第一篇：變速器設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

變速器設(shè)計(jì)文獻(xiàn)綜述

摘 要：車(chē)輛的變速器很大程度上影響著車(chē)輛行駛的經(jīng)濟(jì)性、動(dòng)力性、駕乘舒適性，是車(chē)輛最重要的部件之一。本文分析了國(guó)內(nèi)外變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r，介紹了國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的變速器設(shè)計(jì)方法、科學(xué)的開(kāi)發(fā)流程等，還根據(jù)我國(guó)變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀提出了一些問(wèn)題，并且對(duì)變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提出了一些合理的建議。

關(guān)鍵詞：變速器，科學(xué)開(kāi)發(fā)流程、先進(jìn)設(shè)計(jì)方法 一.變速器研究意義

變速器是伴隨汽車(chē)出現(xiàn)的產(chǎn)物，是組成一輛汽車(chē)的必需品，而變速器設(shè)計(jì)更是汽車(chē)設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一。變速器的作用是用來(lái)改變傳動(dòng)比，使發(fā)動(dòng)機(jī)盡量工作在有利的工況下，滿(mǎn)足不同的行駛要求。在不同的行駛條件下，要求汽車(chē)行駛速度和驅(qū)動(dòng)扭矩能在很大范圍內(nèi)變化，而汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，扭矩變化范圍更不可能滿(mǎn)足實(shí)際路況需要，而變速器能做到在大范圍內(nèi)改變汽車(chē)行駛速度的大小和汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小。因此,變速器的性能直接影響到汽車(chē)行駛性能。隨著技術(shù)進(jìn)步,變速器在最基本的傳動(dòng)功能之外，也在實(shí)現(xiàn)越來(lái)越多的功能，例如實(shí)現(xiàn)倒車(chē)行駛，用來(lái)滿(mǎn)足汽車(chē)倒退行駛的需要;中斷動(dòng)力傳遞，在發(fā)動(dòng)機(jī)能夠怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，汽車(chē)換檔或需要停車(chē)時(shí)，中斷向驅(qū)動(dòng)輪的動(dòng)力傳遞;實(shí)現(xiàn)空檔，當(dāng)離合器接合時(shí)，變速箱可以不輸出動(dòng)力。由此可見(jiàn)，研究變速器對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有十分重大的意義。

二.國(guó)內(nèi)外變速器使用的現(xiàn)狀

在歐洲市場(chǎng)上，原本手動(dòng)變速器占據(jù)的絕大部分的市場(chǎng),在不斷被自動(dòng)變速器侵占。例如在西歐，2005年生產(chǎn)的裝配有自動(dòng)變速器的汽車(chē)占汽車(chē)總量的23%。而10年前，這個(gè)數(shù)字僅為13%。可見(jiàn)自動(dòng)變速器正在成為市場(chǎng)的主流。在中國(guó)市場(chǎng)上，配備自動(dòng)變速器也已經(jīng)成為車(chē)用變速器的重要趨勢(shì)。然而，在自動(dòng)變速器方面，由于其新工藝、新技術(shù)和設(shè)計(jì)原理與傳統(tǒng)手動(dòng)變速器有比較大的差異，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)廠家在自動(dòng)變速器的研發(fā)上與國(guó)際先進(jìn)水平存在較大差距，即使向國(guó)外廠商尋求技術(shù)幫助，他們也不約而同地對(duì)國(guó)內(nèi)廠家進(jìn)行了技術(shù)封鎖，這導(dǎo)致我國(guó)的自動(dòng)變速器相比國(guó)外產(chǎn)品性能低下，需要大量依賴(lài)進(jìn)口。據(jù)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)口產(chǎn)品占我國(guó)自動(dòng)變速器市場(chǎng)的78%。而在手動(dòng)變速器方面，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，設(shè)計(jì)原理和生產(chǎn)工藝等都較為成熟，技術(shù)難度也相對(duì)較低，因此我國(guó)通過(guò)引進(jìn)國(guó)外先進(jìn)技術(shù)，消化吸收并自主創(chuàng)新，能做到自主生產(chǎn)，基本滿(mǎn)足了本土車(chē)輛廠商的生產(chǎn)需要。可以預(yù)見(jiàn)的是，未來(lái)汽車(chē)變速器的市場(chǎng)將以自動(dòng)變速器為主，發(fā)展和掌握高端自動(dòng)變速器制造技術(shù)是追趕世界變速器制造技術(shù)的重要途徑。而優(yōu)先開(kāi)發(fā)手自一體變速器在技術(shù)上可以延續(xù)我國(guó)在手動(dòng)變速箱上積累的經(jīng)驗(yàn)，更有利于我國(guó)變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。三.國(guó)外變速器先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法

近10年以來(lái)，我國(guó)變速器產(chǎn)業(yè)特別重視新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)研制，無(wú)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(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)剛剛發(fā)展起來(lái)時(shí)，幾乎所有新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程相比國(guó)外先進(jìn)的開(kāi)發(fā)流程都是不完整的，這是我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的通病。而隨著我國(guó)這些年的高速發(fā)展，我國(guó)變速器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程也在不斷學(xué)習(xí)國(guó)外的先進(jìn)方法，逐漸與國(guó)外接軌。

一個(gè)變速器新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)流程首先要收集潛在顧客的信息。其次是調(diào)查客戶(hù)和市場(chǎng)的需求，確定變速器的大致開(kāi)發(fā)方向。第三是根據(jù)調(diào)查制定相應(yīng)的制定技術(shù)方案。第四是進(jìn)行可行性分析。做到不斷的根據(jù)市場(chǎng)的需求來(lái)調(diào)整設(shè)計(jì)方案和研究方向，對(duì)客戶(hù)的要求進(jìn)行科學(xué)分析并不斷完善設(shè)計(jì)。利用這種更加科學(xué)的設(shè)計(jì)方法可以有效的縮短研發(fā)周期，同時(shí)節(jié)約研發(fā)成本。用最小的代價(jià)活的最符合市場(chǎng)需求的產(chǎn)品。

我國(guó)的汽車(chē)變速器之所以與發(fā)達(dá)國(guó)家的產(chǎn)品存在不小的差距，其中最重要的原因就是我國(guó)的設(shè)計(jì)手段相對(duì)落后。發(fā)達(dá)國(guó)家早早利用CAD計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)例如有限元分析,優(yōu)化設(shè)計(jì)等來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)。通過(guò)這些方法對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)產(chǎn)品進(jìn)行分析設(shè)計(jì)可以大大的提高機(jī)械產(chǎn)品的一次設(shè)計(jì)成功率，既能縮短產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期，還能節(jié)省實(shí)驗(yàn)費(fèi)用，大大提高設(shè)計(jì)效率。相比之下，我們的設(shè)計(jì)手段就顯得非常落后，我們的設(shè)計(jì)任然是以經(jīng)驗(yàn)為主的二維平面設(shè)計(jì)，一次成功率較低，往往還要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行很大的改動(dòng)，這大大加長(zhǎng)了產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，還提高了開(kāi)發(fā)費(fèi)用。為了改變我國(guó)變速器等汽車(chē)部件設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，效率低的缺點(diǎn)，縮短新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，提國(guó)產(chǎn)變速器高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，我認(rèn)為開(kāi)發(fā)一套適合中國(guó)使用的CAD設(shè)計(jì)軟件，或者是對(duì)已有的CAD軟件進(jìn)行符合我國(guó)的優(yōu)化是非常有必要而且必須的。

機(jī)械制造強(qiáng)國(guó)例如美國(guó)，它的優(yōu)勢(shì)就是建立了一套比較完善的CAD/CAM集成系統(tǒng)，并且他的CAD技術(shù)一直在全球處于領(lǐng)先地位。美國(guó)是最早將CAD應(yīng)用于汽車(chē)設(shè)計(jì)行業(yè)的國(guó)家，例如美國(guó)的通用汽車(chē)公司和福特汽車(chē)公司早早的通過(guò)將CAD技術(shù)應(yīng)用于生產(chǎn)，從而建立起優(yōu)勢(shì)，進(jìn)而搶占國(guó)際汽車(chē)市場(chǎng)。他們利用CAD、CAPP、CAM、CAE等，并加以集成應(yīng)用，將結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、剛度等問(wèn)題的計(jì)算、車(chē)體造型的三維設(shè)計(jì)等問(wèn)題大大簡(jiǎn)化，在保證產(chǎn)品優(yōu)秀質(zhì)量的同時(shí)還提高了生產(chǎn)效率，做到了及時(shí)響應(yīng)市場(chǎng)的需求。從而大大的提高了他們的產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力，為他們帶來(lái)了巨額收益。但這些已經(jīng)能較好的利用CAD進(jìn)行汽車(chē)部件設(shè)計(jì)的國(guó)外公司，其涉及的試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)規(guī)范都很保密，不可能向我國(guó)汽車(chē)公司提供幫助。

與國(guó)外相比，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)在計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)方面起步較晚，也沒(méi)有利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)，發(fā)展緩慢。雖然目前有一些大中型汽車(chē)企業(yè)能與一些知名高校合作進(jìn)行CAD的研究開(kāi)發(fā)，已經(jīng)在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)改進(jìn)，設(shè)計(jì)完成后的計(jì)算機(jī)繪圖和有限元分析等幾方面取得了一些成果，但縱觀國(guó)內(nèi)的大多數(shù)工廠，依靠經(jīng)驗(yàn)類(lèi)比法這些傳統(tǒng)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的任然占有不小的比例。這種方法就是通過(guò)引進(jìn)國(guó)外成熟但是相對(duì)落后的產(chǎn)品進(jìn)行分析測(cè)繪和仿制，這種方法雖然能在短時(shí)間內(nèi)縮短產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期，縮小與國(guó)外廠商的技術(shù)差距，但是難以在創(chuàng)新上實(shí)現(xiàn)突破，無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代汽車(chē)工業(yè)高速發(fā)展的需求。因此，車(chē)企降低傳統(tǒng)低效的設(shè)計(jì)方法的比例，大量采用先進(jìn)高效的現(xiàn)代化設(shè)計(jì)方法，是提高我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)自主設(shè)計(jì)研發(fā)能力，實(shí)現(xiàn)高端變速器國(guó)產(chǎn)化，本土化的重要手段。四．我國(guó)當(dāng)前面臨的問(wèn)題

變速器是傳統(tǒng)石油動(dòng)力汽車(chē)和新型油電混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部件。在未來(lái)幾十年內(nèi)，隨著新能源汽車(chē)行業(yè)的不斷發(fā)展，變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展還將對(duì)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生重大影響。隨著近年來(lái)自動(dòng)變速器在汽車(chē)產(chǎn)業(yè)越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)變速器企業(yè)在手動(dòng)變速器方面依靠經(jīng)驗(yàn)多年積累的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)不再存在，在國(guó)外廠商的技術(shù)封鎖下，國(guó)內(nèi)企業(yè)實(shí)現(xiàn)自主開(kāi)發(fā)先進(jìn)的自動(dòng)變速器顯得尤為重要，這也是國(guó)內(nèi)車(chē)企面對(duì)的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)，同時(shí)如何實(shí)現(xiàn)自主開(kāi)發(fā)也是我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展所面對(duì)的一個(gè)核心問(wèn)題。

我國(guó)自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)之所以受到重重阻礙，其主要原因是沒(méi)有形成專(zhuān)業(yè)化、模塊化、機(jī)電液氣配套產(chǎn)業(yè)鏈，以及數(shù)控化加工與檢測(cè)線(xiàn)的短缺。國(guó)內(nèi)的變速器產(chǎn)業(yè)由手動(dòng)變速器到自動(dòng)變速器的快速轉(zhuǎn)型，如果不能在短時(shí)間內(nèi)，在國(guó)外企業(yè)搶占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)之前實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速器的自主研發(fā)生產(chǎn)，我國(guó)自主的自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)將有被摧垮的危險(xiǎn)。隨著中國(guó)加入世貿(mào)組織，中國(guó)市場(chǎng)對(duì)外開(kāi)放的程度不斷加大，中國(guó)的汽車(chē)工業(yè)也在持續(xù)高速發(fā)展，包括采埃孚、伊頓、艾里遜、博格華納等在內(nèi)的許多國(guó)際變速器巨頭企業(yè)紛紛涌入中國(guó)搶占國(guó)內(nèi)變速器市場(chǎng)，有的甚至已經(jīng)完成了其在中國(guó)的戰(zhàn)略布局。國(guó)外企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)與打壓使得中國(guó)變速器企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)日益嚴(yán)峻，很多國(guó)際自動(dòng)變速器巨頭來(lái)到中國(guó)市場(chǎng)只賣(mài)產(chǎn)品、不賣(mài)核心技術(shù)，使中國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)對(duì)進(jìn)口變速器的依賴(lài)性日益加強(qiáng)。在2014年，中國(guó)的自動(dòng)變速器需求量為877.2萬(wàn)臺(tái)，其中自主生產(chǎn)的自動(dòng)變速器僅為400.5萬(wàn)臺(tái)，進(jìn)口的自動(dòng)變速器多達(dá)531.4萬(wàn)臺(tái)，國(guó)內(nèi)大半的自動(dòng)變速器市場(chǎng)被國(guó)外企業(yè)瓜分。隨著這種局面的加劇，預(yù)計(jì)未來(lái)3到5年我國(guó)的變速器行業(yè)將面臨深度的洗牌和市場(chǎng)整合。因此我國(guó)汽車(chē)企業(yè)在變速器領(lǐng)域的研發(fā)投入，布局和技術(shù)創(chuàng)新顯得尤為重要。

五．應(yīng)對(duì)方案

根據(jù)我國(guó)汽車(chē)變速器企業(yè)現(xiàn)有的的研發(fā)生產(chǎn)條件和國(guó)內(nèi)變速器市場(chǎng)情況，對(duì)于未來(lái)10年的中國(guó)市場(chǎng)，可以得出以下結(jié)論：手動(dòng)變速器在短期內(nèi)仍將是變速器市場(chǎng)的主流，但受到市場(chǎng)青睞的自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)有不斷發(fā)展壯大的趨勢(shì)，其中，雙離合變速器技術(shù)存在巨大的潛力。國(guó)內(nèi)外的汽車(chē)制造與銷(xiāo)售數(shù)據(jù)顯示，人們對(duì)汽車(chē)駕乘的舒適性越來(lái)越重視。在歐美市場(chǎng)，自動(dòng)變速器的市場(chǎng)在不斷擴(kuò)大，占領(lǐng)原本屬于手動(dòng)變速器的市場(chǎng)。可以預(yù)見(jiàn)，帶有自動(dòng)功能變速器的汽車(chē)是未來(lái)市場(chǎng)的主導(dǎo)產(chǎn)品，發(fā)展和掌握自動(dòng)變速器制造技術(shù)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(yè)提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的利器以及消費(fèi)者購(gòu)車(chē)時(shí)關(guān)注的重點(diǎn)，汽車(chē)企業(yè)在變速器領(lǐng)域的技術(shù)創(chuàng)新將是關(guān)系到汽車(chē)企業(yè)發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)的關(guān)鍵，而且還將影響到未來(lái)整車(chē)競(jìng)爭(zhēng)的格局。

60多年前，新中國(guó)成立之初，我國(guó)還是一窮二白，鋼鐵產(chǎn)量?jī)H為15.8萬(wàn)噸，是美國(guó)當(dāng)時(shí)鋼鐵產(chǎn)量的0.2%，大量生產(chǎn)鋼鐵都困難重重，更別說(shuō)自主研發(fā)生產(chǎn)汽車(chē)了。但是經(jīng)過(guò)了60多年的發(fā)展，國(guó)內(nèi)手動(dòng)變速器的研發(fā)、生產(chǎn)能力已接近國(guó)際先進(jìn)水平。自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)也在不斷發(fā)展和進(jìn)步。目前我國(guó)汽車(chē)業(yè)的“十二五”規(guī)劃已經(jīng)制定，“十三五”規(guī)劃也在制定中。“十二五”規(guī)劃總體目標(biāo)仍是強(qiáng)調(diào)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)發(fā)展要從汽車(chē)大國(guó)向汽車(chē)強(qiáng)國(guó)轉(zhuǎn)變。未來(lái)五年，中國(guó)汽車(chē)業(yè)將從過(guò)去的做大規(guī)模轉(zhuǎn)向做強(qiáng)實(shí)力。具體來(lái)看，一方面提倡發(fā)展包括新能源汽車(chē)在內(nèi)的節(jié)能汽車(chē)；另一方面，提倡通過(guò)兼并重組、淘汰落后產(chǎn)能來(lái)解決結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過(guò)剩問(wèn)題。而就變速器產(chǎn)業(yè)來(lái)看，雖然目前自動(dòng)變速器成為中國(guó)變速器行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的攔路虎，但是我國(guó)已發(fā)展成為全球性的汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)大國(guó)。只要我們繼續(xù)加大對(duì)汽車(chē)專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)的支持力度，堅(jiān)定不移地堅(jiān)持自主開(kāi)發(fā)，采取更科學(xué)的開(kāi)發(fā)流程，多利用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助方法來(lái)參與設(shè)計(jì)研發(fā)，中國(guó)變速器企業(yè)一定能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)變速器的技術(shù)突破，為中國(guó)變速器行業(yè)新的征程開(kāi)個(gè)好頭。

參考文獻(xiàn)：

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第二篇：變速器設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

青島理工大學(xué)本科畢業(yè)論文

前言

前 言

汽車(chē)作為商品在世界各處都有廣闊的市場(chǎng)，又因其生產(chǎn)批量大而給企業(yè)帶來(lái)豐厚的利潤(rùn)。汽車(chē)品種的各樣性可滿(mǎn)足各種生產(chǎn)、生活活動(dòng)的要求，而且有良好的社會(huì)利益。近百年來(lái)，汽車(chē)工業(yè)之所以常勝不衰，主要得益于市場(chǎng)和科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使汽車(chē)能逐漸完善并滿(mǎn)足使用者的要求。現(xiàn)在不僅在生產(chǎn)活動(dòng)中，在日常生活中人們也離不開(kāi)汽車(chē)，對(duì)于經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家，選擇汽車(chē)工業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)是完全正確的。

汽車(chē)由動(dòng)力裝置、底盤(pán)、車(chē)身、電器及儀表等四部分組成，汽車(chē)底盤(pán)又由汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)，汽車(chē)行駛系統(tǒng)，汽車(chē)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)和汽車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)組成，其中傳動(dòng)系統(tǒng)是汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì)中的核心環(huán)節(jié)。而變速器則是傳動(dòng)系統(tǒng)的心臟所在。

曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點(diǎn)，阻礙了汽車(chē)高速發(fā)展的步伐，手動(dòng)變速器會(huì)在不久“下課”，從事物發(fā)展的角度來(lái)說(shuō)，這話(huà)確實(shí)有道理。但是從目前市場(chǎng)的需求和適用角度來(lái)看，筆者認(rèn)為手動(dòng)變速器不會(huì)過(guò)早的離開(kāi)。

首先，從商用車(chē)的特性上來(lái)說(shuō)，手動(dòng)變速器的功用是其他變速器所不能替代的。以卡車(chē)為例，卡車(chē)用來(lái)運(yùn)輸，通常要裝載數(shù)噸的貨品，面對(duì)如此高的“壓力”，除了發(fā)動(dòng)機(jī)需要強(qiáng)勁的動(dòng)力之外，還需要變速器的全力協(xié)助。我們都知道一擋有“勁”，這樣在起步的時(shí)候有足夠的牽引力量將車(chē)帶動(dòng)。特別是面對(duì)爬坡路段，它的特點(diǎn)顯露的非常明顯。而對(duì)于其他新型的變速器，雖然具有操作簡(jiǎn)便等特性，但這些特點(diǎn)尚不具備。

其次，對(duì)于老司機(jī)和大部分男士司機(jī)來(lái)說(shuō)，他們的最?lèi)?ài)還是手動(dòng)變速器。從我國(guó)的具體情況來(lái)看，手動(dòng)變速器幾乎貫穿了整個(gè)中國(guó)的汽車(chē)發(fā)展歷史，資歷較深的司機(jī)都是“手動(dòng)”駕車(chē)的，他們對(duì)手動(dòng)變速器的認(rèn)識(shí)程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實(shí)的。雖然自動(dòng)變速器以及無(wú)級(jí)變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機(jī)還是崇尚手動(dòng)，尤其是喜歡超車(chē)時(shí)手動(dòng)變速帶來(lái)的那種快感，所以一些中高擋的汽車(chē)（尤其是轎車(chē)）也不敢輕易放棄手動(dòng)變速器。另外，現(xiàn)在在我國(guó)的汽車(chē)駕駛學(xué)校中，教練車(chē)都是手動(dòng)變速器的，除了經(jīng)濟(jì)適用之外，關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實(shí)的基本功以及鍛煉?cǎi){駛協(xié)調(diào)性。

第三，隨著生活水平的不斷提高現(xiàn)在轎車(chē)已經(jīng)進(jìn)入了家庭，對(duì)于普通工薪階 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)論文

前言

級(jí)的老百姓來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)最為合適，手動(dòng)變速器以其自身的性?xún)r(jià)比配套于經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)廠家，而且經(jīng)濟(jì)適用型轎車(chē)的銷(xiāo)量一直在車(chē)市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等國(guó)內(nèi)廠家的經(jīng)濟(jì)型轎車(chē)都是手動(dòng)變速的車(chē)，它們的各款車(chē)型基本上都是5+1擋手動(dòng)變速。

本次設(shè)計(jì)是根據(jù)長(zhǎng)城賽弗F1兩驅(qū)車(chē)型相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)一款機(jī)械變速器，設(shè)計(jì)中所采用的相關(guān)參數(shù)均來(lái)源于此種車(chē)型：

主減速比：

4.22 最高時(shí)速：

130km/h 輪胎型號(hào)：

235/75R15

發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)：491QE

最大扭矩：

190/2400-2800 最大功率：

78kw/4600 最高轉(zhuǎn)速：

6000r/min

車(chē)身寬度：

1780 mm

車(chē)身長(zhǎng)度：

4560 mm

車(chē)身高度：

1820 mm 整備質(zhì)量：

1665kg 汽車(chē)最大質(zhì)量：2330kg

軸荷分配：滿(mǎn)載 前軸45% 后軸55%

長(zhǎng)城賽弗F1兩驅(qū)車(chē)型

空載 前軸55% 后軸45% 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)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(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車(chē)獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋，可在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)滑行或停車(chē)時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪傳輸。變速器設(shè)有倒擋，使汽車(chē)獲得倒退行駛能力。需要時(shí)，變速器還有動(dòng)力輸出功能。

對(duì)變速器設(shè)計(jì)的主要要求是：

1.保證汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。

2.設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸。3.設(shè)置倒擋，使汽車(chē)能倒退行駛。

4.設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出。5.換擋迅速、省力、方便。

6.工作可靠。汽車(chē)行駛過(guò)程中，變速器不得有跳擋，亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。

7.變速器應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足輪廓尺寸和質(zhì)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(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案的確定

機(jī)械式變速器因具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，故在不同形式的汽車(chē)上得到廣泛應(yīng)用。

有級(jí)變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力的齒輪副數(shù)目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)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(yīng)用比較廣泛。由于兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī) 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)論文

第一章 變速器的功用與選擇

前置前驅(qū)汽車(chē)上。而本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)為前置后驅(qū)汽車(chē)，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(yīng)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(lái)傳遞扭矩則稱(chēng)為直接擋。此時(shí)，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉(zhuǎn)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(yōu)點(diǎn)。其他前進(jìn)擋需依次經(jīng)過(guò)兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。因此。在齒輪中心距（影響變速器尺寸的重要參數(shù)）較小的情況下仍然可以獲得大的一擋傳動(dòng)比，這是中間軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。

設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的使用條件及要求確定變速器的傳動(dòng)比范圍、擋位數(shù)及各擋的傳動(dòng)比，因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車(chē)的動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影響。

傳動(dòng)比范圍是變速器低擋傳動(dòng)比與高擋傳動(dòng)比的比值。汽車(chē)行駛的道路狀況愈多樣，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車(chē)質(zhì)量之比愈小，則變速器的傳動(dòng)比范圍應(yīng)愈大。目前，一般轎車(chē)變速器的傳動(dòng)比范圍為3.0~4.5。

變速器擋位數(shù)的增多可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用效率、汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性及平均車(chē)速，從而可提高汽車(chē)的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。但采用手動(dòng)的機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)迅速、無(wú)聲換擋，對(duì)于多于5個(gè)前進(jìn)擋的變速器來(lái)說(shuō)是困難的。因此，直接操縱式變速器擋位數(shù)的上限為5擋。多于5個(gè)前進(jìn)擋將使操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，或者需要加裝具有獨(dú)立操縱機(jī)構(gòu)的副變速器，后者僅用于一定行駛工況。

有級(jí)變速器結(jié)構(gòu)的發(fā)展趨勢(shì)是增多常嚙合齒輪副的數(shù)目，從而可采用斜齒輪。后者比直齒輪有更長(zhǎng)的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍復(fù)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(jīng)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(dòng)方案。它們的共同特點(diǎn)是：變速器第一軸和第二軸的軸線(xiàn)在同一直線(xiàn)上，經(jīng)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(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高，可達(dá)90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訐醯睦寐矢哂谄渌鼡跷唬蚨岣吡俗兯倨鞯氖褂脡勖辉谄渌斑M(jìn)擋位工作時(shí)，變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過(guò)設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對(duì)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(dòng)比；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，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(xué)本科畢業(yè)論文

第一章 變速器的功用與選擇

輪傳動(dòng)；多數(shù)傳動(dòng)方案中除一擋以外的其他擋位的換擋機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)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(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接擋以外的其他擋位工作時(shí)，中間軸式變速器的傳動(dòng)效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。在擋數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù)，換擋方式和倒擋傳動(dòng)方案上有差別。

圖1-1 中間軸式四擋變速器傳動(dòng)方案

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

圖1-2a所示方案，除一擋，倒擋采用直齒滑動(dòng)齒輪換擋外，其余各擋為常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖1-2b、c、d所示方案的各前進(jìn)擋，均用常嚙合齒輪傳動(dòng)；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(nèi)，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(gè)只有四個(gè)前進(jìn)擋的變速器。

1-2 中間軸式五擋變速器傳動(dòng)方案 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)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(dòng)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(dòng)方案

以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動(dòng)的擋位，其換擋方式可以用同步器或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。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(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的轎車(chē)采用中間軸式變速器，為縮短傳動(dòng)軸長(zhǎng)度，可將變速器后端加長(zhǎng)，如圖1-1a、b所示。伸長(zhǎng)后的第二軸有時(shí)裝在三個(gè)支承上，其最后一個(gè)支承位于加長(zhǎng)的附加殼體上。如果在附加殼體內(nèi)，布置倒擋傳動(dòng)齒輪和換擋機(jī)構(gòu)，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(jié)構(gòu)方案，能提高軸的剛度。這時(shí)，如用在軸平面上可分開(kāi)的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問(wèn)題。圖1-2c所示方案的高擋從動(dòng)齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時(shí)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(gè)方案的特點(diǎn)。

1.3 倒擋傳動(dòng)方案的確定

與前進(jìn)擋比較，倒擋使用率不高，而且都是在停車(chē)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒擋，故多數(shù)方案均采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換倒擋。為了實(shí)現(xiàn)倒擋，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動(dòng)路線(xiàn)中加入了一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案。

圖1-4為常見(jiàn)的倒擋布置方案。圖1-4b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)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(dòng)比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖1-4d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖1-4c所示 青島理工大學(xué)本科畢業(yè)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(zhǎng)。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(zhǎng)度，有的貨車(chē)倒擋傳動(dòng)采用圖1-4g所示方案。其缺點(diǎn)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(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。

圖1-4 倒擋布置方案 本設(shè)計(jì)采用圖1-4f所示的傳動(dòng)方案。

因?yàn)樽兯倨髟谝粨鹾偷箵豕ぷ鲿r(shí)有較大的力，所以無(wú)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(yīng)當(dāng)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(dòng)比雖然與一擋的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫箵醯臅r(shí)間非常短，從這點(diǎn)出發(fā)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(jié)構(gòu)的方案分析

變速器的設(shè)計(jì)方案必需滿(mǎn)足使用性能、制造條件、維護(hù)方便等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí)，也要考慮齒輪型式、換擋結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤(rùn)滑和密封等因素。青島理工大學(xué)本科畢業(yè)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(zhǎng)，工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)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(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。本設(shè)計(jì)除一擋和倒擋外，均采用斜齒輪傳動(dòng)。

2.換擋結(jié)構(gòu)型式

換擋結(jié)構(gòu)分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三種。

直齒滑動(dòng)齒輪換擋的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但由于換擋不輕便、換擋時(shí)齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動(dòng)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(dòng)使用的。由于齒輪常嚙合，因而減少了噪聲和動(dòng)載荷，提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。嚙合套有分為內(nèi)齒嚙合套和外齒嚙合套，視結(jié)構(gòu)布置而選定，若齒輪副內(nèi)空間允許，采用內(nèi)齒結(jié)合式，以減小軸向尺寸。嚙合套換擋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(shí)不受沖擊，使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮，同時(shí)操縱輕便，縮短了換擋時(shí)間，從而提高了汽車(chē)的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性，此外，該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸有所增加，銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前，同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。

自動(dòng)脫擋是變速器的主要障礙之一。為解決這個(gè)問(wèn)題，除工藝上采取措施外，在結(jié)構(gòu)上，目前比較有效的方案有以下幾種：

1）將嚙合套做得長(zhǎng)一些（或者兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開(kāi)），這樣在嚙合時(shí)使接合齒端部超過(guò)被接合齒約1~3mm。使用中因接觸部分?jǐn)D壓和磨損，因而在接合齒端部形成凸肩，以阻止自動(dòng)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(xué)本科畢業(yè)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(dòng)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(chǎn)生阻止自動(dòng)脫擋的軸向力。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效，采用較多。

在本設(shè)計(jì)中所采用的是鎖環(huán)式同步器，該同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的。但它可以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。同步器的結(jié)構(gòu)如圖1-5所示：

圖1-5 鎖環(huán)式同步器

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

10、11-齒輪

1.5本章小結(jié)

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(shè)計(jì)要求以及變速器的傳動(dòng)方案，倒擋方案，并予以選擇，同時(shí)初步介紹了同步器的選擇和齒形選擇。青島理工大學(xué)本科畢業(yè)論文

第二章 變速器主要參數(shù)的選擇

第二章 變速器主要參數(shù)的選擇

2.1 變速器主要參數(shù)的選擇

1、擋數(shù)和傳動(dòng)比

近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的擋位數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車(chē)一般用4~5個(gè)擋位的變速器。本設(shè)計(jì)也采用5個(gè)擋位。

1）傳動(dòng)系最小傳動(dòng)比

可由以下公式求出：

?0.377

uamax式中： uamax —最高車(chē)速

np

—發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速

r

—車(chē)輪半徑

ign —變速器最小傳動(dòng)比

i0

—主減速器傳動(dòng)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(xué)本科畢業(yè)論文

第二章 變速器主要參數(shù)的選擇

這里Z?修正為54，則根據(jù)式（2-8）反推出A=81mm。

3、確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 由式（2.7）求出常嚙合傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比

ZZ2?ig110

（2-9）Z1Z9=3.8?16=1.60 38常嚙合傳動(dòng)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(shù)

Z2Z929?38==3.826≈ig1=3.8 Z1Z1016?18（1）二擋齒輪為斜齒輪，模數(shù)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：組合式變速器設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

汽車(chē)工程學(xué)課程設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)

題 目 學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué)號(hào) 指導(dǎo)教師

江蘇大學(xué)

2011～2012學(xué)年第2學(xué)期

工程車(chē)輛機(jī)械組合式變速箱的設(shè)計(jì)

摘 要

本次設(shè)計(jì)的題目是商用客車(chē)變速器設(shè)計(jì)，變速器是通過(guò)改變傳動(dòng)比來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩和轉(zhuǎn)速，使車(chē)輛具有適合的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。

該變速器設(shè)計(jì)為八加二擋手動(dòng)變速器，即八個(gè)前進(jìn)擋和兩個(gè)倒擋，結(jié)構(gòu)形式為中間軸式，包括一軸，二軸，中間軸，倒擋軸。

本次設(shè)計(jì)中,進(jìn)行變速器的零件的外形尺寸的設(shè)計(jì)，再對(duì)齒輪和軸等進(jìn)行校核，來(lái)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(shè)計(jì)時(shí)，要進(jìn)行中心距的選取，齒輪齒數(shù)、模數(shù)、螺旋角、半徑的確定；倒擋軸的設(shè)計(jì)；操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。繪制變速器的二維裝配圖和部分零件圖，如齒輪、軸。

關(guān)鍵詞：檔數(shù)，傳動(dòng)比，齒數(shù)，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(jī)械式變速器概述及其傳動(dòng)方案----------------------

1.變速器的功能與設(shè)計(jì)要求 2.變速器傳動(dòng)方案的確定 3.變速器主要零件結(jié)構(gòu)方案分析

第二部分：變速器結(jié)構(gòu)形式及主要參數(shù)的選擇--------------------

1.變速器主要參數(shù)的選擇 2.傳動(dòng)比及齒輪齒數(shù)的計(jì)算 3.變位系數(shù)的計(jì)算

第三部分：變速器結(jié)構(gòu)形式及主要參數(shù)的選擇--------------------

4.變速器主要參數(shù)的選擇 5.傳動(dòng)比及齒輪齒數(shù)的計(jì)算 6.變位系數(shù)的計(jì)算

第四部分： 變速器軸的結(jié)構(gòu)尺寸的確定-------------------------第五部分：小結(jié)

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(dòng)比的齒輪傳動(dòng)裝置。又稱(chēng)變速箱。變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速機(jī)構(gòu)組成，可制成單獨(dú)變速機(jī)構(gòu)或與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)合裝在同一殼體內(nèi)。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大多用普通齒輪傳動(dòng)，也有的用行星齒輪傳動(dòng)。普通齒輪傳動(dòng)變速機(jī)構(gòu)一般用滑移齒輪和離合器等。滑移齒輪有多聯(lián)滑移齒輪和變位滑移齒輪之分。用三聯(lián)滑移齒輪變速，軸向尺寸大；用變位滑移齒輪變速，結(jié)構(gòu)緊湊，但傳動(dòng)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(shí)，變速應(yīng)在停車(chē)或轉(zhuǎn)速差很小時(shí)進(jìn)行，用摩擦式離合器可在運(yùn)轉(zhuǎn)中任意轉(zhuǎn)速差時(shí)進(jìn)行變速，但承載能力小，且不能保證兩軸嚴(yán)格同步。為克服這一缺點(diǎn)，在嚙合式離合器上裝以摩擦片，變速時(shí)先靠摩擦片把從動(dòng)輪帶到同步轉(zhuǎn)速后再進(jìn)行接合。行星齒輪傳動(dòng)變速器可用制動(dòng)器控制變速。變速器廣泛用于機(jī)床、車(chē)輛和其他需要變速的機(jī)器上。機(jī)床主軸常裝在變速器內(nèi)，所以又也叫主軸箱，其結(jié)構(gòu)緊湊，便于集中操作。

變速器是通過(guò)改變傳動(dòng)比，改變發(fā)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)拒，適應(yīng)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(duì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪牽引力及車(chē)速不同要求的需要。通俗上分為手動(dòng)變速器(MT)，自動(dòng)變速器(AT)，手動(dòng)/自動(dòng)變速器，無(wú)級(jí)式變速器。

一、變速器的選擇及其簡(jiǎn)介

（一）變速器的功用和要求 變速器的功用是根據(jù)汽車(chē)在不同的行駛條件下提出的要求，改變發(fā)動(dòng)機(jī)的扭 矩和轉(zhuǎn)速，使汽車(chē)具有適合的牽引力和速度，并同時(shí)保持發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。為保證汽車(chē)倒車(chē)以及使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系能夠分離，變速器具有倒檔和空檔。在有動(dòng)力輸出需要時(shí)，還應(yīng)有功率輸出裝置。

對(duì)變速器的主要要求是：

1.應(yīng)保證汽車(chē)具有高的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在汽車(chē)整體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)汽車(chē)載重量、發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)及汽車(chē)使用要求，選擇合理的變速器檔數(shù)及傳動(dòng)比，來(lái)滿(mǎn)足這一要求。

2.工作可靠，操縱輕便。汽車(chē)在行駛過(guò)程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動(dòng)跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)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(guò)采用同步器和預(yù)選氣動(dòng)換檔或自動(dòng)、半自動(dòng)換檔來(lái)實(shí)現(xiàn)。

3.重量輕、體積小。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計(jì)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(dòng)效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接檔。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐?rùn)滑油都可以提高傳動(dòng)效率。噪聲小。采用斜齒輪傳動(dòng)及選擇合理的變位系數(shù)，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(lèi)很多，按前進(jìn)檔位的不同可分為三、四、五和多檔變速器，根據(jù)軸的型式的不同，又有固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式（常配合行星齒輪傳動(dòng)）兩類(lèi)。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(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。

（二）變速器的結(jié)構(gòu)選擇

1-1 中間軸式變速器

從結(jié)構(gòu)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(xiàn)上。將它們連接即為直接檔，此時(shí)，齒輪、軸承不承受載荷而只傳遞轉(zhuǎn)矩，故而傳動(dòng)效率高，而且摩損小，壽命長(zhǎng)，噪音也較小。而在其他檔位上，經(jīng)過(guò)兩對(duì)連續(xù)齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)效率稍低。由于本設(shè)計(jì)中的汽車(chē)為重型貨車(chē)，且檔位多，傳動(dòng)比大，故本設(shè)計(jì)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(dòng)式，故使用在一檔和倒檔的較多，它們的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易。但是在換檔時(shí)齒輪端部產(chǎn)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(dòng)平穩(wěn)，噪聲很小，磨損小，壽命長(zhǎng)。唯一的缺點(diǎn)是工作時(shí)有軸向力的產(chǎn)生，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這個(gè)缺點(diǎn)可以在進(jìn)行軸的載荷計(jì)算時(shí)予以平衡。

通過(guò)比較兩種型式齒輪的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)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(jīng)濟(jì)性和便利性而定的，其余各檔全部采用斜齒圓柱齒輪傳動(dòng)，這樣充分發(fā)揮其傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。

二.機(jī)械式變速器方案的確定

1-1變速器傳動(dòng)方案及簡(jiǎn)圖

下圖所示方案，除一，倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動(dòng)。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(gè)只有八個(gè)前進(jìn)檔的變速器。

1-2 倒檔的選擇

與前進(jìn)檔位比較，倒檔使用率不高，而且都是在停車(chē)狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒檔，故多數(shù)方案采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換倒檔。為實(shí)現(xiàn)倒檔傳動(dòng)，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動(dòng)路線(xiàn)中，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案，也有利用兩個(gè)聯(lián)體齒輪方案的，前者雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是中間傳動(dòng)齒輪的輪齒，是在最不利的正、負(fù)交替對(duì)稱(chēng)變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，而后者是在較為有利的彎曲狀態(tài)下工作，并使倒檔傳動(dòng)比略有增加。

至此，我們可以參考《汽車(chē)設(shè)計(jì)》中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行討論。《汽車(chē)設(shè)計(jì)》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(yōu)點(diǎn)是換檔時(shí)利用了中間軸上的一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換檔時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換檔困難。圖c所示方案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理。圖d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)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(zhǎng)。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(zhǎng)度，有的貨車(chē)倒檔傳動(dòng)采用圖g所示方案。其缺點(diǎn)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(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。

在本設(shè)計(jì)中，由于整個(gè)變速器是由主，副兩個(gè)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。即《汽車(chē)設(shè)計(jì)》倒檔布置方案中的f）方案。

三、變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)

（一）變速器主要參數(shù)的選擇

一、檔數(shù)和傳動(dòng)比

考慮到車(chē)的最高車(chē)速110km/h,所以本變速器選擇8檔設(shè)計(jì)。整車(chē)性能參數(shù)：最大總質(zhì)量：2.5t

最高車(chē)速：110km/h

最大轉(zhuǎn)矩： 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

最高檔一般為直接檔，取，車(chē)輪半徑rdq=0.508m

取主減速器的傳動(dòng)比為：。

根據(jù)最大爬坡度確定一檔傳動(dòng)比

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

二、中心距的選取

中心距對(duì)變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的

強(qiáng)度。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初定：A=（14～17）Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；

初取14.6 代入數(shù)據(jù)求得：A=170.09, 故初取170mm

三、齒輪參數(shù)（1）齒輪模數(shù) 初選模數(shù)時(shí)，可以參考同類(lèi)型汽車(chē)的齒輪模數(shù)確定，也可根據(jù)大量現(xiàn)代汽車(chē)變速器齒輪模數(shù)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，找出模數(shù)的變化規(guī)律，即經(jīng)驗(yàn)公式。例如，可利用下列經(jīng)驗(yàn)公式初選模數(shù)：，mm

高檔齒輪K=1，mm

一檔齒輪

式中：

——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，Nm； ——變速器一檔傳動(dòng)比；

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

壓力角選取國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角??200

螺旋角根據(jù)貨車(chē)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(jù)下列公式初選：

直齒輪

斜齒輪

四、各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定

在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后，可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)

合本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明分配各檔齒數(shù)的方法。

確定一檔齒輪的齒數(shù) 1）確定一檔齒數(shù)

為了確定Z7和Z8的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和Zh: 直齒

圓整 取，四檔變速器示意圖

2)對(duì)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(shù)（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(rèn)為軸向力平衡。確定Ⅲ檔齒輪齒數(shù)（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(mǎn)足軸向力的平衡條件。

確定倒檔傳動(dòng)比

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

——（《汽車(chē)設(shè)計(jì)》第4版P96）根據(jù)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(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪9和齒輪8的齒頂圓之間應(yīng)保持0.5以上的間隙。假設(shè)取Z9=23，間隙＞0.5，齒輪能正常嚙合且不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，所以取Z9=23。

修正倒檔傳動(dòng)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(jù)推薦，提高高檔位齒輪的性能，均取為7級(jí)。螺旋方向

由于斜齒輪傳遞扭矩時(shí)要產(chǎn)生軸向力，故設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)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(jīng)軸承蓋由殼體承受。

確定副變速器齒數(shù)

與主變速器的計(jì)算方法一樣，可以求得副變速器各個(gè)齒輪的齒數(shù)，Z1=17，Z2=33，Z3=28，Z4=17。傳動(dòng)比經(jīng)過(guò)修正i=3.19。齒輪變位系數(shù)的計(jì)算

選擇變位系數(shù)首先要考慮到齒輪傳動(dòng)的使用場(chǎng)合和齒輪的材料和熱處理等，使變位后的齒輪性能達(dá)到預(yù)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(shù)的選擇受到一定條件的限制：外齒輪要保證加工時(shí)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(shí)不干涉。合理的選擇是既要滿(mǎn)足齒輪使用性能方面的要求，又滿(mǎn)足變位的限制條件。

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

四、齒輪的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核

五、軸承的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核

六、軸的設(shè)計(jì)、計(jì)算及校核

七、小結(jié)

六、參考資料

第四篇：外文翻譯-變速器設(shè)計(jì)

汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)

----------外文翻譯

我們知道，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在一定的轉(zhuǎn)速下能夠達(dá)到最好的狀態(tài)，此時(shí)發(fā)出的功率比較大，燃油經(jīng)濟(jì)性也比較好。因此，我們希望發(fā)動(dòng)機(jī)總是在最好的狀態(tài)下工作。但是，汽車(chē)在使用的時(shí)候需要有不同的速度，這樣就產(chǎn)生了矛盾。這個(gè)矛盾要通過(guò)變速器來(lái)解決。

汽車(chē)變速器的作用用一句話(huà)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(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的功率不變，功率可以表示為 N = wT，其中w是轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度，T是扭距。當(dāng)N固定的時(shí)候，w與T是成反比的。所以增速必減扭，減速必增扭。汽車(chē)變速器齒輪傳動(dòng)就根據(jù)變速變扭的原理，分成各個(gè)檔位對(duì)應(yīng)不同的傳動(dòng)比，以適應(yīng)不同的運(yùn)行狀況。

一般的手動(dòng)變速器內(nèi)設(shè)置輸入軸、中間軸和輸出軸，又稱(chēng)三軸式，另外還有倒檔軸。三軸式是變速器的主體結(jié)構(gòu)，輸入軸的轉(zhuǎn)速也就是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，輸出軸轉(zhuǎn)速則是中間軸與輸出軸之間不同齒輪嚙合所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)速。不同的齒輪嚙合就有不同的傳動(dòng)比，也就有了不同的轉(zhuǎn)速。例如鄭州日產(chǎn)ZN6481W2G型SUV車(chē)手動(dòng)變速器，它的傳動(dòng)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(dāng)汽車(chē)啟動(dòng)司機(jī)選擇1檔時(shí)，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(dòng)力經(jīng)輸入軸、中間軸和輸出軸上的1檔齒輪，1檔齒輪帶動(dòng)輸出軸，輸出軸將動(dòng)力傳遞到傳動(dòng)軸上（紅色箭頭）。典型1檔變速齒輪傳動(dòng)比是3:1,也就是說(shuō)輸入軸轉(zhuǎn)3圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈。

當(dāng)汽車(chē)增速司機(jī)選擇2檔時(shí)，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(dòng)力傳遞路線(xiàn)相似，所不同的是輸出軸上的1檔齒輪換成2檔齒輪帶動(dòng)輸出軸。典型2檔變速齒輪傳動(dòng)比是2.2:1，輸入軸轉(zhuǎn)2.2圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈，比1檔轉(zhuǎn)速增加，扭矩降低。

當(dāng)汽車(chē)加油增速司機(jī)選擇3檔時(shí)，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(dòng)直至將3檔齒輪鎖定在輸出軸上，使動(dòng)力可以從軸入軸—中間軸—輸出軸上的3檔變速齒輪，通過(guò)3檔變速齒輪帶動(dòng)輸出軸。典型3檔傳動(dòng)比是1.7:1，輸入軸轉(zhuǎn)1.7圈，輸出軸轉(zhuǎn)1圈，是進(jìn)一步的增速。

當(dāng)汽車(chē)加油增速司機(jī)選擇4檔時(shí)，撥叉將3/4檔同步器脫離3檔齒輪直接與輸入軸主動(dòng)齒輪接合，動(dòng)力直接從輸入軸傳遞到輸出軸，此時(shí)傳動(dòng)比1:1，即輸出軸與輸入軸轉(zhuǎn)速一樣。由于動(dòng)力不經(jīng)中間軸，又稱(chēng)直接檔，該檔傳動(dòng)比的傳動(dòng)效率最高。汽車(chē)多數(shù)運(yùn)行時(shí)間都用直接檔以達(dá)到最好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

換檔時(shí)要先進(jìn)入空檔，變速器處于空檔時(shí)變速齒輪沒(méi)有鎖定在輸出軸上，它們不能帶動(dòng)輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)，沒(méi)有動(dòng)力輸出。

一般汽車(chē)手動(dòng)變速器傳動(dòng)比主要分上述1－4檔，通常設(shè)計(jì)者首先確定最低（1檔）與最高（4檔）傳動(dòng)比后，中間各檔傳動(dòng)比一般按等比級(jí)數(shù)分配。另外，還有倒檔和超速檔，超速檔又稱(chēng)為5檔。

當(dāng)汽車(chē)要加速超過(guò)同向汽車(chē)時(shí)司機(jī)選擇5檔，典型5檔傳動(dòng)比是0.87:1，也就是用大齒輪帶動(dòng)小齒輪，當(dāng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)0.87圈時(shí)，被動(dòng)齒輪已經(jīng)轉(zhuǎn)完1圈了。

倒檔時(shí)輸出軸要向相反方向旋轉(zhuǎn)。如果一對(duì)齒輪嚙合時(shí)大家反向旋轉(zhuǎn)，中間加上一個(gè)齒輪就會(huì)變成同向旋轉(zhuǎn)。利用這個(gè)原理，倒檔就要添加一個(gè)齒輪做“媒介”，將軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向調(diào)轉(zhuǎn)，因此就有了一根倒檔軸。倒檔軸獨(dú)立裝在變速器殼內(nèi)，與中間軸平行，當(dāng)軸上齒輪分別與中間軸齒輪和輸出軸齒輪嚙合時(shí)，輸出

軸轉(zhuǎn)向會(huì)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(cè)的。由于有中間齒輪，一般變速器倒檔傳動(dòng)比大于1檔傳動(dòng)比，增扭大，有些汽車(chē)遇到陡坡用前進(jìn)檔上不去就用倒檔開(kāi)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(dòng)比的比值變化小，換檔容易而且平順。但檔位多的缺點(diǎn)就是變速器構(gòu)造復(fù)雜，體積大，現(xiàn)在輕型汽車(chē)變速器一般是4－5檔。同時(shí)，變速器傳動(dòng)比都不是整數(shù)，而是都帶小數(shù)點(diǎn)的，這是因?yàn)閲Ш淆X輪的齒數(shù)不是整倍數(shù)所致，兩齒輪齒數(shù)是整倍數(shù)就會(huì)導(dǎo)致兩齒輪嚙合面磨損不均勻，使得輪齒表面質(zhì)量產(chǎn)生較大的差異。

手動(dòng)變速器與同步器

手動(dòng)變速器是最常見(jiàn)的變速器，簡(jiǎn)稱(chēng)MT。它的基本構(gòu)造用一句話(huà)概括，就是兩軸一中軸，即指輸入軸、軸出軸和中間軸，它們構(gòu)成了變速器的主體，當(dāng)然還有一根倒檔軸。手動(dòng)變速器又稱(chēng)手動(dòng)齒輪式變速器，含有可以在軸向滑動(dòng)的齒輪，通過(guò)不同齒輪的嚙合達(dá)到變速變扭目的。典型的手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)及原理如下。

輸入軸也稱(chēng)第一軸，它的前端花鍵直接與離合器從動(dòng)盤(pán)的花鍵套配合，從而傳遞由發(fā)動(dòng)機(jī)過(guò)來(lái)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(zhuǎn)，中間軸及其上的齒輪也隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。中間軸也稱(chēng)副軸，軸上固連多個(gè)大小不等的齒輪。輸出軸又稱(chēng)第二軸，軸上套有各前進(jìn)檔齒輪，可隨時(shí)在操縱裝置的作用下與中間軸的對(duì)應(yīng)齒輪嚙合，從而改變本身的轉(zhuǎn)速及扭矩。輸出軸的尾端有花鍵與傳動(dòng)軸相聯(lián)，通過(guò)傳動(dòng)軸將扭矩傳送到驅(qū)動(dòng)橋減速器。

由此可知，變速器前進(jìn)檔位的驅(qū)動(dòng)路徑是：輸入軸常嚙齒輪－中間軸常嚙齒輪－中間軸對(duì)應(yīng)齒輪－第二軸對(duì)應(yīng)齒輪。倒車(chē)軸上的齒輪也可以由操縱裝置撥動(dòng)，在軸上移動(dòng)，與中間軸齒輪和輸出軸齒輪嚙合,以相反的旋轉(zhuǎn)方向輸出。

多數(shù)汽車(chē)都有5個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔，每個(gè)檔位有一定的傳動(dòng)比，多數(shù)檔位傳動(dòng)比大于1，第4檔傳動(dòng)比為1，稱(chēng)為直接檔，而傳動(dòng)比小于1的第5檔稱(chēng)為加速檔。空檔時(shí)輸出軸的齒輪處于非嚙合位置，無(wú)法接受動(dòng)力傳輸。

由于變速器輸入軸與輸出軸以各自的速度旋轉(zhuǎn)，變換檔位時(shí)合存在一個(gè)“同步”問(wèn)題。兩個(gè)旋轉(zhuǎn)速度不一樣齒輪強(qiáng)行嚙合必然會(huì)發(fā)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(mén)，以減少齒輪的轉(zhuǎn)速差。但這個(gè)操作比較復(fù)雜，難以掌握精確。因此設(shè)計(jì)師創(chuàng)造出“同步器”，通過(guò)同步器使將要嚙合的齒輪達(dá)到一致的轉(zhuǎn)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(huán)等組成，它的特點(diǎn)是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步。接合套、同步鎖環(huán)和待接合齒輪的齒圈上均有倒角（鎖止角），同步鎖環(huán)的內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產(chǎn)生摩擦。鎖止角與錐面在設(shè)計(jì)時(shí)已作了適當(dāng)選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進(jìn)行嚙合。當(dāng)同步鎖環(huán)內(nèi)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(zhuǎn)速迅速降低（或升高）到與同步鎖環(huán)轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)，齒輪相對(duì)于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)

速為零，因而慣性力矩也同時(shí)消失，這時(shí)在作用力的推動(dòng)下，接合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈接合，并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換檔過(guò)程

自動(dòng)變速器

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

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●P(停車(chē)擋)的使用

發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)只要選擋桿在行駛位置上，自動(dòng)變速器汽車(chē)就很容易地行走。而停放時(shí)，選擋桿必須扳入P位，從而通過(guò)變速器內(nèi)部的停車(chē)制動(dòng)裝置將輸出軸鎖住，并拉緊手制動(dòng)，防止汽車(chē)移動(dòng)。

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●R(倒擋)的使用

R位為倒擋，使用中要切記，自動(dòng)變速器汽車(chē)不像手動(dòng)變速器汽車(chē)那樣能夠使用半聯(lián)動(dòng)，故在倒車(chē)時(shí)要特別注意加速踏板的控制。

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●N(空擋)的使用

N位相當(dāng)于空擋，可在起動(dòng)時(shí)或拖車(chē)時(shí)使用。在等待信號(hào)或堵車(chē)時(shí)常常將選擋桿保持在D位，同時(shí)踩下制動(dòng)。若時(shí)間很短，這樣做是允許的，但若停止時(shí)間長(zhǎng)時(shí)最好換入N位，并拉緊手制動(dòng)。因?yàn)檫x擋桿在行駛位置上，自動(dòng)變速器汽車(chē)一般都有微弱的行駛趨勢(shì)，長(zhǎng)時(shí)間踩住制動(dòng)等于強(qiáng)行制止這種趨勢(shì)，使得變速器油溫升高，油液容易變質(zhì)。尤其在空調(diào)器工作、發(fā)動(dòng)機(jī)怠速較高的情況下更為不利。有些駕駛員為了節(jié)油，在高速行駛或下坡時(shí)將選擋桿扳到N位滑行，這很容易燒壞變速器，因?yàn)檫@時(shí)變速器輸出軸轉(zhuǎn)速很高，而發(fā)動(dòng)機(jī)卻在怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，油泵供油不足，潤(rùn)滑狀況惡化，易燒壞變速器。

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●D(前進(jìn)擋)的使用

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

D位的另一個(gè)特點(diǎn)是強(qiáng)制低擋，便于高速時(shí)超車(chē)，在D位行駛中迅速將加速踏板踩到底，接通強(qiáng)制低擋開(kāi)關(guān)就能自動(dòng)減擋，汽車(chē)很快加速，超車(chē)之后松

開(kāi)加速踏板又可自動(dòng)升擋。

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●S、L位低擋的使用

自動(dòng)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(shí)換入S位或L位能充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)，避免車(chē)輪制動(dòng)器過(guò)熱，導(dǎo)致制動(dòng)效能下降。但是從D位換入S位或L位時(shí)，車(chē)速不能高于相應(yīng)的升擋車(chē)速，否則發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)強(qiáng)烈振動(dòng)，使變速器油溫急劇上升，甚至?xí)p壞變速器。

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另外在雨霧天氣時(shí)，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(dòng)換擋的位置，以免汽車(chē)打滑。同時(shí)必須牢記，打滑時(shí)可將選擋桿推入N位，切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，以保證行車(chē)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.

第五篇：變速器設(shè)計(jì)-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(yè)

共 7 頁(yè)

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(yè)

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汽車(chē)變速箱動(dòng)態(tài)建模輪齒局部缺陷的早期檢測(cè)

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

阿勒旺大學(xué)

摘要

在研究齒輪系統(tǒng)中各種齒輪參數(shù)的振動(dòng)響應(yīng)和操作條件時(shí)，齒輪振動(dòng)的動(dòng)態(tài)建模是一個(gè)非常有用的工具。對(duì)早期的齒輪檢測(cè)提出了一種改進(jìn)理解的振動(dòng)信號(hào)，但還沒(méi)達(dá)到高的可靠性。但是，這項(xiàng)工作的目的是利用一個(gè)6自由度的齒輪動(dòng)力學(xué)模型對(duì)齒輪輪齒缺陷故障的早期檢測(cè)。該模型包括一對(duì)齒輪副、兩個(gè)軸、兩個(gè)慣性負(fù)載、動(dòng)力傳動(dòng)裝置和軸承。由于齒輪的誤差和變動(dòng)，該模型被采用時(shí)受到時(shí)變嚙合剛度、阻尼、反彈和勵(lì)磁的影響。模擬信號(hào)顯示的結(jié)果表明，隨著缺陷尺寸的增加加速度信號(hào)的振幅增加。模擬信號(hào)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(shì)，但和波峰因素相比峰值是一個(gè)比較好的指標(biāo)。關(guān)鍵詞：振動(dòng)加速度、系統(tǒng)建模、波峰因素、峰值、缺陷大小、齒輪嚙合、齒輪 專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)

JD，J1，J2，JL

驅(qū)動(dòng)電機(jī)、小齒輪、大齒輪和負(fù)載在一定時(shí)間內(nèi)的慣性矩 m1，m

1大齒輪、小齒輪的模數(shù) TD

發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩 TL

負(fù)載力矩 TF1，TF摩擦力矩

C1，C2

齒輪、軸承的粘滯阻尼系數(shù)

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(shù)量

f

寬度方向的缺陷

單位寬度的剛度 Kh?D，?1，?2，?L

驅(qū)動(dòng)電機(jī)、小齒輪、大齒輪和負(fù)載的角位移 ??D，??1，??2，??L

驅(qū)動(dòng)電機(jī)、小齒輪、大齒輪和負(fù)載的角速度

??，???，???，???

驅(qū)動(dòng)電機(jī)、小齒輪、大齒輪和負(fù)載的角加速度 ?D12L引言

在大多數(shù)過(guò)去的動(dòng)態(tài)建模研究領(lǐng)域中，解決問(wèn)題的重要辦法是全面使用計(jì)算機(jī)建模和仿真工具來(lái)輔助變速器的設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)。這種方法有兩種主要的障礙：（1）對(duì)齒輪傳動(dòng)中噪聲基本認(rèn)識(shí)的進(jìn)展是有限的和緩慢的。這是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)離合器傳動(dòng)系統(tǒng)中包括齒輪側(cè)隙、多值彈簧、非線(xiàn)性滯后等等。（2）齒輪發(fā)出的噪聲是一個(gè)系統(tǒng)問(wèn)題，并不是齒輪的唯一問(wèn)題。既使是工業(yè)研究領(lǐng)域已經(jīng)討論了這個(gè)問(wèn)題在不同階段所出現(xiàn)的不同問(wèn)題，但并沒(méi)有徹底覆蓋工作的框架，整個(gè)研究過(guò)程中的問(wèn)題依然存在。這主要是由于列車(chē)電力系統(tǒng)的復(fù)雜性，可能導(dǎo)致你的計(jì)算機(jī)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(duì)齒輪動(dòng)力學(xué)中提出的齒輪動(dòng)態(tài)建模進(jìn)行了審查。這次審查中，對(duì)不存在齒輪缺陷的齒輪動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行了討論。在過(guò)去的幾年里，研究人員對(duì)齒輪的動(dòng)態(tài)模型缺陷進(jìn)行了研究，其中包括點(diǎn)蝕、剝落、裂縫和齒輪折斷等。

單自由度系統(tǒng)模型中，對(duì)嚙合剛度的影響包括4個(gè)方面的因素，阻尼、齒輪誤差、輪廓變動(dòng)和齒側(cè)間隙，時(shí)變嚙合阻尼效應(yīng)也包含在這種情況中。解決問(wèn)題的方法是利用諧波平衡的方法。為了實(shí)現(xiàn)齒輪副的零振動(dòng)，提出了一種最優(yōu)化的計(jì)算方法。他們還利用齒輪副單自由度模型提出了一個(gè)近似的線(xiàn)性方程模型。

齒輪噪聲振動(dòng)是轎車(chē)和輕型貨車(chē)手動(dòng)變速箱中的不良振動(dòng)。不同于自動(dòng)變速箱的是，手動(dòng)變速箱沒(méi)有一個(gè)固有的高粘性阻尼液力變矩器以制止通過(guò)齒輪側(cè)隙造成的齒輪擺動(dòng)的影響。因此，無(wú)論是在車(chē)廂內(nèi)外由齒輪振動(dòng)和傳動(dòng)產(chǎn)生的噪聲，對(duì)車(chē)

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輛振動(dòng)的影響都非常大。隨著人們對(duì)汽車(chē)高性能振動(dòng)的追求，齒輪松動(dòng)、振動(dòng)以及其他汽車(chē)傳動(dòng)系產(chǎn)生的噪聲已成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。傳動(dòng)系統(tǒng)中的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是齒輪振動(dòng)的一種主要噪聲來(lái)源。手動(dòng)變速箱產(chǎn)生的齒輪噪聲是由于齒輪受到齒輪間隙振動(dòng)的影響。通過(guò)軸和軸承把碰撞產(chǎn)生的影響傳輸?shù)阶兯傧錃んw。

對(duì)齒輪副的動(dòng)態(tài)模型缺陷的研究結(jié)果表明，對(duì)齒輪副動(dòng)態(tài)模型缺陷已做了大量工作，用準(zhǔn)確的分析方法對(duì)齒輪振動(dòng)的檢測(cè)在當(dāng)時(shí)輪齒故障方面還沒(méi)得到發(fā)展。然而，本研究的目的是建立一個(gè)多自由度非線(xiàn)性模型用于研究，結(jié)果表明輪齒局部缺陷的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)是耦合振動(dòng)的響應(yīng)。由于他的產(chǎn)生一個(gè)典型的故障信號(hào)被假設(shè)為自然的脈沖信號(hào)。在不同操作條件下（負(fù)荷、轉(zhuǎn)速等），模擬人工對(duì)多級(jí)汽車(chē)變速器齒輪缺陷進(jìn)行了介紹。同時(shí)也對(duì)信號(hào)的仿真和實(shí)驗(yàn)處理進(jìn)行了介紹。信號(hào)處理技術(shù)

在各種各樣的信號(hào)處理技術(shù)中，波峰因素、峰值已用于分析整個(gè)振動(dòng)信號(hào)的早期故障。在本節(jié)中，波峰因素和峰值已被解釋。數(shù)學(xué)模型

汽車(chē)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(shù)適用于螺旋狀的輪齒時(shí)變嚙合剛度。式中m是模數(shù)(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(shù)據(jù)顯示了等效齒輪系統(tǒng)在齒輪變動(dòng)中變速箱齒輪系統(tǒng)的主要參數(shù)。

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