变速器设计说明书 - 课程设计、毕业设计使用(2)

2019-04-15 19:31

(如福特、通用、本田、克莱斯勒等)正致力于无级变速器的开发工作。现在全球CVT的产量约为50万台,而普通型自动变速器的产量约为2,500万台,双向通讯和线控技术的应用,无级变速器有无比的优势,预计不久将来中国各大汽车制造商也将生产自己的CVT无级变速器,并广泛应用于国产轿车。

在此次设计中对变速器作了总体设计,对变速器的传动方案进行了选择,变速器的齿轮和轴做了详细的设计计算,对同步器和一些标准件做了选型设计。

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1 总体方案设计

1.1 汽车参数的选择

根据变速器设计所选择的汽车基本参数如下表

表1-1设计基本参数表

Tablet 1-1 able basic design parameters

项目 发动机: 挡数:

最大功率(kW/n): 最大扭矩(N·m/n):

参数值 2.5L V6 5 1526 245/3500

1.2 变速器设计应满足的基本要求

对变速器如下基本要求.

1)保证汽车有必要的动力性和经济性。

2)设置空挡,用来切断发动机动力向驱动轮的传输。 3)设置倒档,使汽车能倒退行驶。

4)设置动力输出装置,需要时能进行功率输出。 5)换挡迅速,省力,方便。

6)工作可靠。汽车行驶过程中,变速器不得有跳挡,乱挡以及换挡冲击等现象发生。 7)变速器应当有高的工作效率。

除此以外,变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小,制造成本低,维修方便等要求。满足汽车有必要的动力性和经济性指标,这与变速器的档数,传动比范围和各挡传动比有关。汽车工作的道路条件越复杂,比功率越小,变速器的传动比范围越大。

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2 变速器传动机构布置方案

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。

2.1 传动机构布置方案分析

2.1.1 固定轴式变速器

固定轴式又分为两轴式,中间轴式,双中间轴式变速器。固定轴式应用广泛,其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上,中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。与中间轴式变速器比较,两轴式变速器有结构简单,轮廓尺寸小,布置方便,中间挡位传动效率高和噪声低等优点。因两轴式变速器不能设置直接挡,所以在高挡工作时齿轮和轴承均承载,不仅工作噪声增大,且易损坏。此外,受结构限制,两轴式变速器的一挡速比不可能设计得很大。所以我选择的是中间轴式的变速器。

图2-1,分别示出了几种中间轴式五挡变速器传动方案。它们的共同特点是:变速器第一轴和第二轴的轴线在同一直线上,经啮合套将它们连接得到直接挡。使用直接挡,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一轴和第二轴直接输出,此时变速器的传动效率高,可达90%以上,噪声低,齿轮和轴承的磨损减少。因为直接挡的利用率高于其它挡位,因而提高了变速器的使用寿命;在其它前进挡位工作时,变速器传递的动力需要经过设置在第一轴,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,一挡仍然有较大的传动比;挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动,挡位低的齿轮(一挡)可以采用或不采用常啮合齿轮传动;多数传动方案中除一挡以外的其他挡位的换挡机构,均采用同步器或啮合套换挡,少数结构的一挡也采用同步器或啮合套换挡,还有各挡同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。再除直接挡以外的其他挡位工作时,中间轴式变速器的传动效率略有降低,这是它的缺点。在挡数相同的条件下,各种中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数,换挡方式和到档传动方案上有差别。

图2-1a所示方案,除一,倒挡用直齿滑动齿轮换挡外,其余各挡为常啮合齿轮传动。图2-1b,c,d所示方案的各前进挡,均用常啮合齿轮传动;图2-1d所示方案中的倒挡和超速挡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挡的条件下,很容易形成一个只有四个前进挡的变速器。

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图2-1 中间轴式五挡变速器传动方案 Figure 2 -1 middle coaxial five block Transmission

以上各种方案中,凡采用常啮合齿轮传动的挡位,其换挡方式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中,有的挡位用同步器换挡,有的挡位用啮合套换挡,那么一定是挡位高的用同步器换挡,挡位低的用啮合套换挡。

发动机前置后轮驱动的轿车采用中间轴式变速器,为缩短传动轴长度,可将变速器后端加长。伸长后的第二轴有时装在三个支承上,其最后一个支承位于加长的附加壳体上。如果在附加壳体内,布置倒挡传动齿轮和换挡机构,还能减少变速器主体部分的外形尺寸。

综上所述选择第2种传动方案,前进挡,均用常啮合齿轮传动。

2.1.2 倒挡布置方案

与前进挡位比较,倒挡使用率不高,而且都是在停车状态下实现换倒挡,故多数方案采用直齿滑动齿轮方式换倒挡。为实现倒挡传动,有些方案利用在中间轴和第二轴上的齿轮传动路线中,加入一个中间传动齿轮的方案。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,并使倒挡传动比略有增加。

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图2-2 倒挡布置方案

Figure 2 -2 reverse gear layout program

图2-2为常见的倒挡布置方案。图2-2b所示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮,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,使换挡困难。图2-2c所示方案能获得较大的倒挡传动比,缺点是换挡程序不合理。图2-2d所示方案针对前者的缺点做了修改,因而取代了图2-2c所示方案。图2-2e所示方案是将中间轴上的一,倒挡齿轮做成一体,将其齿宽加长。图2-2f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮,换挡更为轻便。为了充分利用空间,缩短变速器轴向长度,有的货车倒挡传动采用图2-2g所示方案。其缺点是一,倒挡须各用一根变速器拨叉轴,致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。

综上所述选择第四种倒挡布置方案。

图2-3 倒挡轴位置与受力分析 Figure 2 -3 reverse gear axles and Analysis

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