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存檔編碼：無無錫錫太太湖湖學(xué)學(xué)院院 2013 屆屆畢畢業(yè)業(yè)作作業(yè)業(yè)周周次次進(jìn)進(jìn)度度計(jì)計(jì)劃劃、檢檢查查落落實(shí)實(shí)表表 系別：信機(jī)系 班級：機(jī)械92 學(xué)生姓名:柴亦浩 課題（設(shè)計(jì)）名稱：四驅(qū)越野汽車變速器及操作系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 開始日期：2012年11月7日周次起止日期工作計(jì)劃、進(jìn)度每周主要完成內(nèi)容存在問題、改進(jìn)方法指導(dǎo)教師意見并簽字備 注1-32012年11月7日-2012年11月27日教師下達(dá)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)，學(xué)生初步閱讀資料，完成畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告按照任務(wù)書要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告書專業(yè)資料整合4-82012年11月28日-12月31日指導(dǎo)專業(yè)實(shí)訓(xùn)制圖實(shí)訓(xùn)完成齒輪初步設(shè)計(jì)圖層多，知識回顧9-102013年1月9日-2月12日指導(dǎo)畢業(yè)實(shí)習(xí)能夠獨(dú)立操控CAD等相關(guān)軟件熟悉相關(guān)操作112013年2月13日-2月17日指導(dǎo)老師要求我們多查閱資料，了解相關(guān)概念熟悉變速器的發(fā)展史及相關(guān)知識上網(wǎng)整合資料122013年2月20日-2月24日指導(dǎo)老師要求我們完全了解說明書格式，嘗試要求完成緒論前兩章節(jié)，并完成周計(jì)劃表完成緒論前兩部分與周計(jì)劃表對緒論內(nèi)容不明確132013年2月27日-3月2日指導(dǎo)老師要求我們深入研究相關(guān)資料并要求積極詢問專業(yè)知識對變速器的整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)進(jìn)一步了解整個(gè)系統(tǒng)很零碎142013年3月5日-3月9日指導(dǎo)老師要求多查閱資料開始編寫說明書開始進(jìn)行說明書的編寫查閱相關(guān)資料，針對性不強(qiáng)152013年3月12日-3月16日指導(dǎo)老師跟進(jìn)我們說明書完成進(jìn)度完成說明書，與初步修改初步修改定向論文方向162013年3月19日-3月23日指導(dǎo)老師教導(dǎo)我們填寫畢業(yè)實(shí)踐表完成畢業(yè)實(shí)踐記錄表整合記錄表172013年3月26日-3月30日指導(dǎo)老師指導(dǎo)如何分配畢業(yè)設(shè)計(jì)的繪圖任務(wù)完成CAD制圖工作計(jì)劃相關(guān)操作已忘記 溫故182013年4月2日-4月6日指導(dǎo)老師指導(dǎo)手臂與手部結(jié)構(gòu)的專業(yè)知識完成變速器關(guān)鍵零件結(jié)構(gòu)機(jī)械圖紙零件多192013年4月9日-4月13日指導(dǎo)老師指導(dǎo)總體布局的設(shè)計(jì)完成變速器總體布局設(shè)計(jì)圖對CAD軟件重新研究202013年4月16日-4月20日指導(dǎo)老師指導(dǎo)機(jī)械手的升降結(jié)構(gòu)的原理完成變速器箱體結(jié)構(gòu)圖箱體圖線多復(fù)雜212013年4月23日-4月27日指導(dǎo)老師介紹整個(gè)裝置中的一些重要裝置完成變速器同步器的設(shè)計(jì)改進(jìn)設(shè)計(jì)222013年4月30日-5月4日指導(dǎo)老師介紹相關(guān)重要零部件完成重要組成部件的設(shè)計(jì)選擇重要部件完成232013年5月7日-5月11日指導(dǎo)老師指導(dǎo)相關(guān)重要零部件的繪制整合圖紙 修改格式按學(xué)校模板修改242013年5月14日-5月18日指導(dǎo)老師指導(dǎo)我們畢業(yè)設(shè)計(jì)最后的收尾工作系統(tǒng)地整合資料，說明書，及相關(guān)圖紙熟悉word操做 升級系統(tǒng)252013年5月21日-5月25日指導(dǎo)老師簽字，檢查我們畢業(yè)設(shè)計(jì)的收獲復(fù)查，修改裝訂整套畢業(yè)設(shè)計(jì)嚴(yán)格按照學(xué)校的要求執(zhí)行 說明：1、“工作計(jì)劃、進(jìn)度”、“指導(dǎo)教師意見并簽字”由指導(dǎo)教師填寫，“每周主要完成內(nèi)容”，“存在問題、改進(jìn)方法”由學(xué)生填寫。2、本表由各系妥善歸檔，保存?zhèn)洳?。周次起止日期工作?jì)劃、進(jìn)度每周主要完成內(nèi)容存在問題、改進(jìn)方法指導(dǎo)教師意見并簽字備 注編 號 無錫太湖學(xué)院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ） 題目： 四驅(qū)越野汽車變速器 及操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 信 機(jī) 系 機(jī) 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學(xué) 號： 0923069 學(xué)生姓名： 柴亦浩 指導(dǎo)教師： 過金超（職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 四驅(qū)越野汽車變速器 及操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的成 果，其內(nèi)容除了在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中特別加以標(biāo)注引用，表示致謝的 內(nèi)容外，本畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）不包含任何其他個(gè)人、集體已發(fā)表或撰寫 的成果作品。 班 級： 機(jī)械 92 學(xué) 號： 0923069 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 I 無錫太湖學(xué)院 信 機(jī)系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè) 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 論 文 任 務(wù) 書 一、題目及專題： 1、題目 四驅(qū)越野汽車變速器及操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 2、專題 二、課題來源及選題依據(jù) 隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，汽車工業(yè)也漸漸成為我國支柱產(chǎn)業(yè)， 汽車的使用已經(jīng)遍布全國。而隨著我國加入 WTO，人民生活水平的不斷提 高，微型客貨兩用車、轎車等高級消費(fèi)品已進(jìn)入平常家庭。在我國，汽車工 業(yè)起步較晚。入世后，我國的汽車工業(yè)面臨的是機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著我國汽車 工業(yè)不斷的壯大， 以及汽車行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，工作可靠，性能優(yōu)良， 且符合中國國情的汽車已經(jīng)是當(dāng)前汽車設(shè)計(jì)者的緊迫問題。在面臨著前所未 有的機(jī)遇同時(shí)，不得不承認(rèn)在許多技術(shù)上，我國與發(fā)達(dá)國家還一定的差距， 所以我們要努力為我國的汽車工業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。而在本課題的學(xué)習(xí)中， 我將重點(diǎn)研究四驅(qū)越野車的變速器部分。 三、本設(shè)計(jì)（論文或其他）應(yīng)達(dá)到的要求： （1）熟悉變速器的功用和要求，變速器結(jié)構(gòu)方案的確定，變速器主要零件 結(jié)構(gòu)的方案分析； （2）熟練掌握用 CAD 軟件進(jìn)行畫圖； II （3）熟練掌握變速器主要參數(shù)的選擇(檔數(shù)和傳動比、中心距、軸向尺寸、 齒輪參數(shù))； （4）掌握變速器及操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)基本原理； （5）能夠熟練了解變速器一些基本的故障分析。 四、接受任務(wù)學(xué)生： 機(jī)械 92 班 姓名 柴亦浩 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)（或顧問）： 指導(dǎo)教師簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 學(xué)科組組長研究所所長 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 III 摘 要 四驅(qū)越野汽車變速器的傳動方案及傳動過程是本次設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一，越野汽車變速 與我們之前所做的三級減速器設(shè)計(jì)不同，我們之前所做的三級減速中，齒輪與軸是靠鍵 連接在一起的，而本次的設(shè)計(jì)中齒輪與軸不僅有鍵連接，而且有空套的，減速中同步器 起重要作用。 同步器的類型比較多，在諸多同步器中，適合四驅(qū)越野汽車變速器的是鎖銷式同步 器。鎖銷式同步器的工作原理是難點(diǎn)之一，四驅(qū)越野汽車操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是本次設(shè)計(jì)的 第三個(gè)難點(diǎn)，他在操縱過程中涉及到掛檔自鎖、掛檔互鎖及倒檔鎖，這是操作系統(tǒng)的重 要部分。 變速器是車上的一個(gè)重要部件，變速器是汽車動力系統(tǒng)中重要性僅次于發(fā)動機(jī)的部 件,直接涉及操控樂趣和駕乘舒適性，它對燃油消耗、尾氣排放、行駛動力性和舒適性都 會產(chǎn)生重大影響。 關(guān)鍵詞：變速器；同步器；齒輪 IV ABSTRACT Four-wheel drive off-road car transmission scheme and the transmission process is one of the focuses of this design, off-road vehicle speed and we made three before the reducer designs, we made three before the deceleration, the gear and shaft is linked by key, and this gear and shaft design not only key to connect, and free sets, slow play an important role of synchronization. The type of synchronizer more, in many synchronizer for four-wheel drive off-road vehicle transmission is locking pins synchronizer. Lock pin type synchronizer works by one of the difficulties, four-wheel drive off-road vehicle control system design is the design of this third difficulty, he was involved in manipulating the process of self-locking hanging file, hanging file interlock and reverse lock, this is an important part of the operating system Gearbox is one of the important parts of the vehicle, transmission is the automobile power system importance only to the components of an engine, directly relates to the control pleasure and ride comfort, its fuel consumption, exhaust emissions, driving dynamics and comfort will have a significant impact. Keywords: Transmission; synchronizer; gear V 目 錄 摘 要 .III ABSTRACT .IV 目 錄 .V 1 緒論 .1 2 變速器總體設(shè)計(jì) .3 2.1 全時(shí)四驅(qū)與分時(shí)四驅(qū) .3 2.2 變速器選型 .4 2.3 變速器幾軸式選用 .7 2.3.1 三軸五當(dāng)變速器傳動簡圖 .8 2.3.2 兩軸五當(dāng)變速器傳動簡圖 .8 2.4 變速器零部件的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 .10 2.4.1 齒輪式 .10 2.4.2 軸的機(jī)構(gòu)分析 .11 2.4.2 軸承形式 .11 3 基本參數(shù)的確定 .12 3.1 變速器的檔位數(shù)和傳動比 .12 3.1.1 確定變速器的檔數(shù) .12 3.1.2 定一檔傳動比 的取值 .121gi 3.2 中心距 .14 3.3 齒輪參數(shù) .14 3.3.1 齒輪模數(shù) .15 3.3.2 齒形、壓力角與螺旋角 .15 3.3.3 齒寬 .15 3.3.4 齒頂高系數(shù) .15 3.3.5 齒輪變位 .15 3.4 各檔齒數(shù)的分配 .16 3.4.1 確定一檔齒輪的齒數(shù) .17 3.4.2 修正中心距 .17 3.4.3 確定各檔齒輪的齒數(shù) .17 4 齒輪強(qiáng)度的校核 .20 4.1 齒輪的損壞形式 .20 4.2 齒輪的強(qiáng)度校核 .20 4.2.1 接觸強(qiáng)度校核 .20 4.2.2 彎曲強(qiáng)度校核 .22 5 同步器的選擇 .25 5.1 同步器的構(gòu)造及工作原理 .25 5.2 同步器的結(jié)構(gòu)類型 .25 VI 5.2.1 鎖環(huán)式同步器 .25 5.2.2 鎖銷式同步器 .26 5.2.3 多錐式同步器與多片式同步器 .26 5.2.4 慣性增力式同步器 .26 5.3 鎖銷式同步器的選擇 .27 5.4 鎖銷式同步器同步環(huán)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .28 5.4.1 同步環(huán)錐面角的確定 .28 5.4.2 同步環(huán)錐面螺紋和油槽的設(shè)計(jì) .28 5.4.3 同步環(huán)錐面直徑和寬度的確定 .28 5.4.4 同步環(huán)的材料 .28 5.5 鎖銷式同步器鎖銷的設(shè)計(jì)計(jì)算 .28 5.5.1 同步器鎖止角的確定 .28 5.5.2 同步器鎖銷差的確定 .28 5.6 鎖銷式同步器齒套的設(shè)計(jì)計(jì)算 .28 5.6.1 齒套鎖銷孔和定位銷孔的設(shè)計(jì) .28 5.6.2 齒套接合齒的設(shè)計(jì) .28 5.7 同步器零件之間間隙的確定 .28 6 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .30 7 結(jié)論與展望 .34 7.1 結(jié)論 .34 7.2 不足之處及未來展望 .34 致 謝 .35 參考文獻(xiàn) .36 附錄 .37 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1 1 緒論 隨著生活水平的提高，人們對交通工具的要求越來越高。這兩年我國汽車行業(yè)得到 了長足的進(jìn)步。汽車已不再作為富貴的奢侈品，被更多的中層階級接受。 越野車（圖 1.1）作為一種能在無路地面上行使的高通過性汽車。無論是在東部沿海 地區(qū)還是在中西部地區(qū)得到了廣大中青年消費(fèi)者的青睞。此外，汽車行業(yè)的發(fā)展帶動了 絕大數(shù)國民經(jīng)濟(jì)部門的發(fā)展，越來越多的國家把汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。 改革開放以來,中國汽車工業(yè)的發(fā)展駛?cè)肓丝燔嚨?，汽車產(chǎn)量不斷飆升,1971 年、1988 年、1992 年和 2000 年分別突破 10 萬輛、50 萬輛、100 萬輛和 500 萬輛，己成功躋身世 界汽車四強(qiáng)之列。隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，人民生活水平的提高，高速公路、高等級 公路的不斷建設(shè)，汽車正逐漸進(jìn)入家庭，成為人們生活的一部分.19802001 年，我國汽 車消費(fèi)量年均增長高達(dá) 18，特別是進(jìn)入九十年代以后，國內(nèi)汽車產(chǎn)量以 l2 年遞增 10 萬輛的速度高速增長，目前在汽車市場的比重己超過 30，成為我國汽車需求增長的重要 拉動力量。大力發(fā)展公共交通， “鼓勵汽車進(jìn)入家庭 ”己經(jīng)被黨中央寫入“十五計(jì)劃”。國家 經(jīng)貿(mào)委提出， “十五” 期末我國汽車產(chǎn)量要達(dá) 320 萬輛左右，力爭到 2010 年使之成為國民經(jīng) 濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。規(guī)劃預(yù)計(jì)到 2005 年，轎車產(chǎn)量為 110 萬輛左右；汽車工業(yè)增加值為 1300 億元，占國內(nèi)生產(chǎn)總值 1左右，汽車產(chǎn)品基本滿足國內(nèi)市場需求。 隨著我國加入世界貿(mào)易組織，通用、福特、日產(chǎn)一批世界一流汽車生產(chǎn)企業(yè)紛 紛進(jìn)入中國，市場競爭日趨激烈.入世后，技術(shù)競爭將是我國汽車工業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)。 圖 1.1 越野車 隨著國民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，汽車己成為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾慕煌ㄟ\(yùn)輸工具。人民 生活水平的不斷提高，則更對車輛的舒適性能提出高要求, 不僅如此,隨著世界石油的越 來越緊張,全球資源的減少，汽車變速性能還直接影響汽車燃油經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)輸生產(chǎn)效率、 變速過程的全面研究以提高汽車的動力性，具有積極的社會效益和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 現(xiàn)代汽車上廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)作為動力源設(shè)置了變速器. 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 2 我國正在大力發(fā)展汽車產(chǎn)業(yè)，有針對性地進(jìn)行汽車零部件的設(shè)計(jì)，是進(jìn)行汽車設(shè)計(jì) 的有效切入點(diǎn)。變速器作為重要的部件，我國正在積極進(jìn)行相關(guān)研究。 由此可見，四驅(qū) 越野車的變速器的設(shè)計(jì)具有很重要的意義 本課題來源：結(jié)合科研進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。進(jìn)行設(shè)計(jì)的基本條件是如下的一些重 要的技術(shù)數(shù)據(jù)。 外行尺寸(長寬高)：360015501500( mm)； 額定功率：76kW(3800r/min) ; 最大扭矩：225Nm(2000r/min) 前軸距：2230mm; 輪距：1300mm ;后輪距：1300mm ; 總質(zhì)量：1.5t; 載重量：2.1t ;Vmin:5km/h ; Vmax:140km/h; 最大爬坡度：60%； 技術(shù)要求是：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，符合標(biāo)準(zhǔn)和其他有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)定。 在過老師的指導(dǎo)下，首先進(jìn)行了方案論證。經(jīng)過討論與研究，確定了課題所要解決的 主要問題以及設(shè)計(jì)思路。主要由以下幾點(diǎn)： （1）變速器系統(tǒng)的分析及設(shè)計(jì)。 （2）操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析與計(jì)算。 （3）零部件的設(shè)計(jì)與強(qiáng)度校核。 本次設(shè)計(jì)的四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)簡單，裝卸方便，維修 及調(diào)整方便，貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化及總成系列化等設(shè)計(jì)要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī) 定；體小、質(zhì)輕、承載能力強(qiáng)，工作可靠。此外，在國內(nèi)經(jīng)濟(jì)型汽車變速器市場上，最 大扭矩在 225 Nm 左右有著很大的潛力，不光運(yùn)用在越野汽車，還可以運(yùn)用到輕型運(yùn)輸 車，小貨車上。從理論上來講本次設(shè)計(jì)也是對大學(xué)所學(xué)知識的一次綜合運(yùn)用。在設(shè)計(jì)過 程中，由于資料不夠齊全，加上沒有任何設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。在設(shè)計(jì)中一定存在著許多問題，懇 請各位老師指正。 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3 2 變速器總體設(shè)計(jì) 變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克 服各種道路障礙等不同行駛條件下對驅(qū)動車輪牽引力及車速的不同要求的需要。 為保證變速器具有良好的工作性能，對變速器應(yīng)提出如下設(shè)計(jì)要求： （1）變速器的檔位數(shù)和傳動比，使之與發(fā)動機(jī)參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證汽車具有良 好的動力性與經(jīng)濟(jì)性； （2）設(shè)置空檔以保證汽車在必要時(shí)能將發(fā)動機(jī)與傳動系長時(shí)間分離；設(shè)置倒檔使 汽車可以倒退行駛； （3）操縱簡單、方便、迅速、省力； （4）傳動效率高，工作平穩(wěn)、無噪聲； （5）體小、質(zhì)輕、承載能力強(qiáng)，工作可靠； （6）制造容易、成本低廉、維修方便、使用壽命長； （7）貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化及總成系列化等設(shè)計(jì)要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定； （8）需要時(shí)應(yīng)設(shè)置動力輸出裝置。 除此以外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小，制造成本低，維修方便等要求。 滿足汽車有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的檔數(shù)，傳動比范圍和各擋傳動 比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜，比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。 2.1 全時(shí)四驅(qū)與分時(shí)四驅(qū) 車輛是否是全時(shí)四驅(qū)完全取決于分動器的構(gòu)造(如圖 2.1)。作為掌管車輛不同驅(qū)動狀 態(tài)的核心部分，可以說分動器在一定程度上決定了整車的性能。 分時(shí)四驅(qū)（PART-TIME 4WD）是最常見的四驅(qū)系統(tǒng)。分時(shí)四驅(qū)是不能在附著力良好 的路面上使用。由于沒有中央差速器，在轉(zhuǎn)向時(shí)前后傳動軸之間產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速差就只能由 某一個(gè)輪胎打滑來抵消掉。而當(dāng)路面附著力良好時(shí)，輪胎就很難打滑。因此，如果在附 著力良好的路面上是不能使用分時(shí)四驅(qū)的。 全時(shí)四驅(qū)就是在分時(shí)四驅(qū)的基礎(chǔ)上增加了中央差速器，使得前后傳動軸之間的轉(zhuǎn)速 差得以順利化解。因此，它可以用于任何路面。全時(shí)四驅(qū)也由此得名。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 4 圖 2.1 分動器的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 在全時(shí)四驅(qū)的基礎(chǔ)上還演化出了恒時(shí)四驅(qū)（分動器不帶 2 驅(qū)模式） 。恒時(shí)四驅(qū)采用的 是智能型分動器，這種分動器可以根據(jù)需要輸出不同的驅(qū)動力至前橋。好的智能型分動 器可以實(shí)現(xiàn) 0100的動力輸出變化。 2.2 變速器選型 汽車變速器是汽車傳動系中最主要的一個(gè)部件。它通過改變傳動齒輪比，來改變發(fā) 動機(jī)曲軸的扭矩，以便適應(yīng)各種不同的行駛條件下對車輪的牽引力及改變不同的車速需 要。簡單籠統(tǒng)的說汽車變速器可以分為手動變速器和自動變速器。為了讓大家對這兩種 變速器有個(gè)直觀的了解我為對這兩種變速器做一個(gè)簡單的分析。 在自動變速器出現(xiàn)之前所有的汽車都是采用手動變速器。手動變速器是一種機(jī)械式的 變速器，它必須用手撥動變速桿，如圖 2.2 所示，才能改變變速器內(nèi)的齒輪咬合位置從而 改變傳動比，從而達(dá)到變速的目的。 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 5 圖 2.2 手動擋變速桿 圖 2.3 手動變速箱內(nèi)部 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 6 在操縱手動變速器時(shí)必須踩下離合，使咬合齒輪分離，方可撥得動變速桿換擋。相 對自動變速器而言的，手動變速器直接利用大小不同的齒輪配合達(dá)到變速的目的，所以 手動變速器的傳動效率要比自動變速器的高。駕駛技術(shù)好的司機(jī)，駕馭手動變速的汽車 在加速、超車時(shí)會比自動變速器的車快，也更省油。 自動變速器的工作原理是利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車 速變化，自動地進(jìn)行變速。有操作容易、駕駛舒適、能減少駕駛者疲勞的優(yōu)點(diǎn),駕駛者只 需操縱加速踏板控制車速即可。當(dāng)前自動變速器具已成為現(xiàn)代轎車配置的一種發(fā)展方向。 圖 2.4 自動擋變速桿 目前我們常見的汽車自動變速器有三種型式：分別是液力自動變速器（AT） 、機(jī)械 無級自動變速器（CVT） 、電控機(jī)械自動變速器（AMT ） 。我們將在下面的文章中對其著 重介紹。 DSG 變速器是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的、最具革命性的變速器。由于 DSG 變速器沒有變 矩器，DSG 變速器在傳動過程中的能耗損失非常有限，大大提高了車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性。 三軸式的錢進(jìn)檔的傳統(tǒng)齒輪變速器，增加了動力的分配。此外 DSG 變速器具有手動和自 動 2 種控制模式。當(dāng)進(jìn)入邏輯控制模式下變速器顆根據(jù)司機(jī)的意愿進(jìn)行換檔控制。 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 圖 2.5 最新的 7 速 DSG 變速器 圖 2.6 DSG 變速器工作原理 圖 2.6 中 DSG 變速器中離合器 1 負(fù)責(zé) 1 檔、3 檔、 5 檔和倒檔，汽車行駛中一旦用 到上述檔位中任何一檔，離合器 1 就會接合；離合器 2 負(fù)責(zé) 2 檔、4 檔和 6 檔，當(dāng)使用 2、4、6 檔中的任一檔時(shí)，離合器 2 就會接合，從而形成變速體系。新一代 DSG 變速器 采用了雙離合器和 7 個(gè)前進(jìn)檔的傳統(tǒng)齒輪變速器。 動變速器的傳動效率要比自動變速器的高。駕駛技術(shù)好的司機(jī)，駕馭手動變速的汽 車在加速、超車時(shí)會比自動變速器的車快，也更省油。我們這次設(shè)計(jì)選用的是手動變速 器。 2.3 變速器幾軸式選用 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 8 有級變速器與無級的相比，其結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低廉，因此在各種類型的汽車上均得到 了廣泛的應(yīng)用。其中兩軸式和三軸式變速器得到了最廣泛的應(yīng)用。 2.3.1 三軸五當(dāng)變速器傳動簡圖 如圖 2.7 所示： 圖 2.7 三軸五當(dāng)變速器傳動簡圖 1- 輸入軸 2-軸承 3-接合齒圈 4-同步環(huán) 5-輸出軸 6-中間軸 7-接合套 8-中間軸常嚙合齒輪 此變速器有五個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔，由殼體、第一軸（輸入軸） 、中間軸、第二軸 （輸出軸） 、倒檔軸、各軸上齒輪、操縱機(jī)構(gòu)等幾部分組成。 2.3.2 兩軸五當(dāng)變速器傳動簡圖 如圖 2.8 所示： 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 9 圖 2.8 兩軸五當(dāng)變速器傳動簡圖 1-輸入軸 2-接合套 3-里程表齒輪 4-同步環(huán) 5-半軸 6-主減速器被動齒輪 7-差速器殼 8-半軸齒輪 9-行星齒輪 10、11-輸出軸 12-主減速器主動齒輪 13-花鍵轂 我選用的是三軸式的，這是我的二維圖樣，如圖 2.9 所示： 圖 2.9 三軸式二維圖 三軸式變速器的其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒 輪相嚙合，且第一、二軸同心。將第一、二軸直接連接起來傳遞轉(zhuǎn)矩則稱為直接檔。此 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 10 時(shí)，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、二軸也僅傳遞轉(zhuǎn)矩因此，直接檔的傳動 效率高，磨損及噪聲也最小，這是三軸式變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。其他前進(jìn)檔需依次經(jīng)過兩 對齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。因此，在齒輪中心距(影響變速器尺寸的重要參數(shù))較小的情況下仍然可 以獲得大的一檔傳動比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是：除直接檔外其他各 檔的傳動效率有所降低。 兩軸式變速器與三軸式變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡單、緊湊且除最高檔外其他各檔的傳 動效率高、噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動的布置，因?yàn)檫@種布置使汽車的動 力傳動系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質(zhì)量減少 6l0。兩軸式變速器則方便于 這種布置且使轉(zhuǎn)動系的結(jié)構(gòu)簡單。兩軸式變速器的第二軸 S 4,S 5= S 2- S 1= $d(2tanA)。 ( 5.2 ) 式中: S 齒套與接合齒之間的空檔間隙; S 1錐環(huán)與錐盤兩基面之間的空檔間隙, 設(shè)計(jì)時(shí)取 S 1= 1mm 215mm; S 2錐環(huán)小端與錐盤內(nèi)端面之間的間隙, 設(shè)計(jì)時(shí)取 S 2= 315mm4mm; S 3 鎖銷倒角與齒套鎖銷孔倒角之間的空檔間隙, 設(shè)計(jì)時(shí)取 S 3 = 0195mm111mm; S 4同步器定位銷與同步環(huán)之間的空檔間隙, 設(shè)計(jì)時(shí)取 S 4= 0125mm 0135mm; S 5同步器的后備行程 , 設(shè)計(jì)時(shí)取 S 5 =215mm 3mm; $d 同步環(huán)徑向磨損量。 當(dāng) S S 1 時(shí), 同步器不起作用, 錐面未接觸前, 齒套與被同步齒輪接合齒先碰上, 沖 擊發(fā)響, 同步器等于虛設(shè)。 當(dāng) S S 1+ S 2+ S 3 時(shí), 同步器正常工作, 直到同步器磨損到預(yù)定的尺寸為止。 當(dāng) S 3 S 4 時(shí), 同步器鎖銷過早地進(jìn)入了齒套鎖銷孔, 同步器鎖止條件不能實(shí)現(xiàn), 等 于無同步器。 鎖銷式同步器在設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn): R 錐、L 值大, 可以獲得較大的摩擦力矩, 較大的鎖銷角 B, 可防止同步器在工作中發(fā)生燒死現(xiàn)象。R 鎖小, 鎖銷角 B 大, 鎖止面 的單位壓力大, 磨損快, 一般根據(jù)結(jié)構(gòu)的布置 B 盡量取大值。錐角 A 小, 可獲得較大的 鎖銷角 B, 但過小錐角有可能發(fā)生錐面自鎖。鎖銷式同步器在設(shè)計(jì)中應(yīng)合理地選擇各零 件之間的間隙, 以保證同步器的正常工作。為了制造方便 , 降低制造成本, 提高通用性, 有時(shí)變速器中幾組鎖銷式同步器要選用相同的同步器。 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 31 6 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 變速器操縱機(jī)構(gòu)（圖 6.1）由變速桿、撥叉軸、撥叉、自鎖與互鎖裝置、倒檔安全裝 置等組合于變速器蓋上。應(yīng)結(jié)構(gòu)簡單，操縱輕便，檔位清晰，變速桿的換檔位置(合理， 掛檔準(zhǔn)確、迅速，安全可靠(每次只能掛入一個(gè)檔，不誤掛倒檔，不自動脫檔)。 圖 6.1 變速器操縱機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)先確定與操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與布置密切相關(guān)的換檔位置圖，它 給出了換檔時(shí)變速桿的移動路線。確定時(shí)主要從換檔方便考慮，應(yīng)按檔位次序排列并將 常用檔盡量放在中間位置，其他檔位放到兩邊，倒檔常與 1 檔組成一排放到最靠邊的位 置，嚴(yán)防誤掛倒檔。 直接操縱是最簡單的操縱方案，在各種類型的汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。其傳統(tǒng)的 市置方法是將變速桿安裝在變速器蓋上并由駕駛座椅旁的地板伸出，以便司機(jī)可直接用 手操縱變速桿進(jìn)行換檔。只有當(dāng)變速 2e 布置在駕駛座位附近時(shí)直接操縱才能實(shí)現(xiàn)。 此外，還須考慮到操縱機(jī)構(gòu)的自鎖與互鎖裝置。 自鎖裝置為檔位定位裝置，通過彈簧、鋼球及撥叉軸上的凹槽定位止自動脫檔并保 證按舌齒的全長嚙合。 互鎖裝置防止兩檔同掛，保證當(dāng)移動某一撥叉軸時(shí)，其他撥叉軸互被鎖住。銷、球 式簡單可靠，另有擺動鎖塊式、轉(zhuǎn)動鎖環(huán)式及三向鎖銷式等。三向鎖銷式的左右兩塊鎖 板各與兩個(gè)檔的換檔撥叉連接，每塊鎖板可繞其軸轉(zhuǎn)動，而下面的倒檔換檔搖臂則與倒 檔撥叉相連。在這三者中只要有一個(gè)轉(zhuǎn)動即掛檔，另兩個(gè)即被鎖住不能轉(zhuǎn)動，從而實(shí)現(xiàn) 互鎖。 倒檔安全裝置又稱倒檔鎖或選檔阻力裝置。當(dāng)變速桿頭接觸倒檔鎖銷開始掛倒檔時(shí)， 要克服鋼球和彈簧的較大阻力，從而產(chǎn)生明顯手感而引起注意。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 1、自鎖鋼球 2、自鎖彈簧 3、變速器蓋 4、互鎖鋼球 5、互鎖銷 6、撥叉軸 圖 6.2 變速器的自鎖與互鎖裝置 a.自鎖裝置 掛檔過程中，若操縱變速桿推動撥叉前移或后移的距離不足時(shí)，齒輪將不能在全齒 寬上嚙合而影響齒輪的壽命。即使達(dá)到全齒寬嚙合，也可能由于汽車振動等原因，齒輪 產(chǎn)生軸向移動而減小了齒輪的嚙合長度，甚至完全脫離。為了防止這種情況，應(yīng)設(shè)置自 鎖裝置如圖 6.3 所示。 圖 6.3 自鎖裝置 圖 6.3 說明其結(jié)構(gòu)，自鎖裝置由自鎖鋼球 1 和自鎖彈簧 2 組成。每根撥叉軸的上表面 沿軸的方向分布了三個(gè)凹槽。當(dāng)任一根撥叉連同撥叉軸向移動到空擋或某一工作位置時(shí)， 必有一個(gè)凹槽正好對準(zhǔn)自鎖鋼球 1。于是，鋼球在彈簧的壓力下嵌入該槽中，撥叉的軸向 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 33 位置被固定，從而撥叉連同滑動齒輪（或接合套）也被固定在空擋或某一工作位置上， 不能自行脫出。當(dāng)需要換檔時(shí)，駕駛員必須通過變速桿對撥叉或撥叉軸施加一定的軸向 力，克服彈簧的壓力將鋼球由撥叉軸的凹槽中擠出推回孔中，撥叉軸和撥叉方能再進(jìn)行 軸向移動。撥叉軸上表面相鄰凹槽之間的距離，即等于為保證在全齒寬上嚙合或完全退 出嚙合所必需的撥叉及其軸的移動距離。 b.互鎖裝置 若變速桿能同時(shí)推動兩個(gè)撥叉，即同時(shí)掛入兩個(gè)檔位，必將造成輪齒間的機(jī)械干涉， 變速器將無法工作甚至損壞。為此，應(yīng)設(shè)置互鎖裝置。 圖 6.4 的互鎖裝置 由互鎖鋼球 4 和互鎖銷 5 組成的。每根撥叉軸的朝向互鎖鋼球的 側(cè)面都正好對準(zhǔn)互鎖鋼球 4。兩個(gè)互鎖鋼球直徑之和正好等于相鄰兩軸之間的距離加上一 個(gè)凹槽的深度。中間撥叉軸上兩個(gè)側(cè)面凹槽之間有孔相通，孔中間有一根可以移動的互 鎖銷 5，銷的長度正好等于撥叉軸的直徑減去一個(gè)凹槽的深度。工作時(shí)撥動一根軸時(shí)，其 兩側(cè)的鋼球就被從側(cè)槽中擠出，而嵌入到其它兩軸的凹槽中達(dá)到鎖止作用。 圖 6.4 互鎖裝置 圖 6.5 倒檔鎖裝置 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 34 1、倒檔鎖銷 2、倒檔鎖彈簧 3、倒檔撥塊 4、變速桿 圖 6.6 倒檔鎖裝置 c.倒檔鎖 汽車在行進(jìn)中容易掛錯檔，變速器齒輪發(fā)生極大的沖擊，導(dǎo)致零件損壞。汽車起步 時(shí)若誤掛倒檔，則容易出現(xiàn)安全事故。為此，應(yīng)設(shè)有倒檔鎖。 圖 6.6 所示為常用的倒檔鎖裝置。它是由倒檔撥塊中的倒檔鎖銷 1 及彈簧 2 組成。因 此，駕駛員要掛到倒檔時(shí)，必須用很大的力使變速桿 4 的下端壓縮彈簧 2，將鎖銷 1 推向 左方后，才能使變速桿下端進(jìn)入倒檔撥快 3 的凹槽中，以撥倒檔叉軸而掛入倒檔。 由此可見，倒檔鎖的作用是使駕駛員必須使用很大的力，方能掛入到倒檔，起到提 醒注意作用，以防止誤掛倒檔。 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 35 7 結(jié)論與展望 7.1 結(jié)論 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)，采用了鎖銷式同步器及 相關(guān)技術(shù)方便了掛檔。在變速叉軸上的互鎖與自鎖裝置有效的防止了脫檔和跳檔。本設(shè) 計(jì)具有：輕量化，高承載，低噪音，換檔性好和經(jīng)濟(jì)實(shí)用性好等優(yōu)點(diǎn)。 7.2 不足之處及未來展望 由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，考慮欠佳。在部分零部件的設(shè)計(jì)中未考慮其優(yōu)化設(shè)計(jì)。比如說 在撥叉的設(shè)計(jì)上，考慮欠缺。此外，在部分的零件的設(shè)計(jì)上經(jīng)濟(jì)性能不足。在今后的設(shè) 計(jì)中應(yīng)充分考慮這些問題。 變速器是汽車傳動系統(tǒng)中關(guān)鍵的零部件，它用來改變發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和 轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下使汽車獲得不同的牽引 力和速度，同時(shí)使發(fā)動機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。由于變速器在汽車的運(yùn)行中扮演 著非常重要的角色。所以很多汽車常見的故障也來源于此。而技術(shù)先進(jìn)的變速箱不僅能 夠降低汽車的故障而且還能夠降低動力損失，減少燃油消耗。正因?yàn)槿绱耍F(xiàn)在不少的 客車用戶在選擇車輛的時(shí)候，變速箱都是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。 對于未來，自動變速器系統(tǒng)是汽車傳動系統(tǒng)的發(fā)展趨勢，雖然我國乘用車還以手動 檔居多，但就近年來的發(fā)展行情看，在轎車領(lǐng)域自動檔車也占了一半的比例，而其他部 分發(fā)達(dá)國家或地區(qū)自動檔車早已是其主流產(chǎn)品。但無論怎樣發(fā)展，變速器作為汽車部件 中的一個(gè)重要地位是不會改變的。 無錫太湖學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 36 致 謝 本文是在過金超老師的悉心指導(dǎo)下完成的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)題目的選擇、到選到課題的 研究和論證，再到本畢業(yè)設(shè)計(jì)的編寫、修改，每一步都有過老師的細(xì)心指導(dǎo)和認(rèn)真的解 析。在過老師的指導(dǎo)下，我在各方面都有所提高，老師以嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)，一絲不茍的治學(xué)態(tài) 度和勤勉的工作態(tài)度深深感染了我，給我巨大的啟迪，鼓舞和鞭策，并成為我人生路上 值得學(xué)習(xí)的榜樣。使我的知識層次又有所提高。同時(shí)感謝所有教育過我的專業(yè)老師，你 們傳授的專業(yè)知識是我不斷成長的源泉也是完成本論文的基礎(chǔ)。也感謝我同一組的組員 和班里的同學(xué)是你們在我遇到難題是幫我找到大量資料，解決難題。再次真誠感謝所有 幫助過我的老師同學(xué)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅提高了我獨(dú)立思考問題解決問題的能力而 且培養(yǎng)了認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，一絲不茍的學(xué)習(xí)態(tài)度。由于經(jīng)驗(yàn)匱乏，能力有限，設(shè)計(jì)中難免有許 多考慮不周全的地方，希望各位老師多加指教。 四驅(qū)越野汽車變速器及其操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 37 參考文獻(xiàn) 1 陳家瑞汽車構(gòu)造：(上冊 ) M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000,3: 32-49. 2 陳家瑞汽車構(gòu)造：(下冊 ) M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000,5:76-99 . 3 王望予汽車設(shè)計(jì)M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000,15:107-123. 4 余志生汽車?yán)碚揗. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2000.,8:65-88. 5 機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件 （GB7258-2004 ）S 北京：2004,4:46-66. 6 徐灝.新編機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊M. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1995,5:53-78. 7 錢志峰.工程圖學(xué)基礎(chǔ)教程M. 北京：科學(xué)出版社，2001,4: 51-89. 8 甘永立.幾何量公差與檢測M. 上海：上?？茖W(xué)出版社， 2001,5:58-67. 9 徐錦康.機(jī)械設(shè)計(jì)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2001,2:12-33. 10沈世德.機(jī)械原理M.北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社,2001,5:55-61. 11 劉惟信.汽車設(shè)計(jì)M.北京：清華大學(xué)出版社， 2001,3:23-32. 12 汽車工程手冊編輯委員會.汽車工程手冊M ：設(shè)計(jì)篇 . 北京：人民交通出版社，2001.,9:77-109. 13 汽車工程手冊編輯委員會.汽車工程手冊M ：基礎(chǔ)篇 . 北京：人民交通出版社，2001,1:4-67. 14 成大先機(jī)械設(shè)計(jì)手冊M. （14 冊）北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1993.,7:35-57. 15 何光里汽車運(yùn)用工程師手冊M. 北京：人民交通出版社， 1999,1:16-19. 16 郝京順汽車最小傳動比的確定J 北京汽車，1999,12:16-18. 17 林紹義一種汽車變速器設(shè)計(jì)J 機(jī)電技術(shù)，2004,4(1):81-83 18 陳秀寧 施高義機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)M 浙江：浙江大學(xué)出版社 ,1995,4:34-78. 19 Dana Corp. New tandem and single drive axles built for better fuel efficiencyJ.Truck Products,2006,4. 20 ana Corp.Single-drive alexs.R.The worlds largest sign aompany,2006. 21 Hindhede I,Uffe.Machine Design Fundamentals: A Practical Approach.New York: Wiley,1983. 22 Mechanical Drive(Reference Issue).Machine Design.52(14),1980. 23 Kuehnle M R.Toroidal DRIve Combines Concepts.Product Engineering.Aug.1979. 附錄 38 附錄 1 變速器總裝圖 4WDYY-02-00 A0 2 箱座 4WDYY-02-01 A0 3 箱蓋 4WDYY-02-02 A1 4 輸入軸 4WDYY-02-03 A3 5 輸出軸 4WDYY-02-04 A3 6 中間軸 4WDYY-02-05 A3 7 中間軸四檔齒輪 4WDYY-02-06 A3 8 輸出軸第一檔齒輪 4WDYY-02-07 A3 9 輸入軸端蓋 4WDYY-02-08 A3 10 中間軸端蓋 4WDYY-02-09 A3 編號 無錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 相關(guān)資料 題目： 四驅(qū)越野汽車變速器 及操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化專業(yè) 學(xué) 號： 　　　 0923069　　　　 學(xué)生姓名： 柴亦浩 指導(dǎo)教師： 　 過金超 （職稱：副教授） （職稱： ） 2013年5月25日 目 錄 一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告 二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）外文資料翻譯及原文 三、學(xué)生“畢業(yè)論文（論文）計(jì)劃、進(jìn)度、檢查及落實(shí)表” 四、實(shí)習(xí)鑒定表 無錫太湖學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 開題報(bào)告 題目： 四驅(qū)越野汽車變速器 及操縱系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 信機(jī) 系 機(jī)械工程及自動化 專業(yè) 學(xué) 號： 0923069 學(xué)生姓名： 柴亦浩 指導(dǎo)教師： 過金超（職稱： ） （職稱： ） 2013年5月25日  課題來源 實(shí)驗(yàn)室課題。 科學(xué)依據(jù) 隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷的發(fā)展，汽車工業(yè)也漸漸成為我國支柱產(chǎn)業(yè)，汽車的使用已經(jīng)遍布全國。而隨著我國加入WTO，人民生活水平的不斷提高，微型客貨兩用車、轎車等高級消費(fèi)品已進(jìn)入平常家庭。在我國，汽車工業(yè)起步較晚。入世后，我國的汽車工業(yè)面臨的是機(jī)遇和挑戰(zhàn)。隨著我國汽車工業(yè)不斷的壯大，以及汽車行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，工作可靠，性能優(yōu)良，且符合中國國情的汽車已經(jīng)是當(dāng)前汽車設(shè)計(jì)者的緊迫問題。在面臨著前所未有的機(jī)遇同時(shí)，不得不承認(rèn)在許多技術(shù)上，我國與發(fā)達(dá)國家還一定的差距，所以我們要努力為我國的汽車工業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。而在本課題的學(xué)習(xí)中，我將重點(diǎn)研究汽車的變速器部分。 變速器是汽車傳動系統(tǒng)中關(guān)鍵的零部件，它用來改變發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。由于變速器在汽車的運(yùn)行中扮演著非常重要的角色。所以很多汽車常見的故障也來源于此。而技術(shù)先進(jìn)的變速箱不僅能夠降低汽車的故障而且還能夠降低動力損失，減少燃油消耗。正因?yàn)槿绱耍F(xiàn)在不少的客車用戶在選擇車輛的時(shí)候，變速箱都是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。 目前在汽車上使用的變速箱大致可以分為兩類：手動變速箱和自動變速箱。其中，自動變速箱由于駕駛員操作簡便，從而裝備這種變速箱的車輛能夠大大提高駕乘舒適性。但是自動變速箱的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，對技術(shù)要求和制造工藝都有較高的要求，而且造價(jià)和使用維修費(fèi)用昂貴。對于手動檔來說，其優(yōu)點(diǎn)主要有：1.結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低；2.易于安裝，維修方便；3.傳動效率高，經(jīng)濟(jì)節(jié)油，能延長車輛的使用壽命。據(jù)Global insight公司亞洲區(qū)技術(shù)分析師分析稱目前在中國，短期內(nèi)，自動檔變速器的市場是十分樂觀的。但同時(shí)手動檔變速器的節(jié)能型，經(jīng)濟(jì)性以及駕駛娛樂性也決定了其不可替代性。手動檔變速器仍然占據(jù)主要份額。所以對于手動變速器的研究和設(shè)計(jì)依然十分重要。 而本課題就是要求設(shè)計(jì)出一款四驅(qū)越野車變速器，本設(shè)計(jì)可以通過對《汽車構(gòu)造》、《汽車?yán)碚摗?、《汽車設(shè)計(jì)》、《機(jī)械設(shè)計(jì)》、《液壓傳動》等課程知識的綜合運(yùn)用完成設(shè)計(jì)，達(dá)到綜合訓(xùn)練的效果，并且為以后的相關(guān)工作和學(xué)習(xí)積累寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 研究內(nèi)容 1、基本內(nèi)容 （1）變速器的概述及其方案的確定 變速器的功用和要求；變速器結(jié)構(gòu)方案的確定；變速器主要零件結(jié)構(gòu)的方案分析。 (2) 變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì) 變速器主要參數(shù)的選擇(檔數(shù)和傳動比、中心距、軸向尺寸、齒輪參數(shù))；各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定；齒輪變位系數(shù)的選擇。 (3) 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇 齒輪的損壞原因及形式；齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核。 (4) 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸； 軸的校核.。 （5）變速器同步器的設(shè)計(jì)及操縱機(jī)構(gòu) 同步器的結(jié)構(gòu)；同步環(huán)主要參數(shù)的確定；變速器的操縱機(jī)構(gòu)。 （6）變速器箱體設(shè)計(jì) 箱體材料與毛坯種類；箱體主要結(jié)構(gòu)尺寸與計(jì)算。 2、擬解決的主要問題： （1）完成變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇； （2）計(jì)算變速器的基本參數(shù)，完成變速器齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算； （3）完成變速器軸與軸承的結(jié)構(gòu)形式選擇、強(qiáng)度校核計(jì)算； （4）完成同步器的結(jié)構(gòu)型式選擇； （5）繪制總裝配圖及零件圖。 擬采取的研究方法、技術(shù)路線、實(shí)驗(yàn)方案及可行性分析 變速器設(shè)計(jì)是一個(gè)重要的課題，因此要充分利用現(xiàn)有參考文獻(xiàn)，資料進(jìn)行認(rèn)識，不斷地分析增進(jìn)對變速器的了解。在對變速器有了較深刻的理解后開始對變速器的各個(gè)部分進(jìn)行分布設(shè)計(jì)。本設(shè)計(jì)按以下方案依次進(jìn)行： 調(diào)查分析，收集資料 變速器總體方案選擇及設(shè)計(jì) 變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算 確定變速器的主要參數(shù) 變速器的校核，確定最終準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)參數(shù) 運(yùn)用Pro/e進(jìn)行三維建模 運(yùn)用Ansys軟件進(jìn)行校核 是 否 運(yùn)用CAD軟件繪出變速器裝配及零件圖 研究計(jì)劃及預(yù)期成果 研究計(jì)劃： 2012年10月12日-2012年12月25日：按照任務(wù)書要求查閱論文相關(guān)參考資料，填寫畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告書。 2013年1月11日-2013年3月5日：填寫畢業(yè)實(shí)習(xí)報(bào)告。 2013年3月8日-2013年3月14日：按照要求修改畢業(yè)設(shè)計(jì)開題報(bào)告。 2013年3月15日-2013年3月21日：學(xué)習(xí)并翻譯一篇與畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)的英文材料。 2013年3月22日-2013年4月11日：CAD程序設(shè)計(jì)。 2013年4月12日-2013年4月25日： 論文定向設(shè)計(jì)。 2013年4月26日-2013年5月21日：畢業(yè)論文撰寫和修改工作。 預(yù)期成果： 在國內(nèi)，仍然以手動變速器為主，自動變速器比例很低，并且主要來自進(jìn)口。中國乘用車用手動檔變速器生產(chǎn)企業(yè)分為兩類，一類是像一汽、東風(fēng)、上汽等整車生產(chǎn)集團(tuán)，集團(tuán)內(nèi)自產(chǎn)變速器為其整車配套；另外一類是獨(dú)立的變速器生產(chǎn)企業(yè)，專門為各整車廠配套。其中以一汽集團(tuán)作為代表，一汽集團(tuán)除了主要研究手動變速器以外，更以6AT、AMT和7DCT作為開發(fā)重點(diǎn)。其發(fā)展趨勢為:a.以手動變速器開發(fā)為基礎(chǔ)，以自動變速器開發(fā)為重點(diǎn)b.重點(diǎn)提升制造能力和水平c.重點(diǎn)發(fā)展DCT、AMT，適時(shí)發(fā)展AT。d.產(chǎn)品平臺系列化，適用面更廣。目前雖然我國手動變速器技術(shù)發(fā)展已日益成熟，但相對發(fā)達(dá)國家水平依然存在一定的差距，因此對于手動變速器的研究依然十分重要。 對汽車變速器有一個(gè)系統(tǒng)性的理解，在CAD制圖方面知識得到了完善。 特色或創(chuàng)新之處 在手動變速器方面，一方面是系統(tǒng)集成性，安裝性還有發(fā)展空間，另外就是新的材料、工藝，比如沖壓零件，注塑零件替代產(chǎn)品的加工工藝。 變速器發(fā)展總體趨勢主要體現(xiàn)以下6個(gè)方面：產(chǎn)品系列化；結(jié)構(gòu)緊湊化、輕量化、 多檔化；高度集成化；更加智能化；信息網(wǎng)絡(luò)化；節(jié)能環(huán)?；? 已具備的條件和尚需解決的問題 由于機(jī)械部分設(shè)計(jì)、工藝已經(jīng)相當(dāng)成熟，在要有突破性的發(fā)展空間已經(jīng)非常小了，因?yàn)檎囬_發(fā)的需要，降低排放，油耗是目前發(fā)展方向，所以有更多的廠商也將當(dāng)前的目標(biāo)瞄準(zhǔn)了DCT。 指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教研室（學(xué)科組、研究所）意見 教研室主任簽名： 年 月 日 系意見 主管領(lǐng)導(dǎo)簽名： 年 月 日 英文原文 AUTOMATIC TRANSMISSION The modern automatic transmission is by far，the most complicated mechanical component in today’s automobile.It is a type of transmission that sifts itself.A fluid coupling or torque converter is used instead of a manually operated clutch to connect the transmission to the engine. There are two basic types of automatic transmission based on whether the vehicle is rear wheel drive or front wheel drive.On a rear wheel drive car，the transmission is usually mounted to the back of the engine and is located under the hump in the center of the floorboard alongside the gas pedal position.A drive shaft connects the transmission to the final drive which is located in the rear axle and is used to send power to the rear wheels.Power flow on this system is simple and straight forward going from the engine，through the torque converter，then trough the transmission and drive shaft until it reaches the final drive where it is split and sent to the two rear transmission. On a front wheel drive car，the transmission is usually combined with the final drive to form what is called a transaxle.The engine on a front wheel drive car is usually mounted sideways in the car with the transaxle tucked under it on the side of the engine facing the rear of the car.Front axles are connected directly to the transaxle and provide power to front wheels.In this example，power floes from the engine，through the torque converter to a larger chain that sends the power through a 180 degree turn to the transmission that is along side the engine.From there，the power is routed through the transmission to the final drive where it is split and sent to the two front wheels through the drive axles. There are a number of other arrangements including front drive vehicles where the engine is mounted front to back instead of sideways and there are other systems that drive all four wheels but the two systems described here are by far the most popular.A much less popular rear and is connected by a drive shaft to the torque converter which is still mounted on the engine.This system is found on the new Corvette and is used in order to balance the weight evenly between the front and rear wheels for improved performance and handling.Another rear drive system mounts everything，the engine，transmission and final drive in the rear.This rear engine arrangement is popular on the Porsche。 The modern automatic transmission consists of many components and systems that designed to work together in a symphony of planetary gear sets，the hydraulic system, seals and gaskets，the torque converter，the governor and the modulator or throttle cable and computer controls that has evolved over the years into what many mechanical inclined individuals consider to be an art from.Here try to used simple，generic explanation where possible to describe these systems. 1）Planetary gear sets Automatic transmission contain many gears in various combinations.In a manual transmission，gears slide along shafts as you move the shift lever from one position to another，engaging various sizes gears as required in order to provide the correct gear ratio.In an automatic transmission，how ever，the gears are never physically moved and are always engaged to the same gears.This is accomplished through the use of planetary gear sets. The basic planetary gear set consists of a sun gear，a ring and two or more planet gears，all remaining in constant mesh.The planet gears are connected to each other through a common carrier which allows the gears to spin on shafts called “pinions” which are attached to the carrier. One example of a way that this system can be used is by connecting the ring gear to the input shaft coming from the engine，connecting the planet carrier to the output shaft，and locking the sun gear so that it can’t move.In this scenario，when we turn the ring gear，the planets will “walk” along the sun gear ( which is held stationary ) causing the planet carrier to turn the output shaft in the same direction as the input shaft but at a slower speed causing gear reduction ( similar to a car in first gear ). If we unlock the sun gear and lock any two elements together，this will cause all three elements to turn at the same speed so that to output shaft will turn at the same rate of speed as the input shaft.This is like a car that is third or high gear.Another way we can use a planetary gear set is by locking the planet carrier from moving，then applying power to the ring gear which will cause the sun gear to turn in opposite direction giving us reverse gear. The illustration in Figure shows how the simple system described above would look in an actual transmission.The input shaft is connected to the ring gear，the output shaft is connected to the planet carrier which is also connected to a “Multi-disk” clutch pack.The sun gear is connected to drum which is also connected to the other half of the clutch pack.Surrounding the outside of the drum is a band that can be tightened around the drum when required to prevent the drum with the attached sun gear from turning. The clutch pack is used，in this instance，to lock the planet carrier with the sun gear forcing both to turn at the same speed.If both the clutch pack and the band were released，the system would be in neutral.Turning the input shaft would turn the planet gears against the sun gear，but since noting is holding the sun gear，it will just spin free and have no effect on the output shaft.To place the unit in first gear，the band is applied to hold the sun gear from moving.To shift from first to high gear，the band is released and the clutch is applied causing the output shaft to turn at the same speed as the input shaft. Many more combinations are possible using two or more planetary sets connected in various way to provide the different forward speeds and reverse that are found in modern automatic transmission. 2）Clutch pack A clutch pack consists of alternating disks that fit inside a clutch drum.Half of the disks are steel and have splines that fit into groves on the inside of the drum.The other half have a friction material bonded to their surface and have splines on the inside edge that fit groves on the outer surface of the adjoining hub.There is a piston inside the drum that is activated by oil pressure at the appropriate time to squeeze the clutch pack together so that the two components become locked and turn as one. 3）One-way Clutch A one-way clutch ( also known as a “sprag” clutch ) is a device that will allow a component such as ring gear to turn freely in one direction but not in the other.This effect is just like that bicycle，where the pedals will turn the wheel when pedaling forward，but will spin free when pedaling backward. A common place where a one-way clutch is used is in first gear when the shifter is in the drive position.When you begin to accelerate from a stop，the transmission starts out in first gear.But have you ever noticed what happens if you release the gas while it is still in first gear ? The vehicle continues to coast as if you were in neutral.Now，shift into Low gear instead of Drive.When you let go of the gas in this case，you will feel the engine slow you down just like a standard shift car.The reason for this is that in Drive，one-way clutch is used whereas in Low，a clutch pack or a band is used. 4）Torque Converter On automatic transmission，the torque converter takes the place of the clutch found on standard shift vehicles.It is there to allow the engine to continue running when the vehicle comes to a stop.The principle behind a torque converter is like taking a fan that is plugged into the wall and blowing air into another fan which is unplugged.If you grab the blade on the unplugged fan，you are able to hold it from turning but as soon as you let go，it will begin to speed up until it comes close to speed of the powered fan.The difference with a torque converter is that instead of using air it used oil or transmission fluid，to be more precise. A torque converter is a lager doughnut shaped device that is mounted between the engine and the transmission.It consists of three internal elements that work together to transmit power to the transmission.The three elements of the torque converter are the pump，the Turbine，and the Stator.The pump is mounted directly to the torque housing which in turn is bolted directly to the engine’s crankshaft and turns at engine speed.The turbine is inside the housing and is connected directly to the input shaft of the transmission providing power to move the vehicle.The stator is mounted to a one-way clutch so that it can spin freely in one direction but not in the other.Each of the three elements has fins mounted in them to precisely direct the flow of oil through the converter. With the engine running，transmission fluid is pulled into the pump section and is pushed outward by centrifugal force until it reaches the turbine section which stars it running.The fluid continues in a circular motion back towards the center of the turbine where it enters the stator.If the turbine is moving considerably slower than the pump，the fluid will make contact with the front of the stator fins which push the stator into the one way clutch and prevent it from turning.With the stator stopped，the fluid is directed by the stator fins to re-enter the pump at a “help” angle providing a torque increase.As the speed of the turbine catches up with the pump，the fluid starts hitting the stator blades on the back-side causing the stator to turn in the same direction as the pump and turbine.As the speed increase，all three elements begin to turn at approximately the same speed.Sine the ‘80s，in order to improve fuel economy，torque converters have been equipped with a lockup clutch which locks the turbine to the pump as the vehicle reaches approximately 40-50 mph.This lockup is controlled by computer and usually won’t engage unless the transmission is in 3 or 4 gear. 5）Hydraulic System The hydraulic system is a complex maze of passage and tubes that sends that sends transmission fluid and under pressure to all parts of the transmission and torque converter and.Transmission fluid serves a number of purpose including : shift control ,general lubrication and transmission cooling。Unlike the engine ,which uses oil primary for lubrication ,every aspect of a transmission ‘s function is dependant on a constant supply of fluid is send pressure.In order to keep the transmission at normal operating temperature，a portion of the fluid is send to through one of two steel tubes to a special chamber that is submerged in anti-freeze in the radiator.Fluid passing through this chamber is cooled and then returned to the transmission through the other steel tube.A typical transmission has an avenge of ten quarts of fluid between the transmission，torque converter，and cooler tank，In fact，most of the components of a transmission are constantly submerged in fluid including the clutch packs and bands.The friction surfaces on these parts are designed to operate properly only when they are submerged in oil. 6）Oil Pump The transmission oil pump ( not to confused with the pump element inside the torque converter ) is responsible for producing all the oil pressure that is required in the transmission.The oil pump is mounted to front of the transmission case and is directly connected to a flange on the engine crankshaft，the pump will produce pressure whenever the engine is running as there is a sufficient amount of transmission fluid available.The oil enters the pump through a filter that is located at bottom of the transmission oil pan and travels up a pickup tube directly to the oil pump.The oil is then sent，under pressure to the pressure regulator，the valve body and the rest of the components，as required. 7）Valve Body The valve body is the control center of the automatic transmission.It contains a maze of channels and passages that direct hydraulic fluid to the numerous valves which when activate the appropriate clutch pack of band servo to smoothly shift to the appropriate gear for each driving situation.Each of the many valves in the valve body has a specific purpose and is named for that function.For example the 2-3 shift valve activates the 2nd gear up-shift or the 3-2 shift timing valve which determines when a downshift should occur. The most important valve and the one that you have direct control over is the manual valve. The manual valve is directly connected to the gear shift handle and covers and uncovers various passages depending on what position the gear shift is paced in.When you place the gear shift in Drive，for instance，the manual valve directs fluid to the clutch pack ( s ) that activates 1st gear.It also sets up to monitor vehicle speed and throttle position so that it can determine the optimal time and the force for the 1-2 shift.On computer controlled transmission，you will also have electrical solenoids that are mounted in the valve body to direct fluid to the appropriate clutch packs or bands under computer control to more precisely control shift points. 8）Seals and Gaskets An automatic transmission has many seals and gaskets to control the flow of hydraulic fluid and to keep it from leaking out.There are two main external seals : the front seal and the rear seal.The front seal seals the point where the torque converter mounts to the transmission case.This seal allows fluid to freely move from the converter to the transmission but keeps the fluid from leaking out.The rear seal keeps fluid from leaking past the output shaft. A seal is usually made of rubber ( similar to the rubber in a windshield wiper blade ) and is used to keep oil from leaking past a moving part such as a spinning shaft.In some cases，the rubber is assisted by a spring that holds he rubber in close contact with the spinning shaft. A gasket is a type of seal used to seal two stationary parts that are fasted together.Some common gasket materials are : paper，cork，rubber，silicone and soft metal. Aside from the main seals，there are also a number of other seals and gasket that vary from transmission to transmission.A common example is the rubber O-ring that seals the shaft for the shift control lever.This is the shaft that you move when you manipulate the gear shifter.Another example that is common to most transmission is the oil pan gasket.In fact，seals are required anywhere that a device needs to pass through the transmission case with each one being a potential source for leaks. 9）Computer Controls The computer uses sensors on the engine and transmission to detect such things as throttle position，vehicle speed，engine speed，engine load，stop light switch position，etc.to control exact shift points as well as how soft or firm the shift should be.Some computerized transmission even learn your driving style and constantly adapt to it so that every shift is timed precisely when you would need it. Because of computer controls，sports models are coming out with the ability to take manual control of the transmission as through it were a stick shift lever through a special gate，then tapping it in one direction or the other in order to up-shift at will.The computer monitors this activity to make sure that the driver dose not select a gear that could over speed the engine and damage it. Another advantage to these “ smart” transmission is that they have a self diagnostic mode which can detect a problem early on and warn you with an indicator light on the dash.A technician can then plug test equipment in and retrieve a list of trouble codes that will help pinpoint where the problem is. 中文譯文 自動變速器 對于現(xiàn)代的汽車，自動變速器是一個(gè)復(fù)雜的組件，這種傳遞動力的方式，是液力變矩器充當(dāng)離合器來連接發(fā)動機(jī)和變速器。 兩個(gè)基本類型的自動變速器基于該車輛是否是前驅(qū)動或后驅(qū)動。對發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)動的汽車，變速器通常安裝在發(fā)動機(jī)后底盤中心與油門配合。變速器輸出軸連接到后橋，把發(fā)動機(jī)的動力傳遞到后輪，動力傳輸系統(tǒng)是直線的，從發(fā)動機(jī)，通過液力變矩器、變速器、傳動軸、最后直接到到達(dá)車輪。 對于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車，變速器通常和差速器裝在一起。對于前驅(qū)動的汽車，變速器安裝在發(fā)動機(jī)一側(cè)，前車軸直接連接到差速器上，把動力傳遞給前輪。在這個(gè)布置中，