汽车变速器毕业设计.doc

1、重庆航天职业技术学院汽车六档变速器毕业设计专 业 xxxxxxxxxx 班 级 xxxxxxxxxxxxxx 学 号_ xxxxxxxxxx _ 姓 名_ xxxxxxxxxx_ _ 指导教师 xxxxxxxxxxxx 起止日期 xxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxxx 机电信息工程系- I -摘 要作为汽车传动系统的重要组成部分，变速器对整车的动力性与经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着较为直接的影响。虽然传统机械式的手动变速器具有换档冲击大，体积大，操纵麻烦等诸多缺点，但仍以其传动效率高、生产制造工艺成熟以及成本低等特点，广泛应用于现代汽车上。本文在深入了解和学习变

2、速器开发流程和相关设计理论知识的前提下，首先确定该微型汽车手动变速器的设计方案，包括齿轮和轴的总布置形式、换档操纵机构及档位布置形式等；其次根据所配发动机的基本参数以及考虑到整车动力性和经济性要求下的传动比，设计计算出变速器主要零件的相关参数，通过对设计参数的分析，找到影响手动变速器性能的因素，完成齿轮、轴和轴承等主要零件以及同步器同步过程的分析。同时针对各影响因素结合变速器的结构和目标性能进行优化。在提高传动效率，换挡舒适性，整机NVH性能，轻量化等方面进行研究。关键词：手动变速器 传动效率 NVH性能 轻量化 - II -AbstractAs an important part of au

3、tomobile transmission, gearbox not only has a direct i-mpact on the vehicles power and economy, also affects the operation reliability andease, transmission stability and efficiencyAlthough the traditional mechanical manual transmission has many disadvantages，such as large shift shock, huge volumean

4、d complicated control，it is still widely used in modem cars for its advantages ofhigh transmission efficiency, mature production technique and more importantly lowcostThis thesis firmly confirms the design plan of manual gearbox of micro car, basing on the comprehension and study on gearbox developm

5、ent process as well asrelevant theoriesThe design plan includes the layout of gear and shaft, layout of gearshifting operation mechanism，etcSecondly based on the essential parameter offurnished engine and the required transmission ratio of the vehicles powerperformance，the related parameters on main

6、 components of gearbox are worked out Via analysis to design parameters，finds out the factors which take effects on theperformance of manual gearboxThis thesis completes gear, shaft and bearing main parts and synchronizer synchronous process analysis. Considering all the factors combined with the st

7、ructure of the performance target and transmission is optimized .In improve the transmission efficiency, the shifting comfort ability, the overall performance of NVH, lightweight, etc, Key word: manual transmission transmission efficiency NVH performance lightweight- III -目 录摘 要 IAbstract.II一、绪论 .1(

8、一)选题的背景及意义 1(二)国内外研究状况 2(三)研究的内容 .4二、变速器方案的确定 .5(一)变速器结构方案的确定 .51.变速器传动机构的结构分析与型式选择 .52.倒挡传动方案 .10(二)变速器主要零件结构方案的分析 121.齿轮型式 122.换挡机构型式 .12三、变速器主要参数的选择 14(一)变速器主要参数的选择 .141.挡数和传动比 .142.中心距 .153.轴向尺寸 164.齿轮参数 16四、主要零件的选择 18(一)各档传动比机器齿轮齿数的确定 18- IV -1.确定各挡齿轮的齿数 .182.齿轮变位系数的选择 .20(二)变速器齿轮的强度计算与材料的选择 .2

9、11.齿轮的损坏原因及形式 .212.齿轮的强度计算与校核 .22(三)变速器轴的强度计算与校核 .261.变速器轴的结构和尺寸 .262.轴的校核 28(四)轴承的选择与校核 321.轴承选择 322.轴承的校核 33(五)变速器同步器的设计 .401.同步器的结构 .402.同步环主要参数的确定 .42五、提高整机的 NVH 性能设计 .44(一)摇 结构的 NVH 优化设计 45(二)齿轮的 NVH 优化设计 .45结 论 .46致 谢 .46参考文献 .47附 录 .49重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 1 -一、绪论(一)选题的背景及意义汽 车 在 不 同 使 用 场 合 有

10、不 同 的 要 求 ， 采 用 往 复 活 塞 式 内 燃 机 为 动 力 的 汽车 ， 其 在 实 际 工 况 下 所 要 求 的 性 能 与 发 动 机 的 动 力 性 、 经 济 性 之 间 存 在 着 较大 的 矛 盾 。 例 如 ， 受 到 载 运 量 、 道 路 坡 度 、 路 面 质 量 、 交 通 状 况 等 条 件 的 影响 ， 汽 车 所 需 的 牵 引 力 和 车 速 需 要 在 较 大 范 围 内 变 化 ， 以 适 应 各 种 使 用 要 求 ；此 外 ， 汽 车 还 需 要 能 倒 向 行 驶 ， 发 动 机 本 身 是 不 可 能 倒 转 的 ， 只 有 靠 变

11、速 箱的 倒 挡 齿 轮 来 实 现 。 上 述 发 动 机 牵 引 力 、 转 速 、 转 向 与 汽 车 牵 引 力 、 车 速 、行 驶 方 向 等 之 间 的 矛 盾 ， 单 靠 发 动 机 本 身 是 难 以 解 决 的 ， 车 用 变 速 器 应 运 而生 ， 它 与 发 动 机 匹 配 ， 通 过 多 挡 位 切 换 ， 可 以 使 驱 动 轮 的 扭 矩 增 大 到 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 几 分 之 一 。从 现 在 市 场 上 不 同 车 型 所 配 置 的 变 速 器 来 看 ， 主 要 分

12、 为 ： 手 动 变 速 器 、自 动 变 速 器 、 手 动 /自 动 变 速 器 、 无 级 变 速 器 。（ 1） 手 动 变 速 器手 动 机 械 式 变 速 器 采 用 齿 轮 组 ， 每 挡 的 齿 轮 组 的 齿 数 是 固 定 的 ， 所 以 各挡 的 变 速 比 是 定 值 ， 即 所 谓 有 级 变 速 器 。 虽 然 这 种 变 速 器 在 操 作 时 比 较 繁 琐 ，驾 驶 工 作 强 度 大 ， 但 具 有 成 本 低 、 起 速 快 、 传 递 扭 矩 大 等 特 点 ， 从 目 前 市 场实 际 需 求 和 适 用 角 度 来 看 ， 手 动 变 速 器 还 不

13、 能 被 其 它 新 型 汽 车 变 速 器 所 完 全替 代 。（ 2） 自 动 变 速 器自 动 变 速 器 ， 利 用 行 星 齿 轮 机 构 进 行 变 速 ， 它 能 根 据 油 门 踏 板 程 度 和 车速 变 化 ， 自 动 地 进 行 变 速 。 而 驾 驶 者 只 需 操 纵 加 速 踏 板 控 制 车 速 即 可 。 虽 说自 动 变 速 汽 车 没 有 离 合 器 ， 但 自 动 变 速 器 中 有 很 多 离 合 器 ， 这 些 离 合 器 能 随车 速 变 化 而 自 动 分 离 或 合 闭 ， 从 而 达 到 自 动 变 速 的 目 的 。（ 3） 手 动 /自 动

14、 变 速 器重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 2 -其 实 通 过 对 一 些 车 友 的 了 解 ， 他 们 并 不 希 望 摒 弃 传 统 的 手 动 变 速 器 ， 而且 在 某 些 时 候 也 需 要 自 动 的 感 觉 。 这 样 手 动 /自 动 变 速 器 便 由 此 诞 生 。 这 种变 速 器 在 德 国 保 时 捷 911 车 型 上 首 先 推 出 ， 它 可 使 高 性 能 跑 车 不 必 受 限 于 传统 的 自 动 挡 束 缚 ， 让 驾 驶 者 也 能 享 受 手 动 换 挡 的 乐 趣 。 此 型 车 在 其 挡 位 上 设有 “+”、 “-”选 择 挡

15、位 。 在 D 挡 时 ， 可 自 由 变 换 降 挡 (-)或 加 挡 (+)， 如 同 手动 挡 一 样 。（ 4） 无 级 变 速 器当今汽车产业的发展，是非常迅速的，用户对于汽车性能的要求是越来越高的。汽车变速器的发展也并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界” 。无级变速器最早由荷兰人范多尼斯发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换挡的突跳感觉。它能克服普通自动变速器“突然换挡” 、油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些人将自动变速器称为无级变速器，这是错误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速器只有换

16、挡是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的挡，一般自动变速器有 48 个挡。而无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“挡” 。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。(二)国内外研究状况手动变速器的许多最近的发展集中在为降低成本和体积的新制造方法上。传统来说，变速器制造包含大量昂贵的机器，以及为机械加工和装配操作所需留出的空间限制的设计。最新的技术包括，如在最新的FordGetra96档变速器中可以看到的激光焊接冲压钢滑动齿轮选择器轴套。为替代前一代变速器的铸铁拨叉，这种精致而坚固的设计方案可以导致更少的对内部的损害。齿轮盘片的激光和

17、摩擦焊接同时保证了所需机器设计空间的降低，这是一种由雷诺公重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 3 -司在5档副轴圆型变速器设计中发明的技术，命名为EMI，曾在2000年展出并因为它的简单和轻便仅22公斤却能提供140Nm的转矩而出名。另一方面，设计人员也在其齿轮提供转矩输出的设计上进行了认真的研究，提高了耐久性和低噪声水平。从变速器的发展现状中我们可以看出，无论是自动变速器还是手动变速器，都存在着优点和某些不足，所以对于一款新设计出的变速器进行适当的优化是必不可少的。传统的汽车变速器设计是采用许多经验公式计算和测绘同类型变速器来初步确定其参数，这样设计出来的变速器盲目性比较大，常过于保守。

18、减小体积和质量，提高传扭能力，是当前汽车变速器优化设计的主要目的，因为减小变速器的体积和质量可减少制造费用，降低齿轮动载荷，提高齿轮寿命，使汽车的总体布置更为方便和灵活。当发动机选定时，就要求设计的变速器在规定的使用年限内保证其性能，而且要求变速器体积最小，节省材料，降低成本。如何达到此要求，如何合理地分配传动比，合理选择各档的模数、齿数、螺旋角、齿轮变位系数等，传统设计方法是根据经验类比、估算或试凑的方式初步确定这些参数，然后再进行刚度与强度等校核，若不合适，就对其中某参数进行修改，再进行重复计算，直到满意为止。这种设计方法在一定程度上伴随着主观性，而通过变速器专业软件的优化功能，可适当的消

19、除这种盲目性和主观性 8。 目 前 汽 车 发 达 国 家 的 汽 车 开 发 能 力 越 来 越 依 赖 于 汽 车 自 动 开 发 设 计 软 件 。发 达 国 家 汽 车 开 发 能 力 的 高 低 已 不 再 用 它 拥 有 多 少 高 级 开 发 能 力 的 人 才 和 先进 设 备 的 多 少 来 评 价 ， 而 是 用 更 重 要 的 一 个 方 面 就 是 它 是 否 拥 有 最 先 进 的 开发 软 件 和 数 据 库 来 评 价 。当 前 对 轿 车 设 计 中 动 力 性 与 经 济 性 要 求 日 渐 提 高 的 情 况 下 ， 对 零 部 件 的限 制 条 件 也 越

20、 来 越 多 ， 越 来 越 复 杂 。 传 统 的 经 验 公 式 已 经 无 法 满 足 新 型 变 速器 设 计 的 要 求 。 而 总 结 新 的 经 验 公 式 又 需 要 丰 富 的 设 计 经 验 与 知 识 ， 是 一 个重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 4 -长 期 的 过 程 。 当 今 科 技 日 新 月 异 ， 轿 车 生 产 的 手 段 方 法 与 目 标 也 不 断 在 改 变 。大 量 使 用 的 经 验 公 式 已 不 具 备 长 期 生 存 实 用 的 必 要 性 和 可 能 性 。综 上 所 述 ， 不 仅 从 变 速 箱 本 身 的 特 点 ， 还

21、是 设 计 手 段 与 方 法 的 整 个 趋 势来 看 ， 将 先 进 的 设 计 方 法 引 入 变 速 箱 的 设 计 是 及 其 必 要 的 。 其 优 点 不 仅 仅 在于 得 到 一 个 能 使 性 能 达 到 较 高 水 平 的 设 计 方 案 ， 而 且 由 于 知 识 工 程 和 专 家 系统 的 引 入 ， 使 得 其 更 具 有 可 扩 展 性 。 它 可 以 直 接 将 一 个 复 杂 的 要 求 引 入 到 设计 过 程 中 ， 能 在 不 改 变 或 较 少 改 变 设 计 系 统 的 情 况 下 ， 进 行 进 一 步 设 计 和 检验 其 合 理 性 。 而 在

22、 传 统 设 计 方 法 中 ， 要 做 到 这 样 是 很 困 难 的 ， 因 为 改 变 设 计系 统 和 过 程 将 是 一 个 复 杂 的 工 作 。采用前置后驱形式的轿车一直被认为是极具驾驶乐趣的车型。目前国内采用这种驱动布置的主要有华晨宝马、丰田锐志、皇冠等少数车型。以宝马为例，除其中某几款四驱车型以外，其余车型均采用前置后驱的形式。在这种布置中，发动机的位置通常较前置前驱车型靠后，甚至直接位于前轴之上，同时发动机采用纵置布置，这就使得变速器要采用三轴形式，变速器距离驾驶员位置较近，从而简化了操纵机构的复杂程度。而前置后驱的布置，使得宝马汽车的前后轴荷可以达到完美的 50:50。采

23、用性能优异的手动变速器，更能增加汽车的操控性与驾驶乐趣；而增加变速器的挡数，又能够改善汽车的动力性、燃油经济性和平均车速，因此目前宝马汽车的手动变速器均采用六挡形式。(三)研究的内容本文主要参考同类齿轮软件的设计，结合变速箱设计的实际情况，对手动变速器的结构、工作原理及工作过程进行一定的研究。首先确定汽车手动变速器的设计方案，包括齿轮和轴的总布置形式、换档操纵机构及档位布置形式等；其次根据所配发动机的基本参数以及考虑到整车动力性和经济性要求的传动比，设计计算出变速器主要零件的相关参数。完成齿轮、轴和轴承等主要零件以及同步器同步过程的分析。重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 5 -二、变速器

24、方案的确定(一)变速器结构方案的确定变 速 器 由 传 动 机 构 与 操 纵 机 构 组 成 。1.变速器传动机构的结构分析与型式选择有 级 变 速 器 与 无 级 变 速 器 相 比 ， 其 结 构 简 单 、 制 造 低 廉 ， 具 有 高 的 传 动效 率 （ =0.960.98） ， 因 此 在 各 类 汽 车 上 均 得 到 广 泛 的 应 用 。设 计 时 首 先 应 根 据 汽 车 的 使 用 条 件 及 要 求 确 定 变 速 器 的 传 动 比 范 围 、 挡位 数 及 各 挡 的 传 动 比 ， 因 为 它 们 对 汽 车 的 动 力 性 与 燃 料 经 济 性 都 有

25、重 要 的 直接 影 响 。传 动 比 范 围 是 变 速 器 低 挡 传 动 比 与 高 挡 传 动 比 的 比 值 。 汽 车 行 驶 的 道 路状 况 愈 多 样 ， 发 动 机 的 功 率 与 汽 车 质 量 之 比 愈 小 ， 则 变 速 器 的 传 动 比 范 围 应愈 大 。 目 前 ， 轿 车 变 速 器 的 传 动 比 范 围 为 3.04.5。通 常 ， 有 级 变 速 器 具 有 4、 5、 6 个 前 进 挡 。变 速 器 挡 位 数 的 增 多 可 提 高 发 动 机 的 功 率 利 用 效 率 、 汽 车 的 燃 料 经 济 性及 平 均 车 速 ， 从 而 可 提

26、 高 汽 车 的 运 输 效 率 ， 降 低 运 输 成 本 。 但 采 用 手 动 的 机械 式 操 纵 机 构 时 ， 要 实 现 迅 速 、 无 声 换 挡 ， 对 于 多 于 6 个 前 进 挡 的 变 速 器 来说 是 困 难 的 。 因 此 ， 直 接 操 纵 式 变 速 器 挡 位 数 的 上 限 为 6 挡 。 多 于 5 个 前 进挡 将 使 操 纵 机 构 复 杂 化 ， 或 者 需 要 加 装 具 有 独 立 操 纵 机 构 的 副 变 速 器 ， 后 者仅 用 于 一 定 行 驶 工 况 。某 些 轿 车 的 变 速 器 ， 采 用 仅 在 好 路 和 空 载 行 驶

27、时 才 使 用 的 超 速 挡 。 采 用传 动 比 小 于 1（ 0.70.8） 的 超 速 挡 ， 可 以 更 充 分 地 利 用 发 动 机 功 率 ， 降 低 单位 行 驶 里 程 的 发 动 机 曲 轴 总 转 数 ， 因 而 会 减 少 发 动 机 的 磨 损 ， 降 低 燃 料 消 耗 。但 与 传 动 比 为 1 的 直 接 挡 比 较 ， 采 用 超 速 挡 会 降 低 传 动 效 率 。重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 6 -有 级 变 速 器 的 传 动 效 率 与 所 选 用 的 传 动 方 案 有 关 ， 包 括 传 递 动 力 的 齿 轮副 数 目 、 转 速

28、 、 传 递 的 功 率 、 润 滑 系 统 的 有 效 性 、 齿 轮 及 轴 以 及 壳 体 等 零 件的 制 造 精 度 、 刚 度 等 。三 轴 式 和 两 轴 式 变 速 器 得 到 的 最 广 泛 的 应 用 。三 轴 式 变 速 器 如 图 2-1 所 示 ， 其 第 一 轴 的 常 啮 合 齿 轮 与 第 二 轴 的 各 挡 齿轮 分 别 与 中 间 轴 的 相 应 齿 轮 相 啮 合 ， 且 第 一 、 第 二 轴 同 心 。 将 第 一 、 第 二 轴直 接 连 接 起 来 传 递 扭 矩 则 称 为 直 接 挡 。 此 时 ， 齿 轮 、 轴 承 及 中 间 轴 均 不

29、承 载 ，而 第 一 、 第 二 轴 也 传 递 转 矩 。 因 此 ， 直 接 挡 的 传 递 效 率 高 ， 磨 损 及 噪 音 也 最小 ， 这 是 三 轴 式 变 速 器 的 主 要 优 点 。 其 他 前 进 挡 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 挡 传 动 比 ， 这 是 三 轴 式 变 速 器 的 另 一 优 点 。 其 缺 点 是 ： 除 直接 挡 外 其 他 各 挡 的 传 动 效 率 有 所 下 降 。 重

30、庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 7 -1第一轴；2第二轴；3中间轴图 2-1 轿车中间轴式四挡变速器两 轴 式 变 速 器 如 图 2-2 所 示 。 与 三 轴 式 变 速 器 相 比 ， 其 结 构 简 单 、 紧 凑且 除 最 到 挡 外 其 他 各 挡 的 传 动 效 率 高 、 噪 声 低 。 轿 车 多 采 用 前 置 发 动 机 前 轮驱 动 的 布 置 ， 因 为 这 种 布 置 使 汽 车 的 动 力 -传 动 系 统 紧 凑 、 操 纵 性 好 且 可 使汽 车 质 量 降 低 6%10%。 两 轴 式 变 速 器 则 方 便 于 这 种 布 置 且 传 动 系 的

31、结 构 简 单 。如 图 所 示 ， 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 面 齿 轮 ； 当 发 动 机 横 置时 则 可 用 圆 柱 齿 轮 ， 从 而 简 化 了 制 造 工 艺 ， 降 低 了 成 本 。 除 倒 挡 常 用 滑 动 齿轮 （ 直 齿 圆 柱 齿 轮 ） 外 ， 其 他 挡 均 采 用 常 啮 合 斜 齿 轮 传 动 ； 个 挡 的 同 步 器 多装 在 第 二 轴 上 ， 这 是 因 为 一 挡 的 主 动

32、 齿 轮 尺 寸 小 ， 装 同 步 器 有 困 难 ； 而 高 挡的 同 步 器 也 可 以 装 在 第 一 轴 的 后 端 ， 如 图 示 。两 轴 式 变 速 器 没 有 直 接 挡 ， 因 此 在 高 挡 工 作 时 ， 齿 轮 和 轴 承 均 承 载 ， 因而 噪 声 比 较 大 ， 也 增 加 了 磨 损 ， 这 是 它 的 缺 点 。 另 外 ， 低 挡 传 动 比 取 值 的 上限 （ ig =4.04.5） 也 受 到 较 大 限 制 ， 但 这 一 缺 点 可 通 过 减 小 各 挡 传 动 比 同 时增 大 主 减 速 比 来 取 消 。重庆航天职业技术学院毕业设计（论文

33、）- 8 -1第一轴；2第二轴；3同步器图 2-2 两轴式变速器有 级 变 速 器 结 构 的 发 展 趋 势 是 增 多 常 啮 合 齿 轮 副 的 数 目 ， 从 而 可 采 用 斜齿 轮 。 后 者 比 直 齿 轮 有 更 长 的 寿 命 、 更 低 的 噪 声 ， 虽 然 其 制 造 稍 复 杂 些 且 在工 作 中 有 轴 向 力 。 因 此 ， 在 变 速 器 中 ， 除 低 挡 及 倒 挡 外 ， 直 齿 圆 柱 齿 轮 已 经被 斜 齿 圆 柱 齿 轮 所 代 替 。 但 是 在 本 设 计 中 ， 由 于 倒 挡 齿 轮 采 用 的 是 常 啮 式 ，因 此 也 采 用 斜

34、齿 轮 。所 设 计 的 汽 车 是 发 动 机 前 置 ， 后 轮 驱 动 ， 采 用 中 间 轴 式 变 速 器 。 图 2-3、 图 2-4、 图 2-5 分 别 是 几 种 中 间 轴 式 四 ， 五 ， 六 挡 变 速 器 传 动 方 案 。 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

35、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 因 为 直 接 挡 的 利 用 率 高 于 其 它 挡 位 ， 因而 提 高 了 变 速 器 的 使 用 寿 命 ； 在 其 它 前 进 挡 位 工 作 时 ， 变 速 器 传 递 的 动 力 需要 经 过 设 置 在 第 一 轴 ， 中 间 轴 和 第 二 轴 上 的 两 对 齿 轮 传 递 ， 因 此 在 变 速 器 中间 轴 与 第 二 轴 之 间 的 距 离 （ 中 心 距 ） 不 大 的 条 件 下 ， 一 挡 仍 然 有 较 大 的 传 动比 ； 挡 位 高 的 齿 轮

36、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 ； 多 数 传 动 方 案 中 除 一 挡 以 外 的 其 他 挡 位 的 换 挡 机 构 ，均 采 用 同 步 器 或 啮 合 套 换 挡 ， 少 数 结 构 的 一 挡 也 采 用 同 步 器 或 啮 合 套 换 挡 ，还 有 各 挡 同 步 器 或 啮 合 套 多 数 情 况 下 装 在 第 二 轴 上 。 再 除 直 接 挡 以 外 的 其 他重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 9 -挡 位 工 作 时 ， 中 间 轴 式 变 速 器 的 传 动

37、 效 率 略 有 降 低 ， 这 是 它 的 缺 点 。 在 挡 数相 同 的 条 件 下 ， 各 种 中 间 轴 式 变 速 器 主 要 在 常 啮 合 齿 轮 对 数 ， 换 挡 方 式 和 到挡 传 动 方 案 上 有 差 别 。图 2-3 中间轴式四挡变速器传动方案如 图 2-3 中 的 中 间 轴 式 四 挡 变 速 器 传 动 方 案 示 例 的 区 别 ： 图 1-3a、 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 1-3c 所 示 传 动 方案 的 二 ， 三 ， 四 挡 用 常 啮 合 齿 轮 传 动 ， 而 一

38、挡 和 倒 挡 用 直 齿 滑 动 齿 轮 换 挡 。图 2-4a 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 2-4b、 c、 d 所 示 方 案 的 各 前 进 挡 ， 均 用 常 啮 合 齿 轮 传 动 ；图 2-4d 所 示 方 案 中 的 倒 挡 和 超 速 挡 安 装 在 位 于 变 速 器 后 部 的 副 箱 体 内 。重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 10 -图 2-4 中间轴式五挡变速器传动方案图 2-5a 所 示 方 案 中 的 一 挡 、 倒 挡 和 图 b 所 示 方 案

39、 中 的 倒 挡 用 直 齿 滑 动齿 轮 换 挡 ， 其 余 各 挡 均 用 常 啮 合 齿 轮 。图 2-5 中间轴式六挡变速器传动方案以 上 各 种 方 案 中 ， 凡 采 用 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 ， 有 的 挡 位 用 同 步 器 换 挡 ， 有 的 挡 位 用啮 合 套 换 挡 ， 那 么 一 定 是 挡 位 高 的 用 同 步 器 换 挡 ， 挡 位 低 的 用 啮 合 套 换 挡 。发 动 机 前 置 后 轮 驱 动 的 轿 车 采 用 中 间 轴 式 变 速

40、 器 ， 为 缩 短 传 动 轴 长 度 ，可 将 变 速 器 后 端 加 长 ， 如 图 2-3a、 b 所 示 。 伸 长 后 的 第 二 轴 有 时 装 在 三 个 支承 上 ， 其 最 后 一 个 支 承 位 于 加 长 的 附 加 壳 体 上 。 如 果 在 附 加 壳 体 内 ， 布 置 倒挡 传 动 齿 轮 和 换 挡 机 构 ， 还 能 减 少 变 速 器 主 体 部 分 的 外 形 尺 寸 。变 速 器 用 图 2-4c 所 示 的 多 支 承 结 构 方 案 ， 能 提 高 轴 的 刚 度 。 这 时 ， 如 用在 轴 平 面 上 可 分 开 的 壳 体 ， 就 能 较 好

41、 地 解 决 轴 和 齿 轮 等 零 部 件 装 配 困 难 的 问题 。 图 2-4c 所 示 方 案 的 高 挡 从 动 齿 轮 处 于 悬 臂 状 态 ， 同 时 一 挡 和 倒 挡 齿 轮 布置 在 变 速 器 壳 体 的 中 间 跨 距 里 ， 而 中 间 挡 的 同 步 器 布 置 在 中 间 轴 上 是 这 个 方案 的 特 点 。2.倒挡传动方案重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 11 -图 2-6 为 常 见 的 倒 挡 布 置 方 案 。 图 2-6b 所 示 方 案 的 优 点 是 换 倒 挡 时 利用 了 中 间 轴 上 的 一 挡 齿 轮 ， 因 而 缩 短 了

42、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 2-6c 所 示 方 案 能 获 得 较 大 的 倒 挡 传 动 比 ，缺 点 是 换 挡 程 序 不 合 理 。 图 2-6d 所 示 方 案 针 对 前 者 的 缺 点 做 了 修 改 ， 因 而取 代 了 图 2-6c 所 示 方 案 。 图 2-6e 所 示 方 案 是 将 中 间 轴 上 的 一 ， 倒 挡 齿 轮 做成 一 体 ， 将 其 齿 宽 加 长 。 图 2-6f 所 示 方 案 适 用 于 全 部 齿 轮 副 均 为 常 啮 合 齿轮 ， 换 挡 更 为

43、轻 便 。 为 了 充 分 利 用 空 间 ， 缩 短 变 速 器 轴 向 长 度 ， 有 的 货 车 倒挡 传 动 采 用 图 2-6g 所 示 方 案 。 其 缺 点 是 一 ， 倒 挡 须 各 用 一 根 变 速 器 拨 叉 轴 ，致 使 变 速 器 上 盖 中 的 操 纵 机 构 复 杂 一 些 。本 设 计 采 用 图 2-6f 所 示 的 传 动 方 案图 2-6 变速器倒挡传动方案因 为 变 速 器 在 一 挡 和 倒 挡 工 作 时 有 较 大 的 力 ， 所 以 无 论 是 两 轴 式 变 速 器还 是 中 间 轴 式 变 速 器 的 低 挡 与 倒 挡 ， 都 应 当 布

44、置 在 在 靠 近 轴 的 支 承 处 ， 以 减少 轴 的 变 形 ， 保 证 齿 轮 重 合 度 下 降 不 多 ， 然 后 按 照 从 低 挡 到 高 挡 顺 序 布 置 各重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 12 -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 靠 近 轴 的 支 承 处 。(二)变速器主要零件结构方案的分析变 速 器

45、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 。 在 确 定 变 速 器 结 构 方 案 时 ， 也 要 考 虑 齿 轮 型 式 、 换 挡 结 构 型 式 、 轴 承 型式 、 润 滑 和 密 封 等 因 素 。1.齿轮型式与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，工作时噪声低等优点；缺点是制造时稍复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡。在本设计中由于倒挡采用的是常啮合方案，因此倒挡也采用斜齿轮传动方案，即除一挡

46、外，均采用斜齿轮传动。2.换挡机构型式换 挡 结 构 分 为 直 齿 滑 动 齿 轮 、 啮 合 套 和 同 步 器 三 种 。直 齿 滑 动 齿 轮 换 挡 的 特 点 是 结 构 简 单 、 紧 凑 ， 但 由 于 换 挡 不 轻 便 、 换 挡时 齿 端 面 受 到 很 大 冲 击 、 导 致 齿 轮 早 期 损 坏 、 滑 动 花 键 磨 损 后 易 造 成 脱 挡 、噪 声 大 等 原 因 ， 采 用 直 齿 滑 动 齿 轮 换 挡 时 ， 换 挡 行 程 长 也 是 它 的 缺 点 。 因 此 ，除 一 挡 、 倒 挡 外 很 少 采 用 。 采 用 同 步 器 换 挡 可 保 证

47、 齿 轮 在 换 挡 时 不 受 冲 击 ， 使 齿 轮 强 度 得 以 充 分 发挥 ， 同 时 操 纵 轻 便 ， 缩 短 了 换 挡 时 间 ， 从 而 提 高 了 汽 车 的 加 速 性 、 经 济 性 和行 驶 安 全 性 ， 此 外 ， 该 种 型 式 还 有 利 于 实 现 操 纵 自 动 化 。 其 缺 点 是 结 构 复 杂 ，制 造 精 度 要 求 高 ， 轴 向 尺 寸 有 所 增 加 ， 铜 质 同 步 环 的 使 用 寿 命 较 短 。 目 前 ，同 步 器 广 泛 应 用 于 各 式 变 速 器 中 。重庆航天职业技术学院毕业设计（论文）- 13 -当 变 速 器

48、第 二 轴 上 的 齿 轮 与 中 间 轴 齿 轮 处 于 常 啮 合 状 态 时 ， 可 以 用 移 动啮 合 套 换 挡 。 这 时 ， 不 仅 换 挡 行 程 短 ， 同 时 因 承 受 换 挡 冲 击 载 荷 的 结 合 齿 齿数 多 ， 而 齿 轮 又 不 参 与 换 挡 ， 所 以 他 们 都 不 会 过 早 损 坏 ， 但 因 不 能 消 除 换 挡冲 击 ， 仍 然 要 求 驾 驶 员 有 熟 练 的 操 作 技 术 。 此 外 因 增 设 了 啮 合 套 和 常 啮 合 齿轮 ， 使 变 速 器 旋 转 部 分 的 总 惯 性 力 矩 增 大 ， 因 此 ， 目 前 这 种

49、换 挡 方 法 只 在 某些 要 求 不 高 的 挡 位 及 重 型 货 车 变 速 器 上 使 用 。采 用 同 步 器 换 挡 可 保 证 齿 轮 在 换 挡 时 不 受 冲 击 ， 使 齿 轮 强 度 得 以 充 分 发挥 ， 同 时 操 纵 轻 便 ， 缩 短 了 换 挡 时 间 ， 从 而 提 高 了 汽 车 的 加 速 性 、 经 济 性 和行 驶 安 全 性 ， 此 外 ， 该 种 型 式 还 有 利 于 实 现 操 纵 自 动 化 。 其 缺 点 是 结 构 复 杂 ，制 造 精 度 要 求 高 ， 轴 向 尺 寸 有 所 增 加 ， 铜 质 同 步 环 的 使 用 寿 命 较 短 。 目 前 ，同 步 器 广 泛 应 用 于 各 式 变 速 器 中 。在 本 设 计 中 所 采 用 的 是 锁 环 式 同 步 器 ， 该 同 步 器 是 依 靠 摩 擦 作 用 实 现 同步 的 。 但 它 可 以 从 结 构 上 保 证 结 合 套 与 待 啮 合 的 花 键 齿 圈 在 达 到 同 步