变速器的初步设计传动比计算.docx
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变速器的初步设计传动比计算
变速器的初步设计（传动比计算）
机械式变速器的初步设计
姓名:
学号:
班级:
第1章设计要求与设计数据…………………………………………………………………2
1.1设计数据………………………………………………………………………………2
1.2设计要求………………………………………………………………………………2第2章变速器的设计选型……………………………………………………………………2
2.1变速器的选型与换挡方式选择………………………………………………………2
2.2变速器各档传递路径…………………………………………………………………3第3章变速器的齿数分配……………………………………………………………………4
3.11档的齿数计算………………………………………………………………………4
3.2常啮合齿轮对的齿数计算……………………………………………………………5
3.32档的齿数计算………………………………………………………………………5
3.43档的齿数计算………………………………………………………………………5
3.54档（直接档）的齿数计算…………………………………………………………6
3.65档（超速挡）的齿数计算…………………………………………………………6
3.7倒档的齿数计算和分度圆计算………………………………………………………7第4章变速器各齿轮对的齿轮结构参数……………………………………………………8
4.1各齿轮的分度圆直径与总变位系数的统计…………………………………………8
4.2变速器各档速比的相对误差…………………………………………………………8
4.3变速器齿轮的材质选择………………………………………………………………8第5章轴的结构与材质………………………………………………………………………9
5.1变速器第1轴的设计…………………………………………………………………9
5.2变速器第2轴的设计…………………………………………………………………9
5.3变速器中间轴的设计…………………………………………………………………10
5.4轴的材质………………………………………………………………………………10第6章轴承的布置……………………………………………………………………………11
6.1第1轴轴上的轴承布置………………………………………………………………11
6.2第2轴轴上的轴承布置………………………………………………………………11
6.3中间轴轴上的轴承布置………………………………………………………………12第7章变速器的换挡机构（选用锁环式同步器）布置……………………………………12第8章变速器操纵机构及换挡位置图………………………………………………………13
8.1变速器的操纵机构……………………………………………………………………13
8.2变速器的换挡位置图…………………………………………………………………14参考资料
附录
1
第1章设计要求与设计数据
1.1设计数据.
选择第三组设计参数:
三轴式变速器
发动机最大功率72kw，最大转矩167Nm
表1-1:
档位12345R
速比3.5922.0881.3681.0000.8233.6241.2设计要求.
1，传动示意图——各档传递路径、齿数分配、换挡方式、轴向定位等;2，齿轮型式、结构参数、配凑中心距、材质;
3，轴的结构、材质;
，换挡机构布置;4
5，轴承布置;
6，变速器操纵机构及换挡位置图。
第2章变速器的设计选型
2.1变速器的选型与换挡方式选择
根据上述要求可以考虑以下三种方案:
方案1:
该方案采用双联倒档齿轮，换倒档时转矩传递路径长，机械效率损失较多。
各档齿轮均为常啮合齿轮，用同步器换挡。
方案2:
该方案的一档和倒档的换挡方式为普通滑动齿轮方式，换挡时较为吃力，换挡时间长，对1档和倒档的齿轮冲击较大，导致齿轮的寿命缩短，并且伴随噪声，不仅使齿轮端部磨损加剧并过早损坏，同时使驾驶员精神紧张，而换挡产生的噪声又使乘坐舒适性降低。
2
方案3（最终方案）:
该方案全齿均采用常啮合齿轮，换挡方式包括倒档均采用同步器。
第2轴为三点式支承，倒档和超速挡安装在位于变速器后部的副箱体内，这样布置除了可以提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以在不需要超速挡的条件下，很容易形成一个只有四个前进档的变速器。
2.2变速器各档的传递路径
3
第2章变速器的齿数分配
首先将变速器的各齿轮编号，如下图所示:
3.1确定1档的齿数分配
zz92i,，1档的传动zz110
2cosA,,z为了求出齿轮9和齿轮10的齿数，先求其齿数和hmn
3AKTi,,初选中心距时，根据经验公式Aegmax1
i,3.592K,9初取又已知,,96%1Ag
3AKTimm,,,74.88计算出Aegmax1
m,2.5初取齿轮的模数为:
n
,25螺旋角为:
2cos274.88cos25A,，，z,,,54.3则初步确定的齿数和为:
hm2.5n
zz,16z,38又因为中间轴上的1档齿轮的齿数在15到17内选取，可初步取，那么，10109
z,，,163854则此时的齿数和为,h
2cos2cos25AA,，，z,,,54故此时修正的齿轮的中心距A为,hm2.5n
Amm,74.48此时的中心距为
4
3.2常啮合齿轮对的齿数计算
zz16102,，,，i3.5921档的传动比为:
……?
zz1819
而常啮合齿轮的中心距与1档的齿轮中心距相等，所以:
mzzzz，，，2.5，，，，n1212A,,,74.48……?
2cos2cos25，
z,21.5z,32.5联立上述两个方程，即解得齿轮1和2的齿数分别为12
z,22z,33初步取12
3.32档的齿数计算
,二档齿轮选用斜齿轮，可以令其螺旋角和常啮合齿轮的不同。
82
zzz33772i,，,，,2.088此时二档的传动比为:
……?
2zzz22188
mzzzz，，，2.5，，，，n1212A,,,74.48由中心距相等的条件得:
……?
,2cos2cos，8另外，从减少或抵消中间轴上的轴向力出发，须满足:
,ztan,z722……?
，，1,,tanzzz，,8128,,
z,31.4z,22.6若选定根据?
式和?
式求出的,,,,257828
但是带入?
式中不满足
z,32z,23所以改令根据?
式和?
式求出的,,22788
此时将齿数重新带入?
式和?
式，求出的螺旋角的修正值为,,22.628此时接近符合?
式要求，即可以抵消部分轴向力。
,zz3332tan,tan25,,722，，,，，,111.43,,1.15,,,,zzz，5523tantan22.62,,,128,,8
3.43档的齿数计算
,三档的齿轮为斜齿轮，可以令其螺旋角和常啮合齿轮的不同。
62
zzz33552i,，,，,1.368此时三档的传动比为:
……?
3zzz22166
5
mzzzz，，，2.5，，，，n5656A,,,74.48由中心距相等的条件得:
……?
,2cos2cos，6另外，从减少或抵消中间轴上的轴向力出发，须满足:
,ztan,z522……?
，，1,,tanzzz，,6126,,
z,26z,28首先令根据?
式和?
式求出的,,25566
将上述齿数分别代入?
式等号的左右两式，得:
,zz3326tan,tan25,,522，，,，，,111.3928,,1,,,,zzz，5528tantan25,,,126,,6
接近符合?
式要求，即可以抵消部分轴向力
3.54档（直接档）的齿数计算
直接档通过第二轴的前端经轴承支承在第一轴后端的孔内，而且保持两轴轴线在同一个直线上，同步器将他们连接后可得到直接档。
3.65档（超速挡）的齿数计算
,超速挡的齿轮安排在副箱体内，也采用斜齿轮，可以使其螺旋角和常啮合齿轮的不同。
42
zzz33332i,，,，,0.823此时五档的传动比为:
……?
5zzz22144
mzzzz，，，2.5，，，，n3434A,,,74.48由中心距相等的条件得:
……?
,2cos2cos，4另外，从减少或抵消中间轴上的轴向力出发，需要接近满足下式:
,ztan,z322……?
，，1,,tanzzz，,4124,,
z,19z,35首先令根据?
式和?
式求出的,,,,253426
螺旋角经过齿数重新代入?
式和?
式后，修正为。
,256
上述齿数分别代入?
式等号的左右两式，得:
,zz3319tan,tan25,,322，，,，，,110.926,,1,,,,zzz，5535tantan25,,,124,,4
接近符合?
式要求，即可以抵消部分轴向力
6
3.7倒档的齿数计算和分度圆计算
倒档机构的示意图如下图所示:
此时R档的传动比为:
zzzz331321111i,，，,，,3.624……?
Rzzzz221121312
zz为了初步求出和，可以假设齿轮12和齿轮11已经1211
啮合，则由中心距相等的条件得:
mzzzz，，，2.5，，，，n11121112A,,,74.48……?
,2cos2cos，12
z,36z,15令时，根据?
式和?
式求得的,,30111212
此时经过将齿数重新代入?
式和?
式后得到修正后的螺旋角为:
,3112将上述齿数分别代入?
式等号的左右两式，得:
,zz3336tan,tan25,,2112，，,，，,112.04,,0.776,,,,zzz，5515tantan31,,,1212,,12
两者相差较大，所以轴向力难以抵消，故此组数据予以舍去。
z,39z,16重新令时，根据?
式和?
式求得的,,22111212
此时将齿数重新代入?
式和?
式后得到修正后的螺旋角为:
,22.6212将上述齿数分别代入?
式等号的左右两式，得:
,zz3339tan,tan25,,2112，，,，，,112.0625,,1.12,,,,zzz，5516tantan22.62,,,1212,,12
虽然轴向力依然难以抵消，但是相对第一组的差距明显缩小，故采用这一组数据。
z,21初步选取倒档轴的倒档齿轮齿数为:
13
m1621，，，1,,Amzzmm,，,,/cos50则中间轴与倒档轴的中心距为:
，，12131222cos22.62
为了保证倒档齿轮的啮合和不产生运动干涉，齿轮11和12的齿顶圆之间应有0.5mm以上的
D间隙，则齿轮11的齿顶圆直径为:
e11
DDee1112DADmm,,,,，,,,21274.4844.1351103.8250.5，，,Aee111222
7
第4章变速器各齿轮对的齿轮结构参数4.1各齿轮的分度圆直径与总变位系数的统计
轴向定位:
齿轮1、2、4、6、8、12、10为齿轮轴。
齿轮3、5、7、11、9、13为滚针轴承定位。
表4-1:
各个齿轮的结构参数（齿轮的总变为系数是利用geardesignpro软件计算所得）
4.2变速器各档速比的相对误差
表4-3各档速比以及与真实值的误差:
档位1档2档3档4档5档R档精确值3.5922.0881.3681.0000.8233.624计算值3.56252.08651.3931.0000.8143.657相对误差0.82%0.072%1.82%01.1%0.91%
由上表可知，1档、2档、4档和R档的设计误差较小，3档和5档的设计误差大于1%但小于2%。
在一定的条件下允许此类误差存在。
对汽车的动力性和经济性将不会造成太大的影响。
但是根据上述的计算得知，R档将产生较大的轴向力，可以在选用轴承时采用深沟球轴承来减少或抵消轴向力。
4.3变速器齿轮的材质选择
齿轮采用低碳合金钢，比如20CrMnTi、20Mn2TiB、15MnCr5、20MnCr5、28MnCr5,采用剃齿或磨齿精加工，齿面采用渗碳淬火热处理，表面硬度为58到63HRC，心部硬度为33到48HRC，齿轮精度不低于7级
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