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手动变速器设计说明书(机械cad图纸)大学毕设论文.doc
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手动变速器设计说明书(机械cad图纸)大学毕设论文.doc
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本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828
1
目 录
1 选题背景 ..............................................................................................3
1.1 问题的提出 ..................................................................................................3
1.2 文献综述(即研究现状) ..........................................................................4
1.3 设计的技术要求及指标 ..............................................................................5
2 机构选型 ..............................................................................................6
2.1 设计方案的提出 ..........................................................................................6
2.2 设计方案的确定 ..........................................................................................8
3 尺度综合 ............................................................................................10
3.1 机构关键尺寸计算 ....................................................................................10
4 受力分析 ............................................................................................17
4.1 机构动态静力描述 ....................................................................................17
5 机构建模 ............................................................................................18
5.1 机构运动简图及尺寸标注 ........................................................................18
5.2 机构关键构件建模过程 ............................................................................19
5.3 机构总体装配过程 ....................................................................................25
6 机构仿真 ............................................................................................28
6.1 机构仿真配置 ............................................................................................28
6.2 机构仿真过程描述 ....................................................................................28
6.3 仿真参数测量及分析 ................................................................................30
6.4 仿真中存在的不足 ....................................................................................33
7 设计总结 ............................................................................................34
8 收获及体会 ........................................................................................34
9 致谢 ....................................................................................................35
本科机械毕业设计论文 CAD 图纸 QQ 401339828
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引 言
本设计的任务是设计一台用于轿车上的五档手动变速器。合理的设计和布置变速器
能使发动机功率得到最合理的利用,从而提高汽车动力性和经济性。
设计部分叙述了变速器的功用与设计要求,对该变速器进行了方案论证,选用了三
轴式变速器。说明了变速器主要参数的确定,齿轮几何参数的计算、列表,齿轮的强度
计算。
该变速器具有两个突出的优点:一是其直接档的传动效率高,磨损及噪声也最小;
二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。
关键词:变速器 齿轮 轴
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1 选题背景
1.1 问题的提出
从现在市场上不同车型所配置的变速器来看,主要分为:手动变速器(MT)、自动
变速器(AT)、手动/自动变速器(AMT)、无级变速器(CVT)。
手动变速器(Manual Transmission)采用齿轮组,每档的齿轮组的齿数是固定的,
所以各档的变速比是个定值(也就是所谓的“级” )。比如,一档变速比是 3.85,二档是
2.55,再到五档的 0.75,这些数字再乘上主减速比就是总的传动比,总共只有 5 个值(即
有 5 级),所以说它是有级变速器。
曾有人断言,繁琐的驾驶操作等缺点,阻碍了汽车高速发展的步伐,手动变速器会
在不久“下课”,从事物发展的角度来说,这话确实有道理。但是从目前市场的需求和
适用角度来看,笔者认为手动变速器不会过早的离开。
首先,从商用车的特性上来说,手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。以
卡车为例,卡车用来运输,通常要装载数吨的货品,面对如此高的“压力”,除了发动
机需要强劲的动力之外,还需要变速器的全力协助。我们都知道一档有“劲”,这样在
起步的时候有足够的牵引力量将车带动。特别是面对爬坡路段,它的特点显露的非常明
显。而对于其他新型的变速器,虽然具有操作简便等特性,但这些特点尚不具备。
其次,对于老司机和大部分男士司机来说,他们的最爱还是手动变速器。从我国的
具体情况来看,手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史,资历郊深的司机都是
“手动”驾车的,他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的,如果让他们改变常规的
做法,这是不现实的。虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍,但是大多数年轻
的司机还是崇尚手动,尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感,所以一些中高档的
汽车(尤其是轿车)也不敢轻易放弃手动变速器。另外,现在在我国的汽车驾驶学校中,
教练车都是手动变速器的,除了经济适用之外,关键是能够让学员打好扎实的基本功以
及锻炼驾驶协调性。
第三,随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭,对于普通工薪阶级的老
百姓来说,经济型轿车最为合适,手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家,
而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。例如,夏利、奇瑞、吉利等国内厂家
的经济型轿车都是手动变速的车,它们的各款车型基本上都是 5 档手动变速。
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1.2 文献综述(即研究现状)
在汽车变速箱
[2]
100 多年的历史中,主要经历了从手动到自动的发展过程。目前世
界上使用最多的汽车变速器
[3]
为手动变速器(MT)、自动变速器(AT)、手自一体变速器
(AMT)、无级变速器(CVT)、双离合变速器(DCT)五种型式。
它们各有优缺点:MT 的节能效果最好、经济性娱乐性强,但对驾驶技术要求高;AT
的节能效果差一些,但是操作简单、舒适性好、元器件可靠性高;AMT 具备前两者的
优点,但在换挡时会有短暂的中断,舒适性差一些;CVT 结构简单、效率高、功率大、
车速变化平稳,但它的传动带容易损坏,无法承受较大的载荷;DCT 结合了手动变速器
的燃油经济性和自动变速器的舒适性,它是从传统的手动变速器演变而来,目前代表变
速器的最高技术。
在我国,据调查 2007 年手动变速器的市场比重为 74%,占据较大的市场份额。从
2002 到 2007 年间自动档变速器市场占有率从 9%增长到 26%,Global Insight 公司预计
到 2012 年自动档变速器将占据 33%的份额,而乘用车市场自动档所占的比例可能达到
44%。从 2002-2006 年间,女性用户从 20.3%增长到 30.9%,而自动档变速器使用方便
特点深受女性用户群的喜爱。另外在消费者调查中最受关注的汽车配件中,第一名是安
全气囊,第二就是自动档的变速器。在中国,自动档变速器的市场是十分乐观的。同时
手动档变速器的节能型,经济性以及驾驶娱乐性也决定了其不可替代性。
针对中国变速器市场发展趋势,GLOBAL INSIGHT 的亚洲区技术分析师段诚武博士阐述
了几点自己的见解:
一、在短期内,手动档变速器仍然占据主要份额,而自动档变速器将有更大的增长
空间。
二、鉴于中国市场情况的复杂性,长期来看变速器不是单一式的发展趋势,没有哪
一种形式变速器会成为最后的赢家。
三、在中国市场,从技术支持、目前的市场份额以及设备提供这几个方面来看 AMT
与 LPG、AUTOE 和汽油、CVTE 和混合动力以及 DCT 和柴油都具有相似性。
四、从长远来看,中国本土的企业应该更加关注 DCT 这个产品,因为它将有非常好
的前景。
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1.3 设计的技术要求及指标
变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置,又称变速箱。
它作为汽车动力系统重要的组成部分,主要用于转变从发动机曲轴传出的转矩和转速,
以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵
引力及车速的不同需求。此外,变速器还用于使汽车能倒退行驶和在起动发动机以及汽
车滑行或停车时使发动机与传动系保持分离;必要时还应有动力输出功能。
为保证变速器具有良好的工作性能,对变速器应提出如下设计要求
[4]
。
1. 应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时,根据汽车载重
量、发动机参数及汽车使用要求,选择合理的变速器档数及传动比,来满足这一要求。
2. 设置空档,以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分离;设置倒档,
使汽车可以倒退行驶。
3. 工作可靠,操纵轻便。汽车在行驶过程中,变速器内不应有自动跳档、乱档、
换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度,提高行驶安全性,操纵轻便的要求
日益显得重要,这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。
4. 重量轻、体积小。影响这一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。
5. 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。
6. 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。
7. 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。
8. 需要时应设计动力输出装置。
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