中型货车六档机械式变速器设计.doc

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南京工程学院

车辆工程系

本科毕业设计（论文）

题目：

中型货车六档机械式变速器设计

专业：

机械设计制造及其自动化（汽车技术）

班级：

汽车072学号：

215070239

学生姓名：

余国保

指导教师：

文少波讲师

起迄日期：

2011.2.21～2011.6.10

设计地点：

车辆工程实验中心

GraduationDesign（Thesis）

DesignofSix-shiftMechanicalTransmissionforMediumTruck

By

YUGuobao

Supervisedby

WENShaobo

DepartmentofVehicleEngineering

NanjingInstituteofTechnology

June,2011

南京工程学院车辆工程系本科毕业设计（论文）

摘要

本次毕业设计的任务是设计一台用于中型货车上的六档机械式变速器。

变速器是汽车传动系统中比较关键的一个部件，合理的设计和布置变速器能使发动机功率得到最合理的利用，从而提高汽车动力性和经济性。

本次毕业设计的设计过程主要包括两大部分：

设计部分和利用Unigraphics软件进行虚拟建模与装配部分。

设计过程中首先根据所给参数确定六档机械式变速器布置方案。

其次，确定变速器各档的传动比，变速器各零部件的参数。

接着进行齿轮的强度计算、强度校核，轴的设计及强度校核。

然后，采用UG软件对变速器进行三维实体建模、虚拟装配，再导出为二维工程图原型。

最后使用CAD对变速器的主要零部件及装配图进行工程图的制作。

关键词：

机械式变速器；三维建模；虚拟装配；Unigraphics；强度校核

ABSTRACT

Thisgraduationdesignismainlyaboutthedesignofsix-shiftmechanicaltransmissionusinginthemediumtruck.Transmissionisakeycomponentinthedrivelineofanautomobile,sorationaldesignandlayoutofthetransmissioncanincreaseengine’spowerperformanceandfueleconomy.

Thispaper,whichmainlyconsistsoftwoparts：

thepartofdesignandthethreedimensionalmodelandvirtualassemblyinUG.First，accordingtothedatagiven,determinethelayoutschemeofthesix-speedmechanicaltransmission.Thenthetransmissionratioofeachshiftofthetransmission,thegearparameterandsooncanbemadesure.Next,countandanalyzethe strengthofgears,analyzeandverify thestrengthof eachshaft.Then,thethree-dimensionalsolidmodelsofthetransmission’spartswereestablishedandvirtualassemblybasedonUGsoftware.Atlast,CADwasusedtodrawthetwodimensionalpicturesoftransmission’seachpartandthegeneralassembly.

Keywords：

Manualtransmission；Threedimensionalmodel；Virtualassembly；Unigraphics；Intensionverified

前言

随着科学技术的日益发展，汽车的各项性能也日臻完善。

现代汽车已成为世界各国国民经济和社会生活中不可缺少的交通工具。

现代汽车除了装有性能优良的发动机外还应该有性能优异的传动系与之匹配才能将汽车的性能淋漓尽致的发挥出来，因此汽车变速器的设计显得尤为重要。

目前，手动变速器因其维修方便、造价低、传动效率高仍然是市场的主流。

随着UG的发展，采用UG软件对变速器各零部件进行三维实体建模、虚拟装配，将现代设计方法用于传统的机械设计，使得设计变得准确而快捷，且节省材料。

在本次设计中，主要采用UG，CAD等软件，以完成变速器的虚拟装配，以及工程图的制作。

目录

前言 III

第一章绪论 1

1.1概述 1

1.2国内外现状 3

1.3课题内容及目标 4

1.3.1课题内容 4

1.3.2课题目标 4

第二章变速器传动机构方案的布置 5

2.1传动机构布置方案分析 5

2.1.1固定轴式变速器 5

2.1.2倒档布置方案 6

2.2零、部件结构方案分析 8

2.2.1齿轮型式 8

2.2.2换档结构型式 8

2.2.3自动脱档 9

2.2.4变速器轴承 9

第三章变速器主要参数的选择 11

3.1档数 11

3.2.1发动机参数和轮胎参数的选择 11

3.2.2确定变速器一档传动比 13

3.2.3确定变速器其它各档的传动比 14

3.3中心距的选择 14

3.4变速器外形尺寸的设计 15

3.5轴直径的选择 15

3.6齿轮参数的选择 16

3.6.1模数的选取 16

3.6.2压力角的选取 16

3.6.3齿形的选取 17

3.6.4螺旋角的选取 17

3.6.5齿宽b的选取 18

3.7各档齿轮齿数的分配 19

3.7.1确定一档齿轮的齿数 19

3.7.2对中心距A进行修正 20

3.7.3确定常啮合传动齿轮副的齿数 20

3.7.4确定其它档位的齿轮齿数 20

3.7.5确定倒档齿轮齿数 20

第四章变速器的设计、计算与校核 23

4.1变速器操纵机构 23

4.2齿轮的损坏原因及形式 23

4.3齿轮传动设计准则 25

4.4齿轮材料的选择 26

4.5齿轮强度计算及校核 27

4.5.1轮齿弯曲强度计算 28

4.5.2轮齿接触应力计算 29

4.6轴的设计 29

4.6.1轴的功用及设计要求 29

4.6.2轴尺寸初选 30

4.6.3轴的受力分析 30

4.7.1刚度校核 33

4.7.2强度校核 35

第五章同步器设计计算 37

5.1锁环式惯性同步器结构 37

5.2锁环式同步器主要尺寸的确定 38

5.3主要参数的确定 39

第六章变速器轴承的选用 41

6.1变速器轴承形式的选择 41

6.2轴承的具体型号及相关参数 43

第七章变速器的润滑及密封 44

7.1变速器的润滑 44

7.2变速器的密封 44

第八章UG三维建模与虚拟装配 46

8.1零件三维建模 46

8.2虚拟装配 48

结论 50

致谢 51

参考文献 52

附录A:

英文文献 53

附录B:

英文文献翻译 61

附录：

毕业设计光盘（1张）

-78-

第一章绪论

1.1概述

每当观看F1大赛时，总会被那种极速的感觉所折服。

此刻，大家似乎谈论得最多的就是发动机的性能以及车手的驾驶技术。

而且，不忘在自己驾车的时候体会一下极速感觉或是在买车的时候关注一下发动机的性能，这似乎成为了衡量汽车品质优劣的一个标准。

的确，拥有一颗“健康的心”是非常重要的，因为它是动力的缔造者。

但是，掌控速度快慢的，却是它身后的变速器。

从现在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（MT）

手动变速器（ManualTransmission）采用齿轮组，每档的齿轮组的齿数是固定的，所以各档的变速比是个定值（也就是所谓的“级”）。

比如，一档变速比是3.85,二档是2.55,再到五档的0.75,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级），所以说它是有级变速器。

曾有人断言，繁琐的驾驶操作等缺点，阻碍了汽车高速发展的步伐，手动变速器会在不久被淘汰，从事物发展的角度来说，这话确实有道理。

但是从目前市场的需求和适用角度来看，笔者认为手动变速器不会过早的离开。

首先，从商用车的特性上来说，手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。

以卡车为例，卡车用来运输，通常要装载数吨的货品，面对如此高的“压力”，除了发动机需要强劲的动力之外，还需要变速器的全力协助。

我们都知道一档有“劲”，这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。

特别是面对爬坡路段，它的特点显露的非常明显。

而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点尚不具备。

其次，对于老司机和大部分男士司机来说，他们的最爱还是手动变速器。

从我国的具体情况来看，手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史，资历较深的司机都是使用手动档驾车的，他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的，如果让他们改变常规的做法，这是不现实的。

虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍，但是大多数年轻的司机还是崇尚手动，尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感，所以一些中高档的汽车也保留手动变速器。

另外，现在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是手动变速器的，除了经济适用之外，关键是能够让学员打好扎实的基本功以及锻炼驾驶协调性。

第三，随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭，对于普通工薪阶级的老百姓来说，经济型轿车最为合适，手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家，而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。

例如，夏利、奇瑞、吉利等国内厂家的经济型轿车都是手动变速的车，它们的各款车型基本上都是5档手动变速。

（2）自动变速器（AT）