汽车变速器性能试验台的设计.doc

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本科学生毕业设计

汽车变速器性能试验台的设计

院系名称：

汽车与交通工程学院

专业班级：

学生姓名：

指导教师：

职称：

黑龙江工程学院

二○一一年六月

TheGraduationDesignforBachelor'sDegree

DesignOfAutoTransmission

PerformanceTestBench

Candidate：

Specialty：

Class：

Supervisor：

HeilongjiangInstituteofTechnology

2011-06·Harbin

黑龙江工程学院本科生毕业设计

摘要

汽车变速器是汽车底盘的主要部件，换挡频繁，磨损严重，是汽车早期损坏的主要部件之一。

利用变速器性能试验台研究它的各项使用性能，对节省材料，降低成本，缩短研发周期，提高变速器的性能、使用寿命和工作效率，都是非常必要和重要的，而闭式变速器试验台具有节约能源的特点，对于降低试验成本有着十分重要的意义。

文中阐述了变速器性能闭式试验台的布置结构和工作原理，在确定了设计方案的基础上完成了试验台传动机构的设计，并对设计的结构进行了布置合理性分析和力学刚度、强度的校核，使得此试验台能够完成如变速器效率试验、磨合试验、齿轮磨损试验，并根据所设计的各部分详细参数，利用软件AUTOCAD绘制了试验台中传动机构的整体装配图和传动机构的各部分零件图。

关键词：

汽车变速器；试验台；闭式；传动机构；结构设计；分析

ABSTRACT

Thetrasmissionisthemostimportantcomponentonthechassis,shiftingfrequentandwearingserious,it’soneofthemaincomponentsearlydamagetothecar.Usethetestbenchtotestthetrasmissiononitsvariouspropertiesisveryimportantandnecessaryforsavingmaterial,redcingcost,shortingthedevelopmentcycle,improvingthetransmission’slifeandworkingefficiency.Andtheclosedtestbenchhastheadvantagesofsavingenergyandcontrolingconvenient.It’sveryimportantforsavingthecost.

Thistextexpoundedinthetransmission’sstructureoflayoutandtheworkingprinciple,Ihaveadetailedtransmitagenciesdesignonthebaseofthedesignprogramme’sdetermined,thenIanalysisthedesign’sreasonableandcheckthemechanicalstiffnessandstrength,makesthistestbenchtocompletesuchasthetransmissionefficiencytesting,running-testing,gearwearingtesting,andinaccordancewiththedetaileddesignparametersofvariousparts,usingapilotmappingsoftwareAUTOCADmapthetransmitagencies’assemblyandsomepartsoftheit.

KeyWords:

Automobiletrasmission;Testbench;Closed;Transmitagencies;Structuredesign;Analysis

II

黑龙江工程学院本科生毕业设计

目录

摘要 I

Abstract II

第1章绪论 1

1.1课题的来源和意义 1

1.2汽车试验装置的发展概况 1

1.3汽车变速器性能试验台国内外发展概况 2

1.4本课题的研究内容及主要工作 3

第2章传动系统的总体设计 4

2.1设计方案论证 4

2.1.1常见的机械式变速器损坏形式 4

2.1.2闭式试验台与开式试验台比较 5

2.2传动系统的工作原理 9

2.3驱动电机的选择 10

2.3.1工作条件 10

2.3.2选择电动机的类型 10

2.4传感器型号的选择 11

2.5本章小结 11

第3章变速机构的设计 12

3.1齿轮的设计与校核 12

3.1.1选择齿轮材料及精度等级 12

3.1.2确定设计准则 12

3.1.3按齿面接触疲劳强度设计 12

3.1.4主要尺寸计算 14

3.1.5按齿根弯曲疲劳强度校核 14

3.1.6验算齿轮的圆周速度 15

3.1.7几何尺寸计算 15

3.2箱体结构尺寸的计算 15

3.3传动机构的设计 17

3.3.1小齿轮轴的设计与校核 17

3.3.2大齿轮轴的设计与校核 21

3.3.3联轴器型号的选择 25

3.3.4键的选择与校核 26

3.4轴承型号的选择与校核 27

3.4.1小轴上轴承型号的选择与校核 27

3.4.2大轴上轴承型号的选择与校核 29

3.4.3轴承的润滑与密封 30

3.4.4轴组件轴向固定方式的确定 31

3.5轴承端盖 33

3.5.1小轴上轴承端盖 33

3.5.2大轴上轴承端盖 33

3.6套筒 34

3.7杆式油标 34

3.8本章小结 34

第4章加载器的设计 36

4.1加载方法的比较与选择 36

4.2蜗杆传动的特点与设计 38

4.2.1蜗杆传动的特点 38

4.2.2蜗杆传动的设计 38

4.3轴的结构设计 42

4.3.1蜗轮轴的设计 42

4.3.2蜗杆轴的设计 47

4.3.3联轴器型号的选择 51

4.3.4键的选择与校核 51

4.4加载器箱体的设计 52

4.5轴承型号的选择与校核 53

4.5.1蜗轮轴上轴承型号的选择与校核 53

4.5.2蜗杆轴上轴承型号的选择与校核 55

4.5.3轴承组合设计 58

4.6轴承端盖尺寸 59

4.6.1蜗轮轴上轴承端盖尺寸 59

4.6.2蜗杆轴上轴承端盖尺寸 59

4.7本章小结 60

第5章传动轴的设计 61

5.1单向离合器型号的选择 61

5.2单向离合器处轴段的设计与校核 62

5.3变速器间轴段的设计与校核 64

5.4本章小结 65

结论 66

参考文献 67

致谢 69

附录 70

附录A英文文献 70

附录B中文翻译 72

黑龙江工程学院本科生毕业设计

第1章绪论

1.1课题的来源和意义

我国汽车行业在全世界来说应该属于那种旭日东升，蓬勃发展的一种类型。

由于众所周知的原因，我国的汽车工业虽起步于上世纪50年代，但却踯躅于60年代，徘徊在70年代，直到改革开放我国政府提出把汽车工业作为支柱性产业重点发展，才开始快速发展。

正是由于这些曲折和波折，使我国汽车业的设计、制造、应用等各领域的技术水平均大幅落后于其他发达国家，汽车试验领域也是没有例外。

改革开放以来，受政策的支持和资金的扶持，以及各厂家和相关单位及院校的共同努力，我国的汽车工业大踏步向前发展，取得了不小的进步，我国的汽车产量在2003年已经跃居世界第5位，我国的技术水平也相应取得了飞速的发展，我国汽车的大量出口已指日可待。

作为汽车技术一部分的汽车试验领域也取得了一些显著成果。

由于一直紧跟国外先进汽车的试验研究方法，从理论上也达到了较高的水平，基本上达到了世界的平均水平，但是受到技术和成本的限制，尚未普遍应用于科研、教学和生产部门。

汽车零部件试验在汽车设计和制造领域占据重要的地位，因此试验台的种类也很多，有的结构简单，但耗费较高，有的现代化程度高，适合规模大、效益高的大型试验部门使用，但造价昂贵。

而一些小型科研单位以及高等院校受资金、场地、人员、环境等的影响，不可能采用上述那些要求较高的试验台。

本课题在于研究一种经济实用而且经久耐用，便于操作，占地较小，适合于室内安装的试验台，以供那些条件有限的单位使用。

汽车变速器是汽车构造上的一个结构复杂、使用条件复杂、可靠性要求高的重要部件，因此从产品开发到生产直至使用都要对其进行大量的试验，以确定其各种性能参数，为汽车的生产、销售以及维修单位和汽车的使用者提供可靠的参考，防止出现重大的事故。

在此领域各国都在潜心研究，以不断提高试验的准确性，从而提供更可靠的试验数据，为社会服务。

1.2汽车试验装置的发展概况

十九世纪下半叶,德国的戴姆勒-奔驰公司、法国的标致公司、美国的福特公司、意大利的菲亚特公司等先后生产出了第一辆汽车。

随着科学技术的发展，汽车结构不断完善，汽车性能也不断提高。

由于汽车工业与其他工业、农业、国防和人民的日常生活密切相关，汽车质量引起人们的广泛重视。

二十世纪初期，美国人亨利·福特创立了流水线作业的生产形式，使生产效率大幅提高，生产成本下降，使用范围急剧扩大，汽车的可靠性、寿命和性能方面的问题突出出来，要求开展试验研究工作。

汽车试验的发展历史经历了大致如下三个阶段：

第一个阶段从十九世纪末叶到第二次世界大战结束，是汽车试验的逐步建立，主要包括基本试验台的建立，基本试验规范和标准的形成；

第二个阶段从第二次世界大战结束到上世纪七十年代，由于相邻工业的发展，相邻学科的发展和渗透，使汽车试验理论、试验设备、试验标准和规范有了长足的发展和进步；

第三个阶段的主要标志是电子计算机在汽车试验中的应用和标准法规的完善。

1.3汽车变速器性能试验台国内外发展概况

汽车变速器是汽车构造上的一个结构复杂、使用条件复杂、可靠性要求高的重要部件，因此从产品开发到生产到使用都要对其进行大量的试验。

目前，传统的汽车变速器试验台的形式主要有以下几种：

1.开式功率流变速器试验台

常见的开式功率流汽车传动系零部件试验台由驱动装置、加载装置、测量装置、被试装置等四部分组成，如图1.1所示。

图1.1开式功率流变速器试验台

它的特点是：

结构简单，试验方法简单，通用性好，但是由于需采用原动机作为驱动电机来驱动，造价高，耗电量大，尤其是做耗时较长的疲劳寿命试验时，更是如此。

目前它适用于科研、教学和小型生产厂，例如吉林大学汽车试验室、哈尔滨齿轮厂研发部等。

2.闭式功率流变速器试验台

机械封闭式试验台，是目前