目录
摘要I
Abstract II
第1章绪论1
1.1概述1
1.1.1汽车变速器的设计要求1
1.1.2国内外汽车变速器的发展现状2
1.2设计的内容及方法2
第2章变速器传动机构与操纵机构的布置3
2.1变速器传动机构布置方案3
2.1.1变速器传动方案分析与选择3
2.1.2倒档布置方案3
2.1.3零部件结构方案分析4
2.2变速器操纵机构布置方案6
2.2.1概述6
2.2.2典型的操纵机构及其锁定装置7
2.3本章小结9
第3章变速器的设计与计算10
3.1变速器主要参数的选择10
3.1.1档数10
3.1.2传动比范围10
3.1.3变速器各档传动比的确定10
3.1.4中心距的选择13
3.1.5变速器的外形尺寸13
3.1.6齿轮参数的选择13
3.1.7各档齿轮齿数的分配及传动比的计算15
3.1.8变速器齿轮的变位及齿轮螺旋角的调整18
3.2变速器齿轮强度校核19
3.2.1齿轮材料的选择原则19
3.2.2变速器齿轮弯曲强度校核20
3.2.3轮齿接触应力校核23
3.2.4倒档齿轮的校核27
3.3轴的结构和尺寸设计30
3.3.1初选轴的直径30
3.4轴的强度验算32
3.4.1轴的刚度计算32
3.4.2轴的强度计算39
3.5轴承选择与寿命计算44
3.5.1输入轴轴承的选择与寿命计算45
3.5.2输出轴轴承的选择与寿命计算47
3.6本章小结49
第4章变速器同步器及结构元件设计50
4.1同步器设计50
4.1.1同步器的功用及分类50
4.1.2惯性式同步器50
4.1.3锁环式同步器主要尺寸的确定51
4.1.4主要参数的确定52
4.2变速器壳体54
4.3本章小结54
结论55
参考文献56
致谢57
附录58
第2章变速器传动机构与操纵机构的布置
2.1变速器传动机构布置方案
机械式变速器具有结构简单、传动效率高、制造成本底和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。
2.1.1变速器传动方案分析与选择
机械式变速器传动机构布置方案主要有两种：两轴式变速器和中间轴式变速器。
其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上。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，故传动效率高，同时噪声校但两轴式变速器不能设置直接档，所以在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。其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体，发动机纵置时直接输出动力。
而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与一轴在同一条直线上，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，此时噪声低，齿轮、轴承的磨损减少。
对不同类型的汽车，具有不同的传动系档位数，其原因在于它们的使用条件不同、对整车性能要求不同、汽车本身的比功率不同[5]。而传动系的档位数与汽车的动力性、燃油经济性有着密切的联系。就动力性而言，档位数多，增加了发动机发挥最大功率附近高功率的机会，提高了汽车的加速和爬坡能力。就燃油经济性而言，档位数多，增加了发动机在低燃油消耗率区下作的能力，降低了油耗。从而能提高汽车生产率，降低运输成木。不过，增加档数会使变速器机构复杂和质量增加，轴向尺寸增大、成本提高、操纵复杂。
综上所述，由于此次设计的君威2.0变速器是中档轿车变速器，驱动形式属于发动机前置前轮驱动，且可布置变速器的空间较小，对变速器的要求较高，要求运行噪声小，设计车速高，故选用二轴式变速器作为传动方案。选择5档变速器，并且五档为超速档。
2、变速器轴
变速器轴多数情况下经轴承安装在壳体的轴承孔内。当变速器中心距小，在壳体的同一端面布置两个滚动轴承有困难时，输出轴可以直接压入壳体孔中，并固定不动。
用移动齿轮方式实现换档的齿轮与轴之间，应选用矩形花键连接，以保证良好的定心和滑动灵活，而且定心外径及矩形花键齿侧的磨削比渐开线花键要容易[7]。两轴式变速器输入轴和中间轴式变速器中间轴上的高档齿轮，通过轴与齿轮内孔之间的过盈配合和键固定在轴上。两轴式变速器的输出轴和中间轴式变速器的第二轴上的常啮合齿轮副的齿轮与轴之间，常设置有滚针轴承、滑动轴承，少数情况下齿轮直接装在轴上。此时，轴的表面粗糙度不应低与μm，硬度不低于58～63HRC。因渐开线花键定位性能良好，承载能力大且渐开线花键的齿短，小径相对增大能提高轴的刚度，所以轴与同步器上的轴套常用渐开线花键连接。
倒档轴为压入壳体孔中并固定不动的光轴，并由螺栓固定。
由上述可知，变速器的轴上装有轴承、齿轮、齿套等零件，有的轴上又有矩形或渐开线花键，所以设计时不仅要考虑装配上的可能，而且应当可以顺利拆装轴上各零件。此外，还要注意工艺上的有关问题。
3、变速器轴承的选择
变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴套等。
滚针轴承、滑动轴承套主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动的地方[8]。
变速器中采用圆锥滚子轴承虽然有直径较孝宽度较大因而容量大、可承受高负荷等优点，但也有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点。
由于本设计的变速器为两轴变速器，具有较大的轴向力，所以设计中变速器输入轴、输出轴的前、后轴承按直径系列均选用圆锥滚子轴承。
2.2变速器操纵机构布置方案
2.2.1概述
根据汽车使用条件的需要，驾驶员利用操纵机构完成选档和实现换档或退到空档。变速器操纵机构应当满足如下主要要求[9]：换档时只能挂入一个档位，换档后应使齿轮在全齿长上啮合，防止自动脱档或自动挂档，防止误挂倒档，换档轻便。
变速器操纵机构通常装在顶盖或侧盖内，也有少数是分开的。变速器操纵机构操纵第二轴上的滑动齿轮、啮合套或同步器得到所需不同档位。
用于机械式变速器的操纵机构，常见的是由变速杆、拨块、拨叉、变速叉轴及互锁、自锁和倒档装置等主要零件组成，并依靠驾驶员手力完成选档、换档或推到空档工作，称为手动换档变速器。
1、直接操纵式手动换档变速器
当变速器布置在驾驶员座椅附近时，可将变速杆直接安装在变速器上，并依靠驾驶员手力和通过变速杆直接完成换档功能的手动换档变速器，称为直接操纵变速器。这种操纵方案结构最简单，已得到广泛应用。近年来，单轨式操纵机构应用较多，其优点是减少了变速叉轴，各档同用一组自锁装置，因而使操纵机构简化，但它要求各档换档行程相等。
2、远距离操纵手动换档变速器
平头式汽车或发动机后置后轮驱动汽车的变速器，受总体布置限制，变速器距驾驶员座位较远，这时需要在变速杆与拨叉之间布置若干传动件，换档手力经过这些转换机构才能完成换档功能。这种手动换档变速器，称为远距离操纵手动换档变速器。
3、电动自动换档变速器
20世纪80年代以后，在固定轴式机械变速器基础上，通过应用计算机和电子控制技术，使之实现自动换档，并取消了变速杆和离合器踏板。驾驶员只需控制油门踏板，汽车在行驶过程中就能自动完成换档，这种变速器成为电动自动换档变速器[10]。
由于所设计的变速器为两轴变速器，采用发动机前置前轮驱动，变速器离驾驶员座椅较近，所以采用直接操纵式手动换档变速器。
