变速器课程设计.doc

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目录

一、机械式变速器的概述及其方案的确定···········2

1、变速器的功用和要求·······················2

2、变速器传动方案及简图·····················2

3、倒档的布置方案···························3

二、变速器主要参数的选择与主要零件的设计·······4

1、变速器的主要参数选择·····················4

2、齿轮参数·································5

3、各档传动比及其齿轮齿数的确定·············6

4、轮的受力和强度校核·······················8

三、轴和轴承的设计与校核······················12

1、轴的工艺要求····························12

2、轴的设计································12

3、轴的校核································13

4、轴承的选择和校核························17

一.机械式变速器的概述及其方案的确定

（一）变速器的功用和要求

变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭

矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。

为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒档和空档。

在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。

对变速器的主要要求是：

1.应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。

在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。

2.工作可靠，操纵轻便。

汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。

为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。

3.重量轻、体积小。

影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。

选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。

4.传动效率高。

为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。

提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。

噪声小。

采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。

（二）变速器传动方案及简图

下图a所示方案，除一，倒档用直齿滑动齿轮换档外，其余各档为常啮合齿轮传动。

下图b、c、d所示方案的各前进档，均用常啮合齿轮传动；下图d所示方案中的倒档和超速档安装在位于变速器后部的副箱体内，这样布置除可以提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以在不需要超速档的条件下，很容易形成一个只有四个前进档的变速器。

中间轴式五档变速器传动方案

（三）、倒档的布置方案

下图为常见的倒挡布置方案。

下图b所示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，因而缩短了中间轴的长度。

但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难下图c所示方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。

下图d所示方案针对前者的缺点做了修改，因而取代了下图c所示方案。

图下图e所示方案是将中间轴上的一，倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。

下图f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更为轻便。

为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用下图g所示方案。

其缺点是一，倒挡须各用一根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。

因为变速器在一挡和倒挡工作时有较大的力，所以无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的低档与倒挡，都应当布置在在靠近轴的支承处，以减少轴的变形，保证齿轮重合度下降不多，然后按照从低档到高挡顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。

倒挡的传动比虽然与一挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将一挡布置在靠近轴的支承处。

本设计选用下图f的布置方案

变速器倒档传动方案

二、变速器主要参数的选择与主要零件的设计

（一）变速器主要参数

考虑到车的最高车速只有75km/h,所以本变速器选择6档设计。

设计要求的数据有：

载货量：

6t最大总质量：

11t最高车速：

75km/h

比功率：

10kw·t-1比转矩：

33N·m·t-1

根据以上数据可求得：

最大功率:

==120

最大转矩：

=380

发动机的转速3800

最高档一般为直接档=1，取车轮半径选用=509mm

取主减速器的传动比为：

=9

变速器的各挡传动比为：

1

2

3

4

5

6

倒档

8.795

5.566

3.29

2.108

1.54

1

8.18

二、中心距

中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响，所选的中心距、应能保证齿轮的

强度。

根据经验公式初定：

式中KA----中心距系数。

对轿车，KA=8.9~9.3；对货车，KA=8.6~9.6；

为发动机最大转矩；为变速器一档传动比为变速器传动效率，

取96%

取代入数据求得：

三、轴向尺寸

变速器的横向外形尺寸，可根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换档机构的

布置初步确定。

轿车四档变速器壳体的轴向尺寸3.0~3.4A。

货车变速器壳体的轴向尺寸与

档数有关：

四档（2.2~2.7）A

五档（2.7~3.0）A

六档（3.2~3.5）A

当变速器选用常啮合齿轮对数和同步器多时，中心距系数KA应取给出系数

的上限。

为方便A取整，得壳体的轴向尺寸是变速器壳体的最终轴向

尺寸应由变速器总图的结构尺寸链确定。

（二）、齿轮参数

（1）齿轮模数

根据最大质量在6.0~14t的货车变速器齿轮的法向模数为3.5~4.5选取

（2）压力角α、螺旋角β和齿宽b

压力角选取国家规定的标准压力角

螺旋角根据货车变速器的可选范围为选取

齿轮的根据斜齿轮的取则

（三）、各档传动比及其齿轮齿数的确定

在初选了中心距、齿轮的模数和螺旋角后，可根据预先确定的变速器档数、

传动比和结构方案来分配各档齿轮的齿数。

下面结

合本设计来说明分配各档齿数的方法。

1.确定一档齿轮的齿数

一档传动比

（2-1）

为了确定Z9和Z10的齿数，

先求其齿数和:

（2-2）

其中A=100.52mm、；故五档变速器示意图

有。

中间轴上一档的齿轮的齿数可在12~17之间选用，现选用则

上面根据初选的A及计算出的不是整数，将其调整为整数后，这时应

从及齿轮变位系数反过来计算中心距A，再以这个修正后的中心距作为以

后计算的依据。

这里修正为51则由式（2-2）反推得A=102mm。

2、确定常啮合齿轮副的齿数

由式（2-1）求出常啮合齿轮的传动比（2-3）

代入数据得：

而常啮合齿轮传动齿轮的中心距与一挡齿轮的中心距相等，即：

（2-4）

解方程（2-3）和（2-4）并取整得

3、确定其他挡位齿轮的齿数

二挡传动比由于各挡齿轮选取同样的模数，故有：

（2-5）

（2-6）

由式（2-5）和式（2-6）代入数据解方程并取整得：

用同上面的方法可以算出：

三挡：

四挡：

五档：

4、确定倒档齿轮的齿数

一般情况下，倒档传动比与一档传动比较为接近，在本设计中倒档传动比取

3.7。

中间轴上倒档传动齿轮的齿数比一档主动齿轮10略小，取。

而通常情况下，倒档轴齿轮取21~23，此处取=23。

由

可计算出。

故可得出中间轴与倒档轴的中心距

而倒档轴与第二轴的中心距:

5、齿轮变位

为计算方便一档、二档和倒档的主从动齿轮变位系数统一选1.0和-1.0，其他档位统一选0.2和-0.2

六、各档齿轮的参数设计（下列各式中：

齿形角为、齿顶高系数为1.0、c径向间隙系数为0.25m、r齿顶圆半径为0.38m、为变位系数、d分度圆直径、齿顶高、齿根高、齿全高、齿顶圆直径、齿根圆直径、基圆直径，其中右上角标有如“”“”分别表示主动轮和从动轮）

由公式：

、、、、、分别代入数据可以求得各档齿轮主、从动齿轮参数如下（单位mm）：

一档：

二档：

三档：

四档：

五档：

倒档：

（四）、齿轮的受力和强度校核

1、各档齿轮受力：

（1）对于直齿轮：

对于斜齿轮：

式中T为转矩，d为分度圆直径，为压力角，为螺旋角

故对于一档主动齿轮：

一档从动齿轮：

二档主动齿轮：

二档从动齿轮：

三档主动齿轮：

三档从动齿轮：

四档主动齿轮：

四档从动齿轮：

五档主动齿轮：