附录 ........................................................ 85
第1章 绪 论
1.1汽车变速器的概述[1]
变速器用于改变发动机曲轴的转矩和转速，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，满足驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。随着汽车工业的不断发展，今后要求汽车车型的多样化、个性化、智能化已成为汽车的发展趋势。但变速器设计一直是汽车设计中最重要的环节之一，它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标。变速器能使汽车以非常低的稳定车速行驶，而这种低的车速只靠内燃机的最低稳定车速是难以达到的。变速器的倒挡使汽车能倒退行驶；其空挡使汽车在启动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机和传动系分离。
变速器的结构除了对汽车的动力性、经济性有影响同时对汽车操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接影响。变速器与主减速器及发动机的参数做优化匹配，可得到良好的动力性与经济性；采用自锁及互锁装置，倒挡安全装置，其他结构措施，可使操纵可靠，不产生跳挡、乱挡、自动脱挡和误挂倒挡；采用同步器可使换挡轻便，无冲击及噪声；采用斜齿轮、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低，不同的传动比还可以使在其不同路面提高汽车的动力性和经济性，使汽车和发动机有良好的匹配性。
1.2汽车变速器研究状况、发展趋势及成果[2]
1.2.1 研究现状
重型汽车的装载质量大，使用条件复杂，欲保证重型汽车具有良好的动力性、经济性和加速性，则必须扩大传动比范围并增多档数。传统结构三轴式变速器的最大容量：档位数一般最多蛤能布置到6个前进档和一个倒档，最大输出扭矩约为8400Nm。近年来重型汽车需要更多档位的前进档，需要爬行档（最低档）速比为10-17。显然传统结构变速器远不能满足需求。而组合式机械变速器则能满足上述要求。而组合式机械变速器则能满足上述要求。而组合机械变速器的组成是在传统变速器（称主箱）后部（或前部）加装一个副变速器（称副箱，一般为两档），将主箱的档位数增加一倍，所增加档位的速比值增大到等于主箱速比和副箱速比的乘积，而齿轮对数小于档位数，
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因此箱体尺寸大为缩小，轴的长度减短，刚度增大，并且增大了变速器的容量。 1.2.2 设计目的意义
重型货车装载数十吨的货品，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。大家都知道一档有“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。
从我国的具体情况来看，机械式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用机械式变速器的，他们对机械式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。 1.2.3 汽车变速器发展趋势
现代汽车工业的飞速发展以及人们对汽车的要求不断的变化，机械式变速器不能满足人们的需要。而自动变速器技术得到了迅速发展。目前，国内变速器厂商都向着无级变速器和自动变速器方向发展，国内现已有好几款轿车已经应用上无级变速器，而重型多挡位汽车则采用多中间轴的形式，将低速档和高速档区分开。
无级变速器又称为连续变速式无级变速器(Continuously Variable Transmission简称\。这种变速器与一般齿轮式自动变速器的最大区别，是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动。无级变速器结构比传统变速器简单，体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮副，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组，主要靠主动轮、从动轮和传动带来实现速比的无级变化
在跨越了三个世纪的一百多年后的今天，汽车还没有使用上满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是,人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力,各大汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的热情，极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。这是世界范围尚未根本解决的难题，也是汽车变速器的研究的终极目标。在今后，摩擦传动CVT；液力传动；电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission简称\；齿轮无级变速器（Gear Continuously Variable Transmission）是围绕着汽车变速箱四个主要的研究方向。
齿轮无级变速器（Gear Continuously Variable Transmission）这是一种全新的设计思想，是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。
据最新消息：一种\齿轮无级变速装置\Transmission简称\已经试制成功，并已经进行了多次样机试验。\齿轮无级变速装置\结构相当简单，只有不足20种非标零件，51个零件，生产成本甚至低于手
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动变速箱。预计今年进行装车试验。
齿轮无级变速器的优势表现为： (1) 传动功率大200KW的传动功率是很容易达到的； (2) 传动效率高，90%以上的传动效率是很容易达到的；
(3) 结构简单，大幅度降低生产成本，相当于自动变速箱的1/10； (4) 对汽车而言，提高传动效率，节油20%；
(5) 发动机在理想状态下工作，燃料燃烧完全，排放干净，极大的减 少了对环境的破坏。
1.3汽车变速器的设计方法和研究内容[8]
在本次设计中，由于是对传统的变速器进行改进性设计,在给定的发动机最大转矩、转速及最高车速、发动机标定功率等条件下，主要完成变速器机构的设计，并绘制出变速器装配图及主要零件的零件图。
对于变速器的要求： （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，使汽车能到推行驶；
（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。工作可靠；
（6）汽车行驶过程中，变速器不得有跳档、乱档以及换挡冲击等现象发生； （7）变速器应当有高的工作效率；
（8）变速器的工作噪声要低。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。 1.3.1 变速器设计的主要内容：
本次设计主要是依据给定的重型货车有关参数，通过对变速器各部分参数的选择和计算，设计出一种基本符合要求的手动7档变速器。本文主要完成下面一些主要工作：
1、参数计算。包括变速器传动比计算、中心距计算、齿轮参数计算、各档齿轮齿数的分配；
2、变速器齿轮设计计算。变速器齿轮几何尺寸计算；变速器齿轮的强度计算及材料选择；计算各轴的扭矩和转速；齿轮强度计算及检验；
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3、变速器轴设计计算。包括各轴直径及长度计算、轴的结构设计、轴的强度计算、轴的加工工艺分析；
4、变速器轴承的选择及校核； 5、同步器的设计选用和参数选择； 6、变速器操纵机构的设计选用； 7、变速器箱体的结构设计设计； 8、建立有限元计算模型；
9、加载进行应力分析与结果分析；
10、对汽车机械变速器的结构参数进行优化设计。
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