汽车专业课程设计说明书

课程设计论文（设计）（普通高等教育）论文题目汽车专业课程设计机械式变速器——计算说明书学院工学院专业名称车辆工程班级车辆081学号081024106姓名史阿蒙指导教师王青春职称副教授北京林业大学工学院车辆工程专业课程设计机械式变速器设计计算说明书1目录第一章设计题目，任务与分析..................................................................................2第二章变速器的方案初步论证..................................................................................3第一节变速器类型选择及传动方案设计...........................................................3一、结构设计..................................................................................................3二、变速器的径向尺寸..................................................................................3三、变速器齿轮的寿命..................................................................................4四、变速器的传动效率..................................................................................4第二节变速器传动机构的分析...........................................................................4一、换档结构形式的选择..............................................................................4二、倒档的形式及布置方案..........................................................................4第三节变速器操纵机构方案分析.......................................................................5一、变速器操纵机构的功用..........................................................................5二、设计变速器操纵机构时应该满足的基本要求......................................5三、换档位置..................................................................................................5第三章变速器设计计算..............................................................................................8五、齿轮强度校核........................................................................................16第四章变速器总成的拆装顺序................................................................................38一、变速器的装配顺序................................................................................38二、变速器的拆卸........................................................................................39三、变速器总成装配应注意的问题............................................................39第五章心得体会........................................................................................................39参考文献......................................................................................................................40北京林业大学工学院车辆工程专业课程设计机械式变速器设计计算说明书2第一章设计题目，任务与分析设计题目：货车变速器设计变速器形式:（4＋1）档设计参数：满载质量：20100Kg发动机:Memax=160N·m；车轮滚动半径：R0=0.54m；爬坡度：0.3392；（计算出爬坡角度为18.77°）主减速比：i0=10.6；发动机最大功率：240Kw/2500r/min；发动机最高转矩：810Nm/1500r/min——传动系机械效率，取0.96；设计要求:1，变速器设计2，CATIA图纸导出CAD图纸3，变速器零部件性能有限元分析设计设计功用分析:现代汽车采用的活塞式内燃发动机转矩变化范围较小，不能适应汽车在各种条件下阻力变化的要求，因此在汽车传动系中，采用了可以改变转速比和传动转矩比的装置，即变速器。变速器不但可以扩大发动机传到驱动车轮上的转矩和转速的变化范围，以适应汽车在各种条件下行驶的需要，而且能在保持发动机转动方向不变的情况下，实现倒车，还能利用空挡暂时地切断发动机与传动系统的动力传递，使发动机处于怠速运转状态。变速器的功用：（1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作；（2）在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；（3）利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。因此变速器通常还设有倒档，在不改变发动机旋转方向的情况下汽车能倒退行驶；设有空挡，在滑行或停车时发动机和传动系能保持分离。变速器还应能进行动力输出。为保证变速器具有良好的工作性能，设计变速器必须满足以下的使用条件和基本要求：货车（4＋1）档M=20100KgMemax=160N·m；R0=0.54m爬坡角度为18.77°i0=10.6；发动机最大功率240Kw/2500r/min；发动机最高转矩810Nm/1500r/min——传动系机械效率，取0.96；北京林业大学工学院车辆工程专业课程设计机械式变速器设计计算说明书3（1）应该合理地选择变速器的档数和传动比，使汽车具有良好的动力性和经济性；（2）工作可靠，在使用过程中不应该有自动跳档、脱档和换档冲击现象发生；此外，还不允许出现误挂倒档的现象；（3）操纵轻便，以减轻驾驶员的劳动强度；（4）传动效力高、噪音小。为了减少齿轮的啮合损失，应设有直接档。此外合理地齿轮形式以及结构参数，提高其制造和安装精度，都是提高效率和减小噪声的有效措施。（5）结构紧凑，尽量做到质量轻、体积小、制造成本底。（6）制造容易、成本低廉、维修方便、使用寿命长；（7）贯彻零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规定；（8）需要时应设置动力输出装置。第二章变速器的方案初步论证第一节变速器类型选择及传动方案设计变速器的设计主要考虑以下四个方面：一、结构设计此次设计的汽车是发动机前置，后轮驱动，采用三轴式变速器，其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别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档。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距（影响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一优点。其缺点是：除直接档外其他各档的传动效率有所下降。二、变速器的径向尺寸两轴式变速器的前进档均为一对齿轮副，而三轴式变速器则有两对齿轮副。因此，对于相同的传动比要求，三轴式变速器的径向尺寸可以比两轴式变速器小得多。北京林业大学工学院车辆工程专业课程设计机械式变速器设计计算说明书4三、变速器齿轮的寿命三轴式变速器的各前进档均为常啮合齿轮传动，大小齿轮的径向尺寸相差较小，因此寿命比较接近。在直接档时，齿轮只是空转，不影响齿轮寿命。四、变速器的传动效率两轴式变速器，虽然可以有等于1的传动比，但是仍要有一对齿轮传动，因而有功率损失。而三轴式变速器，可以将输入轴和输出轴直接相连，得到直接档，因而传动效率高，磨损小，噪声也较小。轿车，尤其是微型汽车，采用两轴式变速器比较多，这样可将变速器和主传动器组成一个整体，使传动系的结构紧凑，汽车得到较大的有效空间，便于汽车的总体布置。因此，近年来在欧洲的轿车中采用得比较多。而中、重型载货汽车则多采用三轴式变速器。这次设计的变速器是轻型货车使用，所以采用三轴式变速器。第二节变速器传动机构的分析根据第一节所述，采用中间轴式变速器，在各档数相同的条件下，各变速器的差别主要在常啮合齿轮对数，换档方案和倒档传动方案。一、换档结构形式的选择现在大多数汽车的变速器都采用同步器换档。使用同步器能保证迅速、无冲击、无噪声换档，与操作技术熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性。同上述两种换档方法相比，虽然它有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大、同步环使用寿命短等缺点，但仍然得到广泛应用。近年来，由于同步器广泛使用，寿命问题已得到基本解决。本次设计方案一、二档和三、四档采用同步器换档，倒档使用二轴上滑动直齿轮换档。二、倒档的形式及布置方案倒档使用率不高，采用直齿滑动齿轮方案换入倒档。为实现传动有些利用在前进档的传动路线中，加入一个中间传动齿轮的方案，也有利用两个联体齿轮的方案。布置如图：经分析采用三轴式变速器一、二档和三、四档采用同步器换档倒档使用二轴上滑动直齿轮换档北京林业大学工学院车辆工程专业课程设计机械式变速器设计计算说明书5第三节变速器操纵机构方案分析一、变速器操纵机构的功用变速器操纵机构的功用是保证各档齿轮、啮合套或同步器移动规定的距离，以获得要求的档位，而且又不允许同时挂入两个档位。二、设计变速器操纵机构时，应该满足的基本要求（一）要有锁止装置，包括自锁、互锁和倒档锁;（二）要使换档动作轻便、省力，以减轻驾驶员的疲劳强度;（三）应使驾驶员得到必要的手感。三、换档位置设计操纵机构首先要确定换档位置。换档位置的确定主要从换档方便考虑。为此应该注意以下三点：（一）按换档次序来排列；（二）将常用档放在中间位置，其它档放在两边；（三）为了避免误挂倒档，往往将倒档安排在最靠边的位置，有时于1档组成一排。第四节变速器传动方案的设计各齿轮副的相对安排位置，对于整个变速器的结构布置有很大的影响。各档位置的安排，应考虑以下四个方面的要求：一、整车总布置根据整车的总布置，对变速器输入轴与输出轴的相对位置和变速器的轮廓形状以及换档机构提出要求。比如说是该车是采用发动机前置前驱动还是发动机前置后驱动等等，这些问题都牵连着变速器的设计方案。二、驾驶员的使用习惯变速器采用一