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1、黑龙江工程学院1 黑龙江工程学院专业综合训练题目： 姓名 学号 系部名称 专业班级 指导教师 职称 二零一二年十一月二十六日黑龙江工程学院2 目录第一部分：变速器的基本设计方案 -2第二部分：变速器主要参数的选择 -4 第三部分：变速器各档齿轮的设计计算-5第四部分：变速器轴的设计计算-6第五部分：变速器齿轮的校核-14第六部分：变速器轴的的校核 - -18第七部分：滚动轴承的选择和计算-20第八部分：参考文献 -黑龙江工程学院3 第一部分 变速器的基本设计方案变速器的结构对汽车的动力性、燃油经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性，传动的平稳性与效率等都有直接的影响。采用优化设计方法对变速器与主减速
2、器，以及变速器的参数做优化匹配，可得到良好的动力性与燃油经济性；采用自锁及互锁装置、倒档安全装置，对接合齿采取倒锥齿侧（或越程接合、错位接合、齿厚减薄、台阶齿侧）等措施，以及其他结构措施，可使操纵可靠，不跳档、乱档、自行脱档和误挂倒档；采用同步器可使换挡轻便、无冲击及噪声；采用高齿、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低。降低噪声水平已成为提高变速器质量和设计、工艺水平的关键。变速器设计的基本要求：1）保证汽车有必要的动力性和经济性。2）设置空挡，用来切断发动机的动力传输。3）设置倒挡，使汽车能变速倒退行驶。4）设置动力输出装置。5）换挡迅速、省力、方便。6）工作可靠。变速器不得有跳挡、
3、乱挡及换挡冲击等现象发生。7）变速器应有高的工作效率。8）变速器的工作噪声低。除此之外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维黑龙江工程学院4 修方便等要求。 固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、中间挡位传动效率高和噪声低等优点。两轴式变速器不能设置直接挡，一挡速比不可能设计得很大。 图 1 为发动机前置前轮驱动轿车的两轴式变速器传动方案。其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体；多数方案的倒挡传动常用滑动齿轮，其它挡
4、位均用常啮合齿轮的传动倒挡布置方案 图 2 为常见的倒挡布置方案。图 2-b 方案的优点是倒挡利用了黑龙江工程学院5 一挡齿轮，缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难。图 2-c 方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图-2d 方案对 2-c 的缺点做了修改。图 2-e 所示方案是将一、倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图 2-f 所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，挡换更为轻便。为了缩短变速器轴向长度，倒挡传动采用图 2-g 所示方案。缺点是一、倒挡各用一根变速器拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。第二部分：变速器主要参数的选择主要参数方案一发动
5、机功率 74kw 最高车速 167km/h转矩 167Nm总质量 1705kg转矩转速 3200r/min黑龙江工程学院6 车轮 185/60R14Sogamnirnu537.0最高车速， =167km/hamnuanr 车轮半径，r= 0.29n功率转速 ，n=5000r/min主减速器传动比 0i最高挡传动比 5g/ =1.4 2.0 即 =（1.42.0）3200=44806400r/min pnTpn=9549 maxepePmax所以， =46545500r/minpn柴油机的转速在 30007000r/min 取 =5000r/minpn由经济性出发使最高档最高车速时功率略低于发动
6、机最高功率，即 略小于 3.0 ogi5初取 =0.75 =4.365g0i根据汽车行驶方程式汽车以一挡在无风、干砂路面行驶，公式简化为GifriTgtq0Ttqmangifi 0ax1sco式中：G作用在汽车上的重力， ， 汽车质量， gg黑龙江工程学院7 重力加速度，=16709N；mgG=167N.m；axetqT传动系效率， =0.88；T车轮半径， =0.29m；rr滚动阻力系数，干砂路面 （0.1000.300）取f f=0.150；坡度， =16.7。ii=2.288.036.417.16sinco*529.016gi满足附着条件。riTTg01emaxz2F在沥青混凝土干路面，
7、=0.50.6 ，取 =0.6=4.548.03641799%05一般汽车各挡传动比大致符合如下关系 qiigg54321式中： 常数，也就是各挡之间的公比；因此，各挡的传动比q为，75.05gi 4175.0qig 3.q所以各挡传动比与 挡传动比的关系为黑龙江工程学院8 ， ， ， ， 2.31gi 27.gi 50.13gi 079.14gi7505（实际）54433221 gggg iiii 初选中心距时，可根据下述经验公式31maxgeAiTK式中： 变速器中心距（mm） ；中心距系数，商用车： =8.993 ；A AK发动机最大转矩（N .m） ；maxeT变速器一挡传动比， =3
8、.2 ；1i 1gi变速器传动效率，取 96% ；g发动机最大转矩， =167N.m 。 maxeTaxeT则， 31maxgeAiTK= 96.0237).98(=71.24774.450（mm）初选中心距 =74mm。A第三部分 变速器各档齿轮的计算设计1、模数对货车，减小质量比减小噪声更重要，故齿轮应该选用大些的模数；从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数。啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线。由于工艺上的原因，同一变速器中的接合齿模数相同。其取值范围是：乘用车和总质量黑龙江工程学院9 在 1.8 14.0t 的货车为 2.03.5mm；总质量 大于 14.0t 的货车am am为 3
9、.55.0mm。选取较小的模数值可使齿数增多，有利于换挡。表 2汽车变速器齿轮法向模数表 3汽车变速器常用齿轮模数根据表 2 及 3，一二档齿轮的模数定为 3mm，三四五档及倒档的模数定为 2.75mm,啮合套和同步器的模数定为 2.5mm。2、压力角 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乘用车的发动机排量V/L货车的最大总质量/tam车型1.0V1.6 1.6V2.5 6.0 14.0a14.0模数/mmnm2.252.75 2.753.00 3.504.50 4.56.00一系列 1.00 1.25 1.5 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00
10、6.00二系列 1.75 2.25 2.75 3.25 3.50 3.75 4.50 5.50 黑龙江工程学院10 3、螺旋角 实验证明：随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高。在齿轮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。斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时，应力求使中间轴上同时工作的两对齿轮产生的轴向力平衡，以减小轴承负荷，提高轴承寿命。因此，中间轴上不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的。为使工艺简便，在中间轴轴向力不大时，可将螺旋角设计成一样的，或者仅取为两种螺旋角。变速器螺旋角：234、齿宽 b直齿 ， 为齿宽系数，取为 4.58.0，取 7.0
11、；mkcc斜齿 ， 取为 6.08.5，取 7.0。n各挡齿轮齿数的分配1-一轴一挡齿轮 2-二轴一挡齿轮 3-一轴二档齿轮 4-二轴二挡齿轮5-一轴轴三挡齿轮 6-二轴三挡齿轮 7-一轴四档齿轮 8-二轴四档齿轮 9-一轴五档齿轮 10-二轴五档齿轮 11-一轴倒档 12-二轴倒档齿轮 13-倒档齿轮 黑龙江工程学院11 图 3 变速器传动示意图如图 3 所示为变速器的传动示意图。在初选中心距、齿轮模数和螺旋角以后，可根据变速器的挡数、传动比和传动方案来分配各挡齿轮的齿数。应该注意的是，各挡齿轮的齿数比应该尽可能不是整数，以使齿面磨损均匀。变为系数图1、确定一挡齿轮的齿数 取模数 =3mm
12、螺旋角 =23 齿宽系数 =7nmkcnmAzcos212.3112gizz1=11 z2=34 mm3.72cos5.)3(cos2)(1, nmzA黑龙江工程学院12 对一挡齿轮进行角度变位：分度圆压力角 cos/tant t57.21端面啮合角=ttAacoss,57.21cos43.=22.58,U= = =3.0912z34变位系数之和 查表得 =0.35n40.15.01n23.37nnmAy 17.0.5.0ny分度圆直径: zd8.3cos11=110.809mm22mn节圆直径mm178.3641/721/21 zAdmm2齿顶高 nnaa myhdh)(1*1=3.819m
13、mnnaa y)(22*2黑龙江工程学院13 =2.469mm齿根高 nnaf mch)(1*1=2.550mmnnafc)(2*2=3.900mm 全齿高 h1=ha1+hf1=6.069mm齿顶圆直径 da1=d1+2ha1=43.488mmda2=d2+2ha2=115.747mm齿根圆直径 df1=d1-2hf1=30.750mmdf2=d2-2hf2=103.009mm当量齿数 = =14.1021nz3cos= =43.5902n31z分度圆直径 mm850.cos1mdmm9.123412nz2、确定二挡齿轮的齿数取模数 =3mm 螺旋角 =23 齿宽系数 =7nmkcnmAzcos2127.34giz黑龙江工程学院14 z3=14 z2=31 mm3.72cos5.)31(cos2)(1, nmzA对二挡齿轮进行角度变位：分度圆压力角 cos/tant t57.21端面啮合角=ttAacoss,57.21cos43.=22.58,U= = =2.21434z1变位系数之和 查表得 =0.35n28.0107.1n3.374nnmAy127.0.5.0y分度圆直径: 46.527mmcos33zdn=101.032mm4mn节圆直径mm04.6314/7243/23 zAd黑龙江工程学院15 mm956.1034/7243/24
