汽车设计0302 变速器传动机构布置方案
汽车设计讲稿-第三章 机械式变速器设计.
第三章机械式变速器设计§3-1概述一、功用：1、改变发动机传递的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引力和速度, 使发动机在最有利的工况范围工作2、(滑行或停车时使发动机和传动系)分离3、改变方向4、动力输出二、设计要求：1、保证汽车动力性和经济性-档数正确，传动比范围和各档传动比大小合理。
2、有空档。
用来切断发动机动力驱动轮的传输。
3、有倒档。
4、有动力输出装置。
5、换档迅速轻便。
6、工作可靠。
标准：行驶中无跳档、乱档及换档冲击。
7、 高，应尽可能设直接档(直接档i=1, 但i=1不一定是直接档。
i=1，两轴，不是直接档；三轴，是直接档)8、噪声低三、分类：1、按档数：三、四、五、多2、按轴：1）固定轴式（应用广泛）：两、中间、双中间、多中间2）旋转轴式（用于液力机械变速器，易实现换档自动化）§3-2变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析1、固定轴式变速器1）两轴式(多用于前置前驱动乘用车，为什么？)A、图例讲解：就图3-1 a）为例a、符号表示：输入输出、拨叉、常啮合齿轮、啮合套、同步器、配合方式（固定、滑动套）b、换档方式、各档传递路线（高速档和低速档）c、倒档实现：直齿滑动心轴，插入中间齿轮：B、特点：a、只有两个轴（倒档不算）, 输出轴与主减速器主动齿轮做成一体（乘用车发动机纵置用圆锥，横置用圆柱）b、无直接档c、各前进档均只经一对齿轮传动，一挡速比不可能很大d、除倒档以外，共他档均用常啮合齿轮传动e、同步器多数装在输出轴上（同一档主动齿轮尺寸小）2）中间轴式：就图3-2a)分析特点：a、有三根轴（倒档不算）。
第一轴前经轴承支飞轮，后与主动齿轮成一体；第二轴前经轴承支第一轴后端孔内，后与万向节联；中间轴。
b、第一、二轴在同一直线上，可布置直接档→齿轮、轴承不受载，η↑，磨损↓，噪声↓；c、除直接档外，其他档均经两对齿轮传递。
→当中心距A不太大时，速比i可取大值d、除倒档以外，共他档不一定用常啮合齿轮传动e、同步器多数装在输出轴上（同一档主动齿轮尺寸小）2、倒档布置1）传动方案：直齿滑动a）传动路线中加入中间传动齿轮；简单，但中间传动齿轮是在最不利的正、负交替对称变化的弯曲应力状态下工作。
第二节 变速器传动机构布置方案
第二节 变速器传动机构布置方案机械式变速器因具有结构简单，传动效率高，制造成本低和工作可靠等优点，在不同形式的汽车上得到广泛应用。
一.传动机构布置方案分析变速器传动机构有两种分类方法。
根据前进挡数的不同，有三，四，五和多挡变速器。
根据轴的形式不同，分为固定轴式和旋转轴式（常配合行星齿轮传动）两类。
固定轴式又分为两轴式，中间轴式，双中间轴式变速器。
固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。
旋转轴式主要用于液力机械式变速器。
与中间轴式变速器比较，两轴式变速器有结构简单，轮廓尺寸小，布置方便，中间挡位传动效率高和噪声低等优点。
因两轴式变速器不能设置直接挡，所以在高档工作时齿轮和轴承均承载，不仅工作噪声增大，且易损坏。
此外，受结构限制，两轴式变速器的一挡速比不可能设计得很大。
图3-1示出用在发动机前置前轮驱动轿车的两轴式变速器传动方案。
其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，发动机纵置时，主减速器采用弧齿锥齿轮或双曲面齿轮，发动机横置时则采用圆柱齿轮；多数方案的倒档传动常用滑动齿轮，其他挡位均用常啮合齿轮传动。
图3-1F中的倒挡齿轮为常啮合齿轮，并用同步器换挡；同步器多数装在输出轴上，这是因为一挡主动齿轮尺寸小，同步器装在输入轴上有困难，而高档同步器可以装在输入轴的后端，见图3-1D，E；图3-1D所示方案的变速器有辅助支承,用来提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声。
图3-1F所示方案为五挡全同步器式变速器，以此为基础，只要将五挡齿轮用尺寸相当的隔套替代，即可改变为四挡变速器，从而形成一个系列产品。
图3-2，图3-3，图3-4分别示出了几种中间轴式四，五，六挡变速器传动方案。
它们的共同特点是：变速器第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接得到直接挡。
使用直接挡，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动机转矩经变速器第一轴和第二轴直接输出，此时变速器的传动效率高，可达90%以上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少。
汽车构造-底盘3-变速器
利用不同齿数的齿轮对相互啮合，以改 变变速器的传动比 Shifting principle
Input shaft Output shaft
三、常见的换档方式
1、利用滑动齿轮换档 Shift by sliding gears
优点Advantages： 结构简单，制造容易， 成本低。
缺点Disadvantages： 换档冲击大，影响齿轮 寿命；直齿齿轮工作噪 音大。
1、从低档换入高档 From low gear to high gear 2、从高档换入低档 From high gear to low gear
2、四档齿轮 1、第一轴
3、接合套 4、五档齿轮 5、第二轴
8、花键毂
7、中间轴 四档齿轮
6、中间轴 五档齿轮
圆周速度 V
齿轮4
齿轮2、3
从低档换入高档
四、三轴式变速器 three-shaft
5th gear
Z5
Z4 Z3
Z1 Z2
Input shaft
Output shaft
Z10
Counter shaft
Z6
Z8 Z7
Z9 Z11
Reverse shaft
Z12
传动路线Transmission route 传动比Transmission /gear ratio
V4 V2
V3
摘档时刻
适宜的换档时刻
时间 T
圆周速度 V
齿轮3、 4
齿轮2
从高档换入低档
V4
b
V2 V3
a c
摘档时刻 空档加油时刻
时间 适宜的换档时刻 T
二、锁环式惯性同步器
Lock ring type Synchronizer
变速器设计(计算实例)
目录一、变速器传动机构布置方案的选择 (2)二、确定中心距 (2)三、确定齿轮的基本参数 (3)四、确定各挡齿轮齿数 (3)五、齿轮的变位与齿轮各参数的确定 (7)六、齿轮强度校核 (8)七、初选轴的直径 (14)八、轴的强度校核 (15)九、选择轴承 (18)十、参考文献 (18)设计参数：变速器型号：CAS5-20A 型各挡传动比：1 5.568i = 2 2.832i = 3 1.634i = 4 1.000i = 50.794i =5.011R i =传递的最大转矩：max 196e T N m =一、变速器传动机构布置方案的选择CAS5-20A 型变速器为中间轴式机械变速器，有5个前进挡和1个倒挡。
前进挡均带有滑块式同步器。
壳体采用前、后对开式结构。
具体传动示意图如下：二、确定中心距中间距A 为中间轴与第二轴的间距A= max 31A e g K T i η 其中A K 为中心距系数，对于货车A K =8.6～10.6。
g η为0.96。
试选A K =10.0，则：A= 39.0196 5.5680.96⨯⨯三、确定齿轮的基本参数 1、模数第一轴常啮合斜齿轮法向模数n mn m= 0.470.47 取n m =3.0一挡采用直齿轮，则：m=0.33=0.33 取m=3.5考虑到齿轮的加工方便，不少变速器采用几种模数。
即抵挡齿轮用大模数，高档齿轮采用小模数。
变速器所用模数大致范围：轻型货车为2.5～3.5 所以最终确定：第一挡和倒挡齿轮采用直齿，模数m=3.5； 其余各挡齿轮、常啮合齿轮模数n m =3.0；2、压力角因国家规定的标准压力角为20º，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为20º，即α=20º。
3、螺旋角对于货车斜齿轮螺旋角的初选范围为β=18º～26º 初选螺旋角β=20º4、齿宽根据齿轮模数m （n m ）的大小来选定齿宽： 直齿b=c k m ，c k 为齿宽系数，取为4.5～8.0 斜齿b=c n k m ，c k 取为6.0~8.5所以初选：1b =2b =8.03⨯=24mm 7b =8b =8.03⨯=24mm 3b =4b =8.03⨯=24mm 9b =10b =8.0 3.5⨯=28mm 5b =6b =8.03⨯=24mm 倒挡 b=8.0 3.5⨯=28mm四、确定各挡齿轮齿数◆ 1i =29110Z Z Z Z 直齿h Z = 2Amh Z =52.23对于中型货车，初选10Z =139Z =10h Z Z -=39.23 取整9Z =40◆ 修正中心距 A=2h Z m =13.5(4013)2⨯⨯+ =92.75mm 取整A=93mm◆ 常啮合齿轮副齿轮确定21Z Z =1019Z i Z ⨯=135.56840⨯ ………………1 A=12()2cos n m Z Z β+=123.0()2cos 20Z Z ⨯+=93 (2)联立1、2得： 1Z =21 2Z =38 此时，1i =29110Z Z Z Z =5.568 与设计传动比一致 修正螺旋角：cos β=12()2n m Z Z A+=0.9516则：'2β=19º12´48” ◆ 二挡齿轮副齿数确定78Z Z = 122Z i Z ⨯=212.83238⨯ ……………1 A=788()2cos n m Z Z β+=93 (2)28tan tan ββ=27128(1)Z Z Z Z Z ⨯++ (3)联立1、2、3得：8β=15.48º 取整后， 8Z =23 7Z =36 则 2i =2718Z Z Z Z =2.832 与设计传动比一致 修正螺旋角：8cos β= 78()2n m Z Z A+ 则 '8β=17.64º◆ 三挡齿轮副齿数确定56Z Z = 132Z i Z ⨯= 211.63438⨯ ……………1 A=566()2cos n m Z Z β+=93 (2)26tan tan ββ=25126(1)Z Z Z Z Z ⨯++ ……………3 联立1、2、3得：6β=19.85º 取整后， 6Z =31 5Z =28则 3i =2516Z Z Z Z =1.634 与设计传动比一致修正螺旋角：'6cos β=56()2n m Z Z A+则 '6β=17.46º◆ 四档为直接挡◆ 五挡齿轮副齿数确定34Z Z = 152Z i Z ⨯= 210.79438⨯ ……………1 Ａ=344()2cos n m Z Z β+=93 (2)24tan tan ββ= 23124(1)Z Z Z Z Z ⨯++ (3)联立1、2、3得：4β=24.87º 取整后， 4Z =41 3Z =18 则 5i =2314Z Z Z Z =0.794 与设计传动比一致 修正螺旋角： '4cos β=34()2n m Z Z A+则 '4β=25.12º◆ 倒挡齿轮副齿数确定m=3.5 初选 11Z =21 则：A '=10111()2m Z Z +=13.5(1321)2⨯⨯+=59.5mmR i =2111311012Z Z Z Z Z Z ⨯⨯ =5.011则：1312Z Z =1.637 (1)为了保证不发生干涉：min A ''= 9110.522e e D D ++ =**91111(2)(2)0.522a a Z h m Z h m ++++=110.75 A ''=1312min 1()2m Z Z A ''+≥ 可得：1312Z Z +≥63.3mm ……………2 联立1、2得：12Z =24.003 13Z =39.295 取整 12Z =24 13Z =39 则： 'R i =362139191324++ =4.974与设计传动比相差不大最终各挡传动比为：1i =5.568 2i =2.832 3i =1.634 4i =1.000 5i =0.794 R i =4.974 中间轴与第二轴中心距： A=93mm中间轴与倒档轴中心距：A '=10111()2m Z Z +=59.5mm 取整后 A '=60mm倒档轴与第二轴中心距：A ''=13121()2m Z Z +=110.25mm 取整后 A ''=110mm五、齿轮的变位与齿轮各参数的确定中间轴一档小齿轮1Z =13，产生根切，应采用变位 最小变为系数:min χ=11717Z -=0.235 为保证中心距不变和计算方便，取一对相啮合齿轮的总变位系数为0变为系数χ越大，正变位齿轮的强度越大，但相对应的负变位齿轮强度越小，故在保证不根切和齿轮强度的情况下，适当选取变为系数。
机械变速器设计
二 同步器工作原理
（2）根据驱动轮与路面的附着力确定 ： Te maxi g1io N r
变速器主要参数的选择
（3）根据
Va min （或 Va max
0.377rnmin Va minio i '
）确定 i g1 ：
Va min ：i g max
Va max ：i g min
0.377rne max Va maxio i '
5. 变速器设计的主要步骤？
思考题
6. 变速器设计中要进行哪些校核计算？
7. 何谓变位齿轮？为什么变速器中要使用变位齿轮？
8. 惯性式同步器的工作原理？主要设计参数？ 9. 操纵机构中的自锁、互锁、倒档锁如何设计？用 图表示。
③同步器换挡： 迅速、无冲击、无噪声换挡，与操作技 术的 熟练程度无关。结构复杂，制造精度要求高，轴向 尺寸大，同步环使用寿命较短等特点，但仍然得到广泛应 用。
防止自动脱档的措施
1）将两接合齿的啮合位置错开 2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（切下0.3 ～ 0.6mm） 3）将接合齿的工作面加工成斜面，形成倒锥角（一般倾斜2°～3°）
六 齿轮参数
1.模数的选取 微型和普通级轿车 2.25 ～ 2.75 中级轿车 2.75 ～ 3.00 中型货车 3.5 ～ 4.5 重型货车 4.5 ～ 6.0 所选 m 应符合国标 2.压力角α( 20°)
第一章变速器传动机构布置方案1变...
第一章变速器传动机构布置方案1.1变速器传动方案的选择与分析机械式变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。
变速器传动方案分析与选择机械式变速器传动机构布置方案主要有两种：两轴式变速器和中间轴式变速器。
其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。
与中间轴式变速器相比，它具有轴和轴承数少，结构简单、轮廓尺寸小、易布置等优点。
此外，各中间档因只经一对齿轮传递动，故传动效率高，同时噪声小。
但两轴式变速器不能设置直接档，所以在工作时齿轮和轴承均承载，工作噪声增大且易损坏，受结构限制其一档速比不能设计的很大。
其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，发动机纵置时直接输出动力。
而中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的汽车上。
其特点是：变速器一轴后端与常啮合齿轮做成一体绝大多数方案的第二轴与一轴在同一条直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接档，使用直接档变速器齿轮和轴承及中间轴不承载，此时噪声低，齿轮、轴承的磨损减少。
对不同类型的汽车，具有不同的传动系档位数，其原因在于它们的使用条件不同、对整车性能要求不同、汽车本身的比功率不同[5]。
而传动系的档位数与汽车的动力性、燃油经济性有着密切的联系。
就动力性而言，档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。
就燃油经济性而言，档位数多，增加了发动机在低燃油消耗率区下作的能力，降低了油耗。
从而能提高汽车生产率，降低运输成木。
不过，增加档数会使变速器机构复杂和质量增加，轴向尺寸增大、成本提高、操纵复杂。
综上所述，由于此次设计的汽车为：中间轴式五档（五档为直接档）商用车1.2 倒档方案的确定倒档布置选择方案适用于全部齿轮均为常啮合的齿轮，换挡轻便。
如下图1.3换挡操纵装置方案的确定倒档设置在变速器左侧或右侧，在结构上均能实现，不同之处是挂到当时驾驶员移动变速杆的方向改变了，为防止无挂倒档，一般在挂倒档时设有一个挂到当时克服弹簧所产生的力，来提醒驾驶员本次设计选的变速器档杆换挡位置与顺序如下图：1.4变速器总传动方案的确定由以上的内容可以基本设计出档位布置，如下图：1-一轴常啮合齿轮 2-中间轴常啮合齿轮 3-二轴四挡齿轮 4-中间轴四挡齿轮5-二轴三挡齿轮 6-中间轴三挡齿轮 7-二周二挡齿轮 8-中间轴二挡齿轮9-二轴一挡齿轮 10-中间轴一挡齿轮 11-二轴倒挡齿轮 12-中间轴倒挡齿轮13-倒挡中间齿轮。
周子遂《汽车设计》课程设计指导书(变速器)
目录（一）变速器结构方案的确定 (1)1、档数 (1)2、传动机构方案 (1)3、换挡机构形式 (1)4、齿轮型式 (2)5、轴承选用 (2)6、密封与润滑 (2)7、操纵机构与倒档型式选择 (3)8、变速器传动简图 (4)（二）主要参数的确定 (5)1、中心距 (5)2、轴向尺寸 (5)3、齿轮参数的选择 (5)4、各档传动比分配及齿数确定 (8)5、齿轮变位系数的选择 (10)6、齿轮参数 (10)（三）结构设计及强度校核 (12)1、齿轮材料的选择 (12)2、常啮合齿轮尺寸计算 (12)3、齿轮强度校核 (21)(四) 心得体会 (22)（一）变速器结构方案的确定1、档数；变速器的挡数可在3-20个挡位范围内变化，增加变速器的挡数能够改善汽车的动力性和燃油经济型以及平均车速。
挡数越多，变速器的结构越复杂，并且使轮廓尺寸和质量变大，同时操纵机构负责，同事在使用时换挡频率增加并增加了换挡难度。
本设计中的变速器为货车变速器。
跟具要求，确定挡数为五挡变速器。
2、传动机构方案；变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。
方案a，b在满足使用性的条件下，结构更为简单，轴向尺寸更小，更有利于使变速器轻量化，维修也更为方便，更有利于润滑。
再比较a和b，a方案的由于一挡和倒挡转速低，使用频率也低，只有在起步时才用到。
故采用直齿滑动齿轮换挡，直齿滑动齿轮换档的优点是结构简单、紧凑，造价也比较低，经济性好。
斜齿轮布置为中间轴采用右旋，第二轴和第一轴取为左旋。
3、换挡机构形式；在选择了如图a的传动方案后，分析得出：由于1挡和倒挡转速低，齿轮直接啮合不会造成很大的冲击，故一挡和倒挡采用的时直1齿滑动齿轮换挡，通过从动齿轮的左右滑动实现1挡、倒挡和空挡的切换；对于2、3、4挡，由于转速升高，如果采用滑动齿轮换挡会对齿轮照成很大的冲击，加速齿轮磨损，大大降低齿轮寿命，故选择同步器换挡，且所有的同步器安装于第二轴，这样不仅可以缓和冲击，还能保证迅速、无噪声换挡，而与驾驶员的操作熟练程度无关，从而可以提高汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性，也使得维修更；对于五挡，使用直接挡，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载发动机转矩经第一轴和第二轴直接输出，此时的变数器传动效率最高，可达到90%以上，噪声低、齿轮和轴承的磨损减少。
汽车传动系的组成与布置
汽车传动系的组成与布置
汽车传动系是指从发动机到驱动轮之间的所有动力传递装置，其主要作用是将发动机的动力传递给驱动轮，使汽车能够行驶。
汽车传动系的组成和布置方式会因车型和设计要求的不同而有所差异，但通常包括以下几个部分：
1. 离合器：离合器位于发动机和变速器之间，用于控制发动机与变速器之间的动力传递。
当离合器踏板被踩下时，离合器分离，发动机的动力不再传递给变速器；当离合器踏板松开时，离合器结合，发动机的动力传递给变速器。
2. 变速器：变速器是汽车传动系的核心部件，用于改变发动机输出的扭矩和转速，以适应不同的行驶条件。
变速器通常包括多个档位，可以通过换挡来实现不同的传动比。
3. 传动轴：传动轴用于将变速器输出的动力传递到驱动轮。
传动轴通常由两个半轴组成，中间通过万向节连接。
4. 主减速器：主减速器位于传动轴和驱动轮之间，用于降低传动轴输出的转速并增加扭矩。
主减速器通常采用齿轮传动或链条传动。
5. 差速器：差速器位于主减速器和驱动轮之间，用于允许左右驱动轮以不同的转速旋转。
差速器可以使汽车在转弯时更加平稳和灵活。
汽车传动系的布置方式主要有前置前驱、前置后驱、后置后驱和中置后驱等。
不同的布置方式会对汽车的性能和操控产生影响，例如前置前驱的汽车通常具有较好的燃油经济性和空间利用率，而后置后驱的汽车通常具有更好的操控性能和平衡性能。
总之，汽车传动系的组成和布置方式是汽车设计中非常重要的部分，它们会直接影响汽车的性能、操控和燃油经济性。
变速器设计ppt课件
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69
润滑油的发展趋势
全寿命油 降低成本 可回收 绿色
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70
实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需 要。
中断动力传递，在发动机起动、怠速运转、汽车 换档或需要停车动力输出时，中断向驱动轮的动 力传递。
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3
第二节 变速器结构传动机构布置方案
两轴式：轿车 中间轴式：轻型、中型车辆 双中间轴式：重型车辆
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4
变速器的分类
有级式变速器 采用齿轮传动，具有若干个定值传动比
8
中间轴式变速器
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9
4档中间轴式变速器传动方案
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10
5档中间轴式变速器传动方案
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11
中间轴式变速器动力传递路线
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12
中间轴式变速器的特点
传动比大 直接档效率高 结构复杂，有时需要中间支撑
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13
倒档布置方案
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齿数、中心距，β角等。
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21
变速器齿轮的特点
硬齿面 7级精度 低碳合金钢＋渗碳淬火
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第四节 变速器的设计与计算
齿轮 轴 壳体 润滑
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23
齿轮失效形式
弯曲强度：轮齿折断 接触强度：点蚀
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变速器设计流程图
确定设计参数：转矩、档位分布等 试算中心距 计算各档齿轮齿数和初步确定齿轮参数 调整螺旋角和变位系数 强度校核 修改齿轮参数或齿数 验算
汽车设计_第3章
倒挡齿轮同时与两个齿轮进入啮合；
齿轮应力状态差。
倒挡双联齿轮同时与两个齿轮进入啮合；
齿轮应力状态得到改善； 能够获得较大的倒挡传动比 ； 但两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难。
第三章 机械式变速器设计
汽车工程系
第二节 变速器传动机构布置方案
一、传动机构布置方案分析
3、倒挡布置方案
滑动二轴一档齿轮进行换挡，换档容易； 换档的方向不同。
汽车工程系
第三章 机械式变速器设计
第一节 概述 第二节 变速器传动机构布置方案 第三节 变速器主要参数的选择 第四节 变速器的设计与计算 第五节 同步器设计 第六节 变速器操纵机构 第七节 变速器结构元件 第八节 机械式无级变速器（自学）
第三章 机械式变速器设计
第一节 概述
一、功用
改变转矩、转速 中断动力传递 使汽车获得倒退行驶能力 具有动力输出功能
二、组成
操纵机构 传动机构
汽车工程系
第三章 机械式变速器设计
汽车工程系
第一节 概述
三、设计要求
1、保证汽车有必要的动力性和经济性 2、设置空档，用来切断动力 3、设置倒档，使汽车能倒退行驶 4、设置动力输出装置，需要时进行功率输出 5、换档迅速、省力、方便 6、工作可靠，无跳档、乱档、换档冲击现象 7、传动效率要高 8、工作噪声低 9、轮廓尺寸和质量小，成本低，维修方便
第三章 机械式变速器设计
汽车工程系
第二节 变速器传动机构布置方案
一、传动机构布置方案分析
2、中间轴式变速器——四档
a、c方案：
第二轴为三点支承； 有四对常啮合齿轮； 倒挡用直齿滑动齿轮换挡； a方案能提高中间轴和第二轴刚度。
b方案：
汽车传动系统——各类传动的结构图解
汽车传动系统——各类传动的结构图解
一.机械式传动系一般组成及布置示意图
1-离合器 2-变速器 3-万向节 4-驱动桥 5-差速器 6-半轴 7-主减速器 8-传动轴
图为传统的发动机纵向安装在汽车前部，后桥驱动的4×2汽车布置示意图。
发动机发出的动力经离合器、变速器、万向传动装置传到驱动桥。
在驱动桥处，动力经过主减速器、差速器和半轴传给驱动车轮。
二.发动机前置、纵置，前轮驱动的布置示意图
8
1-发动机2-离合器3-变速器4-变速器输入轴5-变速器输出轴6-差速器7-车速表驱动齿轮8-主减速器从动齿轮
发动机前置、纵置，前桥驱动，使得变速器和主减速器连在一起，省掉了它们之间的万向传动装置。
三.典型液力机械传动示意图
1-液力变矩器2-自动器变速器3-万向传动4-驱动桥5-主减速器6-传动轴
液力传动（此处单指动液传动）是利用液体介质在主动元件和从动元件之间循环流动过程中动能的变化来传递动力。
液力传动装置串联一个有级式机械变速器，这样的传动称为液力机械传动。
四.静液式传动系示意图
1-离合器2-油泵3-控制阀4-液压马达5-驱动桥6-油管
液压传动也叫静液传动，是通过液体传动介质静压力能的变化来传递能量。
主要由发动机驱动的油泵、液压马达和控制装置等组成。
五.混合式电动汽车采用的电传动
1-离合器2-发电机3-控制器4-电动机5-驱动桥6-导线
电传动是由发动机驱动发电机发电，再由电动机驱动驱动桥或由电动机直接驱动带有减速器的驱动轮。
汽车变速器的布置方案与设计
摘要现代汽车的动力装置几乎都是采用往复活塞式内燃机，它具有体积小、质量轻、工作可靠、使用方便等优点，但其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾。
汽车需要克服作用在它上面的阻力，才能起步和正常的行驶。
汽车变速器和主减速器，它们可以使驱动车轮的扭矩增大为发动机扭矩的若干倍，又可以使其转速减小到发动机转速的若干分之一。
传动系有两个功能：传送发动机到驱动轮之间的动力和改变转矩的大小。
由此可见传动系统是汽车非常重要的组成部分，从而对汽车传动系的结构分析与设计计算也就显非常重要了。
主要设计内容有变速器的布置方案与设计，齿轮的强度计算与校核；主减速器主、从动锥齿轮的支承方案选择，主减速器主要参数选择与计算；差速器的设计。
并且用AutoCAD绘出变速器和差速器的装配图还有部分零件图。
通过对微型轿车变速器的设计，不仅满足了现代汽车的动力性，也提高了其经济性，满足了市场现有的需求。
关键词：传动系；变速器；主减速器；差速器AbstractThe Reciprocating Engine are almost used as the power plant of modern motor, which is advanced in the small volume, light weight, reliability and convenience. However, there is contradiction between the performance and the dynamic and economy of the vehicle.As to start and drive smoothly, the vehicle has to come over the resistance. The torque of the wheels could be increased as several times of the engine or be decreased one of a number of points of the engine speed by the transmission and the main reducer.The transmission has two function transmit the engine power to the wheels and change the torque. So the transmission is one of the most important parts of the vehicle. The Analysis and design of the transmission are also vital.The design is consisted of Layout and design of the programme of the transmission, the strength calculation and checking of the gear, the support programme of the final drive active bevel gear and driven bevel gear, the main parameters choosing and calculation of the main reducer and the Differential design. The assembly of the main reducer and the differential and the parts must be drawn with the software AUTOCAD.According to the transmission design of the mini vehicle, the dynamic ,economy and the market of the modern vehicle are satisfied.Key words: Power train；Transmission；Final drive；DifferentialIV目录摘要 (III)Abstract (III)目录 (V)1 绪论 (1)1.1 本课题的研究内容和意义 (1)1.2 国内外的发展概况 (1)1.3本课题应达到的要求 (2)2 变速器传动机构布置方案 (3)2.1 传动机构布置方案分析 (3)2.1.1 两轴式和中间轴式变速器 (3)2.1.2 三轴式 (3)2.1.3 倒挡的形式和布置方案 (4)2.2 零部件布置方案分析 (4)2.2.1 齿轮形式 (4)2.2.2 换挡的结构形式 (4)2.2.3 防止自动脱档的措施 (5)2.2.4 轴承形式 (5)2.3 本章小结 (5)3 变速器主要参数的选择及设计计算 (6)3.1 挡位数确定 (6)3.2 传动比 (6)3.3 中心距 (8)3.4 齿轮参数 (8)3.5 各档齿轮齿数的分配 (9)3.6 齿轮的设计计算 (11)3.7 本章小结 (12)4 变速器主要结构元件的校核 (13)4.1 齿轮损坏的原因及形式 (13)4.2 齿轮材料的选择原则 (13)4.3 轮齿强度校核 (14)4.3.1 齿轮的接触强度 (14)4.3.2 齿轮的接触强度 (15)4.4 轴的强度校核 (18)4.5 轴承的校核 (22)4.5.1 输入轴轴承校核 (22)4.5.2 输出轴轴承校核 (23)4.6 本章小结 (24)5 结论与展望 (25)致谢 (26)参考文献 (26)附录 (28)VI汽车变速器设计1 绪论1.1 本课题的研究内容和意义变速器的功能是在不相同的条件下，改变发动机传在驱动轮上的转矩和转速，使汽车得到不一样的牵引力以及速度，同时是发动机在最佳的工况范围内工作。
汽车设计课程设计-变速器课程设计
课程设计课程名称___汽车设计题目名称变速器课程设计目录第一节概述 (4)第二节变速器传动机构布置方案 (5)第三节变速器主要参数的计算 (6)第四节齿轮强度、刚度、可靠性计算 (14).....4.1 计算各轴的转矩. (14).....4.2 计算各挡齿轮受力. (19)第五节轴的设计计算 (22).....5.1 轴的结构. (22).....5.2 确定轴的尺寸. (22).....5.3 轴的刚度计算. (23).....5.4 轴的强度计算. (27)第六节轴承与平键的设计计算 (32).....6.1 轴承的设计 (32).....6.2 平键的设计 (34)第七节箱体的设计 (35)第八节总结 (36)一挡齿轮的齿数：一档传动比为 101921Z Z Z Z i = （3-1） 为了求11Z ，12Z 的齿数，先求其齿数和h Z ，一挡齿轮为斜齿齿轮，σ]=600 MPa。
400~850MPa, 查资料可知，[w的弯曲应力：=203.60MPa<600MPa=301.32MPa<600MPa=164.34MPa<600MPa第七节壳体设计1箱体材料与毛坯种类根据减速器的工作环境，可选箱体材料为HT200，由于铸造箱体的刚性好，得到的外形美观，灰铸铁造铸造的箱体还易于切削，吸收震动和消除噪音的优点，可采用铸造工艺以获得毛坯。
2 箱体的主要结构尺寸的计算箱体的主要结构尺寸的计算如表7-1所示。
表7-1 箱体的主要结构尺寸第八节总结在这三个星期的课程设计中，我通过查阅有关资料，结合实际，并与老师和同学交流，从大体上对变速器的设计有了深刻的理解。
本次设计是针对小型货车车的变速器进行的，变速器是车辆不可或缺的一部分，其中机械式变速箱设计发展到今天，其技术已经成熟，但对于我们还没有踏出校门的学生来说，其中的设计理念还是很值得我们去探讨、学习的。
对于本次设计的变速箱来说，其特点是：扭矩变化范围大可以满足不同的工况要求，结构简单，易于生产、使用和维修，价格低廉，而且采用同步器挂挡，可以使变速器挂挡平稳，噪声降低，轮齿不易损坏。
汽车设计0302 变速器传动机构布置方案
§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-9 发 动机横置 时的两轴 式五挡变 速器结构
1-离合器
2-输入轴
3-输出轴
4-同步器
5-主减速
器从动齿
轮
23
§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-10为中间轴式四挡变速器结构。其结 构特点是：前进挡全部采用常啮合齿轮传动， 用同步器换挡，同步器装在第二轴上；第二轴 在附加壳体内向后延伸得较长，因而可缩短传 动轴长度；中间轴上全部齿轮制成一体，经滚 针轴承支承在固定不动的中间轴上。
10
两轴式与中间轴式的比较：
形式
两轴式
中间轴式
结构复杂程度
简单
复杂
工作噪声
低
高
传动效率
高
低
传动比范围
小
大
有无直接档
没有
有
11
（3）双中间轴式变速器 多挡重型汽车多采用双中间轴式 或多中间轴式汽车。
12
§3-2 变速器传动机构布置方案
一、传动机构布置方案分析
2. 倒档布置方案
与前进挡位比较，倒挡使用率不高，而且都是在停 车状态下实现换倒挡，故多数方案均采用直齿滑动齿轮 方式换倒挡。为实现倒挡传动，有些方案利用在中间轴 和第二轴上的齿轮传动路线中加入一个中间传动齿轮的 方案，如图3-1a、b、c和图3-2a、b所示；也有利用两个 联体齿轮方案的，如图3-2c和图3-3a、b所示。前者虽然 结构简单，但是中间传动齿轮的轮齿是在最不利的正、 负交替对称变化的弯曲应力状态下工作；而后者是在较 为有利的单向循环弯曲应力状态下工作，并使倒挡传动 比略有增加。也有少数变速器采用结构复杂和使成本增 加的啮合套或同步器方案换人倒挡，如图3-1f所示。
三轴式刚性支承结构变速器设计
摘要变速器是汽车传动系的重要组成部分，其发展无疑代表着汽车工业的发展，它的设计也是汽车设计的一个重要部分。
本设计的任务是设计一台用于微型车上的三轴式刚性支承结构变速器，以使变速器结构更加紧凑、合理，承载能力大，满足匹配微车发动机之所需。
本设计从后驱动变速器的总体方案开始，对传动系统的方案进行分析，档位的布置形式进行研究分析，变速器基本参数的选择，零部件结构方案的分析确定，同步器、操纵机构及箱体的设计选用。
根据所配车型，结合上述参数，再结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识，计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性。
最终，用AutoCAD软件完成变速器装配图和零件图的绘制。
设计三轴式刚性支承结构变速器，以进一步提升后驱动变速器的性能，增加后驱动微型车市场，满足不同层次的需求。
关键词：三轴式刚性支承；后驱动变速器；轴；齿轮；箱体；设计ABSTRACTTransmission is an important of automobile transmission system.Undoubtedly,it represents the development of the automobile industry,its design is also an important part of automotive design.The design mission is a three-axis rigid support transmission designing for micro car.The purpose is to enable the transmission has more compact and reasonable structure,carry capacity of large,meet the needs of mini-car engines.In this paper,from the beginning of the overall program of rear-wheel drive transmission,analyse the program of transmission system.Choose basic parameters of the transmission,determine the structure of the program components,design the synchronizer,manipulation of body and the box.According to the model selection,combine these parameters and the related knowledge of Auto Design,Automotive Theory,Mechanical design ,calculate related parameters of transmission and prove the rationality of the design.Finally,achieve the assembly drawing and parts chart to use the soft ware of AutoCAD.Design the three-axis rigid support transmission to upgrade the performance of rear-wheel drive transmission,increase the market of rear-wheel drive mini-cars,in order to satisfy the needs of different levels.Key words: Three-axis Rigid Support; Rear-wheel Drive Transmission; Axle; Gear-wheel;Box; Design目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 课题的目的和意义 (1)1.2 研究现状 (1)1.3 变速器的设计思想 (2)1.4 研究的主要工作内容 (2)第2章变速器设计的总体方案 (4)2.1 设计依据 (4)2.2 变速器传动机构布置方案 (4)2.3 变速器基本参数的确定 (5)2.3.1 挡数的确定 (5)2.3.2 传动比的确定 (5)2.3.3 变速器中心距的确定 (7)2.3.4 变速器轴向尺寸的确定 (7)2.4 本章小结 (7)第3章主要零部件的设计及计算 (8)3.1 齿轮的设计及校核 (8)3.1.1 齿轮参数确定及各挡齿轮齿数分配 (8)3.1.2 轮齿强度计算 (14)3.1.3 变速器齿轮的材料及热处理 (17)3.2 轴的设计及校核 (17)3.2.1 初选轴的直径 (17)3.2.2 轴的设计 (18)3.2.3 轴的校核 (21)3.3 轴承的选用及校核 (26)3.3.1 变速器轴承型式的选择 (26)3.3.2 轴承的校核 (26)3.3.3 轴承的润滑和密封 (29)3.4 花键的校核 (29)3.5 本章小结 (30)第4章变速器其他零件及机构的设计 (31)4.1 同步器的设计及计算 (31)4.1.1 锁环式同步器主要尺寸的确定 (31)4.1.2 主要参数的确定 (32)4.2 操纵机构的设计 (33)4.3 变速器箱体的设计 (34)4.4 本章小结 (34)结论 (35)参考文献 (36)致谢 (37)附录 (38)第1章绪论1.1 课题的目的和意义变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作[1]。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-2 中间 轴式四挡变 速器传动方 案
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-2中的中间轴式四挡变速器传动 方案示例的区别为图3-2a、b所示方案有 四对常啮合齿轮，倒挡用直齿滑动齿轮 换挡，图3-2c所示传动方案的二、三、四 挡用常啮合齿轮传动，而一、倒挡用直 齿滑动齿轮换挡。
靠近轴的支承处，如图3-2b、图3-3b、图3-4s等所示，然后
再布置倒挡。此时在倒挡工作时，轮齿磨损与噪声在短时
间内略有增加，而在一挡工作时轮齿的磨损与噪声有所减
少。图3-1c将倒挡齿轮布置在附加壳体内，并紧靠轴的支承
处，而一挡布置在在变速器壳体右侧紧靠支承处，这个方
案能很好地解决两个传动比大的挡位都布置靠近支承的地
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-3 中间轴式五挡变速器传动方案
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-3为中间轴式五挡变速器传动方案 。图 3-3a所示方案，除一、倒挡用直齿滑动齿轮换 挡外，其余各挡为常啮合齿轮传动。图3-3b、c、 d所示方案的各前进挡，均用常啮合齿轮传动； 图3-3d所示方案中的倒挡和超速挡安装在副箱 体内，可以提高轴的刚度、减少齿轮磨损和降 低工作噪声。
除此之外，倒挡的中间齿轮位于变速器的 左侧或右侧对倒挡轴的受力状况有影响，如图 图3-7所示。
方这一问题。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
倒挡设置在变速器的左侧或右侧，在结构 上均能实现，不同之处是挂倒挡时驾驶员移动 变速杆的方向改变了。为防止意外挂人倒挡， 一般在挂倒挡时设有一个挂倒挡时需克服弹簧 所产生的力，用来提醒驾驶员注意。从这一点 来考虑，图3-6a、b的换挡方案比图3-6c的方案 更合理。图3-6c所示方案在挂一挡时也需克服 用来防止误挂倒挡所产生的力，这对换挡技术 不熟练的驾驶员是不利的。
作噪声增加。为此，无论是两轴式变速器还是中间轴式变
速器的一挡与倒挡，都应当布置在靠近轴的支承处，以便
改善上述不良状况，然后按照从低挡到高挡的顺序布置各
挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易
装配。倒挡的传动比虽然与一挡的传动比接近，但因为使
用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将一挡布置在
2
§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-1为发动机前置前轮驱动轿车的两轴式 变速器传动方案。其特点是：变速器输出轴与 主减速器主动齿轮做成一体；多数方案的倒挡 传动常用滑动齿轮，其它挡位均用常啮合齿轮 传动。图3-1f中的倒挡齿轮为常啮合齿轮，并 用同步器换挡；图3-1d所示方案的变速器有辅 助支承，用来提高轴的刚度。
§3-2 变速器传动机构布置方案
（1）两轴式变速器 结构特点： c. 同步器多数装在输出轴上 d. 各前进挡均经过一对齿轮传递动力 e. 只有两个轴 两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、 布置方便、中间挡位传动效率高和噪声低等优 点。两轴式变速器不能设置直接挡，一挡速比 不可能设计得很大。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
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两轴式与中间轴式的比较：
形式
两轴式
中间轴式
结构复杂程度
简单
复杂
工作噪声
低
高
传动效率
高
低
传动比范围
小
大
有无直接档
没有
有
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（3）双中间轴式变速器 多挡重型汽车多采用双中间轴式 或多中间轴式汽车。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
一、传动机构布置方案分析
2. 倒档布置方案
与前进挡位比较，倒挡使用率不高，而且都是在停 车状态下实现换倒挡，故多数方案均采用直齿滑动齿轮 方式换倒挡。为实现倒挡传动，有些方案利用在中间轴 和第二轴上的齿轮传动路线中加入一个中间传动齿轮的 方案，如图3-1a、b、c和图3-2a、b所示；也有利用两个 联体齿轮方案的，如图3-2c和图3-3a、b所示。前者虽然 结构简单，但是中间传动齿轮的轮齿是在最不利的正、 负交替对称变化的弯曲应力状态下工作；而后者是在较 为有利的单向循环弯曲应力状态下工作，并使倒挡传动 比略有增加。也有少数变速器采用结构复杂和使成本增 加的啮合套或同步器方案换人倒挡，如图3-1f所示。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-5 倒挡布置方案
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-5为常见的倒挡布置方案。图3-5b方案的 优点是倒挡利用了一挡齿轮，缩短了中间轴的长 度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡 困难。图3-5c方案能获得较大的倒挡传动比，缺 点是换挡程序不合理。图3-5d方案对3-5c的缺点 做了修改。图3-5e所示方案是将一、倒挡齿轮做 成一体，将其齿宽加长。图3-5f所示方案适用于 全部齿轮副均为常啮合的齿轮，挡换更为轻便。
为了缩短变速器轴向长度，倒挡传动采用图 3-5g所示方案。缺点是一、倒挡各用一根变速器 拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
变速器的一挡或倒挡因传动比大，工作时在齿轮上作
用的力也增大，并导致变速器轴产生较大的挠度和转角，
使工作齿轮啮合状态变坏，最终表现出轮齿磨损加快和工
凡采有常啮合齿轮传动的挡位，其换挡方 式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器 中，挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合 套换挡。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
图3-4 中间轴式六挡变速器传动方案
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§3-2 变速器传动机构布置方案
（2）中间轴式变速器
各种中间轴式变速器区别： a. 常啮合齿轮对数不同； b. 轴的支承方式不同； c. 换挡方式不同； d. 倒挡传动方案不同； e. 挡位布置顺序上不同。
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§3-2 变速器传动机构布置方案
(2)中间轴式变速器
多用于前置后驱型式的汽车和后置后驱的客车。 结构特点： a.第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，可以布置直 接挡； b.除直接挡外其他各挡均经过两对齿轮传递动力，故 在中心距不大的情况下，可以提高传动比。 中间轴式变速器传动方案的共同特点是：(1)设有直接 挡； (2)一挡有较大的传动比； (3)挡位高的齿轮采用常啮 合齿轮传动，挡位低的齿轮（一挡）可以采用或不采用常 啮合齿轮传动； (4) 除一挡以外，其他挡位采用同步器或 啮合套换挡； (5)除直接挡以外，其他挡位工作时的传动效 率略低。