汽車變速箱設計【3張CAD圖紙+畢業論文+SolidWorks三維圖】

汽車變速箱設計【3張CAD圖紙+畢業論文+SolidWorks三維圖】,3張CAD圖紙+畢業論文+SolidWorks三維圖,汽車,變速箱,設計,CAD,圖紙,畢業論文,SolidWorks,三維 汽車變速箱目 錄摘 要3Abstract4第1章 變速箱發展現狀5 1.1變速箱的發展5 1.2變速箱的作用5 1.3 變速箱的分類按操縱方式分類5 1.4變速箱的需求分析7第2章 變速箱初始數據參數及各檔傳動比的確定8 2. 1變速箱各檔傳動比的確定8 2.1.1初選最大傳動比的范圍8 2.1.2確定擋位數，設計五檔變速器10 第3章 各擋齒輪齒數的分配11 3.1一檔齒數分配11 3.2二檔齒數分配13 3.3三檔齒數分配15 3.4四檔齒數分配17 3.5五檔齒數分配19 3.6倒檔齒數分配21第4章 以二檔齒輪為例的校核設計計算23 4.1選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數23 4.2按照齒面接觸強度初步設計齒輪主要尺寸23 4.3按照齒根彎曲強度設計齒輪主要尺寸26 4.4齒輪傳動的潤滑方式28 4.5繪制齒輪零件圖29第5章 結論與展望30 5.1結論30 5.2展望33第6章 基于UG軟件進行的建模及裝配34 6.1 UG軟件建模與裝配概述34 6.2 運用UG軟件進行零件設計34 6.3 運用UG軟件進行零件裝配35參考文獻36致謝38摘 要本文簡單介紹了汽車變速箱制造的現狀和發展趨勢，分析了汽車變速箱制造的特點和存在問題，預測了未來汽車變速箱制造的應用前景。變速箱是汽車發動機輸出動力的分配裝置，是汽車的重要的組成部分。本文分析了自動變速箱的作用，并給出了變速箱的分類和結構特點。 最后，本文立足于當前我國汽車行業的發展現狀，基于一種簡單的變速箱主要結構進行了設計。汽車變速箱主要采用了多級齒輪傳動裝置，來實現相應的傳動比，從而實現變速。整體汽車變速箱對齒輪的精度要求高，從而實現精確的傳動比。關鍵詞：汽車變速箱；結構設計AbstractThis article simply introduces the present situation and development trend of automobile gearbox manufacturing, analyses the characteristics of manufacturing of automobile gearbox and the existing problems, forecasts the future application prospect of automobile gearbox manufacturing. Gearbox is the distribution of car engine power output device, is an important part of the car. The paper discusses the function of automatic transmission, and gives the classification and structure characteristics of the gearbox. Finally, based on the current status of the development of Chinese auto industry, based on a simple transmission main structure design.Automobile gearbox mainly adopts the multistage gear, to implement the corresponding transmission ratio, so as to realize variable speed.Overall auto gearbox of the gear is with high accuracy, so as to realize precise transmission ratio.Key words：Automobile gearbox；The structure design第一章 .變速箱發展現狀 進入21世紀，隨著我國經濟的快速增長，汽車工業得到了飛速發展。2001 年，中國成功加入世貿組織，我國汽車工業迎來了一場前所未有的機遇和挑戰。 國家領導人對汽車產業的發展非常重視，經過廣泛調研，調整了國家的汽車產業政策，改革了汽車行業的管理體制，在進一步擴大改革開放的大背景中，為汽車工業的長足發展開辟了更為寬松的生長環境。 如圖 1 所示，我國汽車工業的產量與日俱增。 據中國汽車工業協會最新統計資料顯示：有專家預測，2010年中國汽車需求量將超過 1600萬輛，2020年將升至170萬輛。 由此可見，提高我國變速箱的生產技術和質量，尤其是增強自動變速箱的生產技術和產業化能力，是提升國產汽車性能的根本舉措。變速箱因其技術相對成熟，近些年來發展過于緩慢。以上兩種因素召喚著人們需要加大對自動變速箱的研發力度，通過技術上的不斷突破，實現其燃油經濟性的逐步提高。簡以一言蔽之，汽車變速箱的發展是朝著簡化汽車操作、提高汽車舒適性的方向不斷改進的，自動變速箱的研發工作不僅僅是當今汽車變速箱的研究重點，也符合其未來發展的長遠趨勢。1.1 變速箱的發展變速箱，又稱變速器，英文為 Transmission，是汽車傳動系統的主要總成之一。1894 年，法國一位工程師給汽車裝上了世界上第一個變速箱，至今，汽車變速箱的發展已經走過了百余年的歷史。 其發展首先始于手動變速箱。手動變速箱具有結構簡單、成本低、傳動效率高、可靠性高等特點，雖然操作上較之自動變速箱要復雜一些，但目前為止仍然具有自動變速箱無法替代的優勢。自動變速箱因其操作簡單，駕駛舒適性較好，日益受到人們的喜愛。但因其技術問題，主要是燃油經濟性沒有手動變速箱好，市場占有率仍沒有手動變速箱高。但手動變速箱因其技術相對成熟，近些年來發展過于緩慢。以上兩種因素召喚著人們需要加大對自動變速箱的研發力度，通過技術上的不斷突破，實現其燃油經濟性的逐步提高。1.2變速箱的作用變速箱的主要功能在于實時調節汽車的驅動力和車速，以適應汽車在使用過程中面臨的實際路況：如起步、怠速停車、低速或高速行駛、加速、減速、爬坡和倒車等。其具體作用可大致歸納為以下三點：(1) 在較大范圍內改變汽車行駛速度大小和汽車驅動輪上的扭矩大小通過改變傳動比，擴大驅動輪轉矩和轉速的變化范圍，以適應經常變化的行駛條件，同時使發動機能夠在有利的工作狀態下(功率較高、油耗較低)順暢工作；(2) 實現倒車行駛在發動機旋轉方向不變的情況下，實現汽車倒退行駛；(3) 實現空檔利用空擋，中斷動力傳遞，使發動機能夠起動、怠速，并便于變速箱換檔或進行動力輸出。1.3變速箱的分類按操縱方式分類變速箱主要分為手動變速箱和自動變速箱兩大類。其中手動變速箱（Manual Transmission，）因技術成熟、價格低廉、具有較好的燃油經濟性等特點使用頗為廣泛。自動變速箱又分為液力變矩器自動變速箱（AutoTransmission）、手自一體變速箱 （Automated MechanicalTransmission）、無級變速箱（Continuosusly VariableTransmission ） 和雙離合器自動變速箱 （Double ClutchTransmission）四種 。在自動變速箱中 ，AT 自動變速箱是最早出現的，它由液力變扭器、行星齒輪和液壓操縱系統組成，通過液力傳遞和齒輪組合的方式實現變速變矩。其技術相對成熟，目前已被廣泛使用。人系統來完成操作離合器和選檔的兩個動作。但由于AMT在換擋時會有短暫的中斷，舒適性較差一些。主要用于低中級車型，如：在國內，AMT被廣泛應用于A0級別的車型。CVT 自動變速箱最早是由德國奔馳公司首先使用的 ，早在 1886年就將 V型橡膠帶式CVT 安裝在該公司生產的汽油機汽車上。CVT自動變速箱采用傳動帶和工作直徑可變的主、從動輪相配合來傳遞動力，可以實現傳動比的連續改變，從而得到傳動系與發動機工況的最佳匹配。1.4 變速箱的需求分析變速箱是汽車的核心部件之一， 隨著我國汽車產量的逐年增加，變速箱的需求也在與日俱增。其中，手動變速箱的需求量占主導，但隨著對汽車操縱性能的要求增高和自動變速箱技術的升級、進步，自動變速箱的需求量正在逐年增加。根據世界上最大的手動變速箱制造商德國采埃孚(ZF)公司預測，到2012年北美市場上出售的汽車中將只有6%是手動擋。 而2002年在美國和加拿大市場上出售的汽車中，只有 10%配備的是手動變速箱。同樣的情況也發生在歐洲市場，原本是手動變速箱的市場，不斷被自動變速箱占領。歐洲汽車制造商和經銷商協會日前統計的數據顯示：在英國，現在裝配自動變速箱的汽車占汽車總量的 15%，而5年前這個數字是 13.5%。據預測，2013 年歐洲變速箱市場上，配備手動變速箱(MT)的汽車將占 52%，配備手 自 一 體 式 自 動 變 速 箱(AMT)的將占10%，配備無級變速箱(CVT)的將占 2%，配備雙離合器變速箱(DCT)的將占16%，配備自動變速箱(AT)的將占20%。另有報告顯示：在重型卡車和商用車上，自動變速箱的比例也在不斷增加。從1996年到2006年的10年時間里，重卡中自動變速箱的比例已經從 5%躍升至 18%。而對于中國汽車市場，也一定會與國際接軌手動變速箱的市場份額將逐步下降。有數據統計，目前國內乘用車中手、自動擋的比例是 64。其中，在高檔乘用車上裝配自動變速箱的比例為 89%，中檔和經濟型家庭乘用車的比例分別為 40%和10%。 第二章變速箱初始數據參數及各檔傳動比的確定 查資料可得，該設計的最高車速：=202Km/h 發動機最大功率：=116KW最大功率轉速：6550r/min 最大轉矩：=184 整備質量：=1720Kg 最大轉矩轉速：=4050r/min 2.1.變速箱各檔傳動比的確定2.1.1初選最大傳動比的范圍最大傳動比的確定，即一檔傳動比。滿足最大爬坡度：所以 （2.1） 式中：G作用在汽車上的重力，汽車質量，重力加速度，=16856N；發動機最大轉矩，=184N.m；主減速器傳動比，傳動系效率，=96%；車輪半徑，=0.316m；滾動阻力系數，對于貨車取=0.01651+0.01(-50)=0.03795；爬坡度，取=16.7帶入數值計算得9.098 滿足附著條件： （2.2）為附著系數，取值范圍為0.70.8.，取為0.8為汽車滿載靜止于水平面，驅動橋給地面的載荷，這里取60%mg ；計算得 由以上得取，乘用車校核，因為該車發動機最低穩定轉速則最低穩定車速，故校核后傳動比滿足要求。2.1.2.確定擋位數，設計五檔變速器其他各擋傳動比的確定：初選五擋傳動比 按等比級數原則，一般汽車各擋傳動比大致符合如下關系： （2.3）式中：常數，也就是各擋之間的公比；因此，各擋的傳動比為： ， 所以其他各擋傳動比為： =2.7， =2.01，=1.44，4和5擋為常用擋，其擋位間公比應該小一些取，所以，。第三章 各擋齒輪齒數的分配3.1一檔齒數分配一擋齒輪為斜齒輪，模數為2.75，初選=20一擋傳動比為=2.7 （3.1） 為了求，的齒數，先求其齒數和， 斜齒=52.6取整為53 （3.2） 取=14 =39對中心距進行修正因為計算齒數和后，經過取整數使中心距有了變化，所以應根據取定的和齒輪變位系數重新計算中心距，再以修正后的中心距作為各擋齒輪齒數分配的依據。=77.55mm （3.3）取整A=78mm修正螺旋角度， (3.4) 分度圓直徑 =41.209mm =114.796mm未變位中心距 a=對一擋齒輪進行角度變位：端面嚙合角 ： tan=tan/cos （3.5） =嚙合角 ： cos=0.932 （3.6） =21.27變位系數之和 =0 （3.7） 當量齒數：=17.16, 查現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，變位系數線圖得： 計算一擋齒輪1、2的參數：齒頂高 =3.243mm =2.253mm式中： =0.0009 = 0.005齒根高 =2.943mm =3.933mm齒頂圓直徑 =47.695mm =119.302mm齒根圓直徑 =35.323mm =106.93mm 齒全高 h=6.1863.2二檔齒數分配二擋齒輪為斜齒輪，模數為2.95，初選=20=2.01 =117.6 取整為118=39， =79則，=2.02修正螺旋角 對二擋齒輪進行角度變位：理論中心距 =107.805mm端面壓力角 tan=tan/cos =21.72端面嚙合角 當量齒數 =37.238 =78.54變位系數之和 = 0.08查現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，變位系數線圖得： =-0.02二擋齒輪參數：分度圓直徑 =115mm =140mm齒頂高 =2.745mm =2.445mm式中： = 0.078 =0.002齒根高 =2.875mm =3.175mm齒頂圓直徑 =120.49mm =144.89mm齒根圓直徑 =107.35mm =133.65mm 齒全高 h=5.623.3三檔齒數分配三擋齒輪為斜齒輪，初選=23模數為2.5 =1.44 得取整為46，=67. 對三擋齒輪進行角度變位：理論中心距 =105.8mm端面壓力角 tan=tan/cos =21.38端面嚙合角 變位系數之和 =0.1 當量齒數 =45.84 =66.58 查現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇變位系數線圖得： =0.08 = 0.02 三擋齒輪5、6參數：分度圓直徑 =92mm =150mm齒頂高 =2.73mm =2.58mm式中： = 0.112 =-0.012齒根高 =2.925mm =3.075mm齒頂圓直徑 =97.63mm =156.52mm齒根圓直徑 =86.15mm =143.85mm3.4 四檔齒數分配 四擋齒輪為斜齒輪，初選=24模數=2.5 =4.07取整為31 =126 修正螺旋角度 =0.9294 對四擋齒輪進行角度變位：理論中心距 =108.5mm端面壓力角 tan=tan/cos =21.38端面嚙合角 變位系數之和 = 0.1 當量齒數 =33.61 =123.59 查現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，變位系數線圖得： = 0.06 = 0.04四擋齒輪7、8參數：分度圓直徑 =47mm =180mm齒頂高 =2.68mm =2.63mm式中： =0.112 =-0.012齒根高 =2.975mm =3.025mm齒頂圓直徑 =52.36mm =185.26mm齒根圓直徑 =41.05mm =173.95mm 全齒高 =5.6553.5 五檔齒數分配五擋齒輪為斜齒輪，初選=25模數=2.5 =2.34 取整為41 =96 對五擋齒輪進行角度變位：理論中心距 =109.46mm端面壓力角 tan=tan/cos =21.72端面嚙合角 變位系數之和 =-0.04 當量齒數 =41.98 =93.47 查機械設計手冊變位系數線圖得： = -0.03 = -0.01五擋齒輪9、10參數：分度圓直徑 =115mm =166mm齒頂高 =2.435mm =2.485mm式中： =-0.036 =-0.004齒根高 =3.2mm =3.15mm齒頂圓直徑 =119.87mm =170.97mm齒根圓直徑 =108.6mm =159.7mm3.6 倒檔齒數分配 確定倒擋齒輪齒數倒擋齒輪選用的模數與一擋相同，倒擋齒輪的齒數一般在2123之間，初選后，可計算出輸入軸與倒擋軸的中心距。初選=14，=23，則：=50.875mm為保證倒擋齒輪的嚙合和不產生運動干涉，齒輪11和13的齒頂圓之間應保持有0.5mm以上的間隙，則齒輪13的齒頂圓直徑應為 2*h 38.36 為了保證齒輪11和13的齒頂圓之間應保持有0.5mm以上的間隙，取=38計算倒擋軸和輸出軸的中心距=83.875計算倒擋傳動比 第四章以二檔齒輪為例的校核設計計算4.1. 選定齒輪類型，精度等級，材料及齒數 1）按汽車變速箱傳動要求，選用斜齒圓柱齒輪傳動。2）輸送機為一般工作機器，速度不高，故選用8級精度（GB 10095-88）3）材料選擇。由現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31， 小齒輪選用45鋼，調質處理，硬度為236HBS 大齒輪選用45鋼，正火處理，硬度為190HBS 兩者材料的硬度差為46HBS.4） 選小齒輪的齒數為Z1=39，大齒輪的齒數Z2=2.0139=78.39 取Z2=79 4.2.按照齒面接觸強度初步設計齒輪主要尺寸 由設計計算公式進行試算，即 （1）確定公式內的各計算數值 1）試選載荷系數=1.3 2)計算小齒輪傳遞的轉矩 3）選擇齒寬系數 根據齒輪為軟齒輪在兩軸承間為對稱布置。查 現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31選齒寬系數 1 4）選擇彈性影響系數ZE 查現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31選 ZE=189.85）確定小齒輪和大齒輪的接觸疲勞強度極限由現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31按齒硬度查得小齒輪的接觸疲勞強度極限 同理可以查現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31確定大齒輪的接觸疲勞強度極限 6）計算應力循環次數 設每年工作300天 7）確定接觸疲勞壽命系數 由現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31查得 8)計算接觸疲勞許用應力 取失效概率為%，安全系數為S=1， 計算出 1）試算小齒輪分度圓直徑d1t，帶入中較小的值。 2）計算圓周速度v 3)計算齒寬b 4）計算齒寬與齒高之比b/h模數 齒高 h=2.25mt=2.25x2.95=6.638mm 5）計算載荷系數。根據v=1.504（m/s），8級精度，由現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31，查得動載系數Kv=1.06直齒輪 由現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31查得使用系數KA=1由現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31用插值法查得8級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時，由 ，查機械設計教材P198圖10-13得;故載荷系數 6）按實際載荷系數校正所算得的分度圓直徑 7）計算模數m 4.3.按照齒根彎曲強度設計齒輪主要尺寸彎曲強度的設計公式 （1） 確定公式內各計算數值 1）由現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31查得小齒輪的彎曲疲勞強度極限；大齒輪的彎曲疲勞強度極限 2）由現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31取彎曲疲勞壽命系數 3)計算彎曲疲勞許用應力 取彎曲疲勞安全系數S=1.4 4)計算載荷系數K 5)查取齒形系數。由現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31查得 6)查取應力校正系數。由現代機械設計手冊秦大同，謝里陽主編，第三冊第14篇，1.5.31查得 7)計算大小齒輪的并加以比較。 大齒輪的數值大。 （2）設計計算 對比計算結果，由齒面接觸疲勞強度計算的模數m大于由齒根彎曲疲勞強度計算的模數，由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲強度所決定的承載能力，而齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑（即模數與齒數的乘積）有關，可取由彎曲強度算得的模數3.378并就近圓整為標準值m=3 按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1=93.396mm，算出小齒輪的齒數 大齒輪的齒數 Z2=4.01x31=124.31 ， 取 Z2=124 。 這樣設計出的齒輪既滿足了齒面接觸疲勞強度，又滿足了齒根彎曲疲勞強度，并做到結構緊湊，避免浪費。4.4.齒輪傳動的潤滑方式 通用的閉式齒輪傳動，其潤滑方法根據齒輪的圓周速度大小而定，齒輪的的圓周速度小于12m/s時，故常采用將大齒輪的輪齒浸入油池中進行浸油潤滑的方式4.5繪制齒輪零件圖第五章.結論與展望5.1.結論變速箱是指變速箱是一種改變汽車運轉速度的裝置，由許多直徑大小不同的齒輪組成。變速箱主要用于轉變發動機曲軸的轉矩及轉速，以適應汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅動車輪牽引力及車速不同要求的需要。變速箱在車輛的行駛中主要起這樣幾方面的作用： 1. 它使汽車能以非常低的穩定車速行駛，而這種低的轉速只靠內然機的最低穩定轉速是難以達到的。 2. 變速箱的倒檔使汽車可以倒退行駛。 3. 其空檔使汽車在起動發動機、停車和滑行時能長時間將發動機與傳動系分離。5.2.展望 隨著人們對汽車舒適性的要求越來越高，相比于傳統的手動變速箱，綜合性能更優越的自動變速箱越來越受到消費者的親睞。特別是近些年來，自動變速箱已經能夠更好地兼顧操控性以及節能環保等因素，使其在國內外的汽車中占有越來越大的裝備比例。 目前國內外的汽車上裝備的自動變速箱主要有四種型式，分別是：液力自動變速箱（Hydraulic Automated Transmission，AT）、電控機械式自動變速箱（Automatic Mechanical Transmission，AMT）、無級自動變速箱（Continuously Variable Transmission，CVT）、雙離合自動變速箱（Dual Clutch Transmission，DCT）。從目前國內外汽車自動變速箱的發展現狀上看，AT、AMT、CVT、DCT 四者在結構和工作原理上各具特色，在成本和綜合性能等方面也各具優劣。目前世界各國的自動變速箱廠商都在快速地進行技術改進和革新，爭取搶占更大的市場份額。第六章 基于UG軟件進行的建模及裝配6.1 UG軟件建模與裝配概述 首先熟練掌握UG的零件圖繪畫，以及零部件圖的裝配，以及最后的渲染，選材料，爆炸圖等等。 其次自己查閱資料以及老師提供的數據參考開始進行整體規劃，先在紙上畫出整個中藥系統的整個框架模型，設計出整體的尺寸與數據，讓后才能進行整體的建模。其中要考慮到整體的尺寸，結構部分，以及設計參數，還有工藝流程等一系列的因素。這些必須在UG建模前就要完成設計。其中，要查閱大量的資料，等一些相關于三效降膜蒸發系統的歷史數據。完成這步后才能開始建模。在具體建模過程中要進行修正。6.2 運用UG軟件進行零件設計界面如下 根據前面的查閱的資料以及自己設計出來的結構進行建模。先進性零部件圖的繪畫。 主要用的操作命令有拉伸旋轉，由于該系統結構曲線較少，所以用到的掃描命令較少。主要幾個零部件的建模如下：軸齒輪1 固定螺栓手柄 窺視窗減速器 齒輪2墊層 頂蓋箱體6.3運用UG軟件進行零件裝配把畫好的零部件進行整體的裝配主要注意的是基準，得到了裝配圖。注意事項如下：1.打開UG 軟件，點擊文件下拉菜單中的新建按鈕 ，選擇裝配體，單擊確定，即建好一個新的裝配體文件。2.在所打開的界面中，點擊插入零部件，點擊左側的瀏覽按鈕，變會出現你放零件的文件夾，選擇你要進行裝配的零件。用同樣的方法插入第二個零件3.零件導入后，下一步就是對零件進行裝配。點擊插入零部件旁邊的配合按鈕，在彈出的左側對話框中選擇一次選擇要配合的兩個面，要實現兩個孔對齊，可以選擇兩個孔的面，然后選擇下面的同心按鈕，兩個孔的軸線便在一條直線上了。4.兩個孔在一條直線上是不夠的，還必須重合。則再選擇兩個需要重合的面，選擇下面的重合按鈕。5.最后，用同樣的方法，實現兩外兩個面的平行。最后得到的系統的整體裝配圖如圖所示：變速箱參考文獻1 陳家瑞.汽車構造:下冊M.北京：機械工業出版社,2001.2 黃林彬.自動變速箱系統M.廈門：福建科學技術出版社,2001.3 葛安林.車輛自動變速技術理論與設計M.北京：機械工業出版社, 1993.4 范迪彬.汽車構造：下M.合肥：安徽科學技術出版社,2001.5 黃康 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