4.1变速器设计（优秀范文五篇）

第一篇：4.1变速器设计

基于专家知识的变速器计算机设计系统

第4章 综述

第4章 汽车变速器设计

4.1 综述

4.1.1 国内外发展现状：

进入90年代以来，科学技术的急速发展和市场竞争的日益加剧，促使汽车工业发生了 根本性的变革，其生产组织方式从传统的大批量、少品种的刚性生产结构向着多品种、中小批量的柔性生产结构转变，以CAD/CAE/CAM为代表的现代汽车设计方法正逐渐代替传统的设计方法。许多大型应用软件也应运而生，如文件处理、绘图软件、数学分析软件、数据库管理软件、加上计算机网络的建立，以及基于这些通用软件的专业应用软件的诞生，使“无纸化设计”在一些发达国家的机械制造企业中得以实现。

但是计算机辅助设计的意义不仅仅在于摆脱笔和图纸，还应该包括设计参数的优化计算；专家设计经验和知识的自动智能推理和学习；设计图纸的自动生成或从数据库中提取；甚至开始采用虚拟设计的方法，从而帮助设计人员进行方案设计，以实现半自动甚至全自动的设计。这就基于专家知识的变速器计算机设计系统

第4章 综述

要求计算机具有专业领域内的专家知识和思维能力，能根据设计者的要求给出一定的设计结果，一般人们把这种掌握大量知识，能从事各种专业领域内专家级水平工作的计算机程序称为专家系统（Expert System）。

一个专家系统至少由知识库、推理机和学习机三部分组成。在实际应用中，专家系统一般还应具有一个人机交互界面，用于向用户提问，接受用户回答并对其进行判别。对于较完善的专家系统而言，还有一个知识获取部分，可以及时补充最新得到的人类专家知识并将其整理为系统可识别的表达方式；还有一个解释部分，用来向用户解释系统的“思维过程”。帮助部分则是解释部分的补充，用来就已知的事实或得出的结果向用户提出详细的建议，如应采取的措施和步骤。

对专家系统的研究源于1965年E.A.Feigenbaum等人对DENDRAL（解析化学质谱分析和预测的化学专家系统）的研究，至今专家系统的研究和应用有了长足的进展，特别是七十年代中期形成知识工程方向之后，专家系统具体应用领域几乎没有限制，如故障诊断、分析基于专家知识的变速器计算机设计系统

第4章 综述

解释、咨询、设计、规划、教学、监控等。

通过国际联机检索（工程索引，NTIS美国政府报告）和国内科技期刊情报检索发现，专家系统在工程技术领域中应用广泛，其中应用在设计方面的例子有很多。例如，日本佳能公司开发一个设计长焦距镜头的专家系统OPTEX，镜头设计组已经总结有50 种长焦距镜头类型的设计手册以及一个复杂的进行光学物理射线跟踪的FORTRAN程序，他们把这些知识和设计过程的启发性知识（包括有关制造能力的经验规则，如磨出的镜头玻璃片能达到多薄，镜片间的距离能靠多近，空气间隙有什么作用等）都放入专家系统，这样只要设计人员输入要设计镜头的技术性能要求和挑选一种镜头设计作为样板，系统就能自动地设计出所需的新镜头来。据称，该系统运行的效果可提高工效10倍，设计人员由原先的40人降为4人就能以同样的数量和质量完成设计任务。

目前汽车发达国家的汽车开发能力越来越依赖于汽车自动开发设计软件。发达国家汽车开发能力的高低已不再用它拥有多少高级开发能力的人才和先进设备的多少来评价，而是用更重基于专家知识的变速器计算机设计系统

第4章 综述

要的一个方面就是它是否拥有最先进的开发软件和数据库来评价。

4.1.2 先进的变速器设计方法的意义：

传统的设计方法一般是根据性能要求利用经验公式取初值，然后验算其强度，传动质量指标等，如果不符合要求则根据经验改变某些参数，继续验算，直至符合所有的条件与要求。这种设计方法计算量较大，得到的答案仅仅是符合要求的一个解，而一般的经验公式又较保守，对于不符合要求时改变的参数有一定的局限性，导致结果过于保证安全性。产品笨重，而许多性能未必很好甚至变的较差。在当今轿车市场日益竞争激烈，国际市场已趋于饱和，而国内市场正在蓬勃发展的同时，又是各主要厂家占领市场的良好机会。那么凭什么来吸引大量客户呢？只有良好的性能价格比，尽量在降低成本的基础上提高性能，才是所有产品打开市场的根本所在。

当前对轿车设计中动力性与经济性要求日渐提高的情况下，对零部件的限制条件也越来越多，越来越复杂。传统的经验公式已经无法满足新型变速器设计的要求。而总结新的经验公式又基于专家知识的变速器计算机设计系统

第4章 综述

需要丰富的设计经验与知识，是一个长期的过程。当今科技日新月异，轿车生产的手段方法与目标也不断在改变。大量使用的经验公式已不具备长期生存实用的必要性和可能性。

综上所述，不仅从变速箱本身的特点，还是设计手段与方法的整个趋势来看，将先进的设计方法引入变速箱的设计是及其必要的。其优点不仅仅在于得到一个能使性能达到较高水平的设计方案，而且由于知识工程和专家系统的引入，使得其更具有可扩展性。它可以直接将一个复杂的要求引入到设计过程中，能在不改变或较少改变设计系统的情况下，进行进一步设计和检验其合理性。而在传统设计方法中，要做到这样是很困难的，因为改变设计系统和过程将是一个复杂的工作。

本章的重点介绍了采用先进的设计技术方法实现变速箱快速设计、计算机仿真优化和生产的一体化。

4.1.3 本章主要内容：

齿轮是汽车传动系中的重要零件之一，它对整车的动力性和舒适性有很大的影响。而齿轮设基于专家知识的变速器计算机设计系统

第4章 综述

计所涉及的影响因素较多、设计参数较复杂，这些参数之间存在着相互制约相互矛盾的情况，如何协调各参数，使之在满足基本条件的基础上得到最佳的性能，这正是本章要介绍的先进设计技术成果内容。

减小齿轮的体积和质量，提高传递扭矩的能力，是当前汽车齿轮优化设计的主要目标。因为减小齿轮的体积和质量就可减小制造费用，降低轮齿动载荷，提高齿轮寿命，使汽车的总体布置更为方便和灵活。

同时齿轮传动的功率损失问题往往被设计人员所忽略，这是因为齿轮的传动效率已经很高的缘故。但近年来，许多研究表明，运转过程中齿轮温度的升高是齿轮发生胶合和点蚀的一个重要原因，而其热量主要是由齿轮运转的功率损耗转换而来的。因此如何优选齿轮参数，使其功率损耗达到最低就成为了齿轮优化设计的另一个目标，因为降低汽车齿轮的功率损耗，不仅可以提高传动效率，降低汽车的燃料消耗，而且还可以延长齿轮的使用寿命。

另外，近年来齿轮的振动和噪声问题也日渐突出。这是由于齿轮承载能力因淬火等工艺而显著基于专家知识的变速器计算机设计系统

第4章 综述

提高，以至齿轮在高负荷、高速下运转产生明显振动和噪声。这对汽车特别是轿车的舒适性的影响尤甚。而齿轮的振动和噪声主要与齿轮的参数和轴的刚度有关，所以降低齿轮的振动和噪声也可以作为齿轮的优化设计目标。

本章介绍了作者的项目组研究的另外一个方向的研究成果, 那就是汽车齿轮中的常用标准件的三维精确建模方法与实现。它可以应用于齿轮的快速成形、参数化设计、有限元分析、数控加工、优化设计以及动力学分析等过程，从而为产品的快速设计提供了条件。常用标准件齿轮主要包括圆柱齿轮（直齿、斜齿）、圆弧齿轮（单圆弧、双圆弧）、圆锥齿轮（直齿、斜齿、弧齿、摆线齿）和准双曲面齿轮（弧齿、摆线齿）。此外，还着重介绍了齿轮的啮合传动关系在计算机上的实现、齿轮设计建模过程、齿轮知识库的建立与应用，各种齿轮(包括格林森和奥林康复杂齿轮)的通用校核计算程序。显然，若能实现上述功能，不仅可使齿轮的设计开发时间大大缩短，而且对设计人员的要求也可降低，使经验不够丰富的年轻设计师也可利用人类积累下来的专家设计经验，又快又好地完成设计。基于专家知识的变速器计算机设计系统

第4章 综述

本章将主要介绍变速器方面2000年后世界领先水平的研究成果和设计方法, 主要内容包括： 1)．汽车变速箱与主传动设计系统软件总体框架，包括界面、数据库、知识库；

2)．汽车主传动比优化设计模块，包括车身、发动机、变速箱匹配的动力性和经济性计算以及主传动比、各档传动比的优化设计； 3)．汽车变速箱各档齿轮校核模块，包括啮合质量、强度、噪声校核；

4)．汽车变速箱各档齿轮优化设计模块，包括约束曲线图、初值设计、各档齿轮参数优化设计； 5)．格林森齿轮校核计算模块，包括弧齿锥齿轮、准双曲面齿轮参数的选择、尺寸计算、机床调整以及强度计算；

6)．奥林康齿轮校核计算模块，包括摆线齿锥齿轮、准双曲面齿轮参数的选择、尺寸计算、机床调整以及强度计算；

7)．变速箱输入轴与输出轴校核计算模块，包括轴的强度与刚度计算；

8)．变速箱支撑轴承寿命校核计算模块； 9)．齿轮二维标准零件库模块，包括各种齿轮的二维图库（参数化），明细表； 基于专家知识的变速器计算机设计系统

第4章 综述

10)．齿轮三维建模模块，包括渐开线圆柱齿轮（直齿、斜齿）、圆弧齿轮（单圆弧、双圆弧）、锥齿轮（直齿、斜齿、弧齿、摆线齿）和准双曲面齿轮（弧齿、摆线齿）的精确建模；

第二篇：变速器设计说明书

青岛理工大学本科毕业论文

前言

前 言

汽车作为商品在世界各处都有广阔的市场，又因其生产批量大而给企业带来丰厚的利润。汽车品种的各样性可满足各种生产、生活活动的要求，而且有良好的社会利益。近百年来，汽车工业之所以常胜不衰，主要得益于市场和科学技术的不断进步，使汽车能逐渐完善并满足使用者的要求。现在不仅在生产活动中，在日常生活中人们也离不开汽车，对于经济发达国家，选择汽车工业作为国民经济的支柱产业是完全正确的。

汽车由动力装置、底盘、车身、电器及仪表等四部分组成，汽车底盘又由汽车传动系统，汽车行驶系统，汽车转向系统和汽车制动系统组成，其中传动系统是汽车底盘设计中的核心环节。而变速器则是传动系统的心脏所在。

曾有人断言，繁琐的驾驶操作等缺点，阻碍了汽车高速发展的步伐，手动变速器会在不久“下课”，从事物发展的角度来说，这话确实有道理。但是从目前市场的需求和适用角度来看，笔者认为手动变速器不会过早的离开。

首先，从商用车的特性上来说，手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。以卡车为例，卡车用来运输，通常要装载数吨的货品，面对如此高的“压力”，除了发动机需要强劲的动力之外，还需要变速器的全力协助。我们都知道一挡有“劲”，这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。特别是面对爬坡路段，它的特点显露的非常明显。而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点尚不具备。

其次，对于老司机和大部分男士司机来说，他们的最爱还是手动变速器。从我国的具体情况来看，手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史，资历较深的司机都是“手动”驾车的，他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的，如果让他们改变常规的做法，这是不现实的。虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍，但是大多数年轻的司机还是崇尚手动，尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感，所以一些中高挡的汽车（尤其是轿车）也不敢轻易放弃手动变速器。另外，现在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是手动变速器的，除了经济适用之外，关键是能够让学员打好扎实的基本功以及锻炼驾驶协调性。

第三，随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭，对于普通工薪阶 青岛理工大学本科毕业论文

前言

级的老百姓来说，经济型轿车最为合适，手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家，而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等国内厂家的经济型轿车都是手动变速的车，它们的各款车型基本上都是5+1挡手动变速。

本次设计是根据长城赛弗F1两驱车型相关数据设计一款机械变速器，设计中所采用的相关参数均来源于此种车型：

主减速比：

4.22 最高时速：

130km/h 轮胎型号：

235/75R15

发动机型号：491QE

最大扭矩：

190/2400-2800 最大功率：

78kw/4600 最高转速：

6000r/min

车身宽度：

1780 mm

车身长度：

4560 mm

车身高度：

1820 mm 整备质量：

1665kg 汽车最大质量：2330kg

轴荷分配：满载 前轴45% 后轴55%

长城赛弗F1两驱车型

空载 前轴55% 后轴45% 青岛理工大学本科毕业论文

第一章 变速器的功用与选择

第一章 变速器的功用与选择

1.1 变速器的功用和要求

变速器的功用是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，使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。变速器设有空挡，可在启动发动机、汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒挡，使汽车获得倒退行驶能力。需要时，变速器还有动力输出功能。

对变速器设计的主要要求是：

1.保证汽车有必要的动力性和经济性。

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。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡以及换挡冲击等现象发生。

7.变速器应当有高的工作效率。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小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。

1.2 变速器传动机构布置方案的确定

机械式变速器因具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛应用。

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、轴以及壳体等零件的制造精度、刚度等。

中间轴式和两轴式变速器的应用比较广泛。由于两轴式变速器多用于发动机 青岛理工大学本科毕业论文

第一章 变速器的功用与选择

前置前驱汽车上。而本次设计的汽车为前置后驱汽车，采用中间轴式变速器。中间轴式变速器，其第一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挡。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，直接挡的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是中间轴式变速器的主要优点。其他前进挡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挡传动比，这是中间轴式变速器的另一优点。

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、挡位数及各挡的传动比，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挡传动比与高挡传动比的比值。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，一般轿车变速器的传动比范围为3.0~4.5。

变速器挡位数的增多可提高发动机的功率利用效率、汽车的燃油经济性及平均车速，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、无声换挡，对于多于5个前进挡的变速器来说是困难的。因此，直接操纵式变速器挡位数的上限为5挡。多于5个前进挡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。

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，除低挡及倒挡外，直齿圆柱齿轮已经被斜齿圆柱齿轮所代替。

图1-

1、图1-

2、图1-3分别示出了几种中间轴式四，五，六挡变速器传动方案。它们的共同特点是：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一轴和第二轴直接输出，此时变速器的传动效率高，可达90%以上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少因为直接挡的利用率高于其它挡位，因而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（一挡）可以采用或不采用常啮合齿 青岛理工大学本科毕业论文

第一章 变速器的功用与选择

轮传动；多数传动方案中除一挡以外的其他挡位的换挡机构，均采用同步器或啮合套换挡，少数结构的一挡也采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。再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。在挡数相同的条件下，各种中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数，换挡方式和倒挡传动方案上有差别。

图1-1 中间轴式四挡变速器传动方案

如图1-1中的中间轴式四挡变速器传动方案示例的区别：图1-1a、b所示方案有四对常啮合齿轮，倒挡用直齿滑动齿轮换挡；图1-1c所示传动方案的二，三，四挡用常啮合齿轮传动，而一挡和倒挡用直齿滑动齿轮换挡。

图1-2a所示方案，除一挡，倒挡采用直齿滑动齿轮换挡外，其余各挡为常啮合齿轮传动。图1-2b、c、d所示方案的各前进挡，均用常啮合齿轮传动；图1-2d所示方案中的倒挡和超速挡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挡的条件下，很容易形成一个只有四个前进挡的变速器。

1-2 中间轴式五挡变速器传动方案 青岛理工大学本科毕业论文

第一章 变速器的功用与选择

图1-3a 所示方案中的一挡、倒挡和图b所示方案中的倒挡用直齿滑动齿轮换挡，其余各挡均用常啮合齿轮。

图1-3 中间轴式六挡变速器传动方案

以上各种方案中，凡采用常啮合齿轮传动的挡位，其换挡方式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中，有的挡位用同步器换挡，有的挡位用啮合套换挡，那么一定是挡位高的用同步器换挡，挡位低的用接合套换挡。

发动机前置后轮驱动的轿车采用中间轴式变速器，为缩短传动轴长度，可将变速器后端加长，如图1-1a、b所示。伸长后的第二轴有时装在三个支承上，其最后一个支承位于加长的附加壳体上。如果在附加壳体内，布置倒挡传动齿轮和换挡机构，还能减少变速器主体部分的外形尺寸。

变速器用图1-2c所示的多支承结构方案，能提高轴的刚度。这时，如用在轴平面上可分开的壳体，就能较好地解决轴和齿轮等零部件装配困难的问题。图1-2c所示方案的高挡从动齿轮处于悬臂状态，同时一挡和倒挡齿轮布置在变速器壳体的中间跨距里，而中间挡的同步器布置在中间轴上是这个方案的特点。

1.3 倒挡传动方案的确定

与前进挡比较，倒挡使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒挡，故多数方案均采用直齿滑动齿轮方式换倒挡。为了实现倒挡，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了一个中间传动齿轮的方案。

图1-4为常见的倒挡布置方案。图1-4b所示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，因而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1-4c所示方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图1-4d所示方案针对前者的缺点做了修改，因而取代了图1-4c所示 青岛理工大学本科毕业论文

第一章 变速器的功用与选择

方案。图1-4e所示方案是将中间轴上的一挡，倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图1-4f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用图1-4g所示方案。其缺点是一，倒挡须各用一根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。

图1-4 倒挡布置方案 本设计采用图1-4f所示的传动方案。

因为变速器在一挡和倒挡工作时有较大的力，所以无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的低挡与倒挡，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，然后按照从低挡到高挡顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然与一挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将一挡布置在靠近轴的支承处。

1.4 变速器主要零件结构的方案分析

变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便等要求。在确定变速器结构方案时，也要考虑齿轮型式、换挡结构型式、轴承型式、润滑和密封等因素。青岛理工大学本科毕业论文

第一章 变速器的功用与选择

1.齿轮型式

与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，工作时噪声低等优点；缺点是制造时稍复杂，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挡和倒挡。本设计除一挡和倒挡外，均采用斜齿轮传动。

2.换挡结构型式

换挡结构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。

直齿滑动齿轮换挡的特点是结构简单、紧凑，但由于换挡不轻便、换挡时齿端面受到很大冲击、导致齿轮早期损坏、滑动花键磨损后易造成脱挡、噪声大等原因，除一挡、倒挡外很少采用。

啮合套换挡型式一般是配合斜齿轮传动使用的。由于齿轮常啮合，因而减少了噪声和动载荷，提高了齿轮的强度和寿命。啮合套有分为内齿啮合套和外齿啮合套，视结构布置而选定，若齿轮副内空间允许，采用内齿结合式，以减小轴向尺寸。啮合套换挡结构简单，但还不能完全消除换挡冲击，目前在要求不高的挡位上常被使用。

采用同步器换挡可保证齿轮在换挡时不受冲击，使齿轮强度得以充分发挥，同时操纵轻便，缩短了换挡时间，从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性，此外，该种型式还有利于实现操纵自动化。其缺点是结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸有所增加，铜质同步环的使用寿命较短。目前，同步器广泛应用于各式变速器中。

自动脱挡是变速器的主要障碍之一。为解决这个问题，除工艺上采取措施外，在结构上，目前比较有效的方案有以下几种：

1）将啮合套做得长一些（或者两接合齿的啮合位置错开），这样在啮合时使接合齿端部超过被接合齿约1~3mm。使用中因接触部分挤压和磨损，因而在接合齿端部形成凸肩，以阻止自动脱挡。

2）将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（0.3~0.6mm），这样，换挡后啮合套 青岛理工大学本科毕业论文

第一章 变速器的功用与选择的后端面便被后齿圈的前端面顶住，从而减少自动脱挡）将接合齿的工作面加工成斜齿面，形成倒锥角（一般倾斜20~30），使接合齿面产生阻止自动脱挡的轴向力。这种结构方案比较有效，采用较多。

在本设计中所采用的是锁环式同步器，该同步器是依靠摩擦作用实现同步的。但它可以从结构上保证结合套与待啮合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，以免齿间冲击和发生噪声。同步器的结构如图1-5所示：

图1-5 锁环式同步器

l、4-同步环;2-同步器齿鼓;3-啮合套;5-弹簧;6—滑块;7-止动球;8-卡环;9—输出轴;

10、11-齿轮

1.5本章小结

本章主要介绍了变速器的功用与选择，其中介绍了变速器的功用和设计要求以及变速器的传动方案，倒挡方案，并予以选择，同时初步介绍了同步器的选择和齿形选择。青岛理工大学本科毕业论文

第二章 变速器主要参数的选择

第二章 变速器主要参数的选择

2.1 变速器主要参数的选择

1、挡数和传动比

近年来，为了降低油耗，变速器的挡位数有增加的趋势。目前，乘用车一般用4~5个挡位的变速器。本设计也采用5个挡位。

1）传动系最小传动比

可由以下公式求出：

0.377

uamax式中： uamax —最高车速

np

—发动机最大功率转速

r

—车轮半径

ign —变速器最小传动比

i0

—主减速器传动比

nr

（2-1）

igni0r=[英寸+轮胎高(轮胎宽×扁平率)] /2=（25.4×15+235×0.75）/2=0.367m np/ nT=1.4～2.0 且np=4600r/min

取nt=4600=3245~2300r/min

取nt=3200 r/min。

1.4~2Temax=9549×Pemaxnp（式中=1.1～1.3，取=1.2）=194.3N.m i0=0.377× npr46000.367=0.377×=4.90

130uamax10 青岛理工大学本科毕业论文

第二章 变速器主要参数的选择

这里Z修正为54，则根据式（2-8）反推出A=81mm。

3、确定常啮合传动齿轮副的齿数 由式（2.7）求出常啮合传动齿轮的传动比

ZZ2ig110

（2-9）Z1Z9=3.816=1.60 38常啮合传动齿轮的中心距与一挡齿轮的中心距相等，即

AmnZ1Z2

（2-10）2cos2Z1Z22Acos2 mn281cos30

3=

=46.77 由式（2-9）、（2-10）得Z1=17.98，Z2=28.78取整为Z1=18，Z2=29，则：

1ig4.确定其他挡位的齿数

Z2Z92938==3.826≈ig1=3.8 Z1Z101618（1）二挡齿轮为斜齿轮，模数与一挡齿轮相同，选8=30°

i2Z2Z7

（2-11）Z1Z8Z7Z18i21=2.721=1.70

29Z8Z2

AmnZ7Z8

（2-12）

2cos8

第三篇：组合式变速器设计课程设计

汽车工程学课程设计计算书

题 目 学生姓名 班级学号 指导教师

江苏大学

2011～2012学年第2学期

工程车辆机械组合式变速箱的设计

摘 要

本次设计的题目是商用客车变速器设计，变速器是通过改变传动比来改变发动机的扭矩和转速，使车辆具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。

该变速器设计为八加二挡手动变速器，即八个前进挡和两个倒挡，结构形式为中间轴式，包括一轴，二轴，中间轴，倒挡轴。

本次设计中,进行变速器的零件的外形尺寸的设计，再对齿轮和轴等进行校核，来保证齿轮、轴、箱体等的可靠性和持久性。在变速器外形尺寸的设计时，要进行中心距的选取，齿轮齿数、模数、螺旋角、半径的确定；倒挡轴的设计；操纵机构的设计。绘制变速器的二维装配图和部分零件图，如齿轮、轴。

关键词：档数，传动比，齿数，轴，变速器

ABSTRACT

The project topic is the design of business coach transmission,it changes the engine torque and speed by changing the gear ratio,making vehicle to have a suitable traction and speed,while keeping the engine in the most favorable conditions range.The transmission is designed to eight and two-speed manual transmission, that is, eight forward gears and two reverse gear, all of the gear with straight;The structure is “intermediate shaft”, including the first shaft, the second shaft, the intermediate shaft, the reverse gear shaft.In the design.Design the parts' dimensions,and then check the gears and shafts, etc to ensure the grears,shafts, box reliability and durability.In the design of transmission dimensions, to carry out the selection of center distance, gear teeth, module, helix angle, radius;the design of Synchronous enginery and the selection of main parameters;reverse shaft's design;control mechanism's design.Drawing transmission's two-dimensional assembly drawing and some parts drawings, such as gears, shafts.KEY WORDS: block;Transmission ratio;Teeth;Axis；transmission

目 录

第一部分：机械式变速器概述及其传动方案----------------------

1.变速器的功能与设计要求 2.变速器传动方案的确定 3.变速器主要零件结构方案分析

第二部分：变速器结构形式及主要参数的选择--------------------

1.变速器主要参数的选择 2.传动比及齿轮齿数的计算 3.变位系数的计算

第三部分：变速器结构形式及主要参数的选择--------------------

4.变速器主要参数的选择 5.传动比及齿轮齿数的计算 6.变位系数的计算

第四部分： 变速器轴的结构尺寸的确定-------------------------第五部分：小结

第六部分：参考资料----------

前

言

变速器是能固定或分挡改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置。又称变速箱。变速器由传动机构和变速机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一壳体内。传动机构大多用普通齿轮传动，也有的用行星齿轮传动。普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮和离合器等。滑移齿轮有多联滑移齿轮和变位滑移齿轮之分。用三联滑移齿轮变速，轴向尺寸大；用变位滑移齿轮变速，结构紧凑，但传动比变化小。离合器有啮合式和摩擦式之分。用啮合式离合器时，变速应在停车或转速差很小时进行，用摩擦式离合器可在运转中任意转速差时进行变速，但承载能力小，且不能保证两轴严格同步。为克服这一缺点，在啮合式离合器上装以摩擦片，变速时先靠摩擦片把从动轮带到同步转速后再进行接合。行星齿轮传动变速器可用制动器控制变速。变速器广泛用于机床、车辆和其他需要变速的机器上。机床主轴常装在变速器内，所以又也叫主轴箱，其结构紧凑，便于集中操作。

变速器是通过改变传动比，改变发动发动机曲轴的转拒，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。通俗上分为手动变速器(MT)，自动变速器(AT)，手动/自动变速器，无级式变速器。

一、变速器的选择及其简介

（一）变速器的功用和要求 变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭 矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒档和空档。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。

对变速器的主要要求是：

1.应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。

2.工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。

3.重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。

4.传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。噪声小。采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。

变速器的种类很多，按前进档位的不同可分为三、四、五和多档变速器，根据轴的型式的不同，又有固定轴式和旋转轴式（常配合行星齿轮传动）两类。固定轴式又有两轴式、中间轴式、双中间轴式和多中间轴式变速器。固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。

（二）变速器的结构选择

1-1 中间轴式变速器

从结构外形看中间轴式变速器有三根轴：一轴和二轴在一条中心线上。将它们连接即为直接档，此时，齿轮、轴承不承受载荷而只传递转矩，故而传动效率高，而且摩损小，寿命长，噪音也较小。而在其他档位上，经过两对连续齿轮传动，传动效率稍低。由于本设计中的汽车为重型货车，且档位多，传动比大，故本设计采用这种型式。1-2 变速器齿轮型式

变速器中的齿轮一般只有两种：直尺圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。直齿圆柱齿轮多用为滑动式，故使用在一档和倒档的较多，它们的结构简单，制造容易。但是在换档时齿轮端部产生冲击，噪声很大，从而加剧端部磨损，使齿轮的寿命降低，而且由于噪声大，容易造成驾驶员的疲劳。斜齿圆柱齿轮传动平稳，噪声很小，磨损小，寿命长。唯一的缺点是工作时有轴向力的产生，而且结构复杂，这个缺点可以在进行轴的载荷计算时予以平衡。

通过比较两种型式齿轮的优缺点，本设计中，一档、倒档采用直齿圆柱齿轮，这是考虑到倒档的使用率较低，综合衡量经济性和便利性而定的，其余各档全部采用斜齿圆柱齿轮传动，这样充分发挥其传动平稳，噪声小等优点。

二.机械式变速器方案的确定

1-1变速器传动方案及简图

下图所示方案，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。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八个前进档的变速器。

1-2 倒档的选择

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，也有利用两个联体齿轮方案的，前者虽然结构简单，但是中间传动齿轮的轮齿，是在最不利的正、负交替对称变化的弯曲应力状态下工作，而后者是在较为有利的弯曲状态下工作，并使倒档传动比略有增加。

至此，我们可以参考《汽车设计》中的相关内容进行讨论。《汽车设计》中的图3-5主要介绍了七种不同的倒档布置方案。其中图b所示方案的优点是换档时利用了中间轴上的一档齿轮，因而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c所示方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理。图d所示方案针对前者的缺点作了修改，因而取代了图c所示方案。图e所示方案是将中间轴上的一、倒档齿轮作成一体，将其齿宽加长。图f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，换档更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒档传动采用图g所示方案。其缺点是

一、倒档需各用一根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。

在本设计中，由于整个变速器是由主，副两个变速器组成的（5+1）*2变速器，所以采用一档和倒档共用换档机构的设计。即《汽车设计》倒档布置方案中的f）方案。

三、变速器主要参数的选择与主要零件的设计

（一）变速器主要参数的选择

一、档数和传动比

考虑到车的最高车速110km/h,所以本变速器选择8档设计。整车性能参数：最大总质量：2.5t

最高车速：110km/h

最大转矩： 发动机转速

最高档一般为直接档，取，车轮半径rdq=0.508m

取主减速器的传动比为：。

根据最大爬坡度确定一档传动比

=5.66 其中f=0.011.中间档的传动比理论上按等比数列确定，际上与理论上略有出入，因齿数为整数且常用档位间的公比宜小些，另外还要考虑与发动机参数的合理匹配。由此，初定高速挡传动比 , , ,。副变速器传动比为3。

二、中心距的选取

中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响，所选的中心距、应能保证齿轮的

强度。

根据经验公式初定：A=（14～17）Temax为发动机最大转矩；

初取14.6 代入数据求得：A=170.09, 故初取170mm

三、齿轮参数（1）齿轮模数 初选模数时，可以参考同类型汽车的齿轮模数确定，也可根据大量现代汽车变速器齿轮模数的统计数据，找出模数的变化规律，即经验公式。例如，可利用下列经验公式初选模数：，mm

高档齿轮K=1，mm

一档齿轮

式中：

——发动机最大扭矩，Nm； ——变速器一档传动比；

——变速器传动效率，可取=0.96。经计算，圆整为6，圆整为8，则高档齿轮用一种模数，一档及倒档齿轮用一种模数，其余齿轮的模数在这之间。（2）压力角α、螺旋角β和齿宽b

压力角选取国家规定的标准压力角200

螺旋角根据货车变速器的可选范围为180~260选取

齿轮宽度大，承载能力高。但齿轮受载后，由于齿向误差及轴的挠度变形等原因，沿齿宽方向轴力不均匀，因而吃宽不宜太大。吃宽可根据下列公式初选：

直齿轮

斜齿轮

四、各档传动比及其齿轮齿数的确定

在初选了中心距、齿轮的模数和螺旋角后，可根据预先确定的变速器档数、传动比和结构方案来分配各档齿轮的齿数。下面结

合本设计来说明分配各档齿数的方法。

确定一档齿轮的齿数 1）确定一档齿数

为了确定Z7和Z8的齿数，先求其齿数和Zh: 直齿

圆整 取，四档变速器示意图

2)对中心距修正

3)=*m/2=172mm

得4)修正i1，31*27/22*26 =2.63 确定Ⅱ档齿轮齿数（取

＝24°）

1)，圆整为45。

则由

得。2)修正由3)修正i2 ：，得

31*25/22*20

4)修正β5.6

β5.6＝arccos［mn(Z5+Z6)/A*2］=23.56°

5)tgβ1.2/tg5.6=1.113 Z2/(Z1+Z2)×(1+Z5/Z6)=1.507 |1.508-1.195|=0.344<0.5 两者相差不大，近似认为轴向力平衡。确定Ⅲ档齿轮齿数（β3.4＝24 °）

1)，圆整为46

则由

得

2)修正由3)修正i：，：，得。

31*21/22*24 1.23 4)tgβ1.2/tgβ3.4=1.113

Z2/(Z1+Z2)×(1+Z3/Z4)=1.200 |1.200-1.166|=0.034<0.5

两者相差不大，近似满足轴向力的平衡条件。

确定倒档传动比

倒档齿轮的模数往往与一档相同，为保证中间轴倒档齿轮不发生根切，初选Z10＝ 21，倒档齿轮一般在21～23之间选择。

——（《汽车设计》第4版P96）根据中间轴和输出轴的中心距A''=

为了保证倒档齿轮的啮合和不产生运动干涉，齿轮9和齿轮8的齿顶圆之间应保持0.5以上的间隙。假设取Z9=23，间隙＞0.5，齿轮能正常啮合且不发生运动干涉，所以取Z9=23。

修正倒档传动比： ir=Z2×Z7/(Z1×Z8)=34×32/（18×18）=3.5556 1)中间轴与倒档轴之间的中心矩A′

A''= 2)第二轴与倒档轴之间的中心矩A

A''=152mm

A'+A''=172+152=324mm 齿轮精度的选择

根据推荐，提高高档位齿轮的性能，均取为7级。螺旋方向

由于斜齿轮传递扭矩时要产生轴向力，故设计时应要求中间轴上的轴向力平衡。故中间轴上全部齿轮螺旋方向一律做齿轮取左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。

确定副变速器齿数

与主变速器的计算方法一样，可以求得副变速器各个齿轮的齿数，Z1=17，Z2=33，Z3=28，Z4=17。传动比经过修正i=3.19。齿轮变位系数的计算

选择变位系数首先要考虑到齿轮传动的使用场合和齿轮的材料和热处理等，使变位后的齿轮性能达到预期的要求，如提高承载能力，避免根切等。由于齿轮的变位影响齿轮的加工和齿轮的尺寸，因此，齿轮变位系数的选择受到一定条件的限制：外齿轮要保证加工时不根切和不顶切，保证必要的齿顶厚，保证必要的重合度以及啮合时不干涉。合理的选择是既要满足齿轮使用性能方面的要求，又满足变位的限制条件。

由此，变速器低档传动比分别为8.40，5.61，3.92，3.19 高档传动比分别为2.63，1.76，1.23，1。

四、齿轮的设计、计算及校核

五、轴承的设计、计算及校核

六、轴的设计、计算及校核

七、小结

六、参考资料

第四篇：外文翻译-变速器设计

汽车变速器设计

----------外文翻译

我们知道，汽车发动机在一定的转速下能够达到最好的状态，此时发出的功率比较大，燃油经济性也比较好。因此，我们希望发动机总是在最好的状态下工作。但是，汽车在使用的时候需要有不同的速度，这样就产生了矛盾。这个矛盾要通过变速器来解决。

汽车变速器的作用用一句话概括，就叫做变速变扭，即增速减扭或减速增扭。为什么减速可以增扭，而增速又要减扭呢？设发动机输出的功率不变，功率可以表示为 N = wT，其中w是转动的角速度，T是扭距。当N固定的时候，w与T是成反比的。所以增速必减扭，减速必增扭。汽车变速器齿轮传动就根据变速变扭的原理，分成各个档位对应不同的传动比，以适应不同的运行状况。

一般的手动变速器内设置输入轴、中间轴和输出轴，又称三轴式，另外还有倒档轴。三轴式是变速器的主体结构，输入轴的转速也就是发动机的转速，输出轴转速则是中间轴与输出轴之间不同齿轮啮合所产生的转速。不同的齿轮啮合就有不同的传动比，也就有了不同的转速。例如郑州日产ZN6481W2G型SUV车手动变速器，它的传动比分别是：1档3.704:１；2档2.202:1；3档1.414:1；4档1:1；5档（超速档）0.802:1。

当汽车启动司机选择1档时，拨叉将1/2档同步器向后接合1档齿轮并将它锁定输出轴上，动力经输入轴、中间轴和输出轴上的1档齿轮，1档齿轮带动输出轴，输出轴将动力传递到传动轴上（红色箭头）。典型1档变速齿轮传动比是3:1,也就是说输入轴转3圈，输出轴转1圈。

当汽车增速司机选择2档时，拨叉将1/2档同步器与1档分离后接合2档齿轮并锁定输出轴上，动力传递路线相似，所不同的是输出轴上的1档齿轮换成2档齿轮带动输出轴。典型2档变速齿轮传动比是2.2:1，输入轴转2.2圈，输出轴转1圈，比1档转速增加，扭矩降低。

当汽车加油增速司机选择3档时，拨叉使1/2档同步器回到空档位置，又使3/4档同步器移动直至将3档齿轮锁定在输出轴上，使动力可以从轴入轴—中间轴—输出轴上的3档变速齿轮，通过3档变速齿轮带动输出轴。典型3档传动比是1.7:1，输入轴转1.7圈，输出轴转1圈，是进一步的增速。

当汽车加油增速司机选择4档时，拨叉将3/4档同步器脱离3档齿轮直接与输入轴主动齿轮接合，动力直接从输入轴传递到输出轴，此时传动比1:1，即输出轴与输入轴转速一样。由于动力不经中间轴，又称直接档，该档传动比的传动效率最高。汽车多数运行时间都用直接档以达到最好的燃油经济性。

换档时要先进入空档，变速器处于空档时变速齿轮没有锁定在输出轴上，它们不能带动输出轴转动，没有动力输出。

一般汽车手动变速器传动比主要分上述1－4档，通常设计者首先确定最低（1档）与最高（4档）传动比后，中间各档传动比一般按等比级数分配。另外，还有倒档和超速档，超速档又称为5档。

当汽车要加速超过同向汽车时司机选择5档，典型5档传动比是0.87:1，也就是用大齿轮带动小齿轮，当主动齿轮转0.87圈时，被动齿轮已经转完1圈了。

倒档时输出轴要向相反方向旋转。如果一对齿轮啮合时大家反向旋转，中间加上一个齿轮就会变成同向旋转。利用这个原理，倒档就要添加一个齿轮做“媒介”，将轴的转动方向调转，因此就有了一根倒档轴。倒档轴独立装在变速器壳内，与中间轴平行，当轴上齿轮分别与中间轴齿轮和输出轴齿轮啮合时，输出

轴转向会相反。

通常倒档用的同步器也控制5档的接合，所以5档与倒档位置是在同一侧的。由于有中间齿轮，一般变速器倒档传动比大于1档传动比，增扭大，有些汽车遇到陡坡用前进档上不去就用倒档开上去。

从驾驶平顺性考虑，变速器档位越多越好，档位多相邻档间的传动比的比值变化小，换档容易而且平顺。但档位多的缺点就是变速器构造复杂，体积大，现在轻型汽车变速器一般是4－5档。同时，变速器传动比都不是整数，而是都带小数点的，这是因为啮合齿轮的齿数不是整倍数所致，两齿轮齿数是整倍数就会导致两齿轮啮合面磨损不均匀，使得轮齿表面质量产生较大的差异。

手动变速器与同步器

手动变速器是最常见的变速器，简称MT。它的基本构造用一句话概括，就是两轴一中轴，即指输入轴、轴出轴和中间轴，它们构成了变速器的主体，当然还有一根倒档轴。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扭目的。典型的手动变速器结构及原理如下。

输入轴也称第一轴，它的前端花键直接与离合器从动盘的花键套配合，从而传递由发动机过来的扭矩。第一轴上的齿轮与中间轴齿轮常啮合，只要轴入轴一转，中间轴及其上的齿轮也随之转动。中间轴也称副轴，轴上固连多个大小不等的齿轮。输出轴又称第二轴，轴上套有各前进档齿轮，可随时在操纵装置的作用下与中间轴的对应齿轮啮合，从而改变本身的转速及扭矩。输出轴的尾端有花键与传动轴相联，通过传动轴将扭矩传送到驱动桥减速器。

由此可知，变速器前进档位的驱动路径是：输入轴常啮齿轮－中间轴常啮齿轮－中间轴对应齿轮－第二轴对应齿轮。倒车轴上的齿轮也可以由操纵装置拨动，在轴上移动，与中间轴齿轮和输出轴齿轮啮合,以相反的旋转方向输出。

多数汽车都有5个前进档和一个倒档，每个档位有一定的传动比，多数档位传动比大于1，第4档传动比为1，称为直接档，而传动比小于1的第5档称为加速档。空档时输出轴的齿轮处于非啮合位置，无法接受动力传输。

由于变速器输入轴与输出轴以各自的速度旋转，变换档位时合存在一个“同步”问题。两个旋转速度不一样齿轮强行啮合必然会发生冲击碰撞，损坏齿轮。因此，旧式变速器的换档要采用“两脚离合”的方式，升档在空档位置停留片刻，减档要在空档位置加油门，以减少齿轮的转速差。但这个操作比较复杂，难以掌握精确。因此设计师创造出“同步器”，通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合。

目前全同步式变速器上采用的是惯性同步器，它主要由接合套、同步锁环等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角），同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面在设计时已作了适当选择，锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步，同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低（或升高）到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转

速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换档过程

自动变速器

自动变速器的选挡杆相当于手动变速器的变速杆，一般有以下几个挡位：P(停车)、R(倒挡)、N(空挡)、D(前进)、S(or2，即为2速挡)、L(or1，即为1速挡)。这几个挡位的正确使用对于驾驶自动变速器汽车的人来说尤其重要，下面就让我们一起来熟悉一下自动变速器各挡位的使用要领。



●P(停车挡)的使用

发动机运转时只要选挡杆在行驶位置上，自动变速器汽车就很容易地行走。而停放时，选挡杆必须扳入P位，从而通过变速器内部的停车制动装置将输出轴锁住，并拉紧手制动，防止汽车移动。



●R(倒挡)的使用

R位为倒挡，使用中要切记，自动变速器汽车不像手动变速器汽车那样能够使用半联动，故在倒车时要特别注意加速踏板的控制。



●N(空挡)的使用

N位相当于空挡，可在起动时或拖车时使用。在等待信号或堵车时常常将选挡杆保持在D位，同时踩下制动。若时间很短，这样做是允许的，但若停止时间长时最好换入N位，并拉紧手制动。因为选挡杆在行驶位置上，自动变速器汽车一般都有微弱的行驶趋势，长时间踩住制动等于强行制止这种趋势，使得变速器油温升高，油液容易变质。尤其在空调器工作、发动机怠速较高的情况下更为不利。有些驾驶员为了节油，在高速行驶或下坡时将选挡杆扳到N位滑行，这很容易烧坏变速器，因为这时变速器输出轴转速很高，而发动机却在怠速运转，油泵供油不足，润滑状况恶化，易烧坏变速器。



●D(前进挡)的使用

正常行驶时将选挡杆放在D位，汽车可在1～4挡(或3挡)之间自动换挡。D位是最常用的行驶位置。需要掌握的是：由于自动变速器是根据油门大小与车速高低来确定挡位的，所以加速踏板操作方法不同，换挡时的车速也不相同。如果起步时迅速将加速踏板踩下，升挡晚，加速能力强，到一定车速后，再将加速踏板很快松开，汽车就能立即升挡，这样发动机噪声小，舒适性好。

D位的另一个特点是强制低挡，便于高速时超车，在D位行驶中迅速将加速踏板踩到底，接通强制低挡开关就能自动减挡，汽车很快加速，超车之后松

开加速踏板又可自动升挡。

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●S、L位低挡的使用

自动变速器在S位或L位上处于低挡范围，可以在坡道等情况下使用。下坡时换入S位或L位能充分利用发动机制动，避免车轮制动器过热，导致制动效能下降。但是从D位换入S位或L位时，车速不能高于相应的升挡车速，否则发动机会强烈振动，使变速器油温急剧上升，甚至会损坏变速器。



另外在雨雾天气时，若路面附着条件差，可以换入S位或L位，固定在某一低挡行驶，不要使用能自动换挡的位置，以免汽车打滑。同时必须牢记，打滑时可将选挡杆推入N位，切断发动机的动力，以保证行车安全。

原文：

Transmission design

As we all know,automobile engine to a certain speed can be achieved under the best conditions, when compared issued by the power, fuel economy is relatively good.Therefore, we hope that the engine is always in the best of conditions to work under.However, the use of motor vehicles need to have different speeds, thus creating a conflict.Transmission through this conflict to resolve.Automotive Transmission role sum up in one sentence, called variable speed twisting, twisting or slow down the growth rate by increasing torsional.Why can slow down by twisting, and the growth rate but also by twisting? For the same engine power output, power can be expressed as N = wT, where w is the angular velocity of rotation, and T Niuju.When N fixed, w and T is inversely proportional to the.Therefore, the growth rate will reduce twisting, twisting slowdown will increase.Automotive Transmission speed gear based on the principle of variable twisted into various stalls of different transmission ratio corresponding to adapt to different operational conditions.General to set up a manual gearbox input shaft, intermediate shaft and output shaft, also known as the three-axis, as well as Daodang axis.Three-axis is the main transmission structure, input shaft speed is the speed of the engine, the output shaft speed is the intermediate shaft and output shaft gear meshing between different from the speed.Different gears are different transmission ratio, and will have a different speed.For example Zhengzhourichan ZN6481W2G manual transmission car-SUV, its transmission ratio are: 1 File 3.704:1;stalls 2.202:1;stalls 1.414:1;stalls 1:1 5 stalls(speeding file)0.802: 1.When drivers choose a launch vehicle stalls, Plectrum will be 1 / 2 file synchronization engagement with a back stall gear and output shaft lock it, the power input shaft, intermediate shaft and output shaft gear of a stall, a stall the output shaft gear driven, and the output shaft power will be transmitted to the drive shaft(red arrow).A typical stall Biansuchilun transmission ratio is 3:1, that is to say three laps to the input shaft and output shaft to a circle.When the growth rate of car drivers choose two stalls, Plectrum will be 1 / 2-file synchronization and file a joint separation after 2 stall and lock the output shaft gear, power transmission line similar, the difference is that the output shaft gear of a stall 2 stall replaced by the output shaft gear driven.2 stall Biansuchilun typical transmission ratio is 2.2:1, 2.2 laps to the input shaft and output shaft to a circle than a stall speed increase, lower torque.When refueling vehicle drivers growth stalls option 3, Plectrum to 1 / 2 back to the free file-synchronization position, and also allows the 3 / 4 file synchronization Mobile stall until 3 in the output shaft gear lock, power can be into the shaft axisthe output shaft of the three stalls Biansuchilun, led through three stalls Biansuchilun output shaft.3 stalls typical transmission ratio is 1.7:1, 1.7 laps to the input shaft and output shaft to a circle is further growth.When car drivers Option 4 refueling growth stalls, Plectrum will be 3 / 4 from the 3-file synchronization stall gear directly with the input shaft gear joint initiative, and power transmission directly from the input shaft to the output shaft, the transmission ratio at 1:1, that the input shaft and output shaft speed the same.The driving force without intermediate shaft, also known as direct file, the file transmission than the

maximum transmission efficiency.Most cars run-time files are used directly to achieve the best fuel economy.Shift into the first interval when, in a free transmission when Biansuchilun output shaft is not locked in, they can not rotate the output shaft driven, not power output.General automotive manual transmission than the main 1-4 stalls, usually the first designers to determine the minimum(one stall)and maximum(4 files)transmission ratio, the middle stall drive by geometric progression than the general distribution.In addition, there are stalls Daodang and speeding, speeding file is also known as the five stalls.When the car to accelerate to more than car drivers with the choice of five stalls, and a typical five-transmission ratio is 0.87:1, which is driven by a pinion gear, the gear when the initiative to 0.87 zone, passive gear have been transferred to a circle of the End.Dao Dang, the opposite direction to the output shaft rotation.If one pair of meshing gears when we reverse rotation, with a middle gear, it will become the same to the rotation.Use of this principle, we should add a gear Daodang the “media” will be rotational direction reversed, it will have a Daodang axis.Daodang installed in the transmission shaft independent crust, and the intermediate shaft parallel axis gear with the intermediate shaft and output shaft gear meshing gears, will be contrary to the output shaft.Daodang usually used for the synchronization control also joins five stalls, stalls and Daodang 5 position in the same side.As a middle gear, the general transmission Daodang transmission ratio greater than 1 file transmission ratio, by twisting, steep slope with some vehicles encountered on the progress stalls falters with a Daodang boost.Ride from the driver of the considerations, better transmission stall, stall adjacent stall more than the transmission changes the ratio of small, and easy to shift smoothly.However, the shortcomings of the stalls is more transmission structure is complicated, bulky, light vehicle transmission is generally 4-5 stalls.At the same time, transmission ratio is not integral, but with all of the decimal point, it is because of the gear teeth meshing is not caused by the whole multiples of two gear teeth can lead to the whole multiples of two meshing gears of uneven wear, making the tooth surface quality have a greater difference.Manual transmission and synchronizer

Manual transmission is the most common transmission, or MT.Its basic structure sum up in one sentence, is a two-axle shaft, where input shaft, the shaft axis and intermediate shaft, which constitute the main body of the transmission and, of course, a Daodang axis.Manual transmission known as manual gear transmission, which can be in the axial sliding gears, the gears meshing different variable speed reached twisting purpose.Typical manual transmission structure and principles are as follows.Input shaft also said that the first axis, and its front-end Spline driven directly with the clutch disc sets with the Spline, by the transfer of torque from the engine.The first axis of the intermediate shaft and gears meshing gears often, as long as the shaft axis to a turn, the intermediate shaft and gear also will be rotating.Vice also said intermediate shaft axis, the axis-even more than the size gear.Also known as the second output shaft axis, the axis of various sets of gear stall progress can be manipulated at any time in the

role of the device and the corresponding intermediate shaft gear meshing, thus changing its speed and torque.With the end of the output shaft spline associated with the drive shaft through the drive shaft torque transmitted to the drive axle reducer.Thus, progress stalls drive transmission path is: input shaft gear often rodentscorresponding intermediate shaft gear-the second axis corresponding gear.Reversing the gear shaft can be manipulated by the device pick in the axis movement, and the intermediate shaft and output shaft gear meshing gears, to the contrary to the direction of rotation output.Most cars have five stalls and a Daodang forward, a certain degree of each stall transmission ratio, the majority of stalls transmission ratio greater than 1, 4 file transmission ratio of 1, known as direct stalls, and transmission ratio is less than 1 No.5 stall called accelerated stall.Free at the output shaft gear in a position of non-engagement, unacceptable power transmission.The transmission input shaft and output shaft rotational speed to their own, transform a stall when there is a “synchronous”.Two different rotational speed gear meshing force will impact the collision occurred, damage gear.Therefore, the old transmission shift to a “feet-off” approach, or stall on the location of the free stay for a while by stalls in the free position refueling doors, in order to reduce the speed differential gear.However, this operation is relatively more complicated and difficult to grasp accurate.So designers create a “synchronized,” and allows synchronization through the meshing of gears to be consistent speed and smooth meshing.At present Synchronous Transmission is based on the synchronization of inertia, mainly from joint sets, synchronous lock ring, and so on, it is characterized by friction on the role of synchronization.Splice sets Genlock engagement ring gear and the ring gear when it had Chamfer(Lock angle), Genlock within the cone ring gear engagement with the question of cone ring gear contact friction.Lock and cone angle has been made in the design of an appropriate choice to be made friction cone of the teeth meshing with the ring gear quickly sets pace at the same time will have a Lock role and to prevent the gears meshing in sync before.When synchronization lock cone ring gear engagement with the question of cone ring gear after contact in the effects of friction torque gear speed quickly lower(or higher)with the same speed synchronous lock ring, the two synchronous rotation of the gear Genlock Central zero speed, thus moment of inertia also disappear, then in force under the impetus of engagement sets unhindered and synchronization lock ring gear engagement, and further engagement with the question of gear engagement and the completion Gear Shift Process.The automatic gearbox The automatic gearbox chooses to block the pole the equal to moving the stick shift of the gearbox, having generally below several blocks:P(parking), R(pour to block), N(get empty to block), D(go forward), S(or2, namely for 2 block soon), L.(or1, namely for 1 block soon)This several an usage for blocking a right usages coming driver the automatic gearbox is automotive of person to say particularly important, underneath let us very much familiar with once automatic gearbox eachly blockings main theme.The usage of the P(the parking blocks)The launches the luck turns as long as choose to block the pole in driving the position, automatic gearbox car run about very easily.But park, choose to block the pole

must pull into of P, from but pass the internal parking system in gearbox moves the device will output the stalk lock lives, combining to tense the hand system move, preventing the car ambulation.The usage of the R(pour to block)R a control for is pouring blocking, using inside wanting slicing recording, automatic gearbox car unlike moving gearbox car so can using half moving, so while reversing the car wanting special attention accelerating pedal.The usage of the N(get empty to block)The N is equal to get empty to block, can while starting or hour of trailer usage.At wait for the signal or block up the car will often often choose to block the pole keeps in the of D, trampling at the same time the next system move.If time is very short, do like this is an admission of, but if stop the time long time had better change into of N, combine to tense the hand system moves.Because choose to block the pole in driving the position, the automatic gearbox car has generally and all to drive the trend faintly, long hours trample the system move same as a deterrent this kind of trend, make gearbox oil gone up, the oil liquid changes in character easily.Particularly in the air condition machine work, launch the soon higher circumstance in machine bottom more disadvantageous.Some pilots for the sake of stanza oil, at made good time or go down slope will choose to block the pole pull the of N skids, this burn the bad gearbox very easily, launching the machine to revolves soon in the however because the gearbox outputs at this time the stalk turns soon very high， the oil pump provides the oil shortage, lubricating the condition worsen, burn the bad gearbox easily.

The usage of the D(go forward to block)Will choose to block when is normal to drive the pole put in the of D, car can at 1 ～ 4 block(or 3 block)its change to block automatically.The of D drives the position most in common usely.What demand control is:Because the automatic gearbox is soon high and low with car to come to make sure to block according to the accelerator size a, so accelerate the pedal operation method is different, changing to block the hour of the car is soon too not same alike.If start hour quick accelerate the pedal tramples the bottom, rising to block the night, accelerating the ability is strong, arriving certain car soon behind, then will accelerate the pedal loosen to open very quickly, car can rise to block immediately, launch like this the machine voice is small, comfortable good.The another characteristics of the D is a compulsory low blocking, easy to high speed the hour overtakes a car, will accelerate quickly in of D drove the pedal trample after all, connect the compulsory low fend off the pass and then can reduce to block automatically, the car accelerates very quickly, after overtaking a car loosen to open the pedal of acceleration to can rise to block automatically again.The usage of the S, of L low the usage that block The automatic gearbox in in is placed in the low blocking the scope on of S or of Ls, can usage under an etc.circumstance.It change to can make use of to launch well into of S or of Ls the mechanism move, avoiding the car wheel system move the machine over hot, cause the system move the effect descent while going down slope.But change into from the of D of S or of L, car soon can't higher than rise to block the car homologously soon, otherwise strong vibration in opportunity to launch, make gearbox oil hoicked, even will damage the gearbox.The is another at rain fog weather hour, if the road adheres to the term bad, can change into a position for or of L, fixing at somely first lowly blocking driving, doing not use can automatically changing blocking, in order to prevent the car beats slippery.Must keep firmly in mind at the same time, beat the slippery hour can will choose to block the pole pushes into a motive for, cutting off launching machine, toing guarantee a car the safety.

第五篇：变速器设计文献综述

变速器设计文献综述

摘 要：车辆的变速器很大程度上影响着车辆行驶的经济性、动力性、驾乘舒适性，是车辆最重要的部件之一。本文分析了国内外变速器产业的发展状况，介绍了国内外先进的变速器设计方法、科学的开发流程等，还根据我国变速器产业的发展现状提出了一些问题，并且对变速器产业的发展提出了一些合理的建议。

关键词：变速器，科学开发流程、先进设计方法 一.变速器研究意义

变速器是伴随汽车出现的产物，是组成一辆汽车的必需品，而变速器设计更是汽车设计中最重要的环节之一。变速器的作用是用来改变传动比，使发动机尽量工作在有利的工况下，满足不同的行驶要求。在不同的行驶条件下，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化，而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，扭矩变化范围更不可能满足实际路况需要，而变速器能做到在大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。因此,变速器的性能直接影响到汽车行驶性能。随着技术进步,变速器在最基本的传动功能之外，也在实现越来越多的功能，例如实现倒车行驶，用来满足汽车倒退行驶的需要;中断动力传递，在发动机能够怠速运转，汽车换档或需要停车时，中断向驱动轮的动力传递;实现空档，当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。由此可见，研究变速器对汽车产业发展具有十分重大的意义。

二.国内外变速器使用的现状

在欧洲市场上，原本手动变速器占据的绝大部分的市场,在不断被自动变速器侵占。例如在西欧，2005年生产的装配有自动变速器的汽车占汽车总量的23%。而10年前，这个数字仅为13%。可见自动变速器正在成为市场的主流。在中国市场上，配备自动变速器也已经成为车用变速器的重要趋势。然而，在自动变速器方面，由于其新工艺、新技术和设计原理与传统手动变速器有比较大的差异，导致国内厂家在自动变速器的研发上与国际先进水平存在较大差距，即使向国外厂商寻求技术帮助，他们也不约而同地对国内厂家进行了技术封锁，这导致我国的自动变速器相比国外产品性能低下，需要大量依赖进口。据统计，进口产品占我国自动变速器市场的78%。而在手动变速器方面，经过长时间的发展，设计原理和生产工艺等都较为成熟，技术难度也相对较低，因此我国通过引进国外先进技术，消化吸收并自主创新，能做到自主生产，基本满足了本土车辆厂商的生产需要。可以预见的是，未来汽车变速器的市场将以自动变速器为主，发展和掌握高端自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造技术的重要途径。而优先开发手自一体变速器在技术上可以延续我国在手动变速箱上积累的经验，更有利于我国变速器产业的发展。三.国外变速器先进的设计方法

近10年以来，我国变速器产业特别重视新产品的开发研制，无论是从人力物力的投入，还是资金的投入，都是非常巨大的。但在我国汽车产业刚刚发展起来时，几乎所有新产品的开发流程相比国外先进的开发流程都是不完整的，这是我国汽车产业的通病。而随着我国这些年的高速发展，我国变速器产品的设计开发流程也在不断学习国外的先进方法，逐渐与国外接轨。

一个变速器新产品的设计开发流程首先要收集潜在顾客的信息。其次是调查客户和市场的需求，确定变速器的大致开发方向。第三是根据调查制定相应的制定技术方案。第四是进行可行性分析。做到不断的根据市场的需求来调整设计方案和研究方向，对客户的要求进行科学分析并不断完善设计。利用这种更加科学的设计方法可以有效的缩短研发周期，同时节约研发成本。用最小的代价活的最符合市场需求的产品。

我国的汽车变速器之所以与发达国家的产品存在不小的差距，其中最重要的原因就是我国的设计手段相对落后。发达国家早早利用CAD计算机辅助设计技术例如有限元分析,优化设计等来进行产品设计。通过这些方法对机械设计产品进行分析设计可以大大的提高机械产品的一次设计成功率，既能缩短产品的设计周期，还能节省实验费用，大大提高设计效率。相比之下，我们的设计手段就显得非常落后，我们的设计任然是以经验为主的二维平面设计，一次成功率较低，往往还要根据实际情况进行很大的改动，这大大加长了产品的开发周期，还提高了开发费用。为了改变我国变速器等汽车部件设计周期长，效率低的缺点，缩短新产品的开发周期，提国产变速器高市场竞争力，我认为开发一套适合中国使用的CAD设计软件，或者是对已有的CAD软件进行符合我国的优化是非常有必要而且必须的。

机械制造强国例如美国，它的优势就是建立了一套比较完善的CAD/CAM集成系统，并且他的CAD技术一直在全球处于领先地位。美国是最早将CAD应用于汽车设计行业的国家，例如美国的通用汽车公司和福特汽车公司早早的通过将CAD技术应用于生产，从而建立起优势，进而抢占国际汽车市场。他们利用CAD、CAPP、CAM、CAE等，并加以集成应用，将结构、强度、刚度等问题的计算、车体造型的三维设计等问题大大简化，在保证产品优秀质量的同时还提高了生产效率，做到了及时响应市场的需求。从而大大的提高了他们的产品竞争力，为他们带来了巨额收益。但这些已经能较好的利用CAD进行汽车部件设计的国外公司，其涉及的试验、标准、技术规范都很保密，不可能向我国汽车公司提供帮助。

与国外相比，我国的汽车工业在计算机辅助设计方面起步较晚，也没有利用后发优势，发展缓慢。虽然目前有一些大中型汽车企业能与一些知名高校合作进行CAD的研究开发，已经在产品的设计改进，设计完成后的计算机绘图和有限元分析等几方面取得了一些成果，但纵观国内的大多数工厂，依靠经验类比法这些传统方法进行设计的任然占有不小的比例。这种方法就是通过引进国外成熟但是相对落后的产品进行分析测绘和仿制，这种方法虽然能在短时间内缩短产品的开发周期，缩小与国外厂商的技术差距，但是难以在创新上实现突破，无法满足现代汽车工业高速发展的需求。因此，车企降低传统低效的设计方法的比例，大量采用先进高效的现代化设计方法，是提高我国汽车产业自主设计研发能力，实现高端变速器国产化，本土化的重要手段。四．我国当前面临的问题

变速器是传统石油动力汽车和新型油电混合动力电动汽车动力传动系统的重要部件。在未来几十年内，随着新能源汽车行业的不断发展，变速器产业的发展还将对汽车产业的发展产生重大影响。随着近年来自动变速器在汽车产业越来越广泛的应用，国内变速器企业在手动变速器方面依靠经验多年积累的优势已经不再存在，在国外厂商的技术封锁下，国内企业实现自主开发先进的自动变速器显得尤为重要，这也是国内车企面对的一个巨大挑战，同时如何实现自主开发也是我国汽车产业发展所面对的一个核心问题。

我国自动变速器产业之所以受到重重阻碍，其主要原因是没有形成专业化、模块化、机电液气配套产业链，以及数控化加工与检测线的短缺。国内的变速器产业由手动变速器到自动变速器的快速转型，如果不能在短时间内，在国外企业抢占国内市场之前实现自动变速器的自主研发生产，我国自主的自动变速器产业将有被摧垮的危险。随着中国加入世贸组织，中国市场对外开放的程度不断加大，中国的汽车工业也在持续高速发展，包括采埃孚、伊顿、艾里逊、博格华纳等在内的许多国际变速器巨头企业纷纷涌入中国抢占国内变速器市场，有的甚至已经完成了其在中国的战略布局。国外企业的竞争与打压使得中国变速器企业面临的挑战日益严峻，很多国际自动变速器巨头来到中国市场只卖产品、不卖核心技术，使中国的汽车产业对进口变速器的依赖性日益加强。在2014年，中国的自动变速器需求量为877.2万台，其中自主生产的自动变速器仅为400.5万台，进口的自动变速器多达531.4万台，国内大半的自动变速器市场被国外企业瓜分。随着这种局面的加剧，预计未来3到5年我国的变速器行业将面临深度的洗牌和市场整合。因此我国汽车企业在变速器领域的研发投入，布局和技术创新显得尤为重要。

五．应对方案

根据我国汽车变速器企业现有的的研发生产条件和国内变速器市场情况，对于未来10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是变速器市场的主流，但受到市场青睐的自动变速器产业有不断发展壮大的趋势，其中，双离合变速器技术存在巨大的潜力。国内外的汽车制造与销售数据显示，人们对汽车驾乘的舒适性越来越重视。在欧美市场，自动变速器的市场在不断扩大，占领原本属于手动变速器的市场。可以预见，带有自动功能变速器的汽车是未来市场的主导产品，发展和掌握自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造潮流的重要方向。变速器将成为企业提高产品竞争力的利器以及消费者购车时关注的重点，汽车企业在变速器领域的技术创新将是关系到汽车企业发展竞争的关键，而且还将影响到未来整车竞争的格局。

60多年前，新中国成立之初，我国还是一穷二白，钢铁产量仅为15.8万吨，是美国当时钢铁产量的0.2%，大量生产钢铁都困难重重，更别说自主研发生产汽车了。但是经过了60多年的发展，国内手动变速器的研发、生产能力已接近国际先进水平。自动变速器产业也在不断发展和进步。目前我国汽车业的“十二五”规划已经制定，“十三五”规划也在制定中。“十二五”规划总体目标仍是强调我国汽车工业发展要从汽车大国向汽车强国转变。未来五年，中国汽车业将从过去的做大规模转向做强实力。具体来看，一方面提倡发展包括新能源汽车在内的节能汽车；另一方面，提倡通过兼并重组、淘汰落后产能来解决结构性产能过剩问题。而就变速器产业来看，虽然目前自动变速器成为中国变速器行业进一步发展的拦路虎，但是我国已发展成为全球性的汽车产销大国。只要我们继续加大对汽车专业人才培养的支持力度，坚定不移地坚持自主开发，采取更科学的开发流程，多利用先进的计算机辅助方法来参与设计研发，中国变速器企业一定能够实现自动变速器的技术突破，为中国变速器行业新的征程开个好头。

参考文献：

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