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1、目 录第1章 绪论11.1概述1 1.1.1汽车变速器的设计标准11.1.2国内外变速器的发展与现状2 1.2设计的步骤及方法2第2章 变速器传动机构与操纵机构32.1汽车变速器传动机构布置方案32.1.1汽车变速器传动方案分析与选择32.1.2倒档布置方案32.1.3其他零部件结构方案分析42.2汽车变速器操纵机构布置方案52.2.1概述52.3本章小结6第3章 变速器的设计与计算73.1汽车变速器主要参数的选择73.1.1档数73.1.2变速器传动比范围73.1.3变速器各档传动比73.1.4选择中心距103.1.5变速器外形尺寸103.1.6齿轮参数选择103.1.7变速器各档齿轮齿数的
2、分配及传动比的计算113.1.8变速器齿轮的变位及齿轮螺旋角的调整153.19总结变速器各档齿轮参数163.2变速器齿轮强度校核173.2.1齿轮材料的选择173.2.2变速器齿轮弯曲强度校核183.2.3变速器轮齿接触应力校核223.2.4倒档齿轮的校核263.3轴的结构选择和尺寸设计273.3.1初选轴的直径273.4轴的强度验算283.4.1轴的刚度计算283.4.2轴的强度计算363.5轴承选择与寿命计算校核393.5.1输入轴轴承的选择与寿命校核403.5.2输出轴轴承的选择与寿命校核413.6本章小结43第4章 变速器同步器及结构元件设计444.1同步器设计444.1.1同步器的功
3、能及分类444.1.2惯性式同步器444.1.3锁环式同步器主要尺寸选择与确定454.1.4主要参数选择464.2变速器壳体484.3本章小结48结论49参考文献50致谢51第1章 变速器的设计与计算校核3.1 变速器主要参数的选择本次设计是在整车参数已知的情况下，车型已知的情况下进行设计，整车主要技术参数如表3.1所示：表3.1 夏利N3整车主要技术参数发动机最大功率48kw最大功率时转速6000r/min发动机最大转矩89Nm最大转矩时转速3600r/min总质量866kg最高车速145km/h车轮型号165/70R13对应轮胎半径r27mm1.1.1 档数近年来，为了降低油耗，提高燃油经
4、济性，变速器的档数都有增加的趋势。目前，一般乘用车用45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45个档或多档。载质量在2.03.5t的货车采用五档变速器，载质量在4.08.0t的货车采用六档变速器。多档变速器多用于总质量大些的货车和越野汽车上。14档数选择的要求：根据变速器变速比范围，相邻档位之间的传动比，比值应该控制在1.8以下。而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。 因此，本次设计的轿车变速器为5档变速器。1.1.2 传动比范围变速器传动比范围是指汽车变速器最高档与最低档传动比的比值。最高档通常是直接档，其传动比一般为1.0；但是
5、有的变速器最高档是超速档，传动比小于1，一般为0.70.8。最低档传动比选取的影响因素有：发动机的最大转矩、最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力、驱动轮与路面间的附着力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低稳定行驶车速等。国内乘用车的传动比范围一般在3.04.5之间，总质量轻些的商用车一般在5.08.0之间，其它商用车则更大。14根据本次设计的变速器类型，将最高档传动比定为0.78。1.1.3 变速器各档传动比的确定1、主减速器传动比的确定发动机最大转速与汽车行驶速度之间的关系式为12： （3.1）式中：汽车行驶速度（km/h）； 发动机转速（r/min）； 车轮滚动半径（m）； 变
6、速器传动比； 主减速器传动比。已知：最高车速=145 km/h；最高档为超速档，传动比=0.78；车轮滚动半径，由所选用的轮胎规格，185/60R14得到=27(cm)；发动机转速=6000（r/min）；由公式（3.1）得到主减速器传动比公式：2、最低档传动比计算从已知车型参数可知，最低档传动比的计算可以按最大爬坡度设计，通过对坡度的计算，满足汽车的通过性，在用一档通过要求的最大坡道角的坡道时，该汽车驱动力应大于或等于此时的滚动阻力和上坡阻力（加速阻力为零，空气阻力忽略不计）。用公式表示如下12： （3.2）式中：G 车辆总重量(N)； 坡道面滚动阻力系数(对沥青路面=0.010.02)；发
7、动机最大扭矩(Nm)； 主减速器传动比； 变速器传动比； 为传动效率（0.850.9）；R 车轮滚动半径；最大爬坡度（一般轿车要求能爬上30%的坡，大约）由公式（3.2）得： （3.3）已知：m=866kg；r=0.27m； Nm；g=9.8m/s2；，把以上数据代入（3.3）式：为了汽车满足不产生滑动，条件就是：当汽车处于一档行驶时，发出最大驱动力，汽车运转的驱动轮不产生滑转现象。公式表示如下12： （3.4）式中：驱动轮的地面法向反力，； 驱动轮与地面间的附着系数；对干燥凝土或沥青路面可取0.70.8之间。已知：前轮轴荷kg；取0.6，把数据代入（3.4）式得：所以，一档转动比的选择范围是
8、：初选一档传动比为3。3、变速器各档速比的配置方案按等比级数分配各档传动比12： 1.1.4 中心距的选择初选中心距可根据以往的设计经验公式计算14： （3.5）式中：A 变速器中心距（mm）； 中心距系数，乘用车=8.99.3；发动机最大输出转距为89（Nm）； 变速器一档传动比为3.05； 变速器传动效率，取96%。（8.99.3）=（8.9-9.3）6.352=56.53559.076mm轿车变速器的中心距在6080mm范围内变化。初取A=58mm。1.1.5 外形尺寸在设计变速器的横向外形尺寸时，可以根据齿轮直径以及倒档中间（过渡）齿轮和换档机构的布置初步确定。变速器壳体轴向尺寸的影响
9、因素：档数、换档机构形式以及齿轮形式14。乘用车变速器壳体的轴向尺寸可参考下列公式选用：mm初选长度为196mm。1.1.6 齿轮参数的选择1、模数选取齿轮模数时根据设计要求，一般要遵守的原则是14：在变速器中心距相同的条件下，尽量选取较小的模数，就可以增加齿轮的齿数，同时增加齿宽可使齿轮粘合的重合度增加，并减少齿轮噪声，所以为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；为使质量轻便，应该增加模数，同时减少齿宽；从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用一种模数；从强度方面考虑，各档齿轮应有不同的模数。对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得小些；对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应选得大些
10、。14表3.2 汽车变速器齿轮的法向模数14车 型乘用车的发动机排量V/L货车的最大总质量/t1.0V1.61.6V2.56.014模数/mm2.252.752.753.003.504.504.506.00轿车模数的选取以发动机排量作为依据，由表3.2选取各档模数为，由于轿车对降低噪声和振动的水平要求较高，根据本次设计要求，各档均采用斜齿轮。2、压力角设计压力角较小时，齿轮传动就会出现重合度较大，传动平稳，噪声较低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度，从而延长齿轮寿命。对于轿车，为了降低噪声，应选用14.5、15、16、16.5等小些的压力角。对货车，为提高齿轮强度，应选用22.
11、5或25等大些的压力角15。 实际上，因国家规定的标准压力角为20，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为20。啮合套或同步器的接合齿压力角有20、25、30等，普遍采用30压力角。14为了加工方便，本次设计变速器，全部选用标准压力角20。3、螺旋角齿轮的螺旋角不仅对齿轮工作噪声有影响，对轮齿的强度和轴向力也有影响。选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。 根据齿轮传动原理和试验证明：随着螺旋角的增大，齿轮的强度会相应提高，但当螺旋角大于30时，其抗弯强度会骤然下降，而接触强度仍继续上升。因此，从提高低档齿轮的抗弯强度出发，并不希望用过大的螺旋角，以15到25度为宜；而从
12、提高高档齿轮的接触强度着眼，应当选用较大的螺旋角。14本设计初选螺旋角全部为22。4、齿宽在选择齿宽时，应该注意齿宽对变速器的轴向尺寸、质量、齿轮工作平稳性、齿轮强度和齿轮工作时的受力均匀程度等均有影响。14考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减小质量，应该选用较小的齿宽。此外根据设计原则，齿宽应尽量减小，应使斜齿轮传动平稳的优点被削弱。此时虽然可以用增加齿轮螺旋角的方法给予补偿，但这时轴承承受的轴向力增大，反而会使其寿命降低。齿宽窄又会使齿轮的工作应力增加，不利于齿轮传动。选用较大的齿宽，工作中会因轴的变形导致齿轮倾斜，使齿轮沿齿宽方向受力不均匀造成偏载，导致承载能力降低，并在齿宽方向磨损不均
13、匀。14通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽14：斜齿，取为6.08.5，取7.8mm5、齿顶高系数14齿顶高系数对重合度、轮齿强度、工作噪声、轮齿相对滑动速度、轮齿根切和齿顶厚度等有影响。若齿顶高系数小，则齿轮重合度小，工作噪声大；但因轮齿受到的弯矩减小，轮齿的弯曲应力也减少。因此，从前因齿轮加工精度不高，并认为轮齿上受到的载荷集中齿顶上，所以曾采用过齿顶高系数为0.750.80的短齿制齿轮。在齿轮加工中，加工精度提高以后，包括我国在内的标准，基本上规定齿顶高系数取为1.00。为了增加齿轮啮合的重合度，降低噪声和提高齿根强度，有些变速器采用齿顶高系数大与1.00的细高齿。综合以上分析，本次设计取为1.00。1.1.7 各档齿轮齿数的分配及传动比的计算在上一章中初选了中心距、齿轮模数和螺旋角，根据设计原则以及变速器的档数、传动比和传动方案来分配各档齿轮的齿数。必须注意的是齿数的选取，各档齿轮的齿数比应该尽可能不是整数，以使齿面磨损均匀16。根据图3.1确定各档齿轮齿数和传动比。1、一档齿数及传动比的确定一档传动比为：取整得43。小轿车可在1217之间选取，取13，则。则一档传动比为： 1-一档主动齿轮 2-一档从动齿轮 3-二档主动齿轮 4-二档从动
