乘用车机械式变速器设计
汽车设计讲稿-第三章 机械式变速器设计.
第三章机械式变速器设计§3-1概述一、功用：1、改变发动机传递的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引力和速度, 使发动机在最有利的工况范围工作2、(滑行或停车时使发动机和传动系)分离3、改变方向4、动力输出二、设计要求：1、保证汽车动力性和经济性-档数正确，传动比范围和各档传动比大小合理。
2、有空档。
用来切断发动机动力驱动轮的传输。
3、有倒档。
4、有动力输出装置。
5、换档迅速轻便。
6、工作可靠。
标准：行驶中无跳档、乱档及换档冲击。
7、 高，应尽可能设直接档(直接档i=1, 但i=1不一定是直接档。
i=1，两轴，不是直接档；三轴，是直接档)8、噪声低三、分类：1、按档数：三、四、五、多2、按轴：1）固定轴式（应用广泛）：两、中间、双中间、多中间2）旋转轴式（用于液力机械变速器，易实现换档自动化）§3-2变速器传动机构布置方案一、传动机构布置方案分析1、固定轴式变速器1）两轴式(多用于前置前驱动乘用车，为什么？)A、图例讲解：就图3-1 a）为例a、符号表示：输入输出、拨叉、常啮合齿轮、啮合套、同步器、配合方式（固定、滑动套）b、换档方式、各档传递路线（高速档和低速档）c、倒档实现：直齿滑动心轴，插入中间齿轮：B、特点：a、只有两个轴（倒档不算）, 输出轴与主减速器主动齿轮做成一体（乘用车发动机纵置用圆锥，横置用圆柱）b、无直接档c、各前进档均只经一对齿轮传动，一挡速比不可能很大d、除倒档以外，共他档均用常啮合齿轮传动e、同步器多数装在输出轴上（同一档主动齿轮尺寸小）2）中间轴式：就图3-2a)分析特点：a、有三根轴（倒档不算）。
第一轴前经轴承支飞轮，后与主动齿轮成一体；第二轴前经轴承支第一轴后端孔内，后与万向节联；中间轴。
b、第一、二轴在同一直线上，可布置直接档→齿轮、轴承不受载，η↑，磨损↓，噪声↓；c、除直接档外，其他档均经两对齿轮传递。
→当中心距A不太大时，速比i可取大值d、除倒档以外，共他档不一定用常啮合齿轮传动e、同步器多数装在输出轴上（同一档主动齿轮尺寸小）2、倒档布置1）传动方案：直齿滑动a）传动路线中加入中间传动齿轮；简单，但中间传动齿轮是在最不利的正、负交替对称变化的弯曲应力状态下工作。
汽车设计课件：机械式变速器设计-
3.4 同步器設計
• 3.4.1 慣性式同步器
(2) 鎖銷式同步器的工作原理
同步器換擋過程由三個階段組成。
第一階段，司機用手推換擋手柄，通過換擋撥叉把力
F 傳給滑動齒套，再通過彈簧—鋼球5—銷6傳給同步環2，
使得同步器離開中間位置，做軸向移動並使同步環2 的內 錐面壓靠在齒輪3 的外錐面上。
第二階段，司機用力推換擋手柄，通過換擋撥叉把力
F為齒面上的法向力(N)，表示為
F F1 (cos cos )
F1為圓周力(N)，表示為
F1 2Tg d
1
3.3 變速器主要參數選擇與計算
• 3.3.3 中心距A
• 2. 中間軸式變速器中心距 A 的確定 可根據下述經驗公式計算中心距
A KA 3 Temaxi1g
• 3. 兩軸式變速器中心距 A的確定 其中心距也可以根據發動
z2 z7 z1 z8
直齿
zh
2A m
斜齿
zh
2Acos
mn
1
3.3 變速器主要參數選擇與計算
• 3.3.7 各擋齒輪齒數的分配
• 2. 對中心距 A進行修正
當計算出的
z
不是整數時，要將其取整，從式
h
zh
2A
m
或 zh 2Acos mn可知，中心距有了變化。
• 3. 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數
為保證倒擋齒輪的A嚙 12合m和 z不8 產z10生 運動干涉，齒輪8和9
的齒頂圓之間應保持有0.5mm以上的間隙，則齒輪9的齒頂 圓直徑應為：
De8 0.5 De9 A
2
2
De9 2A De8 1
1
3.4 同步器設計
• 3.4.1 慣性式同步器
机械式变速箱设计
机械式变速箱设计机械式变速箱是指使用齿轮和轴承等机械元件来实现传动比变化的一种变速装置。
在汽车工业领域中，机械式变速箱一直是最常见和广泛使用的变速箱类型之一、设计一台高效、可靠的机械式变速箱需要考虑多个因素，包括传动比范围、齿轮设计、换挡机构设计以及系统的布局等。
本文将对机械式变速箱的设计进行详细阐述。
首先，传动比范围是机械式变速箱设计的一个重要指标。
传动比范围是指变速箱能够提供的最低和最高的传动比之间的比值。
设计者需要考虑车辆的使用需求，选择一个适当的传动比范围。
传动比过小会导致车辆在起步时动力不足，而传动比过大则会导致在高速行驶时发动机转速过高，浪费能源。
因此，在设计时需要平衡出行的起步性能和高速行驶的经济性。
其次，齿轮设计是机械式变速箱设计的关键步骤之一、齿轮是传动力的主要元件，设计者需要仔细计算和选择齿轮的模数、齿数、轴向距离等参数。
齿轮的模数决定了齿轮的尺寸和强度，设计者需要根据承受的力矩和速度要求合理选择模数。
齿数是传动比的关键参数，设计者需要通过计算和优化来确定齿数的比例和分布，以满足各档位之间的传动比要求。
轴向距离是指齿轮轴心线之间的距离，设计者需要根据齿轮的尺寸和位置来确定轴向距离，以确保齿轮之间的正确啮合和平稳运转。
此外，换挡机构的设计也是机械式变速箱设计的重要内容。
换挡机构负责将输入轴和输出轴之间的传动比进行切换，实现不同档位的变速。
换挡机构一般由一组离合器和齿轮组成，设计者需要合理选择和配置离合器和齿轮，以确保换挡时的平稳性和快速性。
另外，在设计换挡机构时也需要考虑空间的布局和尺寸的限制，以保证换挡机构可以被安装在车辆中。
最后，机械式变速箱的系统布局也是设计的重要内容。
系统布局包括主减速器、换挡机构、润滑系统和冷却系统等的位置和连接方式。
设计者需要将各个组件合理地布局在车辆中，以确保变速箱的紧凑性和易于维护性。
此外，换挡机构和传动轴的布置方式也需要考虑，以便于与引擎和传动系统的连接。
长安杰勋汽车机械式变速器设计
关键词 ：变速器；传动比；轴；齿轮；设计计算；校核
ABSTRACT
Transmission by transmission transmission mechanism and control mechanisms, its basic function is composed rotation, expand drive change transmission torque and speed range change, in order to adapt to the changes often, and make the engine driving conditions in favorable conditions work; In engine crankshaft direction invariable premise that car can drive backward; Use neutral interrupt power transfer to make the engine can start, idle, and facilitate the transmission shift or power output. The transmission of the structure of the power, request car fuel economy and shift reliability and manipulation of portability, transmission stability and efficiency to wait to have direct influence. Using the transmission oart type transmission with two prominent advantages: one is the direct transmission of high transmission efficiency, wear and noise also is the minimum; Second, in the gear center distance is smaller still can acquire larger gear transmission. This paper studies the design manual shift transmission oart in five, its main purpose is based on mechanical principle, mechanical design, good use AutoCAD and master knowledge, and using this automobile structure, automobile design, material mechanics, interchangeability measurements to discipline knowledge, all the parts of the transmission oart in design, and using AutoCAD software rendering drawings and parts graph, etc. First, this paper will outline the present situation and developing trend of the transmission. Secondly, it is elaborated, principle of work of different variable speed .
轿车机械式变速器设计
摘要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工况范围内工作。
变速器设有空挡和倒挡。
需要时变速器还有动力输出功能。
因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。
这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。
变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。
一般通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。
本文设计研究了三轴式五挡手动变速器，对变速器的工作原理做了阐述，变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。
变速器的传动方案设计。
简单讲述了变速器中各部件材料的选择。
关键字：挡数；传动比；齿数；轴AbstractTransmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function.Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order of the layout of stalls gear. This will not only allow axis are large enough for a rigid, but also ensures easy assembly. Gear box overall structure and rigid axle and the shell structure of relations. Generally through the control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid.This paper describes the design of three-axis five block manual trans mission, the transmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design. A brief description of the trans mission of all components of the material choice.Keywords : block; Transmission ratio; Teeth; Axis目录前言 (1)1 总体方案设计 (3)1.1 汽车参数的选择 (3)1.2 变速器设计应满足的基本要求 (3)2 变速器传动机构布置方案 (4)2.1 传动机构布置方案分析 (4)2.1.1 固定轴式变速器 (4)2.1.2 倒挡布置方案 (5)2.1.3 其他问题 (7)3 零部件结构方案分析 (8)3.1 齿轮形式 (8)3.2 换挡机构形式 (8)3.3 变速器轴承 (10)4变速器设计和计算 (11)4.1 挡数 (11)4.2 传动比范围 (11)4.3 中心距A (11)4.4 外形尺寸 (12)4.5 轴的直径 (12)4.6 齿轮参数 (12)4.6.2 压力角α (13)4.6.3 螺旋角β (13)4.6.4 齿宽b (14)4.6.5 变位系数的选择原则 (15)4.7 各挡齿轮齿数的分配 (16)4.7.1 确定一挡齿轮的齿数 (16)4.7.2 对中心距进行修正 (17)4.7.3 确定常啮合传动齿轮副的齿数 (17)4.7.4 确定其他各挡的齿数 (17)4.7.5 确定倒挡齿轮齿数 (18)5 变速器的校核 (19)5.1 齿轮的损坏形式 (19)5.2 齿轮强度计算 (19)5.2.1 齿轮弯曲强度计算 (19)5.2.2 轮齿接触应力计算 (21)5.2.3 轴的强度计算 (23)6 同步器的选型 (26)6.1 锁销式同步器 (26)6.1.1 锁销式同步器结构 (26)6.1.2 锁销式同步器工作原理 (27)6.2 锁环式同步器 (27)6.2.2 锁环式同步器工作原理 (28)6.2.3 锁环式同步器主要尺寸的确定 (29)7 变速器操纵机构 (32)7.1 直接操纵手动换挡变速器 (32)7.2 远距离操纵手动换挡变速器 (32)8 结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)附录A1译文 (37)附录A2译文 (41)附录B1外文文献 (46)附录B2外文文献 (51)前言现代汽车的动力装置，几乎都采用往复活塞式内燃机。
小轿车机械式变速器设计_本科毕业论文设计40论文41
毕 业 设 计（论 文）
题目：小轿车机械式变速器设计
（英文） ：The mechanical transmission design of the car
院 专 姓 学
别： 业： 名： 号：
机电学院 车辆工程（师范） 董德权 2009095244028 赖新方 2013 年 3 月
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利用空档，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于发动机 换档或进行动力输出。
2.1.2 变速器的基本要求：
①保证汽车有必要的动力性和经济性； ②设计空档，用来切断发动机动力向驱动轮的传输； ③设计倒档，使汽车能倒退行驶； ④设计动力输出装置，需要时能进行功率输出； ⑤换档迅速、省力、方便； ⑥工作可靠； ⑦变速器应当有高的工作效率； ⑧变速器的工作噪声低。
2.2
变速器结构方案及其布置方案的确定
2.2.1 变速器传动机构的结构分析与型式选择
1.变速器的传动类型的选择 变速箱由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成。变速传动机构的主要 作用是改变转矩和转速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实 现变速器传动比的变换，即实现换档，以达到变速变矩。 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
on a larger transmission ratio can be obtained. In addition, the characteristics of this design is by using inertial synchronizer, from structure to ensure that joint sets and joint on the spline gear ring before achieve synchronization can not contact, in order to avoid tooth between the shock and noise, in order to make the design of product shifting smooth, manipulation of light, low failure rate, ，简称 MT）俗称手动变速器，即必须用手拨动
汽车设计机械式变速器设计
汽车设计机械式变速器设计汽车设计中，机械式变速器是一种非常重要的技术。
它是汽车动力传动系统中的核心部件，负责将发动机输出的动力转化为车辆的牵引力，并且能够根据驾驶员的要求进行换挡。
在传统机械式变速器中，主要由变速器齿轮、离合器和同步器等部件组成，通过它们的协同工作，实现车速变化而不影响发动机的运转。
机械式变速器的设计需要考虑一系列因素，包括传动比选择、传动系数的计算、齿轮的设计等。
首先，传动比选择是一个重要的方面。
传动比是指驱动轴和从动轴之间的转速比，它决定了车辆的牵引力和速度范围。
传输比的选择应根据车辆的用途和动力需求进行调整。
例如，越野车通常需要更大的传动比，以提供足够的扭矩来克服复杂地形，而运输卡车可能需要较小的传动比来实现高速运输。
其次，传动系数的计算也是机械式变速器设计的重要环节。
传动系数是指一对齿轮在一定时间内的接触时间比例。
计算传动系数需要考虑到齿轮齿数、模数等参数。
通过精确的计算，可以确保齿轮的输入输出匹配，从而实现平稳的换挡。
齿轮的设计是机械式变速器的核心部分。
齿轮的设计需要考虑到受力情况、噪声振动等因素。
为了确保齿轮的正常运转，通常需要进行强度校验。
强度计算涉及到齿轮的模数、齿轮材料的强度等参数。
同时，还需要考虑齿轮的制造工艺，以确保其精度满足要求。
此外，离合器和同步器的设计也是机械式变速器不可缺少的部分。
离合器的设计主要考虑到其承载能力和稳定性。
同步器的设计主要考虑到其换挡时的耐磨性，以及对换挡平顺性的影响。
总之，机械式变速器的设计是汽车设计中的一个关键环节。
它涉及到传动比的选择、传动系数的计算、齿轮的设计等方面。
通过科学的设计和精确的制造，可以实现机械式变速器的高效运行，并为驾驶员提供舒适的驾驶体验。
机械变速器设计
采用变位齿轮的原因：1）配凑中心距；2）提高齿轮的强度和使用寿命；3）降低齿轮的啮合噪声。 变位齿轮主要有两类：高度变位和角度变位。高度变位齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数之和等于零。高度变位可增加小齿轮的齿根强度，使它达到和大齿轮强度接近的程度。角度变位系数之和不等于零。角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用得较多。
轴的直径
中间轴式变速器的第二轴和中间轴中部直径d≈0.45A，轴的最大直径d和支承间距离L的比值，对中间轴，d/L≈ 0.16～0.18，对第二轴，d/L≈ 0.18～0.21。 第一轴花键直径d（mm）可按下式初选 式中：K为经验系数，K=4.0～4.6；Temax为发动机最大转矩（N·m）。
1
图3-3 中间轴式五挡变速器传动方案
单击此处添加小标题
2
凡采有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，挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。
PART ONE
中间轴式变速器的特点
1
2
倒挡布置方案
图3-5为常见的倒挡布置方案。图3-5b方案的优点是倒挡利用了一挡齿轮，缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难。图3-5c方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图3-5d方案对3-5c的缺点做了修改。图3-5e所示方案是将一、倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图3-5f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，挡换更为轻便。
2．换挡机构形式
#2022
3．变速器轴承
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一、挡数 增加变速器的挡数能够改善汽车的动力性和经济性。挡数越多，变速器的结构越复杂，使轮廓尺寸和质量加大，而且在使用时换挡频率也增高。 在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的挡数会使变速器相邻的低挡与高挡之间的传动比比值减小，使换挡工作容易进行。 挡数选择的要求： 相邻挡位之间的传动比比值在1.8以下。 高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的比值小。 目前，轿车一般用4～5个挡位变速器， 货车变速器采用4～5个挡或多挡，多挡变速器多用于重型货车和越野汽车。
机械变速器设计
二 同步器工作原理
（2）根据驱动轮与路面的附着力确定 ： Te maxi g1io N r
变速器主要参数的选择
（3）根据
Va min （或 Va max
0.377rnmin Va minio i '
）确定 i g1 ：
Va min ：i g max
Va max ：i g min
0.377rne max Va maxio i '
5. 变速器设计的主要步骤？
思考题
6. 变速器设计中要进行哪些校核计算？
7. 何谓变位齿轮？为什么变速器中要使用变位齿轮？
8. 惯性式同步器的工作原理？主要设计参数？ 9. 操纵机构中的自锁、互锁、倒档锁如何设计？用 图表示。
③同步器换挡： 迅速、无冲击、无噪声换挡，与操作技 术的 熟练程度无关。结构复杂，制造精度要求高，轴向 尺寸大，同步环使用寿命较短等特点，但仍然得到广泛应 用。
防止自动脱档的措施
1）将两接合齿的啮合位置错开 2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（切下0.3 ～ 0.6mm） 3）将接合齿的工作面加工成斜面，形成倒锥角（一般倾斜2°～3°）
六 齿轮参数
1.模数的选取 微型和普通级轿车 2.25 ～ 2.75 中级轿车 2.75 ～ 3.00 中型货车 3.5 ～ 4.5 重型货车 4.5 ～ 6.0 所选 m 应符合国标 2.压力角α( 20°)
机械式变速器设计2
两轴式与中间轴式的比较：
形式 结构复杂程度 工作噪声 两轴式 简单 低 中间轴式 复杂 高
传动效率
传动比范围 有无直接档
高
小 没有
低
大 有
二、零、部件结构方案分析
齿轮形式
齿轮形式：直齿圆柱齿轮、斜 齿圆柱齿轮 两者相比较，斜齿圆柱齿 轮有使用寿命长、工作时噪声 低的优点；缺点是制造时稍复 杂，工作时有轴向力。
斜 齿
(Helical Gear)
直齿
(Spur Gear)
工作时有轴向力 工作时无轴向力 寿命长 噪声低 用于二档以上 短 高 用于低档、倒档
变速器中的常啮合齿轮均 采用斜齿圆柱齿轮。直齿圆柱 齿轮仅用于低挡和倒挡。
但赛车变速箱采用直齿轮。直齿轮在 啮合时彼此的接触面积更小，这意味 着摩擦更小，动力损耗也更低。
最低档传动比的确定：
选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动轮 与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动 轮的滚动半径等来综合考虑、确定。 1、根据最大爬坡度确定一档传动比 汽车在最大上坡路面行驶时，最大驱动力应克服轮胎与 路面之间的滚动阻力以及上坡阻力。（由于上坡时车速不高 ，故忽略空气阻力），此时
器广泛使用，寿命问题已解决。如瑞典的萨伯—斯堪尼亚 公司用球星铸铁制造同步器的关键零件，并在其工作表面 上镀一层钼，不仅提高了耐磨性，而且提高了工作表面的 摩擦系数。
使用同步器或啮合套换挡，其换挡行程要比滑动齿轮 换挡行程小。在滑动齿轮特别宽的情况下，这种差别就更
为明显。为了操纵方便，换入不同挡位的变速杆行程要求 尽可能一样。
变速传动机构方案分析
1.两轴式变速器 结构特点： （1）输出轴与主减速主动齿轮成一体
（2）除倒挡外，其它挡均用常啮合齿轮传动
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第二章 变速器传动机构布置方案 ................................ 7
2.1 传动机构布置方案分析 ............................................. 7 2.1.1 两轴式和中间轴式变速器 ..................................... 7 2.1.2 多中间轴结构 ............................................... 8 2.1.3 倒挡的形式和布置方案 ....................................... 8 2.2 零、部件布置方案分析 ............................................. 9 2.2.1 齿轮形式 ................................................... 9 2.2.2 换挡的结构形式 ............................................. 9 2.2.3 防止自动脱档的措施 ........................................ 10 2.2.4 轴承形式 .................................................. 11 2.2.5 组合式变速器 .............................................. 11 2.3 本章小结 ........................................................ 11
1.1 选题的目的和意义 ................................................ 5 1.2 变速器发展和国内外研究现状 ...................................... 5 1.3 变速器设计的要求 ................................................. 6 1.4 研究的基本内容 ................................................... 6
关键词：变速器;齿轮;同步器;设计
ABSTRACT
The transmission is been used to transform an engine to spread to drive the torque and the revolving speed on the wheel, the purpose is an earth to start and climb various condition that drove works, such as ascent, turn and acceleration...etc. at first down,make different travtive force of autocar acquisition and velocity, make the engine work in the most beneficial work condition range at the same time. Mechanical transmission is a traditional manual transmission car, because of its simple structure, small size, low manufacturing cost, ease of assembly and repair, high transmission efficiency, are still in use. Transmission performance of the vehicle directly reflects the level of performance, especially fuel economy is good or bad. Therefore, the design of transmission quality has been the focus of competition in the automotive industry. Along with the development of the automobile industry ,the trend of car transmission designing is to increase it stransmission power and decrese its weight ,and hope have smaller size and excellent performance. In conditions that knowing the engine output torque , speed of engine and maximum speed of vehicles , maximum degree , focus on the designing of transmission gear structural parameters , axis geometry design computation ; as well as the transmission and drive program structure design
Key words :Transmission ;Gear ; Synchrotron ;Design
目 摘
Байду номын сангаас
录
要 ............................. 错误！未定义书签。
16
ABSTRACT ....................................
第一章 绪
论 ............................................. 5
摘
要
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。 机械式手动变速器是传统的汽车传动系统， 由于其结构简单、 体积小、制造成本低、便于装配和修理，传动效率高等优点，一直沿用至今。变速器 的性能直接体现出整车性能的高低，特别是燃油经济性的好坏。所以变速器的设计质 量的高低一直是汽车行业竞争的焦点。 随着汽车工业的发展,轿车变速器的设计趋势为增大变速器传递功率与重量之比, 并要求变速器具有较小的尺寸和良好性能。 在给定发动机输出转矩、 转速及最高车速、 最大爬坡度等条件下,着重对变速器齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算。