汽车变速器的设计摘要变速器结构形式是多种多样的，这是由于各国汽车的使用制造修理等条件不同，也是由于各种类型汽车的使用要求不同所决定的。尽管如此，般变速器的结构形式，仍具有很多共同点。各种机构形式都有其各自的优缺点，这些优缺点随主观和客观条件的变化而变化。因此，设计人员应深入实际，收集资料，调查研究，对结构进行分析比较，并尽可能地考虑到产品的系列化通用化和标准化，最后确定较合适的方案。机械式变速器具有结构简单传动效率高制造成本低和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。通常，有级变速器具有三个四个五个前进档重型载货汽车和重型越野车则采用多档变速器，其前进档位数多大个甚至个。变速器档位的增多可提高发动机的功率利用率汽车的燃料经济性和平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但档位数的增多也使变速器的尺寸及质量增大，结构复杂，制造成本提高，操纵也复杂。些轿车和货车的变速器，采用仅在良好的路面和空载行驶时才使用的超速档。采用传动比小于约为的超速档，可充分地利用发动机功率，降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数，因而会减少发动机的磨损，降低燃料消耗。但与传动比为的直接档比较，采用超速档会降低传动效率。机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括齿轮副的数目齿轮的转速传递的功率润滑系统的有效性齿轮及轴以及壳体等零件的制造精度刚度等。两轴式与中间轴式变速器的优缺点分析．两轴式变速器两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。其特点是变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成体，发动机纵置时，主减速器采用弧齿锥齿轮或准双曲面齿轮，发动机横置时则采用斜齿圆柱齿轮多数方案的倒档传动常用滑动齿轮，其他档位均采用常啮合齿轮传动。与中间轴式变速器相比，它具有轴和轴承数少，结构简单轮廓尺寸小易布置等优点。此外，各中间档因只经对齿轮传递动力，故传动效率高，同时噪声低。但两轴式变速器不能设置直接档，所以在高档工作时齿轮和轴承均承载，工作噪声增大且易损坏受结构限制其档速比不能设计的很大对于前进档，两轴式变速器输入轴的传动方向与输出轴的传动方向相反。．中间轴式变速器中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的汽车上。其特点是变速器轴后端与常啮合齿轮做成体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第轴后端的孔内，且保持两轴轴线在同条直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接档，使用直接档，变速器齿轮和轴承及中间轴不承载，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要高于其他档位，因而提高了变速器的使用寿命在其他前进档位工作时，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了档以外的其他档位的换挡机构，均采用同步器或啮合套换挡，少数结构的档也采用同步器或结合套换挡，还有各档同步器或结合套多数情况下装在第二轴上。在除直接档以外的其他档位工作时，中间轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的缺点。变速器倒档布置方案分析确定倒档齿轮的结构及其轴的位置，应与变速器的整体结构方案同时考虑。倒档设计在变速器的左侧或右侧在机构上均能实现，不同之处是挂倒档时驾驶员移动变速杆的方向改变了。在结构布置上，要注意的是在不挂入倒档时，为了防止意外挂入倒档，般在挂倒档时设有个挂倒档时需克服弹簧所产生的力，用来提醒驾驶员注意。倒档齿轮不能与第二轴齿轮有啮合的状况。换倒档时能顺利换入倒档，而不和其它齿轮发生干涉。与前进档位比较，倒档使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒档，故多数方案采用直齿滑动齿轮方式换倒档。为实现倒档传动，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也有利用两个联体齿轮方案的。前者虽然结构简单，但是中间传动齿轮的轮齿，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，并使倒档传动比略有增加。也有少数变速器采用结构复杂和使成本增加的啮合套或同步器方案换入倒档。图.倒档布置方案图.为常见的倒档布置方案。图.所示方案的优点是换倒档时利用了中间轴上的档齿轮，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，使换档困难。图.所示方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理。图.所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换档更为轻便，且能获得较大的倒档传动比。图.所示方案针对图.所示方案的缺点做了修改，因而取代了图.所示方案。图.所示方案是将中间轴上的倒档齿轮做成体，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，换档更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒档传动采用图.所示方案。其缺点是倒档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。.变速器零部件结构方案分析确定齿轮形式变速器齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。与直齿圆柱齿轮比较，运转平稳作时噪声低等优点缺点是制造时工艺复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒档。变速器齿轮可以与轴设计为体或与轴分开，然后用花键过盈配合或者滑动支承等方式之与轴连接。齿轮尺寸小又与轴分开，其内径直径到齿根圆处的厚度图.影响齿轮强度。要求尺寸应该大于或等于轮齿危险断面处的厚度。为了使齿轮装在轴上以后，保持足够大的稳定性，齿轮轮毂部分的宽度尺寸，在结构允许条件下应尽可能取大些，至少满足尺寸要求.式中花键内径。图.变速器齿轮尺寸控制图为了减小质量，轮辐处厚度应在满足强度条件下设计得薄些。图.中的尺寸可取为花键内径的倍。齿轮表面粗糙度数值降低，则噪声减少，齿面磨损速度减慢，提高了齿轮寿命。变速器齿轮齿面的表面粗糙度应在范围内选用。变速器自动脱档机构形式分析确定自动脱档是变速器的主要故障之。由于接合齿磨损变速器刚度不足以及振动等原因，都会导致自动脱档。为解决这个问题，除工艺上采取措施以外，目前在结构上采取措施且行之有效的方案有以下几种．将两接合齿的啮合位置错开，如图.所示。这样在啮合时，使接合齿端部超过被接合齿的。使用中两齿接触部分受到挤压同时磨损，并在接合齿端部形成凸肩，可用来阻止接合齿自动脱档。．将啮合齿套齿座上前齿圈的齿厚切薄切下，这样，换档后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住，从而阻止自动脱档，如图.所示。．将接合齿的工作面设计并加工成斜面，形成倒锥角般倾斜，使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力，如图所示。这种方案比较有效，应用较多。将接合齿的齿侧设计并加工成台阶形状，也具有相同的阻止自动脱档的效果。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，为下面的设计过程作铺垫。第章载货汽车主要参数的确定.发动机的选择根据现在载货汽车选用发动机的情况，参照中型货车，针对本次设计任务选用大柴柴油机。表.大柴柴油机技术参数发动机型号大柴发动机形式四缸直列，电控共轨燃油种类柴油排量.排放标准国Ⅲ最大输出功率最大马力马力最大扭矩•最大扭矩转速全负荷最低燃油耗率•发动机净重发动机尺寸额定转速汽缸行程汽缸缸径.质量参数的确定汽车的整备质量利用系数.式中汽车的载质量整车整备质量。表.货车的质量系数参数车型总质量货车.装柴油机的货车为。汽车总质量商用货车的总质量由整备质量载质量和驾驶员以及随行人员质量三部分组成，即.式中，为包括驾驶员及随行人员数在内的人数，应等于座位数。此载货汽车是柴油机，查表.得质量利用系数为，其载质量是.,由公式.得因为此车设计为单排室,所以,由公式.得本课题选用。