篇一：手动五档变速器毕业设计

　　福建工程学院

　　毕业设计（论文）开题报告

　　机械与汽车工程

　　学院

　　车辆工程

　　专业

　　设计（论文）题目

　　：

　　某五档手动变速器模态分析与特性研究

　　学生姓名

　　学号

　　起迄日期

　　2015年3月~6月

　　设计地点

　　福建工程学院

　　指导教师

　　洪

　　亮

　　2015年3月05日

　　毕业设计（论文）开题报告

　　1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写文献综述。

　　1.1本课题研究背景

　　随着汽车工业的不断发展，对变速器的性能要求也在不断提高。尽管国内外有许许多多的专家学者致力于变速器的试验模态分析，但变速器的结构刚度分析、轻量化设计研究、减少噪声振动等问题仍然非常重要，是一个不可忽略的重要研究领域[1]。新时代汽车的高速发展，必然离不开变速器的性能优化，所以本文主要针对变速器壳体噪声振动问题进行切入研究，主要运用试验模态分析技术于变速器上，寻求变速器壳体结构的优化方案。

　　试验模态分析是基于系统响应和激振力的动态测试。此试验方法的出现时间并不

　　长，模态分析技术开始于20世纪30年代，到现在经过了几十年的发展，其应用于汽车领域的前景非常可观，所以仍需大量的试验研究为其发展奠定基础。利用试验模态分析技术来研究改善变速器的壳体结构，对国内变速器减振降噪技术的提高将起到非常重要的作用。

　　1.2国内外研究现状

　　由于全球汽车工业的突飞猛进，变速器行业也在不断壮大。国内外汽车生产商对变速器振动及噪声的控制变得更加重视，这就使得试验模态分析方法应用于变速器来优化变速器结构变得更加重要。模态分析技术开始于20世纪30年代，经过70多年的发展，模态分析已经成为振动工程中一个重要的分支，最终目标是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。纵览全球变速箱市场，自动变速箱（AT）在北美市场，CVT在日本市场，手动变速箱在欧洲市场各自占有着主导地位。在过去的几年内，依靠欧洲已有的手动变速箱生产设施和条件，双离合器变速箱已经被大批量生产，其自动换档的特性以及良好的燃油经济性（相对于传统4速自动变速箱，其燃油消耗量将降低大约10％）使得其逐渐占据了一部分原有的手动变速箱和自动变速箱市场，其模态分析技术在汽车领域已得到广泛的利用，并有所突破[2]。在日本，丰田、本田、日产等大公司，其变速箱的减震降噪技术也在不断发展，并取得了一定的成绩，而模态分析技术对变速器的减振降噪研究更是功不可没。世界各国汽车生产商对变速器技术投入的研究成本越来越大，致力于生产出结构更优、性能更好的变速器，同时对变速器的减震降噪技术也越来越成熟。而我国国内领先的变速器制造企业也在不断进步，然而与国际先进水平相比，我国国内总体水平还存在一定差距，还有相当大一部分变速器需要完全依赖进口[4]。我国国内目前汽车发动机普遍噪声大，使用性能不够优越。因为变速器壳体结构不够合理就会产生共振、噪声大等现象，而且容易产生疲劳损伤。因此，我国在汽车变速器的结构优化方面还需要进一步加强，而利用试验模态分析方法来研究改善变速器结构优化也将变得越来越重要，对国内变速器减振降噪技术的发展将起到非常重要的作用。所有的系统都能振动，模态分析技术是解决振动问题的一种强有力的工具，已被国内外专家广泛应用于汽车领域，包括用于汽车的变速器振动问题。

　　1.3课题研究目的和意义

　　随着经济和科学技术的不断的发展，汽车工业也渐渐成为我国支柱产业，汽车的使用已经遍布全国。随着我国汽车工业的不断发展，如何设计出经济、实惠、性能良好又安全可靠的汽车是当前汽车设计领域的重大问题，然而掌控汽车快慢与其性能好坏的一重大因素，便是它的重要组成—变速器。变速器是一个复杂的系统件，是汽车传动系统的主要部件之一，它的振动必然带来汽车整车的振动与噪音，影响汽车的整车性能[3]。由于壳体是变速器振动的主要零部件，所以对变速器壳体的模态分析及优化方法就显得十分有意义。

　　模态分析是研究结构动力特性一种近代方法，是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性，每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型[5]。这些模态参数可以由计算或试验分析取得，这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。其主要应用于振动测量和结构动力学分析，可用模态试验结果去指导有限元理论模型的修正，使理论模型更趋完善与合理。

　　振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性，就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应[6]。因此，模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。模态分析最终目标在是识别出系统的模态参数，为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据，因此将试验模态分析技术应用于汽车变速器，有利于寻求变速器结构的优化方案[7]。

　　常用的模态参数辨识方法分为：频域法和时域法。频域法主要是通过测试得到系统的相应信号，经快速傅里叶变化处理后得到系统的相应函数，再经识别后得到有关的模态参数；时域法是通过利用系统的自由衰减振动时域模型来识别系统模态参数，后发展成应用随机减量特征技术从系统的随机振动相应中获取随机减量特征，进而从随机减量特征函数中提取模态参数的方法。

　　随着发动机降噪技术的提高和纯电动汽车的快速发展，变速器的噪声问题越来越凸显，这也使得把模态分析方法应用于变速器上来寻求其优化方法变得更加重要。壳体是变速器振动的主要部件，所以，对变速器壳体进行模态分析，优化壳体结构，对提高变速器性能具有重要意义。

　　1.4参考文献

　　[1]曹凤利,李国璋.基于有限元的履带车辆变速箱体强度分析[j].机械工程师,2006，(7):108-110.[2]（美）J.厄尔贾维克.汽车手动变速器和变速驱动桥[M].北京：机械工业出版社，1998.[3]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2001.[4]盛选禹.CATIA三维机械设计实例[M].北京：机械工业出版社，2003.[5]林建龙.模态分析与实验[M].北京:清华大学出版社,2011.[6]YeZhiquan,MaHaomin,BaoNengsheng,ChenYan,DingKang.StructureDynamicAnalysisofaHorizontalAxisWindTurbineSystemUsingaModalAnalysisMethod[j].WINDENGINEERINGVOLUME25,2001,(4):237-248.[7]ZhengMin,ShenFan,ChenHuaihai.OPERATIONALMODALANALYSISSCHEMESUSINGCORRELATIONTECHNIQUE[j].ActaMechanicaSolidaSinica,2005,(18):0894-9166.2.毕业设计（论文）任务要研究或解决的问题和拟采用的方法：

　　2.1研究内容

　　本课题主要探讨的是将试验模态分析技术应用于五档手动变速器。试验模态分析方法为变速器壳体结构动态特性分析提供了有效的手段，通过试验模态分析，找出壳体结构刚度的薄弱环节及其结构设计的不合理处，从而为变速器动态特性的改善提供可靠的试验依据。

　　〈1〉

　　首先对变速器壳体进行网格划分和坐标采点，然后利用CATIA软件进行坐标连线，绘出网格结构模型；

　　〈2〉

　　通过实验，分别采用脉冲激振法对变速器外壳进行了动态测试，识别出变速器外壳的各阶模态参数；

　　〈3〉

　　通过获取的数据利用试验模态分析软件对变速器壳体进行模态分析；

　　〈4〉

　　结合变速器壳体数值模态分析、应力分析以及试验模态分析的结果找出在变速器正常工作情况下壳体应力较集中及振动较大的部位，对变速器壳体结构设计中

　　存在的不足之处提出结构优化方案。

　　2.2拟采用的方法

　　2.2.1技术路线和方法

　　〈1〉

　　查阅文献，技术调研：

　　通过学校图书馆查找变速器和模态分析技术相关书籍，查找出有用的相关文献；通过网上图书馆的关键词搜索，找到相关论文、期刊等参考资料。

　　〈2〉

　　学习试验模态分析方法：

　　通过阅览相关模态分析技术的书籍，和网上资料的学习；掌握试验模态分析技术，包括了解模态分析的参数获得途径、模态分析用处、以及模态分析数据的分析方法。

　　〈3〉

　　进行变速器壳体结构建立网格模型：

　　通过在变速器的外壳体上画出网格，采集相应的坐标点，应用CATIA软件进行坐标点的导入，并建立变速器壳体的网格模型。

　　〈4〉

　　采集模态参数，进行模态分析：

　　通过实验，采用脉冲激振法对变速器壳体进行了动态测试，获取相关的实验数据，并将获取的数据导入试验模态分析软件，再用模态参数辨识方法获取变速器壳体的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等模态参数。

　　〈5〉

　　论文的撰写和修改：

　　撰写论文的主体部分，内容提要应把论文的主要观点提示出来，主体部分应该撰写详细有深度，论文主体不能偏离课题研究主旨，再进行论文整体的修改和完善。

　　〈6〉

　　准备答辩：

　　制作答辩PPT，准备答辩。

　　2.2.2难点和关键技术

　　〈1〉

　　在变速器壳体上描绘出网格并准确量取坐标点，应用CATIA软件建立变速器的精确网格模型；

　　〈2〉

　　通过进行试验，采用脉冲激振法对变速器壳体进行了动态测试，变速器的悬挂点的选择，和变速器敲击的外力的控制；

　　〈3〉

　　通过试验获取的变速器测试数据数量繁多，分析时间较长，需要进行有效的数据分组处理；

　　〈4〉

　　通过对变速器的试验模态分析，要提出合理有效的变速器壳体结构优化方案。

　　指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见和对毕业设计（论文）结果的预测）：

　　该课题从某汽车5挡变速器壳体的结构改进着手，学习并掌握试验模态分析软件的使用，建立网格结构模型，搭建试验模态分析试验环境，对此款变速器壳体进行了动态测试与分析，获得相应数据可为实际工程中变速器壳体的优化改进提供试验依据。课题内容具有一定的深度和广度，实际操作性强，技术路线清晰，安排合理，同时工作量满足要求，开题准备充分，经努力能完成任务。

　　指导教师___________年

　　月

　　日

　　学院意见：

　　院长___________年

　　月

　　日

　　说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，经导师签署意见及学院审查后生效。

篇二：手动五档变速器毕业设计

　　三轴式五档手动变速器设计

　　摘要

　　本设计的任务是设计一台用于通用五菱之光微型车的三轴式五档手动变速器，该变速器有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。

　　随着科学技术的日益发展，汽车的各项性能也日臻完善。现代汽车已成为世界各国国民经济和社会生活中不可缺少的交通工具。现代汽车除了装有性能优良的发动机外还应该有性能优异的传动系与之匹配才能将汽车的性能淋漓尽?碌姆⒒映隼矗虼似当渌倨鞯纳杓葡缘糜任匾７治隽宋Ｖけ渌倨骶哂辛己玫墓ぷ餍阅埽员渌倨饔μ岢龅纳杓埔蟆Ｏ晗附樯芰吮渌倨骰狗桨傅娜范ǎ渌倨髦饕问难≡瘢渌倨鞯纳杓萍扑悖狡魃杓萍扑愕仍诒渌倨魃杓乒讨械墓丶街琛?变速器用来改变发动机传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，是汽车获得不同的牵引力和速度，用时使发动机在最有利工况范围内工作。变速器设有空档和倒档。需要变速器还有动力输出功能。关键词：变速器；同步器；档数；轴；

　　ThreeaxismanualshifttransmissiondesigninfiveAbstrackThisdesigntaskistodesignausedforgeneralWuLingsunshineinfiveofthethreeaxissubcompactmanualshifttransmission，thetransmissionhastwooutstandingadvantages：

　　oneisitsdirecttransmissionofhightransmissionefficiency；

　　wearandnoiseminimal；Second：inthegearcenterdistanceissmallerstillcanacquirelargergeartransmission.Alongwiththedevelopmentofscienceandtechnology

　　thecarofvariousperformancealsoisbeingperfected.Hyundaihasbecometheworldnationaleconomicandsociallifeofindispensabletransport.Moderncarwithgoodperformanceengineexceptoutsidestillshouldhaveexcellentperformancedrivetrainmatchingcarperformancewillplayoutsotheincisivelyandvividlyautotransmissiondesignisparticularlyimportant.Analyzedinordertoensuretransmissionhasgoodworkperformance：

　　thetransmissionshouldproposedesignrequirements.Introducesthetransmissionmechanismprojectdeterminationandtransmissionmainparametersareselectedthetransmissiondesigncalculation

　　thesynchronizerdesigncalculationindesignprocesssuchasacriticalstepintransmission.Transmissionusedtochangetothedrivewheelsontheenginetorqueancdrotationalspeedthepurposeisbackstartingclimbingturnaccelerateetc.Variouskindsofdrivingconditionstheautomobilegetdifferenttractionandtheenginespeedanduseitinthemostfavorableworkwithintheworkingconditions.Transmissionhasgapandreversing.Needtransmissionandpoweroutputfunctions.Keywords:transmissionSynchronizerFilenumberedAxis目录中文摘要英文摘要主要符号表1绪论

　　1.1概述1.2五档手动变速器的研究意义1.3国内外相关研究现状

　　1.3.1手动变速器（MT）

　　1.3.2自动/手动变速器（AMT）

　　1.3.3自动变速器（AT）

　　1.3.4无级变速器（CVT）

　　1.3.5双离合器变速器（DCT）1.4本文主要研究工作2机械式变速器的概述及其方案的确定2.1变速器的功用和要求2.2变速器结构方案的确定

　　2.2.1变速器传动机构的结构分析与型式选择

　　2.2.2倒档传动方案2.3变速器主要零件结构的方案分析

　　2.3.1齿轮型式

　　2.3.2换档结构型式3变速器主要参数的选择与主要零件的设计3.1变速器主要参数的选择

　　3.1.1档数和传动比

　　3.1.2中心距

　　3.1.3轴向尺寸

　　3.1.4齿轮参数3.2各档传动比及其齿轮齿数的确定

　　3.2.1确定一档齿轮的齿数

　　3.2.2确定常啮合齿轮副的齿数

　　3.2.3确定其他档位的齿数

　　3.2.4确

　　定倒档齿轮的齿数3.3齿轮变位系数的选择4变速器齿轮的强度计算与材料的选择4.1齿轮的损坏原因及形式4.2齿轮的强度计算与校核

　　4.2.1齿轮弯曲强度计算

　　4.2.2齿轮接触应力5变速器轴的强度计算与校核5.1变速器轴的结构和尺寸

　　5.1.1轴的结构

　　5.1.2确定轴的尺寸5.2轴的校核

　　5.2.1第一轴的强度与刚度校核

　　5.2.2第二轴的校核计算6变速器同步器的设计6.1同步器的结构6.2同步环主要参数的确定

　　6.2.1同步环锥面上的螺纹槽

　　6.2.2锥面半锥角

　　6.2.3摩擦锥面平均半径

　　R6.2.4锥面工作长度

　　b6.2.5同步环径向厚度

　　6.2.6锁止角

　　6.2.7同步时间t7变速器的操纵机构8结论致谢参考文献

　　主要符号表m汽车总质量

　　kgg重力加速度

　　N/kgΨmax道路最大阻力系数rr驱动轮的滚动半径

　　mmTδmax发动机最大扭矩

　　Nmi0主减速比η汽车传动系的传动效率igi一档传动比G2汽车满载载荷

　　Nφ路面附着系数A第一轴与中间轴的中心距

　　mmA′中间轴与倒档轴的中心距

　　mmA第二轴与中间轴的中心距

　　mmKA中心距系数m直齿轮模数mn斜齿轮法向模数α齿轮压力角

　　°

　　斜齿轮螺旋角

　　°b齿轮宽度

　　mmZx齿轮齿数

　　齿轮变位系数W齿轮弯曲应力

　　MPaj齿轮接触应力

　　MPaFt齿轮所受圆周力

　　NFa轴向力

　　NFr径向力

　　NTg计算载荷

　　NmK应力集中系数Kf摩擦力影响系数E齿轮材料的弹性模量

　　MPaK重合度影响系数rz主动齿轮节圆半径

　　mm1绪论1.1概述

　　从上世纪

　　50年代第一辆国产载货汽车下线以来，我国汽车工业经过

　　50多年的发展，已经成为我国的支柱产业。随着改革开放的深入和社会发展的广泛需求，我国汽车工业发展迅速，汽车保有量逐年上升，2006年我国汽车保有量比

　　近1997年增加了

　　2.03倍，10年来年均增长率为

　　13.4，保持了较高的增长速度。并且

　　2009年中国车市的火爆带来了整车企业销量的剧增，也带来了变速器产品进口量的步步攀升，今年上半年我国的变速器进口量接近

　　300万台，进口量超过了

　　36亿美元，远高于其他汽车零部件。1.2五档手动变速器的研究意义

　　在中国，手动变速器仍然是车用变速器的主流。具体有两个原因：首先，目前国内企业已经基本掌握对手动变速器的开发，所以在一定程度上加大了手动变速器的价格优势；另外，绝大多数中国驾驶者在学车时就用的是手动车，他们更加享受手动车带来的驾驶乐趣。在自动变速器方面，除吉利汽车开发出有自主知识产权的液压控制的三速自动变速器外，其他企业尚没有一家具有自主知识产权，悉数依赖国外技术和进口。1.3国内外相关研究现状

　　从技术、节能和基础设施角度，对各种变速器在中国和国外的发展情况作以下简要分析：1.3.1手动变速器（MT）：

　　手动变速器应该说是最为节能的变速方式，另外由于中国企业已经掌握该技术，而且在生产方面也积累了长期经验，从而在价格和质量方面会有较大优势。所以在短期内仍将是变速器主流。其不足在于操控上的不便，尤其是在城市工况。1.3.2自动/手动变速器（AMT）：

　　自动手动变速器实际上是由一个机器系统来完成操作离合器和选档这两个动作。AMT的汽车驾驶简单，省去了离合器踏板，驾驶者只要踩油门，选速器系统会自动选择换档的最佳时机，从而消除了发动机、离合器和变速器的错误使用，以避免错换档位。这一点对新手和整车的可靠性都非常重要。选速器大大简化了驾驶的复杂性，令

　　AMT汽车驾驶更加简便、省心，且能够保证最低的动力损耗。由选速器完成驾驶者踩离合器换档的动作，选择的换档时机要比驾驶者完成得

　　更准确。因此，在能源日益紧缺和

　　CO2排放压力越来越大这一背景下，AMT顺应了“节能减排”这一趋势，是一项非常适合中国市场的先进技术。AMT的制造成本远低于电液控自动变速器，国内的很多车型都准备采用这一领先技术，即有可能随着中国汽车工业的迅猛发展，将有更多车型采用

　　AMT。中国也将会取代欧洲和美洲，成为世界上最大的AMT的应用市场。1.3.3自动变速器（AT）：

　　自动变速器近些年新技术也不断在使用，它正朝着多档位、数字化控制等方面发展。

　　日本最大的自动变速器生产商

　　AISINAW公司

　　2006年成功推出型号为

　　AA80E型

　　8前速自动变速器，目前被使用在雷克萨斯

　　LS460车上。这就形成了更大的总传动比范围，同时各个传动比之间也比

　　5速变速器更加接近。因此，驾驶员几乎在各种行驶条件中都可以选择最佳传动比。电子控制模块可以选择更多的传动比，传动比取决于行驶条件，从而降低了油耗并提高了换档平顺性。发动机转速与行驶状态的最优化匹配意味着发动机提高了动力、燃油经济性并降低了运行噪声。1.3.4无级变速器（CVT）：

　　无级变速器则只需两组可移动锥轮以及传动带或传动链，即可实现无数个前进档的变速过程。CVT采用传动带、传动链和可变槽宽的锥轮进行动力传递及传动比的选择，即当锥轮变化槽宽时，相应改变主动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速。CVT是真正无级化了，与

　　AT相比具有较高的运行效率，油耗较低。通过近几年市场上的应用看，其发展势头也比较迅猛，目前在我国应用的车型已迅速发展到

　　5、6种以上。

　　目前，全世界各大汽车厂商为了提高产品的竞争力都在大力进行

　　CVT的研发工作，NISSAN、TOYOTA、FORD、GM、AUDI等著名汽车品牌中都配备

　　CVT的轿车销售，全世界

　　CVT轿车的年产量已达到近

　　50万辆。值得注意的一点是，装备有CVT的汽车市场，由最初的日本、欧洲已经渗透到北美市场，CVT汽车已经成为当今汽车发展的主要趋势。1.3.5双离合器变速器（DCT）：

　　双离合器变速器最早是德国大众技术，因此在大众车系里又称

　　DSG变速器。它可以说是目前世界上最先进的、具有革命性的变速器系统，大众汽车在

　　2002年于德国沃尔夫斯堡首次向世界展示了这一技术创新。DSG变速器旨在满足消费者对驾驶运动感和车辆节油的双重要求，为那些酷爱手动变速器的驾驶者们提供了一个最佳选择。DSG在带来低油耗的同时，在车辆性能方面却没有任何损失，同样具有出色的加速性和最高时速，并且与传统自动变速器一样可以实现顺畅换档而不影响牵引力。因此，既保证了其舒适性，同时还体现其动感加速性。

　　双离合变速器工作原理及基本结构如图

　　1所示。

　　图

　　1.双离合变速器工作原理及基本结构

　　DSG变速器的特点如下：

　　a.新一代

　　DSG变速器采用了

　　2个离合器和

　　6个前进档的传统齿轮变速器作为动力传送部件，这是目前世界上较先进的、具有革命性的自动变速器；

　　b.DSG变速器没有液力变扭器，也没有离合器踏板；

　　c.DSG变速器在传动过程中的能耗损失非常有限，大大提高了车辆的燃油经济性；

　　d.DSG变速器的反应非常灵敏，具有良好的驾驶乐趣；

　　e.车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉，使车辆的加速更加强劲、圆滑。100km的加速时间比传统手动变速器还短；

　　f.DSG变速器的动力传送部件是一台三轴式

　　6前进档的传统齿轮变速器，增加了传动比的分配；

　　g.DSG变速器的多片湿式双离合器是由电子液压控制系统来操控的，两个离合器的工作过程是互锁的，也就是说

　　一个离合器工作，一个不工作，不会同时出现两个离合器都参与工作；

　　h.双离合器的使用，可以使变速器同时有两个档位啮合，使换档操作更加快捷；

　　i.DSG变速器也有手动和自动两种控制模式，除了挂档杆可以控制外，方向盘上还配备有手动控制的换档按钮，行驶中两种控制模式之间可以随时切换；

　　j.选用手动模式时，如果不提供升档操作，即使将油门踩到底，DSG变速器也不会作出升档反应；

　　k.模糊逻辑控制可以根据司机的意愿进行换档控制；

　　l.在手动控制模式下，可以跳跃降档。

　　根据我国汽车变速器的技术条件和市场情况，对于未来

　　20年的中国市场，可以得出以下结论：手动变速器在短期内仍将主导市场，但自动变速器将不断受到市场青睐，其中，双离合器技术潜力巨大。1.4本文主要研究工作

　　本设计的任务是设计一台用于通用五菱之光微型车的三轴式五档手动变速器，该变速器有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。

　　2机械式变速器的概述及其方案的确定2.1变速器的功用和要求

　　变速器用来改变发动机传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，是汽车获得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。变速器设有空档，可在起动发动机、汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒档，使汽车获得倒退行驶的能力。需要时，变速器还有动力输出功能。

　　对变速器提出如下基本要求：

　　a.保证汽车有必要的动力性和经济性。

　　b.设置空档，用来切断发动机方向驱动轮的转输。

　　c.设置倒档，使汽车能倒退行驶。

　　d.设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。

　　e.换档迅速、省力、方便。

　　f.工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得有跳档、乱档以及换档冲击等现

　　象发生。

　　g.变速器应当有高的工作效率。

　　h.变速器的工作噪声低。

　　除此之外，变速器还淫荡满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。满足汽车必要的动力性和经济性指标，这与变速器的档数、传动比范围和各档传动比有关。汽车工作的道路越复杂、比功率越小，变速器的传动比范围越大。2.2变速器结构方案的确定

　　变速器由变速传动?购筒僮莼棺槌伞?.2.1变速器传动机构的结构分析与型式选择

　　有级变速器与本设计应用在现今使用广泛的发动机前置、后轮驱动的4×2总体布置方案，发动机发出的动力依次经过离合器、变速器、万向传动装置（万向节和传动轴）、主减速器、差速器、半轴，传到驱动轮，如图

　　2.1所示。

　　1.离合器；

　　2.变速器；

　　3.万向传动装置；

　　4.驱动桥

　　图

　　2.1发动机前置后轮驱动汽车传动系

　　无级变速器相比，其结构简单、制造低廉，具有高的传动效率（η0.960.98），因此在各类汽车上均得到广泛的应用。

　　设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、档位数及各档的传动比，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。

　　传动比范围是变速器低档传动比与高档传动比的比值。汽车行驶的道路状况愈多样，发动机的功率与汽车质量之比愈小，则变速器的传动比范围应愈大。目前，轿车变速器的传动比范围为

　　3.04.5；一般用途的货车和轻型以上的客车为

　　5.08.0；越野车与牵引车为

　　10.020.0。

　　通常，有级变速器具有

　　3、4、5个前进档；重型载货汽车和重型越野汽车则采用多档变速器，其前进档位数多达

　　616个甚至

　　20个。

　　变速器档位数的增多可提高发

　　动机的功率利用效率、汽车的燃料经济性及平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但采用手动的机械式操纵机构时，要实现迅速、无声换档，对于多于

　　5个前进档的变速器来说是困难的。因此，直接操纵式变速器档位数的上限为

　　5档。多于

　　5个前进档将使操纵机构复杂化，或者需要加装具有独立操纵机构的副变速器，后者仅用于一定行驶工况。

　　某些轿车和货车的变速器，采用仅在好路和空载行驶时才使用的超速档。采用传动比小于

　　1（0.70.8）的超速档，可以更充分地利用发动机功率，降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数，因而会减少发动机的磨损，降低燃料消耗。但与传动比为

　　1的直接档比较，采用超速档会降低传动效率。

　　有级变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力的齿轮副数目、转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮及轴以及壳体等零件的制造精度、刚度等。

　　三轴式和两轴式变速器得到的最广泛的应用。

　　三轴式变速器如图

　　2.2所示，其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接档。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距（影响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一优点。其缺点是：处直接档外其他各档的传动效率有所下降。

　　1-第一轴2-第二轴；3-第三轴

　　图

　　2.2轿车中间轴式五档变速器

　　两轴式变速器如图

　　2.3所示。与三轴式变速器相比，其结构简单、紧凑且除最到档外其他各档的传动效率高、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降低610。两轴式变速器则方便于这种布置且传动系的结构简单。如图所示，两轴式变速器的第二轴（即输出轴）与主减速器主动齿轮做成一体，当发动机纵置时，主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮；当发动机横置时则可用圆柱齿轮，从而简化了制造工艺，降低了成本。除倒档常用滑动齿轮（直齿圆柱齿轮）外，其他档均采用常啮合斜齿轮传动；个档的同步器多装在第二轴上，这是因为一档的主动齿轮尺寸小，装同步器有困难；而高档的同步器也可以装在第一轴的后端，如图示。

　　两轴式变速器没有直接档，因此在高档工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声比较大，也增加了磨损，这是它的缺点。另外，低档传动比取值的上限（igⅠ4.04.5）也受到较大限制但这一缺点可通过减小各档传动比同时增大主减速比来取消。

　　1-第一轴；2-第二轴；3-同步器

　　图

　　2.3两轴式变速器

　　有级变速器结构的发展趋势是增多常啮合齿轮副的数目，从而可采用斜齿轮。后者比直齿轮有更长的寿命、更低的噪声，虽然其制造稍复杂些且在工作中有轴向力。因此，在变速器中，除低档及倒档外，直齿圆柱齿轮已经被斜齿圆柱齿轮所代替。但是在本设计中，由于倒档齿轮采用的是常啮式，因此也采用斜齿轮。

　　由于本设计的要求是三轴式手动五档变速器的设计，故选取中间轴式五档变速器传动方案进行研究。

　　该传动方案的特点是：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档。使用直接档，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?拇矢撸

　　纱?0以上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少因为直接档的利用率高于其它档位，因而提高了变速器的使用寿命；在其它前进档位工作时，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，一档仍然有较大的传动比；档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，档位低的齿轮（一档）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一档以外的其他档位的换档机构，均采用同步器或啮合套换档，少数结构的一档也采用同步器或啮合套换档，还有各档同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。再除直接档以外的其他档位工作时，中间轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的缺点。在档数相同的条件下，各种中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数，换档方式和到档传动方案上有差别。

　　图

　　2.4a所示方案，除一，倒档用直齿滑动齿轮换档外，其余各档为常啮合齿轮传动。图

　　2.4b、c、d所示方案的各前进档，均用常啮合齿轮传动；图

　　1-4d所示方案中的倒档和超速档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档的条件下，很容易形成一个只有四个前进档的变速器。

　　图

　　2.4中间轴式五档变速器传动方案

　　以上各种方案中，凡采用常啮合齿轮传动的档位，其换档方式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中，有的.

推荐访问:手动五档变速器毕业设计 变速器 毕业设计