毕业论文：手动变速器设计

重量轻体积小。

影响这指标的主要参数是变速器的中心距。

选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。

传动效率高。

为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。

提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。

噪声小。

采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。

贯彻零件标准化部件通用化和变速器总成系列化等设计要求，遵守有关标准和法规。

需要时应设计动力输出装置。

变速器传动机构的型式选择与结构分析变速器的种类很多，按其传动比的改变方式可以分为有级无级和综合式的。

有级变速器按根据前进档档数的不同，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式和综合式的。

其中固定轴式应用广泛，有两轴式和三轴式之分，前者多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，而后者多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。

三轴式变速器与两轴式变速器现代汽车大多都采用三轴式变速器。

以下是三轴式和两轴式变速器的传动方案。

三轴式变速器如图所示，其第轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第第二轴同心。

将第第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接档。

此时，齿轮轴承及中间轴均不承载，而第第二轴也传递转矩。

因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。

其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。

因此。

在齿轮中心距影响变速器尺寸的重要参数较小的情况下仍然可以获得大的档传动比，这是三轴式变速器的另优点。

其缺点是处直接档外其他各档的传动效率有所下降。

图轿车三轴式四档变速器第轴第二轴中间轴两轴式变速器如图所示。

与三轴式变速器相比，其结构简单紧凑且除最到档外其他各档的传动效率高噪声低。

轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置，因为这种布置使汽车的动力传动系统紧凑操纵性好且可使汽车质量降低。

两轴式变速器则方便于这种布置且传动系的结构简单。

如图所示，两轴式变速器的第二轴即输出轴与主减速器主动齿轮做成体，当发动机纵置时，主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮当发动机横置时则可用圆柱齿轮，从而简化了制造工艺，降低了成本。

除倒档常用滑动齿轮直齿圆柱齿轮外，其他档均采用常啮合斜齿轮传动个档的同步器多装在第二轴上，这是因为档的主动齿轮尺寸小，装同步器有困难而高档的同步器也可以装在第轴的后端，如图示。

两轴式变速器没有直接档，因此在高档工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声比较大，也增加了磨损，这是它的缺点。

另外，低档传动比取值的上限Ⅰ也受到较大限制，但这缺点可通过减小各档传动比同时增大主减速比来取消。

图两轴式变速器第轴第二轴同步器由于本设计的汽车是发动机前置，后轮驱动，因此采用三轴式变速器。

变速器主传动方案的比较图是三轴式五档变速器传动方案。

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档。

使用直接档，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档的利用率高于其它档位，因而提高了变速器的使用寿命在其它前进档位工作时，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，档仍然有较大的传动比档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，档位低的齿轮档可以采用或不采用常啮合齿轮传动多数传动方案中除档以外的其他档位的换档机构，均采用同步器或啮合套换档，少数结构的档也采用同步器或啮合套换档，还有各档同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。

再除直接档以外的其他档位工作时，三轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的缺点。

在档数相同的条件下，各种三轴式变速器主要在常啮合齿轮对数，换档方式和倒档传动方案上有差别。

图所示方案，除，倒档用直齿滑动齿轮换档外，其余各档为常啮合齿轮传动。

图所示方案的各前进档，均用常啮合齿轮传动图所示方案中的倒档和超速档安装在位于变速器后部的副箱体内，这样布置除可以提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以在不需要超速档的条件下，形成个只有四个前进档的变速器以上各种方案中，凡采用常啮合齿轮传动的档位，其换档方式可以用同步器或啮合套来实现。

同变速器中，有的档位用同步器换档，有的档位用啮合套角速度差，致使在锥面上作用有摩擦力矩，它使锁环相对啮合套和滑块转过个角度，并滑块予以定位。

接下来，啮合套的齿端与锁环齿端的锁止面接触图，使啮合套的移动受阻，同步器在锁止状态，换档的第阶段结束。

换档力将锁环继续压靠在锥面上，并使摩擦力矩增大，与此同时在锁止面处作用有与之方向相反的拨环力矩。

齿轮与锁环的角速度逐渐靠近，在角速度相等的瞬间，同步过程结束，完成换档过程的第二阶段工作。

之后，摩擦力矩随之消失，而拨环力矩使锁环回位，两锁止面分开，同步器解除锁止状态，接合套上的接合齿在换档力的作用下通过锁环去与齿轮上的接合齿啮合图，完成同步换档。

图锁环同步器工作原理同步环主要参数的确定同步环锥面上的螺纹槽如果螺纹槽螺线的顶部设计得窄些，则刮去存在于摩擦锥面之间的油膜效果好。

但顶部宽度过窄会影响接触面压强，使磨损加快。

试验还证明螺纹的齿顶宽对摩擦因数的影响很大，摩擦因数随齿顶的磨损而降低，换挡费力，故齿顶宽不易过大。

螺纹槽设计得大些，可使被刮下来的油存于螺纹之间的间隙中，但螺距增大又会使接触面减少，增加磨损速度。

图中给出的尺寸适用于轻中型汽车图则适用于重型汽车。

通常轴向泄油槽为个，槽宽。

图同步器螺纹槽形式锥面半锥角摩擦锥面半锥角越小，摩擦力矩越大。

但过小则摩擦锥面将产生自锁现象，避免自锁的条件是。

般。

时，摩擦力矩较大，但在锥面的表面粗糙度控制不严时，则有粘着和咬住的倾向在时就很少出现咬住现象。

本次设计中采用的锥角均为取。

摩擦锥面平均半径设计得越大，则摩擦力矩越大。

往往受结构限制，包括变速器中心距及相关零件的尺寸和布置的限制，以及取大以后还会影响到同步环径向厚度尺寸要取小的约束，故不能取大。

原则上是在可能的条件下，尽可能将取大些。

本次设计中采用的为。

锥面工作长度设计中考虑到降低成本取相同的取。

同步环径向厚度与摩擦锥面平均半径样，同步环的径向厚度要受机构布置上的限制，包括变速器中心距及相关零件特别是锥面平均半径和布置上的限制，不宜取很厚，但是同步环的径向厚度必须保证同步环有足够的强度。

轿车同步环厚度比货车小些，应选用锻件或精密锻造工艺加工制成，可提高材料的屈服强度和疲劳寿命。

货车同步环可用压铸加工。

段造时选用锰黄铜等材料。

有的变速器用高强度，高耐磨性的钢配合的摩擦副，即在钢质或球墨铸铁同步环的锥面上喷镀层钼厚约，使其摩擦因数在钢与铜合金摩擦副范围内，而耐磨性和强度有显著提高。

也有的同步环是在铜环基体的锥空表面喷上厚的钼制成。

喷钼环的寿命是铜环的倍。

以钢质为基体的同步环不仅可以节约铜，还可以提高同步环的强度。

本设计中同步器径向宽度取。

锁止角锁止角选取的正确，可以保证只有在换档的两个部分之间角速度差达到零值才能进行换档。

影响锁止角选取的因素，主要有摩擦因数擦锥面的平均半径锁止面平均半径和锥面半锥角。

已有结构的锁止角在范围内变化。

本次设计锁止角取。

同步时间同步器工作时，要连接的两个部分达到同步的时间越短越好。

除去同步器的结构尺寸，转动惯量对同步时间有影响以外，变速器输入轴，输出轴的角速度差及作用在同步器摩擦追面上的轴向力，均对同步时间有影响。

轴向力大，同步时间减少。

而轴向力与作用在变速杆手柄上的力有关，不同车型要求作用到手柄上的力也不相同。

为此，同步时间与车型有关，计算时可在下属范围内选取对轿车变速器高档取，低档取对货车变速器高档取，低档取。

变速器的操纵机构变速器操纵机构的功用变速器操纵机构的功用是保证各档齿轮啮合套或同步器移动规定的距离，以获得要求的档位，而且又不允许同时挂两个档位。

二设计变速器操纵机构时，应满足以下要求要有锁止装置，包括自锁互锁和倒档锁。

互锁装置是保证移动变速叉轴时，其他变速杆叉轴互被锁止，互锁装置的结构主要有以下几种互锁销式摆动锁块式转动锁止式三向锁销式，此次设计中互锁装置选择第种，其结构型式如图所示。

自锁装置的作用是定位，防止因汽车振动或有小的轴向力作用而致脱档，保证啮合齿轮以全齿长进行啮合，并使驾驶员有换档的感觉。

定位作用是通过自锁装置中的弹簧将钢球或锁销推入叉轴的凹臼中实现的。

变速叉轴的凹臼间距是由挂档齿轮移动的距离来决定的，其结构型式如图所示。

在汽车行驶过程中，为了防止误挂倒档，以致造成安全事故和损坏传动系，在操纵机构中都设有倒档锁或倒档安全装置。

倒档锁能在驾驶员挂倒档时给驾驶员明显手感，以起到提醒作用，防止误挂倒档，其结构见总装配图。

图变速器自锁与互锁结构自锁钢球自锁弹簧变速器盖互锁钢球互锁销拨叉轴要使换档动作轻便省力，以减轻驾驶员的疲劳强度。

应使驾驶员得到必要的手感。

三换档位置设计操纵机构首先要确定换档位置。

换档位置的确定主要从换档方便考虑。

为此应该注意以下三点㈠按换档次序来排列㈡将常用档放在中间位置，其它档放在两边为了避免误挂倒档，往往将倒档安排在最靠边的位置，有时与档组成排。

根据以上三点，本次设计变速器的换档位置如图所示图换档位置图第七章结论本次设计的是汽车变速器部分。

变速器是车辆不可或缺的部分，其中机械式变速箱设计发展到今天，其技术已经成熟，但对于我们即将踏出校门的学生来说，其中的设计理念还是很值得我们去探讨和学习的。

对于本次设计的变速箱来说，其特点是扭矩变化范围大可以满足不同的工况要求，结构简单，易于生产使用和维修，价格低廉，而且采用同步器挂挡，可以使变速器挂挡平稳，噪声降低，轮齿不易损坏。

在设计中采用了五档手动变速器，通过较大的变速器传动比变化范围，可以满足汽车在不同的工况下的要求，从而达到其经济性和动力性的要求变速器挂档时用结合套，虽然增加了成本，但是使汽车变速器操纵舒适度增加，齿轮传动更平稳。

本着实用性和经济性的原则，在各部件的设计要求上都采用比较