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燕山大学专业综合训练说明书题目：轻型载重车五档机械式变速器方案设计学院（系）：车辆与能源学院年级专业： 08级交通运输学号： 080113010040学生姓名：刘新洋指导教师：韩宗奇燕山大学专业综合训练任务书院（系）：车辆与能源学院基层教学单位：车辆与交通运输工程系目录第一章变速器概述 (3)1.1 变速器的功能及类型 (3)1.1.1 变速器功能 (3)1.1.2 变速器分类 (3)1.2 变速器技术的进步 (4)1.3 变速器的相关标准 (5)1.3.1 主题内容与适用范围 (5)1.3.2 技术要求 (6)1.3.3 试验方法 (6)1.3.4 检验规则 (6)1.3.5 标志、包装、运输与贮存 (6)第二章变速器选型与方案设计 (7)2.1 变速器选型（结构） (7)2.1.1 传动机构布置方案 (7)2.1.2 零部件结构方案分析 (9)2.1.3 操纵机构布置方案 (11)2.2 变速器的主要参数 (12)2.2.1档数 (12)2.2.2 传动比范围 (12)2.2.3 中心距A (12)2.2.4 外形尺寸 (13)2.2.5 齿轮参数 (13)2.3 方案设计 (15)2.3.1 匹配车型简介 (15)2.3.2 传动机构方案 (16)2.3.3 换挡机构方案 (17)2.3.4 操纵机构方案 (17)2.3.5变速器传动方案 (18)第三章变速器计算 (19)3.1 各档齿轮参数计算 (19)3.1.1 确定一档齿轮 (19)3.1.2 常啮合齿轮副齿数 (20)3.1.3 二档齿轮副齿数 (20)3.1.4 倒档齿轮计算 (21)3.1.5 各档齿轮参数 (21)3.1.6 齿轮强度计算 (23)参考文献 (26)第一章变速器概述变速器用来改变在不同的使用条件下发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使汽车得到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。

此外，还应保证汽车能够在倒退行驶、滑行或停车时，使发动机和传动系分离,需要时还应有动力输出的功能。

1.1 变速器的功能及类型1.1.1 变速器功能现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源，其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。

为解决这一矛盾，在传动系中设置了变速器。

它的功用是:①改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作；②在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；③利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。

1.1.2 变速器分类1.1.2.1按传动比变化方式按传动比变化方式不同，变速器可分为有级式、无级式和综合式三种：有级式变速器应用最为广泛。

它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。

按所用轮系形式不同，有轴线固定式变速器（普通齿轮变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。

目前，轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3～5个前进挡和一个倒档；在重型货车用的组合式变速器中，则有更多档位。

所谓变速器档数，均指前进档位数。

无极式变速器的传动比在一定的范围内可按无限多级变化，常见的有电力式和液力式（动液式）两种。

电力式变速器在传动系统中有广泛采用的趋势，其变速传动部分为直流串励电动机。

液力式变速器的传动部分是液力变速器。

综合式变速器是指由液力变矩器和齿轮式有级变速器组成的液力机械式变速器，其传动比可在最大值和最小值之间的几个间断范围内作无级变化，目前应用较多。

1.1.2.2 按操纵方式按操纵方式不同，变速器又可分为强制操纵式、自动操纵式和半自动操纵式三种：强制操纵式变速器靠驾驶员直接操纵变速杆换挡，为大多数汽车所采用。

自动操纵式变速器的传动比选择（换挡）是自动进行的。

驾驶员只需操纵加速踏板，即可控制车速。

半自动操纵式变速器有两种形式。

一种是常用的几个档位自动操纵，其余档位则由驾驶员操纵；另一种是预选式，即驾驶员预先用按钮选定档位，在踩下离合器踏板或松开加速踏板时，接通一个电磁装置或液压装置来进行换挡。

在多轴驱动的汽车上，变速器之后还装有分动器，以便把转矩分别输送给各驱动桥。

1.2 变速器技术的进步就动力性而言，档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速与爬坡能力。

就燃油经济性而言，档位数多，增加了发动机在低燃油消耗率区工作的可能性，降低了油耗。

所以增加档位数会改善汽车的动力性和燃油经济性。

自动变速器是自汽车诞生以来，发展最快的部件之一。

经过半个世纪的发展，汽车自动变速器已经占据了汽车变速器市场的半壁江山。

据统计，目前美国产轿车的自动变速器装车率已超过95﹪。

欧洲发达国家的装车率也在70﹪以上。

以生产车型紧凑、油耗低、价格便宜的经济型轿车而著称的日本，因其安全性的要求，自动变速器的装备率逐年提高，1982年各种客车总的装车率达到25﹪以上，到1986年增至41﹪，现在日本国内生产的轿车中已有85﹪装备了自动变速器，由此可见，自动变速器在家用轿车（小型客车）中的普及程度。

汽车自动变速器的优点有：①驾驶员操作简化，提高汽车安全性；②改善车辆的乘坐舒适性；③提高发动机和传动系统的使用寿命；④提高汽车的经济性和动力性。

自动变速器包括：电控液力自动变速器（AT），机械无级自动变速器（CVT），电控机械自动变速器（AMT），双离合自动变速器（DCT）。

现代轿车已普遍装用AT，越来越多重型商用车也装用AMT。

1.3 变速器的相关标准QC/T 29063.1-2011《汽车机械式变速器总成技术条件》1.3.1 主题内容与适用范围本标准规定了载货汽车机械式变速器总成技术要求、试验方法和检验规则。

本标准只适用于载货汽车用机械式四～五档，且四档、五档为直接档的变速器总成。

1.3.2 技术要求对换档性能疲劳寿命静扭强度同步器寿命等做了规定，如规定轻型汽车变速器前进档结构型式必须采用同步器结构，各类变速器在达到规定的循环次数后主要零件不应损坏，齿轮不得产生轮齿断裂、齿面严重点蚀中任意一种损伤，总成各结合面及油封刃口处均不得有渗漏现象。

1.3.3 试验方法标准规定了挂档力、噪声、静扭强度、密封性试验等的实验目的、实验方法和结果处理等，如挂档力试验目的为测定变速器总成各档位静态挂档力，密封性试验方法有气密法和浸水法等。

1.3.4 检验规则规定了出厂检验、型式检验的相关检验规则，规定在出现新产品或老产品转厂的试制定型签定，正式生产后如结构、材料、工艺有较大改变可能影响产品性能等情况时应对产品进行全面检查。

1.3.5 标志、包装、运输与贮存标准对标志、包装、运输与贮存做了相关规定：标志的基本内容应至少包括制造厂名、产品名称及主要参数；包装箱内应带有产品合格证；包装应牢固可靠包装箱外应注明产品名称、制造厂名称，总重量和放置方向；运输时，应保证运输途中不磕碰产品；产品应贮存在通风干燥处。

第二章变速器选型与方案设计机械式变速器因具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点，故在各种形式的汽车上得到广泛应用。

2.1 变速器选型（结构）2.1.1 传动机构布置方案2.1.1.1 固定轴式变速器a.两轴式变速器两轴式变速器主要用于发动机前置前轮驱动的乘用车，变速器传动比较小。

与中间轴式变速器相比，两轴式变速器具有结构简单、中间挡传动效率高、噪声小等优点。

但是，当低挡传动比较大时，会使结构尺寸增大，因而只在传动比小的条件下选用这种方案。

另外，两轴式变速器没有直接挡，高挡工作时齿轮噪声较大，传动效率低。

b.中间轴式变速器中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动和发动机后置后轮驱动的汽车上。

中间轴式变速器的特点是：第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，把它们固结起来就得到直接挡，其传动效率高、磨损小、噪声较小；除直接挡外，其余各挡都是通过两对齿轮副传递动力，此时传动效率较低。

各种中间轴式变速器，主要是在常啮合齿轮副数量、换挡方式和倒挡传动方案上有差别。

图2-1为解放CA1040系列轻型载货汽车变速器传动示意图图2-1 解放CA1040系列轻型载货汽车变速器传动示意图2.1.1.2 倒档布置方案与前进挡位比较，倒挡使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒挡，故多数方案均采用直齿滑动齿轮方式换倒挡。

图2-2 为一些常用的倒挡布置方案。

为实现倒挡传动，有些方案利用在中间轴和第二轴上的齿轮传动路线中加入一个中间传动齿轮的方案，如图(a)、(f)所示；也有利用两个联体齿轮方案的。

图2-2倒档布置方案2.1.2 零部件结构方案分析2.1.2.1 齿轮形式变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。

直齿圆柱齿轮仅用于低挡和倒挡。

与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮具有使用寿命长、运转平稳、工作噪声低等优点；缺点是制造复杂，工作时产生轴向力，这对轴承不利。

变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮。

2.1.2.2 换档机构形式变速器换挡机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换挡三种形式。

尽管滑动齿轮式结构简单，制造、拆装与维修工作容易，并能减小变速器旋转部分的转动惯量，但会在轮齿端面产生冲击，并伴随噪声，这不仅使齿轮端部磨损加剧并过早损坏，同时使驾驶员精神紧张，故除一挡、倒挡外已很少使用。

啮合套换挡行程短，同时因承受换挡冲击载荷的接合齿齿数多，而轮齿又不参与换挡，所以它们都不会过早损坏；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。

重型货车挡位间的公比较小，换挡机构连接件之间的角速度差也小，而且要求换挡手感强，因此可采用啮合套换挡。

与同步器换挡比较，啮合套换挡具有结构简单，寿命长，维修方便，能够降低制造成本及减小变速器长度等优点。

用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换挡，与操作技术的熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性。

虽然它有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大、同步环(摩擦件)使用寿命短等缺点，但仍然得到广泛应用。

同步器分为常压式、惯性式和惯性增力式三种。

其中常压式同步器结构较简单，但是它不能保证被啮合件在同步状态下换挡，结构上不完善，故仅在少数重型汽车上得到应用。

目前，广泛应用的是惯性式同步器。

从结构上分，惯性式同步器可分为几种：锁销式、滑块式、锁环式、多片式和多锥式。

虽然它们的具体结构不同，但都有摩擦元件、锁止元件和弹性元件。

锁环式同步器的结构如图2-3所示。

图2-3锁环式同步器2.1.3 操纵机构布置方案根据汽车使用条件的需要，驾驶员利用变速器的操纵机构完成选挡和实现换挡或退到空挡。

变速器操纵机构应当满足如下主要要求：换挡时只能挂入一个挡位，换挡后应使齿轮在全齿长上啮合，防止自动脱挡或自动挂挡，防止误挂倒挡，换挡轻便。