汽车变速器设计毕业论文

汽车变速器设计毕业论文目录前言 (1)1 低速载货汽车主要参数的确定 (4)1.1质量参数的确定 (4)1.2发动机的选型 (5)1.3车速的确定 (6)2 变速器方案的设计与主要参数的确定 (8)2.1设计方案的确定 (8)2.1.1 两轴式 (8)2.1.2 三轴式 (8)2.1.3 液力机械式 (9)2.1.4 确定方案 (9)2.2零部件的结构分析 (10)2.3基本参数的确定 (12)2.3.1 变速器的档位数和传动比 (12)2.3.2 中心距 (15)2.3.3 变速器的轴向尺寸 (16)2.3.4 齿轮参数 (17)2.3.5 各档齿轮齿数的分配 (21)3 齿轮的设计计算 (26)3.1几何尺寸计算 (26)3.2齿轮的材料及热处理 (27)3.3齿轮的弯曲强度 (27)3.4齿轮的接触强度 (29)4 轴的设计与轴承的选择 (35)4.1轴的设计与校核 (35)4.1.1 校核第二轴在各档位下的的强度与刚度 (38)4.1.2 校核中间轴在各档位下的强度与刚度 (43)4.1.3 校核倒档轴的强度与刚度 (47)4.2轴承的选择 (51)5 变速器的操纵机构 (61)5.1变速器的操纵机构 (61)6 结论 (62)参考文献 (63)致谢 (65)前言近几十年来,中国的汽车工业的得到了空前的发展，汽车的生产量不断提高,1971年、1988年、1992年和 2000年分别突破10万辆、50万辆、100万辆和 500万辆，目前我国已经成功跻身世界汽车前列。

伴随着汽车工业突飞猛进的发展和人民生活水平日益的提高，高速公路高等级公路的不断建设，汽车逐渐进入越来越多的家庭，渐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。

载货车市场的运行情况，既是反映国民经济走势的一面镜子，又是判断市场需求变迁的重要依据。

近年以来载货车在市场上表现出强劲的开拓力，尤其以重卡最为亮点，深层原因得益于中央扩大需的拉动。

中央政府为确保国民经济持续快速发展，采取了一系列财政、货币政策，并加大对基础设施建设的投资力度，为载货车创造了趁势而上的市场环境，提供了难得的发展机遇。

我国货车工业发展始于50年代。

1950年，汽车制造厂仿捷克“斯柯达”生产出第一辆“黄河”牌8 吨货车；1965年后，基于国防建设的需要，国家先后投资4 亿元在和建设了两个军用越野车生产基地。

各地在仿制黄河车的基础上，也生产了许多种不同型号的重卡产品。

低速载货汽车是一种特殊的货车,特殊在于它以前叫农用运输车，GB7258-2004[1]将“四轮农用运输车”更名为“低速货车”，明确“农用运输车”实质上是汽车的一类。

GB18320-2001[2]规定以柴油机为动力装置，中小吨位、中低速度，从事道路运输的机动车辆，常见的有三轮农用运输车和四轮农用运输车等，但是轮式拖拉机车组、手扶拖拉机车组以及手扶变型运输机不属于低速货车。

农用运输车最高设计车速不大于70km/h，最大设计总质量不大于4500kg，长小于6m、宽不大于2m和高不大于2.5m。

我国农用运输车诞生于20世纪80年代初。

我国农村运输的特点是运量小、运距短、货物分散、道路条件差。

由于同吨位的柴油车较汽油车运载能力强，燃油价格低，且柴油保管无须特殊设备，又为广大农民所熟悉，所以，农用运输车均选用柴油机为动力。

农用运输车的载质量一般不超过1.5t。

当前四轮农用运输车载质量分为4个等级，包括1.5t、1.0t、O.75t和0.5t级。

在传动系统中设置了变速器，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要。

本次设计的课题为低速载货汽车变速器的设计，该课题来源于结合生产实际。

本次课题研究的主要容是：a.参与汽车的总体设计；b.变速器结构型式分析和主要参数的确定；c.变速器结构设计。

本说明书以设计低速载货汽车变速器的传动机构为主线。

第2章着重介绍了在参与总体设计当中，如何确定低速载货汽车参数，进而明确变速器应满足的条件及其所受的限制。

第3章则重点介绍低速载货汽车变速器的传动机构的设计说明。

在参与总体设计当中，首先是对低速载货汽车的产品技术规和标准进行分析，然后确定低速载货汽车的总质量，以此来选择合适的发动机。

根据发动机的功率以及汽车的总质量确定该车的最高速度（满足低速载货汽车安全技术条件）。

关于变速器的设计，首先选择合适的变速器确定其档位数，接着对工况进行分析，拟订变速器的各档位的传动比和中心距，然后计算出齿轮参数以选择合适的齿轮并且对其进行校核，接着是初选变速器轴与轴承并且完成对轴和轴承的校核，最终完成了变速器的零件图和装配图的绘制。

本课题所设计出的变速器可以解决如下问题：a.正确选择变速器的档位数和传动比，使之与发动机参数匹配，以确保汽车动力性和经济性的良好；b.设置空档使得汽车在必要的时候能将发动机与传动系长时间分离；设置倒档使得汽车可以倒退行驶；c.操纵简单、方便、迅速、省力；d.传动效率高，工作平稳、无噪声；e.体小、质轻、承载能力强，工作可靠；F.便于制造、降低制造成本、维修方便、使用寿命长；g.贯彻零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规1 低速载货汽车主要参数的确定1.1 质量参数的确定汽车的整备质量利用系数0m η：00m m e m =η （1-1） 式中 e m ——汽车的载质量；0m ——整车整备质量。

表1-1 货车的质量系数o m η①装柴油机的货车为0.80～1.00。

汽车总质量a m ：商用货车的总质量m a 由整备质量m 0、载质量m e 和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，即kg n m m m e οa 651++= （1-2）式中，1n 为包括驾驶员及随行人员数在的人数，应等于座位数。

此低速载货汽车是柴油机，查表2-1得质量利用系数为0.80～1.10，其载质量是e m =1.5×103kg, 由公式（1-1）得： 0.18.0150000～m m m a ==η =1500～1875kg因为此车设计为单排室,所以1n =2,由公式（1-2）得:kg n m m m e a 6510++==（1500～1875）+1500+2×65=3130～3505kg本课题选用m a =3500kg 。

1.2 发动机的选型根据现在低速载货汽车选用发动机的情况，参照2815系列四轮农用运输车，针对本次设计任务选用达到欧Ⅱ排放标准的YD480柴油机。

表1-2 YD480柴油机技术参数1.3 车速的确定⎪⎭⎫ ⎝⎛+=3max max max 7614036001V A C V gf m P D a T e η （1-3）式中 m ax e P ——发动机最大功率，kW ；T η——传动系的传动效率，对单级主减速器驱动桥的4×2式汽车取T η≈0.9；a m ——汽车总质量，kg ；g ——重力加速度，m ／s 2；f ——滚动阻力系数，对载货汽车取0.02，对矿用自卸汽车取0.03，对轿车等高速车辆需考虑车速影响并取f ＝0.0165+0.0001（V a -50）；m ax V ——最高车速，km ／h ；C D ——空气阻力系数，轿车取0.4～0.6，客车取0.6～0.7，货车取0.8～1.0A ——汽车正面投影面积，㎡，若无测量数据，可按前轮距B 1、汽车总高H 、汽车总宽B 等尺寸近似计算：对轿车 A ≈0.78BH ，对载货汽车 A ≈B 1 H 。

由公式（1-3）得：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=3max max max 7614036001V A C V gf m P D a T e η ⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯=3max max 7614059.0360002.08.935009.0129V V 算出V max ≈62.3km/h, 因为低速载货汽车最高设计车速不大于70km/h ，所以该车满足要求。

2 变速器方案的设计与主要参数的确定2.1 设计方案的确定低速载货汽车变速器一般选用机械式变速器，它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。

有轴线固定式变速器（普通齿轮变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。

采用这种变速器的低速载货汽车通常有3～5个前进档和一个倒档。

最近几年液力机械变速器和机械式无级变速器在汽车上的应用越来越广泛[5],根据目前广泛使用变速器的种类，以及应用的围，初步拟定三种设计方案。

2.1.1 两轴式两轴式变速器结构简单、紧凑且除最高档外其他各档的传动效率高。

两轴式变速器的第二轴（即输出轴）与主减速器主动齿轮做成一体。

当发动机纵置时，主减速器可用螺旋锥齿轮或双曲面齿轮；当发动机横置时则可用圆柱齿轮。

除倒档常用滑动齿轮（直齿圆柱齿轮）外，其他档位均采用常啮合齿轮（斜齿圆柱齿轮）传动,但两轴式变速器没有直接档，因此在高档工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声较大，也增加了磨损。

这种结构适用于发动机前置、前轮驱动或发动机后置、后轮驱动的轿车和微、轻型货车上，其特点是输入轴和输出轴平行，无中间轴。

2.1.2 三轴式三轴式变速器的第一轴常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、二轴同心。

将第一、二轴直接连接起来传递转矩则称为直接档。

此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、二轴也仅传递转矩．因此，直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小, 其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。

因此，在齿轮中心距（影响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，但除了直接档外其他各档的传动效率有所降低，适用于传统的发动机前置、后轮驱动的布置形式。

2.1.3 液力机械式由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成,其特点是传动比可在最大值和最小值之间的几个间断围作无级变化，但结构复杂，造价高，传动效率低。

2.1.4 确定方案由于低速载货汽车一般是传统的发动机前置，后轮驱动的布置形式，同时考虑到制造成本以及便于用户维护等因素，再结合变速器的特点和任务书的要求，现选用三轴式变速器（见图3-1）。

图3-1 三轴式变速器与前进档位比较，倒档使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒档，故多数方案均采用直齿滑动齿轮方式倒档。

变速器的一档或倒档因传动比大，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，最终表现出齿轮磨损加快和工作噪声增加。

为此，一档与倒档，都应当布置在靠近轴的支承处，以便改善上述不良状况，本课题采用如下方案（见图3-2）。

图2-2 倒档布置2.2 零部件的结构分析a.齿轮型式考虑到本课题采用三轴式变速器，而且该型只有一对常啮合齿轮副，没有采用同步器换档，故选用直齿圆柱齿轮用来换档。