轎車變速器設計全套畢業(yè)設計

轎車變速器設計全套畢業(yè)設計,轎車,變速器,設計,全套,畢業(yè)設計 畢業(yè)設計（論文）開 題 報 告 題 目 轎車變速器設計 指 導 教 師 院（系、部） 專 業(yè) 班 級 學 號 姓 名 日 期 教務處印制 一、選題的目的通過對轎車變速器的研究和設計，學習并掌握汽車的基本構造及轎車變速器的特殊結構和發(fā)揮的作用。根據(jù)現(xiàn)在社會和能源的需要，設計出能夠即環(huán)保和耗能源比較少的轎車，其中設計變速器就是一個手段。二、選題的意義近年來，隨著世界各國家對能源的日益重視，石油已經(jīng)成為重要的競爭資源之一，在這種大環(huán)境下，我國也十分重視石油的開采問題，尤其是這些年在石油行業(yè)上已經(jīng)由過去的粗放型向集約型開始轉變，石油的勘探，開采，提純都得到相當程度地重視。篩管正是保證整個石油開采純度的關鍵部位，這就直接要求生產篩管的機械要有相當?shù)募庸ぞ群捅ＷC產品的質量，現(xiàn)在我國篩管纏繞機的加工精度還停留在一個比較低的水平，機床還完全是全機械傳動的情況，生產出的篩管精度并不能達到要求，這在生產石油篩管方面體現(xiàn)得還并不明顯，在其他各類需要精密過濾的行業(yè)我們的產品就不能達到要求，所以提高纏繞機的加工精度，和對纏繞機的再次優(yōu)化顯得尤為的重要！ 三、研究的現(xiàn)狀汽車自動變速器早在1940年已經(jīng)應用在美國通用的奧茲莫比爾汽車上，這是一臺串聯(lián)式行星齒輪結構的液控變速器。時距60多年的今天，汽車自動變速器已經(jīng)發(fā)生了重大的變化。這種變化主要體現(xiàn)在以下幾個方面。（一） 汽車自動變速器早在1940年已經(jīng)應用在美國通用的奧茲莫比爾汽車上，這是一臺串聯(lián)式行星齒輪結構的液控變速器。時距60多年的今天，汽車自動變速器已經(jīng)發(fā)生了重大的變化。這種變化主要體現(xiàn)在以下幾個方面。（二）是采用多電磁閥方式控制換檔，明顯改善換檔質量。以前的自動變速器的執(zhí)行器只有一兩個電磁閥，現(xiàn)在許多自動變速器已有多個電磁閥。尤其是換檔電磁閥數(shù)量的增加使得換檔電磁閥完全取替了節(jié)氣門油壓和速度油壓對D檔位升降檔的控制。（三） 是通過改造油泵、優(yōu)化液壓控制系統(tǒng)提高變速器傳動效率。自動變速器在結構上主要由液力變矩器、油泵和機械齒輪傳動機構組成。由于液力變矩器通過液力使泵輪、渦輪和導輪工作，油泵運轉會消耗能量，加之換檔執(zhí)行元件的摩擦又會消耗能量，使得自動變速器的傳動效率低于手動變速器，因此耗油也會高于手動變速器。采用現(xiàn)代控制理論的電控技術，自動變速器的機械效率已經(jīng)大大提高。通過降低油泵的軸向和徑向泄漏來提高油泵效率，同時對整個油泵系統(tǒng)設計進行改進，可以進一步提高油泵高轉速時的傳動效率。一、選題的目的、意義和研究現(xiàn)狀1 二、研究方案及預期結果研究內容 發(fā)動機的輸出轉速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的轉速區(qū)出現(xiàn)。為了發(fā)揮發(fā)動機的最佳性能，就必須有一套變速裝置，來協(xié)調發(fā)動機的轉速和車輪的實際行駛速度。變速器可以在汽車行駛過程中，在發(fā)動機和車輪之間產生不同的變速比，通過換擋可以使發(fā)動機工作在其最佳的動力性能狀態(tài)下。根據(jù)上述情況，下面為輕型貨車變速器設計的具體研究內容是轎車整車總體動力性指標的確定、轎車變速器結構方案的選擇、轎車變速器主要參數(shù)的確定、轎車變速器齒輪計算、強度校核、轎車變速器操縱機構選擇研究方案一：變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。它的主要作用：1在較大范圍內改變汽車行駛速度的大小和汽車驅動輪上扭矩的大小。2實現(xiàn)倒車行駛汽車發(fā)動機曲軸一般都是只能向一個方向轉動的，而汽車有時需要能倒退行駛，因此往往利用變速箱中設置的倒檔來實現(xiàn)汽車倒車行駛。3實現(xiàn)空檔當離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。例如可以保證駕駛員在發(fā)動機不熄火時松開離合器踏板離開駕駛員座位。二：變速器的結構：簡單式變速器的基本結構：由殼體、傳動部分和操縱部分組成。三：組成式變速器結構特點簡單式變速器有效率高、構造簡單使用方便鈞優(yōu)點礦但檔數(shù)少，i變化范圍小(牽引力、速度范圍小)，只宜在檔數(shù)不多的某些車工采用。若增加i的范圍，則使變速器尺寸加大，軸跨度增加，為了既增加檔數(shù)又不使軸跨度過大，可采用組成式變速器。所謂組成式變速器，通常由兩個簡單式變速器組合而成，其中檔數(shù)較多的稱為主變速器，較少的稱為副變速器。預期結果1. 一份說明書。2二張裝配圖二張零件圖。3一份外文說明書三、研究進度第 5 周：收集資料第 6-7 周：總體方案設計第 8-10 周：總體參數(shù)計算第11-13周：貫穿所有資料并加以整理第14-16周：繪制圖紙，寫說明書第17-18周：準備答辯四、主要參考文獻1 王洪欣，李木，劉秉忠.機械設計工程學（）M.第一版.江蘇：中國礦業(yè)大學出版社，2001.2 唐大放，馮曉寧，楊現(xiàn)卿.機械設計工程學（）M.第一版.江蘇：中國礦業(yè)大學出版社，2001.3 張樹森.機械制造工程學M.第一版.遼寧：東北大學出版社，2001.4 王東梅.變速器與取力器連接螺栓斷裂原因及改進措施J.萬淳才.專用汽車，2006,01期:46-47.5 甘永立.幾何量公差與檢測M.第五版.上海：上海科技技術出版社，2001.6 趙琳，魏慶主.汽車概論M.第一版. 遼寧：人民交通出版社出版，2003.7 吳際璋.汽車構造（下）M.第一版.遼寧：安徽科學技術出版社出版，2001.8 劉維信.汽車設計M. 第一版.北京：清華大學出版社出版，2003.9 鄧亞東等主編 M汽車設計 遼寧：人民交通出版社出版，2003.10 高維山主編 M變速器 北京：人民交通出版社出版，2001.11 Chief Editor Wang Wangyu M automobile design Beijing: Mechanical industry publishing house, 2000. 五、指導教師意見 指導教師簽字：51轎車變速器設計摘要隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車已經(jīng)進入了百姓家庭，進入人們生活。所以變速器作為汽車主要的零件之一，我們必須對變速器作出進一步研究。發(fā)動機的輸出轉速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的轉速區(qū)出現(xiàn)。為了發(fā)揮發(fā)動機的最佳性能，就必須有一套變速裝置，來協(xié)調發(fā)動機的轉速和車輪的實際行駛速度。在經(jīng)濟方面考慮合適的變速器也非常重要。本次設計對轎車變速器的結構進行了介紹，闡述了轎車主要參數(shù)的確定，發(fā)動機參數(shù)的確定以及對功率大小直接影響到變速器中各個零件的強度進行介紹。在機構方面的選擇了機械式變速器，確定變速器設計的主要參數(shù)，在變速器的壽命方面和以及與變速器相關的各種操縱機構也進行了介紹。關鍵詞：變速器；扭矩；操縱機構AbstractAlong with the automobile industry development, the automobile already enter the common peoples family, enter the peoples life. Therefore, the transmission gearbox took one of automobile main components, we must make further research for the transmission gearbox.The engine output rotational speed is extremely high, the maximum work rate and the maximum torque appears in certain rotational speed area. In order to display the engine the optimum performance, it must has a set of variable speed gear, coordinates the engine the rotational speed and the wheel actual moving velocity. In the economical aspect considered the appropriate transmission gearbox extremely is also important.This design has carried on the introduction to the passenger vehicle transmission gearbox structure, elaborated the passenger vehicle main parameter determination, the engine conditions determination as well as affects directly to the amount of power to the transmission gearbox in each components intensity carries on the introduction. In the organization aspect choice mechanical type transmission gearbox, the main parameter which the definite transmission gearbox designed, and as well as has also carried on the introduction in the transmission gearbox life aspect with the transmission gearbox correlation each kind of control mechanism. Thus lets us understand a transmission gearbox also better use.Key word: Transmission gearbox; Torque; Control mechanism目錄前言51 汽車的總體設計101.1 汽車類型的確定101.1.1 按汽車的用途分類101.1.2 按動力裝置的類型分類111.1.3 轎車發(fā)動機與驅動橋在汽車位置上的分類111.2 汽車主要參數(shù)的選擇111.2.1 汽車主要尺寸參數(shù)的選擇111.2.2 汽車質量參數(shù)的確定121.2.3 汽車主要性能參數(shù)的選擇121.3 汽車發(fā)動機的選型122 變速器的設計142.1 概述142.2 變速器的結構分析與型式選擇152.3 汽車變速器的擋數(shù)和各擋傳動比的確定172.3.1 汽車傳動系統(tǒng)最小傳動比的選擇172.4 轎車變速器機構方案的選擇182.5 變速器的設計參數(shù)選擇202.5.1 中心距A202.5.2 外形尺寸202.5.3 軸的直徑202.6 齒輪參數(shù)212.7 各擋齒輪齒數(shù)的分配222.8 輪齒強度計算242.9 軸的設計計算262.10 軸的強度計算262.11 同步器的選擇283 變速器的操縱機構294 結論32致謝33參考文獻34外文翻譯35附錄A35附錄B39前言汽車是作為一種交通工具而產生的，但發(fā)展到今天已經(jīng)不能把它理解為單純的行的手段。因為“汽車化”改變了當代世界的面貌，它已經(jīng)成為當代物質文明與進步的象征及文明形態(tài)的一種代表。中國汽車工業(yè)的振興也必然會使中國的面貌煥然一新，在繁榮經(jīng)濟，促進四個現(xiàn)代化的實現(xiàn)，提高中國人民的生活水平，推動社會與地球上近四分之一的人類進步方面，發(fā)揮重大作用.現(xiàn)在人類社會在不斷的進步與繁榮，交通的變革與發(fā)展在促進社會的發(fā)展中起了突出的作用，汽車作為一種交通工具的產生對社會更具有重要的意義。人類社會及人們生活的“汽車化”，大大地擴大了人們日?；顒拥姆秶瑪U大并加速了地區(qū)間、國際間的交往，成倍地提高了人們外出辦事的效率，極大地加速了人們的活動節(jié)奏，促進了世界經(jīng)濟的大發(fā)展與人類的快速進步，開創(chuàng)了現(xiàn)代“汽車社會”這樣一個嶄新的時代。據(jù)統(tǒng)計：在以前蒸汽機輪船與蒸汽機車的問世曾推動了當時的產生革命。繼蒸汽機輪船與火車出現(xiàn)之后，1886年德國工程師戴姆勒與奔茨二人以汽油內燃機為動力，分別獨立地制成了最早的實用汽車。1903年美國人亨利福特創(chuàng)建了福特汽車公司，1908年推出了“T”型車，并于1913年建成了流水作業(yè)裝配線進行汽車的大批量生產。這項大生產技術的出現(xiàn)，為提高汽車質量、降低生產成本及以后的汽車工業(yè)大發(fā)展創(chuàng)造了條件。1921年“T”型汽車的產量已占世界汽車產量達200萬輛。1927年夏?！癟”型車成為歷史，共售出1500多萬輛。汽車問世百余年來，特別是從汽車產品的大批生產以及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來，汽車已經(jīng)為世界經(jīng)濟的大發(fā)展、為人類進入現(xiàn)代生活，產生了無法估量的巨大影響，為人類社會的進步作出了不可磨滅的巨大貢獻，掀起了時代的革命。汽車的作用對國際化的發(fā)展起著不可磨滅的作用，首先，以美國為例：美國汽車工業(yè)早已經(jīng)發(fā)展成為與鋼鐵、建筑并列的三個最大的行業(yè)之一。如今美國的信息產業(yè)與高薪技術產業(yè)發(fā)展迅猛，但汽車工業(yè)仍不失為美國產業(yè)最主要的支柱之一。在全球的汽車保有量中，美國生產的汽車占34.8%。日本汽車工業(yè)在1941年已經(jīng)有5萬輛的年產能力，1955年就能達到15萬輛。下面具體介紹一下我國汽車工業(yè)的發(fā)展在舊中國沒有真正的制造汽車的工業(yè)，只有到中華人民共和國成立之初，毛澤東主席、周恩來總理等第一代國家領導人非常關注、親自參與建立中國汽車工業(yè)的重大決策，在前蘇聯(lián)援助中國建設一批重點工業(yè)項目中列入建設一座現(xiàn)代化的載貨汽車工廠，并在中央重工業(yè)部下屬機器工業(yè)局籌備組建期間，開始了籌建的前期工作。1953年7月，毛主席親筆題名的第一汽車制造廠在吉林省長春市動工興建，在中央動員、全國支援和參與建設者的奮力拼搏下，實現(xiàn)了黨中央提出“力爭三年建成長春汽車廠和出汽車、出人才、出經(jīng)驗”的目標，國產第一輛解放牌載貨汽車于1956年7月13日駛下總裝配生產線，從此結束了中國自己不能制造汽車的歷史，圓了中國人自己生產國產汽車之夢。1957年5月，一汽開始仿照國外樣車自行設計轎車；1958年先后試制成功CA71型東風牌小轎車和CA72型紅旗牌高級轎車，毛主席等國家領導人親自試乘了東風牌小轎車，十分高興地稱贊：“坐上自己制造的汽車了”；之后，紅旗牌高級轎車被列為國家禮賓用車，并用作國家領導人乘坐的慶典檢閱車。 進入60年代，國民經(jīng)濟實行“調整、鞏固、充實、提高”方針，在國家和省市支持下，形成了一批汽車制造廠、汽車制配廠和改裝車廠，其中，南京、上海、北京和濟南共4個較有基礎的汽車制配廠，經(jīng)過技術改造成為繼一汽之后第一批地方汽車制造廠，發(fā)展汽車品種，相應建立了專業(yè)化生產模式的總成和零部件配套廠，為今后發(fā)展大批量、多品種生產協(xié)作配套體系形成了初步基礎。 在這個歷史階段，力求探索汽車工業(yè)管理的改革，國家決定試辦汽車工業(yè)托拉斯，實施了促進汽車工業(yè)發(fā)展的多項舉措，60年代中期工業(yè)托拉斯停辦。與此同時，汽車改裝業(yè)和摩托車制造業(yè)起步，重點發(fā)展了一批軍用改裝車，民用消防車、救護車、自卸車和牽引車相繼問世，并為社會經(jīng)濟發(fā)展提供了城市、長途和團體這三大類客車。北京最早試制二輪摩托車提供軍用，之后南京、南昌和濟南等地相繼試制三輪摩托車和機器腳踏車，當時主要用于軍事、郵電、體育和城市短途運輸，摩托車工業(yè)處于起步階段，與汽車工業(yè)創(chuàng)建密切相關的汽車科研事業(yè)和專業(yè)教育體系初步形成。1964年，國家確定在三線建設以生產越野汽車為主的第二汽車制造廠、四川和陜西汽車制造廠。二汽是國內自行設計、國內提供裝備的工廠，采取了“包建”（專業(yè)對口老廠包建新廠、小廠包建大廠）和“聚寶”（國內的先進成果移植到二汽）的方法，同時在湖北省內外安排新建、擴建26個重點協(xié)作配套廠。一個嶄新的大型汽車制造廠在湖北省十堰市興建和投產，當時主要生產中型載貨汽車和越野汽車。與此同時，川汽、陜汽和與陜汽生產配套的陜西汽車齒輪廠，分別在四川省重慶市大足縣和陜西省寶雞市（現(xiàn)已遷西安）興建和投產，主要生產重型載貨汽車和越野汽車。 60年代中后期，國家提出“大打礦山之仗”的決策，礦用自卸車成為其重點裝備，上海32噸試制成功投產之后，天津15噸、常州15噸、北京20噸、一汽60噸（后轉本溪）和甘肅白銀42噸電動輪礦用自卸車也相繼試制成功投產，緩解了冶金行業(yè)采礦生產裝備需要。 為適應國民經(jīng)濟發(fā)展對重型載貨汽車的需求，濟南汽車制造廠擴建黃河牌8噸重型載貨汽車的生產能力，安徽淝河、南陽、丹東、黑龍江和湖南等地方汽車也投入同類車型生產。邢臺長征牌12噸重型載貨汽車（源于北京新都廠遷建）、上海15噸重載載貨汽車投產問世。 據(jù)不完全統(tǒng)計：在此期間，一汽、南汽、上汽、北汽和濟汽5個老廠分別承擔了包建和支援三線汽車廠（二汽、川汽、陜汽和陜齒）的建設任務，其自身投入技術改造擴大生產能力；地方發(fā)展汽車工業(yè)，幾乎全部仿制國產車型重復生產；據(jù)粗略統(tǒng)計，解放牌車型20多家，北京130車型20多家，躍進車型近20家，北京越野車近10家；改裝車生產向多品種、專業(yè)化發(fā)展，生產廠點近200家；1980年大中輕型客車生產13400輛，其中：長途客車6000多輛；汽車零部件品種增多，廠家增加到2100家；摩托車工業(yè)初步形成，1980年24個廠家生產4.9萬輛。 汽車設計理論是指導汽車設計實踐的，而汽車設計實踐經(jīng)驗的長期積累和汽車生產技術的發(fā)展與進步，又使汽車設計理論得到不斷的發(fā)展與提高。汽車設計技術是汽車產品設計的方法和手段，是汽車設計實踐的軟件和硬件。汽車設計技術在近百年中也經(jīng)歷了由經(jīng)驗設計發(fā)展到以科學實驗和技術分析為基礎的設計階段，進而自60年代中期在設計中引入電子計算機后又形成了計算機輔助設計等新方法，并使設計逐步實現(xiàn)半自動化和自動化。在20世紀90年代，國際汽車界興起一種逆向工程的汽車產品開發(fā)新方式。經(jīng)過幾年的發(fā)展，積累了很多經(jīng)驗，取得巨大進步，可以說已成為現(xiàn)代汽車產品開發(fā)的主流形式。 逆向工程主要是依靠高度集成化、可視化、開放型的計算機技術和網(wǎng)絡技術，構筑汽車產品，從概念構思、產品設計、工程分析、工藝制造、應用工程、市場服務，全過程實現(xiàn)無紙化、高精度、系統(tǒng)化的操作平臺。雖然，目前仍需制造樣品，進行實物試驗、論證和評價，但這已經(jīng)不是一種重要的手段，最終將會取消這一過程。就這種思維的方法而言，是思維先于實體、實體用于反證思維的逆向邏輯形式，國際汽車界稱之為逆向工程。 實施逆向工程的目的是為了更好地實現(xiàn)汽車產品設計的并行工程，使產品設計及其相關過程實行同步作業(yè)，并使之優(yōu)化，大大提高產品設計的一次成功率，從而縮短周期，降低成本，減少風險，提高質量，增強企業(yè)競爭力。 我國汽車工業(yè)在實行逆向工程中已經(jīng)做了一些工作，并且具有廣泛的社會基礎，特別是軍工和院校部門已經(jīng)先行一步，水平也不算低，如果我們能把集成和整合工作做得好些，進步就會更快、更大。汽車的設計開發(fā)工作是由根據(jù)市場調查及使用要求而制定的設計任務書開始的。汽車設計的內容包括整車總體設計、總成設計和零件設計。整車總體設計又稱為汽車的總布置設計，其任務是使所設計的產品達到設計任務書所規(guī)定的整車參數(shù)和性能指標的要求，并將這些整車參數(shù)和性能指標分解為有關總成的參數(shù)和功能。在這項高層次的設計工作中，既有汽車各總成間的聯(lián)系問題，又有人與汽車之間的聯(lián)系問題。解決人車之間的聯(lián)系問題屬于人機工程設計，它在汽車設計工作中占有極重要的位置。零件標準化、部件通用化、產品系列化由于汽車的產量大、品種及型號多，設計中實行零件標準化、部件通用化和產品系列化，可簡化生產，提高工效，保證產品質量，降低生產成本，減少配件品種，方便維修。所謂“系列化”是指制造廠為了能供應各種型號的產品（可為汽車，亦可為總成和部件），又能進行大量生產，而將產品合理分擋，組成系列，并考慮各種變型。例如驅動型式為44的越野汽車加上一根驅動橋則可變成66的越野汽車，加上兩根則又可變成88的越野汽車，組成系列；發(fā)動機可按缸數(shù)分為4缸、6缸或V6缸、V8缸等組成系列。這樣即可較少的基本型衍生出較多的系列產品，以滿足廣泛的需求。所謂“通用化”是指在同一系列或總質量相近的一些車型上，采用通用的總成或部件，以簡化生產。所謂“標準化”是指在設計中廣泛采用標準件，以利于組織生產、提高質量、降低造價和方便維修?？紤]使用條件的復雜多變?yōu)榱耸顾O計的汽車產品在全國和全世界這樣的廣闊市場上具有競爭力，設計中就要充分考慮提高其對復雜多變的使用條件的適應性。特別應注意熱帶、寒帶等不同的氣候條件和高原、山區(qū)、丘陵、沼澤、沿海等不同的地理條件，以及燃料供應、維修能力等不同的使用條件對汽車結構、性能、材料、附件等的特殊要求。例如：在高原地區(qū)發(fā)動機應增壓；在熱帶地區(qū)要考慮車廂的隔熱、空調或通風；在寒帶要考慮發(fā)動機的冷起動；在山區(qū)則應提高汽車的爬坡能力并附加發(fā)動機排氣制動等。重視汽車使用中的安全、可靠、經(jīng)濟與環(huán)保良好的使用性能顯然是各種產品的設計者都要追求的目標，汽車設計者更是如此，所不同的是汽車的使用性能是多方面的（例如：動力性、燃油經(jīng)濟性、制動性、操縱穩(wěn)定性、平順性、舒適性、通過性以及可靠性、耐久性、維修性和對環(huán)境保護的影響性能等），而且在默寫性能之間有時是相互矛盾的。因此，汽車設計的特點還在于：要在給定的使用條件下，協(xié)調各種使用性能的要求、優(yōu)選各種使用性能指標，使汽車在該使用條件下的綜合使用性能達到最優(yōu)。特別要重視使用中的安全、可靠、經(jīng)濟與環(huán)保。車身設計既重視工程要求更注重外觀造型汽車車身的外形、油漆及色彩是汽車給人們的第一個外觀印象，是人們評價汽車的最直接方面，也是轎車的最重要市場競爭因素，是汽車設計非常重要的內容。車身造型既是工程設計，又是美工設計。從工程設計來看，它既是滿足結構的強度要求、整車布置的匹配要求和沖壓分快的工藝要求，又要適應車身的空氣動力學的要求而具有最小的風阻系數(shù)；從美工設計來看，它應當適應時代的特點和人們的愛好，要像對待工藝品那樣進行美工設計，給人以高度美感，起到美化環(huán)境的作用。在保證可靠性的前提下盡量減小汽車的自身質量和固定的機械設備不同，作為運輸用的汽車其自身質量直接影響起燃油經(jīng)濟性。和單間生產、小批量生產的產品不同，作為大批量生產的汽車，減小其自身質量可節(jié)約大量的制造材料，降低生產成本。合理地減小汽車的自身質量對汽車工業(yè)和汽車運輸業(yè)會帶來巨大的經(jīng)濟效益。最優(yōu)化設計方法可滿足這方面的設計要求。1 汽車的總體設計汽車的總體設計是汽車設計工作中最重要的一環(huán)，它對汽車的設計質量，使用性能和在市場上的競爭力有著決定性的影響。因為汽車性能的優(yōu)劣不僅與相關總成及部件的工作性能有密切關系，而且在很大程度上還取決于有關總成及部件間的協(xié)調與參數(shù)匹配，取決于汽車的總體布置。1.1 汽車類型的確定1.1.1 按汽車的用途分類轎車：通常稱為小轎車。它是汽車產品中產量最大的一類，約占世界汽車總產量的70%以上。作為家庭用車、機關和企業(yè)的公用汽車及城市出租汽車，其車型多為二門或四門雙排座的，也有五門的旅行轎車、三排座的大型高級轎車和單排座運動型的所謂跑車。客車：用于運載乘客。城市公共汽車、長途客車、旅行客車、游覽客車及專用客車等，均屬于這一類。載貨汽車：用于運輸貨物。其產量在汽車產品中占第二位，約為世界汽車總產量的20%。越野汽車：主要用于非道路條件下載運人員或物資、牽引各種裝備的汽車。為了提高汽車在壞路和無路地帶，如松軟地面、坎坷不平地段和各種障礙的通過能力，越野汽車需采用全輪驅動結構并安裝越野輪胎。牽引汽車：用于牽引全掛車、半掛車、汽車列車的掛車組、火炮和各種裝備的汽車。自卸汽車：用于運送散裝貨物且具有可傾斜的貨箱。卸貨時可利用液壓舉升機構將貨箱向后或向側面傾斜一定角度，使散裝貨物能依靠自重而自行卸下。在礦區(qū)和工地用的自卸汽車又稱為礦用自卸汽車。農用汽車：專門用于農村地區(qū)從事運輸和農耕作業(yè)的汽車，其結構特點應能適應農村的使用條件和使用要求。專用（特種）汽車：按特種用途而專門設計制造或裝有專門設備、具有專用功能且用于承擔專門運輸任務或專項作業(yè)的汽車，如防彈高級迎賓車、檢閱車、銀行運款用裝甲車、機場飛機牽引車等。改裝車：普通的汽車底盤上改裝上特種用途的車身或加裝上某種機構而成，如消防車、灑水車、救護車、冷藏車、自裝卸式貨車等。1.1.2 按動力裝置的類型分類a.內燃機汽車：當代汽車幾乎都是采用往復活塞式內燃機為其動力裝置，它又分為汽油機汽車、柴油機汽車和代用燃料汽車。極少數(shù)的汽車采用轉子發(fā)動機或燃氣輪機為動力裝置而成為轉子發(fā)動機汽車、燃氣輪機汽車。b.電動汽車：為消除內燃機汽車產生的派器污染，當前許多國家都在研制電動汽車，它多以化學蓄電池和電動機為動力裝置，還有采用化學蓄電池與電動機并加裝內燃機的復合動力電動汽車，后者既考慮了在城市市區(qū)行駛時的環(huán)保要求，又照顧到汽車在城外公路上行駛時有足夠的續(xù)駛里程。美、日和歐洲一些國家正在開展一項研制機械式蓄電池的電動汽車的高科技計劃。 在現(xiàn)代技術條件下，新型高強度復合材料和無摩擦磁浮軸承的出現(xiàn)，電機技術、控制技術和真空密封技術的發(fā)展，使實現(xiàn)以飛輪儲能為動力的電動汽車成為可能。c.其他動力裝置的汽車：早期曾出現(xiàn)過以蒸汽機為動力的蒸汽機汽車，現(xiàn)代新研制的有氫氣燃料汽車、太陽能汽車等。1.1.3 轎車發(fā)動機與驅動橋在汽車位置上的分類 (1)前置發(fā)動機的轎車 早期的轎車多用貨車的底盤及發(fā)動機改裝而成， 由于轎車底盤過底，不太使用后輪驅動。所以大部分都使用發(fā)動機前置前輪驅動。 1.2 汽車主要參數(shù)的選擇1.2.1 汽車主要尺寸參數(shù)的選擇汽車的主要參數(shù)如表1-1所示表1-1 汽車主要參數(shù)Tablet.1-1 Tablet of the cars main parameter長/mm4428裝備空載質量/kg1100寬/mm1660前軸允許負荷/kg760高（空載）/mm1420后軸允許負荷/kg740最小離地間隙（空載）/mm125燃油箱容積/L551.2.2 汽車質量參數(shù)的確定1轎車和大客車的人均整備質量如表1-2所示。表1-2 轎車和大客車的人均整備質量的統(tǒng)計值Tablet.1-2 Tablet of saloon car and bus everyone euploid mass sata車 型微型轎車普通轎車中級轎車高級轎車30下客車大客車人均整備/t0.150.160.180.240.210.290.290.340.0960.160.0650.132汽車的總質量m汽車的總質量是指已經(jīng)整備完好、裝備齊全并按規(guī)定載滿乘客的汽車質量.除包括汽車的整備質量m及載滿量。而空車的質量為：1500kga汽車的整備質量系數(shù)此系數(shù)越大表明該車型的材料利用率愈高和設計工藝水平愈高.因此在設計時在保證汽車零部件的強度、剛度及可靠性與壽命的前提下，應力求盡量減輕其質量，增大這一系數(shù)。b汽車的質量系數(shù)這一系數(shù)能更準確的反映汽車的金屬和材料在貨物運輸中的貢獻或利用率。但在一般技術資料中很少列出汽車的質量值。c汽車的軸荷分配它是汽車的重要質量參數(shù)，它對汽車的牽引性、通過性、制動性、操縱性和穩(wěn)定性等主要使用性能以及輪胎的使用壽命都有很大的影響。因此，在總體設計時應該根據(jù)汽車的布置型式、使用條件及性能要求合理地選定其軸荷分配。1.2.3 汽車主要性能參數(shù)的選擇汽車主要性能參數(shù)如表1-3所示。1.3 汽車發(fā)動機的選型發(fā)動機是汽車的動力，是汽車的關鍵總成，起選型及布置對汽車的許多性能都有影響，尤其對汽車的動力性、燃料經(jīng)濟性、使用的可靠性與耐久性、維修的方便性以及制造成本與市場競爭力等都有直接的影響。發(fā)動機的選型是一項關鍵的決策。發(fā)動機的選型依據(jù)因素很多，如客車的類型、用途、使用條件、總布置型式、總質量及動力性指標、經(jīng)濟性要求、材料和燃料資源、排氣污染和噪聲方面的法規(guī)限制、已有的發(fā)動機系列及其技術指標水平、技術發(fā)展趨勢、生產條件與制造成本、市場預測情況以及將來的配件供應及維修條件等，通常要經(jīng)過多種方案的比較甚至通過先行的試驗研究才能選定一個好的方案。因為此設計采用本發(fā)動機的主要技術參數(shù)，如表1-4所示。表1-3 整車性能參數(shù)Tablet.1-3 Tablet of full cars capability parameter最高車速/(km/h)190制動距離(50km/h)/m9.8加速性(0-100km/h)/s13.7風阻系數(shù)0.32最小轉彎半徑/m5.25CO排放怠速/%1.5百公里等速油耗(90km/h)/L7.1HC排放/10e-6500軸距/mm2471冷卻系統(tǒng)容積/L6.3輪距前/mm1429風窗洗滌器儲液罐/L4后/mm1422行李箱容積/L660滿載總質量/kg1500表1-4 發(fā)動機結構及主要參數(shù)Tablet.1-4 Tablet of cars engine configuration and main parameter型號EA113型式直列四缸水冷，電控多點噴射式汽油機最大功率55（5800r/min）最大轉矩121(5200r/min)排量1.595缸徑/行程（mm）81/77.4壓縮比9.3布置方式前橫置機體材料鋁合金鋼蓋，鑄鐵缸體配氣機構雙頂置凸輪軸，齒形皮帶傳動，液壓挺桿驅動氣門，每缸5個氣門供油方式電控多點噴射系統(tǒng)Motronic冷卻方式水冷，封閉式，獨立膨脹罐，雙速電動風扇2 變速器的設計2.1 概述 汽車傳動系統(tǒng)的基本功能是將發(fā)動機輸出的運動和動力傳給車輪，以驅動汽車行使。變速器是汽車傳動系統(tǒng)的重要組成部分。變速器用于轉變發(fā)動機曲軸的轉矩及轉速，以適應汽車在起步，加速，行使以及克服各種道路障礙等不同行使條件下對驅動輪牽引力及不同要求的需要。用變速器轉變發(fā)動機轉矩，轉速的必要性在與內燃機轉矩-轉速變化特性的特點是具有相對小的對外部載荷改變的適應性。以下從變速器的作用分類來介紹。 變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。它的作用是：1在較大范圍內改變汽車行駛速度的大小和汽車驅動輪上扭矩的大小。由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度和驅動扭矩能在很大范圍內變化。例如在高速路上車速應能達到100km/h，而在市區(qū)內，車速常在50km/h左右。空車在平直的公路上行駛時，行駛阻力很小，則當滿載上坡時，行駛阻力便很大。而汽車發(fā)動機的特性是轉速變化范圍較小，而轉矩變化范圍更不能滿足實際路況需要。2實現(xiàn)倒車行駛汽車發(fā)動機曲軸一般都是只能向一個方向轉動的，而汽車有時需要能倒退行駛，因此，往往利用變速箱中設置的倒擋來實現(xiàn)汽車倒車行駛。3實現(xiàn)空擋當離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。例如可以保證駕駛員在發(fā)動機不熄火時松開離合器踏板離開駕駛員座位。變速箱由變速傳動機構和變速操縱機構兩部分組成。變速傳動機構的主要作用是改變轉矩和轉速的數(shù)值和方向；操縱機構的主要作用是控制傳動機構，實現(xiàn)變速器傳動比的變換，即實現(xiàn)換擋，以達到變速變矩。機械式變速箱主要應用了齒輪傳動的降速原理。簡單的說，變速箱內有多組傳動比不同的齒輪副，而汽車行駛時的換擋行為，也就是通過操縱機構使變速箱內不同的齒輪副工作。如在低速時，讓傳動比大的齒輪副工作，而在高速時，讓傳動比小的齒輪副工作。 2.2 變速器的結構分析與型式選擇1簡單式變速器的基本結構：由殼體、傳動部分和操縱部分組成。a殼體殼體是基礎件，用以安裝支承變速器全部零件及存放潤滑油)：其上有安裝軸承的精確鏜孔。變速器承受變載荷，所以殼體應有足夠的剛度，內壁有加強，形狀復雜，多為鑄件(材料為灰鑄鐵，常用HT200)。為便于安裝，傳動部分和操縱部分常做成剖分式，箱蓋與殼體用螺栓聯(lián)接并可靠定位。殼體上有加油、放油口，油面檢查尺口，還應考慮散熱。b傳動部分是指齒輪、軸、軸承等傳動件。軸的幾何尺寸通過強度、剛度計算確定。因主要決定于剛度，而碳鋼與合金鋼彈性模量近乎相等，所以一般用碳鋼(常用45鋼)。只有齒輪與軸制成一體或軸載荷嚴重才用合金鋼。軸與齒輪多為花鍵聯(lián)接(對中性好，能可靠傳遞動力，擠壓應力小等)。軸的花鍵部分和放軸承處經(jīng)表面淬火處理。軸多用滾動軸承支承，潤滑簡單，效率高、徑向間隙小，軸向定位應可靠。潤滑方式多用飛濺 (25m/s，只要粘度適宜可甩到壁上)。 c操縱部分主要零件位于變速器蓋內。2組成式變速器結構特點 簡單式變速器有效率高、構造簡單使用方便鈞優(yōu)點擋數(shù)少，i變化范圍小(牽引力、速度范圍小)，只宜在擋數(shù)不多的某些車工采用。若增加i的范圍，則使變速器尺寸加大，軸跨度增加，為了既增加擋數(shù)又不使軸跨度過大，可采用組成式變速器。組成式變速器的優(yōu)點：a可以減少齒輪個數(shù)，而且擋數(shù)越多減少齒輪個數(shù)的優(yōu)點愈明顯。同簡單式變速器相比，它可縮短軸的長度，減少整個變速器的外部尺寸和重量，并且能方便地得到不止一個倒擋。所以當前進擋數(shù)超過六個擋時，幾乎都用組成式變速器。b傳動：比變化率大：若主變速器傳動比變化率zu=3，副變速器fu=4則=12；若使簡單式變速器=12，結構往往很難合理。缺點： a擋組間傳動比有對應關系，不易使每擋的2，(速度及牽引力)都很理想。b換擋操縱麻煩，有時要操縱兩個變速部分，若為插花換擋還不便記憶。為了減少操縱動作，最好能順序換擋。為此要求重視擋次編排十使第滅擋組傳動比全部大于第11擋組，達到多數(shù)相領排擋的變換只需操縱主變速的目的，這樣才最為方便。變速器是由變速傳動機構和操縱機構組成，需要時，還可以加裝動力輸出器。在分類上有兩種方按傳動比變化方式和按操縱方式的不同來分。按傳動比變化方式來分：1有級式變速器 這是目前使用最廣的一種。它采用齒輪傳動，具有若干個定值傳動比。按所用輪系型式不同，有軸線固定式變速器(普通變速器)和軸線旋轉式變速器(行星齒輪變速器)兩種。目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動比通常有3-5個前進擋和一個倒擋，在重型貨車用的組合式變速器中，則有更多擋位。所謂變速器擋數(shù)即指其前進擋位數(shù)。2無級式變速器 傳動比在一定的數(shù)值范圍內可按無限多級變化，常見的有電力式和液力式(動液式)兩種。電力式無級變速器的變速傳動部件為直流串激電動機，除在無軌電車上應用外，在超重型自卸車傳動系中也有廣泛采用的趨勢。動液式無級變速器的傳動部件為液力變矩器。3綜合式變速器 是指由液力變矩器和齒輪式有級變速器組成的液力機械式變速器，其傳動比可在最大指與最小值之間的幾個間斷的范圍內作無級變化。按操縱方式來分：強制操縱式變速器是靠駕駛員直接操縱變速桿換擋。自動操縱式變速器其傳動比選擇和換擋是自動進行的，所謂“自動”，是指機械變速器每個擋位的變換是借助反映發(fā)動機負荷和車速的信號系統(tǒng)來控制換擋系統(tǒng)的執(zhí)行元件而實現(xiàn)的。駕駛員只需操縱加速踏板以控制車速。半自動操縱式變速器有兩種型式：一種是常用的幾個擋位自動操縱，其余擋位則由駕駛員操縱；另一種是預選式，即駕駛員預先用按鈕選定擋位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時，接通一個電磁裝置或液壓裝置來進行換擋。2.3 汽車變速器的擋數(shù)和各擋傳動比的確定2.3.1 汽車傳動系統(tǒng)最小傳動比的選擇在大多數(shù)時間內，汽車是以高速擋行使的，而傳動系統(tǒng)的傳動比達最小值.因此，最小傳動比的選擇對汽車的動力性和經(jīng)濟性有很大的影響。 由汽車理論知，為充分利用發(fā)動機的最大功率，選擇主傳動箱的傳動比應滿足一下條件： (2-2) 式中： 發(fā)動機輸出最大功率時的汽車速度，km/h； 為此，推薦按下式初選： (2-3) 式中： 發(fā)動機類型系數(shù)，汽油機取=1.01.1； 發(fā)動機輸出最大功率時的轉速，r/min； r車輪滾動半徑，m。在確定時要同時考慮到汽車在最小傳動比擋位下應具有足夠的上破和加速能力，即在最高擋位是有足夠大的動力因素 通常，對輕型客車取=0.040.06， 在一般情況用下公式來驗算： (2-4)式中 發(fā)動機的最大轉矩，Nm； 傳動系統(tǒng)的效率，=0.85； 空氣阻力系數(shù)，客車取=0.81.0； 汽車在最高擋位下發(fā)動機輸出的最大轉矩時的汽車速度，km/h； A汽車通風面積，； G汽車總質量，kg；汽車通風面積A近似按下式公式計算： (2-5)式中 B汽車前輪輪距，m；汽車整車高度，m； 發(fā)動機輸出最大轉矩時的汽車速度按下式計算： =0.377 (2-6)式中 發(fā)動機輸出最大轉矩時的轉速，r/min； 在選擇時，還要兼顧系列化和配齒條件等要求。通常=4.55.0時，主動輪齒數(shù)可取=57。對此汽車，取=6，=28時=4.67。根據(jù)動力性要求，汽車變速箱的擋數(shù)越多，發(fā)動機在最大功率附近輸出高功率的機會也越多，相應地提高了汽車的加速度和爬坡能力。從耗油經(jīng)濟性分析，擋數(shù)增多，相應地增加了發(fā)動機在低油耗區(qū)工作的可能性。所以，增加擋數(shù)有利于改善汽車的動力性和耗油經(jīng)濟性。但是，如果擋數(shù)過多，變速箱結果復雜，換擋不方便。通常，對于汽車總質量為1500kg的轎車，絕大多數(shù)采用4擋變速。此外，擋數(shù)多少還影響到相鄰兩擋間的傳動比的比值。如表2-1所示。表2-1 汽車變速器各擋傳動比的初選Tablet.2-1 Tablet of saloon cars transmission driver select擋 位 擋 擋 擋 擋傳 動 比3.52.191.370.982.4 轎車變速器機構方案的選擇 汽車變速器的結構方案必須滿足使用性能、制造條件、維修簡便及標準化、系列化和通用化等要求，應從齒輪型式、換擋結構、軸型布置、倒擋設置以及軸承型式、潤滑和密封等方面綜合考慮及全面評價，以求得到合理的設計方案。1齒輪型式汽車變速器普遍采用直齒或斜齒的圓柱齒輪。前者嚙合性能較差、重合小、強度低、噪音大，僅在低擋和倒擋中使用；后者應用廣泛。本設計使用直齒。2換擋結構汽車變速器的換擋方式常用有直齒滑移齒輪、嚙合套和同步器等三種方式。直齒滑移齒輪的換擋結構簡單、緊湊；嚙合套換擋一般是配合斜齒圓柱齒輪副使用的。這兩種型式在滑移齒輪或嚙合套的圓周速度與相嚙合的圓周速度不一致的情況下，會產生換擋沖擊與燥聲，容易引起齒輪的破壞和磨損。采用同步器換擋可保證齒輪不發(fā)生換擋沖擊，同時操作輕便，縮短了換擋的時間，相應提高了汽車的加速性、經(jīng)濟性、行使安全性，而且有利于實現(xiàn)操縱自動化。但是這種換擋方式的結構復雜、制造精度要求高，軸向尺寸有所增加。而本變速器就是應用的同步器換擋機構。3軸型布置目前，絕大多數(shù)汽車都才用兩軸式變速器，如圖2-1所示。圖2-1 兩軸式變速器Fig.2-1 The diagram of two shaft transmission表2-2 轎車變速器的齒輪型式和換擋方式Tablet.2-2 Tablet of saloon cars transmission gear kind and change shift way機構型式擋 位 代 號 擋 擋 擋 擋倒 擋齒輪型式斜 齒 圓 柱 齒 輪直 齒 圓 柱 齒 輪嚙合方式常 嚙 合滑 移 嚙 合換擋型式同 步 器滑 移 齒 輪汽車變速器普遍采用飛濺式潤滑方式，密封型式采用軸承蓋內裝油封或開油槽的結構。此轎車的變速器的齒輪型式和換擋方式列入邊2-2。2.5 變速器的設計參數(shù)選擇 2.5.1 中心距A由公式Temax=9549 可知：式中 Temax最大轉矩（Nm）；轉矩適應性系數(shù)。一般=1.11.3 取1.2；Pemax最大功率（KW），參考捷達轎車為55KW；np最大功率轉速(r/min)，參考捷達轎車n為5200r/min；所以Temax=9549=9549=121.2 Nm初選中心距A時可根據(jù)下面的經(jīng)驗公式計算：A= KA式中 A 變速器中心距（mm）；KA 中心距系數(shù)，轎車：K=8.99.3 取9.3；Temax 發(fā)動機最大轉矩（Nm）；I1變速器一擋傳動比范圍3.53.8，取3.5；g 變速器傳動效率，取96%；所以A= KA=9.3=68.82符合轎車變速器的中心距變化范圍6580mm。為了檢測方便，中心距A最好取整數(shù)，故取69mm。2.5.2 外形尺寸轎車四擋變速器殼體的軸向尺寸為（3.03.4）A，所以得220.8mm。2.5.3 軸的直徑兩軸式變速器的第一軸d/l=0.160.18。軸的最大直徑d和支承間距離L的比值。對第二軸d/L=0.180.21。第一軸最大d=35mm；第二軸最大d=36mm。第一軸花鍵部分直徑d(mm)可按下列初選：d=K=16mm式中 k 經(jīng)驗系數(shù)k=4.04.6；Temax 發(fā)動機最大轉矩（Nm）； Temax=121.2 Nm；2.6 齒輪參數(shù)1模數(shù)的選擇：抵擋選大模，高擋選小模變速器用齒輪模數(shù)范圍大致如下：微型和普通級轎車為2.252.75，故取2.5mm。嚙合器和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒形。其取用范圍是：轎車和輕，中型貨車為2.03.5mm.故取2.5mm。2壓力角對于轎車，為加大重合度以降低噪聲。應取用14.5、15、16、16.5等小些的壓力角。實際上因國家規(guī)定的標準壓力角為26所以變速器齒輪普通采用的壓力向為20嚙合套或同步器的接合齒壓力角有20、25、30等但普通采用30壓力角。3齒寬b通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬。直齒：b=kcm，kc齒寬系數(shù)，取為4.58.0，取6.0。4齒輪變位系數(shù)的選擇原則當齒數(shù)和多的齒輪副采用標準齒輪傳動或高度變位時，則對齒數(shù)和少些的齒輪副應采用正角度變位。對于高擋齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，因此應保證最大接觸強度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強度，應使總變位系數(shù)盡可能取大些，這樣兩齒輪的齒廓漸開線離基圓較遠，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應力。對于低擋齒輪，由于小齒輪的齒根強度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象。為提高小齒輪的抗彎強度，應根據(jù)危險斷面齒厚相等的條件來選擇大，小齒輪的變位系數(shù)，此時，小齒輪的變位系數(shù)大于零。由于工作需要，有時齒輪齒數(shù)取得少會造成輪齒根切，這不僅削弱了輪齒的抗彎強度，而且使重合度減小。此時應對齒輪進行正變位，以消除根切現(xiàn)象。2.7 各擋齒輪齒數(shù)的分配1確定一擋傳動比，聯(lián)立下列公式有：i1=Z2Z7/Z1Z8 轎車一擋傳動比i1=3.53.8，取3.5。Zn=2A/m (直齒) Z8=15-17，取16。 Zn=2A/m=268.82/2.5=55.1，整取55。所以Zn=Zn-Z8=55-16=39。2對中心距A進行修正因為計算齒數(shù)和ZN后經(jīng)過取整數(shù)，使中心距有了變化，就以應根據(jù)取定的ZN和齒數(shù)變位，系數(shù)就計算中心距A，故修正后的中心距A取69mm。3確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù)由式（21）可求出常嚙合傳動齒輪的傳動比 Zn/Z1=i1Z8/Z7=3.516/39=1.4，而常嚙合傳動齒輪中心距和一擋齒輪的中心距相等，即A=m(Z1+Z2)/2=2.5(Z1+Z2)/2解方程式求出Z1，Z2得Z1=23.0，Z2=32.2，故取Z1=23，Z