轿车五档手动变速器设计

摘要本设计的任务是设计一台用于轿车上的五档手动变速器。

合理的设计和布置变速器能使发动机功率取得最合理的利用，从而提高汽车动力性和经济性。

设计部份表达了变速器的功用与设计要求，对该变速器进行了方案论证，选用了三轴式变速器。

说明了变速器要紧参数的确信，齿轮几何参数的计算、列表，齿轮的强度计算、强度校核，轴的设计及强度校核。

该变速器具有两个突出的优势：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情形下仍然能够取得较大的一档传动比。

关键词：变速器齿轮轴目录第一章绪论 (1)第二章变速器的整体方案设计 (6)变速器的功用及设计要求 (6)变速器传动机构的型式选择与结构分析 (7)三轴式变速器与两轴式变速器 (7)变速器主传动方案的比较 (9)倒档的布置方案 (10)变速器要紧零件的结构方案分析 (11)齿轮型式 (11)换档结构型式 (11)轴承型式 (12)传动方案的最终设计 (12)第三章变速器要紧参数的选择与齿轮设计 ........................ - 12 -变速器要紧参数的选择....................................... - 13 -档位数和传动比.......................................... - 13 -中心距.................................................. - 14 -齿轮模数................................................ - 14 -齿形、压力角α、螺旋角β和齿宽b ....................... - 15 -齿轮的变位系数.......................................... - 15 -各档传动比及其齿轮齿数的确信.................................................................. - 16 - 确信一档齿轮的齿数............................................................................... - 16 -确信常啮合齿轮副的齿数....................................................................... - 16 -确信其他档位的齿数............................................................................... - 17 -确信倒档齿轮的齿数............................................................................... - 17 - 齿轮要紧参数表 (18)第四章变速器齿轮的强度计算与材料选择 (20)齿轮的损坏缘故及形式 (20)齿轮的强度计算及材料接触应力 (20)齿轮弯曲强度计算 (20)齿轮材料接触应力 (22)第五章变速器轴的设计与校核........................................................................... - 23 - 变速器轴的结构和尺寸.................................................................................. - 23 - 轴的结构................................................................................................... - 23 -轴的尺寸................................................................................................... - 23 - 轴的校核.......................................................................................................... - 24 - 第一轴的强度与刚度校核....................................................................... - 24 -第二轴的强度与刚度校核....................................................................... - 25 -第六章变速器同步器与操纵机构的设计........................................................... - 27 - 同步器设计...................................................................................................... - 27 - 同步器的工作原理................................................................................... - 28 -同步环要紧参数的确信 (30)变速器的操纵机构 (32)第一章绪论变速器的进展现状在汽车变速箱100连年的历史中，要紧经历了从手动到自动的进展进程。

目前世界上利用最多的汽车变速器[3]为手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、手自一体变速器（AMT）、无级变速器（CVT）、双聚散变速器（DCT）五种型式。

它们各有优缺点：MT的节能成效最好、经济性娱乐性强，但对驾驶技术要求高；AT 的节能成效差一些，可是操作简单、舒适性好、元器件靠得住性高；AMT具有前二者的优势，但在换挡时会有短暂的中断，舒适性差一些；CVT结构简单、效率高、功率大、车速转变平稳，但它的传动带容易损坏，无法经受较大的载荷；DCT结合了手动变速器的燃油经济性和自动变速器的舒适性，它是从传统的手动变速器演变而来，目前代表变速器的最高技术。

在我国，据调查2007年手动变速器的市场比重为74%，占据较大的市场份额。

从2002到2007年间自动档变速器市场占有率从9%增加到26%，Global Insight公司估量到2021年自动档变速器将占据33%的份额，而乘用车市场自动档所占的比例可能达到44%。

从2002-2006年间，女性用户从%增加到%，而自动档变速器利用方便特点深受女性用户群的喜爱。

另外在消费者调查中最受关注的汽车配件中，第一名是平安气囊，第二确实是自动档的变速器。

在中国，自动档变速器的市场是十分乐观的。

同时手动档变速器的节能型，经济性和驾驶娱乐性也决定了其不可替代性。

针对中国变速器市场进展趋势，G LOBAL I NSIGHT的亚洲区技术分析师段诚武博士论述了几点自己的观点：一、在短时间内，手动档变速器仍然占据要紧份额，而自动档变速器将有更大的增加空间。

二、鉴于中国市场情形的复杂性，长期来看变速器不是单一式的进展趋势，没有哪一种形式变速器会成为最后的赢家。

三、在中国市场，从技术支持、目前的市场份额和设备提供这几个方面来看AMT与LPG、AUTOE和汽油、CVTE和混合动力和DCT和柴油都具有相似性。

四、从久远来看，中国本土的企业应该加倍关注DCT那个产品，因为它将有超级好的前景。

第二章变速器的整体方案设计变速器的功用及设计要求变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。

它作为汽车动力系统重要的组成部份，要紧用于转变从发动机曲轴传出的转矩和转速，以适应汽车在起步、加速、行驶和克服各类道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同需求。

另外，变速器还用于使汽车能倒退行驶和在起动发动机和汽车滑行或停车时使发动机与传动系维持分离；必要时还应有动力输出功能。

为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应提出如下设计要求。

1.应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。

在汽车整体设计时，依照汽车载重量、发动机参数及汽车利用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来知足这一要求。

2.设置空档，以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时刻分离；设置倒档，使汽车能够倒退行驶。

3.工作靠得住，操纵轻便。

汽车在行驶进程中，变速器内不该有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。

为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶平安性，操纵轻便的要求日趋显得重要，这可通过采纳同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。

4.重量轻、体积小。

阻碍这一指标的要紧参数是变速器的中心距。

选用优质钢材，采纳合理的热处置，设计适合的齿形，提高齿轮精度和选用圆锥滚柱轴承能够减小中心距。

5.传动效率高。

为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。

提高零件的制造精度和安装质量，采纳适当的润滑油都能够提高传动效率。

6.噪声小。

采纳斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。

7.贯彻零件标准化、部件通用化和变速器总成系列化等设计要求，遵守有关标准和法规。

8.需要时应设计动力输出装置。

变速器传动机构的型式选择与结构分析变速器的种类很多，按其传动比的改变方式能够分为有级、无级和综合式的。

有级变速器按依照前进档档数的不同，能够分为三、四、五档和多档变速器；而按其轴中心线的位置又分为固定轴线式、螺旋轴线式和综合式的。

其中固定轴式应用普遍，有两轴式和三轴式之分，前者多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，而后者多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。

三轴式变速器与两轴式变速器现代汽车大多都采纳三轴式变速器。

以下是三轴式和两轴式变速器的传动方案。

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档齿轮别离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那么称为直接档。

现在，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。

因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的要紧优势。

其他前进档需依次通过两对齿轮传递转矩。

因此。

在齿轮中心距（阻碍变速器尺寸的重要参数）较小的情形下仍然能够取得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一优势。

其缺点是：处直接档外其他各档的传动效率有所下降。