汽车设计课程设计任务书
题目: 汽车变速器设计
学 号： 姓 名： 专 业： 班 级： 指导老师： 完成日期：
设计内容及要求：
设计一辆总质量为4215kg的轻型载货汽车变速器. 1.变速器方案的选择
2.设计确定档数及各档的传动比 3.变速器主要参数的选择与设计 4.主要零件设计 设计原始资料
额定载质量: 1490kg 发动机最大功率： 70kw/3400r/min 整备质量 ： 2410kg 发动机最大转矩： 206n.m/1700r/min 公路行驶最高车速： 98km/h 主减速比： 6.142 发动机型号： 4JB1-TC1 轮胎规格： 7.00R15 最大爬坡度： 35%
1
目录
目录 ............................................................................... 2 第一章 变速器的功用和要求 .......................................................... 3 第二章 变速器的方案论证............................................................ 3
第一节 变速器类型选择及传动方案设计 ............................................. 3
一、结构工艺性.............................................................. 4 二、变速器的径向尺寸 ........................................................ 4 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 .................................................... 5 第三节 变速器操纵机构方案分析 ................................................. 6
一、变速器操纵机构的功用 .................................................... 6 二、设计变速器操纵机构时，应该满足以下基本要求 .............................. 6 三、换档位置................................................................ 6
第三章 变速器设计计算.............................................................. 8
第一节 变速器主要参数的选择 ..................................................... 8
一、轴的直径................................................................ 8 二. 传动比的选择 ............................................................ 8 三、中心矩A ................................................................ 9 四、齿轮参数选择 .......................................................... 9 第二节 齿轮的设计计算 .......................................................... 13
一、齿轮的损坏形式及强度校核 ............................................... 13 二、齿轮的强度校核 ......................................................... 13
第三节、变速器轴的的设计计算 ................................................... 15 一、轴的功用及设计要求 ..................................................... 15 二、轴的尺寸初选........................................................... 16 三、轴的受力分析........................................................... 18 第四节、变速器花键的设计计算 ....................................................... 13 第五节、变速器轴承的设计选择 ....................................................... 20 设计总结 .......................................................................... 20 参考文献 .......................................................................... 21
2
第一章 变速器的功用和要求
现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源，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。为了解决这一矛盾，在传动系中设置了变速器。根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有合适的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。此外，为保证汽车倒车及使发动机和传动系能够分离，变速器应具有倒档和空档。一般的，变速器设有倒档和空档，以使在不改变发动机旋转方向的情况下，汽车能够倒退行驶和空档滑行、或停车时发动机和传动系能保持分离。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。
为保证变速器具有良好的工作性能，达到使用要求，所以变速器的设计必须要满足以下的使用条件：
（一）应该合理的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；
（二）工作可靠，操纵轻便。汽车行驶过程中，变速器内不应有跳档、乱档、换档等冲击等现象发生。此外，为减轻驾驶员劳动强度，提高行驶安全性操纵轻便性的要求日益突出。——可通过同步器或气动换档，自动、半自动换档来实现；
（三）传动效力高；
（四）结构紧凑，尽量做到质量轻、体积小、制造成本底。
（五）噪音小、为了减少齿轮的啮合损失，应设有直接档，此外，还有合理的齿轮型式以及结构参数，提高其制造和安装精度；
它的功用：
（一）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；
（二）在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；
（三）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
第二章 变速器的方案论证
第一节 变速器类型选择及传动方案设计
变速器的种类很多，按其传动比的改变方式可以分为有级、无级和综合式的 。
3
有级变速器根据前进档数目的不同，可以分为三、四、五档和多档变速器；而按其轴中心线的位置又分为固定轴线式、螺旋轴线（行星齿轮）式和综合式的。其中，固定式变速器应用较广泛，又可分为两轴式，三轴式和多轴式变速器。
现代汽车大多都采用三轴式变速器。以下是两轴式和三轴式变速器的传动方案。要采用哪一种方案，除了汽车总布置的要求外，主要考虑以下四个方面：
一、结构工艺性
两轴式变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，当发动机纵置时，主减速 可用螺旋圆锥齿轮或双曲面齿轮，而发动机横置时用圆柱齿轮，因而简化了制造工艺。
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。
三、变速器齿轮的寿命
两轴式变速器的低档齿轮副大小相差悬殊，小齿轮工作循环次数比大齿轮要高得多，因此，小齿轮工作寿命比大齿轮要短。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，噪声也小。
而这次设计的变速器是轻型客车使用，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
目前，汽车上的机械式变速器的换档结构形式有直齿滑动齿轮，啮合套和同步器换档三种。 （一）滑动齿轮换档
通常是采用滑动直齿轮换档，但也有采用滑动斜齿轮换档的。滑动直齿轮换档的优点是结构简单、紧凑、容易制造。缺点是换档时齿端面承受很大的冲击会导致齿轮过早损坏，并且直齿轮工作噪声大，所以这种换档方式一般仅用在一档和倒档上。 （二）啮合套换档
4