柴油动力货车变速器及操纵机构设计

第一章前言

人们从事生产活动离不开汽车。在日常生活中，汽车特别是轿车是经常使用的交通工具。汽车工业出现的高科技多数在轿车上首先得到了应用。目前，轿车的产量、保有量占汽车总产量和保有量的绝对多数。微型客车的作用更贴近我们的生活，为我们的家庭生活和工作带来了方便和舒适性。

现在人们对汽车提出越来越多的要求，尤其是对汽车安全性提出更高的要求，达到乘坐汽车有安全感、愉快感，汽车发生碰撞事故是能够妥善地保护成员；对汽车提出居住性的要求，不仅坐在汽车里舒适，而且能与外面的世界进行信息交流。

当然，这些大都与汽车内部的传动系中的变速器的工作性能有关：

变速箱的功用及要求

1，功用：改变传动比，扩大驱动轮转矩和车速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同时使发动机在有力的高效的工况下工作。

（1）发动机旋转方向不变的前提下，使汽车实现倒退行驶。

（2）利用空挡，中断动力传递以使发动机能够起动、怠速便于变速器换档或进行动力输出。

2，分类：按传动比变化方式、汽车变速器可分为有级变速器和无级变速器以及综合式三种。

变速器的基本要求：

A.保证汽车的动力性和经济性。

B.设置空挡，用来切断发动机的动力输出即发动机向驱动轮的传递。

C.设置倒挡，使汽车可以倒退行驶。

D.设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。

E.换挡迅速、省力、方便快捷。

F.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。

G.变速器应该有高的工作效率。

H.变速器的工作噪声低，工作平稳。

3，主要结构形式

变速箱的结构类型是在适应不同作业机械的设计要求过程中产生与形成的。例如不同类型的作业机械所从事的作业不同，因而对变速箱进退的排挡数以及变速范围的要求也不同，从而变速箱的结构不同。又如各种作业机械的变速箱，在作业中换挡操纵的频繁的程度也不一样，对作业中换挡操纵频率的变速箱，尤应考虑操纵轻便的问题，从而伴随着换挡操纵方式的不同，也就出现了不同结构类型的变速箱。

通常变速箱分为切断动力换挡的机械式变速箱和不切断动力换挡的动力换挡变速箱两大类没，前者主要用于装有主离合器的机械传动系中，后者主要用于装有变矩器的液力机械传动系中。

从结构上变速器传动结构有两种分类方法。根据前进挡数不同，有三、四、五和多挡变速器。根据轴的不同形式分为固定式和旋转式两种。固定式又分为两轴式、中间轴式和双中间轴式和多中间轴式变速器。固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机后置后轮驱动的汽车上，旋转轴式主要用于液力机械变速器。与中间轴式变速器比较，两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、中间传动效率高和噪声低等优点。因为两轴式不能布置直接挡，所以在高档工作时次论和轴承均载，不仅工作噪声增大且容易损坏。此外，受结构限制，两轴式变速器的一挡速比不可能设计很大。

在这次设计中所遇到的主要问题是：变速器的结构选择，各挡传动比的确定、齿轮参数的确定、所用轴和齿轮的强度及轴承的校核。

第二章变速器的结构设计

§2.1变速器由传动机构与操纵机构组成

有级变速器与无级变速器相比，其结构简单、造价低廉，具有较高的传动效率（η=0.96~0.98），因此在各种类型的汽车上均匀得到了广泛的应用。

通常，有级变速器具有3个、4个、5个前进挡；重型汽车和重型越野车则采用多挡变速器，其前进挡变速器，其前进挡位数多达到6~16个甚至到20个。

变速器挡位熟的增多可提高发动机的功率、汽车的燃料经济性及平均车速，从而提高汽车的运输效率，降低运输成本。但挡位增加也会增加变速器的尺寸和质量，使其结构复杂，制造成本高，操纵也复杂。当采用手动的机械式操纵机构时，要实现迅速换挡。对于多于5挡的变速器来说是困难的。因此，直接操纵变速器的挡位数上限是5挡。多于5个前进挡的变速器将使得操纵机构复杂化，或者需要加装具有独立操纵机构的副变速器，后者仅用于一定的行驶工况。

近年来为了降低油耗变速器的挡数有增加的趋势。目前，轿车的挡数一般在4~5之间，级别高的轿车变速器多用5个挡，货车变速器采用4~5个挡或者多挡。装载质量在2~2.5t的货车采用5挡变速器，装载质量在4~8t的货车采用6挡变速器。多挡变速器多用于重型货车和越野汽车以及有特殊功用的专业用车等。

副变速器用于空、满载的质量变化大、使用条件复杂、加之柴油机转矩变化平稳、适应性差而需要扩大传动比范围、增多挡位数以适应在各种使用条件下的动力性和经济性要求的重型车。为不使变速器的结构过于复杂和便于系列化，多以4挡或5挡的变速器与2或3、4挡的副变速器组合，后者可装在变速器之前或后或前后。前置副变速器多由两对齿轮或行星轮机构组成，传动比较大，后置可减少变速器的尺寸及负荷其为常用型。前后均置的方案可以得到更多的挡位。主、副变速箱多联成一个单独的总成以便于拆装。主、副变速器可以分段或者交替地换挡，前者使两种传动比分段衔接；后者交替插入；也有降分段式与插入式结合成综合式得到传动比搭配。

有级变速器的传动效率与所选取的变速器的传动方案有关，包括传动动力的齿轮副数目、转速、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、刚度等问题。两轴式和三轴式的变速器得到了广泛的应用。

考虑到轻形货车的使用条件和要求，则此本次设计所选取的变速器结构方案为：采用中间轴式，4+1挡，无超速挡的变速方案。

第三章变速器的主要参数的选择

§3.1挡数：

由任务书规定，本次设计的变速器挡数为4+1，无超速挡。

§3.2传动比

§3.2.1传动比范围

变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡传动比的比值。传动比范围的确定于选定的发动机参数、汽车的，最高车速和使用条件（如要求的汽车爬坡能力）等因素有关。

本次设计选用发动机的参数如表3-1：

表3-1 发动机参数

型号CY4D43T

形式废气涡轮增压

4-112×110

汽缸数-缸数×

行程

工作容积 4.334

88/3200

额定功率/转

速

340/1600-1800

最大转矩/转

速

怠速稳定转速≤750

工作顺序1-3-4-2

整车选用轮胎的参数如表3-2：

表3-2 轮胎参数

规格8.25-16

标准轮辋 6.50G

允许使用轮辋 6.00G