基于CATIA的某汽车变速器三维设计.doc
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1、 摘 要变速器是用来改变发动机传递到驱动轮上的转矩和转速,目的是在原地起步,爬坡,转弯,加速等各种行驶工况下,使汽车获得不同的牵引力和速度,同时使发动机在最有利工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。本设计变速器为机械式手动变速器,五个前进档均装有锁环式惯性同步器,除一档和倒档外,传动齿轮均采用斜齿轮,从而使变速器寿命延长,噪声降低,使换档轻便、灵活。机械式变速器因具有结构简单,传动效率高,制造成本低和工作可靠等优点,在不同形式的汽车上得到广泛应用。本次设计内容包括:1、变速器传动机构布置方案,2、变速器主要参数的选择,3、变速器齿轮的设计与计算 ,4、变速器轴的设
2、计与计算,5、同步器设计,6、变速器操纵机构,7、变速器结构元件七部分。本次设计在参数、数据已计算的前提下,综合应用CATIA零部件功能和装配功能,对变速器进行了绘制和装配的三维设计。同时利用CAD绘制平面图。关键词:变速器;变位齿轮;锁环式同步器;操纵机构Abstract The transmission is used for changing the engine to pass to the torque and rotational speed on the drive wheel, the purpose is to start in where it is, climbing,
3、turn, various kinds of accelerating etc. go under the operating mode, make the automobile obtain different traction force and speed, make the engine work within the range of most favorable operating mode at the same time. It is free to block and reverse gear that the transmission is had. The gear bo
4、x has motive force to output the function while needing. Originally designing and changing speed device into the machinery type manual transmission, five pieces of gear of advancing are equipped with the lock ring type inertia synchronizer , besides pouring the shelf, the gear wheel of the transmiss
5、ion adopts the oblique gear wheel , long-lived, the noise is low, it is light , flexible to change the shelf. Originally design and include: 1 A gear box of transmission organizations assign the scheme, 2 The choices of gear boxes of main parameters, 3 The gear of design and calculation , 4 The shaf
6、t of design and calculation. 5 Synchronizers are designed,6transmission control agencies, 7 Transmission of structure components. The design parameters, the data have been calculated under the premise of the comprehensive application of the function and assembly CATIA functional components of the tr
7、ansmission to the rendering of three-dimensional design and assembly. At the same time, the use of CAD floor plan drawing.Keyword: Transmission;Modified gear;Friction type synchronizer;Handle the organization符 号 表Z齿轮齿数d分度圆直径mm传动比误差m齿轮模数mmi传动比压力角度T扭矩N.m螺旋角度A中心距mm弯曲应力MPa接触应力MPaF力Na齿轮距左支撑的距离mmb齿轮距右支撑的距
8、离mm齿轮变位系数轴承工作寿命h目 录前 言11 机械式变速器基本方案设计31.1 变速器设计基本方案31.2 变速器主要参数选择42 齿轮设计计算72.1各挡齿轮齿数的分配72.2齿轮强度校核123 轴的设计计算223.1轴的工艺要求223.2轴的设计计算与校核223.2.1设计轴直径223.2.2 二轴的刚度校核233.2.3 中间轴刚度校核263.2.4二轴的强度校核283.2.5中间轴强度校核304 同步器及操纵机构设计334.1啮合齿圈的设计334.2同步器设计334.2.1同步器概述334.2.2同步环主要参数334.3 变速器的操纵机构355 轴承及平键的校核375.1 轴承选择
9、及校核375.1.1一轴轴承校核375.1.2二轴轴承校核385.1.3中间轴轴承校核405.2键的校核416 变速器箱体设计436.1 箱体材料与毛坯种类436.2箱体的主要结构尺寸的计算437 建模与装配457.1齿轮的建模457.2轴的建模497.3同步器锁环及花键毂的建模507.4轴承的建模537.5拨叉及换挡自锁互锁机构的建模547.6各轴装配建模557.7变速器装配57结 论59参考文献60致 谢61 V沈阳航空航天大学毕业设计(论文)前 言随着汽车工业的迅猛发展,车型的多样化、个性化已经成为汽车发展的趋势。而变速器设计是汽车设计中重要的环节之一。尽管近年来,自动变速器和无级变速器
10、技术迅猛发展,对长期以来主导市场地位的手动变速器产生很大冲击,但手动变速器已应用了很长一个时期,经过反复改进,成为现在的形式,制造技术趋于成熟化,与其它种类变速器相比较,具有以下优点:1)手动变速器技术已经发展了几十年,制造技术更加成熟,长期处于主导变速器市场的地位,各方面技术经过长期市场考验,通过逐步积累,技术已经相当成熟。2)手动变速器传动效率较高,理论上比自动变速器更省油。3)手动变速器结构简单,制造工艺成熟,市场需求大,能够产生生产规模效益,生产成本低廉。4)维修方便,维修成本便宜。5)可以给汽车驾驶爱好者带来更多的操控快感。在市场经济形势下.特别是当前国家对汽车变速器产品还拿不出完整
11、规划的情况下.寻求引进更先进的汽车变速器,改进现有的变速器,从市场广度开发转变为深度开发,使产品系列化,通用化,标准化.组织好精益生产,降低成本,提高产品质量,才能逐步缩短同世界先进技术水平的差距。从现代汽车变速器的市场状况和发展来看, 全世界的各大广商都对提高AT的性能及研制无级变速器CVT表现积极, 汽车业界非常重视CVT在汽车上的实用化进程。然而,因无级变速器技术难度很大, 发展相对较慢, 从而成为世界范围内尚未解决的难题之一。目前世界上装车较多的汽车变速器是手动变速器、电控液力自动变速器、金属带链式无级变速器、电控机械式自动变速器、双离合器变速器及环形锥盘滚轮牵引式无级变速器等数种,
12、并具有各自优势, 但其中金属带式无级变速器前景看好。ECT变扭器中的自动变速器油在高速运动中, 由于油液分子间的内摩擦和油液分子与各工作轮叶片表面间的摩擦所消耗的部分能量及泵轮、涡轮窄隙处油液剪切等原因会产生油液温度升高造成功率损失, 存在传动效率低油耗较大的不足, 另外还存在结构复杂、成本高及维修难度大等较明显缺点。欧洲格特拉克变速箱公司开发的电控机械自动变速器则克服了AT效率低等缺点, 与AT相比, 具有更大的发展优势。可是, AMT依旧需要复杂的电控系统来控制。据该公司预测, 到2008年, 欧洲的50的MT将会被AMT代替, 同时部分市场也将会被占领。总之, 变速器是汽车的主要装置之一
13、, 伴随着汽车技术更新换代和市场需求,在向实现理想变速器发展过程中将会取得更加巨大的成就。变速器会应对市场要求朝操纵舒适、轻柔、传动效率高、低油耗、环保与低噪声方向发展, 汽车变速器市场的需求量将继续持续 1 机械式变速器基本方案设计1.1 变速器设计基本方案 1)变速器类型的选择本设计是金杯SY1041轻型商用车机械式变速器设计,发动机为前置后驱形式,故变速器设计将采用五档中间轴式变速器形式。 2)倒档形式选择与前进挡比较,倒档使用率不高,而且都是在停车状态下实现换倒档,故多数方案均采用直齿滑动齿轮方式换倒档。 3)齿轮型式选择变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。 4)轴的结构分析
14、第一轴通常与齿轮做成一体,其长度决定于离合器总成的轴向尺寸。第一轴的花健尺寸与离合器从动盘毂的内花键统一考虑,目前一般都采用齿侧定心的矩形花健,键齿之间为动配合。第二轴制成阶梯式的以便于齿轮安装,从受力及合理利用材料来看,也是需要的。各截面尺寸不应相差悬殊,轴上供磨削用的砂轮越程槽处的应力集中会引起轴断裂。 5)轴承型式变速器多采用滚动轴承,即向心球轴承、向心短圆柱滚子轴承、滚针轴承以及圆锥滚子轴承。至于何处应当采用何种轴承,是受结构限制并随所承受的载荷特点不同而不同。6)换挡机构形式使用同步器啮合套换挡,其换挡行程要比滑动齿轮换挡行程小。在滑动齿轮特别宽的情况下,这种差别就更为明显。1.2
15、变速器主要参数选择 1)变速器挡数的选择本设计是针对金杯SY1041变速器设计,为五档手动中间轴式机械式变速器,因此,最高档为超速档,次高档为直接挡,传动比为1.0。各档传动比如表1.1所示:表1.1传动比分配表档位一二三四五倒档传动比 5.568 2.832 1.6341.00.794 5.011 2)变速器中心距三轴式变速器的中心距A(mm)可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初选: (1-1)式中:中心距系数,对货车8.69.6;变速器处于1档时的输出转矩,;发动机最大转矩, (Nm);变速器的1档传动比;变速器的传动效率,取0.96。则=(8.69.6)93.89(mm)初选中心距
16、A=86mm。 3)变速器的轴向尺寸货车变速器壳体的轴向尺寸与挡数有关,可参考下列数据选用: 四挡 (2.22.7)A五挡 (2.73.0)A六挡 (3.23.5)A当变速器选用的常啮合齿轮对数和同步器多时,应取给出范围的上限。 4)齿轮参数 (1)模数 齿轮的模数定为3.0mm。(2)压力角国家规定的标准压力角为20,所以变速器齿轮普遍采用的压力角为20。啮合套或同步器的接合齿压力角有20、25、30等,但普遍采用20压力角。(3)螺旋角货车变速器螺旋角选取范围为:1826。初选常啮合齿轮螺旋角为20。(4)齿宽直齿,为齿宽系数,取为4.57.5,取7.0;斜齿,取为6.58.5,取7.0。
17、(5)齿顶高系数一般齿轮的齿顶高系数1.0,为一般汽车变速器齿轮所采用。变速器基本参数如表1.2表1.2变速器齿轮参数 参数模数压力角螺旋角齿宽系数齿顶高系数值3202071 2 齿轮设计计算2.1各挡齿轮齿数的分配变速器结构示意图如图2.1所示: 图2.1变速器结构图 齿轮变位系数如图2.2所示: 图2.2齿轮变位系数 1)一挡齿轮的齿数: 一档传动比为 (2-1)为了求,的齿数,先求其齿数和,一挡齿轮为直齿齿轮,。取整为57。取,=-=57-13=44。查图2.2得10=0.5,9=-0.5。对中心距进行修正:=mm取整为A=85mm。确定常啮合传动齿轮副的齿数:由式(2-1)求出常啮合传
18、动齿轮的传动比 (2-2) 常啮合传动齿轮的中心距与一挡齿轮的中心距相等,即 (2-3)由式(2-2)、(2-3)得=20.08,=33.12取整为=20,=33,则:1-2=查2.2图得1=0.23,2=-0.232)二挡齿轮为斜齿轮 (2-4) (2-5) 由式(2-4)(2-5)则=33.64,=19.61取整得=33,=20。 i2=2=100%=3.5%7-8=查图2.2得8=0.23,7=-0.23 3)三挡齿轮为斜齿轮: (2-6) (2-7) 由式(2-6)、(2-7)得=26.49,=26.76。 取整=26,=27。3=100%=2.8%5-6= 查图2.2得5=0.12,
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