1、学学士学位论文I微型汽车手动变速器结构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
2、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：手动变速器；后驱动变速器；同步器；变速器壳体学学士学位论文IIManual Transmission Structure Design of Miniature Car ABSTRACTTransmission is an important of automobile transmission system. Undoubtedly,it represents the development of the automobile industry,its d
3、esign 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,
4、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 sele
5、ction,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
6、-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: Stick-shift ; Rear-wheel Drive Transmission; synchronizer; The transmission housing.学学士学位论文III
7、目录摘要 .IAbstract .II第 1 章 绪 论 .11.1 课题的目的和意义 .11.2 研究现状 .11.3 变速器的设计思想 .1第 2 章 变速器设计的总体方案 .32.1 设计依据 .42.2 变速器传动机构布置方案 .42.3 变速器基本参数的确定 .52.3.1 挡数的确定 .52.3.2 传动比的确定 .52.3.3 变速器中心距的确定 .72.3.4 变速器轴向尺寸的确定 .72.4 本章小结 .7第 3 章 主要零部件的设计及计算 .83.1 齿轮的设计及校核 .83.1.1 齿轮参数确定及各挡齿轮齿数分配 .83.1.2 轮齿强度计算 .163.1.3 变速器齿轮
8、的材料及热处理 .203.2 轴的设计及校核 .203.2.1 初选轴的直径 .203.2.2 轴的设计 .213.2.3 轴的校核 .253.3 轴承的选用及校核 .303.3.1 变速器轴承型式的选择 .303.3.2 轴承的校核 .303.3.3 轴承的润滑和密封 .333.4 花键的校核 .343.5 本章小结 .35学学士学位论文IV第 4 章 变速器其他零件及机构的设计 .364.1 同步器的设计及计算 .364.1.1 锁环式同步器主要尺寸的确定 .364.1.2 主要参数的确定 .374.2 操纵机构的设计 .384.3 变速 器箱体的设计 .394.4 本章小结 .39结论
9、.39参考文献 .41致谢 .42附录 .43学学士学位论文- 1 -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。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客车上。变速器若采用浮动式结构的齿轮轴，工作时会产生挠度。因此，一方面降低了输出轴的刚性，另一方面造成了啮合齿轮啮合不良，致使齿轮强度降低，增加了运转噪音，影响了整机的性能。为了近一步提升后驱动变速器的性能，增加后驱微型车市场销售份额，应该建立一个适应发动
10、机排量为 1.3 升的后驱动变速器新平台，以满足车厂和用户更高层次的要求。设计方案力求实现：1.变速器结构更加紧凑、合理，承载能力较大，满足匹配发动机之所需；2.选挡、换挡轻便、灵活、可靠；3.同步器结构合理，性能稳定，有利于换挡；4.齿轮承载能力高，运转噪音低，传递运动平稳。1.2 研究现状众所周知，中国国内市场的微型系列车型，90%都来自日本技术，更确切地说，是来自于日本铃木技术。国内的许多微型车厂在研发、生产方式上，或是购买日本技术，或是与日方联合经营，自主独立开发的能力相对欠缺。因此，在微型车型及所属关紧部件的研发方面的发展相对滞后，进而造成国内的许多老型产品一干就是十几年，甚至二十几
11、年的尴尬局面。同时，由于国际市场的导向，微型车的根据地日本在此方面的投入也没有更大、更新的研究与发展。所以从微型汽车后驱动变速器的发展来看，并没有特别新的技术在产品中应用。但是根据我们国家的实际现状，目前中国市场对微型车的需求，在短时间内，甚至相当长的一段时间内微型车仍然具有一定的发展的空间。国内的中、小城市，及山区，从居民的购买能力及所需看，微型车由于其价格低、经济适用，仍然具有广阔的市场份额。近几年来，微型车的销售占中国汽车总销售量约 25%。尤其以生产微型车为主的长安集团在内，2005 年内的整车销售排在全国第三位的良好势头。据学学士学位论文- 2 -了解国内生产微型汽车如长安、柳洲五菱
12、等车厂，后驱动发动机所配的变速器结构先进、合理，在满足同等排量发动机匹配所需的同时，市场反映效果也较好。汽车变速器发展经历了 100 多年，从最初采用侧链传动到手动变速器，到现在的液力自动变速器和电控机械式自动变速器，再向无级自动变速器方向发展。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。手动变速器(MT)主要采用齿轮传动的降低原理，变速器内有多组传动比不同的齿轮副，汽车行驶时的换挡就是通过操纵机构使变速器内不同的齿轮副工作 1。我国汽车工业采用 CAD 技术，从无到有，至今已有十多年的历史。与其他机械产品相比，汽车行业在计算机应用的投
13、入比较多。各汽车厂纷纷引进软硬件并逐步建立了计算机辅助系统。AutoCAD 在用户的心目中也变成了二维设计软件的缩影。1.3 变速器的设计思想根据发动机匹配的微型车的基本参数，及发动机的基本参数，设计能够匹配各项的新型后驱动变速器。新型后驱动变速器应满足：1.发动机排量 1.3 升；2.五个前进挡，一个倒档；3.输入、输出轴保证两点支承；4.采用同步器，保证可靠平稳换挡；5.齿轮、轴及轴承满足使用要求。1.4 研究的主要工作内容中间轴式变速器主要用于后轮驱动变速器，所以，根据实际汽车发动机匹配所需，本文计划对适用于后驱动发动机固定中间轴式变速器作为总的布置方案。1.确定合适的布置结构变速器中各
14、档齿轮按照档位先后顺序在轴上排列；各档的换挡方式；齿轮与轴的配套方案；轴承支承位置等结构。2.进行主要参数的选择确定变速器的档位数；各档传动比；中心距；轴向长度等。3.进行主要零部件及其他结构的设计齿轮参数；各档齿轮齿数分配；轮齿强度计算；轴的设计及校核；学学士学位论文- 3 -轴承的设计及校核；同步器主要参数的选取；操纵机构的设计等。4.绘制图纸根据设计方案，通过 CAD 完成装配图及零件图的绘制。学学士学位论文- 4 -第 2 章 变速器设计的总体方案变速器是汽车传动系的重要组成部分，是连接发动机和整车之间的一个动力总成，起到将发动机的动力通过转换传到整车，以满足整车在不同工况的需求。所以
15、整车和发动机的主要参数对变速器的总体方案均产生较大影响。2.1 设计依据随着消费者对汽车安全性、舒适性、经济性和动力性需求的提高，微型汽车的技术含量不断提高。长安汽车在微型车领域具有里程意义，长安之星是适应微车市场发展的新需求而诞生的产品。为其设计新型后驱动变速器以使变速器结构更加紧凑、合理、承载能力强。选择车型为长安之星 SC6371 进行设计.注：其中，165/70 R13 表示轮胎断面宽 B=165，扁平比 H/B=70,轮辋直径 13in=330.2mm，故车轮滚动半径近似等于轮胎半径，为r=330.2/2+115.5=280.6mm。2.2 变速器传动机构布置方案中间轴式变速器多用于
16、发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器第一轴的前端经轴承支承在发动机飞轮上，第一轴上的花键用来装设离合器的从动盘，而第二轴的末端经花键与万向节连接。如图 2.1 所示。变速器采用三轴式刚性支承，能提高轴的刚度。第一轴后端经轴承支承在第二轴前端的孔内，第二轴前端与常啮合主动齿轮做成一体，且保持两轴轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接挡。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，可高达90%以上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少 2。挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，挡位低的齿轮不采用常啮合齿轮传动，
17、各挡位采用同步器换挡 3。学学士学位论文- 5 -图 2.1 传动方案图2.3 变速器基本参数的确定2.3.1 挡数的确定挡数的设置与整车的动力性和经济性有关。就动力性而言，增加变速器的挡数，能够增加发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了整车的加速与爬坡能力。就燃油经济性而言，挡数多，增加了发动机在低油耗区工作的可能性，降低油耗。所以挡数设置为五档。2.3.2 传动比的确定1.确定主减速器传动比根据（2-1）max50.37pnrUi式中： 最高车速，135km/h；发动机最大功率下的转速，6000r/min；pnr 车轮半径，0.281m；变速器最高挡传动比，1.0；5i变速器主减速比。
18、0由公式（2-1 ）得： =4.708。0max.37pnriUi学学士学位论文- 6 -2.确定变速器一挡传动比 1i汽车爬陡坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有：，则由最大爬坡度要求max10maxaxmax(cosin)eTrigf g的变速器一挡传动比 4为：ax1m0rTiei （2-2） 式中：m汽车总质量，1580kg；g重力加速度，9.8 ；Nkg道路最大阻力系数，由于一般沥青或混凝土路面滚动阻ax力系数 f=0.0180.020，故取 f=0.019；最大爬坡度 ，maxtn0.32i故坡角 ，所以 为 0.323；max017.4max驱动车轮滚动半径，0.281mm；r发动机最大转矩， 102Nm；axTe主减速比，4.708；0i汽车传动系的传动效率，轿车可取 0.90.92，故选 为 T0.9。由公式（2-2 ）得： ；13.25i根据驱动车轮与路面的附着条件 ，求得变速器一max102TreiG挡传动比为 5：21max0rTiei （2-3） 式中： 汽车满载静止于水平路面时，驱动桥给地面的载荷，2G对于发动机前置后轮驱动的乘用车，满载时后轴占 50%55%，故取=55%mg；2道路的附着系数，计算时取 =0.50.6，故选 为 0.6；， ， ， 见式（2-2）下说明。rmaxTe0iT
