目录
摘要I
ABSTRACT II
第1章绪论1
1.1选题的背景1
1.2设计目的及意义2
1.3国内外研究现状2
1.3.1国内研究现状2
1.3.2国外研究现状3
1.4设计主要内容3
第2章变速器总体方案设计5
2.1设计初始数据5
2.2变速器设计应满足的基本要求5
2.3传动机构布置方案分析6
2.3.1两轴式变速器和中间轴式变速器的特点分析6
2.3.2倒挡布置方案6
2.3.3其他问题7
2.4各档齿轮位置安排7
2.5变速器齿轮形式与自动脱档分析8
2.5.1齿轮形式8
2.5.2变速器自动脱档分析9
2.6换挡机构形式9
2.7本章小结10
第3章变速器主要参数设计12
3.1挡数的选择和确定12
3.2各档传动比的确定12
3.2.1主减速器传动比12
3.2.2最低档传动比计算13
3.2.3各档传动比14
3.2.4初选中心距14
3.2.5变速器的外形尺寸15
3.3齿轮参数计算15
3.3.1模数的选取15
3.3.2齿形、压力角及螺旋角的确定15
3.4各挡齿轮齿数的分配17
3.4.1确定一挡齿轮的齿数17
3.4.2对中心距进行修正18
3.4.3确定常啮合传动齿轮副齿数及变位系数18
3.4.4确定其他各挡的齿数及变位系数18
3.4.5确定倒挡齿轮齿数及变位系数20
3.5本章小结21
第4章变速器的校核22
4.1齿轮的损坏形式22
4.2齿轮强度计算22
4.2.1轮齿的弯曲应力23
4.2.2轮齿的接触应力24
4.2.3各档齿轮的强度校核25
4.3轴的结构尺寸设计32
4.4轴的强度验算33
4.4.1轴的刚度的计算33
4.4.2轴的强度的计算37
4.5轴承寿命计算40
4.6本章小结43
第5章同步器的选择44
5.1锁销式同步器44
5.2锁环式同步器45
5.3本章小结46
第6章变速器操纵机构的选择47
6.1直接操纵手动换挡变速器47
6.1.1变速操纵杆的布置47
6.1.2换档锁装置47
6.2本章小结49
结论50
参考文献51
致谢52
附录53
表2.1设计基本参数表
发动机型号BYD473QB
排量1500ml
发动机最大功率75kw
最高车速170km/h
总质量1170kg
最大转矩135 Nm
最大功率转速5800 r/min
最大扭矩转速4800 r/min
2.2变速器设计应满足的基本要求
汽车传动系是汽车的核心组成部分。其任务是调节、变换发动机的性能，将动力有效而经济地传至驱动车轮，以满足汽车的使用要求。变速器是完成传动系任务的重要部件，也是决定整车性能的主要部件之一。变速器的结构要求对汽车的动力性、燃料经济性、换档操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。随着汽车工业的发展，轿车变速器的设计趋势是增大其传递功率与重量之比，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。在汽车变速器的设计工作开始之前，首先要根据变速器运用的实际场合来对一些主要参数做出选择。主要参数包括中心距、变速器轴向尺寸、轴的直径、齿轮参数、各档齿轮的齿数等。
（1）正确选择变速器的档位数和传动比，使之与发动机参数优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性与经济性；
（2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输；
（3）设置倒挡，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；
（7）变速器应有高的工作效率；
（8）变速器的工作噪声低。
除此之外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量孝制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。
2.3传动机构布置方案分析
2.3.1两轴式变速器和中间轴式变速器的特点分析
1．两轴式变速器两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，发动机纵置时，主减速器采用弧齿锥齿轮或准双曲面齿轮，发动机横置时则采用斜齿圆柱齿轮；多数方案的倒档传动常用滑动齿轮，其他档位均采用常啮合齿轮传动。与中间轴式变速器相比，它具有轴和轴承数少，结构简单、轮廓尺寸孝易布置等优点。此外，各中间档因只经一对齿轮传递动力，故传动效率高，同时噪声低。但两轴式变速器不能设置直接档，所以在高档工作时齿轮和轴承均承载，工作噪声增大且易损坏；受结构限制其一档速比不能设计的很大；对于前进档，两轴式变速器输入轴的传动方向与输出轴的传动方向相反。
2．中间轴式变速器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汽车上。其特点是：变速器一轴后端与常啮合齿轮做成一体。绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第一轴后端的孔内，且保持两轴轴线在同一条直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接档，使用直接档，变速器齿轮和轴承及中间轴不承载，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上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少。因为直接档的利用率要高于其他档位，因而提高了变速器的使用寿命。在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。
2.3.2倒挡布置方案
常见的倒档布置方案如图2.2所示。图2.2b方案的优点是倒档利用了一档齿轮，缩短了中间轴的长度。但换档时有两对齿轮同时进入啮合，使换档困难；图2.2c方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理；图2.2d方案对2.2c的缺点做了修改；图2.2e所示方案是将一、倒档齿轮做成一体，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的齿轮，换档换更为轻便。
与前进档位比较，倒档使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒档，故多数方案采用直齿滑动齿轮方式换倒档。为实现倒档传动，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。
2.3.3其他问题
经常使用的挡位，其齿轮因接触应力过高而造成表面电蚀损坏。将高挡布置在靠近轴的支承中部区域较为合理，在该区因轴的变形而引起的齿轮偏转角较小，齿轮保持较好的啮合状态，偏载减少能提高齿轮寿命。
某些汽车变速器有仅在好路或空车行驶时才使用的超速挡。使用传动比小于1（为0.7~0.8）的超速挡，能够充分地利用发动机功率，使汽车行驶1km所需发动机曲轴的总转速降低，因而有助于减少发动机磨损和降低燃料消耗。但是与直接挡比较，使用超速挡会使传动效率降低，噪声增大。
机械式变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力时处于工作状态的齿轮对数，每分钟转速，传递的功率，润滑系统的有效性，齿轮和壳体等零件的制造精度等。
2.4各档齿轮位置安排
各齿轮副的相对安装位置对于整个变速器的结构布置有很大的影响。各档位置的安排应考虑以下四个方面：
1．整车总布置根据整车的总布置，对变速器输入轴和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。
2．驾驶员的使用习惯人们习惯于按档的高低顺序，由左到右或由右到左排列来换档。值得注意的是倒档，虽然他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，倒档最好与序列不接合。从安全角度考虑，将倒档与一档放在一起较好。
3．提高平均传动效率为提高平均传动效率，在中间轴式变速器中，普遍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。
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，一般安置在离轴承较近的地方，以较小轴的变形，使齿轮的重叠系数不致下降过多。变速器齿轮主要是因接触应力过高而造成表面点蚀损坏，因此将高档齿轮安排在离两支撑较远处较好。
因为变速器在一档和倒档工作时有较大的力，所以无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的低档与倒档，都应当布置在靠近轴的支承处，以减少轴的变形，保证齿轮重合度下降不多，然后按照从低档到高档顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。
2.5变速器齿轮形式与自动脱档分析
2.5.1齿轮形式
变速器齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。斜齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮比较，有运转平稳、作时噪声低等优点；缺点是制造时工艺复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒档。
变速器齿轮可以与轴设计为一体或与轴分开，然后用花键、过盈配合或者滑动支承等方式之一与轴连接。齿轮尺寸小又与轴分开，其内径直径到齿根圆处的厚度（图2-2）影响齿轮强度。要求尺寸应该大于或等于轮齿危险断面处的厚度。为了使齿轮装在轴上以后，保持足够大的稳定性，齿轮轮毂部分的宽度尺寸，在结构允许条件下应尽可能取大些，至少满足尺寸要求：
第3章变速器主要参数设计
3.1挡数的选择和确定
在最低挡传动比不变的条件下，增加变速器的当属会是变速器相邻的低挡与高挡之间传动比比值减小，是换挡工作容易进行。要求相邻挡位之间的传动比比值在1.8以下,该制约小换挡工作越容易进行。要求高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的传动比比值校
近年来为了降低油耗，变速器的挡数有增加的趋势。目前轿车一般用4~5个挡位，级别高的轿车变速器多用5个挡，货车变速器采用4~5个挡位或多挡。装载质量在2~3.5T的货车采用5挡变速器，装载质量在4~8T的货车采用6挡变速器。多挡变速器多用于重型货车和越野车。本设计为5挡变速器。
技术要求
1、变速器装配时，应严格按照工艺要求顺序组装；
2、装配油封时，必须垂直压入，注意装配方向，并在油封刃口处涂少许润滑脂，以防损坏油封刃口；
3、装配前、后轴承盖、顶盖、惰轮盖板时垫片两面需涂密封胶；
4、装第一轴承盖总成前，应先在第一轴花键处涂以润滑脂，再装第一轴轴承盖总成,装配时要一面插入
一面旋转，以防损坏油封刃口；
5、所有通孔螺纹必须在螺栓上涂密封胶后再将螺栓拧入；
6、装变速器上盖叉轴堵盖时,堵盖周围应涂密封胶;
7、装配油封和密封圈时需涂以少许润滑脂;
8、装配轴承和滚针时需涂以少许齿轮油；
9、滚动轴承调整游隙为0.05-0.1mm;
10、变速器装配前，操纵机构和同步器应在各自的专用试验台上进行试验，以保证强度寿命等要求；
11、变速器装配后，在专用试验台上进行有负荷和无负荷模拟实验，以确保换挡准确、无抖动、无异响和密封良好等；
12、变速器外表涂以防锈漆。
