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（图纸+论文）双离合器式自动变速器的六档齿轮变速器设计（全套完整）

手动变速箱传动效率高安装空间紧凑重量轻价格便宜等许多优点，而且实现了换档过程的动力换档，即在换档过程中不中断动力，保留了,等换档品质好的优点，这对电控机械式自动速器来说，是个巨大的进步。双离合器自动变速器具有高效率和舒适性，自从问世以来，已经取得了巨大的市场。开发双离合自动变速器技术的核心就在于双离合器模块扭振减震器模块和控制模块的技术。这些模块是双离合器自动变速器中的关键零部件，是这种先进的自动变速器的心脏和大脑。年世界首款双离合器自动变速器投放市场，使用的就是美国博格华纳公司生产的模块。目前双离合变速器的核心技术掌握在美国博格华纳和德国舍弗勒集团手中。博格华纳是大众第代六速大众的关键技术的提供者，为大众提供湿式双离合。大众推出了新代干式七速双离合变速器，由德国舍弗勒集团旗下的公司提供。年初率先在和.两款车型上使用。博格华纳因其产品创新和加工精细而赢得了年度北美供应商超级大奖。双离合器自动变速技术使得手动变速器具备自动性能，同时大大改善了汽车的燃油经济性，应用该技术可以保证变速器在换档时消除汽车动力中断现象。工作时，车辆先以个与个离合器相连的档位运行，车辆自动变速器电控单元可以根据相关传感器的信号判断即将进入工作的与另个离合器相连的下档位，因该档位还未传递动力，故指令液压控制电磁阀十分方便的控制换档执行机构，预先啮合这档位，在车辆运行达到换档点时，只需要将正在工作的离合器分离，同时将另个离合器接合，则使汽车以下个档位行驶。在换档过程中，发动机的动力始终不断的被传递到车轮，所以这样完成的换档过程为动力换档。车辆实现了动系列啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线。由于工艺上的原因，同变速器中的接合齿模数相同。其取值范围是乘用车和总质量在的货车为总质量大于.的货车为。选取较小的模数值可使齿数增多，有利于换档。压力角及螺旋角压力角较小时，重合度较大并降低了轮齿刚度，为此能减少进入啮合和退出啮合时的动载荷，使传动平稳，利于降低噪声压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对轿车，为加大重合度已降低噪声，取小些对货车，为提高齿轮承载力，取大些。实际上，因国家规定的标准压力角为，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为。啮合套或同步器的接合齿压力角有等，但普遍采用压力角。斜齿轮在变速器中得到广泛的应用。选斜齿轮的螺旋角，要考虑它对齿轮工作噪声齿轮的强度和轴向力的影响。从提高低档齿轮的抗弯强度出发，不希望用过大的螺旋角，以为宜而从提高高档齿轮的接触强度着眼，应选用较大螺旋角。斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡，以减少轴承负荷，提高轴承寿命。齿宽在选择齿宽时，应该注意齿宽对变速器的轴向尺寸质量齿轮工作平稳性齿轮强度和齿轮工作时的受力均匀程度等均有影响。考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减少质量，应该选用较小的齿宽。另方面，齿宽减小使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，此时虽然可以用增加齿轮螺旋角的方法给予补偿，但这时轴承承受的轴向力增大，使其寿命降低。齿宽窄又会使齿轮的工作应力增加。选用宽些的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，使齿轮沿齿宽方向受力不均匀造成偏载，导致承载能力降低，并在齿宽方向磨损不均匀。通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽直齿，为齿宽系数，取为斜齿，取为。采用啮合套或同步器换档时，其接合齿的工作宽度初选时可取为。第轴常啮合齿轮副的齿宽系数可取大些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动平稳性和齿轮寿命。对于模数相同的各档齿轮，档位低的齿轮的齿宽系数取的稍大。齿顶高系数齿顶高系数对重合度轮齿强度工作噪声轮齿相对滑动速度轮齿根切和齿顶厚度等有影响。若齿顶高系数小，则齿轮重合度小，工作噪声大但因轮齿受到的弯矩减小，轮齿的弯曲应力也减少。因此，从前因齿轮加工精度不高，并认为轮齿上受到的载荷集中齿顶上，所以曾采用过齿顶高系数为的短齿制齿轮。我国规定，齿顶高系数取为。齿轮的修正为了改善齿轮传动的些性能，常对齿轮进行修正。修正的方法有三种．加工时改变刀具与齿轮毛坯的相对位置，又称变位．改变刀具的原始齿廓参数．改变齿轮齿廓的局部渐开线，又称修形。齿轮的变位是齿轮设计中个非常重要的环节。采用变位齿轮，除为了避免齿轮产生根切和配凑中心距以外，它还影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨性抗胶合能力及齿轮的啮合噪声。变位齿轮主要有两类高度变位和角度变位。高度变位齿轮副的对啮合齿轮的变位系数的和为零。高度变位可增加小齿轮的齿根强度，使它达到和大齿轮强度想接近的程度。高度变位齿轮副的缺点是不能同时增加对齿轮的强度，也很难降低噪声。角度变位齿轮副的变位系数之和不等于零。角度变位既具有高度变位的优点，又避免了其缺点。有几对齿轮安装在中间轴和第二轴上组合并构成的变速器，会因保证各档传动比的需要，使各相互啮合齿轮副的齿数和不同。为保证各对齿轮有相同的中心距，此时应对齿轮进行变位。当齿数和多的齿轮副采用标准齿轮传动或高度变位时，则对齿数和少些的齿轮副应采用正角度变位。由于角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故图.防止自动脱挡的机构措施.本章小结本章主要针对变速器传动机构进行分析和布置方案方案的确定以及变速器零部件的结构的确定，为总体设计提供必要依据。第章变速器主要参数的设计计算.变速器各档传动比确定设计的给定参数选择最低挡传动比时，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来综合考虑确定。对于本设计任务书中已给出挡位数目为挡变速器。根据现在任务书中提供的设计数据如表.。表.任务书给定参数发动机最大输出功率发动机最大扭矩•发动机最大扭矩转速发动机最大功率转速汽车最高车速轮胎类型与规格汽车前轴负荷汽车后轴负荷主减速比的确定.式中汽车行驶速度车轮滚动半径变速器传动比主减速器传动比。发动机最大功率转速已知最高车速最高档为直接档，传动比.车轮滚动半径由所选用的轮胎规格得到.发动机最大功率转速发动机得到主减速器传动比变速器档传动比的确定在选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度驱动车轮和地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来综合考虑来确定。汽车行驶方程式.汽车爬坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。由最低稳定车速，最高挡通常是直接挡，传动比为.有的变速器最高挡是超速挡，传动比为，本设计取最高挡传动比为.故有般货车的最大爬坡度约为，即.则由最大爬坡度要求的变速器挡传动比为式中汽车载荷，道路附着系数，驱动车轮的滚动半径，发动机最大转矩，•主减速比，汽车传动系的传动效率，。将各数据代入公式根据驱动车轮与路面的附着条件.可求得变速器档传动比为.式中汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，在任务书中已给出前轴载荷为附着系数，计算时取将各数据代入上述公式得通过以上计算可得到轿车变速器传动比变化范围是，中轻型货车约为，其他货车在以上。所以在本设计中，取。变速器各档传动比的确定变速器各档传动比之间的关系基本是几何级数,实际上，汽车传动系各挡的传动比大体上是按等比级数分配的。按等比级数分配传动比的主要目的还在于充分利用发动机提供的功率，提高汽车的动力性。当汽车需要大功率时，若排挡选择恰当，具有按等比分配传动比的变速器，能使发动机经常在接近外特性最大功率处的大功率范围内运转，从而增加了汽车的后备功率，提高了汽车的加速或上坡能力。本设计变速器的最高档为超速挡，其传动比为.，档传动比初选为.，中间各档的传动比按理论公式其中为档位数求得公比。因为，满足要求挡数多少影响挡与挡之间的传动比比值，比值越大会造成换挡困难，般认为比值不宜大于。所以.变速器中心距的确定中心距是个基本参数，其大小不仅对变速器的外形尺寸体积和质量大小有影响，而且对轮齿的接触强度有影响。中心距越小，轮齿的接触应力越大，齿轮寿命越短。因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。变速器轴经轴承安装在壳体上，从布置变速器的可能与方便和不因同垂直面上的两轴承孔之间的距离过小而影响壳体的强度考虑，要求中心距取大些。此外，受档小齿轮齿数不能过少的限制，要求中心距也要取大些。还有，变速器中心距取得过小，会使变速器长度增加，并因此使轴的刚度被削弱和使齿轮的啮合状态变坏。变速器的中心距可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初选，经验公式为.式中中心距系数，乘用车，商用车发动机的最大转矩•变速器挡传动比变速器的传动效率，取将各数代入式.中得取.变速器的齿轮参数的确定齿轮模数齿轮模数由轮齿的弯曲疲劳强度或最大载荷作用下的静强度所决定。选择模数时应考虑到当增大齿宽而减小模数时将降低变速器的噪声，而为了减小变速器的质量，则应增大模数并减小齿宽和中心距。降低噪声水平对轿车很重要，而对载货汽车则应重视减小质量。表.汽车变速器齿轮的法向模数车型乘用车的发动机排量货车的最大总质量.模数设计时所选模数应符合国标规定表.并满足强度要求。表.汽车变速器常用齿轮模数系列.二另个则为下步做好准备如图.所示。变速器在降档时换挡过程同升挡过程。变速器的升档或降档是由变速箱控制器进行判断的，踩油门踏板时，变速箱控制器判定为升档过程，作好升档准备踩制动踏板时，变速箱控制器判定为降档过程，作好降档准备。般变速器升档总是档档地进行的，而降档经常会跳跃地降档，变速器在手动控制模式下也可以进行跳跃降档。在跳跃降档时，如果起始档位和最终档位属于同个离合器控制的，则会通过另离合器控制的档位转换下，如果起始档位和最终档位不属于同个离合器控制的，则可以直接跳跃降至所定档位。图.变速器.课题研究的主要内容与技术路线我在设计中参考了大众车系直接换挡变速器，采用了锁环式同步器的换档。在设计中，除了对汽车变速器的结构进行了合理的布置外，还运用了汽车设计机械制图机械设计材料力学等知识，对变速器的重要零件轴和齿轮进行受力分析，由于变速器齿轮的损坏形式主要有轮齿折断齿面点蚀移动换挡齿轮端部破坏以及齿面胶合。故对对齿轮进行了弯曲疲劳强度校核和接触疲劳强度校核，对于轴来说，变速器工作时，由于齿轮上有圆周力径向力和轴向力的作用，变速器的轴要承受转矩和弯矩。要求变速器的轴应有足够的刚度和强度。因为刚度不足轴会产生弯曲变形，结果破坏了齿轮的正确啮合，对轴的强度耐磨性和工作噪声等均有不利影响，因此要对变速器的轴进行了强度和刚度校核，同时也要考虑零件选择合理的工程材料和热处理方法，使其获得良好的力学性能，同时确定同步器的主要参数，选择同步器。查阅相关资料，了解变速器的结构特点以及其总体的布置形式，综合各种布置形式，结合任务书中的数据以及参考车型确定变速器的总体布置方案，本次设计主要是依据参考的大众车系直接换挡变速器，通过对变速器各组成部分参数的选择和计算，设计出种基本符合要求的手动挡变速器。本次设计的主要内容变速器基本参数的计算。包括变速器滚动半径的近似计算传动比的范围计算各档位传动比分配计算初选中心距计算确定中心距计算各档齿轮齿数的分配齿轮参数计算变速器齿轮