天津科技大学2013届本科毕业论文夏利汽车N3变速器设计CHARADE CAR OF N3 GEARBOX DESIGN 专业：机械设计制造及自动化（汽车工程） 姓名：张若军 指导老师： 申请学位级别：学士 论文提交日期：2013.6.10 学位授予单位：天津科技大摘要汽车变速器是汽车的核心部分。主要功能:调节变换发动机的性能，将动力高效地传至驱动车轮，以满足汽车的行驶要求。汽车变速器是完成传动功能的重要部件，影响整车驾驶性能的主要部件之一。通常我们对汽车变速器的设计水平和标准,不仅会影响汽车的动力性，还会影响汽车驾驶换挡操纵的可靠性与轻便性，以及燃料经济性和传动平稳性等。随着汽车产业的发展与进步，汽车变速器的设计标准和水平大大提高,主要是增大其传递功率与重量之比，而且要求其具有更精密的尺寸和更好的整车性能。本次设计以现有企业正在生产的车型夏利N3变速器为基础。在转速、最高车速、发动机输出转矩、最大爬坡度已知的情况下，重点对变速器齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算。对汽车变速器的传动方案和结构形式分别进行设计，同时兼顾对操纵机构和同步器的结构进行合理设计，达到提高汽车的整体性能要求。自己独立设计出符合标准的两轴式五档变速器。关键词：两轴式变速器；同步器；五档变速器ABSTRACT Automotive transmission is the core part of the car. Main functions: regulation of transformation engine performance, the power effectively transmitted to the drive wheels, in order to meet requirements of the car driving. Auto transmission is an important component to complete transmission function, affecting vehicle drivability of the main components. We usually designed for automotive transmission with high levels and standards, which will not only affect the cars power, but also affect the reliability of the shifting operation motorists and portability, as well as fuel economy and smooth driving and so on. With the development and progress of the automobile industry, automobile transmission design criteria and standards greatly improved, mainly increase its transmission power to weight ratio, but also for its size with a more sophisticated and better vehicle performance. The design of production models based Xiali N3 transmissions. In speed, maximum speed, the engine output torque Max.gradeability known case, focusing on the structural parameters of the transmission gear, shaft structure size, etc. design calculations. Transmission solutions for automotive transmissions and structure were designed, taking into account synchronizer for controls and rational design of the structure, to improve the cars overall performance requirements. Their own independent design a standard five-speed two-shaft transmission.Keywords: two-axis transmission; synchronizer; five-speed transmission目 录第1章 绪论11.1概述1 1.1.1汽车变速器的设计标准11.1.2国内外变速器的发展与现状2 1.2设计的步骤及方法2第2章 变速器传动机构与操纵机构32.1汽车变速器传动机构布置方案32.1.1汽车变速器传动方案分析与选择32.1.2倒档布置方案32.1.3其他零部件结构方案分析42.2汽车变速器操纵机构布置方案52.2.1概述52.3本章小结6第3章 变速器的设计与计算73.1汽车变速器主要参数的选择73.1.1档数73.1.2变速器传动比范围73.1.3变速器各档传动比73.1.4选择中心距103.1.5变速器外形尺寸103.1.6齿轮参数选择103.1.7变速器各档齿轮齿数的分配及传动比的计算113.1.8变速器齿轮的变位及齿轮螺旋角的调整153.19总结变速器各档齿轮参数163.2变速器齿轮强度校核173.2.1齿轮材料的选择173.2.2变速器齿轮弯曲强度校核183.2.3变速器轮齿接触应力校核223.2.4倒档齿轮的校核263.3轴的结构选择和尺寸设计273.3.1初选轴的直径273.4轴的强度验算283.4.1轴的刚度计算283.4.2轴的强度计算363.5轴承选择与寿命计算校核393.5.1输入轴轴承的选择与寿命校核403.5.2输出轴轴承的选择与寿命校核413.6本章小结43第4章 变速器同步器及结构元件设计444.1同步器设计444.1.1同步器的功能及分类444.1.2惯性式同步器444.1.3锁环式同步器主要尺寸选择与确定454.1.4主要参数选择464.2变速器壳体484.3本章小结48结论49参考文献50致谢51第1章 绪 论1.1 概述国内经济突飞猛进，我的汽车产业的发展也十分迅猛，车型多样化、个性化，追求高要求的舒适性，已然成为我国汽车发展的趋势。变速器设计不仅是汽车设计中重要的步骤，还能改变发动机通过传动系传递到汽车驱动轮上的最大转矩和最大转速。在各种驾驶工况的条件下，汽车能获得不同的行驶加速度和行驶速度。同时使发动机在最有利的工况范围内工作。所以设计的变速器的性能，不仅能影响到汽车的动力性以及燃油经济性，对汽车的整车性能而言，变速器的设计作用也是非常重要的。另外汽车变速器设有空档，可在启动发动机、汽车滑行或停车等工况下，将发动机动力停止向驱动轮传输或传递。汽车变速器设还设有倒档，能使汽车在不利工况条件下获得倒退行驶能力。除此之外，本次设计的汽车变速器还应满足一系列要求：轮廓尺寸以及质量轻便、制造成型成本低、维修拆装容易等。1.1.1 汽车变速器的设计要求汽车传动系传递扭矩和转速，它也是汽车整体的重要组成部分。其功能：调节和变换发动机的性能；将动力传递至驱动车轮。汽车变速器完成传动系赋予的功能，不仅是传动系的重要部件，也是决定汽车整车性能的主要部件和环节。汽车变速器的结构设计，不同标准和要求，会对汽车的动力性以及燃油经济性，换档操纵的舒适性与轻便性，传动平稳性等。我国汽车产业的发展和进步，对汽车变速器的设计和要求，将是增大汽车变速器传递功率与总质量之比（比功率），并且要求其具有更精密的尺寸和更好的性能。在设计开始之前，应该根据汽车变速器运用和发挥功能的实际情况,查阅相关资料，大致确定与汽车变速器设计相关一些主要参数。主要参数：两轴齿轮中心距、变速器轴向基本尺寸、两轴的直径、齿轮相关参数、齿数和模数等。汽车变速器的设计要求和标准。变速器的基本设计要求2：保证汽车有必要的动力性和燃油经济性；变速器应该设置空档，用来切断发动机动力向驱动轮的传输和传递；还应该设置倒档，使汽车能倒退行驶；换档迅速、省力、方便；还应该提高汽车工作的可靠性：在汽车行驶过程中，换挡时汽车变速器不得有跳档和乱档，以及换档撞击击等现象；提高汽车工作效率，减小变速器齿轮噪声；设计结构简单轻便、设计方案符合标准和要求；在满载及冲击载荷的工况行驶条件下，设计使用寿命应该加长；除此之外，设计变速器还应该满足：轮廓尺寸和质量轻便、制造成本低、检测维修方便等要求。 变速器传动机构分类方法。可以根据前进档数分为：四档变速器，五档变速器，多档变速器。可以根据轴的形式分为：固定轴式，旋转轴式。固定轴式可以分为：两轴式变速器、中间轴式变速器、双中间轴式变速器、多中间轴式变速器等。固定轴式应用最为广泛，而两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的普通汽车上。中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的中档汽车上，还有旋转轴式主要用于液力机械式变速器。1.1.2 国内外汽车变速器的发展现状全球汽车产业的飞速发展和进步，汽车变速器的进步非常迅速，现阶段主要研究和采用电控自动变速器。这种变速器具有更好的行驶性能、以及更高的行车安全性3。但是传统的手动变速器，能使驾驶员找到驾驶乐趣。而自动变速器不能更好的体验驾驶乐趣和换挡感受。机械式手动变速器优点：设计结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠、具有良好的驾驶乐趣等。故在不同形式和类型的汽车上得到广泛应用和使用。在变速器档位的设置和设计方面，国外对其操纵的方便性和舒适性以及档位数等的要求越来越高。目前，手动档变速器4档特别是5档变速器的使用量有日渐增多的趋势。同时，6档变速器的装车率也在日益上升4。1.2 设计的步骤及方法本次设计的变速器，在原有夏利N3变速器的基础上，在给定发动机输出转矩，转速及最高车速，最大爬坡度等条件下，主要完成传动机构的设计，并绘制出变速器装配图，主要零件的零件图。1、变速器主要参数的选择汽车变速器主要参数的选择包括传动档数、齿轮中心距、传动比、齿轮相关参数以及模数等。2、对变速器传动机构的分析设计过程中，通过对两轴和中间轴式变速器比较。根据各自的利弊，以及根据所设计的夏利汽车的特点，最终确定传动机构的布置形式和传动简图。3、汽车变速器齿轮强度的校核在汽车变速器齿轮强度的校核过程中，根据齿轮的强度和刚度要求，主要校核变速器的齿根弯曲疲劳强度、齿面接触疲劳强度。