机械式六档变速器设计说明书含10张CAD图纸Word格式文档下载.docx
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摘要1
Abstract1
目录3
第1章绪论5
选题的背景及意义5
变速器的功用和要求7
国内外研究状况8
部份已知的主要参数11
本章小结11
第2宣机械式变速器的概述及其方案的肯定12
变速器的功用和要求12
变速器结构方案的肯定12
2.2.1变速器传动机构的结构分析与型式选择13
2.2.2倒拦传动方案18
变速器主要零件结构方案的分析18
2.3.1齿轮型式19
2.3.2换拦机构型式19
本章小结22
第3宣变速器主要参数的选择与主要零件的设计22
变速器主要参数的选择22
3.1.1挡数和传动比22
3.1.2中心、距24
轴承的选择与校核24
3.6.1几种轴承的特点与选择24
3.6.2轴承的计算26
变速器同步器的设计31
3.7.1同步器的结构31
3.7.2同步环主要参数的肯定33
本章小结35
第4章操彳何几构35
操纵机构的功用35
换挡位置图36
变速杆的布置36
远距离操纵手动换挡变速器36
4.4.1锁止装置37
第5章结论39
致谢40
参考文献41
附录142
附录246
第1章绪论
选题的背景及意义
汽车在不同利用处合有不同的要求，釆用往复活塞式内燃机为动力的汽车，其在实际工况下所要求的性能与发动机的动力性、经济性之间存在着较大的矛盾。
例如，受到载运量、道路坡度、路面质量、交通状况等条件的影响，汽车所需的牵引力和车速需要在较大范围内转变，以适应各类利用要求;
另外，汽车还需要能倒向行驶，发动机本身是不可能倒转的，只有靠变速箱的倒挡齿轮来实现。
上述发动机牵引力、转速、转向与汽车牵引力、车速、行驶方向等之间的矛盾，单靠发动机本身是难以解决的，车用变速器应运而生，它与发动机匹配，通过量挡位切换，能够使驱动轮的扭矩增大到发动机扭矩的若干倍，同时又可使其转速减小到发动机转速的儿分之一。
从此刻市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为：
手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、手动/自动变速器（AMT）、无级变速器（CVT）。
（1）手动变速器（HanudlTransmission）釆用齿轮组，每挡的齿轮组的齿数是固定的，所以各挡的变速比是定值，即所谓有级变速器。
比如，一档变速比是，二档是，再到五档的，这些数字再乘上主减速比就是总的传动比,总共只有5个值（即有5个级），所以它是有级变速器。
曾有人断言，繁琐的驾驶操作等缺点，阻碍了汽车高速进展的步伐，手动变速器会在不久“下课”，从事物进展的角度来讲，这话确实有道理。
可是从目前的需求和适用角度来看，笔者以为手动变速器不会过早的离开。
第一从商用车的特性上来讲，手动变速器的功用是其他变速器所不能代替的。
以卡车为例，卡车用来运输，通常要装载数吨的货物，面对如此高的“压力”，除发动机需要强劲的动力外，还需要变速器的权利协助。
咱们都明ti“一档”有劲，如此在起步的时候有足够的力量将车带动。
专门是面对爬坡的路段，它的特点显露的超级明显。
而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点尚不具有。
第二，对于老司机和大部份男士司机来讲，他们的最爱仍是手动变速器。
从我国的具体情形来看，手动变速器儿乎贯穿了整个中国的汽车进展历史，资历较深的司机都是“手动”驾车的，他们对手动变速器的熟悉程度是超级深刻的，若是让他们改变常规的做法，这是不现实的。
虽然自动变速器和无极变速器已经超级的普遍，可是大多数年轻的司机仍是崇尚手动，尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感，所以一些中高级的汽车（尤其是轿车），也不轻易舍弃手动变速。
另外，在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是手动变速器的，除经济适用之外，关键是能让学员打好坚实的大体功和锻炼驾驶协调性。
第三，随着生活水平的不断提高此刻轿车已经进入家庭，对于普通工薪阶级的老口姓来讲，经济型轿车最为适合，手动变速器和自身的性价比配套于经济型轿车厂家，而且经济实用型轿车的销量一直在车市名列前茅。
（2）自动变速器（AT）
自动变速器（AutomaticTransmission）,利用行星齿轮机构进行变速，它能按照油门踏板程度和车速转变，自动地进行变速。
而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。
虽说自动变速汽车没有聚散器，但自动变速器中有很多聚散器，这些聚散器能随车速转变而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。
在中档车的市场上，自动变速器有着自己的一片天空。
实用此类车型的用户希望在驾驶汽车的时候为了简便操作、降低驾驶疲劳，尽可能的享受高速驾驶时的快乐感觉。
在高速公路上，这表现的超级完美。
而且，以北京市来讲，此刻的交通状况不好，堵车时常常地情形，有时要不断地起步停车数次，司机若是利用手动挡，则会反复的挂档摘挡，操作十分繁琐，尤其对于新手来讲更
是苦不堪言。
利用自动挡就不会有如此的麻烦。
在市场上，此类汽车销售状况仍是不错的，尤其是对于女性朋友比较适合,通常女性朋友驾车时力求便捷。
而我国要普及这种车型，关键是要解决路况问题，此刻的路况状况不均匀，难以发挥自动挡汽车的优势。
（3）手动/自动变速器（AMT）
其实通过对一些车友的了解，他们并非希望摒弃传统的手动变速器，而且在某些时候也需要自动的感觉。
如此手动/自动变速器便山此诞生。
这种变速器在德国保时捷911车型上第一推出，称为Tiptronic,它可使高性能跑车没必要受限于传统的自动挡束缚，让驾驶者也能享受手动换挡的乐趣。
此型车在其挡位上设有“+”、选择挡位。
在D挡时，可自由变换降挡（-）或加挡（+）,犹如手动挡一样。
（4）无级变速器
现今汽车产业的进展，是超级迅速的，用户对于汽车性能的要求是愈来愈高的。
汽车变速器的进展也并非仅限于此，无级变速器即是人们追求的“最高境界”。
无级变速器最先由荷兰人范•多尼斯（VanDoorne'
s）发明。
无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比能够随意转变，没有换挡的突跳感觉。
它能克服普通自动变速器“突然换挡”、油门反映慢、油耗高等缺点。
通常有些人将自动变速器称为无级变速器，这是错误的。
虽然它们有着一路点，可是自动变速器只有换挡是自动的，但它的传动比是有级的，也就是咱们常说的挡，一般自动变速器有4〜8个挡。
而无级变速器能在必然范圉内实现速比的无级转变，并选定儿个常常利用的速比作为常常利用的“挡”。
装配该技术的发动机可在任何转速下自动取得最适合的传动比。
变速器的功用和要求
变速器的功用是按照汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时维持发动机在最有利的工况范圉内工作。
为保证汽车倒车和使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒挡和空挡。
在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。
对变速器的主要要求是：
（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，按照汽车载重量、发动机参数及汽车利用要求，选择合理的变速器挡数及传动比，来知足这一要求。
（2）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挡、乱挡、换挡冲击等现象的发生。
为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日趋显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换挡或自动、半自动换挡来实现。
（3）重量轻、体积小。
影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。
选用优质钢材，釆用合理的热处置，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。
（4）传动效率高。
为减小齿轮的啮合损失，应有直接挡。
提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都能够提高传动效率。
（5）噪声小。
采用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。
国内外研究状况
20世纪90年代以来，科学技术的急速进展和市场竞争的日趋加重，促使汽车工业发生了根本性的变革，其生产组织方式从传统的大量量、少品种的刚性生产结构向着多品种、中小批量的柔性生产结构转变。
以CAD/CAE等为代表的现代汽车设计方式正逐渐代替传统的设计方式。
许多大型应用软件也应运而生，如文件处置、画图软件、数学分析软件、数据库管理软件、加上运算机网络的成立，和基于这些通用软件的专业应用软件的诞生，使“无纸化设计”在一些发达国家的机械制造企业中得以实现。
可是运算机辅助设计的意义不单单在于摆脱笔和图纸，还应该包括设计参数的优化计算；
专家设讣经验和知识的自动智能推理和学习；
设讣图纸的自动生成或从数据库中提取；
乃至开始采用虚拟设计的方式，从而帮忙设讣人员进行方案设计，以实现半自动乃至全自动的设计。
这就要求运算机具有专业领域内的专家知识和思维能力，能按照设计者的要求给出必然的设计结
果，一般人们把这种掌握大量知识，能从事各类专业领域内专家级水平工作的运算机程序称为专家系统（ExpertSystem）o
一个专家系统至少由知识库、推理机和学习机三部份组成。
在实际应用中，专家系统一般还应具有一个人机交互界面，用于向用户提问，同意用户回答并对其进行判别。
对于较完善的专家系统而言，还有一个知识获取部份,能够及时补充最新取得的人类专家知识并将其整理为系统可识别的表达方式；
还有一个解释部份，用来向用户解释系统的“思维进程”。
帮忙部份则是解释部份的补充，用来就已知的事实或得出的结果向用户提出详细的建议，如应釆取的办法和步骤。
对专家系统的研究源于1965年等人对DENDRAL（解析化学质谱分析和预测的化学专家系统）的研究，至今专家系统的研究和应用有了长足的进展，专门是七十年代中期形成知识工程方向以后，专家系统具体应用领域儿乎没有限制，如故障诊断、分析解释、咨询、设计、计划、教学、监控等。
通过国际联机检索（工程索引，NTIS美国政府报告）和国内科技期刊情报检索发觉，专家系统在工程技术领域中应用普遍，其中应用在设汁方面的例子有很多。
例如，日本佳能公司开发一个设计长焦距镜头的专家系统OPTEX,镜头设计组已经总结有50种长焦距镜头类型的设计手册和一个复杂的进行光学物理射线跟踪的FORTRAN程序，他们把这些知识和设计进程的启发性知识（包括有关制造能力的经验规则，如磨出的镜头玻璃片能达到多薄，镜片间的距离能靠多近，空气间隙有什么作用等）都放入专家系统，如此只要设计人员输入要设计镜头的技术性能要求和挑选一种镜头设计作为样板，系统就可以自动地设计出所需的新镜头来。
据称，该系统运行的效果可提高工效10倍，设计人员曲原先的40人降为4人就可以以一样的数量和质量完成设计任务。
目前汽车发达国家的汽车开发能力愈来愈依赖于汽车自动开发设计软件。
发达国家汽车开发能力的高低已再也不用它拥有多少高级开发能力的人材和先进设备的多少来评价，而是用更重要的一个方面就是它是不是拥有最先进的开发软件和数据库来评价。
传统的设计方式一般是按照性能要求利用经验公式取初值，然后验算其
强度，传动质量指标等，若是不符合要求则按照经验改变某些参数，继续验算，直至符合所有的条件与要求。
这种设计方式计算量较大，取得的答案仅仅是符合要求的一个解，而一般的经验公式乂较保守，对于不符合要求时改变的参数有必然的局限性，致使结果过于保证安全性。
产品笨重，而许多性能未必专门好乃至变的较差。
在现今轿车市场日趋竞争激烈，国际市场已趋于饱和，而国内市场正在蓬勃进展的同时，乂是各主要厂家占据市场的良好机缘。
那么凭什么来吸引大量客户呢？
只有良好的性能价钱比，尽可能在降低本钱的基础上提高性能，才是所有产品打开市场的根本所在。
当前对轿车设计中动力性与经济性要求日渐提高的情形下，对零部件的限制条件也愈来愈多，愈来愈复杂。
传统的经验公式已经无法知足新型变速器设计•的要求。
而总结新的经验公式乂需要丰硕的设计经验与知识，是一个长期的进程。
现今科技日新月异，轿车生产的手腕方式与訂标也不断在改变。
大量利用的经验公式已不具有长期生存实用的必要性和可能性。
综上所述，不仅从变速箱本身的特点，仍是设计手腕与方式的整个趋势来看，将先进的设计方式引入变速箱的设计是及其必要的。
其长处不单单在于取得一个能使性能达到较高水平的设计•方案，而且山于知识工程和专家系统的引入，使得其更具有可扩展性。
它能够直接将一个复杂的要求引入到设计进程中，能在不改变或较少改变设计系统的情形下，进行进一步设计和查验其合理性。
而在传统设汁方式中，要做到如此是很困难的，因为改变设讣系统和进程将是一个复杂的工作。
采用前置后驱形式的轿车一直被以为是极具驾驶乐趣的车型。
目前国内采用这种驱动布置的主要有华晨宝马、丰田锐志、皇冠等少数车型。
以宝马为例，除其中某儿款四驱车型之外，其余车型均釆用前置后驱的形式。
在这种布置中，发动机的位置通常较前置前驱车型靠后，乃至直接位于前轴之上,同时发动机釆用纵置布置，这就使得变速器要采用三轴形式，变速器距离驾驶员位置较近，从而简化了操纵机构的复杂程度。
而前置后驱的布置，使得宝马汽车的前•后轴荷能够达到完美的50:
50。
采用性能优良的手动变速器，更能增加汽车的操控性与驾驶乐趣；
而增加变速器的挡数，乂能够改善汽车的动力性、燃油经济性和平均车速，因此忖前宝马汽车的手动变速器均采用六
挡形式。
部份已知的主要参数
本设计主要进行中级轿车三轴六挡机械式变速器的结构设汁，包括齿轮传动部份、操纵机构部份等，并进行相关的讣算与校核。
设计中所采用的相关参数均来源于中级轿车车型：
主传动比：
最高时速：
200km/h
轮胎型号：
驱动型式：
4X2
最大扭矩：
最大输入转速：
3000r/min
本章小结
本章主要对变速器的大体分类及其一些进展状况进行了分析，在遵循变速器设计•要求并结合所设计•车型的具体参数确立了大体的研究设计方向。
本设讣为手动换挡形式的机械式变速器，通过以上的初步研究为此后具体的结构分析和零部件设计做好了预备工作。
第2章机械式变速器的概述及其方案的肯定
变速器的功用是按照汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时维持发动机在最有利的工况范围内工作。
采用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。
变速器结构方案的肯定
变速器山传动机构与操纵机构组成。
2.2.1变速器传动机构的结构分析与型式选择
有级变速器与无级变速器相较，其结构简单、制造低廉，具有高的传动效率（n=~）,因此在各类汽车上均取得普遍的应用。
设计时第一应按照汽车的利用条件及要求肯定变速器的传动比范围、挡位数及各挡的传动比，因为它们对汽车的动力性与燃料经济性都有重要的直接影响。
传动比范圉是变速器低挡传动比与高挡传动比的比值。
汽车行驶的道路状况愈多样，发动机的功率与汽车质量之比愈小，则变速器的传动比范圉应愈大。
忖前，轿车变速器的传动比范围为~；
一般用途的货车和轻型以上的客车为~；
越野车与牵引车为
通常，有级变速器具有4、五、6个前进挡；
重型载货汽车和重型越野汽车则釆用多挡变速器，其前进挡位数多达6~16个乃至20个。
变速器挡位数的增多可提多发动机的功率利用效率、汽车的燃料经济性及平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输本钱。
但采用手动的机械式操纵机构时，要实现迅速、无声换挡，对于多于6个前进挡的变速器来讲是困难的。
因此，直接操纵式变速器挡位数的上限为6挡。
多于5个前进挡将使操纵机构复杂化，或需要加装具有独立操纵机构的副变速器，后者仅用于必然行驶工况。
某些轿车和货车的变速器，采用仅在好路和空载行驶时才利用的超速挡。
采用传动比小于1（~）的超速挡，能够更充分地利用发动机功率，降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数，因此会减少发动机的磨损，降低燃料消耗。
但与传动比为1的直接挡比较，采用超速挡会降低传动效率。
有级变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力的齿轮副数量、转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮及轴和壳体等零件的制造精度、刚度等。
三轴式和两轴式变速器取得的最普遍的应用。
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挡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则称为直接挡。
现在，齿轮、轴承及中间轴均不承载,
而第一、笫二轴也传递转矩。
因此，直接挡的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要长处。
其他前进挡諄农次通过两对齿轮传递转
图2-1轿车中间轴式四挡变速器
1—第一轴；
2—第二轴;
3—^间轴
两轴式变速器如图2-2所示。
与三轴式变速器相较，其结构简单、紧凑且除最到挡外其他各挡的传动效率高、噪声低。
轿车多釆用前置发动机前轮驱动的布置，因为这种布置使汽车的动力-传动系统紧凑、操纵性好且可使汽车质量降低6%~10%。
两轴式变速器则方便于这种布置且传动系的结构简单。
如图所示，两轴式变速器的第二轴（即输出轴）与主减速器主动齿轮做成一体，当发动机纵置时，主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮；
当发动机横置时则可用圆柱齿轮，从而简化了制造工艺，降低了本钱。
除倒挡常常利用滑动齿轮（直齿圆柱齿轮）夕卜，其他挡均釆用常啮合斜齿轮传动；
个挡的同步器多装在第二轴上，这是因为一挡的主动齿轮尺寸小，装同步器有困难；
而高挡的同步器也能够装在第一轴的后端，如图示。
两轴式变速器没有直接挡，因此在高挡工作时，齿轮和轴承均承载，因此噪声比较大，也增加了磨损，这是它的缺点。
另外，低挡传动比取值的上限（igl=~）也受到较大限制，但这一缺点可通过减小各挡传动比同时增大主减速比来取消。
3图2-2两轴式变速器
]—第一轴；
3-^步器
有级变速器结构的进展趋势是增多常啮合齿轮副的数量，从而可采用斜齿轮。
后者比直齿轮有更长的寿命、更低的噪声，虽然其制造稍复杂些且在工作中有轴向力。
因此，在变速器中，除低挡及倒挡外
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