变速箱反求设计 产品结构原理课程设计说明书大学论文.docx

1、变速箱反求设计 产品结构原理课程设计说明书大学论文课程设计说明书 课 程 名 称: 产品结构原理课程设计 课 程 代 码: 8202941 题 目: 变速箱反求设计 学 生 姓 名: 学 号: 年级/专业/班: 学院(直属系) : 机械工程与自动化学院 指 导 教 师: 陈守强 目 录摘要 2引言 3一、任务分析 4二、微型汽车变速箱功能分析 521 变速箱的组成 522 分析变速箱在汽车中的功能 523 变速箱的位置 524 怎样将动力传给车轮 525 怎样实现变速和保证变速的顺利进行 526 各个档位的换挡 527 功能结构图 6三、微型汽车变速箱运动分析 731 测量微型汽车车轮直径 7

2、32 最高车速为120KM时变速箱的传动比 733 四档的传动比的分配 734 变速箱的最大和最小载状态 735 行驶速度分别为10、20、40、60km/h时应该使用档位的分析 8四、微型汽车变速箱的外观功能分析 9五、变速箱的拆装 11六、微型汽车变速箱结构受力分析 1461 受力最大的时候各轴的扭矩 1462 各轴的最小直径 1463 各个档位齿轮强度 14七、微型汽车变速箱结构原理方案反求分析 167.1 微型汽车变速箱整体结构及布置方案 167.2 微型汽车变速箱具体结构及布置方案反求 167.2.1 同步器工作过程与原理 167.2.2锁止装置 177.3 变速箱操纵机构装配工艺流

3、程反求分析 18八 .微型汽车变速箱关键零部件反求分析 198.1 零件公差反求 198.2 零件材料、热处理反求分析 198.3 变速箱主要零部件的结构、功能原理的反求分析 198.4 典型零件中间长轴的加工 19结论 20参考文献 21摘要本课程是通过对微型汽车变速箱的分析，了解它的变速原理、各轴的布局、自锁与互锁原理、装配工艺过程、润滑方式、同步器的作用和工作原理以及组成、主要零件的热处理要求、形位公差、表面粗糙度等。通过分析、利用反求的方法创造出新的微型汽车变速箱，具体内容有：其轴的布置，同步器的位置，差速器的位置;同步器的作用，组成，工作原理和变速箱操纵机构的组成及变位档的自锁和互锁

4、机构的结构原理和结构；通过拆装变速箱了解并编写操纵的装配工艺过程，确定各零件的装配方法；通过观察变速箱的机构形状，分析其从提高刚度和刚性要求并满足功能要求和工艺要求而设计的结构；对变速箱各轴的结构形状、结构要素作用进行分析，并对其结构尺寸与轴的功能强度刚度装配关系等进行了反求；分析变速箱的主要零件材料及热处理要求、形位公差及箱体和轴的技术要求等。反求设计是创新的重要方法，所以我们通过本课程的学习，可以了解和基本掌握这种技术。反求设计就是从有到新，借助已有的产品、图样、音响等已存在的可感观的实物，创新出更先进、更完美的产品。关键词：分析、反求设计、创新、原理 引言当今世界科学技术发展日新月异，产

5、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

6、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，对微型汽车的变速箱进行反求分析设计一、 任务分析设计任务：用反求工程的方法对微型汽车变速箱进行设计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。任务包括以下内容：（1）完成微型汽车

7、变速箱功能分析（2）完成微型汽车变速箱运动分析（3）完成微型汽车变速箱结构受力分析（4）完成现场拆装（5）完成测量内容（6）完成工具的使用（7）完成分析内容二、微型汽车变速箱功能分析2.1变速箱的组成变速箱组成的种类较多，可分为有级式和无极式。其中有级式变速箱按换挡方式可分为机械式手动换挡和机械式自动那个换挡变速箱。按档位数可分为三档变速箱、四档变速箱、五档变速箱以及多档变速箱。在这里，采用的是机械式四档手动变速箱，主要组成部分有上下箱体、输入轴、中间轴、档齿轮副、倒档齿轮副、转速表蜗轮蜗杆、主减速器齿轮、差动器壳、差速器行星齿轮及半轴齿轮、换挡拨叉轴、换挡拨叉、换挡杆等。22分析变速箱在汽车

8、中的功能1、 保证汽车能实现不同的行驶速度2、 满足汽车起步加速和爬坡行驶时所需的动力的转速3、 保证汽车在原地启动怠速运转而不同驱动轮输出功率4、 保证汽车能够倒车，变速箱设立倒档5、 使发动机与传动系统能够分开，变速箱设立空挡6、 使汽车完成对其他机械输出动力 23变速箱的位置一般是和发动机固连在一起24怎样将动力传给车轮发动机的曲轴输出功率到变速箱输入轴上，通过变速箱改变驱动力矩和转速再传递到差速器，受力不同的时候两个车轮所获得不同的速度，再通过差速器把动力通过半轴把动力传递到驱动车轮上。25怎样实现变速和保证变速的顺利进行 变速器的中间轴上有两个同步器，由每个同步器都与变速器输出轴连在

9、一起，并且可以左右发动每个同步器只有左中右三个位置中间不与任何齿轮同步，而左右都可以和齿轮同步，通过拔叉拔动来控制同步器的左右动力与不同的齿轮同步26各个档位的换档 变速箱的换档操纵机构，其中变速箱内部一共有三根控制换档杆，其中每一根杆都有左、中、右三个位置可供控制，可实现六个档位控制。换档是通过换档杆实现的，换档杆纵向有三个位置，旋转有两个位置，从而实现六个位置的控制。但是任何档位之间要切换时都必须先回到中间位置，即空档位置。而且每个档位之间都具有自锁和互锁功能，从而实现不跳档和脱档的现象。变速箱的控制操纵方式如下图：27功能结构图 三、微型汽车变速箱运动分析 三、微型汽车变速箱运动分析31

10、测量微型汽车车轮直径 经测量微型汽车的车轮直径为D=450mm32最高车速为120KM时变速箱的传动比 由车轮的线速度公式可以求出总的传动比，则有：33四档的传动比的分配 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3.5852.1661.330.934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

11、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。35行驶速度分别为10、20、40、60km/h时应该使用档位的分析 变速箱主减速器的传动比为i：根据速度计算公式可以计算出在额定功率下各个档位所能够达到的最大速度。则有：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。以汽车在行驶的过程中能够省油为标准选取合适的档位行使，则最后选定：10km/h用1档，20km/h用2档，40km/h用3档，60km/s用4档。四

12、、微型汽车变速箱的外观功能分析1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。2 是发动机启动电机的安装孔，这个孔是变速箱上一个很关键的孔。由于启动电机是通过齿轮啮合启动发动机，这就要求这个孔端面与发动机曲轴的垂直度要求高，同时孔的中心与发动机曲轴之间距离的精度要其很高。孔的大小由启动电机的形状所决定。 3 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。 4 是汽车行驶速度的一个测试装置。 5 是一根通气管，变速箱本身是密闭空间，齿轮在里面高速旋转的时候会发热升温，体积会膨胀，如果不排气减压，

13、会破坏变速箱的密封性能。 6 是油标，同时也是加油口。 7 是离合器的分离操纵手柄。要求能够进行调整能够很方便的进行离合器的分离，使换档顺利进行。 8 观测和调整发动机点火时间的孔，这个孔没有什么特别的要求，要求能够看得见连接在发动机曲轴上的那个大齿轮，并且能够方便的对其进行调整。使发动机在修理过后能够顺利点火。五、变速箱的拆装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) 注：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、

14、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。变速箱盖拆卸注：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。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：注：无#号的用梅花扳手预松，有符号的用套筒预松其次，完全松开螺钉，其顺序为：

15、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17号是M6的螺钉外，其他的都是M8螺钉，则统一只记录螺钉的长度。最后，取下变速箱上盖在变速箱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 61受力最大的时候各轴的扭矩 发动机输出扭矩最大是60.5N，则有： 根据公式可以计算出中间轴的最大扭矩，则有： 同样可以求出差速器所受到的最大扭矩为，则有：62各轴的最小直径 根据公式，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：63各个档位齿轮强度 变速箱齿轮材料:合金钢(20CrMnTi)。材料强度极限为：。取7级精度。各齿轮参数如下表：I档II档II