毕业设计（论文）中型货车变速器设计（含全套CAD图纸）.doc

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1、前言汽车问世百余年来，特别是从汽车产品的大批量生产及汽车工业的大发展以来，汽车已经对世界经济大发展和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。目前汽车上广泛采用的动力装置是汽油发动机和柴油发动机，它们的扭矩与转速变化范围都较小，而汽车的行驶条件非常复杂，行驶速度和行驶阻力的变化范围很大，为了解决这一矛盾，在汽车传动系中设置了变速器。变速器的发展趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。汽车自动变速器常见的有三种型式：分别是液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)、电控机械自动变速器(AMT)。本设计结合EQ1090汽

2、车变速器为例，从汽车的诞生与汽车工业的发展以及对人类社会的影响谈起，全面而系统的对汽车变速器进行了介绍，从汽车的总体参数的确定到最后的同步器选型，本设计共分为八个章节。全套设计，联系 1538937061 概述 1.1 汽车的诞生和发展汽车的诞生和发展，在历史的长河中给我们留下了许许多多的故事。汽车自上个世纪末诞生以来，已经走过了风风雨雨的一百多年。从卡尔.本茨造出的第一辆三轮汽车以每小时18公里的速度，跑到现在，从速度为零到加速到100公里/小时只需要三秒钟多一点的超级跑车。这一百年，汽车发展的速度是如此惊人！同时，汽车工业也造就了多位巨人，他们一手创建了通用、福特、丰田、本田这样一些在各国

3、经济中举足轻重的著名公司。19世纪末，出现了众多的汽车发明家和形形色色的汽车。同其他重大的发明一样，究竟是谁发明了第一辆汽车，成了人们长期争论的论题。汽车发展迄今已有100余年的历史了，但各个国家都有不同的汽车发展史，各国科学家们也不是相互隔绝、闭门造车的，他们之间有着千丝万缕的联系。可以说，综合各国不同的汽车发展史，就能更加全面地了解汽车的诞生和发展。1858年，法国里诺（Etienne Lenoir）发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。他的发动机燃煤气而不经压缩，用电火花点火，该发动机装在一辆三轮车上的作动力，这一报道登在1860年的报纸上。1862年，一种使用液体燃料采用原始化油

4、器的发动机诞生。1863年，这种发动机装在一辆三轮小客车上，从巴黎到乔维里博达来回跑了18公里，该车是采用火花点燃汽油机、具有行驶价值的第一辆汽车。蒸汽汽车和生产技术方面，美国具有明显的优势，大阿迷迪、博利是蒸汽汽车最著名的开拓者。1878年，他制造了前置发动机的勒曼萨尔汽车，采用差速器、链条驱动轮，方向盘装在垂直轴上，驾驶员座位在发动机之后，锅炉置于乘客间的后部位。同年，大阿米斯还发明了弹簧片做的前轮独立悬架装置，减轻了汽车行进中的振动但是蒸汽机由于其固有的缺陷-笨重和迟钝，没有能够使汽车走上实用和工业生产的道路。如今的汽车一般都采用内燃机驱动，这是蒸汽驱动汽车没有被认为是现代汽车鼻祖的主要

5、原因。1885年，德国人卡尔本茨研制成四冲程发动机，在进气口前装了一个滑阀，并采用高压点火线圈的火花塞，利用表面化油器产生混合气，而把调整器置于进气歧管上。卡尔本茨的单缸发动机排量为0.954升，转速为250转/分，输功率为0.49千瓦。本茨又在该种发动机的基础上设计了一辆用皮带传动的轻型三轮汽车，1886年6月首次在曼海姆市的街上运行。这就是卡尔本茨发明的举世人公认的第一辆汽车。1890年，勒内帕哈德和埃米尔勒瓦瑟仿制了德国人戴姆勒发明的汽车发动机，用金属罩裹住发动机放在汽车前端，并装了齿轮箱和变速器，汽车设计基本定型。 1908年，美国的福特T型（Ford-T）汽车开始在市场上出现，由此揭

6、开了汽车批量生产的序幕，并被汽车界认为是大众化汽车的开端。短几年时间，汽车已经从一种实验性的发明转变为关联产业最广、工业技术波及效果最大的综合性工业。因此，汽车工业的发展不仅依赖于汽车行业本身的技术进步，而且也取决于汽车工业应用这些技术的投资能力和世界汽车市场的投放容量，两者相互影响并受到整个经济形势的发展，及人们对环境要求和能源及原材料供应、意外变化及国家政策等的影响。例如第一次世界大战表明了汽车运输的机动性，而且还培训了不少驾驶军用卡车的驾驶员，他们中的很多人还学习到了一些汽车机械技术，于是战后汽车买卖兴隆，在美国，汽车制造商和附件的供应商全负荷生产仍不能满足要求的迅猛增长。汽车价格几倍于

7、战前。但时隔不久由于经济箫条汽车高需求即宣告结束。到了第二次世界大战后，在英国，汽车的需要量比第一次世界大战后更高，几乎生产多少就可售出多少。大战中的美国发了横财，战后的美国工业越发兴旺，汽车生产在世界上始终处于遥遥领先的地位。汽车、钢铁、建筑这三大工业曾被誉为“三大支柱”，而汽车工业更是美国工业骄傲的象征，长期以来，他们一直以研究豪华小汽车为主。但当1973年首次发生石油危机时，美国汽车工业便受到很大的冲击，而日本似乎对此早有察觉，他们大量研制生产的是小型节油汽车，结果终于在1980年把美国赶下了“汽车王国”的宝座，取而代之。 日本真可谓“后起之秀”，当历史进入20世纪，日本才出现第一部汽车

8、，几年后日本人才开始研制汽车。但谁又能料到1925年才第一次出口汽车(向我国上海)的日本，60年后竟然出口汽车达6400万辆，登上了汽车王国的宝座。这件事引起了全世界的广泛关注，成为汽车发展史上一个特大新闻。当然美国也决不会就此罢休，到底鹿死谁手还很难预料。未来的汽车市场仍是世界市场中竞争最为激烈的市场。有人以美国汽车之王通用汽车公司为例，它平均每15分钟用于汽车生产的投资就高达180万美元，这真是令人惊讶的数字。因此，人们预料在将来，只有资金庞大的汽车公司才能有这样的投资能力，不过由于有政府等各界支持，未来汽车舞台也不是大公司唱独角戏，中小型汽车公司也会有很大的发展。 为了占领未来汽车市场，

9、如今已有许多公司把各种先进技术和装备，如微型电子计算机、无线电通讯、卫星导航等等新技术、新设备和新方法、新材料广泛应用于汽车工业中，汽车正在走向自动化和电子化。有了卫星导航系统，汽车可接收交通卫星的通信资料， 确定汽车所在位 置，从而自动提供最优行车路线，并且显示出交通图；汽车的雷达系统可以把障碍物的距离和大小告诉给驾驶员，这样停车就更容易；而语言感知系统可以用图、表和声音告诉驾驶人员汽车的各个部位情况，此外还可按“音”行事，执行驾驶有关指令等等。另外汽车的能耗、排放废气、噪声和污染等公害也日将减少，安全性、使用方便性将日益提高，即使再次发生石油危机，汽车工业也不会受到很大的影响。专家们认为，

10、汽车是当前世界最主要的交通工具，在将来它仍然是世界上的主要交通工具，别的任何开工交通工具都不可能完全把汽车取代。汽车不仅已经成为我们生活中不可缺少的一部分，而且写着许多鲜为人知的创业史。让我们一起来回望这段历史，品味其中的辛酸与喜悦，体会汽车给我们带来的种种欢乐与梦想。1.2 变速器简介 现代汽车的动力装置，几乎都采用往复活塞式内燃机。它具有体积小，质量轻，工作可靠，使用方便等优点。其性能与汽车的动力性之间存在着较大的矛盾。发动机的扭矩，转速与汽车的牵引力，车速要求之间的矛盾，靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。为此，在汽车传动系中设置了变速器。即可使驱动车轮的扭矩增大为发动机扭矩的若干倍，同

11、时又可使其转速减小到发动机转速的若干分之一12。此外，汽车的使用条件颇为复杂，变化很大。如汽车的载重量、道路坡度、路面好坏以及交通情况等。这就要求汽车的牵引力和车速具有较大的变化范围，以适应使用的需要。当汽车在平坦的道路上，以高速行驶时，可挂入变速器的高速档；如果在不平的路面上或爬坡度较大的坡道时，应挂入变速器的低速档。根据汽车的使用要求，选择不同的合适的变速器档位，不仅是汽车动力性的要求，而且也是汽车颜料经济性的要求。例如汽车在同样的载货量，道路，车速等条件下行驶，往往可挂入较高的变速器档位，也可挂入较低的档位工作。此时只是发动机的节气门开度和转速或大或小而已，可是发动机在不同的工况下，颜料

12、的消耗是不一样的。一般变速器具有四个或更多的档位，驾驶员可根据情况选择合适的档位，使发动机燃料消耗量减小11。汽车在某些情况下，如今出停车场后车库，或在较、窄的路上掉头等，需要倒向行驶。然而，汽车发动机不能倒转工作，因此在变速器内设有倒档。此外，变速器还设有空档，可中断动力传递，以满足汽车暂时停驶和对发动机检查调整的需要。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。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，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。变速器的发展

13、趋势是越来越复杂，自动化程度也越来越高，自动变速器将是未来的主流。汽车自动变速器常见的有三种型式：分别是液力自动变速器(AT)、机械无级自动变速器(CVT)、电控机械自动变速器(AMT)。目前应用最广泛的是AT，AT几乎成为自动变速器的代名词。AT是由液力变扭器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来实现变速变矩。其中液力变扭器是最重要的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，兼有传递扭矩和离合的作用。与AT相比，CVT省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而是两组带轮进行变速传动。通过改变驱动轮与从动轮传动带的接触半径进行变速。由于取消了齿轮传动，因此其传动比可以随意变化，

14、变速更加平顺，没有换挡的突跳感。AMT和液力自动变速器（AT）一样是有级自动变速器。它在普通手动变速器的基础上，通过加装微电脑控制的电动装置，取代原来由人工操作完成的离合器的分离、接合及变速器的选挡、换挡动作，实现自动换挡。1.3 典型变速器举例分析1.3.1 通用Hydra-Matic通用可称得上是汽车自动变速器的鼻祖了。世界上第一个自动变速器就是1940年应用在美国通用的奥斯莫比尔汽车上的，它是一台串联式行星齿轮结构的液控变速器。而应用于凯迪拉克STS-V的最新Hydra-Matic六速自动变速器6L80，则可称得上是世界上最先进的液力自动变速器(AT)了。对于液力自动变速器来说，它的内部

15、其实也有挡位之分，只是取消了离合器。挡位越多，则换挡的平顺性就越好。目前常见的自动变速器一般都是四速的，即有4个前进挡。6L80则有6个前进挡，齿数比分别是1挡4.03、2挡2.36、3挡1.53、4挡1.15、5挡0.85、6挡0.67。显然，它比4速自动变速器具有更大的速比和更小的速比级差，因此变速时也就更加平顺。除了挡数更多以外，6L80还具有很多独有的特殊绝技：驾驶换挡控制系统通过它，司机将车辆从自动挡变成无需离合器的高性能五速手动挡。司机把排挡杆推到DSC位置上后，轻轻一碰就可以在指定的范围内利落、流畅地实现加减挡。在司机切换控制状态下，变速器控制模块会监控车辆的速度、发动机扭力以及

16、所使用的挡位来决定是否自动加挡，避免对动力总成造成破坏。每个挡位上都有滑行离合器，能在所有五个挡位上进行发动机制动。性能运算降挡系统在连续高速行驶后，阻止升挡，保持发动机制动。变速器控制模块根据驾驶行为来决定是否启动这一装置。如果系统发现车辆拐弯前速度下降，变速器可能会连降两挡以避免失速。性能运算换挡系统它在关闭油门高速水平加速时自动调节挡位，在油门重新打开时降挡迅速提升动力。变速器控制模块一旦察觉高速水平指令，这项功能立即启动。这款变速器还有在崎岖山路上减少“挡位搜索”的换挡稳定功能，带有制动助力的降挡监视功能，电控发动机制动，以及适应这些高动力、高扭力的新式发动机所需的新型双片式扭力变换器

17、。另外，SRX还配备了性能卓越的DowngradeDetection下坡刹车辅助系统。1.3.2 奥迪Multitronic变速器CVT无疑是变速最为平稳的自动变速器，但是它也有其弱点，比如传动带容易损坏，无法承受较大的载荷等，这些技术上的难关使得它一直以来多应用在小排量、低功率的汽车上。但是，奥迪的Multitronic变速器却打破了这一常规，将无级自动变速器(CVT)拓宽到了大排量、中高档车领域。传统的CVT的核心是数比变换器，由两组轮盘组和一条张紧的链条组成。Multitronic变速器对链条的结构进行了改进，它采用一种称为多片式链带的传动组件，其链条采用了层状的结构，每一层都有销钉来承

18、受齿轮组斜面给予的压力。此外，链条也是由很多的片组成，从而分化了其所承受的拉力，增加了传输转矩的适应性。这种组件大大拓展了无级变速器的使用范围，能够传递和控制峰值高达280N/m的动力输出，其传动比超过了以前各种自动变速器的极限值，完全可以满足奥迪A6、A8这样的大型车的要求。Multitronic还利用了湿式多片式离合器，取代了以前传统CVT和普通自动变速器车上的液压变矩器。这种离合器和F1赛车采用的半机械式电子离合器极为相似，它耗能少，反应更快，而且具有质量小、尺寸小、传动效率高的特点。Multitronic对液压控制系统也作了优化，它内部有两个活塞，而且高压油路和冷却油路彼此是独立的，这

19、样油泵输油量就比常规配置中的输油量要低得多，也就提高了变速器的效率，行驶性能也因此得到改善。传统无级变速器的“橡胶效应”和“离合器打滑现象”也随之消失。全新的电子控制系统中还包含了DRP动态控制程序，它能对驾驶员使用油门踏板的方式进行评估，从而确定是把重点放在性能上还是经济性上。若是强调经济性，当车速低至60km/h以下时，它会根据事先设计好的以经济性为主的特性图，通过调低速比，将发动机的转速转化成车辆前进的动力。如果驾驶员把油门踩到底，该程序立即切换到用于驱动的特性图，并转换到低速挡，这时即使行车速度很低，发动机也会以最大功率输出所需的高转速运转。在正常驾驶条件下，它会在这两个极端之间选择最

20、合适的速比。1.3.3 雷诺R25 F1 赛车变速器雷诺的R2赛车在2005年的F1大奖赛中，可以说是风光无限，力压法拉力、迈凯伦、威廉姆斯等老牌劲旅，而稳居第一。这除了得益于车手的优秀表现外，更与明显改善的赛车性能密不可分，R25赛车的6挡半自动变速器自然也是功不可没。F1赛车的变速器一般是电控机械自动变速器(AMT)形式，它像手动变速器那样操纵灵活、能最大限度地发挥车手的驾驶经验，同时，它内部采用电脑实现自动换挡控制，因此又和自动变速器一样控制简便，可以说是个半自动变速器。这种变速器集成了手动变速器和自动变速器的优点，因此成为F1赛车的首选。目前大多数车队普遍采用7挡AMT变速器，即赛车有

21、7个前进挡和1个倒挡。而R25却有所不同，采用6挡半自动变速器。由于少了一挡，在高速时会有些吃亏，但是，由于变速比的不同，它还是会在中低速时获得更大的扭矩，以提高赛车的加速能力。而本赛季雷诺R25的杰出表现，也认证了这种设计的合理性：在最高车速上，R25并不占优势，甚至比F2005要差一些，但是它的加速性能突出，在比赛一开始就能迅速摆脱其他赛车。而且在加减速频繁的转弯处，它的出色加速性能使其他赛车很难超过1.4 变速器的要求及功能变速器的要求对于变速器的要求，除一般的便于制造、使用、维修以及质量轻，尺寸紧凑外，主要还有以下几点：1) 汽车具有良好的动力性和经济性指标；2) 具有较高的传动效率；

22、3) 操纵轻便，工作可靠，噪声小；4) 具有空档和倒档变速器的功能变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。它的功用是：1)在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如在高速路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常在50km/h左右。空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则当满载上坡时，行驶阻力便很大。而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。2) 实现倒车行驶汽车发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速箱中设置的倒档来实

23、现汽车倒车行驶。3) 实现空档当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。变速箱由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成。变速传动机构的主要作用是改变转矩和转速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的变换，即实现换档，以达到变速变矩。机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。所以本设计就是使汽车在不同的使用条件下，选择合适的变速器

24、挡位，使汽车的动力性和经济性都可以达到要求。并使汽车动力传动方向不改变的条件下，使汽车实现倒向行驶，利用空档切断发动机动力的传送。2 汽车总体参数的选择及计算2.1 汽车主要尺寸的确定 汽车的主要尺寸有外廓尺寸、轴距、轮距、前悬、后悬、货车车头和车厢尺寸等6。1) 外廓尺寸GB158989汽车外廓尺寸限界规定汽车外廓尺寸长：货车、越野车、整体式客车不应超过12m，但铰接式客车不超过18m，半挂汽车列车不超过16.5m，全挂汽车列车不超过20m；不包括后视镜，汽车宽度不超过2.5m；空载、顶窗关闭状态下，汽车高不超过4m；后视镜等单侧外伸量不得超出最大宽度处250mm；顶窗、换气装置开启时不得超

25、出车高300mm。2) 轴距轴距对装备质量、汽车总长、最小转弯直径、传动轴长度、纵向通过半径有影响。当轴距短时，上述个指标减小。此外，轴距还对轴荷分配有影响。轴距过短会使车厢长度不足或后悬过长；上坡或制动是轴荷转移过大，汽车制动性和操纵稳定性变坏；车身纵向角振动增大，对平顺性不利；万向节传动轴的夹角增大9。3) 前轮距和后轮距增大轮距，随之而来的是室内宽并有利于增加侧倾刚度。但是此时汽车总宽度和总质量增加，并影响最小转弯直径变化。受汽车总宽度不得超过2.5m限制，轮距不宜过大。但在取定的前轮距范围内，应能布置下发动机、车架、前悬架和前轮，并保证前轮有足够的转向空间，同时转向杆系与车架、车轮之间

26、有足够的运动间隙。在确定后轮距时应考虑两纵梁之间的宽度、悬架宽度和轮胎宽度及它们之间应留有必要的间隙。4) 前悬和后悬前、后悬长时，汽车接近角和离去角都小，影响汽车通过性能。对长头汽车，前悬不能缩短的原因是在这段尺寸内要布置保险杠、散热器、风扇、发动机等部件。从撞车安全性考虑希望前悬长些，从视角度考虑又要求前悬短些。前悬对平头汽车上下车的方便性有影响，前钢板弹簧长度也影响前悬尺寸。长头货车前悬一般在11001300mm。货车后悬长度取决于货箱、轴距和轴荷分配的要求。轻型、中型货车的后悬一般在12002200mm之间，特长货箱汽车的后悬可达2600mm，但不得超过轴距的55%。轿车后悬长度影响行

27、李箱尺寸。客车后悬长度不得超过轴距的65%，绝对值不大于3500mm。对于三轴汽车，若二、三轴为双后轴，其轴距应按第一轴至双后轴中心线的距离计算；若一、二轴为双转向轴，其轴距按一、三轴的轴距计算。5) 货车车头长度货车车头长度系指从汽车的前保险杠到驾驶室后围的距离。车身形式即长头型还是平头型对车头长度有绝对影响。此外，车头长度尺寸对汽车外观效果、驾驶室居住性和发动机的接近性等有影响。6) 货车车厢尺寸要求车厢尺寸在运送散装煤和袋装粮食时能装足吨数。车厢边板高度对汽车质心高度和装卸货物的方便性有影响，一般应在450650mm范围内选取。车厢内宽度应在汽车外宽符合国家标准的前提下适当取宽些，以利缩

28、短边板高度和车厢长度。行驶速度能达到较高车速货车。使用过宽的车厢会增加汽车迎风面积，导致空气阻力增加。车厢内长应在能满足运送上述货物额定吨位的条件下可能取短些，以利于减小装备质量。2.2 汽车质量参数的确定2.2.1 整车装备质量 整车装备质量是指车上带有全部装备，加满燃料、水，但没有装货和载人时的整车质量。整车装备质量对汽车的成本和使用经济性均有影响。目前，尽可能减少整车整备质量的目的是通过减轻整备质量增加装载量或载客量；抵消因满足安全标准、排气净化标准和躁声标准所带来的整备质量的增加；节约燃料。减少整车整备质量的措施主要有：采用强度足够的轻质材料，新设计的车型应使其结构更合理。减少整车整备

29、质量，是从事汽车设计工作中必须遵守的一项重要原则。2.2.2 汽车的载客量和装载质量 1) 汽车的载客量 轿车的载客量用坐位数表示。微型和普通级轿车为24座；中级以上轿车为47座。城市大客车的载客量，由等于座位数的乘客和站立乘客两部分构成。站立乘客按每平方米810人计算。长途大客车和专供游览观光用的大客车，其载客量等于座位数7。2) 汽车的装载质量汽车的装载质量是指在硬质良好路面上行驶时允许的额定装载量。汽车在碎石路面上行驶时，装载质量约为好路面的75%85%。越野汽车的装载量是指越野行驶时或在土路上行驶时的额定装载量。3) 质量系数质量系数是指汽车装载质量与整车质量的比值，即。该系数反映了汽

30、车的设计水平和工艺水平，值越大，说明该汽车结构和制造工艺越先进。参考同类汽车选定的以后，可根据值计算出整车的装备质量。4) 轴荷分配汽车的轴荷分配是指汽车在空载或满载静止状态下，各车轴对支承平面的垂直载荷，也可以用占空载或满载总质量的百分比来表示。轴荷分配对轮胎寿命和汽车的使用性能有影响。从轮胎磨损均匀和寿命相近考虑，各个车胎的载荷应相差不大；为了保证汽车有良好的动力性和通过性，驱动桥应有足够大的载荷，而从动轴载荷可以适当减少；为了保证汽车具有良好的操纵稳定性，转向轴的载荷不应过小。汽车的发动机位置与驱动形式不同，对轴荷分配有显著影响。2.2.3 汽车性能参数的确定1. 动力性参数1) 最高车

31、速 随着道路条件的改善，汽车特别是中、高级轿车的最高车速有逐渐提 高的趋势。轿车的最高车速大于货车、客车的最高车速。级别高的轿车的最高车速要大于级别低些轿车的最高车速。微型、轻型货车最高车速大于中型、重型货车的最高车速，重型货车最高车速较低。2) 加速时间t 汽车在平直的良好路面上，从原地 开始以最大的加速强度加速到一定车速所用去的时间称为加速时间。对于最高车速的汽车，常用加速到所需的时间来评价，对于低于的汽车，可用的加速时间来评价。3) 上坡能力 用汽车满载时在良好路面上的最大坡度阻力系数来表示汽车上坡能力。因轿车、货车、越野汽车的条件不同，对它们的上坡能力要求也不一样。通常要求货车能克服3

32、0%坡度，越野汽车能克服60%坡度。4) 汽车比功率和比转矩 比功率是汽车所装发动机的标定最大功率与汽车最大总质量之比。它可以综合反映汽车的动力性。轿车的比功率大于货车和客车，货车的比功率随总质量的增加而减小。为保证路上行驶车辆的动力性不低于一定的水平，为防止某些性能差的车辆防碍交通，应对车辆的最小比功率做出规定。比转矩是汽车所装发动机的最大转矩与汽车总质量之比。它能反映汽车的牵引能力。不同的车型的比功率和比转矩范围见上表。2. 燃油经济性参数汽车的燃油经济性用汽车在水平的水泥或沥青路面上，以经济车速或多工况满载行驶百公里的燃油消耗量来评价。该值越小燃油经济性越好。级别低的轿车，百公里燃油消耗

33、量要低于级别高的轿车。3. 最小转弯直径 8转向盘转至极限位置时，汽车前外转向轮轮辙中心在支承平面上的轨迹圆称为最小转弯直径，它用来描述汽车转向机动性，是汽车转向能力和转向安全性能的一项重要指标。转向轮最大转角、汽车轴矩、轮矩等对汽车最小转弯直径均有影响。对机动性要求高的汽车，应取小些。2.3 发动机的选择2.3.1 发动机形式的选择当前汽车上使用的发动机仍然是以往复式内燃机为主。它分为汽油机、柴油机两类。与汽油机比较，柴油机具有较好的燃油经济性，使用成本低，在相同的续驶里程内，可以设置容积小些的油箱。柴油机压缩比可以达到1523，而汽油机一般控制在810；柴油机热效率高达38%，而汽油机为3

34、0%；柴油机工作可靠，寿命长，排污量少。根据发动机汽缸排列形式不同，发动机有直列、水平对置和V型三种。汽缸直列式排列具有结构简单、宽度窄、布置方便等优点。但当发动机缸数多时，长度尺寸长，在汽车上布置困难，因此直列式适用于6缸以下的发动机。此外，直列式还有高度尺寸大的缺点。根据发动机冷却方式不同，发动机分为水冷与风冷两种。大部分汽车用水冷发动机，因为它具有冷却均匀可靠、散热良好、躁声小和能解决车内供暖问题，以及加大散热器面积后，能较好适应发动机增压后散热的需要等优点。水冷发动机的主要缺点是冷却系结构复杂；使用与维修不方便；冷却性能受环境温度影响较大，夏季冷却水容易过热，动机又容易过冷，并且在室外

35、存放，水结冰后能冻坏气缸缸体和散热器。当选用尺寸和质量小的发动机时，不仅有利于汽车小型化、轻量化，同时在保证客厢内都有足够空间的条件下，还能节约燃料。 2.3.2 发动机主要性能指标的确定1.发动机最大功率和相应转速我们可以根据所需的最高车速，用下式估算发动机最大功率 （21）式中：为传动率效率，取90% ； 为汽车总质量， 为重力加速度，取10；为滚动阻力系数，取0.02 ；A为汽车正面投影面积，A=h 为最高车速，取120 为空气阻力系数，取1.0则： (22)最大功率转速的范围如下：汽油机的在30007000，因轿车最高车速高，值多在4000以上，轻型货车的值在40005000之间，中型

36、货车的值更低些。最大功率转速2. 发动机最大转矩及相应转速我们可以用下式计算确定 （23）式中： 为转矩适应性系数，一般在1.11.3之间，取1.2 ； 为最大功率转矩，一般在40005000之间，取4000 ； 为发动机最大功率，得180则： （24）最大转矩转速，选在1.42.0之间，取1.6，则 （25）3 变速器结构方案的选择 机械式变速器因具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点，在不同形式的汽车上得到广泛应用。目前，汽车上采用的变速器汽车上采用的变速器结构形式是多种多样的，这是由于各国汽车的使用、制造、修理等条件不同，也由于各种类型汽车的使用要求不同所决定的。尽管如此，

37、一般变速器的结构形式，仍具有很多共同点。多种结构形式都有其各自的优缺点，这些优缺点随主观和客观条件的变化而变化。因此，设计人员应深入实际，收集质料，调查研究，对结构进行分析比较，并尽可能地考虑到产品的系列化、通用化和标准化，最后确定较合适的方案。3.1 变速器轴式的选择根据轴式的形式不同，分为固定轴式和旋转轴式两类。固定轴式又分为两轴式、中间轴式、双中间轴式和多中间轴式变速器。固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。现代汽车大多数都采用三轴式变速器。究竟采用哪一种形式，除了汽车总布置的

38、要求外，主要考虑以下三个方面：3.1.1 变速器的径向尺寸 两轴式变速器，它的前进档均由一对齿轮传递动力，当需要大的传动比十，需将主动齿轮做得小些，而将从动轮做得很大，因此两轴的中心距和变速器壳的相关尺寸也必然增大。而三轴式变速器，由两对齿轮传递动力，在同样传动比的情况下，可将大齿轮的径向尺寸做得小些，因此中心距及变速器壳的相关尺寸均可减小。3.1.2 变速器的寿命 两轴式变速器的低档齿轮副，大小相差悬殊，小齿轮工作循环次数比大齿轮要高得多。因此小齿轮的寿命，比大齿轮的寿命短。三轴式变速器各前进档（除直接档），均为常啮合斜齿轮传动，大小齿轮的径向尺寸相差较小，工作循环次数和齿轮寿命也比较接近。

39、用直接档工作时，因第一轴与第二轴直接连在一起，齿轮只是空转，并不传送动力，故不影响齿轮寿命。3.1.3 变速器的效率两轴式变速器，虽然可以有等于1的传动比，但仍要经过一对齿轮传递动力，因此有功率损失。而三轴式变速器，可将输入轴和输出轴直接相连，得到直接档。这种动力传递方式，几乎无功率损失，且躁声较小。 所以根据上述的三个方面，本设计采用三轴式变速器。3.2 变速器的工作原理中型货车变速器采用五档的，它共有5个前进档和一个倒档，第五档为直接档，没有超速档。它的结构特点如下：1）第二轴的二、三档和四、五档之间各装有一只同步器。2）第二轴的二、三、四档齿轮，都与中间轴齿轮啮合，即为常啮合齿轮，并且都

40、空套在第二轴上。3）中间轴一档齿轮（直齿）与中间轴制成一体，其余齿轮都用半圆键固定在轴上。4）中间轴一档齿轮又是倒档齿轮。5）二档齿轮后端，用一个带内华建的止推垫圈限位。3.2.1 变速器动力传递路线1）空档：变速器对外不输出动力。2）一档：将齿轮Z2前移与齿轮Z10捏合，动力从第一轴1齿轮Z10齿轮Z9中间轴齿轮Z1第二轴2输出动力。3）二档：将同步器6后移与齿轮Z3的齿圈套合，动力从第一轴1传动齿轮Z10齿轮Z9中间轴3齿轮Z4齿轮Z3同步器6第二轴2输出动力。4）三档：将同步器6前移，并与齿轮Z6的齿套合，动力从第一轴1传动齿轮Z10传动齿轮Z9中间轴3三档主动齿轮Z5三档从动齿轮Z6同

41、步器6第二轴2输出动力。5）四档：当同步器5后移，并与四档从动齿轮Z7得齿圈套合。动力从第一轴1传动齿轮Z10传动齿轮Z9中间轴3四档主动齿轮Z8四档从动齿轮Z7同步器5第二轴2输出动力。6）五档：将同步器5前移，并与齿轮Z10的齿圈套合，动力从第一轴1传动齿轮Z10同步器5第二轴2输出动力。7）倒档：将倒档从动齿轮Z2后移，并与倒档主动齿轮Z12捏合，动力从第一轴1传动齿轮Z10传动齿轮Z9中间轴3一档主动齿轮Z1倒档常啮合齿轮Z11、Z12倒档齿轮Z2第二轴2输出动力。3.3 齿轮安排各齿轮副的相对安装位置，对于整个变速器的结构布置有很大的影响。各档位置的安排，应考虑以下四个方面的要求：1

42、）整车总装置根据整车的总布置，对变速器输入轴与输出轴的相对位置和变速器的轮廓形状以及换档机构提出要求。2）驾驶员的使用习惯有人认为人们习惯于按档的高低顺序，由左到右或有右到左排列来换档，但是也有人认为应该将常用档放在中间位置，而将不常用的低档放在两边。3）提高平均传动效率为提高平均传动效率，在三轴式变速器中，普遍采用具有直接挡的传动方案，并尽可能地将使用时间最多的档位设计成直接档。4）改善齿轮受载状况各档齿轮在变速器中的位置安排，应考虑齿轮的受载状况。承受载荷的低档齿轮，一般安置在离轴承较近的地方，以减小的变形，使齿轮的重叠系数不致下降过多。变速器齿轮主要是因接触应力过高而造成表面点蚀损坏，因

43、此将高档齿轮安排在离两支承较远处较好。该处因轴的变形而引起齿轮的偏转角较小，故齿轮的偏载也小。3.4 换档的结构方式目前汽车上的机械式变速器采用的换档结构形式有三种：1）滑动齿轮换档通常是采用滑动直齿轮进行换档，但也有采用滑动斜齿轮换档的。滑动直齿轮换档的优点是结构简单、紧凑、容易制造。缺点是换档时齿端面承受很大的冲击，会导致齿轮过早损坏。并且直齿轮工作躁声大，所以这种换档方式，一般仅用在倒档上。采用滑动斜齿轮换档，虽然工作平稳、承载能力大、躁声小的优点。但它的换档仍然避免不了齿端面承受冲击，所以现代汽车的变速器中，前进档采用滑动齿轮换档的已甚为少见。2）啮合套换档用啮合套换档，可将构成某传动

44、比的一对齿轮，制成常啮合的斜齿轮。而斜齿轮上另外有一部分做成直的接合齿，用来与啮合套相啮合。这种结构既具有斜齿轮传动的优点，同时克服了滑动齿轮换档时，冲击力集中在12个齿上的缺陷。3）同步器换档现在大多数汽车的变速器都采用同步器。使用同步器可减轻接合齿 换档时引起的冲击及零件的损坏。并且具有操纵轻便，经济性和缩短换档时间等优点，从而改善了汽车的加速性，经济性和山区行驶的安全性。上述的换档方案，可以同时用在同一变速器中的不同档位上。所以本设计考虑的原则是不常用的倒档和一档，采用结构较简单的滑动直齿轮或啮合套的形式。对于常用的档位则采用同步器。3.5 倒档的结构方案及倒档轴的位置倒档齿轮的结构及其

45、轴的位置，应与变速器的整体结构方案同时考虑。倒档设计在变速器的左侧或右侧在机构上均能实现，不同之处是挂倒档时驾驶员移动变速杆的方向改变了。在结构布置上，要注意的是在不挂入倒档时，为了防止意外挂入倒档，一般在挂倒档时设有一个挂倒档时需克服弹簧所产生的力，用来提醒驾驶员注意。倒档齿轮不能与第二轴齿轮有啮合的状况。换倒档时能顺利换入倒档，而不和其它齿轮发生干涉。4 变速器主要参数的确定4.1 变速器档数及各档传动比 变速器档数的多少对汽车动力性、经济性影响很大。档数多，可以使发动机经常在最大功率附近的转速工作，而且十发动机转速变化范围小，发动机平均功率高，故可提高汽车的动力性。即提高汽车的加速能力和

46、爬坡能力。档数多也增加了发动机在低油耗区工作的可能性，因而提高了汽车的燃料经济性。但它的缺点是使变速器的结构复杂、质量增大、操纵不轻便等3。所以本设计采用的是五档变速器。首先，确定低档传动比时，要考虑下列因素：汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车最低稳定车速及主要传动比等。4.1.1 根据最大爬坡度确定一档传动比汽车在最大上坡路面行驶时，最大驱动力应能克服轮胎与路面间滚动阻力及上坡阻力。由于汽车上坡行驶时，车速不高，故忽略空气阻力，这时有： （41）式中：为最大驱动力为滚动阻力为最大上坡阻力。带入式（41），得 （42） 式中： 为发动机最大扭矩； 为变速器一档传动比； 为主传动器传动比； 为汽车传动系总效率； 为汽车总质量； 为重力加速度； 为道路最大阻力系数； 为驱动轮滚动半径； 为滚动阻力系数； 为道路最大上坡角。4.1.2 根据驱动轮与路面的附着力确定一档传动比汽车行驶时，为了使驱动轮不打滑，必须使驱动力等于或小于驱动轮与路面间的附着力，此条件可用下列不等式表示： （43）式中： 为道路附着系数，计算时取； 为驱动轮