武汉理工大学毕业论文
绪 论
1．内容提要
本文详细介绍了机械式五挡三轴式变速器的具体过程。阐述了机械式变速器的功用、要求，介绍了变速器各种结构方案，说明了变速器主要参数的确定方法，齿轮的几何计算、强度计算等计算方法。涉及到了同步器的设计，概括同步器工作原理和工作过程，设计计算和轴承寿命的计算方法。
变速器一般安装于发动机和驱动桥之间，其主要的功用是：
1．变速与变矩 通过改变变速器的传动比，可以使汽车在不同的使用条件下得到不同的牵引力和速度。同时使发动机在最有利的工况范围内工作。
2．设置倒档和空档 在不改变发动机旋转方向的情况下便汽车能倒退行驶，在滑行或停车时发动机和传动系能保持分离。 3．变速器一般还应设置动力输出窗口。
合理的设计和布置变速器使得发动机功率得到最合理的利用，而提高汽车动力性和经济性。
本设计主导思想即在于设计以提高汽车的动力性和经济性指标，具备较高的传动效率，操纵轻便，工作可靠，噪声小为目的的机械式变速器。
由于水平有限，难免有很多不足之处，欢迎大家批评指正。 Summary
This text detail has been introduced the concrete course to design one medium-sized mechanical type transmission .Has expounded the function of mechanical type transmission and the requirement , and has introduced the various structure schemes of gearbox , and explaind that the major parameter of transmission decides the method surely , the geometry computational methods such as calculation and intensity calculation etc of gear wheel .Involve the computational method of the design of synchronizer , brief synchronizer work principle and work course , design calculation and bearing life span.
Involving the medium-sized freight train transmission design in this design possesses the controllability ability of better motive force , economy and good owing to the machinery transmission , and just easily equips the merits such as unassuming maintenances etc , and gets the extensive application in the society of modern times
The transmission generally loads between engine and drive bridge , and major act on being the speed change becomes the carpenter's square , and sets up to reverse gear and the neutral position , with the power output needs of satisfied automobile under the difference operating modes .Reasonable design and fixing up that the transmission makes that the engine merit rate gets the most reasonable utilization , and automobile motive force and economy are raised.
Namely the leading thought of this design depends on motive force and economy quota in order to raise the automobile of design , and having the higher transmission efficiency , and operates lightly , work is reliable , the small mechanical type transmission that serve as the purpose of noise .
Owing to the fact that the standard is limited , haring to avoid to have a lot of shortcomings , everybody criticizes and makes a comment the welcome.
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2．关键词
机械式五档变速器 锁销式同步器
变速器设计说明书正文
一、 变速器的结构分析与型式选择
变速器是由传动机构与操纵机构组成的。目前，汽车上采用的变速器是多种
多样的，这是由于各国汽车的使用、制造、修理等条件不同，也由于各种类型汽车的使用要求不同所决定。尽管如此，一般变速器的机构型式，仍具有很多的共同点。
1、变速器的型式
有级变速器与无级相比，起结构简单、造价低廉，具有高的传动效率，因此在各种类型的汽车上得到广泛的应用。设计时首先根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、档位数及各档传动比，因为它们对汽车的动力性与燃料经济性都有重要的直接影响。
2、两轴式和三轴式变速器
现代汽车大多数都采用三轴式变速器。两轴式变速器只用与发动机的前置、前轮驱动或者发动机后置、后轮驱动的轿车上。究竟采用哪一种形式，除了汽车的总布置的要求外，主要考虑以下三个方面： 2.1变速器的径向尺寸
两轴式变速器，它的前进档均由一对齿轮传递动力，当需要大的传动比时，需将主动齿轮做的小些，而将从动轮做的很大，因此两种的中心距和变速器壳的相关尺寸也必然增大。而三轴式变速器，由两对齿轮传递动力，在同样的传动比的情况下，可将大齿轮的径向尺寸做的小些，因此中心距及变速器的相关尺寸均可减小。
2.2变速器的寿命
两轴式的变速器的低档齿轮副，大小悬殊，小齿轮工作循环次数比大齿轮要高的多。因此小齿轮的寿命短。三轴式变速器各前进档，均为常啮合斜齿轮传动，大小齿轮的径向尺寸相差较小，工作循环次数和齿轮寿命也比较接近。用直接档工作时，因第一轴与第二轴直接连在一起，齿轮只是空转，并不传递动力，故不影响齿轮寿命。
2.3变速器的效率
两轴式变速器，虽然可以有等于1的传动比，但仍要经过一对齿轮传递动力，因此有功率损失。而三轴式变速器，可将输入轴和输出轴直接相连，得到直接档。这种动力传递方式，几乎无功率损失，且噪声较小。
轿车、尤其是微型汽车，采用两轴式变速器比较多。这样可将变速器的主动传动器组成一个整体，使传动系的结构紧凑，汽车得到教大的有效空间，便于汽车的总体布置。因此，近年来在欧洲的轿车中采用的比较多。
综上所述，参考设计题目为重型货车变速器，所以采用三轴五档式变速器。 3、齿轮安排
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各档齿轮副的相对安装位置，对于整个变速器的结构布置很大的影响。各档位置安排应考虑以下四个方面的要求：
3.1整车的总布置
根据整车的总布置，对变速器输入轴与输出轴的相对位置和变速器的轮廓形状以及换档机构提出要求。
3.2驾驶员的使用习惯
有人认为人们习惯与按档的高低顺序，由左到右或由右到左排列来换档，但也有人认为应该将常用档放在中间位置，而将不常用的低档放在两边。
值得注意的是倒档，虽然它是平常换档序列之外的一个特殊档位，然而却是 决定序列组合方案的重要环节。按习惯，倒档最好与序列不结合。否则，从安全考虑，将倒档与一档放在一起教好。在五档变速器中，倒档与序列结合不结合两者比较，前者在结构上可省去一个拨叉和一根变速滑杆。本题中采用此种布置方式，见图1-1。
3.3提高平均传动效率
为提高平均传动效率，在三轴式变速器中采用具有直接档的传动方案，并尽可能地将使用时间最多的档位设计成直接档。
3.4改善齿轮受载状况
各档齿轮在变速器中的位置安排，应考虑齿轮的受载状况。承受载荷大的低档齿轮，一般安排在离轴较近的地方，以减小轴的变形，使齿轮的重叠系数不致下降过多。变速器齿轮主要是应接触力过高而造成表面电蚀损坏，因此将高档齿轮安排在离两支承较远处较好。该处因轴的变形而引起的齿轮的偏转角较小，故齿轮的偏载也小。
4、换档结构形式
目前汽车上的机械式变速器采用的换档形式有三种： 4.1滑动齿轮换档
采用滑动斜齿轮换档，虽工作平稳，承载能力大、噪音小的优点。但它的换档仍然避免不了齿端面承受冲击，所以现代汽车的变速器中，前进档采用滑动齿轮换档的已甚为少见。 4.2啮合套换档
用啮合套换档，这种结构既有斜齿轮传动的优点，同时啮合套和结合齿的齿轮所受的冲击损伤和磨损较小。它的缺点是增大了变速器的轴向尺寸，未能彻底消除齿轮端面所受到的冲击。 4.3同步器换档
现在大多数汽车的变速器都采用同步器。使用同步器可减轻结合齿在换档时引起的冲击及零件的损坏。并且具有操纵轻便，经济性和缩短换档时间等优点，从而改善了汽车的加速性，经济性和山区行驶的安全性。缺点是零件增多，结构复杂，轴向尺寸增加，制造要求高，同步环磨损大，寿命低。 本设计中采用同步器换档方案。
二、变速器主要参数的选择
设计参考东风EQ1141八吨的平头重型货车。 参数： 1、发动机最大功率为118KW/2600rpm
2、最大转矩为583Nm/1400rpm（6BT5.9型发动机）
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3、各档速比：i1=6.540,i2=3.780,i3=2.168,i4=1.442,i5=1,i6=6.533 选用五档机械式变速器
．1．1从最大爬坡度考虑：
汽车在最大坡道上行驶时，最大驱动力应能克服轮胎与路面问滚动阻力及上坡阻力。由于汽车上坡行驶时，车速不高，故忽略空气阻力，这时：
Ftmax?Ft?Fimax <3-1>
式中Ftmax－最大驱动力；
Ft－滚动阻力； Fimax－最大坡道阻力；
又Ftmax?Temaxig1?i0??r <3-2>
Ff?fmagcos?max <3-3> Fimax?magsin?max <3-4> 将式<3-2><3-3><3-4>带入式<3-1>中得：
Temaxig1?i0??r?mag(fcos?max?sin?max)?mag?
mag?r
Temax?i0?? ig1?Temax－发动机最大输出转矩； ig1－变速器一档传动比；
i0－主减速比；
?－汽车传动系总传动效率；
ma－汽车总质量；
g－重力加速度；
?－道路最大阻力系数； r－驱动轮滚动半径；
f－滚动阻力系数；
?max－道路最大上坡角。
其中?max?16.7(30%)
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f?0.018~0.020此处取f?0.20为滚动阻力系数。
3．1．2从附着条件考虑： 汽车行驶时，为了使驱动轮不打滑，必须使驱动力小于或等于驱动轮与路面间的附着力，即：
Temaxig1i0?rig1??N?
N?r
Temaxi0?式中
?－道路附着系数，计算时取?=0．5～0．6； N－驱动轮垂直反力 解得：
ig1?4380?0.98?0.31?0.50?6.7
196?5.286?0.960.377rnmin
Vamini0i?根据最低稳定车速确定一档传动比 igmax?式中：
r－车轮滚动半径； nmin－发动机最低转速；
i?－分动器低档传动比（此处取1） 则igmax?0.377?0.31?550?7
60005.2863600?4.45?ig1?6.7
设计参考东风EQ1141八吨的平头重型货车。 选取ig1=6.540 ，i5=1
3．2传动系档数与各档传动比的选择
传动系档数增加可以改善汽车的动力性和燃油经济性。但过多又影响换档操作，造成换档困难考虑到轻型载货汽车车速一般都不高，参考同类车型，本设计设置4个前进档，1个倒档。则又上述已知， ig1=6.540，
传动系变速器各档传动比按等比级数分配，器优点在于： <1>换档过程中，发动机总在同一速度范围内工作； <2>可以充分利用发动机提供的功率，提高汽车的动力性
<3>按等比级数分配传动比的变速器，还便于和副变速器结合构成更多档位的变速器。
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