1、西南林业大学本科毕业（设计）论文（2012 届）题目 皮卡车变速器设计 教学院系 机械与交通学院 专 业 车辆工程 学生姓名 吴成国 指导教师 李玉云（副教授） 评 阅 人 2012 年 06 月 05 日皮卡车变速器设计吴成国（西南林业大学 车辆工程专业 2006 级，云南 昆明，650224）摘要：本课题是取材于汽车中比较实用的皮卡车，皮卡，是一种用轿车车头和驾驶室，同时带有敞开式货车车厢的车型，他的特点是既有轿车般的舒适性，又有货车的载货和优越性能，动力好，是一种集轿车，货车优点于一身的车型。在装量配备上采用较高品质的零部件，性能不亚于中档轿车，可谓是下乡不娇，进城不土。本课题主要是根据
2、长城风骏皮卡车车型来选定它的参数，再根据选定的参数来设计皮卡车的变速器，通过对这种变速器的的组合布置形式的分析和相关计算校核，使其能达到皮卡车对变速器的性能要求，包括各档位组合方式的分析和计算，传动比的选择，齿轮参数的选择，轴的选择计算，轴承的选择等。关键词：组合式变速器；中间轴；锁环式同步器；齿轮；传动比Design Of The Pickup Truck Gearbox Wu Chengguo( Southwest Forestry University vehicle engineering Yunnan Kunming 650224)Abstract: This paper is ba
3、sed on the car more practical pickup, pickup, a car head and cab, at the same time with the open truck compartment models, his characters are both car-like comfort, and truck cargo and superior performance, power, is a set of cars, on the merits of a truck vehicle. In charge with the high quality co
4、mponents, the performance is not inferior to mid-range cars, it is not a go to the countryside, town without soil.This subject is mainly according to the the Great Wall fan Chun pickup car models to select its parameter, then according to the selected parameters to design the pickup trucks transmiss
5、ion, the transmission of the combined arrangement forms of analysis and calculation, which can achieve the pickup truck on transmission performance requirements, including the file a combination of analysis and calculation, the choice of gear transmission ratio, parameter selection, the selection an
6、d calculation of the shaft, bearing selection.Key words: Combined Transmission Shaft The lock ring synchronizer gear Transmission ratio目 录第一章 绪论 .11.1 概述 .11.1.2 国内外研究状况与变速器的发展趋势 .11.1.1 变速器的基本要求： .21.2 变速器的类型 .2第二章 变速器结构方案的确定 .42.1 变速器传动形式的选择 .52.1.1 两轴式变速器 .52.1.2 三轴式变速器 .52.2 变速器传动机构布置方案 .62.3 多档
7、变速器的组合方案 .62.3.1 倍档组合式机械变速器 .62.3.2 半档组合式变速器 .72.3.3 组合式多档变速器传动比的搭配方式 .72.4 倒档传动方案 .82.5 变速器主要零件结构的方案分析 .92.5.1 齿轮型式 .92.5.2 换档结构形式 .92.5.3 变速器轴承的选择 .10第三章 变速器主要参数选择和校核 .113.1 挡数的选择 .113.2 传动比的确定 .123.2.1 最低档传动比计算 .123.2.2 其他各挡传动比初选 .133.3 中心距 A 的确定 .133.4 外形尺寸的初选 .143.5 变速器各齿轮基本参数的选择 .143.5.1 组合式变速
8、器齿轮的设计准 则 .143.5.2 模数 .143.5.3 压力角 .153.5.4 螺旋角 .163.5.5 尺宽 b.173.6 各挡齿轮齿数的分配 .173.6.1 确定一档齿轮的齿数 .183.6.2 对中心距 A 进行修正 .183.6.3 确定常啮合齿轮的齿数 .183.6.4 二档齿数的确定 .193.6.5 其他档位齿轮齿数的确定 .203.6.6 倒档齿轮齿数的确定 .203.6.7 副变速器超速档常啮合齿轮齿数的确定 .203.7 变速器齿轮的变位 .213.7.1 常啮合齿轮的计算 .223.7.2 其他档位齿轮的计算 .22第四章 齿轮与轴的设计与校核 .244.1
9、齿轮设计与计算 .244.1.1 齿轮材料的选择原则 .244.1.2 各轴转矩的计算 .254.1.3 齿轮强度的校核 .254.2 轴的设计与计算 .304.2.1 轴的工艺要求 .304.2.2 初选轴的直径 .304.2.3 轴的强度验算 .31第五章 同步器的设计 .335.1 同步器 .335.2 同步器的结构 .345.3 同步环主要参数的确定 .35第六章 变速器操纵机构 .386.1 型操纵换挡机构.396.1.1 直接操纵手动换挡变速器 .396.1.2 远距离操纵手动换挡变速器 .396.1.3 电控自动换挡变速器 .39结论 .40致谢 .41参考文献 .42第一章 绪
10、论第 0 页 共 43 页第一章 绪论1.1 概述汽车问世百余年来，特别是从汽车的大批量生产及汽车工业的大量发展以来，汽车已为世界经济的发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人类社会的进步不可磨灭的巨大贡献，掀起了一场划时代的革命。自从汽车采用内燃机作为动力装置开始，变速器就成为了汽车重要的组成部分，现代汽车上广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点，但其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，故其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾，这对矛盾靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。因此，在汽车
11、传动系中设置了变速器和主减速器，变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使汽车在不同的工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况下工作，变速器设置有空档，必要是切断发动机的动力传输，还有倒档，使汽车能够倒退行驶。需要时，变速器还可以输出动力1.1.2 国内外研究状况与变速器的发展趋势1894年变速器由法国人路易斯雷纳本哈特和埃米尔拉瓦索推广在汽车上使用，从此变速器在汽车上就得到广泛的运用。经过100多年的发展，汽车变速器的技术达到了一个空前的高度，尤其在近几十年，汽车工业在各个国家的高速发展，更加带动了变速器的进步。随着各个领域的科学技术的发展，未来变速器主要发展方
12、向：（1）节能与环境保护：研究高效率的传动副节约能源，采用零污染的工作介质或润滑油来避免环境污染，根据发动机的特性和行驶工况来设计变速器，使发动机工作在最佳状态，以保证汽车在最高传动效率和最低污染物排放区运行，（2）应用新型材料：各种新材料的使用推动汽车技术的发展和性能的提高。（3）高性能，低成本，微型化,对变速器进行机构创新的研究，探索变速器的新类型；对传动副的材料和机理进行研究，提高寿命，减小质量；进行变速器第一章 绪论第 1 页 共 43 页的动力学特性和振动研究，以求提高特性，降低噪声；采用先进的制造技术提高变速器的性能和降低成本。（4）智能化，集成化：根据发动机的特性和汽车的行驶工况
13、，通过计算机智能控制，实现对变速器传动比的实时控制，使发动机工作在最佳状态。 1.1.1 变速器的基本要求：（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
14、、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1.2 变速器的类型汽车变速器的种类有很多，分类的方法也有很多，按传动比的变化方式划分，变速器可分为有级式，无极式和综合式 3 种；按使用方法可分为手动变速器，自动变速器，无级变速器。（1）手动变速器：手动变速器通过大小齿轮的组合变换改变发动机输出的转速和转矩，通过反转齿轮实现倒档功能，又称手动挡，即用手拨动变速杆才能改变变速器内的齿轮齿痕合位置，改变传动比，从而达到变速的目的，驾驶者踩下离合器时，方可拨得动变第一章 绪论第 2 页 共 43 页速杆，如果驾驶技术好，装手动变速器的汽车在加速，超车时比自动变速器
15、快，也节省油。现在的手动变速器根据前进档数的不同，有三档,四档，五档和多档几种；根据轴的不同类型，分为固定轴式和旋转轴式两种，前者又分为两轴式，中间轴式和多中间轴式变速器。手动变速器的换挡可完全遵守驾驶员的意志，而且结构简单，效率相对较低，价廉物美，但是在今天的大城市中堵车的现象越来越严重，驾驶员需要频繁的踩离合器换挡，体力消耗大，发动机也没法在最佳的状态工作。（2）自动变速器：自动变速器利用行星齿轮机构变速它能根据节气门踏板和车速的变化，自动的进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板加速即可。一般来讲汽车上常用的自动变速器有以下几种类型：液力自动变速器，液压传动自动变速器，电力传动自动变速器，有极
16、式机械自动变速器和无极式机械自动变速器等。（3）无级变速器：无级变速器是由两组变速轮盘和一条传动带组成的，因此比传统自动变速器结构简单，体积小，另外，它可以自由改变传动比，从而实现全程无极变速，使汽车的车速变化平稳，没有传统变速器换挡时的那种顿的感觉。无级变速器属于自动变速器的一种，但是它能克服普通自动变速器“突然换挡”节气门慢，油耗高等缺点第一章 绪论第 3 页 共 43 页第二章 变速器结构方案的确定目前，汽车上采用的变速器结构形式是多种多样的，这是由于各国汽车的使用、制造条件不同,也是由于各种类型汽车的使用要求不同所决定的，尽管如此，一般变速器的结构形式，还是有很多的共同点，各种结构形式都有各自的优缺点，这些缺点随主观和客观的条件变化而变化。因此设计者应该深入实际、收集资料、调查研究并对结构进行分析比较，并尽可能地考虑到产品的系列化、通用化和标准化，最后确定较合适的方案。本次设计采用的车型是长城风骏5 小双两驱 商务版 精英型 2.8TC-2柴油 2009款。已知的皮卡车型和整车主要技术参数如下：图2-1 长城风骏皮卡皮卡车主要结构参数发动机最大功率 80kw 车轮型号 235/70R16发动机最大转矩 300N.m 主减速器传动比 5.1
