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（完稿）日产锐骐皮卡三轴式变速器设计（CAD全套）

的特点分析与中间轴式变速器相比较，两轴式变速器结构简单紧凑且除最高挡外其他各挡的传动效率高噪声低。轿车多采用前置发动机前轮驱动的布置，因为这种布置使汽车的动力传动系统紧凑操纵性好且可使汽车质量减少。两轴式变速器则方便于这种布置且使传动系的结构简单。两轴式变速器没有直接挡，因此在高挡工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声较大，也增加了磨损，这是它的缺点。如图.所示为发动机前置前轮驱动轿车的两轴式变速器传动方案。其特点是变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成体多数方案的倒挡传动常用滑动齿轮，其它挡位均用常啮合齿轮传动。图.中的倒挡齿轮为常啮合齿轮，并用同步器换挡图所示方案的变速器有辅助支承，用来提高轴的刚度。图.两轴式变速器传动方案中间轴式变速器特点分析中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器第轴的前端经轴承支承在发动机的飞轮上，第轴上的花键用来装设离合器的从动盘，而第二轴的末端经花键与万向节连接。如图.所示为中间轴式变速器的传动方案，其中为中间轴式五挡变速器，为中间轴式六挡变速器的传动方案。中间轴式变速器的共同特点为变速器第轴后端与常啮合主动齿轮做成体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第轴后端的孔内，且保证两轴轴线在同直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接挡。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轴和第二轴直接输出，此时变速器的传动效率高，可达到以上，噪声低齿轮和轴承的磨损减少。因为直接挡的利用率要高于其他挡位，因而提高了变速器的使用寿图.中间轴式变速器传动方案命在其他前进挡位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在第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，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，挡位低的齿轮可以不采用常啮合齿轮传动多数传动方案件中除挡以外的其他挡位的换挡机构，均采用同步器或接合套换挡，少数结构的挡也采用同步器或接合套换挡，各挡同步器或接合套多数情况下装在第二轴上。在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。以上各方案中，凡采用常啮合齿轮传动的挡位，其换挡形式可以用同步器或啮合套来实现。同变速器中，有的挡位用同步器换挡，有的挡位用啮合套换挡，那么定是挡位高的用同步器换挡，挡位低的用啮合套换挡倒挡布置方案分析如图.所示为常见的倒挡布置方案。图.方案的优点是倒挡利用了挡齿轮，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.方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图.方案对.的缺点做了修改。图.所示方案是将倒挡齿轮做成体，将其齿宽加长。图.的方案适用图.倒挡布置方案于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，挡换更为轻便。为了缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用图.所示方案其缺点是倒挡各用根变速器拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂些。变速器的挡或倒挡因传动比大，工作时在齿轮上作用的力也增大，并导致变速器轴产生较大的挠度和转角，使工作齿轮啮合状态变坏，最终表现出轮齿磨损加快和工作噪声增加。为此，无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的挡与倒挡，都应当布置在靠近轴的支撑处，以便改善上述不良情况，然后按照从低挡到高挡的顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴具有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然与挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将挡布置在靠近轴的支承处，然后再布置变速器都装有单向的通气阀以防壳内空气热胀而漏油及润滑油氧化。壳底放油塞多放置磁铁以吸附油内铁屑。.汽车变速器设计的目的和意义现代汽车上广泛采用内燃机作为动力源，其转矩和转速的变化范围很小，而复杂的使用条件要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这矛盾，在传动系统中设置了变速器，用来改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步加速上坡等，同时使发动机在最有利的工况范围下工作在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。变速器设计的目的就是为了满足上述的要求，使汽车在特定的工况下稳定的工作。变速器除了要能满足定的使用要求外，还要保证使其和汽车能有很好的匹配性，可以提高汽车的动力性和经济性，保证发动机在有利的工况范围内工作提高汽车的使用寿命降低能源消耗减少汽车的使用噪声等。这就要求设计人员依据汽车的技术参数，合理的选择变速器的参数，使所设计的变速器能和整车具有很好的匹配性。.汽车变速器国内外现状和发展趋势变速器国内外的现状早期的汽车传动系，从发动机到车轮之间的动力传动形式是很简单的。年法国制造出第辆带有变速器的汽车。年英国人赫伯特•福鲁特采用耐用的摩擦材料进步完善了变速器的性能。现代汽车变速器是年由法国人路易斯•雷纳•本哈特和艾米尔•拉瓦索尔推广使用的。目前为止，变速器经历了几个发展阶段，主要为手动变速器手动变速器主要采用齿轮传动的降速原理。变速器内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换挡工作，也就是通过操纵机构使变速器内的不同的齿轮副工作。手动变速器又称手动齿轮式变速器，含有可以在轴向滑动的齿轮，通过不同齿轮的啮合达到变速变矩的目的。手动变速器的换挡操作可以完全遵从驾驶者的意志，且结构简单故障率相对较低价廉物美。自动变速器自动变速器是根据车速和负荷油门踏板的行程来进行双参数控制，挡位根据上面的两个参数来自动升降。自动变速器与手动变速器的共同点，就是二者都属于有级式变速器，只不过自动变速器可以根据车速的快慢来自动实现换挡，可以消除手动变速器“顿挫”的换挡感觉。自动变速器是由液力变矩器行星齿轮和液压操纵机构组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩的目的。无级变速器无级变速器又称为连续变速式无级变速器。这种变速器与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。无限变速式机械无级变速器无限变速式机械无级变速器与其它自动变速器的差别之是不使用变矩器。变矩器的作用是通过油液介质将发动机动力传递给变速器，它的传递效率通常只有。由于不使用变矩器，与其它变矩器比较，具有效率高不易打滑油耗低不需要工艺复杂造价高昂的金属传送带结构简单成本低等系列优点，加上传递扭矩大，长时间使用也不会过度发热，不但使用于轿车，也使用于越野车，是种新型变速器。汽车变速器的发展趋势回顾汽车变速器的发展可以清楚的知道，变速器作为汽车传动系统的重要组成部分，其技术的发展，是衡量汽车技术水平的个重要依据。现代汽车变速器的发展趋势，是向着可调自动变速器或无级变速器的方向发展。自动变速器多挡化虽能扩大自动变速的范围，但它并非安全迅速。理想的无级变速器是在整个传动范围内能连续的无挡比的切换变速比，是变速器始终按最佳换挡规律自动变速。无级化是对自动变速器的理想追求。现代无级变速器传动效率提高，变速反应快油耗低。随着电子技术的发展，变速器的自动控制进步完善，在各种使用工况下能实现发动机与传动系的最佳匹配，控制更加精确有效，性能价格比大大提高。无级变速器装有自动控制装置，行车中可以根据车速自动调整挡位，无需人工操作，省去了换挡及踩踏离合器踏板的操作。其不足之处在于价格昂贵维修费用很高，而且使用起来比手动挡车费油，尤其是低速行驶或堵车中走走停停时，更会增大油耗。当今世界各大汽车公司对无级变速器的研究都十分活跃。不久的将来，随着电子控制技术的进步完善，电子控制式的无级变速器可望得到广泛的发展和应用。.手动变速器的特点和设计要求及内容手动变速器的特点手动变速器的挡数通常在挡以下，当挡数超过挡时，可以在挡以下的主变速器的基础上，再行配置副变速器，通过两者的组合获得多挡变速器。近年来，为了降低油耗，变速器的挡数有增加的趋势。目前，乘用车般采用个挡位的变速器。发动机排量大的乘用车多用个挡。商用车变速器采用个挡或多挡。载质量在的货车采用五挡变速器，载质量在的货车采用六挡变速器。多挡变速器多用于总质量大些的货车和越野车上。些汽车的变速器，设置有用在良好的路面上轻载或空车驾驶的场合的超速挡，超速挡的传动比小于。采用超速挡，可以提高汽车的燃油经济性。但是如果发动机功率不高，则超速挡使用频率很低，节油效果不显著，甚至影响汽车的动力性。从传动机构布置上来说，目前，两轴式和三轴式变速器都得到了广泛的应用。其中，两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。三轴式变速器的第轴的常啮合齿轮与第二轴的各挡齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第第二轴同心。将第第二轴直接连接起来传递转矩则称为直接挡。此时，齿轮轴承及中间轴均不承载，而第第二轴也仅传递转矩。因此，直接挡的传动效率高，磨损及噪声也最小，因为直接挡的利用率要高于其它挡位，因此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和第二轴之间的距离中心距不大的情况下，挡仍有较大的传动比挡位高的齿轮采用长啮合齿轮传动，挡位低的齿轮可以采用或不采用长啮合齿轮传动多数传动方案中除挡以外的其它挡位的换挡机构，均采用同步器或啮合套换挡，少数结构的挡也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。手动变速器的发展趋势是增多常啮合齿轮副的数目，从而可采用斜齿圆柱齿轮。斜齿圆柱齿轮比直齿圆柱齿轮有更长的寿命更低的噪声，虽然其制造稍微复杂且在工作时有轴向力。因此，在变速器中，除低挡及倒挡齿轮外，直齿圆柱齿轮已被斜齿圆柱齿轮所取代。当然，常啮合齿轮副的增多将导致旋转部分总惯性力矩的增大。手动变速器的设计要求正确选择变速器的挡位数和传动比，使其和发动机参数优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性和经济性设置空挡以保证汽车在必要时能将发动机和传动系长时间分离，设置倒挡使汽车能倒退行驶操纵简单方便迅速省力传动效率高，工作平稳无噪声体积小质量轻承载能力强，工作可靠制造容易成本低廉维修方便使用寿命长贯彻零件标准化部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规定需要时应设置动力输出装置。设计的主要内容本次设计主要是依据日产锐骐皮卡的有关参数，通过变速器各部分参数的选择和计算，设计出种基本符合要求的手动变速器。本文主要完成下面些主要工作参数计算。包括变速器传动比计算中心距计算齿轮参数计算各挡齿轮齿数的分配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变速器轴承的选择及校核同步器的设计选用和参数选择变速器操纵机构的设计选用变速器箱体的设计。第章变速器传动机构布置方案确定.设计所依据的主要技术参数本设计是根据日产锐骐皮卡的技术参数来设计种轻型货汽车变速器，其具体参数如表.。表.日产锐骐皮卡的主要技术参数发动机最大功率车轮型号发动机最大转矩最大功率时转速最大转矩时转速最高车速总质量整备质量.变速器传动机构的结构分析和形式选择有级变速器与无级的相比，其结构简单造价低廉，具有高的传动效率η，因此在各种类型的汽车上均得到了广泛的应用。通常，有级变速器具有三个四个五个前进挡重型载货汽车和重型越野车则采用多挡变速器，其前进挡位数多大个甚至个。变速器挡位的增多可提高发动机的功率利用率汽车的燃料经济性和平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但挡位