本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1摘 要隨著社會(huì)的發(fā)展，越來(lái)越多的汽車(chē)步入人們的家庭生活。而在一輛汽車(chē)中變速器是非常重要的一部分。在整車(chē)的傳動(dòng)系統(tǒng)中變速器是用來(lái)改變驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速和扭矩及方向的。同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳到驅(qū)動(dòng)輪上。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中要求變速器的結(jié)構(gòu)緊湊，輕便，合理。這樣才能提供汽車(chē)的動(dòng)力及燃油經(jīng)濟(jì)性，此外換檔及變速過(guò)程中的可靠性、傳動(dòng)平穩(wěn)性與換擋效率等都都會(huì)影響正常的性能。在如今常用的汽車(chē)手動(dòng)變速器中，三軸機(jī)械變速器具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作原理簡(jiǎn)單、便于維護(hù)、同時(shí)工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此在大多數(shù)汽車(chē)中被廣泛應(yīng)用。本課題對(duì)三軸七檔機(jī)械手動(dòng)變速器進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中主要是通過(guò)對(duì)機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、AutoCAD 等課本知識(shí)的理解，同時(shí)結(jié)合汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、互換性測(cè)量等學(xué)科的試驗(yàn)基礎(chǔ)，對(duì)變速器的各部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)及校核，同時(shí)利用 CAD 制圖軟件繪制裝配圖和零件圖。在設(shè)計(jì)階段首先通過(guò)查閱資料對(duì)變速器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)有了一定的了解，同時(shí)也指明了研究的方向。其次，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的拆解及理論知識(shí)對(duì)變速器工作原理進(jìn)行描述，對(duì)倒檔等檔位布置進(jìn)行設(shè)計(jì)。再次，充分利用課本知識(shí)及實(shí)際情況對(duì)變速器中各檔齒輪和輸入輸出軸進(jìn)行計(jì)算及校核，同時(shí)對(duì)角度和參數(shù)進(jìn)行修正。其中一些如軸承螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件的選型及齒輪軸系的熱處理，也進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，以滿(mǎn)足使用要求。最后，通過(guò)參數(shù)及校核數(shù)據(jù)繪制零件圖及裝配圖，以及變速器箱體。同時(shí)設(shè)計(jì)完成后對(duì)本次設(shè)計(jì)的過(guò)程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。關(guān) 鍵 詞 ： 變速器；傳動(dòng)比；軸；齒輪；設(shè)計(jì)計(jì)算；校核本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2ABSTRACTWith the development of society, more and more cars come into people's family life. And in a car, the transmission is a very important part. In the whole vehicle transmission system, the transmission is used to change the speed, torque and direction of the drive wheel. At the same time, the engine power is transmitted to the drive wheel. Therefore, the transmission is required to be compact, light and reasonable in the design process. In order to provide the power and fuel economy, in addition, the transmission stability and reliability are shifting efficiency and speed shifting process will affect the normal performance.In today's automobile manual transmission used in three axis mechanical transmission has the advantages of compact structure, simple principle, convenient maintenance, and reliable operation, so it is widely used in most cars. This subject is the design of three axis seven speed manual transmission, in the design process is mainly based on the mechanical principle, mechanical design, AutoCAD textbook knowledge understanding, combined with the automobile structure, automobile design, material mechanics, exchangeability, test based on components of the transmission of design and verification, and assembly drawing and parts drawing using CAD software. In the design stage, the current situation and development trend of the transmission are understood by referring to the data, and the direction of the research is pointed out. Secondly, according to the disassembly and theoretical knowledge of the laboratory, the working principle of the transmission is described, and the layout of the reverse gear and other gears is designed. Again, make full use of textbook knowledge and the actual situation of the calculation and checking of the transmission gear and the input shaft and the output shaft, the angle and the parameters are modified. Some of the standard parts such as bearing bolts and the heat treatment of the gear shafts are also described in order to meet the requirements of use. Finally, drawing parts and assembly drawings and transmission box by parameter and check data. At the same time, after the completion of the design, the process of the design experience is summarized.Key words: Transmission；Transmission Ratio；Shaft ；Gear；Design and Calculation；Checking本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3目 錄摘 要 1ABSTRACT2第 1 章 緒 論 .61.1 概述 [1] .61.2 變速器的功用及要求 .61.3 變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 .71.4 研究的目的、依據(jù)和意義 .71.5 設(shè)計(jì)方法及內(nèi)容 [8] .8第 2 章 變速器布置方案確定 .92.1 變速器的布置方案分析 .92.2 倒擋方案選擇 .92.3 主要零部件結(jié)構(gòu)形式 102.3.1 齒輪 102.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式 102.3.3 變速器軸承 10第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇 123.1 概述 123.2 擋位數(shù) 123.3 傳動(dòng)比 123.4 變速器各檔傳動(dòng)比的確定 123.5 中心距的確定 143.6 齒輪主要參數(shù) 153.6.1 模數(shù) 153.6.2 壓力角 16?3.6.3 螺旋角 16?3.6.4 齒寬 16b3.6.5 變位系數(shù) 16第 4 章 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算 17本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)44.1 各擋齒輪齒數(shù)的分配 174.2 確定一擋齒輪的齒數(shù) 174.3 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪 194.4 確定其他各擋的齒數(shù) 214.4.1 二檔齒輪參數(shù) 214.4.2 三檔齒輪參數(shù) 234.4.3 四檔齒輪參數(shù) 264.4.4 五檔齒輪參數(shù) 284.4.5 倒檔齒輪參數(shù) 30第 5 章 齒輪的強(qiáng)度校核 345.1 齒輪材料的選擇 345.2 各軸的扭矩 345.3 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 355.3.1 輪齒主要失效形式 355.3.2 輪齒彎曲強(qiáng)度 355.3.3 輪齒接觸應(yīng)力 .40j?第 6 章 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算及軸承的選擇與校核 466.1 軸的工藝要求 466.2 軸的結(jié)構(gòu) 466.3 變速器軸的設(shè)計(jì) 466.4 軸的強(qiáng)度校核 476.4.1 受力分析 476.4.2 軸的強(qiáng)度計(jì)算 496.4.3 軸的剛度計(jì)算 526.5 軸承的選用與校核 546.5.1 輸出軸軸承的選擇和校核 546.5.2 中間軸軸承的選用及校核 55第 7 章 變速器同步器的設(shè)計(jì) 577.1 同步器的結(jié)構(gòu) 57本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)57.2 同步器的工作原理 577.3 同步器主要參數(shù)的設(shè)計(jì) 587.3.1 摩擦系數(shù) f 587.3.2 同步環(huán)尺寸的確定 587.3.3 鎖止角 58?7.3.4 同步器的同步時(shí)間 t 587.3.5 同步器的摩擦力矩 59mM第 8 章 變速器操縱機(jī)構(gòu)及箱體的設(shè)計(jì) 608.1 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 608.1.1 變速器操縱機(jī)構(gòu)的要求 608.1.2 變速器操縱機(jī)構(gòu)分析 608.2 箱體的設(shè)計(jì) 61總 結(jié) 62致 謝 .64參考文獻(xiàn) .66本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)6第 1 章 緒 論1.1 概述 [1]改隨著汽車(chē)變速器的發(fā)展，其傳動(dòng)方式從一開(kāi)始的鏈條傳動(dòng)已經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)在的齒輪傳動(dòng)手動(dòng)變速器,而在如今的 21 世紀(jì)已經(jīng)發(fā)展到了機(jī)械液力自動(dòng)變速器和電控機(jī)械式自動(dòng)變速器。然而從目前汽車(chē)上配置的變速器來(lái)看，主要有以下幾種變速器占主導(dǎo)地位：手動(dòng)變速器（MT） 、液力機(jī)械變速器（AT） 、手/自一體變速器（AMT）和機(jī)械無(wú)級(jí)變速器（CVT） [1]。不過(guò)即使這樣，無(wú)論是哪種變速器，它都是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中的心臟，是任何一輛汽車(chē)不可缺少的一部分，在汽車(chē)的行駛過(guò)程中發(fā)揮重要的作用。1.2 變速器的功用及要求變速器把發(fā)動(dòng)機(jī)的能量通過(guò)驅(qū)動(dòng)橋傳遞給車(chē)輪，其主要功用是：（1）通過(guò)換擋改變傳動(dòng)比從而改變轉(zhuǎn)矩，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪的有效工作范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的路況，以便汽車(chē)能在最利的工況下工作，發(fā)揮出其最佳性能；（2）在發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下，使傳遞至主動(dòng)輪的輸出軸實(shí)現(xiàn)反向旋轉(zhuǎn)，從而滿(mǎn)足汽車(chē)在實(shí)際情況，根據(jù)需要可以倒退行駛；（3）利用空擋能夠中斷發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器傳遞動(dòng)力，便于變速器換擋以保證汽車(chē)能夠平穩(wěn)起步、正常行駛。此外為了讓汽車(chē)能夠滿(mǎn)足使用性能，在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)變速器還有以下要求：（1）在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的載重、用途及發(fā)動(dòng)機(jī)排量，合理的分配傳動(dòng)比及變速器檔位數(shù)，以滿(mǎn)足汽車(chē)所需要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。并且在當(dāng)今擁堵城市路況條件下，為保證使用性能應(yīng)盡量擴(kuò)大變速器傳動(dòng)比范圍 [1]。（2）要合理選擇齒輪傳動(dòng)方式及正當(dāng)?shù)淖兾幌禂?shù)，同時(shí)選用合適的材料，采用最佳的熱處理方法，以便在加工時(shí)增加齒輪的精度，提高傳動(dòng)效率降低傳動(dòng)噪聲，延長(zhǎng)變速器工作壽命。（3）變速器還應(yīng)該滿(mǎn)足外形尺寸小、制造成本低、使用維修方便、工作性能本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)7可靠等要求 [2]。1.3 變速器的發(fā)展現(xiàn)狀從商用車(chē)的特性上來(lái)說(shuō)，手動(dòng)變速器的功用是其他變速器所不能替代的。以卡車(chē)為例，卡車(chē)用來(lái)運(yùn)輸，通常要裝載數(shù)噸的貨品，面對(duì)如此高的“壓力” ，除了發(fā)動(dòng)機(jī)需要強(qiáng)勁的動(dòng)力之外，還需要變速器的全力協(xié)助。我們都知道一檔有“勁” ，這樣在起步的時(shí)候有足夠的牽引力量將車(chē)帶動(dòng)。特別是面對(duì)爬坡路段，它的特點(diǎn)顯露的非常明顯。而對(duì)于其他新型的變速器，雖然具有操作簡(jiǎn)便等特性，但這些特點(diǎn)尚不具備。對(duì)于老司機(jī)和大部分男士司機(jī)來(lái)說(shuō)，他們的最?lèi)?ài)還是手動(dòng)變速器。從我國(guó)的具體情況來(lái)看，手動(dòng)變速器幾乎貫穿了整個(gè)中國(guó)的汽車(chē)發(fā)展歷史，資歷郊深的司機(jī)都是“手動(dòng)”駕車(chē)的，他們對(duì)手動(dòng)變速器的認(rèn)識(shí)程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實(shí)的。雖然自動(dòng)變速器以及無(wú)級(jí)變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機(jī)還是崇尚手動(dòng)，尤其是喜歡超車(chē)時(shí)手動(dòng)變速帶來(lái)的那種快感，所以一些中高檔的汽車(chē)（尤其是轎車(chē)）也不敢輕易放棄手動(dòng)變速器。另外，現(xiàn)在在我國(guó)的汽車(chē)駕駛學(xué)校中，教練車(chē)都是手動(dòng)變速器的，除了經(jīng)濟(jì)適用之外，關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實(shí)的基本功以及鍛煉?cǎi){駛協(xié)調(diào)性。在中檔車(chē)的市場(chǎng)上，自動(dòng)變速器有著一片自己的天空。使用此類(lèi)車(chē)型的用戶(hù)希望在駕駛汽車(chē)的時(shí)候?yàn)榱撕?jiǎn)便操作、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時(shí)快樂(lè)的感覺(jué)。在高速公路上，這是個(gè)體現(xiàn)地非常完美。而且，以北京市來(lái)說(shuō)，現(xiàn)在的交通狀況不好，堵車(chē)是經(jīng)常的事情，有時(shí)要不停地起步停步數(shù)次，司機(jī)如果使用手動(dòng)檔，則會(huì)反復(fù)地掛檔摘檔，操作十分煩瑣，尤其對(duì)于新手來(lái)說(shuō)更是苦不堪言。使用自動(dòng)檔，就不會(huì)這樣麻煩了。在市場(chǎng)上，此類(lèi)汽車(chē)銷(xiāo)售狀況還是不錯(cuò)的，尤其是對(duì)于女性朋友比較適合，通常女性朋友駕車(chē)時(shí)力求便捷。而我國(guó)要普及這種車(chē)型，關(guān)鍵要解決的是路況問(wèn)題，現(xiàn)在的路況狀況不均勻，難以發(fā)揮自動(dòng)檔汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)。1.4 研究的目的、依據(jù)和意義隨著汽車(chē)向多元化、工業(yè)化的發(fā)展，變速器設(shè)計(jì)在汽車(chē)設(shè)計(jì)中占有十分重要的地位。其工作性能直接影響汽車(chē)的行駛狀況，由于貨車(chē)對(duì)動(dòng)力性及經(jīng)濟(jì)性有很高要求，因此對(duì)于對(duì)其變速器的設(shè)計(jì)更為重要。本設(shè)計(jì)是基于重型貨車(chē)搭載的發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)，利用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和現(xiàn)代化的設(shè)計(jì)方法對(duì)貨車(chē)七檔手動(dòng)變速器進(jìn)行設(shè)計(jì)。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)81.5 設(shè)計(jì)方法及內(nèi)容 [8]在本次設(shè)計(jì)中，由于是對(duì)傳統(tǒng)的變速器進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計(jì),在給定的發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定功率等條件下，主要完成變速器機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并繪制出變速器裝配圖及主要零件的零件圖。主要包含如下內(nèi)容：1、參數(shù)計(jì)算。包括變速器傳動(dòng)比計(jì)算、中心距計(jì)算、齒輪參數(shù)計(jì)算、各檔齒輪齒數(shù)的分配；2、變速器齒輪設(shè)計(jì)計(jì)算。變速器齒輪幾何尺寸計(jì)算；變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算及材料選擇；計(jì)算各軸的扭矩和轉(zhuǎn)速；齒輪強(qiáng)度計(jì)算及檢驗(yàn)；3、變速器軸設(shè)計(jì)計(jì)算。包括各軸直徑及長(zhǎng)度計(jì)算、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸的強(qiáng)度計(jì)算、軸的加工工藝分析；4、變速器軸承的選擇及校核；5、同步器的設(shè)計(jì)選用和參數(shù)選擇；6、變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)選用；7、變速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)；本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)9第 2 章 變速器布置方案確定2.1 變速器的布置方案分析機(jī)械式變速器優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)效率高、工作可靠和制造成本低。對(duì)于相同的傳動(dòng)比要求，中間軸式變速器的徑向尺寸可以比兩軸式變速器小得多。針對(duì)齒輪壽命，因?yàn)橹虚g軸式變速器的各前進(jìn)擋，均為常嚙合斜齒輪傳動(dòng)，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，因此壽命較接近。由于檔位較多因此本設(shè)計(jì)采用中間軸結(jié)構(gòu)形式。2.2 倒擋方案選擇倒擋布置應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）倒擋齒輪在非工作位置時(shí)，不得與第二軸的齒輪有嚙合現(xiàn)象；（2）換入倒擋時(shí)不得與其他齒輪發(fā)生干涉；（3）倒擋軸在變速器殼體上的支承不得與與中間軸的齒輪相碰。常用的布置方案如下：(a) 小客車(chē)常用 (b) 直齒滑動(dòng)嚙合四擋 (c) 多數(shù)五擋采用 (d) c 方案改進(jìn) (e) 前進(jìn)擋常嚙合 (f) 前進(jìn)擋常嚙合 (g) 一、倒擋各一根撥叉軸圖 2.1 擋布置方案在變速器設(shè)計(jì)過(guò)程中倒檔結(jié)構(gòu)方案的選擇，應(yīng)根據(jù)其它檔布置情況。力求位置合理并縮短變速器的軸向長(zhǎng)度。因此在本設(shè)計(jì)的三軸七檔變速器中綜合以上幾種變速器倒擋布置方案，選擇圖 2.1f 為變速器的倒擋布置方案 [7]。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)102.3 主要零部件結(jié)構(gòu)形式2.3.1 齒輪在齒輪選用上變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍有復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力，這對(duì)軸承不利。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。但是考慮到變速器的可靠性本設(shè)計(jì)選用斜齒輪，由于倒檔無(wú)同步器在本設(shè)計(jì)中倒檔采用直齒圓柱齒輪，其他擋齒輪用斜齒輪。（a）直齒滑動(dòng)齒輪換擋 （b）嚙合套換擋 （c）同步器換擋圖 2.2 換擋機(jī)構(gòu)形式2.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式變速器換擋主要有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換擋三種形式。如圖 2.2直齒滑動(dòng)齒輪換擋即兩腳離合換擋，由于操作困難且要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)才能使換擋時(shí)齒輪無(wú)沖擊，否則對(duì)齒輪及變速器的性能有很大的影響；因此目前除倒擋外其他前進(jìn)檔已經(jīng)幾乎不再采用。嚙合套換擋由于存在換擋沖擊力，對(duì)于駕駛員及汽車(chē)性能影響較大，同樣目前不在采用。而目前采用最多的是第三種形式，即同步器換擋。由于同步器能保證迅速、無(wú)沖擊、無(wú)噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車(chē)的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。因此目前被廣泛應(yīng)用，本設(shè)計(jì)中前進(jìn)檔也采用這種換擋形式。2.3.3 變速器軸承在變速器軸與殼體、齒輪與軸等相對(duì)旋轉(zhuǎn)部位應(yīng)安裝軸承。變速器中常用的軸承有圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、球軸承、滾針軸承等。至于何處采用何種軸承，要根據(jù)結(jié)構(gòu)及承受的載荷來(lái)決定。如由于斜齒輪在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生徑向力和部分軸向本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)11力，故在變速器的輸出輸入軸采用圓錐滾子軸承 [8]，由于變速器軸后部的軸承需要安裝在變速器殼體上，因此在根據(jù)變速器的中心距確定軸承型號(hào)的同時(shí)也要保證殼體有足夠強(qiáng)度殼體壁上的兩軸承孔之間的距離不小于 。20m~6本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)12第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇3.1 概述滿(mǎn)足汽車(chē)必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比范圍和各擋傳動(dòng)比有關(guān)。汽車(chē)工作的道路條件越復(fù)雜、比功率越小，變速器的傳動(dòng)比范圍越大。本設(shè)計(jì)的主要參數(shù)依據(jù)如下：發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率/轉(zhuǎn)速 190/2600 kW/rpm最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速 960/1800 Nm/rpm整車(chē)裝備質(zhì)量 9600 kg 總質(zhì)量：16300 kg 最高車(chē)速 Vmax=100 km/h 車(chē)輪滾動(dòng)半徑 Rr=625 mm主減速比 i0=3.7 輪邊減速 I=1.73.2 擋位數(shù)近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車(chē)一般用4～5 個(gè)擋位的變速器。發(fā)動(dòng)機(jī)排量大的乘用車(chē)變速器多用 5 個(gè)擋。商用車(chē)變速器采用 4～5 個(gè)擋或多擋。載質(zhì)量在 2.0～3.5t 的貨車(chē)采用五擋變速器，載質(zhì)量在4.0～8.0t 的貨車(chē)采用六擋變速器。多擋變速器多用于總質(zhì)量大些的貨車(chē)和越野汽車(chē)上。本設(shè)計(jì)為客車(chē)變速器，采用三軸五擋變速器。3.3 傳動(dòng)比變速器傳動(dòng)比是指變速器最高擋與最低擋傳動(dòng)比的比值。目前乘用車(chē)的傳動(dòng)比范圍在 3.0～4.5 之間，總質(zhì)量輕些的商用車(chē)在 5.0～8.0 之間，其他商用車(chē)則更大。3.4 變速器各檔傳動(dòng)比的確定初選傳動(dòng)比：設(shè) 5 擋為直接擋，則：=1ming本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)13=0.377 (3.1)maxU0minrgp式中： —最高車(chē)速ax—發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速p—車(chē)輪半徑r—變速器最小傳動(dòng)比ming—主減速器傳動(dòng)比0=9550× （轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) =1.1～1.3，取 =1.3） maxeTpenPmax???（4.2）綜上兩式，得：主減速器比 =3.70i1、滿(mǎn)足最大爬坡度根據(jù)汽車(chē)行駛方程式：dtumGiuACfriTaDTg ?????20emax15.汽車(chē)以一擋在無(wú)風(fēng)、瀝青混凝土干路面行駛，公式簡(jiǎn)化為：?sin co0emaxfriTg??即： ??TegifGri??0max1snco??（4.3）式中：G—作用在汽車(chē)上的重力， ， —汽車(chē)質(zhì)量， —重力加速度，mgG?G=mg=16000×9.8=1568000N—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， =1000N.m；maxeTaxeT—主減速器傳動(dòng)比， =4.490i 0i本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)14—傳動(dòng)系效率， =85%；T?T?—車(chē)輪半徑， =0.508m；rr—滾動(dòng)阻力系數(shù)，對(duì)于貨車(chē)取 =0.02；f f—爬坡度，取 =16.7°??將個(gè)參數(shù)帶入，得： 9.365.8094108716sinco2.08916 ??????）（gi2、滿(mǎn)足附著條件根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面附著條件：·φ?riTTg?01emax2G式中： —汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水平路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷= g=65%mg=101920N2φ—道路附著系數(shù)，在瀝青混凝土干路面，φ=0.7～0.8，取 φ=0.7將各參數(shù)帶入，得： 1gi?9.45.809472??361取 =9.39gi其他各檔傳動(dòng)比的確定：一般汽車(chē)各檔傳動(dòng)比大致符合如下關(guān)系： 1 42345ggiiiiq??式中：q—常數(shù)，也就是各檔之間的公比， 45.16?giq所以其余各檔的傳動(dòng)比為：123454.,.05,2.1,.,gggggiiiii??3.5 中心距的確定初選中心距時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式（4.4）31maxgeAiTK??本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)15式中： —變速器中心距（ mm） ；A—中心距系數(shù)，乘用車(chē)： ，商用車(chē)： ,K9.3~8?AK.69~8?AK多擋變速器： ，取 ；.01~59?A5—發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.m） ；maxeT—變速器一擋傳動(dòng)比；1gi—變速器傳動(dòng)效率，取 96%。?則，=37maxgeAiTK?? m1.796.0391.53???初選中心距 =198mm。3.6 齒輪主要參數(shù)3.6.1 模數(shù)對(duì)客車(chē)，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，故齒輪應(yīng)該選用大些的模數(shù)；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)。嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開(kāi)線(xiàn)。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。其取值范圍是：乘用車(chē)和總質(zhì)量 在 1.8～14.0t 的貨車(chē)為am2.0～3.5mm；總質(zhì)量 大于 14.0t 的貨車(chē)為 3.5～ 5.0mm。選取較小的模數(shù)值可使齒am數(shù)增多，有利于換擋。表 3.2 汽車(chē)變速器齒輪的法向模數(shù)（mm）乘用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)排量 V/L 貨車(chē)的最大總質(zhì)量 /tam車(chē)型1.0＞ V≤1.6 1.6＜ V≤2.5 6.0＜ ≤14.0a＞14.0模數(shù) /mmnm2.25～2.75 2.75～3.00 3.50～4.50 4.50～6.00設(shè)計(jì)時(shí)所選模數(shù)應(yīng)符合國(guó)標(biāo) GB1357-78 規(guī)定（表 4.1）并滿(mǎn)足強(qiáng)度要求。表 3.3 汽車(chē)變速器常用齒輪模數(shù)一系列 1.00 1.25 1.5 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)16二系列 1.75 2.25 2.75 3.25 3.50 3.75 4.50 5.50 —根據(jù)表 3.2 及 3.3，齒輪的模數(shù)定為 5.50mm，嚙合套和同步器的模數(shù)定為 4.00mm。3.6.2 壓力角 ?理論上對(duì)于乘用車(chē)，為加大重合度降低噪聲應(yīng)取用 14.5°、15°、16°、16.5°等小些的壓力角；對(duì)商用車(chē)，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用 22.5°或 25°等大些的壓力角。國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20°，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20。嚙合套或同步器的接合齒壓力角有 20°、25°、30°等，但普遍采用 30°壓力角。 3.6.3 螺旋角 ?實(shí)驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)力求使中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生的軸向力平衡，以減小軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。為使工藝簡(jiǎn)便，在中間軸軸向力不大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。貨車(chē)變速器螺旋角：18°～26°初選一擋斜齒輪齒輪螺旋角為 24°，其余擋斜齒輪螺旋角 22°。3.6.4 齒寬 b齒寬的選擇既要考慮變速器的質(zhì)量小、軸向尺寸緊湊，又要保證齒輪的強(qiáng)度及工作平穩(wěn)性的要求。通常根據(jù)齒輪的模數(shù)來(lái)選定齒寬：直齒 ， 為齒寬系數(shù)，取為 4.5～8.0，mkbc?c斜齒 ， 取為 6.0～8.5。n采用嚙合套或同步器換擋時(shí)，其接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為 2～4mm。3.6.5 變位系數(shù)在變速器齒輪的設(shè)計(jì)中，根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)齒輪進(jìn)行變?yōu)槭潜仨毜模瑫r(shí)也是非常必要的。因此變位系數(shù)會(huì)影響齒輪使用的平穩(wěn)性、抗膠合能力和齒輪嚙合噪聲。在設(shè)計(jì)時(shí)，如果相嚙合的兩齒輪都為變位齒輪，那么總變位系數(shù)應(yīng)取的大些來(lái)提高接觸強(qiáng)度。本設(shè)計(jì)中，由于一檔齒輪齒數(shù)為 Z =1117,所以其變位系數(shù) 。根據(jù)1 17Z???本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)17機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)設(shè)計(jì)中取齒頂高系數(shù)為 1.00[18]。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)18第 4 章 齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 各擋齒輪齒數(shù)的分配在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各擋齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。4.2 確定一擋齒輪的齒數(shù) 一擋齒輪為斜齒輪，初選螺旋角 ：°2413???一擋傳動(dòng)比為 14321zig?（4.1）為了求 、 的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 ，13z4 hz直齒： m2A?斜齒： nhzcos?，取整，得：7.65.°24198cos2??nhmAz? 6h?z客車(chē)中間軸上一擋齒輪的齒數(shù)可在 之間選用，取 ，~174=66-17=491413zh??對(duì)中心距 進(jìn)行修正A因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和 后，經(jīng)過(guò)取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的 和hZ hZ齒輪變位系數(shù)重新計(jì)算中心距 ，再以修正后的中心距 作為各擋齒輪齒數(shù)分配的AA依據(jù)。，?。篈=198mm mzh67.198°24cos5.s2mn????（4.2）精確螺旋角：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)19°56.232cos14143???????Azmhn對(duì)一擋齒輪進(jìn)行角度變位：端面壓力角 tan =tan /cost?n143??=21.72°t端面嚙合角 totA?cscs,???2.71,t變位系數(shù)之和 =0????tan2,143niviz????查變位系數(shù)線(xiàn)圖得： 34.0-134.01??分度圓直徑：mmzdn.29°56.3coscs14313????n0.1.714314 ??齒頂高： mmfha .635.)-.34()(13013 ?????7044 ?????齒根高：cfhf 45.8.)34.251()(3013?f 0044 ???齒全高：mmcfh 375.12.)25.1()2(0 ???????齒頂圓直徑：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)20mhdaa 26.301.201.9421313 ?????744齒根圓直徑：hdff 52.6.8201.9421313 ??ff 914 ???當(dāng)量齒數(shù)：62.3)5.2(cos49)(cos3211 ?????zn07.).(7)(33212?zn4.3 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪 初選螺旋角 ???241?1342zi?（4.3）= =2.9025179.3?而常嚙合傳動(dòng)齒輪的中心距與一擋齒輪的中心距相等，即??21cos????ZmAn（4.4） nZ2121s???= 0.54co98??=65.776得 =16.86， =48.93 取整為 =17， =49，則1Z21Z23975491732????zi故可取，無(wú)需調(diào)整齒輪。本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)21精確螺旋角值：Azmn2)(cos121????= ??9860.5??6.523-1?對(duì)常嚙合齒輪進(jìn)行角度變位：理論中心距 = =198.68mm??21cos????ZmAno ?????24cos9750。端面壓力角 tan =tan /cost?n21???=21.72°t端面嚙合角 totA?cscs,??2.1,t變位系數(shù)之和 ??nttiviz??a2,1n????= ???0t72.1.497ii=-0.13查變位系數(shù)線(xiàn)圖得：8.21?zu38.01?51.0-2??分度圓直徑 =2-11cos?nmzd?m0.1256.37???=2-12n.94s.4本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)22齒頂高 mmfhna 215.60.)25.3801()(101 ??????????322齒根高cfhnf 785.40.)38.2501()(01?f 69122 ???????齒全高mmcfhn 150.)2.0()(0 ??齒頂圓直徑daa 43.1.6.121 ?????h5290942齒根圓直徑mdff 43.78121 ??hff 6529042 ???當(dāng)量齒數(shù)07.3*)56.2(cos173*)cos(21n1 ???zz2.).(49)(212 ????n4.4 確定其他各擋的齒數(shù)4.4.1 二檔齒輪參數(shù)二檔齒輪為斜齒輪，初選 °21???122Zi （4.5） = =2.2221i?4917.6???12nZmA?本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)23= =66.75nmAZ1212cos????5.°2cos98?)(ta12121zz??得 =46.06， =20.71 取整為 =46， =211Z12Z2則，= =6.31≈ =6.41122i?7469?2gi故可取，無(wú)需調(diào)整齒輪。精確螺旋角：°21.48′2A)z(m′cos11n12 ????????對(duì)二擋齒輪進(jìn)行角度變位：理論中心距 = =198.72mm??12cos????ZAn °2cos1465.??）（端面壓力角 tan =tan /cost?n12???=21.43°t端面嚙合角 totA?cscs,??89.20,t變位系數(shù)之和 =0????tan2,1n ??????????iviz查變位系數(shù)線(xiàn)圖得：本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)24=-0.44 =24.162?zu1?124.0分度圓直徑 mdn8.7cosz121??.42?齒頂高 ??ha365.2f101????m0.722??齒根高 ??chf 295.101?????mf 4.22齒全高 cfhn6.10????）（ ?齒頂圓直徑 mm .27d1a1am538h122??齒根圓直徑 9.11?ffdhff 2.522?當(dāng)量齒數(shù)09.5748.21(cos6)cos( 33121n ???）?zz6.).()( 331221n???本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)254.4.2 三檔齒輪參數(shù)三擋齒輪為斜齒輪，初選 ???2109?(4.6) 10929Zig= =1.533 213109iZ?47.?n109109cosmA???)(tan10921092zz????取整為 =40， =269Z10則，42.3.2617409023 ????Zi故可取，無(wú)需調(diào)整齒輪。對(duì)三擋齒輪進(jìn)行角度變位：精確螺旋角： ????Azmn2)(cos109109????56.23109?理論中心距 =??109cos??ZAn m7.cos.56??端面壓力角 tan =tan /cost?n109??=21.43°t端面嚙合角 totA?cscs,??03.2,t本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)26變位系數(shù)之和 ??nt,t109na2????????????iviz=0查變位系數(shù)線(xiàn)圖得： =-0.4 =9?104.9n????分度圓直徑 = =240.01mm1099cos???nmzd??56.234smn0.1.c10910 ??齒頂高 =??n909fmha????045.14.0???）（m)1(11 ???式中：4.00??nnmA??齒根高 ?? mchf 075.9.)1.25(n909 ??????f 6.4.0.101 ???齒全高 mcfhn 12.05.)1.2()20 ????????（齒頂圓直徑 mda .40.1.49a9?h89.165.2.5620110 ????齒根圓直徑 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)27mhdff 86.21075.91.2499 ?????.4561010ff當(dāng)量齒數(shù)94.3*)(cos1099 ????zZn76.)(10910?n4.4.3 四檔齒輪參數(shù)四擋齒輪為斜齒輪，初選 =22°87??(4.7) 2148Zi?= =1.069705.3?nmA887cos????)1(tan8728721Z??取整 =34， =327Z881724Zi?= 39?=3.06≈ =3.054gi故可取，無(wú)需調(diào)整齒輪。對(duì)四擋齒輪進(jìn)行角度變?yōu)椋壕_螺旋角=87c??osAZmn2)(87??56.2387???理論中心距 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)28= =195.75mm??87cos2????ZmAn??2cos5.6端面壓力角 tan =tan /cost?n87??=21.43°t端面嚙合角 totA?cscs,??03.2,t變位系數(shù)之和 ??nt,t87na2????????????iviz=0查變位系數(shù)線(xiàn)圖得：=-0.36 =0+0.36=0.366?5?分度圓直徑 =204.01mm877cos???nmzd=192.01mm878?n齒頂高 ?? mmha 265.10.)4.3601(fn707 ????????.25.88 ??式中：41.00???nnmA??齒根高 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)29?? mmchf 85.0.)36.2501(n707 ????????f 9.488 ?齒全高 cfhn 12.05.)1.02()20 ?????????（齒頂圓直徑 mda 4.6.01.47a7h.205928a8 ?????齒根圓直徑 dff 3.186.01.477??mhff 2.95.2.9288 ???當(dāng)量齒數(shù)14.3*cos87n7?）（ ?Z5.)(878???n4.4.4 五檔齒輪參數(shù)五擋齒輪為斜齒輪，初選 ???265?(4.8) 2156Zi= 4970.?=0.73(4.9) ??65cos2????ZmAn???????652165tazz本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)30取整 =28， =385Z6則： 6152Zi?= 38749?=2.12≈ =2.105gi對(duì)五擋齒輪進(jìn)行角度變位：精確螺旋角?????6565cos2)(cos?Zmn ???56.235理論中心距 ??msAno 75.192co.cs265???????端面壓力角 tan =tan /cost?n65??=21.43°t端面嚙合角 totA?cscs,??03.2,t變位系數(shù)之和 ??nt,t65na2????????????iviz=0查變位系數(shù)線(xiàn)圖得： =-0.4 =0+0.4=0.45?6