摘 要

变速器是汽车的重要组成部分，对于汽车的经济性、动力性有着较大的影响。尽管传统的机械式变速器不够理想，存在许多不足，但是具有简单的结构、高的效率、大功率，仍得到广泛的使用。

宝骏560是一款发动机前置前轮驱动的紧凑型SUV，本文针对这一车型，设计一款经济实用的手动变速器。从结构方案的确定到总体尺寸和参数的确定，包括倒挡的型式、齿轮型式、换挡的结构型式、中心距和各挡传动比的确定。还根据汽车的相关参数及一定的经济性方面的要求，设计计算了变速器主要零件，即齿轮、轴等的主要参数。并对齿轮、轴的强度、刚度及轴承的寿命进行了校核。本文展示了手动变速器设计的基本流程。

关键词：手动变速器，两轴式，齿轮，轴

Abstract

Transmission is an important part of the car, it has a great impact on the vehicle’ economy and power . Although traditional mechanical transmission is not ideal, there are many shortcomings, but the simple structure, high efficiency, high power, still make it widely used.

Baojun 560 is a front-engine front-drive, compact SUV, this paper aims to design an economical and practical manual transmission for this car. From determining program of the structure to determine the overall dimensions and parameters, including the reverse gears arrangement type, gear type, structure type of shifting, determining the center distance and transmission ratio of each gear. Also according to the relevant parameters of the car and certain economic requirements, design and calculate main parts of the transmission, i.e. the main parameters of gears, shafts and so on. In addition, check strength and rigidity of the gears and shafts, besides, life of bearings has been checked. This article shows the basic process of a manual transmission design.

Keywords: manual transmission, two-axis, gears, shafts

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究的目的和意义 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 研究内容 2

第2章 变速器结构方案的确定 3

2.1 概述 3

2.2 变速器的总体结构方案 3

2.3 倒挡的型式及布置方案 5

2.4 齿轮型式 6

2.5 换挡的结构型式 6

2.6 轴承型式 7

2.7 本章小结 7

第3章 变速器总体尺寸和参数的确定 8

3.1 中心距 8

3.2 变速器的轴向尺寸 8

3.3 挡数及各挡传动比 8

3.4 变速器齿轮零件的设计计算 10

3.4.1 齿轮参数的确定 10

3.4.2 确定各挡齿轮的齿数 11

3.4.3 变位系数的选择 13

3.4.4 齿轮的几何尺寸计算 14

3.4.5 齿轮的损坏形式 16

3.4.6 齿轮材料选择注意要点 16

3.4.7 齿轮强度的计算 16

3.5 本章小结 19

第4章 变速器轴、轴承等零件的设计计算 20

4.1 轴的设计 20

4.2 轴承的选择与计算 24

4.2.1 输入轴的轴承选择与校核 24

4.2.2 输出轴的轴承选择与校核 26

4.3 本章小结 27

第5章 同步器设计 28

5.1 同步器的结构型式 28

5.2 主要参数的选择 28

5.3 本章小结 29

第6章 操纵机构设计 30

第7章 基于ANSYS的一挡从动齿轮有限元分析 32

7.1 自由模态分析 32

7.2 静力分析 35

第8章 结论 38

参考文献 39

附录A 齿轮主要尺寸参数 40

致谢 42

第1章 绪论

1.1研究的目的和意义

时至今日，汽车，作为人们最常用的交通工具之一，已问世百余年，汽车工业的发展十分迅速，不仅让我们的日常出行更为方便，同时一定程度地推动了社会发展。变速器是汽车十分重要的组成部分,能让汽车的转矩在一定范围内变化，让汽车在不同使用条件下得到相对合适的驱动力及速度，并且能让发动机运转在最有利的工况范围内^[1]。

变速器的主要作用有^[2]：

（1）改变汽车的传动比；

（2）暂时中断发动机与驱动轮之间的动力，实现空挡的状态；

（3）保持发动机旋转方向不变，让汽车得以实现倒退行驶；

一般对变速器作如下要求，使之能够具有比较好的工作性能^[3]：

（1）变速器的挡数和传动比的选择要合理，让汽车动力性、经济性良好；

（2）设置空挡，发动机和驱动轮之间的动力能够被暂时中断；

（3）设置倒挡，让汽车在发动机旋向不发生变化的前提之下得以实现倒退行驶；

（4）操纵要足够轻便，使驾驶员不轻易感到劳累；

（5）工作足够可靠，不应有自动脱档、跳档和换档冲击现象于使用过程中出现，且误挂倒挡的情况也不可出现；

（6）布局紧凑，尺寸小、质量小、制造成本不高；

（7）传动效率高，噪声小；

（8）需要有输出动力的接口，可以向外输出动力。

本课题的目的是对宝骏560这一前置前驱的紧凑型SUV的手动变速器进行设计，依据广泛的理论依据和参考资料，最终设计出一个适合题目的合理可靠的手动变速器。

1.2国内外研究现状

汽车变速器发展了一百多年，从手动到自动。直至今日，世界上广泛被使用的汽车变速器有手动变速器、电控机械式自动变速器、电控液力自动变速器、金属带式无级变速器、双离合器变速器、环形锥盘滚轮牵引式无极变速器等。在这之中，金属带式无级变速器的发展最值得期待^[4][5]。

弗里德里西港ZF股份公司是现今最大的手动变速器制造商，它曾言，至2012年，在北美市场上仅有6%的手动挡车将被售出。而2002年，还有10%的手动挡汽车在美国与加拿大的市场中被售出^[6]。类似的现象在欧洲也同样出现了，自动挡汽车在一点一点地蚕食掉本来是手动挡汽车的市场。而在英国，如今已经有15%的汽车配备有自动变速器。可是5年前，装有自动变速器的汽车仅有13.5%。于其他报告中可以看到，商用车与重型卡车越来越多地使用自动变速器。从1996年到2007年的这11年里，使用自动变速器的重卡比重从5%升高至18%^[7]。尽管各个国家中，手动挡和自动挡汽车所占的比例各有不同，但是，手动挡汽车的比例在逐渐减少，这是不争的事实，也是今后的发展趋势。此外，未来变速器的发展还将注重节能与环保，提高传动副的效率；使用各种新型的材料，不停创新，使用先进制造技术；智能化，通过计算机控制，使发动机在不同的汽车行驶工况下都工作在最佳的状态。随着三维设计软件的发展，机械领域的优化设计理论和方法也在发展，变速器产品的性能在科学技术的支持下也能不断得到优化和提高。