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1、黑龙江工程学院1目录第一章 变速器的基本设计方案31.1 变速器设计的基本要求3第二章变速器的主要参数选择52.1 确定最高最低档转动比62.2 初选中心距 82.3 分配各档齿数82.3.1 模数 82.3.2 压力角 92.3.3 螺旋角 92.3.4 确定一挡齿轮的齿数102.3.5 确定二挡齿轮的齿数132.3.6 确定三挡齿轮的齿数152.3.6 确定四挡齿轮的齿172.3.8 确定五挡齿轮齿数192.3.9 确定倒档齿数22第三章变速器齿轮的的校核233.1 轮齿弯曲强度计算233.2 轮齿的接触应力24第四章变速器轴的设计计算25第五章变速器轴的校核265.1 轴的工艺要求 26
2、黑龙江工程学院25.2 计算齿轮的受力分析265.3 轴的刚度计算275.4 轴的强度计算29第六章变速器轴承校核316.1 初选轴承型号316.2 计算轴承当量动载荷 P 316.3 计算轴承的基本额定寿命 hL 32参考文献 35全套设计，联系黑龙江工程学院3第一章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
3、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。1.1 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。黑龙江工程学院45）换挡迅速、省力、方便。6）工作可靠。变速器不得有跳挡、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、维修方便等要求。 固
4、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，其它挡位均用常啮合齿轮的传动黑龙江工程学院5经多方面的考虑，选择了汽车设计 p85，图 3-9 发动机横置时的两轴式五档变速器！倒挡布置方案 图 2 为常见的倒挡布置方案。图 2
5、-b 方案的优点是倒挡利用了一挡齿轮，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。黑龙江工程学院6第二章：变速器主要参数的选择主要参数方案一最高车速（km/h） 160 160+2（A-5）=164整车总质量 1300k
6、g 1300+A-5=1340kg最大功率 80KW 80+A-5=82 KW最大功率转速 6000r /min 6000-50A=5650 r /min最大转矩 140N m 140+5（A-5）=150 N m最大转矩转速 3000 r /min 3000-50A=2650 r /min 前轮胎规格 215/55 R17 2.1 确 定 最 高 、 低 档 传 动 比 及 档 数 ：ogamnirnu537.0黑龙江工程学院7最高车速， =167km/hamnuamnur 车轮半径，r= 0.29n功率转速 ，n=5650r/min主减速器传动比 0i最高挡传动比 =0.7 0.8 ，取
7、=o.85g 5 5= =4.710.3775=56500.290.0.8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， ， 汽车总质量，g重力加速度，g=1340 ；m9.8=13132=150N.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 （0.100 0.300）取 =0.150；f f f坡度， =16.7。ii=2.588.01.45.16sinco*29.013gi黑龙江工程学院8汽车在沥青混泥土干路面满足附着条件。riTTg01e
8、maxz2F沥青混凝土干路面，=0.70.9 ，取 =0.75=2.768.07145959%6130取 =2.71gi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，8.05gi 418.0qig 36q（实际情况）54433221 gggg iiii 初定各挡传动比如下， ， ， ， 7.1gi 8.12gi 36.1gi 04.14gi8052.2 初选中心距初选中心距时，可根据下述经验公式31maxgeAiTK式中： 变速器中心距（mm） ；中心距系数，乘用车： =8.993 ；A AK发动机最大转矩（N .m） ；m
9、axeT黑龙江工程学院9变速器一挡传动比， =2.7 ；1i 1gi变速器传动效率，取 96% ；g发动机最大转矩， =150N.m 。 maxeTaxeT则， 31maxgeAiTK= 96.0725).98(=64.9667.88（mm ）初选中心距 =65mm。A2.3 分配各档齿数2.3.1 模数对乘用车，减小噪声更为重要，故齿轮应该选用小些的模数；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：乘用车和总质量在 1.8 14.0t 的货车为 2.03.5mm；总质量 大于 14.0t 的货车
10、am am为 3.55.0mm。选取较小的模数值可使齿数增多，有利于换挡。车型乘用车的发动机排量V/L货车的最大总质量/tam黑龙江工程学院10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，倒档齿轮的模数定为 2.75mm，二三四五档及倒档的模数定为 2.5mm,啮合套和同步器的模数定为 2.5mm。2.3.2 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 202.3.3 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
11、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1.0V1.6 1.6V2.5 6.0 14.0am14.0a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 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11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：20如图
12、 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2.3.4 确定一挡齿轮的齿数 一挡倒档采用直齿（考虑到使用较少）模数 =2.75mm 螺旋角 =20 b= m， 为齿宽系数，直mkc齿为 4.5-8.0，主动齿轮取 7.27，从动齿轮取 6.55， =7.27 2.75=20mm1 =6.55 6.55=18mm2黑龙江工程学院124721mAz7.2112gizz1=13 z2=34 mm63.4275.)3(2)(1, mzA对一挡齿
13、轮进行角度变位：分度圆压力角 ot20端面啮合角= ttAcoscs, cos63.45=19.08,U= = =2.712z34变位系数之和 查表得 =-0.12n3.0142.01n5.7.2645mAyn 127.03-10nny分度圆直径: zd75.319=22黑龙江工程学院13节圆直径 mm96.357./621/21 ）（ giAdmm04.9齿顶高 myhna)(1*1=4.28mmyna)(2*2=2.30mm齿根高 mchnaf )(1*1=2.61mmcnaf )(2*2=4.59mm 全齿高 h1=ha1+hf1=6.89mm齿顶圆直径 da1=d1+2ha1=44.31mmda2=d2+2ha2=98.1mm齿根圆直径 df1=d1-2hf1=30.53mmdf2=d2-2hf2=84.32mm2.3.5 确定二挡齿轮的齿数模数 =2.5mm 螺旋角 =20 b= m， 为齿宽系数，斜nmkc黑龙江工程学院14齿为 6.0-8.5，主动齿轮取 8.0，从动齿轮取 7.2，=8.0 2.5=20mm3 =7.2 2.5=18mm4 nmAzcos218.1234gizz3=17 z4=32 mm19.6520cos.)17(cos2)(43, nm
