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前言

1.8L乘用车五档变速器设计及动力学分析

摘要

本论文以当前市场上的福克斯系列汽车的主要参数为基础设计了一台小排量汽车的五挡手动变速器。首先，制定出手动变速器的总体方案，包括手动变速器齿轮和轴的布置、齿轮换档方式、倒挡行驶的实现形式等。依据所学的理论知识，以汽车动力性及经济性的要求为前提，确定各挡齿轮的传动比。接着，确定各个齿轮的详细参数，并设计出轴的外形以及全部结构尺寸，并对这些零件进行校核使它们满足使用要求。最后，利用三维软件建立传动轴模型，利用对变速器的中间轴进行静力分析、模态分析，得出轴的受力变形图后验证了设计的合理性。

关键词：变速器；Pro/ENGINEER；Ansys；有限元分析

目录

TOC\o1-3\h\z\u前言 1

第1章变速器机构型式布置方案 2

1.1变速器的基本要求 2

1.2变速器传动机构的方案选择 2

第2章变速器主要参数的选择 4

2.1选取基本数据 4

2.2初选传动比 4

2.2.1主减速器传动比的确定 4

2.2.2最低挡传动比的计算 5

2.2.3变速器各挡传动比 6

2.3中心距的计算 6

2.4外形尺寸初算 6

2.5齿轮参数 7

2.5.1模数 7

2.5.2螺旋角 7

2.5.3压力角 8

2.2.4齿宽 8

2.5.5齿顶高系数 8

2.6各个挡位齿轮齿数的分配 8

2.6.1齿数和 9

2.6.2对中心距进行修正 9

2.6.3确定常啮合传动齿轮副的齿数 10

2.6.4确定其他各个挡位的齿数 10

2.6.5确定倒挡齿轮齿数 11

2.7齿轮变位系数的选择 11

2.7.1常啮合齿轮变位系数: 11

2.7.2一挡齿轮变位系数 12

2.7.3二挡齿轮变位系数 12

2.7.4三挡齿轮变位系数 12

2.7.5四挡齿轮变位系数 13

2.7.6倒挡齿轮变位系数 13

第3章变速器齿轮的强度计算 14

3.1各轴转矩的计算 14

3.1.1轴转矩 14

3.1.2中间轴转矩 14

3.1.2轴转矩 14

3.1.3倒挡轴转矩 14

3.2轮齿弯曲强度计算 14

3.2.1直齿轮弯曲应力 14

3.2.2斜齿轮弯曲应力 16

3.3轮齿接触强度计算 17

3.3.1计算曲率半径 18

3.3.2计算接触应力 19

第4章变速器轴的设计与校核 22

4.1初选轴的直径 22

4.2.轴的结构设计 22

4.3轴的刚度校核 23

4.3.1第二轴的刚度校核 24

4.3.2中间轴的刚度校核： 24

4.4轴的强度校核 25

4.4.1输出轴的强度校核 26

4.4.2中间轴强度校核 26

第5章同步器设计 28

5.1摩擦系数 28

5.2锁环的主要尺寸 28

5.3同步时间 28

5.4锁止角 29

第6章变速器主要部件的有限元分析 30

6.1有限元分析的一般步骤 30

6.2变速器轴的刚度分析 31

6.3变速器轴的模态分析 33

结论 36

前言

在今年1月23日，工信部发布的汽车行业2014年度经济运行数据显示：去年中国共生产汽，同比增长7.3％，销售汽，同比增长6.9％，继续保持产销量世界第一。中国要从汽车使用大国转变为汽车制造强国，必须有自主研发的能力，掌握核心的制造技术。汽车关键部件之一的变速器，仍然是目前国内还没有完全掌握的汽车零部件的关键技术。

手动变速器的传动效率高，功率大，油耗低，结构简单，一直受到生产厂商和消费者的喜爱，长期拥有一部分市场份额。国内一些制造基地也已经开发、设计、生产了很长的一段时间，技术已经较为成熟稳定。手动变速器相对于自动变速器生产制造较为容易，经过这些年的发展，国内很多厂商在自身制造经验的基础上，当引进先进技术自我吸收以后，在汽车制造的众多环节及部分核心技术上已经拥有了自主创新的能力，能满足国内消费者的基本需求。特别是近年来，市场上国产汽车长期有着自己的立足之地，例如国产SUV不断创造销量记录，这也从体现了我们国家的生产制造技术的一大进步。

随着汽车技术的升级换代取得的巨大成就，在发展的过程中，变速器向着操控舒适，传动效率高，油耗低，环保，低噪音的方向快速发展。变速器市场需求将持续增长。由于世界能源和日益激烈的市场竞争和