车辆工程毕业设计44福克斯2.0轿车变速器的设计

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。

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第2章 变速器主要参数的选择

2.1变速器档数及各档传动比

2.1.1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1.8，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3.5t以下的货车多采用四档变速器，总质量3.5～10.0t的货车多采用五档变速器。本次设计采用5档变速器。 2.1.2 主要技术参数

排量 2.0L

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 180/4000N.m/rpm 轮胎规格195/65R15 长宽高4342×1840×1500mm 2.1.3 主减速比的确定

rn

igi0 (2.1)

式中: ua——汽车行驶速度（km/h）；

； n ——发动机转速（r/min）

ua?0.377 7

； r ——车轮滚动半径（m）

ig ——变速器传动比；

i0 ——主减速器传动比。

Temax?9549 (2.2) np

式中:

?PemaxTemax——发动机最大扭矩（N·

m）；

Pema——x发动机最大功率（Kw）； np——发动机最大功率转速（r/min）

?——转矩适应系数?=1.1～1.3

np?1.4～2.0 (2.3) nT

式中： nT——发动机最大扭矩转速

已知：最高车速uamax=vamax=185km/h；最高档为直接档，传动比ig5=1；车轮滚动半径由所选用的轮胎规格195/65R15得到r=0.32(m)；发动机最大扭矩转速

nT=4000 (r/min)；转矩适应系数?=1.1～1.3；发动机转速n=np =5500（r/min）；由公式（2.1）得到主减速器传动比：

nr0.32?5500 i0?0.377?0.377??3.587igua185?1

2.1.4 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

CDA2duua?Gi??m (2.4) r21.15dt?Gf?

Temaxigi0?T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：

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Temaxig1i0?T (2.5)

rr?mg?fcos?max?sin?max??mg?max一般货车的最大爬坡度约为30%，即 =16.7°则由最大爬坡度要求的变速器1挡传动比为：

ig1?mg(fcos?max?sin?max)rrTemaxi0?T(2.6)

式中： m——汽车总质量，m?1620Kg；

g——重力加速度，g?9.8 m/s2； f——滚动阻力系数，f?0.018 ； rr——驱动车轮的滚动半径，rr?0.32 m； Temax——发动机最大转矩，Temax?180 N?m i0——主减速比，i0?3.587 ；

?T——汽车传动系的传动效率，?T?0.96 。

将各数据代入式(2.6)中得：

ig1?mg(fcos?max?sin?max)rrTemaxi0?T1620?9.8?(0.018?cos16.7o?sin16.7o)?0.32?180?30587?0.96?2.497根据驱动车轮与路面的附着条件：

Temaxig1i0?T?G2? (2.7) rr可求得变速器一档传动比为：

G2?rri? (2.8) g1Temaxi0?T 式中： G2——汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，因为轿车

后轮双胎满载时后轴的轴荷分配范围为50%，所以G2=1620×9.8×50％=7938N

?——道路的附着系数，计算时取??0.7～0.8； 其他参数同式(2.6)。

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