轿车变速箱是如何设计的

本设计的变速器采用多个档位，以适应汽车在不同工况下的需求：

其中最低档的传动比设计，需要综合考虑汽车的最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速、主减速比和驱动轮的滚动半径等因素。在汽车爬陡坡时，空气阻力可以忽略不计，最大驱动力主要用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。

具体来说，最大爬坡度要求的变速器Ⅰ档传动比可通过以下公式计算：式中，汽车总质量为，重力加速度为，为道路最大阻力系数，为驱动轮的滚动半径，为发动机最大转矩，为主减速比，η为汽车传动系的传动效率。

对于超速档的传动比，通常设定为较小的数值。本次设计中，五档传动比为Ⅴ。中间档的传动比理论上按公比为的等比数列设置，但实际数值与理论值可能有所差异，因为齿轮的齿数为整数，常用档位间的公比应尽量小，同时还需要考虑与发动机参数的合理匹配。

此外，变速器的尺寸及质量受中心距的影响。中心距的选择应确保齿轮有足够的强度，其值可由经验公式初步确定。轿车变速器的横向外形尺寸需根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换档机构的布置进行初步确定。

在齿轮参数方面，建议使用符合标准值的齿轮模数。在换挡过程中，同步器的工作原理是通过摩擦力矩和拨环力矩的相互作用，使齿轮的角速度逐渐接近，最终完成换挡动作。

本次设计采用手动挡变速器，其壳体轴向尺寸为，最终的轴向尺寸需根据变速器总图的结构尺寸链确定。

同步环的锥面半锥角设计时需考虑摩擦力矩和自锁现象。本次设计中，同步环的锥角均采用，锥面半锥角应满足一定的条件以避免自锁现象的发生。

在同步器的径向厚度方面，设计时需考虑到机构布置的限制。轿车同步环的厚度比货车小，采用锻件或精密锻造工艺加工制成，可提高材料的屈服强度和疲劳寿命。

总结来看，本设计的变速器具有扭矩变化范围大、结构简单、易于生产和维修的特点，同时采用结合套挂挡，使变速器挂挡平稳，噪声降低，轮齿不易损坏。设计中采用了档手动变速器，通过较大的传动比变化范围，满足汽车在不同工况下的需求。挂档时使用结合套虽然增加了成本，但提高了汽车变速器操纵的舒适度，齿轮传动更加平稳。

虽然设计中存在安全系数不高的问题，但这次设计综合检验了大学四年来所学的专业知识，提升了个人能力，为以后的工作和学习打下了坚实的基础。