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毕业论文（设计）
题目：汽车5挡手动变速器设计
学生：
专业：车辆工程
学号：
指导老师：
2014年6月
汽车5挡手动变速器设计
摘要：变速器是连接发动机与传动系统的至关重要的部分，对它的合理设计能够保证汽车在各种不的工况下满足需求，而且他的合理与否决定了发动机的动力能否高效发挥。
本次针对前置后驱形式设计一台五档手动变速器，并且采用三轴式。这次设计主要考虑的是动力输出平顺、传动效率高、磨损消耗小、使用寿命长。同时在设计时还会尽量考虑工艺的优化和经济性的要求。
设计采用三轴式，所以其中设计了一个直接档，提高传动效率。变速器的换挡通过锁环式同步器实现，同时合理设计了一套与之相匹配的操作机构。在整个过程中，通过基本参数计算出变速器的各种数据，并且严格校核，保证能够满足设计和使用要求。
关键词：变速器锁环式同步器中间轴
Design on Car 5 Manual Transmission
Abstract：Transmission is connecting to the engine and transmission system is the important part with its reasonable design can ensure the normal order of the vehicle under various conditions, and he is reasonable or not determines the power of the engine can be efficient.
This design for the front drive form a three shaft five file manual mechanical transmission, the design main consideration is power output smooth consumption, high transmission efficiency, wear small, long life of service. At the same time also will try to consider in the design of process optimization and economy requirements.
Because of using three axis type, so designed a direct file, improve transmission efficiency . Transmission shift by the lock ring synchronizer, at the same time, the reasonable design a set of matching operator. Through the basic parameter to calculate the transmission of all kinds of data, another checking strictly, guaranteed to meet design ，use requirements.
Keywords：transmission synchronizer intermediate shaft
目录
1 绪论 (1)
1.1本次设计的目的及意义 (1)
1.2变速器的发展现状 (2)
1.3变速器设计面临的主要问题 (2)
1.4毕业设计任务及要求 (3)
2 变速器的总体方案确定 (4)
2.1变速器的功用及设计要求 (4)
2.2变速器传动机构的型式选择 (4)
2.2.1三轴式变速器与两轴式变速器传动方案 (4)
2.2.2倒档布局方案 (6)
2.3零部件结构方案分析 (7)
2.3.1齿轮型式 (7)
2.3.2变速器轴 (8)
2.3.3变速器轴承的选择 (8)
3 变速器主要参数的选择与齿轮设计 (9)
3.1变速器各档传动比的确定 (9)
3.1.1主减速器传动比的确定 (9)
3.1.2最低档传动比计算 (9)
3.1.3变速器各档速比的配置 (11)
3.1.4中心距 (11)
3.1.5变速器的外形尺寸 (12)
3.1.6齿轮参数的选择 (12)
3.1.7各档齿轮计算 (14)
3.2齿轮设计与计算 (19)
3.2.1齿轮材料的选择原则 (19)
3.2.2变速器齿轮强度校核 (19)
3.3轴的结构和尺寸设计 (30)
3.3.1轴的工艺要求 (30)
3.3.2初选轴的直径 (31)
3.4轴的强度校核 (32)
3.4.1轴的刚度验算 (33)
3.4.2轴的强度计算 (41)
3.5轴承选择与寿命计算 (46)
3.5.1输入轴轴承的选择与寿命计算 (46)
4 变速器同步器与操纵机构的设计 (51)
4.1同步器设计 (51)
4.1.1同步器类型的选取 (51)
4.1.2接近尺寸和分度尺寸 (51)
4.1.3滑块宽度、内啮合套缺口宽度 (51)
4.1.4同步器装配间隙 (52)
4.2 同步锁环主要尺寸确定 (53)
4.3 同步器校核 (54)
4.3.1同步器同步时间校核 (54)
4.4变速器的操纵机构 (56)
4.4.1变速器操纵机构的功用 (56)
4.4.2变速器操纵机构的要求 (56)
4.4.3换档位置 (57)
5. 结论 (60)
致谢 (61)
参考文献 (62)
1 绪论
1.1本次设计的目的及意义
随着经济实力和科学技术的不断的发展，汽车工业不断发展，逐渐成为我国重要的工业产业，汽车的使用已经遍布我国的大江南北。而随着中国加入WTO，老百姓生活水平和日常需求的不断增长，各类汽车及汽车用品等高级消费品已进入普通老百姓的家庭。
图1-1 00年到13年汽车生产和增长率
图1-2 00年到13年汽车销售和增长率
在我们国家，汽车算是先进行业，起步比起其他发达国家就晚了。随着我们汽车工业不断的发展，同时各式各样的汽车行业也在持续快速的发展。现如今的汽车设计师面临的紧迫问题，包括经济性，扎实工作，性能优良的设计，并契合我国汽车状况。
1.2变速器的发展现状
汽车变速箱的发展已经超过百年，其历程主要是了从单纯的手动方式成长为先进的自动。目前世界上的各个汽车公司的汽车使用各种不同类型的变速器。
它们自己独立的优点和缺点：MT最为省油、经济实用、具有很高的操控乐趣，同时也要求更高技术；AT燃油消耗最多，驾驶容易、乘坐更为舒适、零部件也很可靠；AMT 融合之前二者长处，换挡时会有间歇的动力暂停，乘坐会有不舒服感；无级变速器构造简单、高效大功率、车速稳定，传动带不耐用，不能承受较大的载荷；DCT燃油消耗比较低而且乘坐舒适性良好，手动变速器进化而来的先进变速器。
在中国国，据调查2007年手动变速器占据的市场比重为74%，拥有较大的市场份额。这些年来自动变速器的市场使用情况越快越好，用户群不断提高，而且还会继续提高，尤其是针对乘用车用户这些年来女性驾驶员越来越多，动档变速器更是深受这类女性群体的追捧。我们国家，自动档变速器的客户增长是还是十分可观的。但手动档变速器的低燃油消耗，以及独特的驾驶体验和操纵快感是不容忽视的，同时中国的各大驾校在对学员的驾驶技术教学中使用的普遍还是手动档。
针对中国变速器市场发展趋势，归纳目前变速器的发展具有以下几个规律：
一、在时间内，手动档变速器还是保持市场的主流，而AT拥有广阔的增长空间。
二、中国的汽车市场情况是多样的并且具有一定的复杂因素，变速器还会保持多元化发展，短时间内不会产生最后的唯一赢家。
三、展望未来，我们的自主汽车相关企业应该更多的聚焦DCT，它一定会有有非常好的前景。
1.3变速器设计面临的主要问题
汽车，高速发展的产物，工业不断的的高速前进，随着世界燃油储备的下降和价格的日渐上涨，针对汽车的各种配件和技术更加人性化和先进，变速器还要考虑许多问题：1．绿色节能、环保低排放、高效实用，多元丰富的变速器，必是变速器甚至汽车工业发展面临着的一个重大问题。
2．为什么AT会发展的那么迅猛，是因为有很简易的操纵。但同时也减少了驾车时驾驶员所拥有的操纵的趣味。因此，既要保证驾驶体验和操纵快感，同时，操作起来不会变的复杂，这也是一个不容忽视的问题。
3．设计更简单的结构、燃油消耗更低，效率更高，至始至终都是变速器设计要达到的目的。
1.4毕业设计任务及要求
这次毕业设计的目的是完成一台用于发动机前置后轮驱动的越野车上的五档手动变速器的设计和修正，选用长城哈弗H3作为参考。所要设计的是一台用作前置后驱手动五档机械式变速器，采用三轴式布局。
对变速器设计的主要任务有：
1、选择变速器类型；
2、确定变速器的基本参数；
3、计算变速器的齿轮参数，并校核；
4、计算变速器的轴的参数，并校核；
5、选择并计算同步器和换挡机构；
6、变速器三维建模。
2 变速器的总体方案确定
2.1变速器的功用及设计要求
变速器的作用就是能变换一、二轴转矩比，归属于齿轮传动。它是汽车动力系统重要的组成部分，主要用于改变从发动机的曲轴传出的动力，其中包括转矩和转速，目的是为了保证平稳起步、及时根据需求加速或减速、正常行驶、适应各种行驶工况下对动力输出的要求。
另外，变速器的作用还要求能够倒车、空挡滑行、动力中断。
变速器设计需要具备如下要求。
1. 保证汽车的动力足够，满足经济高效。在汽车统一设计时，根据汽车实际情况、发动机参数和汽车具体的使用要求，选择恰当的档数及传动比，来实行这一要求。
2. 设置空档，是为了能将发动机与传动系长时间分离用来满足实际要求；设置倒档，使发动机正常运转而车轮倒退。
3. 工作平顺，操作轻便。汽车在行驶过程中，不会发生跳档、脱档的安全隐患。
4. 质轻体小。主要有中心距决定。应采用各种有利措施降低中心距。
5. 噪声小。可选用斜齿轮，或者加以适当变位，提升制造工艺。
7. 零件标准化、部件通用化和变速器总成系列化等设计要求。
2.2变速器传动机构的型式选择
变速器类型丰富多样的，有不同的分类方式，大致可分为：有极、无极、不同档、两轴式、三轴式等
2.2.1三轴式变速器与两轴式变速器传动方案
如图2-1所示，就是三轴式，它的输入轴为第一轴，输出轴与中间轴的对应档位齿轮啮合，输入、输出轴同心。将一二轴直接联动，形成直接档。这个时候，齿轮、轴承及中间轴都不承受载荷，且通过第一、第二轴传递转矩。所以，该档具有很高的传动效率，同时噪音也非常小，三轴式变速器具有这样一个主要优点。当然它也有相应的缺点：只有直接档的效率比较高。
图2-1 轿车三轴式四档变速器
1.第一轴；
2.第二轴；
3.中间轴
如图2-2所示，就是二轴式。与前者来比较，它具有结构简单、布置紧凑的优点。只有最高档外传动效率较低。
如图所示，每个档的同步器都装在二轴轴上，原因是这样装同步器很方便；但是高档的同步器可装在一轴的后端。
两轴式变速器在高档运转时，齿轮和轴承都会受到不同的负荷，故会产生较大噪声，也增加了磨损，这是它不好的地方。，低档传动比的上限（ig=4.0~4.5）会受到很大限制。
图2-2 两轴式变速器
1.第一轴；
2.第二轴；
3.同步器
本次考虑的汽车是将发动机放在前面，使后轮作为主动轮，所以选用三轴式变速器
图2-3 中间轴式五档变速器传动方案
2.2.2倒档布局方案
倒档常用结构方案采用如下方式：
图2-4a在所以前进档的传动中，依次添加一个传动，构造就变得相对简单，但齿轮受到相反方向的变应力作用。这种布置方式多用在轿车和轻型货车的四档变速器中。
图b方案的好处是可以降低中间轴尺寸，但此时这样换挡也变得困难了。
图2-4c的方案容易产生换挡错乱。
图2-4d的方案针对前者的不足进行了优化，所以多用在在货车变速器中。
图2-4e把中间轴上的一档和倒挡齿轮加工为一体。
图2-4f的方案就很合适于齿轮副都采用常啮合齿轮，也让换挡变得轻便。
故选用2---4F。
图2-4倒挡布置方案
2.3零部件结构方案分析
2.3.1齿轮型式
变速器的齿轮常用直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。倒档常用直齿圆柱齿轮主，对于直齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮有更长的使用寿命、平稳的运转、更低的工作噪声，故此次设计倒档为直齿轮，其余各个档用斜齿轮。
设计为一个或两个独立的齿轮和轴，通过不同的连接方式连接。
过小的齿轮尺，又要求和轴分离，它的内径直径到齿根圆的厚度b（图2-5）就会降低齿轮的强度。所以通常b大于轮齿危险面的宽度。只要轴上的齿轮运转平稳，轮毂宽度，可以尽可能取大些，至少满足要求：
（2.1）
式中：——花键内径。
质量越强越好，厚度只要满足强度，尽量设计得薄些。尺寸为D2的1.25～1.40倍。
图2-5 变速器齿轮尺寸控制图
齿轮表面粗糙度越低，噪声越少，齿面磨损越缓慢，延长了齿轮寿命。
2.3.2变速器轴
变速器轴大多通过轴承安置在变速器壳的相应孔内。也可以根据实际安装条件将输出轴直接装在壳体孔上，保证牢靠。
如果采用通过齿轮的移动来换档，连接就利用矩形花键，从而对中性良好并且滑动也方便。中间轴通过平键连接二者。输出轴与齿轮则要保持一定的相对转动。同步器一般通过矩形花键连接。
倒档轴压入壳体孔，是固定不动的光轴，用螺栓固定。
综上所述，设计变速器轴时要仔细考虑安装的方便。另外，还要关注工艺上的问题。
2.3.3变速器轴承的选择
轴承也是变速器设计中非常重要的一部分，他能保证其中各个部件的相对运动和承受各种载荷。所以设计是要综合考虑轴承的使用，包括轴承的承载、安装位置、相对运动需求等。
3 变速器主要参数的选择与齿轮设计
表3.1长城哈弗H3基本参数
3.1变速器各档传动比的确定
3.1.1主减速器传动比的确定
行驶速度与转速具有如下关系：
377
.0i i rn
u g a （3.1） 式中： a
u ——行驶速度（km/h ）；
n ——发动机转速（r/min ）； r ——车轮滚动半径（m ）； g
i ——变速器传动比； 0
i ——主减速器传动比。
查表1.1：该车极速max a u =max a v =190km/h ；超速档就是最高档；发动机转速n =p
n =6000
（r/min ）；轮滚动半径由所选用的轮胎规格235/70 R16 得到
r = 235*0.7+16*25.4/2=367.7 (mm)
此次设计选择五档作为超速档，传动比为0.75. 传动比计算公式转换为：
83.5190
75.0367
.06000377.0377
.00=⨯⨯⨯==a g u i nr i 3.1.2最低档传动比计算
选择最低档传动比时，要综合实际车型的基本参数，如爬坡度、附着系数、承载能力和车轮半径等进行参考。
设计以当时就按照汽车在最大爬坡度时的工况下进行，这个时候该车的全部动力用来推动汽车爬坡。
用公式表示如下：
max max 0max sin cos ααηG Gf r
i i T t
g e +≥ （3.2）
式中：
G ——汽车满载重量(N)；
f ——滚动阻力系数 μ=0.01~0.02；
max
e T ——发动机最大扭矩(N ·m)； 0
i ——主减速器传动比； g
i ——变速器传动比； t
η ——传动效率（0.85~0.9）；
R ——车轮滚动半径；
max
α——最大爬坡度（一般轿车要求能爬上30%的坡，大约 7.16） 由公式（3.2）得：
t
e g i T r
G G i ηααμ0max max max 1)sin cos (+≥
（3.3）
已知：015.0=f ； 7.16max =α；r=0.367m ；170max =e T N ·m ；83.50=i ；g=9.8m/s 2；
875.0=t η，整备质量是1720kg ，满载质量得1720+65*5+10*5=2095kg ；
把以上数据代入（3.3）式：
64.2875
.083.517037
.0)7.16sin 8.920957.16cos 015.08.92095(1=⨯⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯≥ g i
一档是产生最大动力输出，保证驱动轮不会打滑。用公式表示如下：
ϕηn t
g e F r
i i T ≤10max
t
e n g i T r
F i ηϕ0max 1≤
（3.4）
式中： n F ——驱动轮路面法向反力，g m F n 1=；
ϕ ——驱动轮与地面间附着系数；ϕ一般取0.5~0.6。
更具所选车型：前轴承载20951=m kg ；ϕ取0.5，代入公式3-4：
38.4875.083.517037.05.08.920951≈⨯⨯⨯⨯⨯≤g i
所以，一档传动比的选择范围是：
38.464.21≤≤g i
故一档传动比为4.38。 3.1.3变速器各档速比的配置
按等比级数分配五个档传动比，即：
q i i i i i i i i ====5
4433221 55.175.038.44451===i i q
）
（修正为118.155.183.183.155.183.283.255.138
.4342312=========
q i i q i i q i i
3.1.4中心距
三轴式变速器，中心距A 就是输出轴与中间轴的位置差： 31max g e A i T K A η= 式中：
A ——变速器中心距（mm ）；
A K ——中心距系数；
max
e T ——发动机最大扭矩1；
1i ——一档传动比为4.38； g
η ——变速器传动效率，取95%。
乘用车A K =8.9~9.3
=A （8.9~9.3）395.038.4170⨯⨯⨯=（8.9-9.3）⨯8.91=79.30~82.87mm 通常乘用车中心距为60～80mm 。 初取A=80mm 。 3.1.5变速器的外形尺寸
变速器的横向尺寸，有具体的齿轮布置和操作机构确定。 轿车五档变速器外形轴向尺寸为（3.0~3.4）A
272~24080)4.3~0.3()4.3~0.3(=⨯==A L mm
初选长度为270mm 。 3.1.6齿轮参数的选择 1.模数
选取齿轮模数时一般要遵循如下原则： ①为了降低噪声，则应选用小模数，大齿宽； ②如果减轻质量，与前者反之；
③从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用同一种模数； ④模数的不同有利于提高强度；
⑤低挡齿轮选用大一些的模数，其他档位选用另一个相同模数。
乘用车，更主要的是降低工作噪声；对于货车，主要的减轻重量，故该参数可选得大些。
乘用车模数以该车排量作为主要参考，通过3.2可知，选取模数为3
=n m ，因为乘
用车主要是降低噪声，所以前进档所有档均采用斜齿轮。
为了优化制造工艺上，变速器中的各个结合套的模数是一样的，取2~3.5之间。本设计取2.5。 2.压力角α
压力角越小，则重合度更高，传动平顺性更好，噪声更小；反之，轮强度更高。
国家规定的标准压力角为20°，因此通常采用的压力角是20°。啮合套或同步器的压力角有20°、25°、30°等不同值，一般选用30°的压力角。为了加工方便，所以全部采用标准压力角20°。 3.螺旋角β
螺旋角越大，齿轮啮合的重合度越高，所以工作更加平顺、噪声更低。 螺旋角在30°以内增大时，轮齿强度相应增大，如果还持续加大，接触强度随着上升，但弯曲强度会突降。
螺旋角选用范围： 乘用车变速器：
两轴式变速器为20--30度 中间轴式变速器为22--34度 货车变速器：18--26度 本次设计螺旋角初选30°.
要注意选择斜齿螺旋角，目的是抵消轴上的对称轴向力。所以，中间轴上的所有齿轮全部为右旋，其余轴的全部斜齿轮反过来，壳体就可以通过轴承盖承受它的轴向力。
4.齿宽b
摘要 随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化、个性化已经成为汽车发展的趋势。而变速器设计是汽车设计中重要的环节之一。它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标，对轿车而言，其设计意义更为明显。在对汽车性能要求越来越高的今天，车辆的舒适性也是评价汽车的一个重要指标，而变速器的设计如果不合理，将会使汽车的舒适性下降，使汽车的运行噪声增大。本设计针对乘用车变速器进行系统深入的研究. 本设计结合机械变速器的设计方法，深入研究了变速器传动比的计算，挡数的分配，齿轮参数的计算，轴及轴承的选择等，从而使乘用车的舒适性和动力性有很大的提高。 关键字：传动比；齿轮参数；轴；轴承
ABSTRACT With the rapid development of automobile industry, the diversity of models, individual has become a developing trend. The transmission design is an important part of automotive design one. It is used to change the engines torque and reached the driving wheel speed, so its impact on vehicle dynamic performance and economy indicators, on cars, its more obvious sense of design. Performance in increasingly high demand on the car today, the vehicles comfort is an important index for evaluation of car, and transmission design, if unreasonable, will decrease the comfort of the automobile, so that the car is running the noise increases. The design for the passenger car transmission system in-depth study carried out The design combined with mechanical transmission design, in-depth study of the transmission gear ratio calculation, the distribution of the number block, the calculation of gear parameters, choice of shaft and bearing, so passenger comfort and dynamic have greatly improved. Key words: Transmission Ratio; Keeps Off The Number; Axis; Bearings
第1章绪论 随着科学技术的不断进步，汽车工业相应得到了迅速发展。特别是从汽车的大批量生产及汽车工业的大发展以来，汽车已为世界经济的发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献，掀起了一场划时代的革命ElI。 1.1选题目的及意义 自从汽车采用内燃机作为动力装置开始，变速器就成为了汽车重要的组成部分，现代汽车上广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点，但其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，故其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾，这对矛盾靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。因此，在汽车传动系中设置了变速器和主减速器，以达到减速增矩的目的。 变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。本次设计车型变速器可以在汽车行驶过程中在发动机和车轮之间产生不同的变速比，换档可以使得发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器通过离合器与发动机相连，变速器的输入轴就可以和发动机达到同步转速。通过本次变速器的设计可以使我们更好的了解变速器的构造和设计方法，把我们大学所学的知识连成线，穿在一起，让我们运用的更加熟练；并根据所确定的参数设计出了变速器的结构，在设计的过程中注重了变速器的合理性与实用性，最后画出了变速器的工程图，同时也为我们以后的工作打下了良好的基础，锻炼了我们的动手和实践能力，让我们的学习生活变的更有意义。 1.2国内外研究现状 近年来，随着微电子技术的飞速发展，电子控制自动变速器的问世，给汽车带来了更理想的传动系统。机电一体化技术进入汽车领域，推动汽车变速器装置的重大变革。自动变速器装置出现了电子化趋势，特别是大规模集成电路技术的发展，使由微机控制发动机和变速器换挡成为可能。目前，在汽车上所使用的自动变速器主要有以下几类：液力自动变速器、电子控制机械自动变速器和机械无级自动变速器。液力自动变速器（Automatic Transmission 或Automatic Transaxle，AT）的基本形式是液力变矩器与动力换档的旋转轴式机械变速器串联。从50年代起，装备液力自动变速器的轿
学号101102073029 毕业设计 EQ5050 汽车五档变速器设计 教学系：汽车工程系 指导教师：甘泉 专业班级：车辆工程1073班 学生姓名：陈育怀 2011年6月
摘要 本设计的题目是为中型载货汽车东风EQ5050设计变速器。该变速器为五档变速器，其中包括五个前进档和一个倒档。采用先进的整体式中间轴结构，三叉轴远距离操纵换档机构，使用锁销式同步器换档。该变速箱结构紧凑，体积小，传动效率高，有较大的速比范围，具有很好的经济性和动力性。 设计说明书包括以下一些内容： 1.绪论； 2.结构方案论证及选择； 3.变速器传动参数设计与计算，其中包括中心距、档位数，最大、最小传动比的确定，齿轮 各参数的选择与计算，轴的直径的选择，最后还有精确的配齿； 4.同步器设计理论及参数的确定； 5.齿轮的强度校核,轴的强度和刚度校核,变速器中渐开线花键和半圆键的校核,轴承寿命的 校核； 6.变速器工艺性与经济性分析； 7.列出本次设计的参考文献 最后是对本次设计的感想和对指导教师的致谢。 关键词传动比;中心距;同步器;强度;刚度;寿命
Abstract This paper is mainly about the gearbox design for EQ5050. The gearbox includes 5forward gears of speed, and one reverse gear. It uses advanced intermediate axis of the overall structure, proposes three-pronged axle remote control shifting gears agencies, and its shift organization uses lock-ring synchronizer. The transmission is cohesive, small size, has high transmission efficiency and has a good fuel economy and power. This paper mainly consists of under mentioned chapters: 1. Introduction; 2.Model comparison and selection; 3.Parameter selection and calculation, Including shaft distance，the number of gears, the determine of the largest and smallest gear ratio, gear various parameters choice and computation, axis diameter`s choice ,the final allocation of accurate teeth and so on; 4.Synchronizer design theory and and determination of parameters; 5.Check the intension of gears; Check the intension and rigidity of axles; Check the intension of splines and woodruff keys; Check the lift-span of bearings; 6.About the technical characteristics and economy properties of the gearbox; 7.List all those references in the final design. And finally is the thanks to instructs teacher and the expressing to this design. Keywords gear ratio; shaft distance; synchronizer; intension; rigidity; lift-span
第1章绪论 1.1本次设计的目的意义 随着经济和科学技术的不断发展，汽车工业也渐渐成为我国支柱产业, 汽车的使用已经遍布全国。而随着我国人民生活水平的不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。 在我国，汽车工业起步较晚。入世后，我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大，以及汽车行业持续快速发展，如何设计出经济实惠，工作可靠，性能优良，且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有机遇同时不得不承认在许多技术上，我国及发达国家还存在着一定的差距。 发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。在经济方面考虑合适的变速器也非常重。本次设计对轿车变速器的结构进行了介绍，阐述了轿车主要参数的确定，在机构方面选择了机械式变速器确定变速设计的主要参数，在变速器的寿命方面以及及变速器相关的操纵机构也进行了介绍。 1.2变速器的发展现状 汽车问世百余年来，特别是从汽车的大批量生产及汽车工业的大发展以来，汽车已经成为世界经济的发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献，掀起了一场划时代的革命。自从汽车采用内燃机作为动力装置开始变速器就成为了汽车重
要的组成部分，现代汽车广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点，但其转矩和转速变化范围较小, 而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，故其性能及汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾，这对矛盾靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。因此在汽车传动系中设置了变速器和主减速器，以达到减速增矩的目的。变速器对整车的动力性及经济性、操纵的可靠性及轻便性、传动的平稳性及效率都有着较为直接的影响。汽车行驶的速度是不断变化的，即要求汽车变速器的变速必要尽量多，尽管传统的齿轮变速器并不理想但以其结构简单、效率高、功率大三大显著特点依然占领者汽车变速器的主流地位。虽然传统机械师的手动变速器具有换挡冲击大，体积大，操纵麻烦等诸多缺点，但仍以其传动效率高、生产制造工艺成熟以及成本低等特点，广泛应用于现代汽车上。 早在1889年，法国标致研制成功世界上第一台手动机械式4挡齿轮传动汽车变速器。在现在汽车中，变速器的结构对汽车的动力性、经济性、操纵的可靠性及轻便性、传动的平稳性及效率等都有直接影响。变速器及主减速器及发动机的参数作优化匹配，可得到良好的动力性及经济性；采用自锁及互锁装置，倒档安全装置可使操纵可靠，不跳档、乱档、自动脱档和误挂倒档；采用同步器可使换挡轻便，无冲击及噪声；采用高齿、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低，降低噪声水平已成为提高变速器质量和设计、工艺水平的关键。随着汽车技术的发展，增力式同步器，双中间轴变速器，后置常啮合传动齿轮变速器，各种自动、半自动以及电子控制的自动换挡机构等新结构也相继问世切。
轿车5挡机械式手动变速器设计 摘要 随着汽车工业的发展，轿车变速器的设计趋势为增大变速器传递功率与重量之比，并要求变速器具有较小的尺寸和良好的性能。在给定发动机输出转矩、转速及最高车速、最大爬坡度等条件下，着重对变速器齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算。该型结构紧凑工艺性能好，适配性强，传动平稳噪声低，节油且成本低。 关键词：变速器；齿轮；同步器；设计
The Design of Car’s Five Blocked Mechanical Manual Gearbox Abstract Along with the development of the automobile industry,the trend of car transmission designing is to increase its transmission power and decrese its weight ,and hope have smaller size and excellent performance. In conditions that knowing the engine output torque , speed of engine and maximum speed of vehicles, maximum degree, focuson the designing of transmission gear structural parameters, axis geometry design computation; as well as the transmission and drive program structure design ，Structure by the process performance together, and fit and strong, smooth transmission and low noise, fuel-efficient and low cost。 Key words: transmission ; gear ; synchrotron ; design
a 毕业论文（设计） 题目：汽车5挡手动变速器设计 学生： 专业：车辆工程 学号： 指导老师： 2014年6月
汽车5挡手动变速器设计 摘要：变速器是连接发动机与传动系统的至关重要的部分，对它的合理设计能够保证汽车在各种不的工况下满足需求，而且他的合理与否决定了发动机的动力能否高效发挥。 本次针对前置后驱形式设计一台五档手动变速器，并且采用三轴式。这次设计主要考虑的是动力输出平顺、传动效率高、磨损消耗小、使用寿命长。同时在设计时还会尽量考虑工艺的优化和经济性的要求。 设计采用三轴式，所以其中设计了一个直接档，提高传动效率。变速器的换挡通过锁环式同步器实现，同时合理设计了一套与之相匹配的操作机构。在整个过程中，通过基本参数计算出变速器的各种数据，并且严格校核，保证能够满足设计和使用要求。 关键词：变速器锁环式同步器中间轴
Design on Car 5 Manual Transmission Abstract：Transmission is connecting to the engine and transmission system is the important part with its reasonable design can ensure the normal order of the vehicle under various conditions, and he is reasonable or not determines the power of the engine can be efficient. This design for the front drive form a three shaft five file manual mechanical transmission, the design main consideration is power output smooth consumption, high transmission efficiency, wear small, long life of service. At the same time also will try to consider in the design of process optimization and economy requirements. Because of using three axis type, so designed a direct file, improve transmission efficiency . Transmission shift by the lock ring synchronizer, at the same time, the reasonable design a set of matching operator. Through the basic parameter to calculate the transmission of all kinds of data, another checking strictly, guaranteed to meet design ，use requirements. Keywords：transmission synchronizer intermediate shaft
摘要 本设计的任务是设计一台用于轿车上的五档手动变速器。合理的设计和布置变速器能使发动机功率取得最合理的利用，从而提高汽车动力性和经济性。 设计部份表达了变速器的功用与设计要求，对该变速器进行了方案论证，选用了三轴式变速器。说明了变速器要紧参数的确信，齿轮几何参数的计算、列表，齿轮的强度计算、强度校核，轴的设计及强度校核。 该变速器具有两个突出的优势：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情形下仍然能够取得较大的一档传动比。 关键词：变速器齿轮轴 目录 第一章绪论 (1) 第二章变速器的整体方案设计 (6) 变速器的功用及设计要求 (6) 变速器传动机构的型式选择与结构分析 (7) 三轴式变速器与两轴式变速器 (7) 变速器主传动方案的比较 (9) 倒档的布置方案 (10) 变速器要紧零件的结构方案分析 (11) 齿轮型式 (11) 换档结构型式 (11) 轴承型式 (12) 传动方案的最终设计 (12) 第三章变速器要紧参数的选择与齿轮设计 ........................ - 12 -变速器要紧参数的选择....................................... - 13 -档位数和传动比.......................................... - 13 - 中心距.................................................. - 14 - 齿轮模数................................................ - 14 -
本科毕业设计说明书 某型乘用车五挡手动变速器设计PASSENGER CAR MANUAL TRANSMISSION DESIGN 学院（部）：机械工程 专业班级：车辆工程11-1 学生姓名：*** 指导教师：*** 2015 年06 月02 日
某型乘用车五挡手动变速器设计 摘要 本次设计针对小型前置前驱乘用车，综合考虑乘用车对乘坐舒适性、操作简便性、动力性以及燃油经济性等方面需求，进行五挡机械式变速器设计。变速器结构采用两轴式，同时采用锁环式同步器换挡机构，使换挡更及时、更准确、更平稳。设计过程包括动力参数分析、传动比分配、变速器结构设计以及各个零部件强度的校核。在结构设计中，运用CATIA软件进行三维建模和结构分析，最后根据确定的参数完成工程图纸的绘制。 关键词：乘用车，机械式变速器，结构分析，强度校核
PASSENGER CAR MANUAL TRANSMISSION DESIGN ABSTRACT The design is directed at small front precursor passenger cars. It takes various requirements into comprehensive consideration, such as comfort, ease operation, power performance and fuel economy.With two shaft type transmission structure, and using the lock ring synchronizer shifting mechanism at the same time, makes the shifting more timely, more accurate, more stable.Design process including analysis, dynamic parameters distribution of transmission ratio, the transmission structure design and strength check every parts and components.In structure design, using CATIA software for 3 d modeling and structure analysis, according to the determined parameters to complete drawing engineering drawings. KEYWORDS: passenger vehicles, mechanical transmission, structure analysis and strength check
摘要 汽车动力总成是汽车的核心部分。他的工作是将发动机功率的转换，功率有效地传递到驱动轮上和经济上适应，以满足汽车的需求。传输是一个重要的组成部分完成的动力总成的任务，而且关键部件，以确定车辆的性能之一。设计这款车的动力性，燃油经济性，可靠性和可移植性切换操作，稳定性和传输效率等的传输水平有直接的影响。随着汽车工业，汽车越来越多传动设计的发展趋势权力移交重量转移重量和需要传输具有更小的体积和良好的性能。 本文介绍了发动机的选择，程序确定的传输，传输设计，变速器同步设计，变速箱的设计。捷达在给定的发动机输出扭矩，速度和最大速度，最大爬坡能力条件。在齿轮轴等结构尺寸的设计计算的结构参数 关键词：变速器；齿轮；同步器；设计；结构
ABSTRACT Automotive Powertrain is the core of the car. His job is to convert the engine power, the power effectively transmitted to the drive wheels and economically adapt to meet the demand for cars. Power transmission is an important part of the completion of assembly mission, but the key component to determine the performance of the vehicle. Have a direct impact on the design of this car's power, fuel economy, reliability and portability switching operation, stability and transmission efficiency of the transmission level. With the auto industry, more and more cars drive design trends devolution weight and weight transfer required transmission with a smaller footprint and a good performance. This article describes the engine choice, the program determines the transmission, transmission design, transmission synchronous design, the gearbox design. Jetta at a given engine output torque, speed and the maximum speed, maximum gradeability condition. Structural parameters of gear shaft structure size design calculation Key words: Transmission；Gear；Synchronizer ；Design；Structure
三轴五档手动变速器设计 手动变速器是一种传动装置，用于改变发动机输出转速和转矩，以适 应不同道路条件和车速要求。三轴五档手动变速器是一种常见的手动变速 器设计，本文将详细介绍该变速器的设计原理和结构。 首先，三轴五档手动变速器由三根轴组成，分别是输入轴、中间轴和 输出轴。输入轴连接发动机和变速器，通过输入轴将发动机的转矩传递给 变速器。中间轴作为变速器的中间传动轴，承担着传递输入轴和输出轴间 的力矩负荷的任务。输出轴连接车轮，将变速器输出的力矩传递给车轮， 使车辆运行。 在设计变速器的齿轮传动系统时，需要考虑到变速器的传动比和传动 效率。传动比是指输入轴转速与输出轴转速的比值，决定了车辆的速度。 传动效率是指变速器传递输入轴功率至输出轴的效率，影响了车辆的燃油 消耗和行驶性能。 为了实现不同档位的变速，三轴五档手动变速器采用了不同的齿轮组合。对于较高的档位，一般使用直齿轮和斜齿轮传动，以提高传动效率。 而对于较低的档位和倒档，常使用螺旋锥齿轮和斜齿轮传动，以提供较大 的传动比。 此外，为了方便换挡操作，三轴五档手动变速器还需要设计换挡机构。换挡机构一般由操纵杆、同步器和齿轮选择机构组成。操纵杆通过控制同 步器的摩擦片接触，实现齿轮的切换。同步器则能够使得齿轮间的转速同步，以减少换挡时的冲击和磨损。 最后，为了提高变速器的可靠性和耐用性，还需要注意变速器的冷却 和润滑系统的设计。冷却系统通过散热片等部件来降低变速器的温度，以
保证变速器正常工作。润滑系统则通过齿轮箱内的润滑油来减少齿轮磨损和摩擦，延长变速器寿命。 综上所述，三轴五档手动变速器是一种常见的手动变速器设计，通过精确的齿轮传动和合理的换挡机构设计，实现了不同档位和速度的变速功能。在设计过程中需要考虑传动比、传动效率、换挡机构以及冷却和润滑系统等因素，以提高变速器的性能和可靠性。
三轴五档手动机械式变速器设计 三轴五档手动机械式变速器是一种常用于汽车和其他机械设备中的传 动装置。它的主要功能是通过不同齿轮的组合，将发动机产生的转矩传递 到车轮上，以达到不同车速和扭矩输出的目的。本文将从设计原理、组成 部件、工作原理和应用领域等方面进行详细分析。 在设计原理方面，三轴五档手动机械式变速器采用了齿轮组合的方式 来实现不同档位的切换。其中，三个轴分别是主轴、中轴和辅助轴。主轴 连接着发动机的输出轴，而中轴和辅助轴则与车轮相连。通过选择不同的 齿轮组合，可以实现不同的车速和扭矩输出。此外，机械式变速器还配备 了离合器和换档杆等控制装置，用于控制变速器的切换操作。 组成部件方面，三轴五档手动机械式变速器主要由齿轮、轴承、轴和 外壳等部件组成。齿轮是变速器中最重要的部件，它们通过啮合的方式将 能量传递给中轴和辅助轴。轴承则用于支撑轴的转动，并减少摩擦损耗。 轴则是连接各个部件的关键元件，它们通过齿轮的啮合将转动力传递到车 轮上。外壳则起到保护内部部件不受外界环境影响的作用。 工作原理方面，当发动机工作时，主轴将发动机输出的转矩传递给变 速器。通过离合器和换档杆的操作，选择相应的档位。当档位切换完成后，变速器将相应的齿轮组合固定在中轴和辅助轴上。当发动机转动时，齿轮 之间的啮合将能量传递给车轮，从而实现车辆的运动。 应用领域方面，三轴五档手动机械式变速器广泛应用于汽车和其他机 械设备的传动系统中。它在汽车领域中主要用于小型乘用车和商用车中， 由于其结构简单、可靠性高等特点，受到了广大车主的喜爱。此外，机械 式变速器也被用于工程机械、船舶等领域，以满足不同工况下的动力需求。
高级轿车三轴五档手动机械式变速器 设计说明书 目录 一、设计任务书 (4) 二、机械式变速器的概述及总体方案论证 (4) 2.1 变速器的功用、要求、发动机布置形式分析 (4) 2.2 变速器传动机构布置方案 (5) 2.2.1 传动机构布置方案分析 (5) 2.2.2 倒挡布置方案 (7) 2.3 变速器零部件结构方案分析 (8) 三、变速器主要参数的选择与主要零件的设计 (11) 3.1 变速器主要参数选择 (11) 3.1.1 档数与传动比 (13) 3.1.2 中心距 (14) 3.1.3 外形尺寸 (14) 3.1.4 齿轮参数 (15) 3.2 各档齿轮齿数的分配 (15) 3.2.1 确定一档齿轮的齿数 (15) 3.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数 (16) 3.2.3 确定其他档位的齿数 (18) 3.2.4 确定倒挡齿轮的齿数 (18) 3.3 齿轮变位系数的选择 (19) 四、变速器齿轮的强度计算与材料的选择 (22) 4.1 齿轮的损坏原因及形式 (22) 4.2齿轮的强度计算与校核 (22) 4.2.1齿轮弯曲强度计算 (23) 4.2.2齿轮接触应力 (24)
五、变速器轴的强度计算与校核 (26) 5.1变速器轴的结构和尺寸 (26) 5.1.1 轴的结构 (26) 5.1.2 确定轴的尺寸 (26) 5.2轴的校核 (27) 5.2.1 第一轴的强度与刚度校核 (28) 5.2.2 第二轴的校核计算 (29) 六、变速器同步器的设计及操纵机构 (30) 6.1 同步器的结构 (31) 6.2 同步环主要参数的确定 (33) 6.3 变速器的操纵机构 (35) 参考文献 (36)
本科学生毕业设计 五档变速器设计 系部名称：汽车与交通工程学院专业班级：车辆工程B07-2班学生姓名：常圣英 指导教师：姚佳岩 职称：副教授
黑龙江工程学院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of The Five gear Transmission Candidate：ChangShengying Specialty：Vehicle Engineering Class：B07-2 Supervisor：Associate professor . YaoJiayan
Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin
摘要 变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，是汽车总成部件中的重要组成部分，是主要的传动系统。变速器的结构要求对汽车的动力性、燃料经济性、换档操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。 本文设计研究了三轴式五档手动变速器，其目的主要是基于对机械原理、机械设计、AutoCAD等知识的熟练运用和掌握，同时运用汽车构造、汽车设计、材料力学、互换性测量等学科知识，对三轴式变速器的各部件进行设计，并利用AutoCAD软件绘制装配图和零件图等六项内容。首先，本文将概述变速器的现状和发展趋势，介绍变速器领域的最新发展状况。其次，对工作原理做了阐述，对不同的变速器传动方案进行比较，选择合理的结构方案进行设计。再次，对变速器的各档齿轮和轴以及轴承做了详细的设计计算，并进行了受力分析、强度和刚度校核计算,并为为这些元件选择合适的工程材料及热处理方法。对一些标准件进行了选型以及变速器的传动方案设计。简单讲述了变速器中各部件材料的选择。最后，本文将对变速器换档过程中的重要部件—同步器以及操纵机构进行阐述，讲述同步器的类型、工作原理、选择方法以及重要参数。 关键词：变速器；传动比；轴；齿轮；花键；校核
1.4L排量4X2型轿车5档手动变速器设计 1. 引言 随着汽车行业的发展，越来越多的人开始关注环保和燃油 经济性。因此，小型轿车成为了市场上的热门车型之一。为了满足消费者对高燃油经济性和良好操控性能的需求，一种 1.4L排量4X2型轿车5档手动变速器的设计受到了广泛关注。 本文将围绕这一设计展开，介绍其设计原理、工作原理和 优势，以及相关的市场需求和应用前景。 2. 设计原理 2.1 排量选择 1.4L排量被认为是小型轿车的理想选择。这一排量大小既 能满足日常使用的需求，又能在保证燃油经济性的同时，提供足够的动力。
2.2 变速器类型选择 手动变速器是一种传统的变速器类型，它通过操纵离合器和换挡杆来实现换挡操作。相比自动变速器，手动变速器具有更好的燃油经济性和操控性能。因此，选择手动变速器是这款轿车的一个重要设计原则。 2.3 档位选择 根据市场调研和消费者需求分析，5档手动变速器被认为是性能和经济性的最佳平衡点。5档档位能够满足日常驾驶的需求，同时在高速行驶时提供更好的稳定性和燃油经济性。 3. 工作原理 这款1.4L排量4X2型轿车的5档手动变速器的工作原理如下： 1.转动力源（发动机）产生的动力通过离合器传递至 变速器的输入轴； 2.操纵离合器踏板，使输入轴与主轴分离，断开动力 传递；
3.通过换挡杆操作选择不同的档位，改变主轴齿轮的 组合，以达到不同的传动比； 4.当选定档位后，操纵离合器踏板，将输入轴与主轴 连接起来，实现动力传递； 5.动力通过输出轴传递至车辆的驱动轮，驱动轿车前 进。 4. 优势 4.1 燃油经济性 这款1.4L排量4X2型轿车的5档手动变速器采用手动换挡方式，相比自动变速器具有更好的燃油经济性。手动变速器可以更精确地选择合适的档位，以适应不同的驾驶条件，从而更有效地利用燃油。 4.2 操控性能 手动变速器能够提供更好的操控性能。通过手动操作换挡杆，驾驶者可以更好地掌控车辆的动力输出和转向控制。这种操控性能不仅提升了驾驶的乐趣，还增加了驾驶安全性。
桑塔纳五档变速器设计 摘要：汽车的动力来自于发动机，而发动机输出的转矩和转速变化范围较小。因此，在 汽车传动系统中设置了变速器，主要是为了改变发动机传至汽车驱动轮上的扭矩和转速，以 满足汽车的各种行驶工况。 汽车变速器的设计趋势是增大其传递功率，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。本 次设计部分叙述了变速器的功用与设计要求，对变速器的选取进行了方案论证。确定了变速 器的基本结构，设计传动部分的各零部件，主要包括齿轮、轴、同步器等零部件的设计,并 对各齿轮和各轴的强度、刚度进行校核，从而保证变速器的安全使用。同时对操纵机构和同 步器的结构进行设计。设计计算完成后采用制图软件CAD对所设计的变速器进行绘图。 本次设计的是桑塔纳的变速器，选用了机械两轴式变速器,由五个前进挡和一个倒挡组成。这种变速器具有结构简单、容易布置和传动效率高等优点。 关键词：变速器；设计；校核；操纵机构 1绪论 汽车变速器经历了100多年的发展，已经成为了汽车上最重要的部件之一。 从最初采用侧链传动到手动变速器，再到现在无级自动变速器的普及，在汽车工 业技术不断前进的同时，变速器也向着更平顺、更省油、更富驾驶乐趣的方向不 断发展。纵观市场情况而言，手动变速器是经典不衰的变速器。早期的手动变速 器操作远不如现在方便，因为不带同步器，所以换挡要判断发动机转速和汽车速 度是否同步才能进行。直到后来在相邻齿轮间装上了同步器，换挡才不需要再去 判断车速了。手动变速器几乎贯穿了汽车的整个发展历史，而在今后很长的一段 时间内是不会被市场淘汰的，因为手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。 [1] 虽然自动变速器以及无级变速器已经普遍，但还是有很多的司机喜欢开手动 变速器的车，尤其是喜欢超车时手动变速器带来的优点，所以汽车厂家也不敢轻 易放弃使用手动变速器。另外，现在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是用手
乘用车两轴式五挡变速器传动机构设计 摘要 变速器用来改变发动机到驱动轮上转矩和转速.目的是在原地起步.爬坡.转弯加速 等各种工况下.是汽车获得不同的牵引力和速度.同时是发动机在最有利的工况范围内下工作.变速器设有空挡.可启动发动机汽车滑行.或停车时发动机到驱动轮的动力传递..变速器宿舍有倒档.是汽车各获得倒退行驶的能力.需要时.变速器还有动力输出功能. 因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处， 然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。 变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。一般通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱 有足够的刚性。 本文设计研究了两轴式五挡手动变速器，对变速器的工作原理做了阐述，变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计并讲述了变速器中各部件材料的选择。 关键词挡数；传动比；齿轮；轴；强度校核 目录 第1章绪论 .................................. 错误！未定义书签。 1.1 概述 (3) 1.1.1 设计二轴五档变速器的目的和意义 (4) 1.1.2 汽车变速器设计要求 (4) 1.1.3 研究变速的现状 (5) 1.2 变速器的设计思想 (5) 第2章变速器传动机构与操纵机构的布置 (6) 2.1 变速器传动机构的布置方案 (6) 2.1.1 变速器传动方案分析与选择 (6) 2.1.2 倒档布置方案 (7) 2.2 操纵机构布置方案 (8) 2.2.1 概述 (8) 2.2.2 典型的操纵机构以及锁止装置 (8) 2.3 本章小结 (10) 第3章变速器设计的总体方案 (12) 3.1 变速器主要参数的选择 (12) 3.1.1 档数 (12)