HLJIT5H100五檔二軸式變速器設計（含CAD圖紙和說明書）

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畢業(yè)設計中期檢查表 填表日期 年4月20日 迄今已進行 7 周剩余 9 周 學生姓名 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 車輛工程B07-6 指導教師姓名 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 HLJIT5H-100變速器設計 學 生 填 寫 畢業(yè)設計工作進度 已完成主要內容 待完成主要內容 1、收集畢業(yè)設計有關資料，完成開題報告； 2、確定變速器的總體布置方案； 3、根據(jù)變速器的基本參數(shù)計算個檔的傳動比； 4、計算變速器的各檔齒輪并進行校核； 5、對變速器的軸和軸承進行設計計算并校核； 6、繪制裝配圖。 　1、確定換擋機構的形式； 2、繪制齒輪和軸的零件圖； 3、撰寫說明書。 存在問題及努力方向 在設計的過程中，對齒輪計算過程中的湊配齒輪齒數(shù)問題很不熟練，經(jīng)常出錯，一對齒輪的選擇失誤，就會引起所有的齒輪重新計算。經(jīng)過進一步的計算，使我的齒輪參數(shù)更加符合設計要求。 學生簽字： 指導教師 意 見 指導教師簽字： 年 月 日 教研室 意 見 教研室主任簽字： 年 月 日 SY-025-BY-2 畢業(yè)設計（論文）任務書 學生姓名 系部 汽車與交通工程 專業(yè)、班級 指導教師姓名 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 否 題目名稱 HLJIT5H-100變速器設計 一、設計（論文）目的、意義 為了往復活塞式發(fā)動機的工作特性，滿足消費者對汽車高性能、安全、可靠、舒適性的需求，所以對變速器的性能要求也更高?，F(xiàn)代汽車上廣泛采用的往復活塞式內燃機具有體積小、質量輕、工作可靠和使用方便等優(yōu)點，但其轉矩和轉速變化范圍較小，而復雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當大的范圍內變化，因此，在汽車傳動系中設置了變速器和主減速器，以達到減速增矩的目的。手動變速器有成本低、可靠性高、維護簡便的特點。 隨著汽車對安全、節(jié)能、環(huán)保的不斷重視，汽車變速器作為整車的一個關鍵部件，其產品的質量對整車的安全使用及整車性能的影響是非常大的，因而對汽車后橋進行有效的優(yōu)化設計計算是非常必要的。 二、設計（論文）內容、技術要求（研究方法） 基本參數(shù) 驅動型式：4*2 總質量：1.4t 驅動橋滿載：0.7T; 最高車速145km/h 最大爬坡：30% 設計5檔二軸式變速器 設計的主要內容： （1）研究汽車機械變速器的組成、結構與設計； （2）建立有限元計算模型； （3）研究汽車機械變速器的載荷； （4）加載進行應力分析與結果分析； （5）對汽車機械變速器的結構參數(shù)進行優(yōu)化設計。 技術要求（研究方法）： （1）要求研究汽車有限元分析、優(yōu)化設計基本理論，并將其與機械制圖、機械設計、材料力學、計算機軟件等相關知識有機結合、熟練運用； （2）要求運用CAD/CAM/CAE軟件進行建模； （3）運用有限元分析軟件進行有限元靜力學分析，重點進行彎曲強度分析； （4）實現(xiàn)變速器參數(shù)的優(yōu)化設計。 三、設計（論文）完成后應提交的成果 設計圖紙（合0號圖紙2.5張）； 設計說明書（2萬字左右）； 相關外文翻譯（1篇2千字左右）； 基于有限元分析軟件的輸出軸靜力學分析； 四、設計（論文）進度安排 （1）調研、資料收集、完成開題報告 第2周 （2）整體方案設計，完成結構示意圖（手繪）第3周 （3）結構設計計算，有限元分析，4-8周 （4）繪制設計圖9-12周 （5）編寫設計說明書13周 （6）畢業(yè)設計（論文）審核、修改 第14、15周 （7）畢業(yè)設計（論文）答辯準備及答辯 第16周 五、主要參考資料 [1]劉惟信.汽車設計[M].清華大學出版社，2001.7 [2]臧杰，閻巖.汽車構造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.7 [3]王望予.汽車設計（第4版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.9 [4]余志生.汽車理論（第4版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.1 [5]王寶璽，賈慶祥.汽車制造工藝學（第3版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.1 [6]楊可楨，程光蘊，李仲生.機械設計基礎（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5 [7]殷玉楓.機械設計課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.6 [8]蔡春源.簡明機械零件手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.3 [9]徐灝.機械設計手冊（3）[M].機械工業(yè)出版社，1991 六、備注 指導教師簽字： 2011年 2 月 28日 教研室主任簽字： 2011年 3 月 1 日 優(yōu)秀畢業(yè)設計（論文）推薦表 題 目 HLJIT5H-100變速器設計 類別 畢業(yè)設計 學生姓名 院（系）、專業(yè)、班級 指導教師 崔宏耀 職 稱 副教授 設計成果明細： 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院、系公章： 年 月 日 備 注： 注：“類別”欄填寫畢業(yè)論文、畢業(yè)設計、其它 畢業(yè)設計（論文）開題報告 設計（論文）題目: HLJIT5H-100變速器設計 院 系 名 稱: 汽車與交通工程學院 專 業(yè) 班 級: 學 生 姓 名: 導 師 姓 名: 開 題 時 間: 指導委員會審查意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）開題報告 學生姓名 系部 汽車與交通工程 專業(yè)、班級 指導教師姓名 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 HLJIT5H-100變速器設計 一、課題研究現(xiàn)狀、選題目的和意義 1.研究現(xiàn)狀： 現(xiàn)今的汽車變速器發(fā)展的十分迅速，各大公司紛紛推出新的產品，但是變速器技術的每次革新都與汽車相關科學的發(fā)展密切相關，計算機技術,先進制造技術，機械自動化技術，模擬仿真材料科學等都為變速器的發(fā)展提供了有力的保障，同時變速器的發(fā)展也為相關科學技術提出了更高的要求。1894年，一個法國工程師給一輛汽車裝上世界上第一個變速器至今，汽車變速器已經(jīng)經(jīng)過了一百多年的發(fā)展。變速器作為汽車重要的組成部分，是承擔放大發(fā)動機扭矩，實現(xiàn)理想動力傳遞，從而適應各種路況實現(xiàn)汽車行駛的主要裝置。從最初采用側鏈傳動到手動變速器，及至液力自動變速器和電控機械式自動變速器，再到現(xiàn)在無級自動變速器的普及，在汽車工業(yè)技術不斷前進的同時，變速器也向著更平順、更省油、更富駕駛樂趣的方向不斷發(fā)展。直至雙離合自動變速器的出現(xiàn)，變速器技術又伴隨著速度和夢想，邁向了一個全新的高度?，F(xiàn)代汽車的動力裝置，幾乎都采用往復活塞式內燃機。它具有相當多的優(yōu)點，如體積小，質量輕，工作可靠，使用方便等。但其性能與汽車的動力性和經(jīng)濟性之間存在著較大的矛盾。如在坡道上行駛時，所需的牽引力往往是發(fā)動機所能提供的牽引力的數(shù)倍。而且一般發(fā)動機如果直接與車輪相連，其輸出轉速換算到對應的汽車車速上，將達到現(xiàn)代汽車極限速度的數(shù)倍。上述發(fā)動機牽引力、轉速與汽車牽引力、車速要求之間的矛盾，單靠現(xiàn)代汽車內燃機本身是無法解決的。因此就出現(xiàn)了車用變速箱和主減速器。它們的共同努力使驅動輪的扭矩增大到發(fā)動機扭矩的若干倍，同時又可使其轉速減小到發(fā)動機轉速的幾分之一。另外，現(xiàn)代汽車的使用條件極為復雜，在不同場合下有不同的要求。往往要受到加載運量、道路坡度、路面好壞及交通是否通暢等條件的影響。這就要求汽車的牽引力和車速能在較大范圍內變化，以適應使用的要求。在條件良好的平直路面上要能以高速行駛，而在路面不平和有較大坡度時能提供較大的扭矩。變速箱的多擋位選擇就能滿足這些需求。此外，發(fā)動機在不同工況下，燃油的消耗量也是不一樣的。駕駛員可以根據(jù)具體情況，選擇變速箱的某一擋位，來減少燃油的消耗。在某些情況下，汽車還需要能倒向行駛。發(fā)動機本身是不可能倒轉的，只有靠變速箱的倒擋齒輪來實現(xiàn)。 變速器的主要功能表現(xiàn)為以下幾點： (1)改變汽車傳動比，增加驅動車輪轉矩和轉速變化的范圍，以適應經(jīng)常變化的行駛工況，同時應使發(fā)動機時刻處于最有利的工況范圍內工作； (2)在發(fā)動機旋轉方向不變的前提下，實現(xiàn)汽車的倒退行駛； (3)實現(xiàn)空檔狀態(tài)，暫時中斷動力傳遞，以便發(fā)動機能夠啟動、怠速等。 變速器作為汽車傳動系的關鍵部件，對汽車的動力性與經(jīng)濟性，操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率都有著直接的影響。通過調查發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)機械式的手動變速器仍然是目前使用最為廣泛的汽車變速器。即使它有諸多缺點，如換檔沖擊大，體積大，操縱麻煩等：但同時它也有很多優(yōu)點，結構簡單緊湊，使用壽命長，瞬時傳動比為常數(shù)，傳動效率高達98％，生產和制造工藝成熟以及成本低等，如果能改善手動變速器上述的缺點，它還是有很大發(fā)展空間的。所以對手動變速器變速傳動機構進行研究是很必要也是很有意義的。目前，國內變速器主要采用齒輪傳動機構傳遞動力。齒輪是手動變速器的主要傳動部件，由于其具有結構緊湊、效率高、壽命長、工作可靠和維修方便等特點，在運動和動力的傳遞等方面得到了非常普遍的應用，并且有關齒輪的設計方法也已經(jīng)有了相應的規(guī)范和標準。然而隨著對汽車節(jié)能環(huán)保和輕量化要求的提高，希望變速器在尺寸和質量盡量小的情況下，仍能夠可靠地進行高速、重載的傳遞，同時具有更小的噪聲，這些都對變速器的設計提出了更高的要求。 針對中國變速器市場發(fā)展趨勢，Global Insight的亞洲區(qū)技術分析師段誠武博士闡述了幾點自己的見解： (一)、在短期內，手動檔變速器仍然占據(jù)主要份額，而自動檔變速器將有更大的增長空間。 (二)、鑒于中國市場情況的復雜性，長期來看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢，沒有哪一種形式變速器會成為最后的贏家。 (三)、在中國市場，從技術支持、目前的市場份額以及設備提供這幾個方面來看AMT與LPG、AUTOE和汽油、CVTE和混合動力以及DCT和柴油都具有相似性。 (四)、從長遠來看，中國本土的企業(yè)應該更加關注DCT這個產品，因為它將有非常好的前景。 兩軸式變速器因軸與軸承數(shù)少，有結構簡單、尺寸小和容易布置等優(yōu)點，此外，各中間檔位因只經(jīng)一對齒輪傳遞動力，故傳動效率高同時噪聲也低。變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，發(fā)動機縱置時，主減速器采用弧齒錐齒輪或準雙曲面齒輪，發(fā)動機橫置時則采用斜齒圓柱齒輪。變速器的一檔或倒檔因傳動比大，工作時在齒輪上作用的力也增大，并導致變速器軸產生較大的撓度和轉角，使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞，最終表現(xiàn)出輪齒磨損加快和工作噪聲增加。為此，應該布置在靠近軸的支撐處，以便改善上述不良狀況，然后按照從低檔到高擋的順序布置各檔齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。常用檔位的齒輪因接觸應力過高而易造成表面點蝕損壞。將高擋布置在靠近軸的兩端支撐中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)域因軸的變形而引起的齒輪偏轉較小，齒輪可保持較好的嚙合狀態(tài)，以減少偏載并提高齒輪壽命。機械式變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關，包括傳遞動力時處于工作狀態(tài)的輪對數(shù)、每分鐘轉速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、輪齒和殼體等零件的制造精度等。。 由于兩軸式變速器結構簡單，機械零件設計與制造精度不十分高，裝配精度也較低，所以工人裝配與修理均比較容易。手動變速器換擋操作完全遵從駕駛者的意志，且結構簡單，故障率相對較低，占據(jù)大部分市場份額。大部分微型轎車都是裝備兩軸式變速器，在汽車向節(jié)能方向發(fā)展的今天，兩軸式變速器將是新時代的寵兒。 2.目的及意義： 隨著經(jīng)濟和科學技術的不斷的發(fā)展，汽車工業(yè)也漸漸成為我國支柱產業(yè)，汽車的使用已經(jīng)遍布全國。而隨著我國加入WTO，人民生活水平的不斷提高，微型客貨兩用車、轎車等高級消費品已進入平常家庭。 在我國，汽車工業(yè)起步較晚。入世后，我國的汽車工業(yè)面臨的是機遇和挑戰(zhàn)。隨著我國汽車工業(yè)不斷的壯大，以及汽車行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設計出經(jīng)濟實惠，工作可靠，性能優(yōu)良，且符合中國國情的汽車已經(jīng)是當前汽車設計者的緊迫問題。在面臨著前所未有的機遇同時，不得不承認在許多技術上，我國與發(fā)達國家還一定的差距，所以我們要努力為我國的汽車工業(yè)做出應有的貢獻。 發(fā)動機的輸出轉速非常高，最大功率及最大扭矩僅在一定的轉速區(qū)出現(xiàn)，為了發(fā)揮發(fā)動機的最佳性能，就必須有一套變速裝置。變速器可以在汽車行駛過程中，在發(fā)動機和車輪之間產生不同的變速比，通過換擋可以使發(fā)動機工作在其最佳的動力性和經(jīng)濟性狀態(tài)下。變速器是汽車傳動系的重要組成部分，其發(fā)展無疑代表著汽車工業(yè)的發(fā)展，它的設計也是汽車設計的一個重要部分。而發(fā)動機前置前輪驅動的轎車，若變速器傳動比小，則常用兩軸式變速器。兩軸變速器有其結構簡單，體積較小，制造成本低，傳動效率高等特點在變速器發(fā)展中屹立不倒，雖然現(xiàn)在的自動變速器操作簡單，但是效率很低，所以市場的大部分份額被機械式變速器占據(jù)著，汽車發(fā)展要向節(jié)能，舒適，操作方便方向發(fā)展， 兩軸機械變速器更是符合條件的。 經(jīng)過這幾年的刻苦學習，我掌握了多門基礎知識和專業(yè)知識。在大學畢業(yè)，即將走向工作崗位之際，按國家教委和學校的要求，進行了對轎車五檔兩軸式變速器的設計。畢業(yè)設計是對每個大學生進行知識掌握與實際運用的一次大檢閱，充分體現(xiàn)了一個設計者的知識掌握程度和創(chuàng)新思想。通過本次設計，我將進一步鞏固所學的知識，提高實際運用能力，并為以后參加工作打下良好的基礎。 二、設計（論文）的基本內容、擬解決的主要問題 1、研究的基本內容 （1）研究汽車機械變速器的組成、結構與設計； （2）建立有限元計算模型； （3）研究汽車機械變速器的載荷； （4）加載進行應力分析與結果分析； （5）對汽車機械變速器的結構參數(shù)進行優(yōu)化設計。 2、擬解決的主要問題 （1）傳動機構布置方案 （2）參數(shù)的確定 （3）主要零部件設計及校核 （4）AutoCAD繪制裝配圖及零件圖 三、技術路線（研究方法） 收集資料，知識準備 選擇車型，確定基本性能參數(shù) 變速器傳動機構布置方案 擋數(shù)及各擋傳動比的確定 同步器和操縱機構的設計選用 主要零部件的設計及計算 齒輪參數(shù)確定及各擋齒輪齒數(shù)分配 輪齒強度計算 軸的設計及校核 軸承的選擇及校核 軸向尺寸的確定 變速器中心距的確定 變速器基本參數(shù)的確定 有限元分析軟件的輸出軸靜力學分析 變速器箱體的設計 CAD繪制裝配圖、零件圖 完成設計說明書 四、進度安排 （1）知識準備、調研、收集資料、完成開題報告 第1、2周 （2）整理資料、提出問題、撰寫設計說明書草稿、繪制裝配草圖 第3～5周 （3）理論聯(lián)系實際分析問題、解決問題，完成各擋傳動比等參數(shù)確定；各擋齒輪的設計及校核；傳動軸的設計及校核；軸承的選擇及校核；同步器和操縱機構的設計選用；變速器箱體設計；CAD繪圖等大部分設計內容，中期檢查 第6～9周 （4）改進完成設計，改進完成設計說明書，指導教師審核，學生修改 第10～13周 （5）畢業(yè)設計審核、修改 第14、15周 （6）畢業(yè)設計答辯準備及答辯 第16周 五、參考文獻 [1]劉惟信.汽車設計[M].清華大學出版社，2001.7 [2]臧杰，閻巖.汽車構造[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.7 [3]王望予.汽車設計（第4版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007.9 [4]余志生.汽車理論（第4版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.1 [5]王寶璽，賈慶祥.汽車制造工藝學（第3版）[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008.1 [6]楊可楨，程光蘊，李仲生.機械設計基礎（第五版）[M].北京：高等教育出版社，2006.5 [7]殷玉楓.機械設計課程設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006.6 [8]蔡春源.簡明機械零件手冊[M].北京：冶金工業(yè)出版社，1996.3 [9]徐灝.機械設計手冊（3）[M].機械工業(yè)出版社，1991 [10]劉品.機械精度設計與檢測基礎（第5版）[M].哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，2007.9 [11]蔡炳炎，徐勇，林寧.機械式汽車變速器的速比配置分析[J].機械研究與應用 2005-04 [12]向立明.汽車變速器的發(fā)展歷史及未來趨勢[J].公路與汽運，2007.1（1）：21～41 [13]寧斌.474汽車變速器倒檔錐度環(huán)的結構改進[J].裝備制造技術，2007（1）：77～82 [14]Liu Weixin,Ge Ping,Li Wei.Study of Optimal Matching Between Automobile Transmission Parameters and Engine,Transportation Systems-1990-,AMD-Vol.108.The Winter Annual Meeting of The ASME,Dallas,Texas,Nov.25～30，1990 [15]John Fenton.Hand Book of Vehicle Design Analysis.Warrendale,PA.,USA:Society of Automotive Engineer,Inc.65～71，1996 [16] 宋廣輝. 乘用車兩軸式機械變速器的可靠性優(yōu)化設計 [D]. 2008. 六、備注 指導教師意見： 簽字： 年 月 日 畢業(yè)設計（論文）成績評定表 學生姓名 性別 女 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè) 車輛工程 班級 設計（論文）題目 HLJIT5H-100變速器設計 平時成績評分（開題、中檢、出勤） 指導教師姓名 職稱 指導教師 評分（X） 評閱教師姓名 職稱 評閱教師 評分（Y） 答辯組組長 職稱 答辯組 評分（Z） 畢業(yè)設計（論文）成績 百分制 五級分制 答辯委員會評語： 答辯委員會主任簽字（蓋章）： 院系公章： 年6 月 24 日 注：1、平時成績（開題、中檢、出勤）評分按十分制填寫，指導教師、評閱教師、答辯組評分按百分制填寫，畢業(yè)設計（論文）成績百分制=W+0.2X+0.2Y+0.5Z 2、評語中應當包括學生畢業(yè)設計（論文）選題質量、能力水平、設計（論文）水平、設計（論文）撰寫質量、學生在畢業(yè)設計（論文）實施或寫作過程中的學習態(tài)度及學生答辯情況等內容的評價。 畢業(yè)設計指導教師評分表 學生姓名 院系 汽車與交通工程學院 專業(yè)、班級 指導教師姓名 職稱 副教授 從事 專業(yè) 車輛工程 是否外聘 □是■否 題目名稱 HLJIT5H-100變速器設計 序號 評 價 項 目 滿分 得分 1 選題與專業(yè)培養(yǎng)目標的符合程度，綜合訓練情況；題目難易度 10 2 題目工作量；題目與工程實踐、社會實際、科研與實驗室建設等的結合程度 10 3 綜合運用知識能力（設計涉及學科范圍，內容深廣度及問題難易度）；應用文獻資料能力 15 4 設計（實驗）能力；計算能力（數(shù)據(jù)運算與處理能力）；外文應用能力 20 5 計算機應用能力；對實驗結果的分析能力（或綜合分析能力、技術經(jīng)濟分析能力） 10 6 插圖（圖紙）質量；設計說明書撰寫水平；設計的實用性與科學性；創(chuàng)新性 20 7 設計規(guī)范化程度（設計欄目齊全合理、SI制的使用等） 5 8 科學素養(yǎng)、學習態(tài)度、紀律表現(xiàn)；畢業(yè)論文進度 10 得 分 X= 評 語：（參照上述評價項目給出評語，注意反映該論文的特點） 工作態(tài)度： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 研究能力或設計能力：強□ 較強□ 一般□ 較弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 較大□ 適中□ 較少□ 很少□ 說明書規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 圖紙規(guī)范性： 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 成果質量（設計方案、設計方法、正確性） 好□ 較好□ 一般□ 較差□ 很差□ 其他： 指導教師簽字： 2011年 6 月 17 日 摘 要 從汽車誕生時起，汽車變速器在汽車傳動系中扮演著至關重要的角色。現(xiàn)代汽車上廣泛采用內燃機作為動力源，其轉矩和轉速變化范圍較小，而復雜的使用條件則要求汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性能在相當大的范圍內變化。為解決這一矛盾，在傳動系統(tǒng)中設置了變速器。 本文以哈飛路寶汽車的一些整車參數(shù)和發(fā)動機參數(shù)為依據(jù)，進行變速器的設計。設計的主要內容包括變速器傳動機構布置方案的確定，變速器主要參數(shù)如擋數(shù)、傳動比范圍、中心距、各擋傳動比、外形尺寸、齒輪參數(shù)、各擋齒輪齒數(shù)的選擇，齒輪、軸、軸承的設計校核，同步器、操縱機構及箱體的設計及對軸的有限元分析。 在設計的過程中，本文根據(jù)轎車變速器的設計要求和車輛動力傳動系統(tǒng)自身的特點，參考多篇文獻資料，以及國內外變速器設計圖冊，從經(jīng)濟性和實用性方面著手進行分析,設計出一種兩軸式五擋變速器。 關鍵詞：變速器；齒輪；軸；箱體；設計  ABSTRACT Since automobile was born, the transmission has played a critical role in the drivetrain. Modern cars widely uses engines as the power source. The range of torque and speed are small, but complex using conditions require the automobile’s dynamic and fuel economical efficiency can change in a very large range. To solve this contradiction, transmission is set up in the drivetrain. The transmission is designed based on engine parameters and vehicle parameters of Ha Fei Lu Bao automobile in this text. The main design contents include the layout program of transmission drive-mechanism, the selection of main transmission parameters such as shifts, the range of gear ratio, center-spacing, each gear ratio, size, gear parameters and the numble of each gear, the design and verification of gears, shafts and bearings, the design of synchronizer, manipulation-framework and gearbox. Bases on the design requirement and the characteristic of power transmission system, consulting a great deal of literatures and transmission design drafts from both home and overseas,at economical efficiency and practicability angle, a small kind of two-shafted five block transmission is designed. Key words: Transmission；Shell；Gear；Shaft；Design I 附 錄 How Manual Transmissions Work If you drive a stick-shift car, then you may have several questions floating in your head. How does the funny "H" pattern that I am moving this shift knob through have any relation to the gears inside the transmission? What is moving inside the transmission when I move the shifter? When I mess up and hear that horrible grinding sound, what is actually grinding? What would happen if I were to accidentally shift into reverse while I am speeding down the freeway? Would the entire transmission explode? In this article, we'll answer all of these questions and more as we explore the interior of a manual transmission. Cars need transmissions because of the physics of the gasoline engine. First, any engine has a redline -- a maximum rpm value above which the engine cannot go without exploding. Second, if you have read How Horsepower Works, then you know that engines have narrow rpm ranges where horsepower and torque are at their maximum. For example, an engine might produce its maximum horsepower at 5,500 rpm. The transmission allows the gear ratio between the engine and the drive wheels to change as the car speeds up and slows down. You shift gears so the engine can stay below the redline and near the rpm band of its best performance. Ideally, the transmission would be so flexible in its ratios that the engine could always run at its single, best-performance rpm value. That is the idea behind the continuously variable transmission (CVT). A CVT has a nearly infinite range of gear ratios. In the past, CVTs could not compete with four-speed and five-speed transmissions in terms of cost, size and reliability, so you didn't see them in production automobiles. These days, improvements in design have made CVTs more common. The Toyota Prius is a hybrid car that uses a CVT. The transmission is connected to the engine through the clutch. The input shaft of the transmission therefore turns at the same rpm as the engine. A five-speed transmission applies one of five different gear ratios to the input shaft to produce a different rpm value at the output shaft. A Very Simple Transmission To understand the basic idea behind a standard transmission, the diagram below shows a very simple two-speed transmission in neutral: Let's look at each of the parts in this diagram to understand how they fit together: The green shaft comes from the engine through the clutch. The green shaft and green gear are connected as a single unit. (The clutch is a device that lets you connect and disconnect the engine and the transmission. When you push in the clutch pedal, the engine and the transmission are disconnected so the engine can run even if the car is standing still. When you release the clutch pedal, the engine and the green shaft are directly connected to one another. The green shaft and gear turn at the same rpm as the engine.) The red shaft and gears are called the layshaft. These are also connected as a single piece, so all of the gears on the layshaft and the layshaft itself spin as one unit. The green shaft and the red shaft are directly connected through their meshed gears so that if the green shaft is spinning, so is the red shaft. In this way, the layshaft receives its power directly from the engine whenever the clutch is engaged. The yellow shaft is a splined shaft that connects directly to the drive shaft through the differential to the drive wheels of the car. If the wheels are spinning, the yellow shaft is spinning. The blue gears ride on bearings, so they spin on the yellow shaft. If the engine is off but the car is coasting, the yellow shaft can turn inside the blue gears while the blue gears and the layshaft are motionless. Now, let's see what happens when you shift into first gear. First Gear In this picture, the green shaft from the engine turns the layshaft, which turns the blue gear on the right. This gear transmits its energy through the collar to drive the yellow drive shaft. Meanwhile, the blue gear on the left is turning, but it is freewheeling on its bearing so it has no effect on the yellow shaft. When the collar is between the two gears (as shown in the first figure), the transmission is in neutral. Both of the blue gears freewheel on the yellow shaft at the different rates controlled by their ratios to the layshaft. From this discussion, you can answer several questions: When you make a mistake while shifting and hear a horrible grinding sound, you are not hearing the sound of gear teeth mis-meshing. As you can see in these diagrams, all gear teeth are all fully meshed at all times. The grinding is the sound of the dog teeth trying unsuccessfully to engage the holes in the side of a blue gear. The transmission shown here does not have "synchros" (discussed later in the article), so if you were using this transmission you would have to double-clutch it. Double-clutching was common in older cars and is still common in some modern race cars. In double-clutching, you first push the clutch pedal in once to disengage the engine from the transmission. This takes the pressure off the dog teeth so you can move the collar into neutral. Then you release the clutch pedal and rev the engine to the "right speed." The right speed is the rpm value at which the engine should be running in the next gear. The idea is to get the blue gear of the next gear and the collar rotating at the same speed so that the dog teeth can engage. Then you push the clutch pedal in again and lock the collar into the new gear. At every gear change you have to press and release the clutch twice, hence the name "double-clutching." You can also see how a small linear motion in the gear shift knob allows you to change gears. The gear shift knob moves a rod connected to the fork. The fork slides the collar on the yellow shaft to engage one of two gears. In the next section, we'll take a look at a real transmission. A Real Transmission There are three forks controlled by three rods that are engaged by the shift lever. Looking at the shift rods from the top, they look like this in reverse, first and second gear: Keep in mind that the shift lever has a rotation point in the middle. When you push the knob forward to engage first gear, you are actually pulling the rod and fork for first gear back. You can see that as you move the shifter left and right you are engaging different forks (and therefore different collars). Moving the knob forward and backward moves the collar to engage one of the gears。 Reverse gear is handled by a small idler gear (purple). At all times, the blue reverse gear in this diagram is turning in a direction opposite to all of the other blue gears. Therefore, it would be impossible to throw the transmission into reverse while the car is moving forward -- the dog teeth would never engage. However, they will make a lot of noise! 手動變速器如何工作 如果你駕駛一臺手動小轎車，那么你可能會有幾個問題漂浮在腦海中。 當移動換擋操縱桿時，是怎樣通過變速器中齒輪的聯(lián)系實現(xiàn)有趣的“H”模式？當我移動操縱桿時，變速器里面是如何工作的呢？ 當我換錯擋并聽到可怕的摩擦聲時，實際是什么在磨削呢？如果我在高速公路上急行時，突然換倒檔會發(fā)生什么情況呢？變速器會爆炸嗎？ 在本篇文章中，我們將回答所有這些問題，更要探索手動變速器內部。 由于物理學的汽油發(fā)動機，故汽車需要傳輸動力。首先，任何發(fā)動機都有一條紅界限——轉速超過最大值時，發(fā)動機不會運行也不會爆炸。第二，如果你知道馬力是如何工作的，那么你一定知道當馬力和扭矩達到最大值時，發(fā)動機的轉速范圍縮小。例如，發(fā)動機可能產生的最大馬力為5500轉。變速器使發(fā)動機和驅動車輪之間的傳動比變小，以使汽車加速行駛。你變速行駛時，發(fā)動機能停留在紅界限或界限附近以達到最佳行駛狀態(tài)。 最理想的是，變速器以非常靈活的比率使發(fā)動機可以始終運行在單一的、最高性能的轉速。這種想法基于連續(xù)的變速傳動（無級變速器）。 無級變速器有近無窮的傳動比范圍。在過去，無級變速器在成本、大小和可靠性上不能與四檔和五檔變速器相比，所以沒有大量運用于汽車生產中。近年來，無級變速器的改進設計更為常見。豐田普銳斯是一輛使用無級變速器的混合動力型汽車。 變速器通過離合器與發(fā)動機相連。因此，變速器輸入軸與發(fā)動機以同樣的轉速轉動。 五檔變速器適用于五個不同的傳動比的汽車，它把輸入軸產生的不同轉速值傳給輸出軸。 一個非常簡單的變速器 為了理解一臺標準變速器的原理，下面的圖表顯示了一個非常簡單的中間軸式雙速傳動變速器： 讓我們看一看圖表中的每一部分，理解他們是怎樣結合在一起的：發(fā)動機的動力通過離合器傳給輸入軸。輸入軸和輸入齒輪以一個單個單元連接。（離合器是一種裝置，它可以連接和斷開發(fā)動機和變速器。當你踏下離合器踏板時，發(fā)動機和離合器不連接，所以即使汽車停著不動，發(fā)動機也能運行。當你釋放離合器踏板時，發(fā)動機與輸入軸直接相連。輸入軸與輸出軸的轉速與發(fā)動機相同。） 紅色軸和齒輪被稱為中間軸。這也是作為一個單一的連接件，所以所有的中間軸齒輪和其本身自旋為一個單元。輸入軸和中間軸通過嚙合齒輪直接相連，因此如果輸入軸旋轉，中間軸也旋轉。這樣，當離合器工作時，中間軸收到的動力直接來自發(fā)動機。 黃色軸是花鍵軸，它通過汽車上不同傳動齒輪與中間軸相連接。如果齒輪旋轉，輸出軸也跟著旋轉。 藍色齒輪套在軸承上，所以可以在輸出軸上旋轉。如果發(fā)動機停轉而汽車滑行時，當輸出軸齒輪與中間軸靜止不動時，輸出軸能在其齒輪中旋轉。 現(xiàn)在，讓我們看一看一擋工作過程。 一擋 圖中，輸入軸把來自發(fā)動機的動力傳給中間軸，通過向右推動藍色齒輪完成一擋傳動。齒輪通過嚙合套傳遞動力給輸出軸，與此同時，輸出軸左側藍齒輪也旋轉，但是他是在軸承上空轉所以對輸出軸沒有影響。 當嚙合套在中間時，變速器處于空擋。兩個齒輪在輸出軸上被中間軸控制以不同的傳動速比。 從這次討論中，你可以回答幾個問題： 當你犯了一個錯誤掛錯擋并聽到可怕的磨削聲時，你聽到的只是齒輪錯誤嚙合的聲音。正如你看到的圖表一樣，所有的齒輪一直是嚙合的。磨削聲是齒輪在藍色齒輪內部沒有正確使用造成的。 這里顯示的變速器沒有同步器，因此，如果你使用這樣的傳輸機構，那么你應該使用雙向離合器。雙向離合器在過去的轎車中常見，并且現(xiàn)代的賽車中也很常見。離合器雙向控制中，你首先踩下離合器踏板來分離變速器與發(fā)動機之間的動力。這樣脫離了齒輪上的壓力，便可以把嚙合套移動到中間位置。然而，當你釋放離合器踏板，使發(fā)動機轉速為“合適的速度”。合適的速度是在發(fā)動機運行于齒輪下每分鐘適宜的轉速值。這樣是使藍色齒輪和嚙合齒輪以同一轉速旋轉，因此，嚙合齒可以工作。然后，再次踩下離合器踏板，并鎖止在新齒輪上。每一次齒輪傳動變化時，你將踩下并釋放離合器兩次，因此得名“雙向離合器”。 你還可以看到一個小型的直線運動的齒輪換擋操縱桿，可以讓你變更齒輪。操縱桿移動一支桿來連接撥叉，撥叉滑動嚙合套來控制輸出軸上的兩個齒輪。 在下一節(jié)，我們將看一下真正的變速器。 實時傳輸 三個撥叉軸控制換擋撥叉使操縱桿工作?？匆幌马敹说膿懿孑S，它們像這樣旋轉，控制第一齒輪和第二齒輪： 記住換擋操縱桿的旋轉點在中間。當你向前推動撥塊換入一擋，實際上是拉動操縱桿撥叉使一擋齒輪旋轉。 你可以認為這是你向左和向右移動操縱桿來控制不同的撥叉（因此嚙合套不同）。向前和向后移動撥塊使其中一對齒輪工作。 倒檔齒輪是一個小惰性輪。在任何時候，圖中藍色倒檔齒輪是在一個方向轉向對面的所有其他藍色齒輪。因此，當汽車向前行駛時就不可能把傳輸逆轉。然而，它們將會制造很大的噪音！ 6