变速器设计

汽车设计课程设计变速器设计

班级车辆新能源1111

姓名

指导教师邓利军

前言

汽车传动系是汽车的核心组成部分。其任务是调节变换发动机的性能，将动力有效而经济地传至驱动车轮，以满足汽车的使用要求。变速器是完成传动系任务的重要部件，也是决定整车性能的主要部件之一。变速器的设计水平对汽车的动力性、燃料经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。随着汽车工业的发展，轿车变速器的设计趋势是增大其传递功率与重量之比，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。本设计在给定最高车速、最大爬坡度等条件下，着重对变速器传动比、齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算，并对变速器的传动方案和结构形式进行设计，从而提高汽车的整体性能。

关键字：变速器传动比齿轮同步器

目录

设计任务书

一、任务：

1、确定两轴式四挡变速器传动机构的总体方案。

2、确定变速器的主要参数。

3、确定输入轴上所有零件的主要参数，设计变速器输入轴和输入轴上齿轮（任意一个齿轮）。

4、编制设计说明书。

二、原始条件：

车型微型客车

驱动形式FR4×2

发动机位置前置

最高车速U max=110km/h

最大爬坡度i max≥30%

汽车总质量m a=1410kg

满载时前轴负荷率40%

外形尺寸总长L a×总宽B a×总高H a=3496×1445×1841mm3

迎风面积A≈0.85 B a×H a

空气阻力系数C D=0.6

轴距L=2200mm

前轮距B1=1440mm

后轮距B2=1420mm

车轮半径r=300mm

离合器单片干式摩擦离合器

变速器两轴式、四挡

设计的内容及方法

本次设计在给定输出功率、转矩以及最高车速、最大爬坡度等条件下，完成此汽车传动机构的设计，并绘制出变速箱的装配图。对于变速箱的设计主要内容有以下几点：

一、传动机构的布置方案分析

通过比较两轴和中间轴式变速器各自的优缺点，选择出适合此车的传动机构布置方案。

二、变速器主要参数的选择

确定变速器的档位数、传动比、中心距以及齿轮参数。

三、轴的基本尺寸选择和强度校核

选择合适的尺寸的轴并对其进行校核。

四、同步器设计

比较不同类型同步器的优缺点，选择适合此变速器的同步器类型，并对其参数进行确定。

变速器传动机构布置方案

1.1前进挡布置方案

目前流行的机械变速器主要有两轴式和中间轴式，现在对两种变速器具体分析。

1.1.1两轴式变速器

与中间轴式变速器相较，两轴式变速器因轴和轴承少，所以结构简单，轮廓尺寸小和容易布置等优点，并且由于传动环节较少，故传动效率很高并且噪声也很低。但两轴式变速器不能设置直接挡，所以在高挡工作时没中间轴式性能好。

1.1.2中间轴式变速器

中间轴式变速器的输入轴后端通常与常啮合齿轮做成一体，并且绝大多数中间轴式变速器输入轴和输出轴都保持在同一直线上，经结合套连接后得到直接档，故用此方案的汽车在直接档是效率很高，噪声也很低，齿轮和轴承的磨损都会降低。但是，除了直接档以外，其他挡传动效率都略有降低，噪声也有上升。

通过上述比较，又由于此车微型车，汽车总质量较小，乘客空间不大，结构较紧凑，故选用两轴式布置方式。

1.2倒档布置方案

与前进挡相比，倒档使用率不高，而且都是在停车状态下实现切换倒档，故多数方案采用直齿滑动齿轮或接合套方式换挡。

汽车变速箱一般有如下设计方式，根据此次设计需要和比较我们

选择图a 所示变速器进行参数设计。

变速器主要参数设计

2.1 发动机最大功率P emax 及相应转速n p

根据最高转速，用下式求出发动机的最大功率

其中ηT 为传动系效率，一般取90%；f 为滚动阻力系数，对乘用车

f =0.0165×{ 1+0.01（v a -50）}。根据初始设计数据，可求得

P emax=38.7

⎪⎭⎫ ⎝⎛+=m ax 3m ax m ax 7614036001a D a a T e u A C u gf m P η

对于总质量较小的汽油发动机n p 一般在4000～5000r/min 之间，故

n p =4500r/min

2.2发动机最大转矩T emax和相应转速n T

根据下式确定T emax

T emax=9549×αP emax/n p

α为转矩适应性系数，一般在1.1～1.3之间选取，此处选择α=1.2，故T emax=98N·m

n p/n T一般在1.4～2.0之间选取，此处选为1.5，故

n T=3000 r/min

2.3档位数的选择

增加挡数，可以改善汽车的动力性、燃油经济性和平均车速，但挡数增多，将使结构复杂，轮廓尺寸和质量加大，换挡频率增高将增加换挡难度。目前乘用车一般采用4～6个挡位，排量越大采用的档位数一般越多，此车为总质量很小的低排量微型车，故选择档位为4比较适宜。

2.4最低挡传动比选择

要确定最低档传动比必须先确定主减速器的传动比，然后根据汽车行驶条件确定最低挡范围。

2.4.1主减速器传动比设计

根据发动机转速与汽车行驶速度关系：

u a=0.377r n

i g i0

式中u a取最高车速，由于此变速器为两轴式，最高传动比一般大于1，

取为1.1，由此可算出

i0 =4.2

2.4.2最低挡传动比确定

按最大爬坡度来设计，上坡时，应满足驱动力不小于阻力之和，即：

T emax·i0 ·i1·ηT

r

≥ Gfcosαmax+Gsinαmax

f为坡道阻力系数，一般在0.01～0.02之间，取0.015。由上式可得，

i1 ≥ 3.36

再根据地面附着条件：

T emax·i0 ·i1·ηT

r

≤F n·φ

φ为地面附着系数，一般取0.7～0.8，取φ=0.8，则可得

i1 ≤5.37

所以选取一挡传动比为i1 =3.9

2.5各档传动比选择

由于等比分配传动比便于换挡，故选择等比分配方式

i1

i2=i2

i3=

i3

i4=q i1 = 3.9i4=1.1 故q=1.52 则i2 =2.56 i3=1.68

2.6初选中心距

根据经验公式

A=K A(T emax i1η)1/3

式中：K A为中心距系数，乘用车K A=8.9～9.3，由此可得：