三轴式五档手动变速器设计目录
三轴式五档手动变速器设计目录[20191230160429]
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关键字:
目 录
1 绪论 2
1.1 EQ1091型手动变速器的研究意义 2
1.2 国内外相关研究现状 2
1.3 本文主要研究工作 5
2 机械式变速器的概述及其方案的确定 5
2.1 变速器的功用和要求 5
2.2 变速器结构方案的确定 3
2.3 变速器主要零件结构的方案分析 12
3 变速器主要参数的选择与主要零件的设计 15
3.1 变速器主要参数的选择 15
3.2 各挡传动比及其齿轮齿数的确定 19
4 变速器齿轮的强度计算与校核 22
4.1 齿轮的损坏原因及形式 22
4.2 齿轮的强度计算与校核 22
5 变速器轴的强度计算与校核 26
5.1 变速器轴的结构和尺寸 26
5.2 轴的校核 28
6 绘制手动变速器的模型 31
6.1 Pro/E的简介 31
6.2 变速器中齿轮的绘制 32
6.3 变速器中轴的绘制 37
7 结论 42
致谢 43
参考文献 45
附录1 齿轮的工程图 44
附录2 轴的工程图 44
1 绪论
自上世纪50年代我国第一辆载货汽车下线至今，我国汽车工业已经有50多年的发展，汽车产业也已经成为我国的支柱产业。随着社会需求的增大，我国汽车工业发展迅速，汽车保有量逐年上升，2006年我国汽车保有量比1997年增加了2.03倍，近10年来年均增长率为13.4%，保持了较高的增长速度。并且2009年中国车市的火爆带来了整车企业销量的剧增，也带来了变速器产品进口量的步步攀升，今年上半年我国的变速器进口量接近300万台，进口量超过了36亿美元！远高于其它汽车零部件。
1.1 EQ1091型手动变速器的研究意义
在中国，手动变速器仍然是车用变速器的主流。具体有两个原因：首先，由于目前国内企业已经基本掌握对手动变速器的开发，所以在一定程度上加大了手动变速器的价格优势；另外，绝大多数中国驾驶者在学车时就用的是手动车，他们更加享受手动车带来的驾驶乐趣。对于自动变速器，除了吉利汽车开发出有自主知识产权的液压控制的三速自动变速器外，其它企业尚没有一家具有自主知识产权，这些企业都依赖国外技术和进口。
对于我研究这个课题的目的与意义在于：通过对手动变速器的典型EQ1091型手动器的设计、绘图了解手动变速器，并希望通过我的努力对以后国内的变速器的优化设计做基础。
1.2国内外相关研究现状
从技术、节能和基础设施角度，对各种变速器在中国和国外的发展情况作以下简要分析。
1.2.1手动变速器（MT）
手动变速器应该说是最为节能的变速方式，另外由于中国企业已经掌握该技术，而且在生产、制造方面也积累了长期经验，从而在价格和质量方面会有较大优势。所以在短期内手动变速器仍将是国内的主流。手动变速器的不足在于操控上的不便，尤其是在城市这种道路状况下。
1.2.2自动/手动变速器（AMT）
自动手动变速器实际上是由一个机器系统来完成操作离合器和选挡这两个动作。AMT的汽车驾驶简单，省去了离合器踏板，驾驶者只要踩油门，选速器系统会自动选择换文件的最佳时机，从而消除了发动机、离合器和变速器的错误使用，以避免错换挡位。这一点对新手和整车的可靠性都非常重要。选速器的加入大大简化了驾驶的复杂性，令AMT汽车驾驶更加省心、简便，且能够保证最低的动力损耗。由选速器完成驾驶者踩离合器换挡的动作，在选择的换挡时机方面要比驾驶者完成得更加准确。因此，在能源日益紧缺和CO2排放压力越来越大这一背景下，AMT顺应了“节能减排”这一趋势，是一项非常适合中国市场的先进技术。AMT的制造成本远低于电液控自动变速器，国内的很多车型都准备采用这一领先技术，即有可能随着中国汽车工业的迅猛发展，将有更多车型采用AMT。中国也将会取代欧洲和美洲，成为世界上最大的AMT的应用市场。
1.2.3自动变速器（AT）
有关自动变速器的新技术在近几年内也不断在使用，它正朝着多挡位、数字化控制等方面发展。
日本最大的自动变速器生产商AISIN AW公司2006年成功推出型号为AA80E型8前速自动变速器，目前被使用在雷克萨斯LS460车上。这就形成了更大的总传动比范围，同时各个传动比之间也比5速变速器更加接近。因此，驾驶员几乎在各种行驶条件中都可以选择最佳传动比。电子控制模块可以选择更多的传动比，传动比取决于行驶条件，从而降低了油耗并提高了换挡平顺性。发动机转速与行驶状态的最优化匹配意味着发动机提高了动力、燃油经济性同时也降低了汽车运行噪声。
1.2.4无级变速器（CVT）
无级变速器则只需两组可移动锥轮以及传动带或传动链，即可实现无数个前进挡的变速过程。CVT采用传动带、传动链和可变槽宽的锥轮进行动力传递及传动比的选择，即当锥轮变化槽宽时，相应改变主动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速。CVT是真正无级化了，与AT相比具有较高的运行效率，油耗较低。通过近几年市场上的应用看，其发展势头也比较迅猛，目前在我国应用的车型已迅速发展到5、6种以上。
目前，全世界各大汽车厂商为了提高产品的竞争力都在大力进行CVT的研发工作，NISSAN、TOYOTA、GM、FORD、AUDI等著名汽车品牌中都配备CVT的轿车销售，全世界CVT轿车的年产量已达到近50万辆。值得注意的一点是，装备有CVT的汽车市场，由最初的日本、欧洲已经渗透到北美市场，CVT汽车已经成为当今汽车发展的主要趋势。
1.2.5双离合器变速器（DCT）
双离合器变速器最早是德国大众技术，因此在大众车系里又称DSG变速器。它可以说是目前世界上最先进的、具有革命性的变速器系统，大众汽车在2002年于德国沃尔夫斯堡首次向世界展示了这一技术创新。DSG变速器旨在满足消费者对驾驶运动感和车辆节油的双重要求，为那些酷爱手动变速器的驾驶者们提供了一个最佳选择。DSG在带来低油耗的同时，在车辆性能方面却没有任何损失而且具有出色的加速性和最高时速，并且与传统自动变速器一样可以实现顺畅换挡而不影响牵引力。因此，既保证了其舒适性，又体现其动感加速性。
双离合变速器工作原理及基本结构如图1.1所示。
图1.1 双离合变速器工作原理及基本结构
DSG变速器的特点如下：
1） 新一代DSG变速器采用了2个离合器和6个前进挡的传统齿轮变速器作为动力传送部件，这是目前世界上较先进的、具有革命性的自动变速器；
2）DSG变速器没有液力变扭器，也没有离合器踏板；
3）DSG变速器在传动过程中的能耗损失非常有限，大大提高了车辆的燃油经济性；
4） DSG变速器的反应非常灵敏，具有良好的驾驶乐趣；
5） 车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉，使车辆的加速更加强劲、圆滑。100km的加速时间比传统手动变速器还短；
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1 绪论 2
1.1 EQ1091型手动变速器的研究意义 2
1.2 国内外相关研究现状 2
1.3 本文主要研究工作 5
2 机械式变速器的概述及其方案的确定 5
2.1 变速器的功用和要求 5
2.2 变速器结构方案的确定 3
2.3 变速器主要零件结构的方案分析 12
3 变速器主要参数的选择与主要零件的设计 15
3.1 变速器主要参数的选择 15
3.2 各挡传动比及其齿轮齿数的确定 19
4 变速器齿轮的强度计算与校核 22
4.1 齿轮的损坏原因及形式 22
4.2 齿轮的强度计算与校核 22
5 变速器轴的强度计算与校核 26
5.1 变速器轴的结构和尺寸 26
5.2 轴的校核 28
6 绘制手动变速器的模型 31
6.1 Pro/E的简介 31
6.2 变速器中齿轮的绘制 32
6.3 变速器中轴的绘制 37
7 结论 42
致谢 43
参考文献 45
附录1 齿轮的工程图 44
附录2 轴的工程图 44
1 绪论
自上世纪50年代我国第一辆载货汽车下线至今，我国汽车工业已经有50多年的发展，汽车产业也已经成为我国的支柱产业。随着社会需求的增大，我国汽车工业发展迅速，汽车保有量逐年上升，2006年我国汽车保有量比1997年增加了2.03倍，近10年来年均增长率为13.4%，保持了较高的增长速度。并且2009年中国车市的火爆带来了整车企业销量的剧增，也带来了变速器产品进口量的步步攀升，今年上半年我国的变速器进口量接近300万台，进口量超过了36亿美元！远高于其它汽车零部件。
1.1 EQ1091型手动变速器的研究意义
在中国，手动变速器仍然是车用变速器的主流。具体有两个原因：首先，由于目前国内企业已经基本掌握对手动变速器的开发，所以在一定程度上加大了手动变速器的价格优势；另外，绝大多数中国驾驶者在学车时就用的是手动车，他们更加享受手动车带来的驾驶乐趣。对于自动变速器，除了吉利汽车开发出有自主知识产权的液压控制的三速自动变速器外，其它企业尚没有一家具有自主知识产权，这些企业都依赖国外技术和进口。
对于我研究这个课题的目的与意义在于：通过对手动变速器的典型EQ1091型手动器的设计、绘图了解手动变速器，并希望通过我的努力对以后国内的变速器的优化设计做基础。
1.2国内外相关研究现状
从技术、节能和基础设施角度，对各种变速器在中国和国外的发展情况作以下简要分析。
1.2.1手动变速器（MT）
手动变速器应该说是最为节能的变速方式，另外由于中国企业已经掌握该技术，而且在生产、制造方面也积累了长期经验，从而在价格和质量方面会有较大优势。所以在短期内手动变速器仍将是国内的主流。手动变速器的不足在于操控上的不便，尤其是在城市这种道路状况下。
1.2.2自动/手动变速器（AMT）
自动手动变速器实际上是由一个机器系统来完成操作离合器和选挡这两个动作。AMT的汽车驾驶简单，省去了离合器踏板，驾驶者只要踩油门，选速器系统会自动选择换文件的最佳时机，从而消除了发动机、离合器和变速器的错误使用，以避免错换挡位。这一点对新手和整车的可靠性都非常重要。选速器的加入大大简化了驾驶的复杂性，令AMT汽车驾驶更加省心、简便，且能够保证最低的动力损耗。由选速器完成驾驶者踩离合器换挡的动作，在选择的换挡时机方面要比驾驶者完成得更加准确。因此，在能源日益紧缺和CO2排放压力越来越大这一背景下，AMT顺应了“节能减排”这一趋势，是一项非常适合中国市场的先进技术。AMT的制造成本远低于电液控自动变速器，国内的很多车型都准备采用这一领先技术，即有可能随着中国汽车工业的迅猛发展，将有更多车型采用AMT。中国也将会取代欧洲和美洲，成为世界上最大的AMT的应用市场。
1.2.3自动变速器（AT）
有关自动变速器的新技术在近几年内也不断在使用，它正朝着多挡位、数字化控制等方面发展。
日本最大的自动变速器生产商AISIN AW公司2006年成功推出型号为AA80E型8前速自动变速器，目前被使用在雷克萨斯LS460车上。这就形成了更大的总传动比范围，同时各个传动比之间也比5速变速器更加接近。因此，驾驶员几乎在各种行驶条件中都可以选择最佳传动比。电子控制模块可以选择更多的传动比，传动比取决于行驶条件，从而降低了油耗并提高了换挡平顺性。发动机转速与行驶状态的最优化匹配意味着发动机提高了动力、燃油经济性同时也降低了汽车运行噪声。
1.2.4无级变速器（CVT）
无级变速器则只需两组可移动锥轮以及传动带或传动链，即可实现无数个前进挡的变速过程。CVT采用传动带、传动链和可变槽宽的锥轮进行动力传递及传动比的选择，即当锥轮变化槽宽时，相应改变主动轮与从动轮上传动带的接触半径进行变速。CVT是真正无级化了，与AT相比具有较高的运行效率，油耗较低。通过近几年市场上的应用看，其发展势头也比较迅猛，目前在我国应用的车型已迅速发展到5、6种以上。
目前，全世界各大汽车厂商为了提高产品的竞争力都在大力进行CVT的研发工作，NISSAN、TOYOTA、GM、FORD、AUDI等著名汽车品牌中都配备CVT的轿车销售，全世界CVT轿车的年产量已达到近50万辆。值得注意的一点是，装备有CVT的汽车市场，由最初的日本、欧洲已经渗透到北美市场，CVT汽车已经成为当今汽车发展的主要趋势。
1.2.5双离合器变速器（DCT）
双离合器变速器最早是德国大众技术，因此在大众车系里又称DSG变速器。它可以说是目前世界上最先进的、具有革命性的变速器系统，大众汽车在2002年于德国沃尔夫斯堡首次向世界展示了这一技术创新。DSG变速器旨在满足消费者对驾驶运动感和车辆节油的双重要求，为那些酷爱手动变速器的驾驶者们提供了一个最佳选择。DSG在带来低油耗的同时，在车辆性能方面却没有任何损失而且具有出色的加速性和最高时速，并且与传统自动变速器一样可以实现顺畅换挡而不影响牵引力。因此，既保证了其舒适性，又体现其动感加速性。
双离合变速器工作原理及基本结构如图1.1所示。
图1.1 双离合变速器工作原理及基本结构
DSG变速器的特点如下：
1） 新一代DSG变速器采用了2个离合器和6个前进挡的传统齿轮变速器作为动力传送部件，这是目前世界上较先进的、具有革命性的自动变速器；
2）DSG变速器没有液力变扭器，也没有离合器踏板；
3）DSG变速器在传动过程中的能耗损失非常有限，大大提高了车辆的燃油经济性；
4） DSG变速器的反应非常灵敏，具有良好的驾驶乐趣；
5） 车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉，使车辆的加速更加强劲、圆滑。100km的加速时间比传统手动变速器还短；
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