第一篇：組合式變速器設計課程設計

汽車工程學課程設計計算書

題 目 學生姓名 班級學號 指導教師

江蘇大學

2011～2012學年第2學期

工程車輛機械組合式變速箱的設計

摘 要

本次設計的題目是商用客車變速器設計，變速器是通過改變傳動比來改變發動機的扭矩和轉速，使車輛具有適合的牽引力和速度，并同時保持發動機在最有利的工況范圍內工作。

該變速器設計為八加二擋手動變速器，即八個前進擋和兩個倒擋，結構形式為中間軸式，包括一軸，二軸，中間軸，倒擋軸。

本次設計中,進行變速器的零件的外形尺寸的設計，再對齒輪和軸等進行校核，來保證齒輪、軸、箱體等的可靠性和持久性。在變速器外形尺寸的設計時，要進行中心距的選取，齒輪齒數、模數、螺旋角、半徑的確定；倒擋軸的設計；操縱機構的設計。繪制變速器的二維裝配圖和部分零件圖，如齒輪、軸。

關鍵詞：檔數，傳動比，齒數，軸，變速器

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 錄

第一部分：機械式變速器概述及其傳動方案----------------------

1.變速器的功能與設計要求 2.變速器傳動方案的確定 3.變速器主要零件結構方案分析

第二部分：變速器結構形式及主要參數的選擇--------------------

1.變速器主要參數的選擇 2.傳動比及齒輪齒數的計算 3.變位系數的計算

第三部分：變速器結構形式及主要參數的選擇--------------------

4.變速器主要參數的選擇 5.傳動比及齒輪齒數的計算 6.變位系數的計算

第四部分： 變速器軸的結構尺寸的確定-------------------------第五部分：小結

第六部分：參考資料----------

前

言

變速器是能固定或分擋改變輸出軸和輸入軸傳動比的齒輪傳動裝置。又稱變速箱。變速器由傳動機構和變速機構組成，可制成單獨變速機構或與傳動機構合裝在同一殼體內。傳動機構大多用普通齒輪傳動，也有的用行星齒輪傳動。普通齒輪傳動變速機構一般用滑移齒輪和離合器等。滑移齒輪有多聯滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯滑移齒輪變速，軸向尺寸大；用變位滑移齒輪變速，結構緊湊，但傳動比變化小。離合器有嚙合式和摩擦式之分。用嚙合式離合器時，變速應在停車或轉速差很小時進行，用摩擦式離合器可在運轉中任意轉速差時進行變速，但承載能力小，且不能保證兩軸嚴格同步。為克服這一缺點，在嚙合式離合器上裝以摩擦片，變速時先靠摩擦片把從動輪帶到同步轉速后再進行接合。行星齒輪傳動變速器可用制動器控制變速。變速器廣泛用于機床、車輛和其他需要變速的機器上。機床主軸常裝在變速器內，所以又也叫主軸箱，其結構緊湊，便于集中操作。

變速器是通過改變傳動比，改變發動發動機曲軸的轉拒，適應在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅動車輪牽引力及車速不同要求的需要。通俗上分為手動變速器(MT)，自動變速器(AT)，手動/自動變速器，無級式變速器。

一、變速器的選擇及其簡介

（一）變速器的功用和要求 變速器的功用是根據汽車在不同的行駛條件下提出的要求，改變發動機的扭 矩和轉速，使汽車具有適合的牽引力和速度，并同時保持發動機在最有利的工況范圍內工作。為保證汽車倒車以及使發動機和傳動系能夠分離，變速器具有倒檔和空檔。在有動力輸出需要時，還應有功率輸出裝置。

對變速器的主要要求是：

1.應保證汽車具有高的動力性和經濟性指標。在汽車整體設計時，根據汽車載重量、發動機參數及汽車使用要求，選擇合理的變速器檔數及傳動比，來滿足這一要求。

2.工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過程中，變速器內不應有自動跳檔、亂檔、換檔沖擊等現象的發生。為減輕駕駛員的疲勞強度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過采用同步器和預選氣動換檔或自動、半自動換檔來實現。

3.重量輕、體積小。影響這一指標的主要參數是變速器的中心距。選用優質鋼材，采用合理的熱處理，設計合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。

4.傳動效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應有直接檔。提高零件的制造精度和安裝質量，采用適當的潤滑油都可以提高傳動效率。噪聲小。采用斜齒輪傳動及選擇合理的變位系數，提高制造精度和安裝剛性可減小齒輪的噪聲。

變速器的種類很多，按前進檔位的不同可分為三、四、五和多檔變速器，根據軸的型式的不同，又有固定軸式和旋轉軸式（常配合行星齒輪傳動）兩類。固定軸式又有兩軸式、中間軸式、雙中間軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發動機前置前輪驅動的汽車上，中間軸式變速器多用于發動機前置后輪驅動的汽車上。旋轉軸式主要用于液力機械式變速器。

（二）變速器的結構選擇

1-1 中間軸式變速器

從結構外形看中間軸式變速器有三根軸：一軸和二軸在一條中心線上。將它們連接即為直接檔，此時，齒輪、軸承不承受載荷而只傳遞轉矩，故而傳動效率高，而且摩損小，壽命長，噪音也較小。而在其他檔位上，經過兩對連續齒輪傳動，傳動效率稍低。由于本設計中的汽車為重型貨車，且檔位多，傳動比大，故本設計采用這種型式。1-2 變速器齒輪型式

變速器中的齒輪一般只有兩種：直尺圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。直齒圓柱齒輪多用為滑動式，故使用在一檔和倒檔的較多，它們的結構簡單，制造容易。但是在換檔時齒輪端部產生沖擊，噪聲很大，從而加劇端部磨損，使齒輪的壽命降低，而且由于噪聲大，容易造成駕駛員的疲勞。斜齒圓柱齒輪傳動平穩，噪聲很小，磨損小，壽命長。唯一的缺點是工作時有軸向力的產生，而且結構復雜，這個缺點可以在進行軸的載荷計算時予以平衡。

通過比較兩種型式齒輪的優缺點，本設計中，一檔、倒檔采用直齒圓柱齒輪，這是考慮到倒檔的使用率較低，綜合衡量經濟性和便利性而定的，其余各檔全部采用斜齒圓柱齒輪傳動，這樣充分發揮其傳動平穩，噪聲小等優點。

二.機械式變速器方案的確定

1-1變速器傳動方案及簡圖

下圖所示方案，除一，倒檔用直齒滑動齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動。這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，很容易形成一個只有八個前進檔的變速器。

1-2 倒檔的選擇

與前進檔位比較，倒檔使用率不高，而且都是在停車狀態下實現換倒檔，故多數方案采用直齒滑動齒輪方式換倒檔。為實現倒檔傳動，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動路線中，加入一個中間傳動齒輪的方案，也有利用兩個聯體齒輪方案的，前者雖然結構簡單，但是中間傳動齒輪的輪齒，是在最不利的正、負交替對稱變化的彎曲應力狀態下工作，而后者是在較為有利的彎曲狀態下工作，并使倒檔傳動比略有增加。

至此，我們可以參考《汽車設計》中的相關內容進行討論。《汽車設計》中的圖3-5主要介紹了七種不同的倒檔布置方案。其中圖b所示方案的優點是換檔時利用了中間軸上的一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換檔時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換檔困難。圖c所示方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點是換檔程序不合理。圖d所示方案針對前者的缺點作了修改，因而取代了圖c所示方案。圖e所示方案是將中間軸上的一、倒檔齒輪作成一體，將其齒寬加長。圖f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換檔更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒檔傳動采用圖g所示方案。其缺點是

一、倒檔需各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機構復雜一些。

在本設計中，由于整個變速器是由主，副兩個變速器組成的（5+1）*2變速器，所以采用一檔和倒檔共用換檔機構的設計。即《汽車設計》倒檔布置方案中的f）方案。

三、變速器主要參數的選擇與主要零件的設計

（一）變速器主要參數的選擇

一、檔數和傳動比

考慮到車的最高車速110km/h,所以本變速器選擇8檔設計。整車性能參數：最大總質量：2.5t

最高車速：110km/h

最大轉矩： 發動機轉速

最高檔一般為直接檔，取，車輪半徑rdq=0.508m

取主減速器的傳動比為：。

根據最大爬坡度確定一檔傳動比

=5.66 其中f=0.011.中間檔的傳動比理論上按等比數列確定，際上與理論上略有出入，因齒數為整數且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發動機參數的合理匹配。由此，初定高速擋傳動比 , , ,。副變速器傳動比為3。

二、中心距的選取

中心距對變速器的尺寸及質量有直接影響，所選的中心距、應能保證齒輪的

強度。

根據經驗公式初定：A=（14～17）Temax為發動機最大轉矩；

初取14.6 代入數據求得：A=170.09, 故初取170mm

三、齒輪參數（1）齒輪模數 初選模數時，可以參考同類型汽車的齒輪模數確定，也可根據大量現代汽車變速器齒輪模數的統計數據，找出模數的變化規律，即經驗公式。例如，可利用下列經驗公式初選模數：，mm

高檔齒輪K=1，mm

一檔齒輪

式中：

——發動機最大扭矩，Nm； ——變速器一檔傳動比；

——變速器傳動效率，可取=0.96。經計算，圓整為6，圓整為8，則高檔齒輪用一種模數，一檔及倒檔齒輪用一種模數，其余齒輪的模數在這之間。（2）壓力角α、螺旋角β和齒寬b

壓力角選取國家規定的標準壓力角??200

螺旋角根據貨車變速器的可選范圍為180~260選取

齒輪寬度大，承載能力高。但齒輪受載后，由于齒向誤差及軸的撓度變形等原因，沿齒寬方向軸力不均勻，因而吃寬不宜太大。吃寬可根據下列公式初選：

直齒輪

斜齒輪

四、各檔傳動比及其齒輪齒數的確定

在初選了中心距、齒輪的模數和螺旋角后，可根據預先確定的變速器檔數、傳動比和結構方案來分配各檔齒輪的齒數。下面結

合本設計來說明分配各檔齒數的方法。

確定一檔齒輪的齒數 1）確定一檔齒數

為了確定Z7和Z8的齒數，先求其齒數和Zh: 直齒

圓整 取，四檔變速器示意圖

2)對中心距修正

3)=*m/2=172mm

得4)修正i1，31*27/22*26 =2.63 確定Ⅱ檔齒輪齒數（取

＝24°）

1)，圓整為45。

則由

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 兩者相差不大，近似認為軸向力平衡。確定Ⅲ檔齒輪齒數（β3.4＝24 °）

1)，圓整為46

則由

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

兩者相差不大，近似滿足軸向力的平衡條件。

確定倒檔傳動比

倒檔齒輪的模數往往與一檔相同，為保證中間軸倒檔齒輪不發生根切，初選Z10＝ 21，倒檔齒輪一般在21～23之間選擇。

——（《汽車設計》第4版P96）根據中間軸和輸出軸的中心距A''=

為了保證倒檔齒輪的嚙合和不產生運動干涉，齒輪9和齒輪8的齒頂圓之間應保持0.5以上的間隙。假設取Z9=23，間隙＞0.5，齒輪能正常嚙合且不發生運動干涉，所以取Z9=23。

修正倒檔傳動比： ir=Z2×Z7/(Z1×Z8)=34×32/（18×18）=3.5556 1)中間軸與倒檔軸之間的中心矩A′

A''= 2)第二軸與倒檔軸之間的中心矩A

A''=152mm

A'+A''=172+152=324mm 齒輪精度的選擇

根據推薦，提高高檔位齒輪的性能，均取為7級。螺旋方向

由于斜齒輪傳遞扭矩時要產生軸向力，故設計時應要求中間軸上的軸向力平衡。故中間軸上全部齒輪螺旋方向一律做齒輪取左旋，其軸向力經軸承蓋由殼體承受。

確定副變速器齒數

與主變速器的計算方法一樣，可以求得副變速器各個齒輪的齒數，Z1=17，Z2=33，Z3=28，Z4=17。傳動比經過修正i=3.19。齒輪變位系數的計算

選擇變位系數首先要考慮到齒輪傳動的使用場合和齒輪的材料和熱處理等，使變位后的齒輪性能達到預期的要求，如提高承載能力，避免根切等。由于齒輪的變位影響齒輪的加工和齒輪的尺寸，因此，齒輪變位系數的選擇受到一定條件的限制：外齒輪要保證加工時不根切和不頂切，保證必要的齒頂厚，保證必要的重合度以及嚙合時不干涉。合理的選擇是既要滿足齒輪使用性能方面的要求，又滿足變位的限制條件。

由此，變速器低檔傳動比分別為8.40，5.61，3.92，3.19 高檔傳動比分別為2.63，1.76，1.23，1。

四、齒輪的設計、計算及校核

五、軸承的設計、計算及校核

六、軸的設計、計算及校核

七、小結

六、參考資料

第二篇：變速器設計說明書

青島理工大學本科畢業論文

前言

前 言

汽車作為商品在世界各處都有廣闊的市場，又因其生產批量大而給企業帶來豐厚的利潤。汽車品種的各樣性可滿足各種生產、生活活動的要求，而且有良好的社會利益。近百年來，汽車工業之所以常勝不衰，主要得益于市場和科學技術的不斷進步，使汽車能逐漸完善并滿足使用者的要求。現在不僅在生產活動中，在日常生活中人們也離不開汽車，對于經濟發達國家，選擇汽車工業作為國民經濟的支柱產業是完全正確的。

汽車由動力裝置、底盤、車身、電器及儀表等四部分組成，汽車底盤又由汽車傳動系統，汽車行駛系統，汽車轉向系統和汽車制動系統組成，其中傳動系統是汽車底盤設計中的核心環節。而變速器則是傳動系統的心臟所在。

曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點，阻礙了汽車高速發展的步伐，手動變速器會在不久“下課”，從事物發展的角度來說，這話確實有道理。但是從目前市場的需求和適用角度來看，筆者認為手動變速器不會過早的離開。

首先，從商用車的特性上來說，手動變速器的功用是其他變速器所不能替代的。以卡車為例，卡車用來運輸，通常要裝載數噸的貨品，面對如此高的“壓力”，除了發動機需要強勁的動力之外，還需要變速器的全力協助。我們都知道一擋有“勁”，這樣在起步的時候有足夠的牽引力量將車帶動。特別是面對爬坡路段，它的特點顯露的非常明顯。而對于其他新型的變速器，雖然具有操作簡便等特性，但這些特點尚不具備。

其次，對于老司機和大部分男士司機來說，他們的最愛還是手動變速器。從我國的具體情況來看，手動變速器幾乎貫穿了整個中國的汽車發展歷史，資歷較深的司機都是“手動”駕車的，他們對手動變速器的認識程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規的做法，這是不現實的。雖然自動變速器以及無級變速器已非常的普遍，但是大多數年輕的司機還是崇尚手動，尤其是喜歡超車時手動變速帶來的那種快感，所以一些中高擋的汽車（尤其是轎車）也不敢輕易放棄手動變速器。另外，現在在我國的汽車駕駛學校中，教練車都是手動變速器的，除了經濟適用之外，關鍵是能夠讓學員打好扎實的基本功以及鍛煉駕駛協調性。

第三，隨著生活水平的不斷提高現在轎車已經進入了家庭，對于普通工薪階 青島理工大學本科畢業論文

前言

級的老百姓來說，經濟型轎車最為合適，手動變速器以其自身的性價比配套于經濟型轎車廠家，而且經濟適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等國內廠家的經濟型轎車都是手動變速的車，它們的各款車型基本上都是5+1擋手動變速。

本次設計是根據長城賽弗F1兩驅車型相關數據設計一款機械變速器，設計中所采用的相關參數均來源于此種車型：

主減速比：

4.22 最高時速：

130km/h 輪胎型號：

235/75R15

發動機型號：491QE

最大扭矩：

190/2400-2800 最大功率：

78kw/4600 最高轉速：

6000r/min

車身寬度：

1780 mm

車身長度：

4560 mm

車身高度：

1820 mm 整備質量：

1665kg 汽車最大質量：2330kg

軸荷分配：滿載 前軸45% 后軸55%

長城賽弗F1兩驅車型

空載 前軸55% 后軸45% 青島理工大學本科畢業論文

第一章 變速器的功用與選擇

第一章 變速器的功用與選擇

1.1 變速器的功用和要求

變速器的功用是用來改變發動機傳到驅動輪上的轉矩和轉速，目的是在原地起步、爬坡、轉彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發動機在最有利的工況范圍內工作。變速器設有空擋，可在啟動發動機、汽車滑行或停車時使發動機的動力停止向驅動輪傳輸。變速器設有倒擋，使汽車獲得倒退行駛能力。需要時，變速器還有動力輸出功能。

對變速器設計的主要要求是：

1.保證汽車有必要的動力性和經濟性。

2.設置空擋，用來切斷發動機動力向驅動輪的傳輸。3.設置倒擋，使汽車能倒退行駛。

4.設置動力輸出裝置，需要時能進行功率輸出。5.換擋迅速、省力、方便。

6.工作可靠。汽車行駛過程中，變速器不得有跳擋，亂擋以及換擋沖擊等現象發生。

7.變速器應當有高的工作效率。8.變速器的工作噪聲低。

除此之外，變速器還應當滿足輪廓尺寸和質量小、制造成本低、拆裝容易、維修方便等要求。

1.2 變速器傳動機構布置方案的確定

機械式變速器因具有結構簡單、傳動效率高、制造成本低和工作可靠等優點，故在不同形式的汽車上得到廣泛應用。

有級變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關，包括傳遞動力的齒輪副數目、轉速、傳遞的功率、潤滑系統的有效性、齒輪、軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。

中間軸式和兩軸式變速器的應用比較廣泛。由于兩軸式變速器多用于發動機 青島理工大學本科畢業論文

第一章 變速器的功用與選擇

前置前驅汽車上。而本次設計的汽車為前置后驅汽車，采用中間軸式變速器。中間軸式變速器，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各擋齒輪分別與中間軸的相應齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。將第一、第二軸直接連接起來傳遞扭矩則稱為直接擋。此時，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉矩。因此，直接擋的傳遞效率高，磨損及噪音也最小，這是中間軸式變速器的主要優點。其他前進擋需依次經過兩對齒輪傳遞轉矩。因此。在齒輪中心距（影響變速器尺寸的重要參數）較小的情況下仍然可以獲得大的一擋傳動比，這是中間軸式變速器的另一優點。

設計時首先應根據汽車的使用條件及要求確定變速器的傳動比范圍、擋位數及各擋的傳動比，因為它們對汽車的動力性與燃料經濟性都有重要的直接影響。

傳動比范圍是變速器低擋傳動比與高擋傳動比的比值。汽車行駛的道路狀況愈多樣，發動機的功率與汽車質量之比愈小，則變速器的傳動比范圍應愈大。目前，一般轎車變速器的傳動比范圍為3.0~4.5。

變速器擋位數的增多可提高發動機的功率利用效率、汽車的燃油經濟性及平均車速，從而可提高汽車的運輸效率，降低運輸成本。但采用手動的機械式操縱機構時，要實現迅速、無聲換擋，對于多于5個前進擋的變速器來說是困難的。因此，直接操縱式變速器擋位數的上限為5擋。多于5個前進擋將使操縱機構復雜化，或者需要加裝具有獨立操縱機構的副變速器，后者僅用于一定行駛工況。

有級變速器結構的發展趨勢是增多常嚙合齒輪副的數目，從而可采用斜齒輪。后者比直齒輪有更長的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍復雜些且在工作中有軸向力。因此，除低擋及倒擋外，直齒圓柱齒輪已經被斜齒圓柱齒輪所代替。

圖1-

1、圖1-

2、圖1-3分別示出了幾種中間軸式四，五，六擋變速器傳動方案。它們的共同特點是：變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經嚙合套將它們連接得到直接擋。使用直接擋，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發動機轉矩經變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因為直接擋的利用率高于其它擋位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進擋位工作時，變速器傳遞的動力需要經過設置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一擋仍然有較大的傳動比；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，擋位低的齒輪（一擋）可以采用或不采用常嚙合齒 青島理工大學本科畢業論文

第一章 變速器的功用與選擇

輪傳動；多數傳動方案中除一擋以外的其他擋位的換擋機構，均采用同步器或嚙合套換擋，少數結構的一擋也采用同步器或嚙合套換擋，還有各擋同步器或嚙合套多數情況下裝在第二軸上。再除直接擋以外的其他擋位工作時，中間軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點。在擋數相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數，換擋方式和倒擋傳動方案上有差別。

圖1-1 中間軸式四擋變速器傳動方案

如圖1-1中的中間軸式四擋變速器傳動方案示例的區別：圖1-1a、b所示方案有四對常嚙合齒輪，倒擋用直齒滑動齒輪換擋；圖1-1c所示傳動方案的二，三，四擋用常嚙合齒輪傳動，而一擋和倒擋用直齒滑動齒輪換擋。

圖1-2a所示方案，除一擋，倒擋采用直齒滑動齒輪換擋外，其余各擋為常嚙合齒輪傳動。圖1-2b、c、d所示方案的各前進擋，均用常嚙合齒輪傳動；圖1-2d所示方案中的倒擋和超速擋安裝在位于變速器后部的副箱體內，這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速擋的條件下，很容易形成一個只有四個前進擋的變速器。

1-2 中間軸式五擋變速器傳動方案 青島理工大學本科畢業論文

第一章 變速器的功用與選擇

圖1-3a 所示方案中的一擋、倒擋和圖b所示方案中的倒擋用直齒滑動齒輪換擋，其余各擋均用常嚙合齒輪。

圖1-3 中間軸式六擋變速器傳動方案

以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的擋位，其換擋方式可以用同步器或嚙合套來實現。同一變速器中，有的擋位用同步器換擋，有的擋位用嚙合套換擋，那么一定是擋位高的用同步器換擋，擋位低的用接合套換擋。

發動機前置后輪驅動的轎車采用中間軸式變速器，為縮短傳動軸長度，可將變速器后端加長，如圖1-1a、b所示。伸長后的第二軸有時裝在三個支承上，其最后一個支承位于加長的附加殼體上。如果在附加殼體內，布置倒擋傳動齒輪和換擋機構，還能減少變速器主體部分的外形尺寸。

變速器用圖1-2c所示的多支承結構方案，能提高軸的剛度。這時，如用在軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。圖1-2c所示方案的高擋從動齒輪處于懸臂狀態，同時一擋和倒擋齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而中間擋的同步器布置在中間軸上是這個方案的特點。

1.3 倒擋傳動方案的確定

與前進擋比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車狀態下實現換倒擋，故多數方案均采用直齒滑動齒輪方式換倒擋。為了實現倒擋，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動路線中加入了一個中間傳動齒輪的方案。

圖1-4為常見的倒擋布置方案。圖1-4b所示方案的優點是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換擋困難。圖1-4c所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖1-4d所示方案針對前者的缺點做了修改，因而取代了圖1-4c所示 青島理工大學本科畢業論文

第一章 變速器的功用與選擇

方案。圖1-4e所示方案是將中間軸上的一擋，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖1-4f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖1-4g所示方案。其缺點是一，倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機構復雜一些。

圖1-4 倒擋布置方案 本設計采用圖1-4f所示的傳動方案。

因為變速器在一擋和倒擋工作時有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低擋與倒擋，都應當布置在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低擋到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒擋的傳動比雖然與一擋的傳動比接近，但因為使用倒擋的時間非常短，從這點出發有些方案將一擋布置在靠近軸的支承處。

1.4 變速器主要零件結構的方案分析

變速器的設計方案必需滿足使用性能、制造條件、維護方便等要求。在確定變速器結構方案時，也要考慮齒輪型式、換擋結構型式、軸承型式、潤滑和密封等因素。青島理工大學本科畢業論文

第一章 變速器的功用與選擇

1.齒輪型式

與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長，工作時噪聲低等優點；缺點是制造時稍復雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數增加，并導致變速器的轉動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。本設計除一擋和倒擋外，均采用斜齒輪傳動。

2.換擋結構型式

換擋結構分為直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器三種。

直齒滑動齒輪換擋的特點是結構簡單、緊湊，但由于換擋不輕便、換擋時齒端面受到很大沖擊、導致齒輪早期損壞、滑動花鍵磨損后易造成脫擋、噪聲大等原因，除一擋、倒擋外很少采用。

嚙合套換擋型式一般是配合斜齒輪傳動使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動載荷，提高了齒輪的強度和壽命。嚙合套有分為內齒嚙合套和外齒嚙合套，視結構布置而選定，若齒輪副內空間允許，采用內齒結合式，以減小軸向尺寸。嚙合套換擋結構簡單，但還不能完全消除換擋沖擊，目前在要求不高的擋位上常被使用。

采用同步器換擋可保證齒輪在換擋時不受沖擊，使齒輪強度得以充分發揮，同時操縱輕便，縮短了換擋時間，從而提高了汽車的加速性、經濟性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實現操縱自動化。其缺點是結構復雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質同步環的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應用于各式變速器中。

自動脫擋是變速器的主要障礙之一。為解決這個問題，除工藝上采取措施外，在結構上，目前比較有效的方案有以下幾種：

1）將嚙合套做得長一些（或者兩接合齒的嚙合位置錯開），這樣在嚙合時使接合齒端部超過被接合齒約1~3mm。使用中因接觸部分擠壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以阻止自動脫擋。

2）將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切薄（0.3~0.6mm），這樣，換擋后嚙合套 青島理工大學本科畢業論文

第一章 變速器的功用與選擇的后端面便被后齒圈的前端面頂住，從而減少自動脫擋）將接合齒的工作面加工成斜齒面，形成倒錐角（一般傾斜20~30），使接合齒面產生阻止自動脫擋的軸向力。這種結構方案比較有效，采用較多。

在本設計中所采用的是鎖環式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實現同步的。但它可以從結構上保證結合套與待嚙合的花鍵齒圈在達到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發生噪聲。同步器的結構如圖1-5所示：

圖1-5 鎖環式同步器

l、4-同步環;2-同步器齒鼓;3-嚙合套;5-彈簧;6—滑塊;7-止動球;8-卡環;9—輸出軸;

10、11-齒輪

1.5本章小結

本章主要介紹了變速器的功用與選擇，其中介紹了變速器的功用和設計要求以及變速器的傳動方案，倒擋方案，并予以選擇，同時初步介紹了同步器的選擇和齒形選擇。青島理工大學本科畢業論文

第二章 變速器主要參數的選擇

第二章 變速器主要參數的選擇

2.1 變速器主要參數的選擇

1、擋數和傳動比

近年來，為了降低油耗，變速器的擋位數有增加的趨勢。目前，乘用車一般用4~5個擋位的變速器。本設計也采用5個擋位。

1）傳動系最小傳動比

可由以下公式求出：

?0.377

uamax式中： uamax —最高車速

np

—發動機最大功率轉速

r

—車輪半徑

ign —變速器最小傳動比

i0

—主減速器傳動比

nr

（2-1）

igni0r=[英寸+輪胎高(輪胎寬×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 青島理工大學本科畢業論文

第二章 變速器主要參數的選擇

這里Z?修正為54，則根據式（2-8）反推出A=81mm。

3、確定常嚙合傳動齒輪副的齒數 由式（2.7）求出常嚙合傳動齒輪的傳動比

ZZ2?ig110

（2-9）Z1Z9=3.8?16=1.60 38常嚙合傳動齒輪的中心距與一擋齒輪的中心距相等，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取整為Z1=18，Z2=29，則：

?1?ig4.確定其他擋位的齒數

Z2Z929?38==3.826≈ig1=3.8 Z1Z1016?18（1）二擋齒輪為斜齒輪，模數與一擋齒輪相同，選?8=30°

i2?Z2Z7

（2-11）Z1Z8Z7Z18?i21=2.721?=1.70

29Z8Z2

A?mn?Z7?Z8?

（2-12）

2co?s8

第三篇：外文翻譯-變速器設計

汽車變速器設計

----------外文翻譯

我們知道，汽車發動機在一定的轉速下能夠達到最好的狀態，此時發出的功率比較大，燃油經濟性也比較好。因此，我們希望發動機總是在最好的狀態下工作。但是，汽車在使用的時候需要有不同的速度，這樣就產生了矛盾。這個矛盾要通過變速器來解決。

汽車變速器的作用用一句話概括，就叫做變速變扭，即增速減扭或減速增扭。為什么減速可以增扭，而增速又要減扭呢？設發動機輸出的功率不變，功率可以表示為 N = wT，其中w是轉動的角速度，T是扭距。當N固定的時候，w與T是成反比的。所以增速必減扭，減速必增扭。汽車變速器齒輪傳動就根據變速變扭的原理，分成各個檔位對應不同的傳動比，以適應不同的運行狀況。

一般的手動變速器內設置輸入軸、中間軸和輸出軸，又稱三軸式，另外還有倒檔軸。三軸式是變速器的主體結構，輸入軸的轉速也就是發動機的轉速，輸出軸轉速則是中間軸與輸出軸之間不同齒輪嚙合所產生的轉速。不同的齒輪嚙合就有不同的傳動比，也就有了不同的轉速。例如鄭州日產ZN6481W2G型SUV車手動變速器，它的傳動比分別是：1檔3.704:１；2檔2.202:1；3檔1.414:1；4檔1:1；5檔（超速檔）0.802:1。

當汽車啟動司機選擇1檔時，撥叉將1/2檔同步器向后接合1檔齒輪并將它鎖定輸出軸上，動力經輸入軸、中間軸和輸出軸上的1檔齒輪，1檔齒輪帶動輸出軸，輸出軸將動力傳遞到傳動軸上（紅色箭頭）。典型1檔變速齒輪傳動比是3:1,也就是說輸入軸轉3圈，輸出軸轉1圈。

當汽車增速司機選擇2檔時，撥叉將1/2檔同步器與1檔分離后接合2檔齒輪并鎖定輸出軸上，動力傳遞路線相似，所不同的是輸出軸上的1檔齒輪換成2檔齒輪帶動輸出軸。典型2檔變速齒輪傳動比是2.2:1，輸入軸轉2.2圈，輸出軸轉1圈，比1檔轉速增加，扭矩降低。

當汽車加油增速司機選擇3檔時，撥叉使1/2檔同步器回到空檔位置，又使3/4檔同步器移動直至將3檔齒輪鎖定在輸出軸上，使動力可以從軸入軸—中間軸—輸出軸上的3檔變速齒輪，通過3檔變速齒輪帶動輸出軸。典型3檔傳動比是1.7:1，輸入軸轉1.7圈，輸出軸轉1圈，是進一步的增速。

當汽車加油增速司機選擇4檔時，撥叉將3/4檔同步器脫離3檔齒輪直接與輸入軸主動齒輪接合，動力直接從輸入軸傳遞到輸出軸，此時傳動比1:1，即輸出軸與輸入軸轉速一樣。由于動力不經中間軸，又稱直接檔，該檔傳動比的傳動效率最高。汽車多數運行時間都用直接檔以達到最好的燃油經濟性。

換檔時要先進入空檔，變速器處于空檔時變速齒輪沒有鎖定在輸出軸上，它們不能帶動輸出軸轉動，沒有動力輸出。

一般汽車手動變速器傳動比主要分上述1－4檔，通常設計者首先確定最低（1檔）與最高（4檔）傳動比后，中間各檔傳動比一般按等比級數分配。另外，還有倒檔和超速檔，超速檔又稱為5檔。

當汽車要加速超過同向汽車時司機選擇5檔，典型5檔傳動比是0.87:1，也就是用大齒輪帶動小齒輪，當主動齒輪轉0.87圈時，被動齒輪已經轉完1圈了。

倒檔時輸出軸要向相反方向旋轉。如果一對齒輪嚙合時大家反向旋轉，中間加上一個齒輪就會變成同向旋轉。利用這個原理，倒檔就要添加一個齒輪做“媒介”，將軸的轉動方向調轉，因此就有了一根倒檔軸。倒檔軸獨立裝在變速器殼內，與中間軸平行，當軸上齒輪分別與中間軸齒輪和輸出軸齒輪嚙合時，輸出

軸轉向會相反。

通常倒檔用的同步器也控制5檔的接合，所以5檔與倒檔位置是在同一側的。由于有中間齒輪，一般變速器倒檔傳動比大于1檔傳動比，增扭大，有些汽車遇到陡坡用前進檔上不去就用倒檔開上去。

從駕駛平順性考慮，變速器檔位越多越好，檔位多相鄰檔間的傳動比的比值變化小，換檔容易而且平順。但檔位多的缺點就是變速器構造復雜，體積大，現在輕型汽車變速器一般是4－5檔。同時，變速器傳動比都不是整數，而是都帶小數點的，這是因為嚙合齒輪的齒數不是整倍數所致，兩齒輪齒數是整倍數就會導致兩齒輪嚙合面磨損不均勻，使得輪齒表面質量產生較大的差異。

手動變速器與同步器

手動變速器是最常見的變速器，簡稱MT。它的基本構造用一句話概括，就是兩軸一中軸，即指輸入軸、軸出軸和中間軸，它們構成了變速器的主體，當然還有一根倒檔軸。手動變速器又稱手動齒輪式變速器，含有可以在軸向滑動的齒輪，通過不同齒輪的嚙合達到變速變扭目的。典型的手動變速器結構及原理如下。

輸入軸也稱第一軸，它的前端花鍵直接與離合器從動盤的花鍵套配合，從而傳遞由發動機過來的扭矩。第一軸上的齒輪與中間軸齒輪常嚙合，只要軸入軸一轉，中間軸及其上的齒輪也隨之轉動。中間軸也稱副軸，軸上固連多個大小不等的齒輪。輸出軸又稱第二軸，軸上套有各前進檔齒輪，可隨時在操縱裝置的作用下與中間軸的對應齒輪嚙合，從而改變本身的轉速及扭矩。輸出軸的尾端有花鍵與傳動軸相聯，通過傳動軸將扭矩傳送到驅動橋減速器。

由此可知，變速器前進檔位的驅動路徑是：輸入軸常嚙齒輪－中間軸常嚙齒輪－中間軸對應齒輪－第二軸對應齒輪。倒車軸上的齒輪也可以由操縱裝置撥動，在軸上移動，與中間軸齒輪和輸出軸齒輪嚙合,以相反的旋轉方向輸出。

多數汽車都有5個前進檔和一個倒檔，每個檔位有一定的傳動比，多數檔位傳動比大于1，第4檔傳動比為1，稱為直接檔，而傳動比小于1的第5檔稱為加速檔。空檔時輸出軸的齒輪處于非嚙合位置，無法接受動力傳輸。

由于變速器輸入軸與輸出軸以各自的速度旋轉，變換檔位時合存在一個“同步”問題。兩個旋轉速度不一樣齒輪強行嚙合必然會發生沖擊碰撞，損壞齒輪。因此，舊式變速器的換檔要采用“兩腳離合”的方式，升檔在空檔位置停留片刻，減檔要在空檔位置加油門，以減少齒輪的轉速差。但這個操作比較復雜，難以掌握精確。因此設計師創造出“同步器”，通過同步器使將要嚙合的齒輪達到一致的轉速而順利嚙合。

目前全同步式變速器上采用的是慣性同步器，它主要由接合套、同步鎖環等組成，它的特點是依靠摩擦作用實現同步。接合套、同步鎖環和待接合齒輪的齒圈上均有倒角（鎖止角），同步鎖環的內錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產生摩擦。鎖止角與錐面在設計時已作了適當選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時又會產生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進行嚙合。當同步鎖環內錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒輪轉速迅速降低（或升高）到與同步鎖環轉速相等，兩者同步旋轉，齒輪相對于同步鎖環的轉

速為零，因而慣性力矩也同時消失，這時在作用力的推動下，接合套不受阻礙地與同步鎖環齒圈接合，并進一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過程

自動變速器

自動變速器的選擋桿相當于手動變速器的變速桿，一般有以下幾個擋位：P(停車)、R(倒擋)、N(空擋)、D(前進)、S(or2，即為2速擋)、L(or1，即為1速擋)。這幾個擋位的正確使用對于駕駛自動變速器汽車的人來說尤其重要，下面就讓我們一起來熟悉一下自動變速器各擋位的使用要領。



●P(停車擋)的使用

發動機運轉時只要選擋桿在行駛位置上，自動變速器汽車就很容易地行走。而停放時，選擋桿必須扳入P位，從而通過變速器內部的停車制動裝置將輸出軸鎖住，并拉緊手制動，防止汽車移動。



●R(倒擋)的使用

R位為倒擋，使用中要切記，自動變速器汽車不像手動變速器汽車那樣能夠使用半聯動，故在倒車時要特別注意加速踏板的控制。



●N(空擋)的使用

N位相當于空擋，可在起動時或拖車時使用。在等待信號或堵車時常常將選擋桿保持在D位，同時踩下制動。若時間很短，這樣做是允許的，但若停止時間長時最好換入N位，并拉緊手制動。因為選擋桿在行駛位置上，自動變速器汽車一般都有微弱的行駛趨勢，長時間踩住制動等于強行制止這種趨勢，使得變速器油溫升高，油液容易變質。尤其在空調器工作、發動機怠速較高的情況下更為不利。有些駕駛員為了節油，在高速行駛或下坡時將選擋桿扳到N位滑行，這很容易燒壞變速器，因為這時變速器輸出軸轉速很高，而發動機卻在怠速運轉，油泵供油不足，潤滑狀況惡化，易燒壞變速器。



●D(前進擋)的使用

正常行駛時將選擋桿放在D位，汽車可在1～4擋(或3擋)之間自動換擋。D位是最常用的行駛位置。需要掌握的是：由于自動變速器是根據油門大小與車速高低來確定擋位的，所以加速踏板操作方法不同，換擋時的車速也不相同。如果起步時迅速將加速踏板踩下，升擋晚，加速能力強，到一定車速后，再將加速踏板很快松開，汽車就能立即升擋，這樣發動機噪聲小，舒適性好。

D位的另一個特點是強制低擋，便于高速時超車，在D位行駛中迅速將加速踏板踩到底，接通強制低擋開關就能自動減擋，汽車很快加速，超車之后松

開加速踏板又可自動升擋。



●S、L位低擋的使用

自動變速器在S位或L位上處于低擋范圍，可以在坡道等情況下使用。下坡時換入S位或L位能充分利用發動機制動，避免車輪制動器過熱，導致制動效能下降。但是從D位換入S位或L位時，車速不能高于相應的升擋車速，否則發動機會強烈振動，使變速器油溫急劇上升，甚至會損壞變速器。



另外在雨霧天氣時，若路面附著條件差，可以換入S位或L位，固定在某一低擋行駛，不要使用能自動換擋的位置，以免汽車打滑。同時必須牢記，打滑時可將選擋桿推入N位，切斷發動機的動力，以保證行車安全。

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.

第四篇：變速器設計文獻綜述

變速器設計文獻綜述

摘 要：車輛的變速器很大程度上影響著車輛行駛的經濟性、動力性、駕乘舒適性，是車輛最重要的部件之一。本文分析了國內外變速器產業的發展狀況，介紹了國內外先進的變速器設計方法、科學的開發流程等，還根據我國變速器產業的發展現狀提出了一些問題，并且對變速器產業的發展提出了一些合理的建議。

關鍵詞：變速器，科學開發流程、先進設計方法 一.變速器研究意義

變速器是伴隨汽車出現的產物，是組成一輛汽車的必需品，而變速器設計更是汽車設計中最重要的環節之一。變速器的作用是用來改變傳動比，使發動機盡量工作在有利的工況下，滿足不同的行駛要求。在不同的行駛條件下，要求汽車行駛速度和驅動扭矩能在很大范圍內變化，而汽車發動機的特性是轉速變化范圍較小，扭矩變化范圍更不可能滿足實際路況需要，而變速器能做到在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。因此,變速器的性能直接影響到汽車行駛性能。隨著技術進步,變速器在最基本的傳動功能之外，也在實現越來越多的功能，例如實現倒車行駛，用來滿足汽車倒退行駛的需要;中斷動力傳遞，在發動機能夠怠速運轉，汽車換檔或需要停車時，中斷向驅動輪的動力傳遞;實現空檔，當離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。由此可見，研究變速器對汽車產業發展具有十分重大的意義。

二.國內外變速器使用的現狀

在歐洲市場上，原本手動變速器占據的絕大部分的市場,在不斷被自動變速器侵占。例如在西歐，2005年生產的裝配有自動變速器的汽車占汽車總量的23%。而10年前，這個數字僅為13%。可見自動變速器正在成為市場的主流。在中國市場上，配備自動變速器也已經成為車用變速器的重要趨勢。然而，在自動變速器方面，由于其新工藝、新技術和設計原理與傳統手動變速器有比較大的差異，導致國內廠家在自動變速器的研發上與國際先進水平存在較大差距，即使向國外廠商尋求技術幫助，他們也不約而同地對國內廠家進行了技術封鎖，這導致我國的自動變速器相比國外產品性能低下，需要大量依賴進口。據統計，進口產品占我國自動變速器市場的78%。而在手動變速器方面，經過長時間的發展，設計原理和生產工藝等都較為成熟，技術難度也相對較低，因此我國通過引進國外先進技術，消化吸收并自主創新，能做到自主生產，基本滿足了本土車輛廠商的生產需要。可以預見的是，未來汽車變速器的市場將以自動變速器為主，發展和掌握高端自動變速器制造技術是追趕世界變速器制造技術的重要途徑。而優先開發手自一體變速器在技術上可以延續我國在手動變速箱上積累的經驗，更有利于我國變速器產業的發展。三.國外變速器先進的設計方法

近10年以來，我國變速器產業特別重視新產品的開發研制，無論是從人力物力的投入，還是資金的投入，都是非常巨大的。但在我國汽車產業剛剛發展起來時，幾乎所有新產品的開發流程相比國外先進的開發流程都是不完整的，這是我國汽車產業的通病。而隨著我國這些年的高速發展，我國變速器產品的設計開發流程也在不斷學習國外的先進方法，逐漸與國外接軌。

一個變速器新產品的設計開發流程首先要收集潛在顧客的信息。其次是調查客戶和市場的需求，確定變速器的大致開發方向。第三是根據調查制定相應的制定技術方案。第四是進行可行性分析。做到不斷的根據市場的需求來調整設計方案和研究方向，對客戶的要求進行科學分析并不斷完善設計。利用這種更加科學的設計方法可以有效的縮短研發周期，同時節約研發成本。用最小的代價活的最符合市場需求的產品。

我國的汽車變速器之所以與發達國家的產品存在不小的差距，其中最重要的原因就是我國的設計手段相對落后。發達國家早早利用CAD計算機輔助設計技術例如有限元分析,優化設計等來進行產品設計。通過這些方法對機械設計產品進行分析設計可以大大的提高機械產品的一次設計成功率，既能縮短產品的設計周期，還能節省實驗費用，大大提高設計效率。相比之下，我們的設計手段就顯得非常落后，我們的設計任然是以經驗為主的二維平面設計，一次成功率較低，往往還要根據實際情況進行很大的改動，這大大加長了產品的開發周期，還提高了開發費用。為了改變我國變速器等汽車部件設計周期長，效率低的缺點，縮短新產品的開發周期，提國產變速器高市場競爭力，我認為開發一套適合中國使用的CAD設計軟件，或者是對已有的CAD軟件進行符合我國的優化是非常有必要而且必須的。

機械制造強國例如美國，它的優勢就是建立了一套比較完善的CAD/CAM集成系統，并且他的CAD技術一直在全球處于領先地位。美國是最早將CAD應用于汽車設計行業的國家，例如美國的通用汽車公司和福特汽車公司早早的通過將CAD技術應用于生產，從而建立起優勢，進而搶占國際汽車市場。他們利用CAD、CAPP、CAM、CAE等，并加以集成應用，將結構、強度、剛度等問題的計算、車體造型的三維設計等問題大大簡化，在保證產品優秀質量的同時還提高了生產效率，做到了及時響應市場的需求。從而大大的提高了他們的產品競爭力，為他們帶來了巨額收益。但這些已經能較好的利用CAD進行汽車部件設計的國外公司，其涉及的試驗、標準、技術規范都很保密，不可能向我國汽車公司提供幫助。

與國外相比，我國的汽車工業在計算機輔助設計方面起步較晚，也沒有利用后發優勢，發展緩慢。雖然目前有一些大中型汽車企業能與一些知名高校合作進行CAD的研究開發，已經在產品的設計改進，設計完成后的計算機繪圖和有限元分析等幾方面取得了一些成果，但縱觀國內的大多數工廠，依靠經驗類比法這些傳統方法進行設計的任然占有不小的比例。這種方法就是通過引進國外成熟但是相對落后的產品進行分析測繪和仿制，這種方法雖然能在短時間內縮短產品的開發周期，縮小與國外廠商的技術差距，但是難以在創新上實現突破，無法滿足現代汽車工業高速發展的需求。因此，車企降低傳統低效的設計方法的比例，大量采用先進高效的現代化設計方法，是提高我國汽車產業自主設計研發能力，實現高端變速器國產化，本土化的重要手段。四．我國當前面臨的問題

變速器是傳統石油動力汽車和新型油電混合動力電動汽車動力傳動系統的重要部件。在未來幾十年內，隨著新能源汽車行業的不斷發展，變速器產業的發展還將對汽車產業的發展產生重大影響。隨著近年來自動變速器在汽車產業越來越廣泛的應用，國內變速器企業在手動變速器方面依靠經驗多年積累的優勢已經不再存在，在國外廠商的技術封鎖下，國內企業實現自主開發先進的自動變速器顯得尤為重要，這也是國內車企面對的一個巨大挑戰，同時如何實現自主開發也是我國汽車產業發展所面對的一個核心問題。

我國自動變速器產業之所以受到重重阻礙，其主要原因是沒有形成專業化、模塊化、機電液氣配套產業鏈，以及數控化加工與檢測線的短缺。國內的變速器產業由手動變速器到自動變速器的快速轉型，如果不能在短時間內，在國外企業搶占國內市場之前實現自動變速器的自主研發生產，我國自主的自動變速器產業將有被摧垮的危險。隨著中國加入世貿組織，中國市場對外開放的程度不斷加大，中國的汽車工業也在持續高速發展，包括采埃孚、伊頓、艾里遜、博格華納等在內的許多國際變速器巨頭企業紛紛涌入中國搶占國內變速器市場，有的甚至已經完成了其在中國的戰略布局。國外企業的競爭與打壓使得中國變速器企業面臨的挑戰日益嚴峻，很多國際自動變速器巨頭來到中國市場只賣產品、不賣核心技術，使中國的汽車產業對進口變速器的依賴性日益加強。在2014年，中國的自動變速器需求量為877.2萬臺，其中自主生產的自動變速器僅為400.5萬臺，進口的自動變速器多達531.4萬臺，國內大半的自動變速器市場被國外企業瓜分。隨著這種局面的加劇，預計未來3到5年我國的變速器行業將面臨深度的洗牌和市場整合。因此我國汽車企業在變速器領域的研發投入，布局和技術創新顯得尤為重要。

五．應對方案

根據我國汽車變速器企業現有的的研發生產條件和國內變速器市場情況，對于未來10年的中國市場，可以得出以下結論：手動變速器在短期內仍將是變速器市場的主流，但受到市場青睞的自動變速器產業有不斷發展壯大的趨勢，其中，雙離合變速器技術存在巨大的潛力。國內外的汽車制造與銷售數據顯示，人們對汽車駕乘的舒適性越來越重視。在歐美市場，自動變速器的市場在不斷擴大，占領原本屬于手動變速器的市場。可以預見，帶有自動功能變速器的汽車是未來市場的主導產品，發展和掌握自動變速器制造技術是追趕世界變速器制造潮流的重要方向。變速器將成為企業提高產品競爭力的利器以及消費者購車時關注的重點，汽車企業在變速器領域的技術創新將是關系到汽車企業發展競爭的關鍵，而且還將影響到未來整車競爭的格局。

60多年前，新中國成立之初，我國還是一窮二白，鋼鐵產量僅為15.8萬噸，是美國當時鋼鐵產量的0.2%，大量生產鋼鐵都困難重重，更別說自主研發生產汽車了。但是經過了60多年的發展，國內手動變速器的研發、生產能力已接近國際先進水平。自動變速器產業也在不斷發展和進步。目前我國汽車業的“十二五”規劃已經制定，“十三五”規劃也在制定中。“十二五”規劃總體目標仍是強調我國汽車工業發展要從汽車大國向汽車強國轉變。未來五年，中國汽車業將從過去的做大規模轉向做強實力。具體來看，一方面提倡發展包括新能源汽車在內的節能汽車；另一方面，提倡通過兼并重組、淘汰落后產能來解決結構性產能過剩問題。而就變速器產業來看，雖然目前自動變速器成為中國變速器行業進一步發展的攔路虎，但是我國已發展成為全球性的汽車產銷大國。只要我們繼續加大對汽車專業人才培養的支持力度，堅定不移地堅持自主開發，采取更科學的開發流程，多利用先進的計算機輔助方法來參與設計研發，中國變速器企業一定能夠實現自動變速器的技術突破，為中國變速器行業新的征程開個好頭。

參考文獻：

[1] 王望予.汽車設計[M].第4版.北京：機械工業出版社，2004:78-113 [2] 吳修義.國內組合式機械變速器的現狀與發展.重型汽車[J],2003（6）:11-14 [3]陳柳欽.我國新能源汽車產業發展及其困境擺脫.州航空工業管理學院學報，2011（3）

[4] 吳修義.國內組合式機械變速器的現狀與發展.重型汽車[J],2003(6):11-14 [5] 吳修義.國內組合式機械變速器的現狀與發展.重型汽車[J],2003(6):11-14 [6]吳修義.機械變速器在汽車上的安裝要求.輕型汽車技術[J],1998(5):22-27

第五篇：變速器設計-外文翻譯

Dynamic Modeling of Vehicle Gearbox for Early Detection of Localized Tooth Defect

Helwan University ABSTRACT Dynamic modeling of the gear vibration is a useful tool to study the vibration response of a geared system under various gear parameters and operating conditions.An improved understanding of vibration signal is required for early detection of incipient gear failure to achieve high reliability.However, the aim of this work is to make use of a 6-degree-of-freedom gear dynamic model including localized tooth defect for early detection of gear failure.The model consists of a gear pair, two shafts, two inertias representing load and prime mover and bearings.The model incorporates the effects of time-varying mesh stiffness and damping, backlash, excitation due to gear errors and modifications.The results indicate that the simulated signal shows that as the defect size increases the amplitude of the acceleration signal increases.The crest factor and kurtosis values of the simulated signal increase as the fault increases.Though the crest factor and kurtosis values give similar trends, kurtosis is a better indicator as compared to crest factor.KEYWORDS：Vibration acceleration, system modeling, Crest Factor, Kurtosis value, defect size, gear meshing, pinion, gear NOMENCLATURE JD，J1，J2，JL

Drive motor, pinion, gear, and load mass moment of inertia

Nagwa Abd-elhalim, Nabil Hammed, Magdy Abdel-hady，Shawki Abouel-Seoud and Eid S.Mohamed

replacement decision in a suitable time.m1，mMasses of pinion and gear.TD

Driving motor torque.TL

Load torque.第 1 頁

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TF1，TFFriction torque.C1，C2

Viscous damping coefficient of pinion and gear bearing.Cm

Gear mesh damping.Gear mesh stiffness.Km

K1，K2

Pinion and gear shaft stiffness.4?

The variance square.N

The number of samples.f

The defect width in face direction.Unit width Hertzian stiffness.Kh?D，?1，?2，?L Angular displacement of drive motor, pinion, gear and load.??D，??1，??2，??L Angular velocity of drive motor, pinion, gear and load.??，???，???，??? Angular acceleration of drive motor, pinion, gear and load.?D12LINTRODUCTION Much of the past research in the dynamic modeling area has concluded that an essential solution to the problem is to use a comprehensive computer modeling and simulation tool to aid the transmission design and experiments.These have been two major obstacles to such an approach:(1)Progress in understanding of the basic gear rattle phenomenon has been limited and slow.This is because the engine-clutch-transmission system involves some strong nonlinearities including gear backlash, multi-valued springs, dry friction, hysteresis, and the like.(2)The gear rattle is a system problem and not only problem of gear teeth.Even through the research and industrial community has discussed the difficulties in varies stages of the problem, yet no thorough frame work covering the entire investigation process of such problem currently exists.This is largely due o the complexity of the power train system, which

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may make a computer analysis tool inefficient, in particularly when many different elements and clearances are encountered(e.g., gears, bearings, splines, synchronizers, and clutch)[1-3].A comprehensive review of mathematical models used in gear dynamics, published before 1986, has been presented by [4].In this review, gear dynamic models without defects have been discussed.In the past few years, researchers have been working on the gear dynamic models which include defects like pitting, spalling, crack and broken tooth.A single-degree-of-freedom model is used which include the e4ffects of variable mesh stiffness, damping, gear errors, profile modifications and backlash.The effect of time-varying meshing damping is also included in this case, The solution is obtained by using the harmonic balance methods.A method of calculated the optimum profile modification has been proposed in order to obtain a zero vibration of the gear pair [5-7].They also proposed a linear approximate equation to mode the gear pair by using a single-degree-of freedom model Gear rattle vibration is a undesirable vibration for passenger cars and light trucks equipped with manual transmissions.Unlike automatic transmissions, manual transmission do not have the high viscous damping inherent to a hydrodynamic torque converter to suppress the impacting of gear teeth oscillating through their gear backlash.Therefore a significant level of vibration an be produced by the gear rattle and transmitted both inside the passenger compartment and outside the vehicle.Gear rattle, idle shake, and other vibration generated in the automobile driveline have become an important concern to automobile manufactures in their pursuit of an increased level of perception of high vibration quality.The torsional vibration o driveline is a major source of gear rattle vibration.The manual transmission produces gear rattle by the impacting of gear oscillating through their gear backlash.The impact collisions are transmitted to the transmission housing via shafts and bearings [8].The gear pair dynamic models including defects have been done by [9].The study

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suggests that little work has been done on modeling of gear vibration with defect and an accurate analytical procedure to predict gear vibrations in the presence of local tooth fault has yet to be developed.However, the purpose of this paper is to develop a multidegree-of-freedom nonlinear model for a gear pair that can be used to study the effect of lateral-torsional vibration coupling on vibration response in the presence of localized tooth defect.A typical fault signal is assumed to be impulsive in nature because of the way it is generated.The simulation artificially introduced pitting in gears in multi-stage automotive transmission gearbox at different operation conditions(load, speed, etc).The processing of simulated and experimental signals is also introduced.SIGNAL-PROCESSING TECHNIQUE Among various signal-processing techniques, crest factor and kurtosis analysis have been used for analyzing the whole vibration signal for the early detection of fault.In this section, crest factor and kurtosis value have been explained.MATHEMATICAL MODEL FORMULATION

Helical gears are almost always used in automotive transmissions.The meshing stiffness of a helical tooth pair is time-varying [10], and was modeled as a series of suggested spur gears so that the simulation techniques for spur gears can be applied.where M is Module(mm), b is Face width(mm), ? is pressure angle(deg), ? is helix angle(deg)and D1 is pitch diameter(mm).Fig.2 shows the equivalent gear system in the first gear-shift, where the main parameters for the gear system of Fiat-131 gearbox and the equivalent gear system in the first gear-shift are also shown in the figures.第 4 頁

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汽車變速箱動態建模輪齒局部缺陷的早期檢測

Nagwa Abd-elhalim, Nabil Hammed, Magdy Abdel-hady，Shawki Abouel-Seoud and Eid S.Mohamed

阿勒旺大學

摘要

在研究齒輪系統中各種齒輪參數的振動響應和操作條件時，齒輪振動的動態建模是一個非常有用的工具。對早期的齒輪檢測提出了一種改進理解的振動信號，但還沒達到高的可靠性。但是，這項工作的目的是利用一個6自由度的齒輪動力學模型對齒輪輪齒缺陷故障的早期檢測。該模型包括一對齒輪副、兩個軸、兩個慣性負載、動力傳動裝置和軸承。由于齒輪的誤差和變動，該模型被采用時受到時變嚙合剛度、阻尼、反彈和勵磁的影響。模擬信號顯示的結果表明，隨著缺陷尺寸的增加加速度信號的振幅增加。模擬信號的波峰因素和峰值隨著缺陷的增加而增加。雖然波峰因素和峰值做同樣的趨勢，但和波峰因素相比峰值是一個比較好的指標。關鍵詞：振動加速度、系統建模、波峰因素、峰值、缺陷大小、齒輪嚙合、齒輪 專業術語

JD，J1，J2，JL

驅動電機、小齒輪、大齒輪和負載在一定時間內的慣性矩 m1，m

1大齒輪、小齒輪的模數 TD

發動機驅動轉矩 TL

負載力矩 TF1，TF摩擦力矩

C1，C2

齒輪、軸承的粘滯阻尼系數

Cm

齒輪嚙合阻尼

齒輪嚙合剛度 Km

K1，K齒輪、齒輪軸的剛度

?

平方差

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N

樣本數量

f

寬度方向的缺陷

單位寬度的剛度 Kh?D，?1，?2，?L

驅動電機、小齒輪、大齒輪和負載的角位移 ??D，??1，??2，??L

驅動電機、小齒輪、大齒輪和負載的角速度

??，???，???，???

驅動電機、小齒輪、大齒輪和負載的角加速度 ?D12L引言

在大多數過去的動態建模研究領域中，解決問題的重要辦法是全面使用計算機建模和仿真工具來輔助變速器的設計和實驗。這種方法有兩種主要的障礙：（1）對齒輪傳動中噪聲基本認識的進展是有限的和緩慢的。這是因為發動機離合器傳動系統中包括齒輪側隙、多值彈簧、非線性滯后等等。（2）齒輪發出的噪聲是一個系統問題，并不是齒輪的唯一問題。既使是工業研究領域已經討論了這個問題在不同階段所出現的不同問題，但并沒有徹底覆蓋工作的框架，整個研究過程中的問題依然存在。這主要是由于列車電力系統的復雜性，可能導致你的計算機的分析工具效率不高，尤其是工作中遇到許多不同的因素和間隙（例如：齒輪、軸承、花鍵、同步器和離合器）。

在1986年出版之前，對齒輪動力學中提出的齒輪動態建模進行了審查。這次審查中，對不存在齒輪缺陷的齒輪動力學模型進行了討論。在過去的幾年里，研究人員對齒輪的動態模型缺陷進行了研究，其中包括點蝕、剝落、裂縫和齒輪折斷等。

單自由度系統模型中，對嚙合剛度的影響包括4個方面的因素，阻尼、齒輪誤差、輪廓變動和齒側間隙，時變嚙合阻尼效應也包含在這種情況中。解決問題的方法是利用諧波平衡的方法。為了實現齒輪副的零振動，提出了一種最優化的計算方法。他們還利用齒輪副單自由度模型提出了一個近似的線性方程模型。

齒輪噪聲振動是轎車和輕型貨車手動變速箱中的不良振動。不同于自動變速箱的是，手動變速箱沒有一個固有的高粘性阻尼液力變矩器以制止通過齒輪側隙造成的齒輪擺動的影響。因此，無論是在車廂內外由齒輪振動和傳動產生的噪聲，對車

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輛振動的影響都非常大。隨著人們對汽車高性能振動的追求，齒輪松動、振動以及其他汽車傳動系產生的噪聲已成為人們關注的重點。傳動系統中的扭轉振動是齒輪振動的一種主要噪聲來源。手動變速箱產生的齒輪噪聲是由于齒輪受到齒輪間隙振動的影響。通過軸和軸承把碰撞產生的影響傳輸到變速箱殼體。

對齒輪副的動態模型缺陷的研究結果表明，對齒輪副動態模型缺陷已做了大量工作，用準確的分析方法對齒輪振動的檢測在當時輪齒故障方面還沒得到發展。然而，本研究的目的是建立一個多自由度非線性模型用于研究，結果表明輪齒局部缺陷的扭轉振動是耦合振動的響應。由于他的產生一個典型的故障信號被假設為自然的脈沖信號。在不同操作條件下（負荷、轉速等），模擬人工對多級汽車變速器齒輪缺陷進行了介紹。同時也對信號的仿真和實驗處理進行了介紹。信號處理技術

在各種各樣的信號處理技術中，波峰因素、峰值已用于分析整個振動信號的早期故障。在本節中，波峰因素和峰值已被解釋。數學模型

汽車變速器中的齒輪大都是斜齒圓柱齒輪。被視為一系列齒輪仿真技術適用于螺旋狀的輪齒時變嚙合剛度。式中m是模數(毫米),b齒面寬(毫米),?是壓力角(度),?是螺旋角(度)，D1是直徑(毫米)。圖2的數據顯示了等效齒輪系統在齒輪變動中變速箱齒輪系統的主要參數。

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