摘 要

变速器俗称波箱，是汽车传动系统不可或缺的一部分，用来改变汽车的行驶速度和转矩，实现倒车和空挡滑行等。其与离合器相连接，直接影响着汽车的动力性与燃油经济性、操纵轻便性、传动效率等各个方面。手动变速器因其生产制造工艺成熟、制造成本低、工作性能可靠、维修方便等特点，广泛应用于现代汽车上。随着科学的进步和汽车制造工业的发展，汽车变速器的发展趋势为在同一重量的变速器上尽可能提供更大的传递功率，并要求变速器体积小、传动效率高、换挡性能好。

本设计选取大众新捷达1.4L轿车展开变速器结构和参数的研究设计工作，在学习汽车理论知识及生产制造工艺学之后，在深入学习手动变速器的开发流程和相关设计知识之后，独立设计了符合要求的两轴式五档手动变速器。本文阐述了变速器结构方案的确定、变速器齿轮设计、变速器同步器设计、变速器轴的设计等。

新捷达发动机（EA211）的最大转矩及其转速、最大功率及其转速、最高车速等都是本次设计非常重要的参数，本设计着重对变速器齿轮和变速器轴的结构尺寸等进行了设计计算及强度校核。计算结果表明所设计的变速器结构合理，刚度、强度满足要求。

关键词：变速器；齿轮；设计；结构

Abstract

Transmission，commonly known as wave box，is an integral part of vehicle power train, used to change the speed and torque of the car, to make the car running in the opposite direction, to achieve neutral slip and so on. Connect with clutch，it has a more direct impact on the power and economy of the vehicle, the reliability and portability of the operation, the smoothness and efficiency of the transmission. Mechanical transmission with its mature manufacturing process, low manufacturing cost, reliable performance characteristics, convenient maintenance，is widely used in modern automobiles. With the progress of science and the development of the automobile industry, the trend of automotive transmission is to provide as much transmission power as possible at the same weight of transmission, and requests the transmission of a smaller size，high transmission efficiency and good shifting performance.

The design selects Volkswagen new Jetta 1.4L car to develop the transmission structure and parameters of the research and design work. In depth understanding and study of the theory of automobile，manufacturing technology，transmission development process and the relevant design theory knowledge, I independently designed a two-axis five-speed manual transmission that meets the requirements. This paper describes the structural determination of the transmission scheme, the transmission gear design, synchronous transmission design, design of the transmission shaft and the like.

The maximum torque and speed, maximum power, speed and maximum speed of the new Jetta EA211 are very important parameters of the design. This design focuses on the transmission gear and transmission shaft structure size and so on design calculation and strength check. The calculation results show that the designed transmission structure is reasonable, the stiffness and strength meet the requirements.

Key words: Transmission；Gear；Design；Structure

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 论文的目的及意义 1

1.2 变速器的功用和类型 2

1.2.1变速器的功用和组成 2

1.2.2变速器的类型 2

1.2.3变速器的设计要求 3

1.3国内外研究现状 3

1.4本文研究的主要内容 5

第2章 变速器结构方案的选择 6

2.1变速器总体结构方案选择 6

2.2变速器主要零件型式确定 7

2.2.1倒档型式的确定 7

2.2.2换挡的结构型式 8

2.2.3齿轮型式 9

2.2.4轴承型式 9

2.3本章小结 9

第3章 变速器总体尺寸和参数的确定 10

3.1设计初始数据 10

3.2 档数及各档传动比 10

3.2.1 档数的确定 10

3.2.2 各档传动比的确定 10

3.3 中心距的确定 13

3.4 变速器的轴向尺寸 13

3.5 本章小结 13

第4章 变速器齿轮零件的设计计算 14

4.1 齿轮参数的确定 14

4.1.1 模数 14

4.1.2 压力角α 14

4.1.3 齿轮螺旋角β 14

4.1.4 齿宽b 15

4.1.5 齿顶高变位系数ha* 15

4.2 各档齿轮齿数确定 15

4.2.1 各前进档齿数及传动比的确定 16

4.2.2 倒档齿数及传动比的确定 18

4.3齿轮的变位及齿轮螺旋角的调整 19

4.4齿轮强度校核 20

4.4.1 齿轮材料的选择原则 20

4.4.2齿轮弯曲强度校核 21

4.4.3齿轮接触应力校核 25

4.4.4 倒档齿轮的校核 29

4.5本章小结 31

第5章 变速器轴的设计 32

5.1 轴的功用及设计要求 32

5.2 轴的工艺要求 32

5.3 初选轴的直径 32

5.4轴的强度校核 33

5.4.1 轴的刚度计算 33

5.4.2 轴的强度计算 39

5.5 轴承选择与寿命计算 41

5.5.1 输入轴轴承的选择与寿命计算 41

5.5.2 输出轴轴承的选择与寿命计算 44

5.6本章小结 45

第6章 同步器、操纵机构的设计 46

6.1 同步器设计 46

6.1.1 同步器构造及工作原理 46

6.1.2 同步器主要参数的确定 47

6.2 操纵机构设计 48

6.2.1 操纵机构构造及功用 48

6.2.2 操纵方式选择 48

6.3本章小结 51

第7章 总结与展望 52

7.1 本文总结 52

7.2 展望 52

参考文献 53

致 谢 55

第1章 绪论

1.1 论文的目的及意义

自1886年汽车问世以来,特别是福特公司开创流水生产线后，致使汽车在民众生活中大量普及，及近现代汽车科学技术的大发展以来,汽车极大得带动了各国经济的发展，成为现代人类生活不可或缺的一部分,为人类社会的进步做出了不可小觑的巨大贡献 [1]。捷达轿车（Jetta）是德国大众汽车集团和中国第一汽车集团公司的合资企业——一汽-大众汽车有限公司生产的汽车品牌。1991年12月5日，第一辆国产捷达A2组装下线[2]，其截止到2016年累计销售超过3500000台，有“公路精品”、“神车”、“中国家轿第一品牌”的美誉。2013年3月9日，新捷达问世，其搭载的发动机由EA113改为EA211，配备的变速器也从02KA型变为02T型。在外形上，新捷达套上了大众的新家族脸谱，一改老捷达棱角分明、敦实保守的外型，通过精准流畅的线条，勾勒出一个时尚、运动、年轻的动感身姿。新捷达延续着老捷达“耐用皮实、稳定可靠、经济性好”的口碑，于2016年销出348437 辆，同比增速26.7%，在年度轿车销量排行榜排名第4。

变速器是汽车传动系统不可或缺的一部分，其与离合器相连接，直接影响着汽车的动力性与燃油经济性、操纵轻便性、传动效率等各个方面[3]。变速器从最开始的手动变速器（MT）发展出了自动变速器（AT）、手自一体变速器（AMT），如今更有了无级变速器（CVT）和双离合器变速器（DGS）等多种[4]。手动变速器作为变速器的一大类，它的功用与变速器一样，最主要的就是改变传动比，令汽车在不同的使用条件下按人类意识得到不同的驱动力和转矩，并且使发动机在最佳的工作状态工作[3]。故变速器和发动机的匹配问题也是现今研究的一大热点问题。