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（完稿）CA1040轻型货车机械式变速器设计（CAD全套）

易形成个只有四个前进挡的变速器。以上各种方案中，凡采用常啮合齿轮传动的挡位，其换挡方式可以用同步器或啮合套来实现。同变速器中，有的挡位用同步器换挡，有的挡位用啮合套换挡，那么定是挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡。发动机前置后轮驱动的货车采用中间轴式变速器，为加强传动轴刚度，可将变速器后端加中间支撑。中间轴和第二轴都有三个支承。如果在壳体内，布置倒挡传动齿轮和换挡机构，还能减少变速器主体部分的外形尺寸。倒挡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倒挡，故多数方案采用直齿滑动齿轮方式换倒挡。为实现倒挡传动，有些方案利用在中间轴和第二轴上的齿轮传动路线中，加入个中间传动齿轮的方案。前者虽然结构简单，但是中图.中间轴式五挡变速器传动方案间传动齿轮的轮齿，是在最不利的正，负交替对称变化的弯曲应力状态下工作，而后者是在较为有利的单向循环弯曲应力状态下工作，并使倒挡传动比略有增加。图.为常见的倒挡布置方案。图.所示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的挡齿轮，因而缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难。图.所示方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图.所示方案针对前者的缺点做了修改，因而取代了图.所示方案。图.所示方案是将中间轴上的，倒挡齿轮做成体，将其齿宽加长。图.所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用图.所示方案。其缺点是，倒挡须各用根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂些。因为变速器在挡和倒挡工作时有较大的力，所以无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的低档与倒挡，都应当布置在在靠近轴的支承处，以减少轴的变形，保证齿轮重合度下降不多，然后按照从低挡到高挡顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然与挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将挡布置在靠近轴的支承处，然后再图.倒挡布置方案布置倒挡。此时在倒挡工作时，齿轮磨损与噪声在短时间内略有增加，与此同时在挡工作时齿轮的磨损与噪声有所减少。除此以外，倒挡的中间齿轮位于变速器的左侧或右侧对倒挡轴的受力状况有影响，如图所示。图.倒挡轴位置与受力分析其他问题经常使用的挡位，其齿轮因接触应力过高而造成表面电蚀损坏。将高挡布置在靠近轴的支承中部区域较为合理，在该区因轴的变形而引起的齿轮偏转角较小，齿轮保持较好的啮合状态，偏载减少能提高齿轮寿命。些汽车变速器有仅在好路或空车行驶时才使用的超速挡。使用传动比小于为的超速挡，能够充分地利用发动机功率，使汽车行驶所需发动机曲轴的总转速降低，因而有助于减少发动机磨损和降低燃料消耗。但是与直接挡比较，使用超速挡会使传动效率降低，噪声增大。机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力时处于工作状态的齿轮对数，每分钟转速，传递的功率，润滑系统的有效性，齿轮和壳体等零件的制造精度等。.零部件结构方案分析齿轮形式与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，工作时噪声低等优点缺点是制造时稍复杂，工作时有轴向力。轮强度计算齿轮弯曲强度计算轮齿接触应力计算.轴的结构尺寸设计.轴的强度验算轴的刚度的计算轴的强度的计算.轴承寿命计算.本章小结第章同步器的设计.锁环式同步器锁环式同步器结构锁环式同步器工作原理锁环式同步器主要尺寸的确定.本章小结第章变速器操纵机构.直接操纵手动换挡变速器.远距离操纵手动换挡变速器.本章小结结论参考文献致谢附录第章绪论.研究背景近几年国内外汽车工业迅猛发展，车型的多样化和个性化已经成为汽车发展的趋势。但变速器设计直是汽车设计中最重要的环节之，它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标，特别是对轻型商用车而言，其设计意义更为明显。在对汽车性能要求越来越高的今天，车辆的舒适性也是评价汽车的个重要指标，而变速器的设计如果不合理，将会使汽车的舒适性下降，使汽车的运行噪声增大。国产商用车所装配的变速器主要以国产手动档变速器为主，变速器是由变速传动机构和操纵机构组成。根据前进挡数的不同，变速箱有三四五和多挡几种。根据轴的不同类型，分为固定轴式和旋转轴式两大类。而前者又分为两轴式中间轴式和多中间轴式变速箱。汽车变速器是影响整车动力性经济性舒适性的重要总成，国内外的汽车制造与销售数据显示，人们对汽车驾乘的舒适性越来越重视。国内商用车市场的快速发展，年全国载货汽车保有量为辆，与年相比，增加辆，增长.。其中轻型载货汽车辆，贡献度最大的车型是轻型货车，轻型货车对商用车销量的贡献度为.，其次是重型货车和微型货车，其贡献度分别为.和.。汽车变速器的使用寿命与整车基本相当，售后维修市场对变速器总成的需求仅占少数，故此可将轻型商用车市场近似为它的变速器配套市场空间。随着全球能源及原材料价格的不断上涨，汽车销售价格的下降，要求汽车变速器向着体积小质量轻承载能力大结构紧凑上发展。这就要求零件设计结构机械性能也要相应有所改变，向着小巧紧凑高强度，高刚性方向改进，进而也要求有新技术新工艺来保证能够制造出来。目前许多变速器生产企业正在研发些能大幅提高离合器同步器寿命和行车安全性，且保留了传统有级机械变速器传动效率高体积小机构简单使用可靠易于制造成本低燃油消耗少和维护与使用费用低多档位大速比变化范围改善了汽车的动力性燃油经济性和换档平顺性的变速器。现在汽车变速器的发展趋势是向着可调自动变速箱或无级变速器方向发展。无级变速机构由两组锥形轮组成，包括对主动锥形轮锥形轮组和对被动锥形轮锥形轮组同时有根链条运行在两对锥形轮形沟槽中间，链条的运动如同动力传递单元。锥形轮组由发动机的辅助减速机构驱动，发动机的动力通过链条传递给锥形轮组直至终端驱动。在每组锥形轮中有个锥形轮可以在轴向移动，调整链条在锥形轮的工作直径并传递速比。两组锥形轮必须保持相同的调整，以保证链条始终处与涨紧状态，使传递扭矩时锥形轮接触充分的压力。采用无级变速器可以节约燃料，使汽车单位油耗的行驶里程提高。通过选择最佳传动比，获得最有利的功率输出，它的传动比比传统的变速器轻，结构更简单而紧凑。世界各大汽车制造商正竞相开发无级变速器。专家预计至年间无级变速器将成为世界各大汽车制造商的技术开发重点。.研究目的及意义通过步步的计算和校核来改善变速器的工作状态，使其达到理想的舒适性并减小工作时的噪声。传统的变速器设计设计方法般是根据性能要求利用经验公式取初值，然后计算其强度，传动质量指标等，如不符合要求根据经验公式改变些参数，继续计算直至符合所有的条件与要求。通过本题目的设计，可综合运用所学知识对轻型商用车的手动变速器进行设计。由于本题目模拟工程线实际情况，通过毕业设计可与工程实践直接接触，从而可以提高解决实际问题的能力，综合提高自身的设计和制造水平。本设计研究基本内容是研究轻型商用车的机械变速器的组成结构与原理，弄清楚同步器齿轮轴等零部件之间的配合关系。选择标准齿轮模数在总当数和档传动比确定后，合理分配各档位的速比，接着计算出齿轮参数和中心距，并对齿轮进行强度验算，确定齿轮的结构与尺寸，绘制出所有齿轮的零件图，根据经验公式初步计算出所有轴的基本尺寸，对每个档位下对轴的刚度和强度进行验算，确定出轴的结构与尺寸，绘制出各个轴的结构与尺寸，对现有传统变速器的结构进行改进完善，最终完成变速器的零件图和装备图的绘制。利用计算机辅助设计软件绘制变速器的各零件的零件图，并完成变速器的总装配图。在此次设计中对变速器作了总体设计，对变速器的传动方案进行了选择，变速器的齿轮和轴做了详细的设计计算，对同步器和些标准件做了选型设计。.机械式变速器国内外研究现状载货汽车分为轻型中型重型三种。各国分级方法和标准不尽相同。世纪年代以来，由于对运输需求的增加和公路承载能力的提高，各国都在放宽对轴重和车辆总重的限制,因而大吨位载货汽车不断增加。同时，城市中为便于集散货物和零星货物运输，小吨位载货汽车也在发展。为适应各种货物的运输要求，载货汽车有向专用化发展的趋势，专用运输车的种类和数量不断增加。而中国是按汽车载重量分级的，载重量.吨以下的为轻型载货汽车,吨的为中型载货汽车，吨以上的为重型载货汽车。载重量吨以下的轻型载货汽车多用轿车底盘改制而成，主要用于城市运送食品日用工业品等小批量货物有的制成客货两用车。随着重型车功率加大传递的扭矩增加和速度的提高，对变速器的要求也不断家大。首先，变速器的节油性能被越来越多的用户所关注。而业内专家表示，目前变速器的节油主要通过安装同步器和增多档位来实现。其次，不言而喻的是整车厂对变速器的轻量化也提出更高要求。再次从发动机电控系统到模块化电子仪表到再到总线的应用，我国重卡电子化控制程度越来越高。随着重卡整车电子化程度的提高，变速器自动化进程也将开始加速，机械式自动变速器的应用被提上日程。在传统固定轴式手动变速器和干式离合器基础上应用自动变速理论和电子控制技术，通过电控单元控制执行机构实现自动换挡，具有传动效率高油耗低经济性好等诸多优点。相对自动变速器而言，造价低廉，只比传统机械式变速器稍贵点，也很适合中国用户的消费特点。所以，国内主流的变速器企业都在致力于的研发当中，据了解，法士特綦齿和大齿等企业的已经开始装车试验，技术日趋成熟。第章总体方案设计.汽车参数的选择变速器设计所需的汽车基本参数如.表所示表.设计基本参数表发动机最大功率最高车速总质量最大转矩•变速器如下基本要求保证汽车有必要的动力性和经济性。设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。设置倒档，使汽车能倒退行驶。设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。换挡迅速，省力，方便。工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡以及换挡冲击等现象发生。变速器应当有高的工作效率。除此以外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小，制造成本低，维修方便等要求。满足汽车有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的档数，传动比范围和各挡传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。.传动机构布置方案分析固定轴式变速器固定轴式又分为两轴式，中间轴式，双中间轴式变速器。固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。与中间轴式变速器比较，两轴式变速器有结构简单，轮廓尺寸小，布置方便，中间挡位传动效率高和噪声低等优点。因两轴式变速器不能设置直接挡，所以在高挡工作时齿轮和轴承均承载，不仅工作噪声增大，且易损坏。此外，受结构限制，两轴式变速器的挡速比不可能设计得很大。所以我选择的是中间轴式的变速器。图.分别示出了几种中间轴式五挡变速器传动方案。它们的共同特点是变速器第轴和第二轴的轴线在同直线上，经啮合套将它们连接得到直接挡。使用直接挡，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动机转矩经变速器第轴和第二轴直接输出，此时变速器的传动效率高，可达以上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少。因为直接挡的利用率高于其它挡位，因而提高了变速器的使用寿命在其它前进挡位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在第轴，中间轴和第二轴上的两对齿轮传递，因此在变速器中间轴与第二轴之间的距离中心距不大的条件下，挡仍然有较大的传动比挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，挡位低的齿轮挡可以采用或不采用常啮合齿轮传动多数传动方案中除挡以外的其他挡位的换挡机构，均采用同步器或啮合套换挡，少数结构的挡也采用同步器或啮合套换挡，还有各挡同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。再除直接挡以外的其他挡位工作时，中间轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的缺点。在挡数相同