五档轻型货车变速器毕业论文

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目录

1 绪论 (2)

1.1变速器的设计背景及目的 (2)

1.2国外研究状况及成果 (3)

1.3变速器的设计方法和研究容 (5)

2变速器结构方案的设计 (6)

2.1两轴式和三轴式变速器 (6)

2.2齿轮安排 (7)

2.3换档结构方式 (8)

2.4倒档的结构方案及倒档轴的位置 (9)

3 变速器主要参数的选择 (10)

3.1挡数 (10)

3.2传动比围及选择 (10)

3.3中心距A (12)

3.4外形尺寸 (12)

3.5齿轮物理性质 (13)

3.6 齿轮参数 (14)

3.7齿轮的材料及其选择原则 (23)

3.8圆柱齿轮强度的简化计算方法 (25)

3.9轴的设计 (28)

3.10变速器轴承 (40)

三、轴承的选择与校核 (42)

4 同步器设计 (44)

4.1惯性式同步器 (44)

4.2同步器的主要参数的确定 (48)

5.变速器操纵机构 (51)

5.1直接操纵手动换挡变速器 (51)

5.2远距离操纵手动换挡变速器 (52)

5.3选换挡操纵机构 (53)

5.4操纵机构安全装置 (54)

6. CATIA软件部分应用 (57)

6.1CATIA软件的介绍 (57)

6.2 CATIA软件在变速器设计中的应用示例 (63)

结论 (70)

参考文献 (71)

1 绪论

1.1变速器的设计背景及目的

现代汽车的动力设置，几乎都采用往复活塞式燃机。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。

大家知道，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。即使在平坦的柏油路上，汽车以低速等速直线行驶，也需要克服约占汽车总质量1.5%的滚动阻力。例如，NJ130汽车，满载时总质量为5360kg，其滚动阻力为800N左右。若需要满载汽车在

坡度为9%的道路上等速上坡行驶，仅上坡阻力就达4824N。如果用发动机直接带动汽车驱动轮，则发动机需要发出2050N·m.的扭矩。而NJ130汽车发动机的最大扭矩只有205N·m，此时，所产生的最大牵引力为482N，和上坡阻力相差10倍之多。显然，如此小的牵引力，不仅不能上坡行驶，即使在平坦的道路上也不能行驶。

另一方面，NJ130汽车发动机，最大功率为51.5kW，此时曲轴的转速为2800r/min。如发动机和车轮直接相连，则对应于该转速所换算的汽车速度，竟达到458km/h.。显然，这样高的车速是不能实现的。

上述发动机的扭矩、转速与汽车的牵引力、车速要求之间的矛盾，靠现代汽车的燃

机本身是无法解决的。为此，在汽车传动系中设置了变速器和主减速器。既可使驱动车轮

的扭矩增大为发动机扭矩的若干倍，同时又可使其转速减小到发动机转速的若干分之一。

此外，汽车的使用条件颇为复杂，变化很大。如汽车的载货量、道路坡度、路面好坏以及交通情况等。这就要求汽车的牵引力和车速具有较大的变化围，以及适应使用的需要。当汽车在平坦的道路上，以高速行驶时，可挂入变速器的高速档；而在不平的路上或爬较大的坡道时，则应挂入变速器的低速档。根据汽车的使用条件，选择合适的变速器档位，不仅是汽车动力性的要求，而且也是汽车燃料经济性的要求。例如，汽车在同样的载货量、道路、车速等条件下行时，往往可挂入较高的变速器档位，也可挂入较低的档位工作。此时只是发动机的节气门开度和转速或大或小而已，可是发动机在不同的工况下，燃料的消耗量是不一样的。一般变速器具有四个或更多的档位，驾驶员可根据情况选择合适的档位，使发动机燃料消耗量减小。

汽车发动机不能倒转工作，因此在变速器设立倒档。此外，变速器还设有空档，可中断动力传递，以满足汽车暂时停止行驶和对发动机检查调整的需要。

对变速器的要求。除一般便于制造、使用、维修以及质量轻、尺寸紧凑外，主要还有以下几点：

1）保证汽车有必要的动力性和经济性。

2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。

3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。

4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。

5）换挡迅速，省力，方便。

6）工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡以及换挡冲击等现象发生。

7）变速器应当有高的工作效率。

8）变速器的工作噪声低。

1.2国外研究状况及成果

现代汽车工业的飞速发展以及人们对汽车的要求不断的变化，机械式变速器不能满足人们的需要。从40年代初，美国成功研制出两挡的液力-机械变速器以来，自动变速器技术得到了迅速发展。80年代，美国已将液力自动变速器作为轿车的标准装备。1983年时，美国通用汽车公司的自动变速器装车率已经达到了94%。近些年来，由于电子技术和电子计算机技术的发展，自动变速器技术已经达到了相当高的水平。自动变速器与机械式变速器相比，具有许多不可比拟的优势：提高发动机和传动系的使用寿命；提高汽车的通过性；

具有良好的自适应性；操纵更加方便。

目前，国变速器厂商都朝无级变速器和自动变速器方向发展，国现已有好几款轿车已经应用上无级变速器，而重型汽车则采用多中间轴的形式，将低速档和高速档区分开。

汽车行驶的速度是不断变化的，这就要求汽车的变速器的变速比要尽量多，这就是无级变速(Continuously Variable Transmission简称"CVT") 。尽管传统的齿轮变速箱并不理想，但其以结构简单、效率高、功率大三大显着优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。

在跨越了三个世纪的一百多年后的今天，汽车还没有使用上满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是,人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力,各大汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的热情，极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。这是世界围尚未根本解决的难题，也是汽车变速器的研究的终极目标。

围绕汽车变速箱四个研究方向，各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。

1．摩擦传动CVT

金属带式无级变速箱(VDT-CVT)的传动功率已能达到轿车实用的要求，装备金属带式无级变速箱的轿车已达100多万辆。据报道：大排量6缸燃机（2.8L）的奥迪A6轿车上装备的金属带式无级变速箱Multitronic CVT ，能传动142kw（193bhp）功率，280Nm扭矩。这是真正意义的无级变速器。

另一种摩擦传动CVT(名为Extroid CVT)是滚轮转盘式。日产把它装在概念车XVL上首次于去年东京车展展示，新款公爵(Cedric)车也装用这种CVT。可与3L以上排量的大马力燃机(XVL的引擎输出为330Nm/194kw)搭配使用，可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。

从V形橡胶带CVT到V型金属带CVT再到滚轮转盘式CVT，摩擦传动CVT的研究已持续了整整一个世纪，尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平，也已经装备上汽车达到了实用的水平。但齿轮变速箱依然占据着半壁河山，这至少说明了四个问题：（1）无级变速（CVT）是汽车变速箱始终追逐的目标。

（2）摩擦传动CVT实现大功率的无级变速传动是极为困难的。

（3）摩擦传动CVT传动效率低是必然的。

（4）摩擦传动CVT的效率，功率无法与齿轮变速相比。

2．液力传动

人们经常把液力自动变速器（AT）和无级变速器（CVT）两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离