微型汽车变速箱毕业课程设计说明书.docx
《微型汽车变速箱毕业课程设计说明书.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《微型汽车变速箱毕业课程设计说明书.docx（25页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
微型汽车变速箱毕业课程设计说明书
（此文档为word格式，下载后您可任意编辑修改！
）
课程设计说明书
课程名称:
机械产品结构课程设计
题目:
微型汽车变速箱反求设计
学院（直属系）:
机械工程与自动化学院
年级专业班:
2011级机设4班
学生姓名:
沈伟
指导教师:
陈守强
开题时间:
2014年12月1日
完成时间:
2014年12月19日
目录
摘要3
abstract4
引言5
一、任务分析6
二、微型汽车变速箱功能分析6
2．1已知微型汽车变速器所配置的发动机参数6
2．2已知微型汽车整车性能参数6
2．3微型汽车变速器的功能6
2．4观察微型汽车变速器的位置7
2．5传递的功率7
2．6变速和保证变速的顺利进行的实现7
2．7各个档位的换档7
2．8功能结构图8
三、完成微型汽车变速箱运动分析8
3．1测量微型汽车车轮直径是多少8
3．2最高车速为120KM时变速箱的传动比8
3．3四档的传动比的分配9
3．4变速箱的最大和最小载状态9
3．5行驶速度分别为10、20、40、60kmisoneofthe maincomponentsof automobiletransmission system. Theactualuseof thecar isverycomplicated, suchasstarting, idlingstop, lowor, deceleration, climbing andreverseetc.. Thiscourseisdesigned for disassembly, observation,graphandanalysisof comprehensive designofautomobilegearbox. Adetailedanalysisof theuseof thecomposition,principleandstructureof reverse engineering methodsandthoughts of minicar gearbox. Throughthe curriculumdesignof thecourseofthreeweeks, let studentsknowthatthe gearbox transmissionprinciple and speedcontrolmethod. Through thegearbox disassembly closeobservation, tounderstand theworkingprincipleofsynchronizer andmanipulatethe gearshiftmechanismshifting mechanism, the gear position, shift afterthe self-locking and interlockingmechanism andtheir lubrication andsealingmethod.
After throughthe rightto minicar gearbox disassembly,recording, analysis, modelingdesign for specifyingcomponents using computer-aideddesignsoftware tocompletethestructure assembly drawingofa component inatransmission assembly, entity andcheck assembly results,tocompleteanumberof key parts of three-dimensionalmodeling ofpartsdrawing. Thecurriculumdesign isthemostimportant need studentstothinkabout theanalysisofits componentfunctions, and cultivatetheabilityof people todiscussproblems, solidarityandcooperation, thereistoprotectthescene, todevelopgood, reversedesign,3Dmodeling
引言
当今世界科学技术发展日新月异，产品的科技含量越来越高，高新技术产品已进入家庭。
世界进入知识经济的时代，只有科学技术才能兴国。
由于一些发达国家在计算机技术、微电子技术、人工智能技术、材料科学技术、空间科学技术、制造工业技术、等领域处于领先地位，引进发达国家的先进技术为我所用，是发展本国经济的最佳途径。
我国是一个发展中国家，科学技术相对落后，投入大量资金去研究发达国家已推向市场的产品或技术是完全没有必要的。
这不仅浪费资金，也拖延发展经济的时间。
而且涉及到发展经济的科学技术领域非常广泛，我国也缺少巨额资金去进行大面积的科学研究。
因此，引进发达国家先进的科学技术或先进的产品，然后进行反求设计，仿照或创新设计更新的产品，是发展中国家发展国民经济的必由之路。
特别是在知识经济的时代，反求工程在科技发展中的地位更为重要。
因此，我们要学习这门课程，对微型汽车的变速器进行反求分析设计。
一、任务分析
产品功能原理、结构课程设计是机械设计专业的学生第一次全面结合专业技能的训练，是一个重要的实践性教学环节。
本次课程设计的目的在于进一步加强学生应用所学的专业理论、知识以及专业技能，进行独立解决工程实际问题的能力。
机械产品功能原理、机构课程设计的重点在于掌握典型机械的功能原理分析方法及分析机械机构的组成要素和机构功能，掌握结构设计要求及特点，丰富学生的机械结构设计知识，启发设计思维，通过实践是学生的机构设计理论得以巩固、加深，为今后进行机械产品设计打下良好基础。
二、微型汽车变速箱功能分析
2.1已知微型汽车变速器所配置的发动机参数
1、型号JL368Q3电喷发动机
2、工作形式直立四冲程水冷订置凸轮轴多点电喷
3、气缸数量3
4、气缸直径68.5mm
5、行程72mm
6、排量796ml
7、额定功率26.5KW（5500rmin）
2.2已知微型汽车整车性能参数
1、最高车速>=120km
2、最大爬坡度tgθ>=30%
3、起步换挡加速到100km
5、微型汽车在60kms）=33.33ms
W=2*pi*n260
则V=r*w=2*pi*r*n260
且i=n1n2
整理公式可有v=pi*r*n1（30*i）得到（n1=5500）
=3.89
3．3四档的传动比的分配
首先应该保证汽车在全部载重后能够平稳的起步，然后是汽车在高速行驶的时候能够达到需要的最高速度。
发动机的功率一定、转速一定的情况下只有通过减速器的减速作用来实现汽车的平稳行驶，根据资料查的各个档位的传动比分配如下表：
一档
二档
三档
四档
1243
1839
2432
3027
3．4变速箱的最大和最小载状态
微型汽车的额定功率时一定的，则有：
根据上式可知，当发动机的额定功率达到最大且变速箱的档位最低，即速度最低时，该轴受到的载荷是最大的；同样当发动机的功率达到了额定功率，变速箱档位最大，即速度最高时，该轴的载荷就是最小。
根据传动比可以分析出变速箱中受载荷最大的时候再是汽车处于一档的时候的差速器从动轴上；变速箱中受载荷最小的轴是汽车处于四档的时候中间轴上。
3．5行驶速度分别为10、20、40、60kms
二档：
V2=49.5ms
三档：
V3=80.4ms
四档：
V4=119.1ms
再通过最大速度与所要求的速度进行比较，由于汽车的第四档稳定速V<=25kms用4档。
四、微型汽车变速箱的外观功能分析
1是吊装孔，在制造装配过程中便于运输、吊起移动的作用。
2表面有很多加强筋，他们的特点是
A提高表面的刚度强度；
B减少整体重量
C形状根据受力情况而定
D一般加在材料、受力较为薄弱处，按照等强度原理分布
E厚度一般为壁厚的0.5-0.6倍
3飞轮腔内底部排屑孔的作用
A排除离合片摩擦所产生的废屑
B调整腔内气压（在高温高压的工作条件下，排除多余气体使气压稳定）
4起步电机顶部的安装孔（上端盖，两个）
起到安装时候的固定作用，悬挂安装孔，便于步奏安装
5上端盖离合器杆旁边的U型孔的作用
A安装滤清器，保证无灰尘的空气进入
B散热和减小空气压力
6上端盖与下端盖结合面的突出部分起什么作用？
这是上端盖的起盖机构，这个结构没有什么特别要求,只是要求能够方便的把上端
盖起开即可
7上端盖上的黑色导管
A排出变速器腔内因高温产生的废弃油雾气体，避免变速箱或其他部位的表面污染
B连接发动机进气管，继续燃烧节省能源
C通过排出高温气体调节腔内的气压
8上端盖黑色导管旁边的信号输出孔汽车行驶速度的一个测试装置，传递机械信号，
信息输出至里程表、转速表。
9飞轮腔外的黑色橡胶覆盖的观察孔的作用是在检查故障时观察齿轮的啮合，以及飞
轮上的标记。
10飞轮腔体内有个长螺钉，它的作用是定位自锁，使换挡后的档位不会随意变换，
维护汽车的正常行驶
11操纵杆的作用是通过前后两个位置以及左右的旋转控制几个档位的变换，使汽车
得到相应的转速。
12差速器齿轮轴外端断面旁的卡圈的作用是轴向定位差速器，是它不会从轴向方向
发生脱落。
13倒档信号发生器的作用是传递倒档信号，并同时显示与车灯或者喇叭等装置提醒
周围的人群注意躲避
14变速箱与汽车车体连接时用的吊孔与支架的作用是减震，并固定整个减速器，防
止工作时有松动造成不必要的损失。
15下端盖的两个沉头螺栓孔的作用是排放多余的润滑油
16信号输出孔旁边的螺钉的作用是固定信号传输线，防止脱落，使速度表无法显示。
17油标口，既是观察润滑油量的标尺，也是加油孔的所在。
18是离合器的分离轴承，它的作用是连接和断开发动机与变速箱之间运动和动务，
是整个汽车启动、停止、倒车变速换档的关键。
五、变速箱的拆装
序号
名称
拆装内容
零件编号
拆装方法
工具、测量工具
要求、注意事项
1
放油
取下箱体下端盖上的放油螺母
扳手取下放油螺母
开口扳手
正确使用工具
2
拆离合器分离轴承
按下离合器摆杆，取下离合器轴承
1
用钳子拆装
尖嘴钳
3
拆离合器回位弹簧
拆下回位弹簧
2
手工拆卸
尖嘴钳
4
拆离合器手柄
拆下离合器手柄
3
手工拆卸
5
拆除前端盖
用十字螺丝刀将变速箱输入轴前端盖十字沉头螺钉拆下（4颗）并拆下端盖。
并记录型号M6x15
手工拆装
十字螺丝刀
先用十字螺丝刀预松1号2号螺钉，再预松3号4号螺钉，后在分别松开1、2和3、4螺钉。
最后用已取下的螺钉2颗分别插入a，b两处用作起盖螺钉，两处应缓慢、均匀受力，使端盖受力均匀，以不致端盖在起盖过程中受损变形。
6
预松并拆除螺栓
拆上端盖M8螺栓
手工拆装
扳手
拆螺栓时，先松动两端螺栓，并且对称松动防止端盖受力不均而变形。
7
预松并拆除螺栓
拆上端盖M8
手工拆装
套筒扳手
同上
8
预松并拆除螺栓
拆上端盖M6
15
手工拆装
套筒扳手
同上
9
预松并拆除螺栓
拆上端盖M8
16
手工拆装
加长套筒扳手
由于16号螺栓在端盖里面，普通扳手无法操作
10
预松并拆除螺栓
拆上端盖M8
手工拆装
套筒扳手
11
预松并拆除螺栓
拆上端盖M8
手工拆装
套筒扳手
12
移动上端盖
将上端盖与下端盖分开
26
手工拆装
一字螺丝刀
在变速器上下端盖连接的地方有三个地方要突出一点。
在此处同时用一字螺丝刀用力撬，则可以把上端盖松掉，现在就可以取下上端盖
1）拆下离合器的分离轴承，用手直接拆下。
2）用钳子拆下离合器摆杆回位弹簧，使摆杆处于自由状态。
3）用十字螺丝刀将变速箱输入轴前端盖十字沉头螺钉拆下（4颗）并拆下端盖。
并记录型号M6x15。
（如图）
图7-2输入端盖拆除顺序图
注：
先用十字螺丝刀预松4号5号螺钉，再预松6号7号螺钉，后在分别松开4、5和6、7螺钉。
最后用已取下的螺钉2颗分别插入a，b两处用作起盖螺钉，两处应缓慢、均匀受力，使端盖受力均匀，以不致端盖在起盖过程中受损变形。
变速箱盖拆卸
图7-3螺钉拆除顺序图
由于变速箱具有良好的密封性，所以拆卸的时候一定要均匀合理卸力，保证机盖不变形而影响密封性能。
首先，按照顺序对连接螺钉进行预松,标准为将螺杆旋转半圈，预松顺序为：
（3）15
（4）16
其次，完全松开螺钉，其顺序为：
（3）15
（4）16
注：
除了16号螺钉要用到小零件拾取器外，其余在完全松开的情况下可以直接取下。
然后，将取下来的螺钉都做好记录
所有的螺钉除了15号是M6的螺钉外，其他的都是M8螺钉，则统一编号。
最后，取下变速器上盖
在变速器上下端盖连接的地方有三个地方要突出一点。
在此处同时用一字螺丝刀用力撬，则可以把上端盖松掉，现在就可以取下上端盖。
六微型汽车变速箱结构受力分析
6．1受力最大的时候各轴的扭矩
发动机输出扭矩最大是60.5N，由于发动机直接输出到变速器的输入轴，所以变速器的输入轴受到的最大扭矩，则有：
根据公式可以计算出中间轴的最大扭矩，中间轴的转速是第一根轴的传动比转换过来的，则有：
同样可以求出差速器所受到的最大扭矩为，则有：
6．2各轴的最小直径
根据公式，可以计算出在最大扭矩的前提下轴的功率p,
也就是说在发动机输出最大扭矩的时候发动机没有达到额定功率，那么可以计算发动机在额定转速下的扭矩,则有：
远比最大扭矩小，这样在最大扭矩下求得轴的最小直径就是该轴的最小直径，则有各个轴的最小直径为：
6．3各个档位齿轮强度
变速箱各档齿轮材料为:
合金钢（20CrMnTi）。
材料强度极限为：
。
取7级精度。
齿轮的弯邮疲劳强度为：
齿轮的接触疲劳强度为：
各齿轮参数如下表：
I档
II档
III档
IV档
齿数Z
43
39
32
27
螺旋角
23．93
33．18
法面模数
2
1．75
齿宽b
12
12
12
11
重合度
1.58
1.48
1.48
1.5
K
2.975
2．4
2．41
2．5
2．57
1.676
1.665
1.635
1.60
0.80
0.72
0.72
0.72
3134
2947
2418
2040
传动比
3.585
2.166
1.33
0.9
2．33
2．18
189．8
94．1
81．5
66．9
56．5
所以，各档齿轮的弯曲疲劳强度为：
齿面接触疲劳强度为：
可见，齿轮的强度满足要求。
七、微型汽车变速箱结构原理方案反求分析
7.1微型汽车变速箱整体结构及布置方案反求
变速箱在汽车中的位置：
一般安装于发动机和驱动桥之前。
三轴式变速器的结构方案：
第一轴与齿轮做成一体，其前端轴承支承在发动机内腔的轴承上，轴颈根据其与壳体之间轴承内径而定，长度根据离合器总成轴向尺寸来定。
轴与壳体之间轴承的外径最好大于第一轴常啮合齿轮的外径，以便于装拆第一轴。
第二轴前端通过轴承安装在第一轴的常啮合齿轮内腔，其轴径受齿轮径向尺寸限制。
安装同步器齿毂的花键多采用渐开线花键，其定位性能好，承载能力大，花键齿短，其小径相应增大，可一提高轴的刚度。
此轴上各档齿轮与轴之间有相对旋转运动，因此，轴的表面加工精度要求很高。
一般情况下，轴上开螺旋油槽，以保证充分润滑。
第二轴制成阶梯轴，便于安装齿轮。
从受力和合理利用材料来看，这也是需要的。
各截面尺寸要避免相差悬殊。
轴上供磨削用的砂轮越程槽产生应力集中，易造成轴的折断。
轻型汽车变速器各档齿轮常用弹性挡圈轴向定位，简单，但拆装不方便。
7.2微型汽车变速箱具体结构及布置方案反求
7.2.1同步器工作过程与原理：
当离合器接合时，发动机转矩作用在变速器输入轴（第一轴）上，第一轴伸入变速器箱内，由一大型球轴承支承并有一个与第一轴一体的齿轮。
输出轴（第二轴）轴前端插入第一轴轴端孔中，但可独立旋转。
第二轴由第一轴端孔中轴承和变速箱后部一轴承支承。
各种速度的齿轮在第二轴上旋转，第一轴和第二轴组件的下部或侧面固定一中间轴，其上装有几种尺寸的齿轮，这些齿轮除了一个齿轮外，均与第二轴上齿轮保持常啮合，还有一个齿轮与第一齿轮保持常啮合。
当驾驶员选定一齿轮，该齿轮被锁定或连与第二轴，则出现齿轮换档。
这是通过一个将齿轮与轴相连的接合套的运动来实现的，仅当齿轮和轴以同速旋转时，换档才可能很平稳无噪音，这就是同步器的主要功能。
滑块式同步器由花键毂，接合套，锁环（同步环）和滑块或弹簧-钢球定位装置而组成。
滑块式惯性同步器工作原理：
当接合套刚从二档退到空挡时，齿轮和接合套都在其本身及所联系的一系列运动件的惯性作用下，继续沿原方向旋转，此时，锁环在轴向是自由的，故其内锥面与齿轮外齿锥面并不接触，其锁止作用是齿轮的惯性力矩造成的。
7.2.2锁止装置
（1）自锁装置：
自锁装置的作用是防止因汽车振动或有小的轴向力作用而导致脱档，保证啮合齿轮在全齿长上进行啮合，并使驾驶员有换入档位的感觉。
自锁作用通常是由刚球和弹簧组成的自锁装置来保证的，自锁装置可以装在变速器盖内，也可以装在变速叉内。
（2）倒档锁：
在汽车行驶过程中，为了防止误挂倒档而造成安全事故和损坏传动系，在操纵机构中而设置的。
（3）互锁装置：
防止同时挂入两个档。
7.2.3变速器变速（壳体、传动部分、操纵部分）
踩离合器是分离发动机与变速器，以便于改变变速器背部的齿轮组合。
①换高档位提高车速：
驱动轮转速提高，转矩减小。
②换低档位降低车速：
驱动轮转速下降，转矩增大。
③换成倒档：
驱动轮转速最低，转矩最大。
为了避免换挡时齿轮撞击，变速器内还装有同步器。
换挡完成即可松开离合器，是发动机重新通过离合器传递到变速器--传动轴--驱动桥--驱动轮。
7.2.4润滑
润滑油的性能要求：
1油性和挤压性2热养化安全性
3防腐蚀和防锈4抗泡沫性
5与密封材料安全性6适宜的粘度
手动变速器的润滑方式一般采用：
齿轮飞溅润滑方式。
7．3从动轴的反求分析
1为配合面，光滑略倾斜。
这个面与深沟球轴承6303RS相贴合，同轴承可在其上自由转动，需要较高的尺寸精度和加工精度。
2为主动轴一档齿轮，它是连同轴生产的。
它通过啮合面的挤压与从动轴一档齿轮相啮合，之后通过主动轴带动从动轴转动，转速较低。
齿形的制造方式为插齿，所以在加工前必须用平头车刀车出键加工需要的退屑槽，它的齿形与与它配合的齿轮相同。
3为倒档齿轮，它是连同轴生产的。
它通过啮合面的挤压与倒档齿轮相结合，带动倒档齿轮运动，齿形的制造方式为插齿，所以在加工前必须用平头车刀车出键加工需要的退屑槽，它的齿形与与它配合的齿轮相同
4为主动轴二档齿轮，它是连同轴生产的。
它通过啮合面的挤压与从动轴二档齿轮相啮合，之后通过主动轴带动从动轴转动，。
齿形的制造方式为插齿，所以在加工前必须用平头车刀车出键加工需要的退屑槽，它的齿形与与它配合的齿轮相同。
5为轴向定位轴肩，三档齿轮起轴向定位作用，精度要求不是很高。
6为配合面，三档齿轮与之配合，此处配合为过盈配合，所以轴上选用上偏差。
除加工精度要求高以外，还需注意装配中的一些问题。
装配时将轴冷却，且需要将与之配合的齿轮进行加热处理，以保证恢复常温时有足够大的摩擦力带动从动轴运动。
7为轴向定位轴肩，四档齿轮起轴向定位作用，为了防止配合的应力集中和方便安装，需要对此处进行倒角，且倒圆角半径还不应该太大。
8为配合面，四档齿轮与之配合，此处配合为过盈配合，所以轴上选用上偏差。
除加工精度要求高以外，还需注意装配中的一些问题。
装配时将轴冷却，且需要将与之配合的齿轮进行加热处理，以保证恢复常温时有足够大的摩擦力带动从动轴运动。
9与离合器配合，需要随时处于光滑状态。
10为轴段，不起配合作用，精度要求不高。
11为轴段，不起配合作用，精度要求不高。
加工流程：
1锻模和正火：
采用热锻模技术锻造毛坯，然后正火加强硬度和强度，为之后的加工做准备。
2车加工：
先加工轴端定位孔，轴向固定后由两端向中间进行车加工。
3插齿：
加工齿部此处采用插齿机插齿加工，并进行流水线加工，减少换刀次数。
4热处理：
汽车主动轴需进行渗碳淬火，以保证其设计要求的良好机械性能，对于热后不再进行磨齿加工的产品，稳定可靠的热处理设备是必不可缺的。
5修正：
通过齿轮啮合检验，检查其与从动轴上的齿轮是否完全啮合，以及噪声影响情况，若有问题及时修改。
八汽车变速箱关键零部件反求分析
8.1零件公差反求分析
实测尺寸不等于原设计尺寸，需要从实测尺寸推论出原设计尺寸。
假设所测的零件尺寸均为合格，实测值一定是图样上规定的公差范围内一数值，即
实测值 = 基本尺寸±制造误差±测量误差
采用基孔制：
孔的实测值-基本尺寸≤12孔公差（ITII级）
采用基轴制：
基本尺寸-轴的实测值≤12轴公差（ITII级）
8.2件材料、热处理反求分析
机械零件的材料选择与热处理方法直接影响到零件的强度，刚度，周，寿命，可靠性等指标，材料的选择是机械设计中的重要问题。
材料的成分分析：
对材料的整体，局部，表面进行定性分析或定量分析时，可通过以下手段：
火花鉴别法，音质判别法，原子发射光谱分析法，化学成分分析法，微探针分析法。
材料的组织结构分析：
可以用放大镜观察材料的晶体大小，淬火硬层的分布，缩孔的缺陷等情况。
通过对材料的分析，结合我国国产材料的具体性能，选择合适的代用品。
8.3零件结构、功能原理的反求分析
（1）变速器轴的反求：
变速器轴在工作时承受转矩和弯矩，因此应具备足够的强度和刚度。
轴的刚度不足，会产生过大的变形，影响齿轮的正常啮合，产生过大的噪音，并会降低齿轮的使用寿命。
轴的长度对刚度影响很大。
轴的刚度比强度更重要。
对齿轮工作影响最大的是轴在垂直面内产生挠度和轴在水平面内的转角，前者使齿轮中心距发生变化，并破坏了齿轮的正常啮合。
（2）差速器参数的反求：
普通差速器由行星齿轮、行星轮架（差速器壳）、半轴齿轮等零件组成。
发动机的动力经传动轴进入差速器，直接驱动行星轮架，再由行星轮带动左、右两条半轴，分别驱动左、右车轮。
差速器的设计要求满足：
（左半轴转速）+（右半轴转速）=2（行星轮架转速）。
当汽车直行时，左、右车轮与行星轮架三者的转速相等处于平衡状态，而在汽车转弯时三者平衡状态被破坏，导致内侧轮转速减小，外侧轮转速增加。
在对
升级会员 