车辆工程毕业设计论文-福克斯20轿车变速器的设计(编辑修改稿)

车辆工程毕业设计论文-福克斯20轿车变速器的设计(编辑修改稿)内容摘要：

%,美国将达到35%,不过在这当中 ,AMT 和 CVT 将要挤占部分份额。 进入 80 年代 ,五十铃、伊顿、 ZF 等公司研制电子控制机械自动变速器并装车成功后 ,福特公司、大众公司、菲亚特公司、雷诺公司和丰田公司等也相继开展 AMT 的研究和开发。 1995 年本田的部分 Civic 轿车装用了 AMT。 1996 年宝马 M3 轿车所采用的“ M 序列式变速器”就是在原来的 M3 型 6 档手动机械变速器基础上作了大幅度的改进 ,以全新的电液控制系统代替了传统的机械式变速器的操纵系统 ,并可选择自动变速和手动变速两种模式。 ZF 公司也推出了其电控机械自动变速 器新产品 —— ASTRONIC 系列。 由于机械式自动变速器是采用现代电子技术改造传统手动变速器而得到的 ,其研究时的一个初衷就是考虑机械变速器部分可以借用原有的结构 ,因而新增生产设备较少。 但这也限制了为改善自动变速器性能所要求的一些结构上的变化。 据统计 ,截至 1996 年底 ,装备金属带式 CVT 的轿车就已达 120 多万辆。 最近 ,日本本田汽车公司和荷兰的 VDT(Van Doorne39。 s Transmissie .)变速器公司共同研制的新型无级变速器已装备在了本田 1996Civic HX 型轿车上。 日产汽车公司原定在 21 世纪进入 CVT 的实用化阶段 ,但因该公司近几年经营情况不理想 ,为有利于抢占市场 ,现已明显加快了 CVT 实用化步伐 ,电子控制的哈依帕CVT 已装在蓝鸟等排量 2L 的轿车上。 据统计 ,目前装有 CVT 的轿车约 120 万辆 ,发动机排量大多在 ~。 预计随时间增加 ,无级变速器的装车率 ,日本将达到 15%,而美国将达到 38%。 这主要集中在中小排量的轿车上 ,用于大功率传递时仍有一些问题需要解决。 另外 ,美国一些高校的研究机构以及装备液力自动变速器量最大的通用汽车公司也正在加紧 CVT 的研制和试装车。 由此可看出 4 国外汽车企业对 CVT的态度已由举棋不定转向了加速发展 [3]。 国内研究现状 我国从 60 年代起 ,就在“红旗” 770 轿车上使用了具有 2 个前进档的液力自动变速器 ,1975 年又研制出具有 3 个前进档的 CA774 液力自动变速器。 80 年代初 ,老“红旗”轿车因油耗高而停止生产。 油耗高的原因除液力自动变速器效率问题外 ,更主要的要归因于其高达 排量的发动机。 此外 ,除在部分军用车辆上使用了液力自动变速器外 ,国内汽车行业几乎与自动变速器无缘。 甚至有人认为 ,中国在 20xx 年以前不需要自动变速器。 随着中国的改革开放 ,大量国外轿车进 入我国市场 ,其中许多中高档轿车是带有自动变速器的 ,而其类别几乎全部是液力自动变速器。 这也使一大批汽车修理企业对液力自动变速器的维修变得十分熟悉。 由于对自动变速器良好性能的逐渐认识 ,用户的需求量越来越大 ,使国内汽车企业加快了自动变速器的发展步伐。 1998 年 ,一汽大众公司生产的“捷达王”已将自动变速器列为选装件。 神龙汽车公司也在其“富康” 的车型上推出了电控式液力自动变速器。 上海通用汽车公司在所生产的别克“世纪”轿车上装备了目前最为先进的一种液力自动变速器 —— 4T65E型四档电控自动变速驱动桥。 而广州本 田“雅阁”轿车 ,自动变速器几乎是标准配置。 因此 ,在国产车上选装液力自动变速器已成为必然之势。 从研究与生产环节来看 ,CA770 液力自动变速器生产过近 20xx 台 ,加之工程机械、军用车辆采用动力换档的行星齿轮变速器已有很多年的历史 ,近几年 ,国内也为大功率车辆研制成功电控自动变速器 ,因此可以说 ,在液力自动变速器的研究、生产以及修理方面均有一定的基础。 但目前国产轿车所装用的液力自动变速器全部都依靠进口。 不过通用汽车公司在上海的合资企业已开始试生产4T65E 型四档电控自动变速驱动桥。 当然 ,完全国产化还有一段路要走。 在电子控制机械式自动变速器方面 ,国内有关部门也正在进行研究，目前已生产出样机。 至于机械式无级变速器 ,早在十年前 ,国内就有高校购买过国外样机作分析研究 ,但苦于经费问题 ,无法深入进行。 近一两年一些高校才又开始重新起步。 根据国外目前 CVT 应用的趋势和所做的预测 ,CVT 可能是小功率 (发动机排量2L 以下 )液力自动变速器最有威胁的挑战者 ,国内市场前景不容忽视。 但要想完全依靠国内自己的力量做成实用的 CVT,既不现实 ,时间上也不允许。 走技术引进的道路是一条捷径。 按照我国汽车工业产业政策的规划 ,到 20xx 年我国轿车产量将 达 400 万辆 , 5 不过这个目标可能过于乐观。 届时年产 200 万辆轿车是完全有可能的 ,而由于大量非职业驾驶人员的出现和对汽车性能要求的提高 ,装备自动变速器的至少占10%,再加上部分大客车也采用自动变速器 ,对自动变速器的需求量将在 20 万台以上 ,这对于我国的汽车工业而言 ,将是一个极好的机遇 ,同时也是一场新的挑战[4]。 汽车变速器设计的目的和意义 21 世纪，汽车工业成为中国经济发展的支柱产业之一，汽车企业对各系统部件的设计需求旺盛。 其实，汽车与人一样，也有着整套健康系统的有机结合体。 发动机是心脏，车轮、底盘与悬挂 是躯干和四肢，然而链接他们的，是类似于人体经脉的变速器系统。 如果汽车丧失了变速器这个中心环节，心脏、四肢、与躯干再好，汽车也只能如同植物人般成为废铁一堆。 可以说，变速器是伴随着汽车工业出现的必然产物，是汽车上的必需品。 在完成了最基本的传动功能之外，我们对变速器的要求也越来越高，这是变速箱演变过程的首要催产素。 由此可见，对汽车的变速器进行研究具有十分重要的意义。 变速器是汽车的重要部件之一，主要实现汽车在行进过程中变速及倒车功能。 通过改变传动比，改变发动机曲轴的转拒，适应在起步、加速、行驶以及克服各种道路阻碍 等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速不同要求的需要。 变速器的好坏还体现在挡位区间是否清晰、换挡是否平顺。 道理很简单，一个挡位模糊、换挡艰涩的变速器是不会为汽车带来流畅的动力分配也不会为驾驶者带来惬意的驾驶乐趣的。 因此变速器的设计对汽车性能至关重要。 变速器组成零件较多，零件之间的装配关系相当复杂。 对于车辆工程专业的本科学生，通过本毕业设计可以充分复习所学知识，并能提高计算机及软件使用水平，为以后的工作打下坚实基础 [5]。 汽车变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等 各种行驶工况下，使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工作。 通过对福克斯 轿车变速器的设计，让我充分了解变速器的构造和设计过程，锻炼我的动手能力、独立思考能力和绘图能力。 汽车变速器的设计方法和研究内容 在本次设计中，由于是对传统的变速器进行改进型设计，在设计中参考其他福克斯轿车的变速器，采用了锁环式同步器的换挡方式。 在设计中，我除了对汽车变速器的结构进行了合理的布置外，还运用了材料 6 力学、机械原理、机械设计等知识，对变速器的重要零件 — 轴和齿轮进行受力分析，强度、刚度的校核 ，以及为这些零件选择合理的工程材料和热处理方法，同时也为变速器选择合理的同步器和操纵机构 [6]。 在设计的初期，我上网寻找变速器的相关资料，尤其是变速器的各部件的功用；在设计的第二阶段，通过参考其他车型的的变速器，对变速器 进行整体结构布置，校核轴和齿轮的强度、刚度，选择材料 ；在第三阶段的主要任务是绘制变速器的装配图和重要的零件图，确定个零件的精度等级及其它参数；最后，是对整体论文的编写整理整个设计过程中的各种资料，以及对前期设计中的错误做出修改。 本次设计主要是依据参考福克斯轿车的参数，通过对变速器各部分参 数的选择和计算，设计出一种基本符合要求的手动 5 挡变速器。 本文主要完成下面一些主要工作： （ 1）参数计算。 包括变速器传动比计算、中心距计算、齿轮参数计算、各档齿轮齿数的分配； （ 2）变速器齿轮设计计算。 变速器齿轮尺寸计算；变速器齿轮的强度计算及校核 ；计算各轴的 尺寸计算及校核 ；齿轮强度计算及检验； （ 3）变速器 轴设计计算。 包括各轴直径及长度计算、轴的结构设计、轴的强度计算 ； （ 4）变速器轴承的选择及校核； （ 5）同步器的设计选用和参数选择 ； （ 6）变速器操纵机构的设计选用； （ 7）变速器箱体的结构设计。 7 第 2 章 变速器主要参数的选择 变速器档数 及各档传动比 变速器档数 的确定 对不同类型的汽车，具有不同的传动系档位数，其原因在于它们的使用条件不同、对整车性能要求不同、汽车本身的比功率不同。 而传动系的档位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。 档数多少还 影响相邻的低档与高档间传动比的比值。 档数多，则此比值小，换档容易。 相邻的低档与高档间传动比的比值不应大于 ，而且高档区相邻档位之间的传动比比值要比低档区相邻档位之间的比值小。 档数多的缺点是使变速器的结构复杂、质量增大、操纵不轻便等 [7]。 近年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。 目前，乘用车一般用4～ 6 个档位的变速器。 发动机排量大的乘用车变速器多用 5个档。 商用车变速器采用 4～ 5个档或多档。 总质量 以下的货车多采用四档变速器，总质量 ～ 的货车多采用五档变速器。 本次设计采用 5档变 速器。 主要技术参数 排量 车重 1360Kg(空载 ) 满载 1360+65 4=1620Kg 发动机最大功率 104/5500KW/rpm 发动机最大转矩 180/轮胎规格 195/65R15 长宽高 4342 1840 1500mm 主减速比的确定 () 式中 : au —— 汽车行驶速度 （ km/h）； n —— 发动机转速 （ r/min）； 0 iirnuga 8 r —— 车轮滚动半径 （ m）； gi —— 变速器传动比 ； 0i —— 主减速器传动比。 () 式中 : emaxT —— 发动机最大扭矩（ Nm）； maxeP —— 发动机最大功率（ Kw）； pn —— 发动机最大功率转速（ r/min）  —— 转矩适 应系数  =～ () 式中： Tn —— 发动机最大扭矩转速 已知：最高车速 maxau = maxav =185km/h；最高档为直接档，传 动比 5gi =1；车轮滚动半径由所选用的轮胎规格 195/65R15 得到 r =(m)；发动机最大扭矩转速Tn =4000 (r/min)；转矩适应系数  =～ ；发动机转速 n = pn =5500（ r/min） ；由公式（ ）得到主减速器传动比： 变速器一档传动比的确定 在选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮和地面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等来综合考虑来确定。 汽车行驶方程式 () 汽车爬坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。 故有： penP m a xe m a x 9 5 49T ～Tpnn58 5 55  ag ui nridtdumGiuACGfr iiT aDTg   20e m a x 9 () 一般货车的最大爬坡度约为 30%，即 =176。 则由最大爬坡度要求的变速器 1挡传动比为： () 式中： m ——汽车总质量， 1620m Kg； g ——重力加速度 ， g m/s178。 ； f ——滚动阻力系数， f ；。