机械设计专业毕业论文-捷达汽车变速器设计.doc

1、本科毕业论文（20 届）捷达汽车变速器设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 捷达汽车变速器的设计 1课题意义及目标学习和研究捷达汽车变速器设计，进行主要部件设计，必要时可采用逆向方法。设计应满足院本科生毕业设计规范的要求并达到及格水平以上。2主要任务（1）掌握汽车变速器结构及工作原理，绘出结构原理图。（2）确定主要零件部件（齿轮、轴等）主要设计参数，并对关键部位进行校核。（3）使用 AutoC

2、AD 完成工程图纸。（4）编写设计说明书。3主要参考资料1安相璧.汽车试验工程M.北京：国防工业出版社，20062王望予.汽车设计.第 3 版.北京：机械工业出版社，20003富成科.机械制造基础M.人民交通出版社,1999.14沈宜慧.机械工程材料M.人民交通出版社,1998.14进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 查阅文献,完成开题报告 2015-03-012015-03-142 完成设计课题的草图 2015-03-152015-03-283 完成毕业设计说明书及外文资料的翻译 2015-03-292015-04-304 毕业设计资料提交与审阅 2015-05-012015-05-3

3、15 毕业答辩 2015-06-012015-06-15审核人： 年 月 日II捷达汽车变速器设计摘 要： 变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，是汽车总成部件中的重要组成部分，是主要的传动系统。变速器的结构要求对汽车的动力性、燃料经济性、换档操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。本设计基于捷达变速器，结合机械变速器的设计方法，首先概述变速器的现状和发展趋势，介绍变速器领域的最新发展状况。其次，对工作原理做了阐述，对不同的变速器传动方案进行比较，选择合理的结构方案进行设计。再次，对变速器的各挡齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了受力分析、强度和刚度校核计算,并

4、为为这些元件选择合适的工程材料及热处理方法。对一些标准件进行了选型以及变速器的传动方案设计。简单讲述了变速器中各部件材料的选择。最后，本文将对变速器换档过程中的重要部件同步器以及操纵机构进行阐述，讲述同步器的类型、工作原理、设计方法以及重要参数。关键词：变速器；传动比；齿轮；轴；设计Jetta transmissionAbstract:Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile as

5、sembly of an important part of the main drive system. Transmission of the power structure of the vehicle, economy, manipulation of the reliability and portability, the smooth drive and have a direct impact on efficiency. The design is based on Jetta transmission, combined with mechanical transmissio

6、n design. At first, I will give a summary of the current situation and the tendency of development of the vehicle transmission, and introduce the latest development state in the field of the transmission.The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a bette

7、r structure scheme.Next, I will do some mechanic analyses, strength, stiffness check of the shafts and gears, which are the important parts of the transmission, and choose appropriate materials and heat treatment. At last, I will introduce the operation mechanism and the synchronizer, which plays an

8、 important role in changing gear. I will give an account of the type, operation, design procedure and major parameter of the synchronizer.At the supplement, I will write some thing like formula, tableau graph and so on. It may be helpful for the future design.Keywords: Transmission；Gear ratio；Gear；S

9、haft； DesigII目 录1 绪 论 .11.1 概述 .11.1.1 变速器的发展现状 .31.1.2 研究的目的、依据和意义 .31.1.3 研究的方法 .42 变速器主要参数的选择与计算 .52.1 设计初始数据 .52.2 变速器各挡传动比的确定 .52.3 变速器传动方案的确定 .72.4 中心距 A 的确定 .82.5 齿轮参数 .82.5.1 模数 .82.5.2 压力角 .92.5.3 螺旋角 .92.5.4 齿宽 .9b2.5.5 齿顶高系数 .102.6 本章小结 .103 齿轮的设计计算与校核 .113.1 齿轮的设计与计算 .113.1.1 各挡齿轮齿数的分配 .

10、113.1.2 齿轮材料的选择原则 .203.1.3 计算各轴的转矩 .213.2 轮齿的校核 .213.2.1 轮齿弯曲强度计算 .213.2.2 轮齿接触应力 j .253.3 本章小结 .304 轴的设计与计算及轴承的选择与校核 .314.1 轴的设计计算 .31III4.1.1 轴的工艺要求 .314.1.2 初选轴的直径 .314.1.3 轴的强度计算 .324.2 轴承的选择及校核 .364.2.1 输入轴的轴承选择与校核 .364.2.2 输出轴轴承校核 .374.3 本章小结 .385 变速器同步器与操纵机构的设计 .395.1 同步器的结构 .395.2 同步环主要参数的确定

11、 .405.3 变速器的操纵机构 .415.4 本章小结 .42结 论 .43参考文献 .44致 谢 .45附 录 .4611 绪 论1.1 概述 本文以捷达汽车变速器为研究对象，变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使汽车在最有利的工况范围内工作。变速器设有空挡和倒档。需要时，变速器还有动力输出功能。一、对变速器如下基本要求：（1）保证汽车有必要的动力性和经济型。（2）设置空挡。用来切断发动机动力向驱动轮的传输。（3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。(4) 设置动力传输装置，需要时进行功率输出。(5)

12、换挡迅速、省力、方便。(6) 工作可靠，汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡、乱挡以及换挡冲击等现象发生。(7) 变速器应有高的工作效率。(8) 变速器的工作噪声低。除此之外，变速器还应该满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。满足汽车必要的动力性和经济性指标，这与变速器挡数、传动比范围和各挡传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂、比功率越小，变速器传动比范围越大。2、变速器的类型：（1）手动变速器（MT）：手动变速器应该说是最为节能的变速方式，另外由于中国企业已经掌握该技术，而且在生产方面也积累了长期经验，从而在价格和质量方面会有较大优势。所以在短期内仍将是变速器主流。其不足在

13、于操控上的不便，尤其是在城市工况。（2）自动手动变速器（AMT）：自动手动变速器实际上是由一个机器系统来完成操作离合器和选挡这两个动作。AMT 的汽车驾驶简单，省去了离合器踏板，驾驶者只2要踩油门，选速器系统会自动选择换挡的最佳时机，从而消除了发动机、离合器和变速器的错误使用，以避免错换挡位。这一点对新手和整车的可靠性都非常重要。选速器大大简化了驾驶的复杂性，令 AMT 汽车驾驶更加简便、省心，且能够保证最低的动力损耗。由选速器完成驾驶者踩离合器换挡的动作，选择的换挡时机要比驾驶者完成得更准确。因此，在能源日益紧缺和 CO2排放压力越来越大这一背景下，AMT 顺应了“节能减排”这一趋势，是一项

14、非常适合中国市场的先进技术。AMT 的制造成本远低于电液控自动变速器，国内的很多车型都准备采用这一领先技术，即有可能随着中国汽车工业的迅猛发展，将有更多车型采用 AMT。中国也将会取代欧洲和美洲，成为世界上最大的 AMT 的应用市场。（3）电子控制液力自动变速器（AT）：电子控制液力自动变速器近些年新技术也不断在使用，它正朝着多挡位、数字化控制等方面发展。日本最大的自动变速器生产商 AISIN AW 公司 2006 年成功推出型号为 AA80E 型 8前速自动变速器，目前被使用在雷克萨斯 LS460 车上。这就形成了更大的总传动比范围，同时各个传动比之间也比 5 速变速器更加接近。因此，驾驶员

15、几乎在各种行驶条件中都可以选择最佳传动比。电子控制模块可以选择更多的传动比，传动比取决于行驶条件，从而降低了油耗并提高了换挡平顺性。发动机转速与行驶状态的最优化匹配意味着发动机提高了动力、燃油经济性并降低了运行噪声。（4）无级变速器（CVT）：无级变速器则只需两组可移动锥轮以及传动带或传动链，即可实现无数个前进挡的变速过程。CVT 采用传动带、传动链和可变槽宽的锥轮进行动力传递及传动比的选择，即当锥轮变化槽宽时，相应改变主动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速。CVT 是真正无级化了，与 AT 相比具有较高的运行效率，油耗较低。通过近几年市场上的应用看，其发展势头也比较迅猛，目前在我国应用的车

16、型已迅速发展到 5、6 种以上。目前，全世界各大汽车厂商为了提高产品的竞争力都在大力进行 CVT 的研发工作，NISSAN、TOYOTA、FORD、GM、AUDI 等著名汽车品牌中都配备 CVT 的轿车销售，全世界 CVT 轿车的年产量已达到近 50 万辆。值得注意的一点是，装备有 CVT 的汽车市场，由最初的日本、欧洲已经渗透到北美市场，CVT 汽车已经成为当今汽车发展的主要趋势三、变速器的工作原理普通齿轮变速器也叫定轴式变速器，它由一个变速器壳、轴线固定的几根轴和3若干齿轮等零件组成，可实现变速、变扭和改变旋转方向。(1) 变速原理一对齿数不同的齿轮啮合传动时，设主动齿轮的转速为 ，齿数为

17、 ，从动齿轮2n2z的转速为 ，齿数为 。若小齿轮带动大齿轮时，转速就降低了；若大齿轮带动小3n3z齿轮时，转速即升高。在相同的时间内啮合的齿数相等，即 = 。齿轮的传动23比为 = / = / 。齿轮传动机构的传动比定义为主动齿轮的转速与从动齿轮的转i232速之比，它也等于从动齿轮的齿数与主动齿轮的齿数之比，即：主 动 齿 轮 的 齿 数从 动 齿 轮 的 齿 数从 动 齿 轮 的 转 速主 动 齿 轮 的 转 速传 动 比 这就是齿轮传动的变速原理。汽车变速器就是根据这一原理利用若干大小不同的齿轮副传动而实现变速的。(2) 变向原理汽车发动机在工作过程中是不能逆转的。为了能使汽车倒退行驶，

18、在变速器中设置了倒挡（R）。倒挡传动机构是在主动齿轮与从动齿轮之间增加一个中间齿轮，利用中间齿轮来改变输出轴的转动方向，因此，这个中间齿轮油称之为倒挡换挡齿轮 。101.1.1 变速器的发展现状变速器作为传递动力和改变车速的重要装置，国外对其操纵的方便性和挡位等方面的要求越来越高。目前对 4 挡特别是 5 挡变速器的应用有日渐增多的趋势，同时，6 挡变速器的装车率也在上升。中国汽车变速器市场正处于高速发展期。2010年中国汽车销售1800万辆，同比增长46.15%，2015年汽车销售规模将达到4000万辆。在汽车行业市场规模高速增长的情况下，中国变速器行业面临着重大的机遇。2009年中国汽车变

19、速器市场规模达520亿元人民币，并且以每年超过20%的速度增长，预计2015年有望达到1500亿元。由于近年来乘用车市场增长迅速，2007年中国乘用车变速器需求量在600万件以上，其中大部分为手动变速器，但是自动变速器的需求比例不断提高。与此同时随着商用车市场快速发展，2007年商用车变速器的市场需求量有200万件，其中轻型货车用变速器占市场主流，然而重型车变速器市场有望成为未来的新亮点。在手动变速器领域，国产品牌已占主导地位。但技术含量更高的自动变速器市场却是进口产4品的天下，2007年中国变速器产品 (变速器产品进口统计)进口额达到30亿美元。国内变速器企业未来面临严峻的挑战。1.1.2

20、研究的目的、依据和意义21世纪，汽车工业成为中国经济发展的支柱产业之一，汽车企业对各系统部件的设计需求旺盛。其实，汽车与人一样，也是有着整套健康系统的有机结合体。发动机是心脏，车轮、底盘与悬挂是躯干与四肢，然而连接它们的，是类似于人体经脉的变速器系统。如果汽车丧失了变速器这个中心环节，心脏、四肢与躯干再好，汽车只能如同植物人般成为废铁一堆！可以说，变速器是伴随着汽车工业出现的必然产物，是汽车上的必需品。变速器是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标，对轿车而言，其设计意义更为明显。在对汽车性能要求越来越高的今天，车辆的舒适性也是评价汽车的一个重要指标

21、，而变速器的设计如果不合理，将会使汽车的舒适性下降，使汽车的运行噪声增大。通过本题目的设计，学生可综合运用汽车构造、汽车理论、汽车设计、机械设计、液压传动等课程的知识，达到综合训练的效果。由于本题目模拟工程一线实际情况，学生通过毕业设计可与工程实践直接接触，从而可以提高学生解决实际问题的能力。1.1.3 研究的方法本次设计主要是通过查阅近几年来有关国内外变速器设计的文献资料，结合所学专业知识进行设计。通过比较不同方案和方法选取最佳方案进行设计，通过排量选择变速器中心距；各档传动比的计算；计算变速器的齿轮的结构参数并对其进行校核计算；计算选择轴与轴承，同时对其进行校核，对同步器、换挡操纵机构等结构件进行分析计算；另外，对现有传统变速器的结构进行改进、完善。