歷了從手動(dòng)變速器到自動(dòng)變速
器的發(fā)展過(guò)程。目前世界上使用最多的汽車變速器共有五種形式:無(wú)級(jí)變速器、手動(dòng)
變速器、手自一體變速器、自動(dòng)變速器和雙離合變速器。
隨著汽車工業(yè)快速發(fā)展的今天,隨著燃油價(jià)格的不斷上漲和世界的各種汽車配件
技術(shù)的成熟應(yīng)用,所以變速器的設(shè)計(jì)發(fā)展成為當(dāng)今汽車行業(yè)的主要問(wèn)題:
1.如何設(shè)計(jì)出更加節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)型的變速器,將是變速器乃至汽車發(fā)展所要
面臨的一個(gè)巨大問(wèn)題。
1
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
2.如何能設(shè)計(jì)出一款既操縱方便快捷且還能滿足駕駛員樂(lè)趣的手動(dòng)變速器,已
然成為設(shè)計(jì)者所考慮的重要的問(wèn)題。
3.如何設(shè)計(jì)出具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效傳動(dòng)、車速平穩(wěn)以及駕駛舒適的變速器,一
直都是變速器設(shè)計(jì)者們所要攻克的技術(shù)難關(guān)。
總而言之, 變速器是各類汽車的主要裝置之一,隨著汽車技術(shù)的不斷發(fā)展和大量
的市場(chǎng)需要,變速器行業(yè)將會(huì)在發(fā)展過(guò)程中取得巨大的成就。針對(duì)著變速器行業(yè)市場(chǎng)
的需求,向著操作簡(jiǎn)單、舒適方便、高效率、低油耗且節(jié)能環(huán)保等方向發(fā)展,以達(dá)到
汽車愛(ài)好者的要求及變速器市場(chǎng)的需求。
2
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
第1章 變速器的總體方案設(shè)計(jì)
汽車傳動(dòng)系是汽車的核心組成部分,其目的是調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能,傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)的
動(dòng)力,并將動(dòng)力傳至驅(qū)動(dòng)車輪,使汽車達(dá)到前進(jìn)、后退、停止的要求。變速器則是完
成傳輸動(dòng)力任務(wù)的重要組成部分,也是決定汽車性能的主要部分之一。而且變速器還
可以用來(lái)改變驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,目的是為了在各種不同的行駛的條件下,使汽
車獲得不同的速度,同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳的工作狀態(tài)和優(yōu)良的工作條件下工作。變速
器的結(jié)構(gòu)要求對(duì)汽車的各種性能等都有直接的影響。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,轎車變速
器的設(shè)計(jì)趨勢(shì)是增大其傳遞功率與重量之比,而且還要要求其具有較小的尺寸和優(yōu)良
的性能。
1.1變速器設(shè)計(jì)的基本要求
變速器設(shè)計(jì)的基本要求為:
(1)應(yīng)正確選擇變速器的擋位數(shù),以保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。
(2)設(shè)置空擋和倒擋,保證發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪能長(zhǎng)期分離,是汽車能倒退行駛。
(3)應(yīng)換擋迅速、省力、方便。
(4)設(shè)置動(dòng)力輸出裝置。以便必要時(shí)能進(jìn)行功率輸出。
除此之外,變速器還應(yīng)當(dāng)滿足高效率、低噪聲、低成本、體小質(zhì)輕及制造容易、
維修方便等要求。
1.2變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置方案
1.2.1 固定軸式變速器
轎車常用變速器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案主要有兩種:兩軸式變速器和中間軸式變速
器。
中間軸式變速器,如圖1.1所示,常用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后置
后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。其主要優(yōu)點(diǎn):傳遞效率高,磨損及噪音也最小,在齒輪中心距較
小的情況下仍然可以獲得較大的傳動(dòng)比。其缺點(diǎn)是:除直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率
有所下降。
而兩軸式變速器,如圖1.2所示,多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。與中間
3
中間軸式變速器
兩軸式變速器
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
軸式變速器相比,它具有軸和軸承數(shù)少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小等優(yōu)點(diǎn),同時(shí),也具有傳
動(dòng)效率高,噪聲小的優(yōu)點(diǎn)。
圖1.1
圖1.2
4
兩軸式變速器傳動(dòng)方案
倒擋布置方案
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
綜上所述,就中間軸式變速器與兩軸式變速器相比較而言,本次設(shè)計(jì)的1.6L轎
車變速器的驅(qū)動(dòng)形式屬于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng),且可安置變速器的空間較小,對(duì)變速
器的要求也較高,所以選用兩軸式變速器作為傳動(dòng)方案。
圖1.3為兩軸式變速器傳動(dòng)方案。其特點(diǎn)是:變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪
做成一體;其倒擋傳動(dòng)通常采用滑動(dòng)齒輪,而其它擋位則用齒輪嚙合傳動(dòng)。
圖1.3
1.2.2 倒檔布置方案
圖1.4為常見的倒擋布置方案。
圖1.4
5
[3]
傳動(dòng)方案
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
1.2.3 傳動(dòng)方案的最終設(shè)計(jì)
通過(guò)對(duì)以上的變速器方案的分析與選擇,并根據(jù)任務(wù)與要求,最后確定的傳動(dòng)方
案如圖1.5所示。各檔的同步器裝在輸出軸上,倒擋傳動(dòng)采用常嚙合齒輪,已達(dá)到換
擋更為輕便的目的。
圖1.5
其傳動(dòng)路線為:
1檔:輸入軸→1→2→2、4間同步器→二軸→輸出;
2檔:輸入軸→3→4→2、4間同步器→二軸→輸出;
3檔:輸入軸→5→6→6、8間同步器→二軸→輸出;
4檔:輸入軸→7→8→6、8間同步器→二軸→輸出;
5檔:輸入軸→9→10→10、13間同步器→二軸→輸出;
倒檔:輸入軸→11→12→13→10、13間同步器→二軸→輸出
1.3 變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析
變速器的設(shè)計(jì)方案應(yīng)滿足使用性能強(qiáng)、制造簡(jiǎn)單、方便維護(hù)等要求。同時(shí)也要考
慮齒輪形式、換檔機(jī)構(gòu)形式、軸承形式等影響變速器工作的因素。
1.3.1 齒輪形式
6
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種形式。
就斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪比較而言,斜齒圓柱齒輪具有壽命長(zhǎng),工作時(shí)噪
聲低等優(yōu)點(diǎn);而缺點(diǎn)則是加工復(fù)雜,工作時(shí)有軸向力。而在本次設(shè)計(jì)中,前進(jìn)檔位齒
輪均用斜齒圓柱齒輪,倒檔則用直齒圓柱齒輪。
1.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式
變速器換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有嚙合套、直齒滑動(dòng)齒輪和同步器換擋三種。就三種
換擋形式的優(yōu)缺點(diǎn)相比較而言,再結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求,則采用同步器換擋比較合適,
同時(shí)也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
1.3.3 變速器軸承
變速器中的軸承常有:圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、滑動(dòng)
軸套等。在眾多軸承中,結(jié)合各種軸承的特點(diǎn)與使用場(chǎng)合、方式、方法等,得出本次
設(shè)計(jì)采用滾針軸承與深溝球軸承比較合適。
7
數(shù)據(jù)
1290
185
117
77
5600
155
195/65R15
3.5
單位
kg
km/h
PS
kW
rpm
N?m
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
第2章 變速器主要參數(shù)的選擇和計(jì)算
2.1 本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)
本設(shè)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)見表2.1
表2.1 整車主要技術(shù)參數(shù)
參數(shù)名稱
整車總質(zhì)量
最高車速
最大馬力
發(fā)動(dòng)機(jī)功率
最大功率轉(zhuǎn)速
最大扭矩
輪胎規(guī)格
總傳動(dòng)比
2.2 擋位數(shù)和傳動(dòng)比范
2.2.1 擋數(shù)
變速器的擋數(shù)能夠決定汽車的基本性能。但是擋數(shù)越多,變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,
而其整體的尺寸和質(zhì)量也隨之增大,而且在車輛行駛過(guò)程中換擋次數(shù)也隨之增加。相
對(duì)來(lái)說(shuō),在最低擋傳動(dòng)比不變的情況下,增加變速器的擋位數(shù)會(huì)使變速器中相鄰的低
擋位與高擋位之間的傳動(dòng)比的比值減小,這樣則更容易換擋。
擋數(shù)選擇的要求:
(1)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值在1.8以下。
8
[5]
rn
i i
max
n
n
0
max
g 0
5
p
pr
i ua 0.75′190
坡道時(shí),驅(qū)動(dòng)力
5600′308′10
g5
-3
max
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(2)高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比的比值要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的比值小。
2.2.2 傳動(dòng)比范圍
變速器傳動(dòng)比范圍是指變速器最高檔與最低檔傳動(dòng)比的比值。由于本次設(shè)計(jì)的最
高檔位五擋是超速擋,其傳動(dòng)比的范圍為0.7~0.8。而影響最低檔傳動(dòng)比選取的有諸
多因素。所以本設(shè)計(jì)初選最高檔傳動(dòng)比為0.75。
2.3 主要參數(shù)的計(jì)算
2.3.1 最小傳動(dòng)比的確定
發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為:
ua =(0.377 ~0.472) (2.1)
式中
ua——汽車行駛速度(km/h);
n ——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min);
r ——車輪滾動(dòng)半徑(m);
ig ——變速器傳動(dòng)比;
i0 ——主減速器傳動(dòng)比。
已知:最高車速ua =190km/h;最高檔為超速檔,傳動(dòng)比ig =0.75;車輪滾動(dòng)
半徑由所選用的輪胎規(guī)格195/65R15得到r=308(mm);發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 =n =5600
(r/min);由公式(2.1)得到主減速器傳動(dòng)比計(jì)算公式:
i =(0.377~0.472) =(0.377~0.472)′ =4.56~5.71
為了使汽車達(dá)到最高車速,初取i0=4.6。
2.3.2 最大傳動(dòng)比的確定
影響最大傳動(dòng)比的因素有:最大爬坡度、一檔動(dòng)力因數(shù)、附著力和汽車最小穩(wěn)定
車速。若按最大爬坡度計(jì)算,則可用一檔通過(guò)要求的最大坡道角a
9
3
——車輛總重量(N);
——坡道面滾動(dòng)阻力系數(shù)(對(duì)瀝青路面f
——主減速器傳動(dòng)比;
——變速器傳動(dòng)比;
——車輪滾動(dòng)半徑;
.7o)
(Gfcos
Te i
a
0
(1290′9.8′0.015′cos16.7 +1290′9.8′sin16.7o)′0.308
1
0
Gfcos
=0.01~0.02,取0.01);
+G
max0ht
=1290
o
155′4.6′0.894
£G2j
+
sin )r
max max
=1.84
(2.4)
Gsin
max
(2.2)
(2.3)
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應(yīng)大于或等于此時(shí)的滾動(dòng)阻力和上坡阻力(加速阻力為零,空氣阻力忽略不計(jì))。用
公式表示如下:
Temaxi0ight
r
式中
G
f
Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩(N·m);
i0
ig
——傳動(dòng)效率;
r
30%的坡,大約16
由公式(2.2)得:
ig13
已知:m kg;f =0.015;a =16.7o;r=0.308m;Te =155N·m;
i =4.6;g=9.8m/s2;ht=95%′96%′98%=89.4%,把以上數(shù)據(jù)代入(2.3)式:
ig 3
同時(shí),一擋傳動(dòng)比還應(yīng)滿足附著條件。即用一檔發(fā)出最大驅(qū)動(dòng)力時(shí),驅(qū)動(dòng)輪不產(chǎn)
生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公式表示如下:
Temaxiig1ht
r
式中
10
~0.8之
£
2
0
7711.62′0.8′0.308
1
ig £2.98
1 2 3 4
2 3 4
5 1
g1
i
1 2 3
G r
Temaxi
=1290′9.8′0.61=7711.62N;j
=0.894,把以上數(shù)據(jù)代入(2.5)式得:
155′4.6′0.894
1
= = = =q
(2.6)
=0.75,ig =2.4,故
g5
ig =1.004,
2j
0ht
=0.8;r=
?2.98
4
(2.5)
0.308m;Te
ig =0.75
max
5
=155N·m;
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G2——驅(qū)動(dòng)輪的地面法向反力;對(duì)于FF轎車,空載時(shí)前軸負(fù)荷為汽車總重的
56%~66%,即平均前軸負(fù)荷為汽車總重的61%;
——驅(qū)動(dòng)輪與地面間的附著系數(shù);對(duì)干燥凝土或?yàn)r青路面j可取0.7
間。
由公式(2.4)得:
ig1
已知:G
i =4.7;ht
ig £
所以,一檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的選擇范圍是:
1.84£
初選一檔傳動(dòng)比為2.4。
2.3.3 檔位數(shù)的確定
一般汽車各擋傳動(dòng)比按等比級(jí)數(shù)分配,即
ig ig ig ig
ig ig ig ig5
式中:q為各擋之間的公比。
因初選五檔傳動(dòng)比為0.75,即ig
q= =1.337<1.8
滿足相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值在1.8以下。
因此,各擋傳動(dòng)比與一擋傳動(dòng)比的關(guān)系為:
ig =2.4, ig =1.795, ig =1.343,
11
[8]
A
emaxi1hg
A
1
(8.9~9.3)×3 63.14~65.98mm
[1]
(2.7)
=2.4;
155′2.4′0.96=
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
2.4 中心距A
中心距 的大小對(duì)變速器的尺寸、體積和質(zhì)量有很大影響,而所選的中心距還應(yīng)
能保證齒輪的強(qiáng)度。因此,最小許用中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒的強(qiáng)度來(lái)確定。
初選中心距A時(shí),可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式:
A=KA3T
式中 A — 變速器中心距(mm);
KA — 中心距系數(shù),一般轎車:K =8.9~9.3;
Temax— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩(N·m);
i1 — 變速器一擋傳動(dòng)比,ig
— 變速器傳動(dòng)效率,取0.96 ;
則有:
A=
轎車變速器的中心距在60~80mm范圍內(nèi)變化,故初取A=65mm。
2.5 外形尺寸
變速器的尺寸,影響其橫向尺寸的因素為,齒輪直徑、倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)
的布置。影響變速器殼體軸向尺寸的因素,檔數(shù)、換檔機(jī)構(gòu)形式及齒輪形式。
乘用車變速器殼體的軸向尺寸可參考下列公式選用:
L=(3.0~3.4)A=(3.0~3.4)′65=195~221 mm
初選長(zhǎng)度為210mm。
變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。
12
[6]
汽車變速器齒輪的法向模數(shù)m
微型、輕型轎車
2.25~2.75
汽車變速器常用齒輪模數(shù)
1.00
1.75
n
中級(jí)轎車
2.75~3
1.25
2.25
中型貨車
3.50~4.5
1.5
2.75
重型貨車
4.50~6
2.00
3.25
2.50
3.50
3.00
3.75
4.00
4.50
5.00
5.50
6.00
—
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
第3章 變速器各擋齒輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算
3.1 齒輪參數(shù)的選擇
3.1.1 模數(shù)
齒輪選取模數(shù)的原則是:就齒寬與模數(shù)的關(guān)系而言,減小噪聲,減小模數(shù),同時(shí)
增加齒寬;減小質(zhì)量,應(yīng)該增加模數(shù),同時(shí)減少齒寬;就工藝而言,各檔齒輪應(yīng)該選
用一種模數(shù);就強(qiáng)度而言,各檔齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。而對(duì)于轎車來(lái)說(shuō),減少噪聲尤
為重要,因此模數(shù)應(yīng)選得小些。
變速器用齒輪模數(shù)的范圍見表3.1
表3.1
車型
mn
所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1357—1987的規(guī)定,見表3.2。選用時(shí),應(yīng)優(yōu)先
選用第一系列。
表3.2
第一系列
第二系列
根據(jù)表3.1及表3.2,一、二檔及倒擋齒輪的模數(shù)定為2.5mm,三、四、五檔的模
數(shù)定為2.25mm,嚙合套和同步器的模數(shù)定為2.5mm。
3.1.2 壓力角α
較小的壓力角,重合度較大,傳動(dòng)平穩(wěn)且噪聲較低;較大的壓力角,可提高輪齒
13
齒形
高齒并修的齒形
GB1356—78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)
齒形
GB1356—78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)
齒形
n
c
壓力角α
14.5o,15°,16°,16.5°
20°
抵擋、倒擋齒輪22.5°,
25°
螺旋角β
25°~45°
20°~30°
小螺旋角
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
的強(qiáng)度。所以,選取適當(dāng)?shù)膲毫怯葹橹匾?
國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°,所以本次設(shè)計(jì)為了加工方便,除了需要變位齒輪
外,全部選用標(biāo)準(zhǔn)壓力角20°。參考表3.3。
3.1.3 螺旋角
齒輪的螺旋角對(duì)齒輪工作有著較大的影響。其選擇的大小各有優(yōu)缺點(diǎn),較大的螺
旋角,可使齒輪工作時(shí)平穩(wěn)、噪聲降低。但是螺旋角過(guò)大,齒的強(qiáng)度雖然提高,但其
抗彎強(qiáng)度下降。因此,齒輪螺旋角的選擇要綜合其抗彎強(qiáng)度與接觸強(qiáng)度,本設(shè)計(jì)初選
螺旋角全部為25°。
表3.3 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角和螺旋角
項(xiàng)目
車型
轎車
一般貨車
重型車
3.1.4 齒寬
齒寬對(duì)變速器的尺寸、以及其工作的諸多性能有著較大的影響。
而通常根據(jù)齒輪模數(shù)m(m )的大小來(lái)選定齒寬b:
直齒:b=kcm,kc為齒寬系數(shù),取為4.4~7.0;
斜齒:b=kmn,kc取為7.0~8.6;
初取直齒kc=7,斜齒kc=8。而不同的齒寬對(duì)齒輪的工作的影響也不同,所以各
個(gè)齒輪的齒寬在后續(xù)的設(shè)計(jì)中再做進(jìn)一步調(diào)整。
3.1.5 齒輪變位系數(shù)的選擇原則
采用變位齒輪的原因:
(1)配湊中心距;
(2)提高齒輪的強(qiáng)度和使用壽命;
14
z
z
2Acos
mn
n
2
z 33
1
2
1
(3.2)
2
z 14
=2.4
=2.357
1
(3.1)
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
(3)降低齒輪工作時(shí)的噪聲。
變位齒輪主要有高度變位和角度變位兩類。在這兩類中,角度變位可獲得良好的
嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo),所以采用角度變位的較多。
變位系數(shù)的選擇原則 :
(1)對(duì)于高擋齒輪,應(yīng)按最大接觸強(qiáng)度選擇變位系數(shù)。
(2)對(duì)于低擋齒輪,應(yīng)根據(jù)小齒輪的齒根強(qiáng)度及危險(xiǎn)斷面齒厚相等的條件來(lái)選
擇大、小齒輪的變位系數(shù)。
(3)總變位系數(shù)越小,齒輪齒根抗彎強(qiáng)度越低。對(duì)其變位系數(shù)的選擇有著諸多
影響,就其而言,本設(shè)計(jì)應(yīng)在后續(xù)設(shè)計(jì)中考慮是否在對(duì)齒輪進(jìn)行變位的需要。
3.1.6 齒頂高系數(shù)
齒頂高系數(shù)對(duì)齒輪本身以及其工作有著很大的影響。而在齒輪加工精度提高以
后,包括我國(guó)在內(nèi),規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00。所以本設(shè)計(jì)的齒頂高系數(shù)取1.00。
3.2 各擋齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算
在中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角選定以后,可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方
案來(lái)分配和確定各檔齒輪的齒數(shù)。
3.2.1一檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定
一檔傳動(dòng)比為:
i1=
zh=
已知:A=65mm; =25o; m =2.5, 將數(shù)據(jù)帶入(3.1),(3.2)兩式,齒數(shù)取
整,轎車z1可在12~17之間選取,得z1=14, z =33。
則一檔傳動(dòng)比為:
i = =
3.2.2 對(duì)中心距A進(jìn)行修正
15
=
= =
65mm,A為標(biāo)準(zhǔn)中心矩。
z
z
=
n
4
z 30
2
z
3
=
0 n
m zh
2cosb
mn′(z1+z2)
2′cos
0
4
3
mn(z3+z4)
2cosb
=25o;將數(shù)據(jù)代入(3.4)、(3.5)兩式,齒數(shù)取
4
z 17
6
z
mn(z5+z6)
2cosb
=25o;將數(shù)據(jù)代入(3.6)、(3.7)兩式,齒數(shù)
n
2.5′(14+33)
2′cos25°
o1.795
(3.5)
3
(3.6)
5
(3.7)
(3.3)
=64.8mm
(3.4)
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
由式(3.2),得
A
則
A'
取整得A0=
3.2.3 二檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定
二檔傳動(dòng)比為:
i2=
A0
已知:A0=65mm,m =2.5,b
整得:z3=17, z =30。
則二檔傳動(dòng)比為:
i = = =1.765
3.2.4 三檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定
三擋傳動(dòng)比為:
i = o1.343
A0
已知:A=65mm,m =2.25,b
16
z 30
3
z
4
=
n
z 26
4
z
5
=
0 n
6
z 22
8
z
mn(z7+z8)
2cosb
=25o;將數(shù)據(jù)代入(3.8)、(3.9)兩式,齒數(shù)
8
z 26
10
z
mn(z9+z10)
2cosb
=25o;將數(shù)據(jù)代入(3.10)、(3.11)兩式,齒
=1.364
5
(3.8)
7
(3.9)
7
(3.10)
9
(3.11)
太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)
取整得:z5=22,z6=30。
所以三檔傳動(dòng)比為:
i = =
3.2.5四檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定
四擋傳動(dòng)比為:
i = o1.004
A0
已知:A0=65mm;m =2.25,b
取整得:z7=26,z8=26。
所以四檔傳動(dòng)比為:
i = = =1.000
3.2.6五檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定
五擋傳動(dòng)比為:
i = o0.75
A0
已知:A=75mm,m =2.25,b
數(shù)取整得:z9=30,z10=22。
所以五檔傳動(dòng)比為:
17
z 22
5
z z z
倒 1
+
=(z11
=(z13
13
z
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排量
轎車
手動(dòng)
變速器
設(shè)計(jì)
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1.6L排量轎車手動(dòng)變速器設(shè)計(jì),排量,轎車,手動(dòng),變速器,設(shè)計(jì)
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