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。本文设计研究了中间轴式五档手动变速器，其目的是基于机械原理、机械设计、UG、Auto CAD等知识的熟练运用和掌握，并利用UG和Auto CAD软件绘制装配图和零件图等五项内容。同时运用汽车构造、汽车设计、材料力学、互换性测量等学科知识对中间轴式五档变速器进行设计。首先，对指导老师给的任务书进行参数计算。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；参数；设计计算；校核ABSTRACT Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, Automotive transmission parts in the automobile assembly 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. This design study of the three-axis 5-speed manual transmission, the purpose is based on mechanical principles, mechanical design, UG, Auto CAD and other knowledge and mastery of the use of skilled and using UG and Auto CAD software, drawing assembly drawings and parts diagrams of five elements. At the same time the use of vehicle construction, automotive design, material mechanics, interchangeability of measurement knowledge of the subjects on the three-axis gearbox design file 5.At first, to guide the teacher to the task of calculating the parameters of the book. The second, I will compare the transmitting scheme of different transmission, and choose a better 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 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.Key words: Transmission, Transmission Ratio, Parameters, Design and Calculation, Checking, Shaft, Gear.目录摘 要1ABSTRACT21.2传动装置布置61.2.2倒挡的型式及布置方案71.1本章小结82.2确定中心距122.3确定变速器的轴向尺寸132.4本章小结133.1 齿轮参数133.2 各档齿轮齿数分配153.3齿轮的强度计算及材料选择213.3.2齿轮材料选择223.4本章小结294.1 轴的功用及设计要求304.2轴的受力分析334.3轴的强度计算和校核3436a b36 36a b36 L 36374.4轴的刚度计算和校核374.5本章小结415.1同步器的结构425.2同步器工作原理455.3 主要参数的确定465.4本章小结486.1轴承类型496.2轴承类型的选择517.1变速箱的操纵机构应满足的条件537.2变速箱操纵换挡方案的选择547.3 本章小结54参考文献57 第1章 变速器结构1.1汽车的主要参数（发动机：五十铃JE493ZLQ4） 表1-1 主要参数外形尺寸599022002350总质量4485装载质量1815最大转矩260N.m最大转矩转速2000rpm最高车速90(km/h)最大爬坡度30%最大输出功率80Kw轴荷分配空载满载前50%后50%前34%后66%驾驶室准乘人数 2人 根据货车的主要参数，我们可知发动机的最大输出为功率为80Kw，最大转矩为260N.m,转速2000rpm。1.2传动装置布置1.2.1 齿轮的选择 我根据货车总布置的要求、结构工艺性、变速器的径向尺寸、变速器齿轮的寿命、变速器的传动效率，我选择三轴式变速器。主要原因有：三轴式变速器第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档分别与中间轴的相应齿轮啮合，并且输入轴和输出轴同心，将输入轴和输出轴直接连接起来传递转矩。变速器五档为直接挡，工作时齿轮、轴承、中间轴均不承载，第一轴和第二轴仅仅传递转矩。因此，直接挡效率高，磨损和噪音也小，只是三轴式的主要优点。其他前进挡需要依次经过两对齿轮传递转矩。因此，在齿轮中心距较小的情况下依然可以获得较大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一个优点。 根据变速器在一档和倒档工作时都有较大的力，所以变速器的低档与倒档都应该布置在靠近轴的支撑处，用以减少轴的变形，保证齿轮的重合度下降不多，然后从低档到高档依次布置，这样既可以使轴有足够的大的刚性，又能保证容易装载。直齿圆柱齿轮仅用于倒档齿轮。 与圆柱齿轮相比，斜赤圆柱齿轮有使用寿命长，工作时噪音低的优点，但是斜齿轮的制造复杂，工作时有轴向力。直齿圆柱齿轮仅用于倒档齿轮，其他档位的齿轮用斜齿圆柱齿轮。1.2.2倒挡的型式及布置方案与前进挡位比较，倒挡使用率不高，而且都是在停车状态下实现换挡，故多数方案均采用直齿滑动齿轮方式换倒挡。为实现倒档传动，本次选择方案是利用在中间轴和第二轴上的齿轮传动路线中加入一个中间传动齿轮的方案。常见的倒挡结构方案有以下几种：方案1.（如图1-1a）所示）在前进档的传动路线中，加入一个传动，使结构简单，但齿轮处于正负交替对称变化的弯曲应力状态下工作。此方案广泛用于轿车和轻型货车的四档全同步器式变速器中。方案2.（如图1-1b）所示）此方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上一档齿轮，因而缩短了中间轴的长度，但换档时要求有两对齿轮同时进入啮合，致使换档困难。某些轻型货车四档变速器采用此方案。方案3.（如图1-1c）所示）此方案能获得较大的倒档传动比，突出的缺点是换档程序不合理。方案4.（如图1-1d）所示）此方案针对前者的缺点作了修改，因而经常在货车变速器中使用。方案5.（如图1-1e）所示）此方案中，将中间轴上一档和倒档齿轮做成一体，将其齿体、宽加大，因而缩短了一些长度。方案6.（如图1-1f）所示）此方案中，采用了全部齿轮副均为常啮合齿轮，换档方便。方案7.（如图1-1g）所示）为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有些货车采用此方案，其缺点是一档和倒档得各用一根变速器拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂一些，一般3、4、5、6、7五种方案用于五档变速器。根据需要此次设计用f方案。换挡更轻松方便。图 1-1 倒档布置方案1.1本章小结 本章对将要设计的变速器的主要参数、传动机构的布置方案进行了分析确定，确定选择中间轴式的变速器，倒档采用直齿圆柱齿轮，其他齿轮选择斜齿圆柱齿轮。如图1-2为最终确定的方案。 图1-2 传动布置方案 第2章 变速箱的设计与计算2.1变速箱的档位数和传动比不同类型汽车的变速箱，其档位数也不尽相同。轿车变速器传动比变化范围较小通常用3个或4个前进档，但近年来为了提高其动力性尤其是燃料经济性，多已采用5个前进档。轻型货车变速器的传动比变化范围约为56，其他货车为7以上，其中总质量在3.5t以下者多用四档变速器，为了降低油耗亦趋向于增加1个超速档；总质量为3.5l0t多用五档变速器；大于l0t的多用6个前进档或更多的档位。选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等综合因素考虑，最终再确定。2.1.1确定货车轮胎一般来说，汽车发挥最大车速时对应的发动机转速就是最大功率时的转速。轻型车轮轮胎尺寸根据国家标准可选用7.5R16（7.5R16=195/65R）。车轮自由直径： 车轮滚动半径： 2.1.2确定变速器主减速器传动比 2.1.3 确定各档的传动比a.当汽车爬坡时车速很低，可以忽略空气阻力，汽车的最大驱动力应为：