论文总字数：27345字

摘 要

在汽车的传动系统中，变速器是核心组成。如果不使用变速器，汽车就没有办法实现正常使用。变速器的性能优劣在某种意义上影响着汽车的乘坐舒适性、驾驶者的操控体验感，同时也会影响汽车的燃油经济性和环保问题。如今汽车变速器的市场已经相当成熟，随处可见性能优良的自动变速器。然而无论自动变速器如何发展，手动机械式变速器依然拥有着其不可替代的优势。制作工艺简单，成本较低且传动效率很高，因此手动变速器仍然占据着十分重要的市场。本篇文章就以某款货车作为研究对象，探讨其变速器存在的一些问题并对其优化设计。研究发现该车在第二档退到第一档的时候以及在第二档升到第三档的时候会出现频繁的卡档现象，而货车需要途径很多复杂多变的地形，若是不加以解决，很容易酿成事故。还有部分车主反映该车变速器常发出齿轮啸叫或哨叫声，影响驾驶。以上两种问题为该货车常见的短板，因此选择优化设计此车变速器的齿轮传动系统来解决。

关键词：优化；设计；机械式手动变速器（MT）

Abstract

The transmission is a very important part of the vehicle's construction and without it, the car would not be able to function properly. The performance of the transmission in a sense affects the comfort of the car, the driver's handling experience, as well as the fuel economy and environmental issues. The market for automotive transmissions is now quite mature, with excellent automatic transmissions available everywhere. However, regardless of the development of automatic transmissions, manual mechanical transmissions still have their irreplaceable advantages. Simple, low-cost and highly efficient, manual transmissions still occupy a very important market. This article takes a van as an object of study, explores some of the problems with its transmission and optimises its design. The study found that the car in the second gear back to the first gear when and in the second gear up to the third gear will appear frequent jamming phenomenon, and the truck needs to go through a lot of complex and changing terrain, if not solved, it is easy to cause accidents. There are also some owners reflecting that the vehicle transmission often emits gear whistling or whistling sound, affecting driving. The above two problems are common shortcomings of the truck, so choose to optimise the design of this vehicle transmission gear train to solve.

Key words: Optimisation,Design, Mechanical manual transmission (MT)

目录

第一章 绪论 1

1.1 项目研究的背景和意义 1

1.2 项目研究现状 1

1.2.1 国外研究现状 1

1.2.2 国内研究现状 2

1.3 项目的主要研究内容 2

第二章 汽车变速器的结构与工作原理 3

2.1 汽车变速器的功用 3

2.2 汽车变速器传动机构选择 3

2.3 操纵机构的选择 4

第三章 变速器参数设计 5

3.1 货车的结构参数 5

3.2 该车型变速器所存在的问题和改进方案的分析 5

3.3 变速器主要参数的确定以及计算 5

3.3.1 档数的确定 5

3.3.2 传动比的确定 5

第四章 各档齿轮齿数的分配 7

4.1 一档齿数及传动比的确定 7

4.2 其他齿数及传动比确定 7

第五章 变速器齿轮的变位 8

5.1 采用变位齿轮的原因 8

5.2 变位系数的选择原则 8

5.3 二档齿轮的变位 8

第六章 变速器结构方案 10

6.1 变速器结构方案 10

6.2 变速器的中心距 10

6.3 齿轮的结构设计 11

6.3.1 计算确定齿轮参数 11

6.4 齿轮参数的计算和齿轮材料的选择 12

6.4.1 齿轮设计与计算 12

6.4.2 各轴的转矩计算 13

6.5 轮齿强度计算 13

6.5.1斜齿齿轮轮齿弯曲强度计算 13

6.5.2 斜齿齿轮轮齿接触应力 16

6.6 齿轮轴的结构设计 17

6.6.1 轴的工艺要求 17

6.6.2 初选轴的直径 17

6.6.3 轴最小直径的确定 18

6.7 轴的强度计算 19

6.7.1 轴的挠度验算 19

6.7.2 轴的强度计算 22

6.8 轴承的选择与校核 26

6.8.1 一轴轴承的选择与校核 27

6.8.2 二轴轴承的选择与校核 28

6.8.3 中间轴轴承的选择与校核 29

6.9 其他零部件的结构设计 29

6.9.1惯性式同步器 29

6.9.2 同步器工作原理 30

6.9.3同步器的主要参数的确定 30

6.9.4 同步环主要尺寸的确定 31

6.9.5 锁止角 31

6.9.6 同步时间t 31

第七章 变速器结构建模 33

7.1建模软件介绍 33

7.2对齿轮建模 33

7.3对齿轮轴建模 38

7.4变速器其他零件和箱体建模 40

7.5变速器装配模型 42

第八章 主要零件有限元分析与优化 44

8.1有限元分析软件介绍 44

8.2典型零件的有限元静力分析 44

（1）输出轴静力学分析 44

（2）中间轴静力学分析 46

（3）输入轴静力学分析 47

8.3输入输出轴的优化 48

（1）输出轴优化 48

（2）中间轴优化 50

（3）输入轴 52

第九章 总结与展望 54

9.1总结 54

9.2展望 54

致谢 55

参考文献 56

第一章 引言

1.1 项目研究的背景和意义

汽车工业发展至今，距今已有数百年的历史，汽车的出现极大地改变了人类的生产生活方式，从交通方式的角度来看，汽车行业的发从很大的层面上使得人们的生活方便快捷得多，大大提升了整个社会的工作生活效率，无疑，汽车是人类工业史上伟大的发明之一。私家轿车适合一家人的出行或者是自己使用用来代步，而在中国，如此广阔的土地面积，如此繁多的人口，势必会产生极其丰富的生活形式，因此，随着时代的发展，社会通常需要很多货车来运送货物，而既能载客又能装载一定量货物的货车在中国依然占据着十分重要的地位。

众所周知，发动机是汽车的心脏，而发动机功率一定时，转速越大其扭矩就越小，转速越小，发动机扭矩也随之增大。但是，发动机只有在中高速才会使得其工作效率打到最好，因此为了使汽车平稳起步以及平顺提速，变速器是必不可少的部分。汽车发展到如今已是相当成熟，设计汽车的时候会将变速器装置放在汽车的传动系统路线当中，通过档位的变化来调节汽车的车速。在低速的时候，在低档位，变速器具有较大的传动比，车速的高低，受到发动机转速的正相影响，如果发动机转速已达上限，车速将无法再提升，这时候只有升档，降低了变速器的传动比，车速也会随之上升，提速升档降速减档，应对各种行驶环境时也能通过发动机和变速器的配合以及对变速器的操作游刃有余。这样一来，汽车的行驶才是合理的。

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