[CAD圖紙全套]轎車上的五檔手動變速器設(shè)計(jì)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) I 摘 要 本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺用于轎車上的五檔手動變速器。合理的設(shè)計(jì)和布置變速器能使發(fā)動機(jī)功率得到最合理的利用，從而提高汽車動力性和經(jīng)濟(jì)性。 變速傳動機(jī)構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機(jī)構(gòu)的主要作用是控制傳動機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變速器傳動比的改變，即實(shí)現(xiàn)換擋，以達(dá)到變速變距。 本文參閱了國內(nèi)外大量文獻(xiàn)，首先簡單地?cái)⑹隽藱C(jī)械式變速器的發(fā)展歷史、變速器的地位和作用，討論了其現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢。進(jìn)而研究了機(jī)械式變速器的基本結(jié)構(gòu)和變速原理，其中重點(diǎn)研究了傳動機(jī)構(gòu)（主要是軸和齒輪）的基本結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及工作原理， 對機(jī)械式變速器各擋傳動路線進(jìn)行了簡要分析。文章包括大量的計(jì)算過程，具體內(nèi)容有：變速器的布置方案分析、變速器回轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定、同步器的結(jié)構(gòu)及工作原理、各擋齒輪的強(qiáng)度校核、軸的強(qiáng)度校核、軸承的使用壽命計(jì)算等。 關(guān)鍵詞 齒輪、同步器、變速器 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) is to a to so as to s is to of is of of in to to of of we of on of a of of of a of of 爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 錄 摘 要 . I . 1 章 緒論 . 1 設(shè)計(jì)的目的和意義 . 1 速器的發(fā)展 . 2 . 3 計(jì)內(nèi)容與思路 . 4 計(jì)內(nèi)容 . 4 計(jì)思路 . 4 章小結(jié) . 5 第 2 章 變速器的整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) . 5 . 5 速器傳動方案的比較 . 5 檔的布置方案 . 7 . 8 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇與齒輪設(shè)計(jì) . 9 . 9 位數(shù)和傳動比 . 10 心距 . 11 輪模數(shù) . 11 力角、螺旋角和齒寬 b . 12 輪的變位系數(shù) . 13 . 14 定一檔齒輪的齒數(shù) . 14 定常嚙合齒輪副的齒數(shù) . 15 定其他檔位的齒數(shù) . 15 定倒檔齒輪的齒數(shù) . 16 定齒輪輪齒尺寸 . 16 . 16 第 4 章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料選擇 . 17 . 17 . 17 輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 . 18 輪材料接觸應(yīng)力 . 20 . 22 第 5 章 變速器軸的設(shè)計(jì)與校核 . 22 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) . 22 的結(jié)構(gòu) . 22 的尺寸 . 23 . 23 一軸的強(qiáng)度與剛度校核 . 24 二軸的強(qiáng)度與剛度校核 . 25 . 27 第 6 章 變速器同步器與操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) . 28 . 28 步器的工作原理 . 28 步環(huán)主要參數(shù)的確定 . 29 . 31 縱機(jī)構(gòu)的功用 . 31 縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要求 . 32 速器的換檔位置 . 33 . 33 第 7 章 軸承的選用與壽命計(jì)算 . 34 一軸軸承選用與計(jì)算 . 34 . 34 . 35 第 8 章 . 36 件簡 介 . 36 . 36 輪的建模 . 36 速器的裝配 . 39 速器的仿真 . 39 . 41 結(jié) 論 . 42 致 謝 . 43 參考文獻(xiàn) . 44 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 全套 資料 ， 扣扣 加 414951605 第 1 章 緒論 設(shè)計(jì)的目的和意義 隨著我國汽車工業(yè)不斷的壯大，以及汽車行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，工作可靠，性能優(yōu)良汽車已經(jīng)是當(dāng)前汽車設(shè)計(jì)者的緊迫問題。 為了發(fā)揮發(fā)動機(jī)的最佳性能，就必須有一套傳動效率高 ，維修保養(yǎng)成本低，能夠帶來駕駛樂趣變速裝置，來協(xié)調(diào)發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪的實(shí)際行駛速度 。 該課題針對車輛工程專業(yè)學(xué)生，使學(xué)生了解變速器的設(shè)計(jì)，通過本課題的研究使學(xué)生完成理論課程的實(shí)踐總結(jié)，獲得一定的工程設(shè)計(jì)工作方哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 法，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)的全面知識和鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。 速器的發(fā)展 在汽車變速箱 100 多年的歷史中，主要經(jīng)歷了從手動到自動的發(fā)展過程。目前世界上使用最多的汽車變速器為手動變速器（ 自動變速器（ 手自一體變速器（ 無級變速器（ 雙離合變速器（ 種型式。 （ 1）手動變速器 (手動變速器（ 用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個定值。曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點(diǎn)，阻礙了汽車高速發(fā)展的步伐，手動變速器會在不久被淘汰，從事物發(fā)展的角度來說，這話確實(shí)有道理。但是從目前市場的需求和適用角度來看，手動變速器不會過早的離開。首先，從商用車的特性上來說，手動變速器的功用是其他變速器所不能替代的。其次，對于老司機(jī)和大部分男士司機(jī)來說，他們的最愛還是手動變速器。第三 ，隨著生活水平的不斷提高現(xiàn)在轎車已經(jīng)進(jìn)入了家庭，對于普通工薪階級的老百姓來說，經(jīng)濟(jì)型轎車最為合適，手動變速器以其自身的性價比配套于經(jīng)濟(jì)型轎車廠家，而且經(jīng)濟(jì)適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。 （ 2）自動變速器（ 自動變速器（ 利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。雖說自動變速汽車沒有離合器，但自動變速器中有很多離合器，這些離合器能隨車速變化而自動分離或合閉，從而達(dá)到自動變速的目的。 （ 3）手動 /自動變速器（ 此型車在其檔位上設(shè)有“ +”、“ -”選擇檔位。在 D 檔時，可自由變換降檔 (-)或加檔 (+)，如同手動檔一樣。自動 手動變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式 為了駕駛樂趣使用手動檔，而在交通擁擠時使用自動檔，這哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 樣的變速方式對于我國的現(xiàn)狀還是非常適合的。 （ 4）無級變速器（ 當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶對于汽車性能的要求是越來越高的。汽車變速器的發(fā)展也并不僅限于此，無級變速器便是人們追求的“最高境界”。無級變速系統(tǒng)不像手動變速器或自動變速器那樣用齒輪變速，而是用兩 個滑輪和一個鋼帶來變速，其傳動比可以隨意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動變速器“突然換檔”、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點(diǎn)。 （ 5）雙離合變速器（ 是從傳統(tǒng)的手動變速器演變而來，目前代表變速器的最高技術(shù)。 雙離合變速器(別于一般的自動變速器系統(tǒng)，它基于手動變速器而又不是自動變速器，除了擁有手動變速器的靈活性及自動變速器的舒適性外，還能提供無間斷的動力輸出。而傳統(tǒng)的手動變速器使用一臺 離合器，當(dāng)換擋時，駕駛員須踩下離合器踏板，使不同擋的齒輪做出嚙合動作，而動力就在換擋期間出現(xiàn)間斷，令輸出表現(xiàn)有所斷續(xù)。 針對中國變速器市場發(fā)展趨勢， （ 1）在短期內(nèi)，手動檔變速器仍然占據(jù)主要份額，而自動檔變速器將有更大的增長空間。 （ 2）鑒于中國市場情況的復(fù)雜性，長期來看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢，沒有哪一種形式變速器會成為最后的贏家。 （ 3）在中國市場，從技術(shù)支持、目前的市場份額以及設(shè)備提供這幾個方面來看 汽油、 混合動力以及 柴油都具有相似性。 （ 4）從長遠(yuǎn)來看，中國本土的企業(yè)應(yīng)該更加關(guān)注 個產(chǎn)品，因?yàn)樗鼘⒂蟹浅：玫那熬啊?速器的設(shè)計(jì)要求 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 （ 1）應(yīng)保證汽車具有高的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。在汽車整體設(shè)計(jì)時，根據(jù)汽車載重量、發(fā)動機(jī)參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器擋數(shù)及傳動比，來滿足這一要求。 （ 2）工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動跳擋、亂擋、換擋沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過采用同步器和 預(yù)選氣動換擋或自動、半自動換擋來實(shí)現(xiàn)。 （ 3）重量輕、體積小。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計(jì)合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。 （ 4）傳動效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接擋。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有省?（ 5）噪聲小。采用斜齒輪傳動及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛性可減小齒輪的噪聲。 計(jì)內(nèi)容與思路 計(jì)內(nèi)容 1、齒輪主要參數(shù)的選擇設(shè)計(jì)與校核計(jì)算 2、齒輪軸的設(shè)計(jì)與校 核計(jì)算 3、同步器的設(shè)計(jì)計(jì)算 4、軸承的選擇設(shè)計(jì)與校核計(jì)算 5、用 計(jì)思路 查看變速器相關(guān)資料，理解變速器的結(jié)構(gòu)組成與工作原理，先對變速器進(jìn)行整體布置，包括整體的傳動方案和倒檔的布置。其次次變速器中的齒輪和軸進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，只要確定了齒輪和軸的尺寸就可以用行草圖的繪制，在此基礎(chǔ)上對同步器進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，進(jìn)一步完善草圖。對各個部分進(jìn)行校核計(jì)算，查看其尺寸是否滿足使用要求，如果哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 不正確可以對其進(jìn)行修改。著重分析同步器和操縱機(jī)構(gòu)的工作原理，對其進(jìn)行細(xì)化處理，并出一張0 維圖紙繪制完成后，用 件進(jìn)行三維建模，并仿真運(yùn)動，立體結(jié)構(gòu)能更直觀的把變速器呈現(xiàn)出來，也能把內(nèi)部機(jī)構(gòu)的配合看的更清楚。 章小結(jié) 本章對變速器的發(fā)展歷史和未來的方向進(jìn)行了初步了解，我還是對手動變速器的未來比較樂觀，因?yàn)樗芯薮蟮氖袌?。本章還明確了該設(shè)計(jì)的目的和意義，設(shè)計(jì)會嚴(yán)格按照目的去做，保證了不會偏離方向。變速器的設(shè)計(jì)要求是需要嚴(yán)格遵守的，因?yàn)檫@直接關(guān)系到變速器的安全性和舒適性；最后還對本次設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì) 思路進(jìn)行了展開，進(jìn)一步明確了設(shè)計(jì)方案。 第 2 章 變速器的整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì) 速器傳動機(jī)構(gòu)的型式選擇與結(jié)構(gòu)分析 變速器的種類很多，按其傳動比的改變方式可以分為有級、無級和綜合式的。有級變速器按根據(jù)前進(jìn)檔檔數(shù)的不同，可以分為三、四、五檔和多檔變速器；而按其軸中心線的位置又分為固定軸線式、螺旋軸線式和綜合式的。其中 固定軸式應(yīng)用廣泛，有 兩軸式和三軸式之分， 前者多用于發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的汽車上，而后者多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車上。 速器傳動方案的比較 圖 2三軸式五檔變速器傳 動方案。它們的共同特點(diǎn)是：變速器第哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訖n的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)檔位工作時，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動比；檔位高的齒輪采用常嚙合 齒輪傳動，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接檔以外的其他檔位工作時，三軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)。在檔數(shù)相同的條件下，各種三軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換檔方式和倒檔傳動方案上有差別。 圖 2一，倒檔用直齒滑動齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動。圖 2c、 d 所示方案的各前進(jìn)檔，均用常 嚙合齒輪傳動； 圖 2樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，形成一個只有四個前進(jìn)檔的變速器。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 圖 2上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的檔位，其換檔方式可以用同步器或嚙合套來實(shí)現(xiàn)。同一變速器中，有的檔位用同步器換檔，有的檔位用嚙合套換檔，那么一定是檔位高的用同步器換檔，檔位低的用嚙合套換檔。 變速器用圖 2示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸 的剛度。這時，如用在軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。圖 2示方案的高檔從動齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時一檔和倒檔齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而中間檔的同步器布置在中間軸上是這個方案的特點(diǎn)。 本設(shè)計(jì)采用 2布置方案。 檔的布置方案 常見的倒檔結(jié)構(gòu)方案有以下幾種： 圖 2在前進(jìn)檔的傳動路線中，加入一個傳動，使結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪處于正負(fù)交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。此方案廣泛用于轎車和輕型貨車的四檔全同步器式變速器中。 圖 2而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進(jìn)入嚙合，使換擋困難。某些輕型貨車四檔變速器采用此方案。 圖 2示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。 圖 2因而經(jīng)常在貨車變速器中使用。 圖 2擋齒輪做成一體，將其齒寬哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 加長。 圖 2示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。 為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖2示方案。 其缺點(diǎn)是一、倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。 圖 2合考慮，本次設(shè)計(jì)采用 圖 2 章小結(jié) 本章分析比較了變速器傳動機(jī)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)，著重分析了動力布置形式和倒檔形式。經(jīng)過分析和與別的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，明確了動力傳遞路線，可以更合理的布置各個檔位的，選取了傳動更加簡單可靠的倒檔布置方式，為后面的設(shè)計(jì)計(jì)算打下了基礎(chǔ)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇與齒輪設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)是根據(jù) 011 款勁取 T 實(shí)酷版 而開展的，設(shè)計(jì)中所采用的相關(guān)參數(shù)均來源于此種車型，如表 3示： 表 3減速比 大扭矩 155750高時速 188km/h 最大功率 77000胎型號 185/60動機(jī)型號 備質(zhì)量 1155 速器主要參數(shù)的選擇 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 位數(shù)和傳動比 為了降 低油耗，提高燃油利用率，變速器的檔數(shù)應(yīng)該適當(dāng)增加。目前，乘用車一般用 4設(shè)計(jì)也采用 5個檔位。 選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。故有 m a xm a xm a a x )s o s( （ 3 則由最大爬坡度要求的變速器檔傳動比 0e （ 3 式中 m 汽車總質(zhì)量； g 重力加速度； 道路最大阻力系數(shù)； 驅(qū)動輪的滾動半徑； 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； 主減速比； 汽車傳動系的傳動效率。 根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件 2 求得的變速器 I 檔傳動比為： iT 0 3 式中 汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給路面的載荷； 路面的附著系數(shù)，計(jì)算時取 = 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 由已知條件：滿載質(zhì)量 153086 =f= 根據(jù)公式（ 3得： 超速檔的的傳動比： 0 iu (3由已知條件： 1 （ 3 的等比數(shù)列，實(shí)際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動機(jī)參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可得出：q = 故有： 49.278.12.1正為 1）。 心距 中心距對變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的強(qiáng) 度。三軸式變速器的中心距 A，可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行初選。 3 Im （ 3 式中 K A 中心距系數(shù)，對轎車取 K A = TI 變速器處于一檔時，輸出軸的輸出扭矩： TI e =m 故可得出初始中心距 A= 輪模數(shù) 齒輪模數(shù)選取的一般原則： (1)為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同 時增加齒寬； 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 (2)為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時減少齒寬； (3)從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)； (4)從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對于轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些；對于貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些。 所選模數(shù)值應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) m a 4 7 m m （ 3 其中55得出 一檔直齒輪及倒檔齒輪的模數(shù) m 3 1 m a 3 3 （ 3 通過計(jì)算 m= 表 3開線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m （摘自 1357一系列 1 3 4 5 6 8 10 第二系列 7 9 注：優(yōu)先采用第一系列，括號內(nèi)的模數(shù)盡可能不用 由上可得： 5.2力角、螺旋角和齒寬 b 壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角 取國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角 20。 變速器斜齒輪螺旋角 一般范圍是 3510 。螺旋角增大使齒輪嚙合的重合度系數(shù)增加、工作平穩(wěn)、噪聲降低，另外齒輪的強(qiáng)度也有所提高。但螺旋角太大，會使軸向力及軸承載荷過大。轎車變速器齒輪轉(zhuǎn)速高，又哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 要求噪聲小，故螺旋角取較大值 30 。還應(yīng)該注意，在選取斜齒輪螺旋角的時候，應(yīng)該使中間軸上的軸向力平衡。第一、二軸上的軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受，因此，中間軸上全部齒輪的螺旋方向應(yīng)該一律做成右旋，第一、二軸上的齒輪做成左旋。 齒輪寬度 b 的大小直接影響著齒輪的承載能力， b 加大，齒的承載能力增高。但試驗(yàn) 表明，在齒寬增大到一定數(shù)值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒輪的強(qiáng)度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬： 直齒 b=()m， 齒 b=()一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 已知： 5.2：常嚙合齒輪齒寬取 202、 3、 5、檔齒輪齒寬取 檔和一檔齒輪齒寬取 13 （注：為了保證裝配后的接觸寬度 b，通常取小齒輪的寬度 大齒輪的寬度 2度計(jì)算時 b=2b ） 輪的變位系數(shù) 變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想 接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時增加一對齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。 角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質(zhì)量指標(biāo)，故采用得較多。 變位系數(shù)的選擇原則 ： (1)對于高檔齒輪，應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 的原則選擇變位系數(shù)。 (2)對于低檔齒輪，為提高小齒輪的齒根強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)危險斷面齒厚相等的條件來選擇大、小齒輪的變位系數(shù)。 (3)總變位系數(shù)越小，齒輪齒根抗彎強(qiáng)度越低。但易于吸收沖擊振動，噪聲要小一些。 為了降低噪聲，對于變速器中除去一、二檔以外的 其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值。一般情況下，隨著檔位的降低，總變位系數(shù)應(yīng)該逐檔增大。一、二檔和倒檔齒輪，應(yīng)該選用較大的值。 檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定 定一檔齒輪的齒數(shù) 已知一檔動比： 10912 （ 3 為了確定 10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 Z ： （ 3 其中 A =m =3；故有 Z 。選擇齒輪的齒數(shù)時應(yīng)注意最好不使相配齒輪的齒數(shù)和為偶數(shù)，以減少因大、小齒輪的齒數(shù)間有公約數(shù)的機(jī)會，否則會引起齒面的不均勻磨損。則取 Z =57。當(dāng)轎車三軸式的變速器 .3 范圍內(nèi)選擇可在 171510Z，此處取10Z=18，則可得出9Z=39。 上面根據(jù)初選的 A 及 m 計(jì)算出的 Z 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，中心距有了變化，這時應(yīng)從 Z 及齒輪變位系數(shù)反過來計(jì)算中心距 A，再以這個修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 這里 Z 修正為 57，則根據(jù)式（ 3推出 A=75 定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 由式（ 3出常嚙合齒輪的傳動比 91012 （ 3 由已知數(shù)據(jù)可得： 斜齒輪中心距 ( 21 n （ 3 由此可得： （ 3 根據(jù)已知數(shù)據(jù)可計(jì)算出： 5321 聯(lián)立方程式可得： 1Z =20、 2Z =33。 可計(jì)算出一檔實(shí)際傳動比為 際螺旋角 2 = 30 定其他檔位的齒數(shù) 二檔傳動比 8712 （ 3 （ 3 故有： 5387 16 聯(lián)立方程式得： 22,3187 按同樣的方法可分別計(jì)算出：三檔齒輪 26,2765 檔齒輪3419 43 。 定倒檔齒輪的齒數(shù) 取 2， A=2 )( 1211 （ 3 得 58，分配 17， 40， 9.3倒擋軸與中間軸的中心距2 )( 1312. ，=了防止干涉 ， 11、 12齒輪齒頂圓保持 上間隙 則有 252 1211， 確定齒輪輪齒尺寸 齒頂高： *， 1* 齒輪齒頂高為 根高： )( *， 8 斜齒輪齒根高為 齒輪齒根高為 章小結(jié) 本章對變速器齒輪的主要參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算，確定了齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角，斜齒輪的螺旋角等。齒輪參數(shù)的確定為后來的 數(shù)化建模提供了依據(jù)，可以利用漸開線畫法進(jìn)行三維制圖，也為草圖的繪制確定了分度圓的直徑。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第 4 章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料選擇 輪的主要失效形式 齒輪的主要失效形式有：輪齒的折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面磨損、齒面膠合和塑性形變。 輪的強(qiáng)度計(jì)算及材料接觸應(yīng)力 與其他機(jī)械設(shè)備使用的變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍 是相似的。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級、支撐方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 10 2/ d精度不低于 7級。因此，比用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡化一些的計(jì)算公式來計(jì)算汽車齒輪，同樣、可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為 40 輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （ 1）直齒輪彎曲應(yīng)力W 10（ 4 式中 W 彎曲應(yīng)力（ 10 一檔齒輪 10 的圓周力（ N） ；其中N K 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取 動齒輪取 b 齒寬（ t 端面齒距（ y 齒形系數(shù)，如圖 4示。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 圖 4形系數(shù)圖 當(dāng)處于一檔時，中間軸上的計(jì)算扭矩為： 9 2m a 1 （ 4 可求得 39500N 故由 210 可以得出10將所得出的數(shù)據(jù)代入式（ 4得 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩檔直齒輪的彎曲應(yīng)力在 400間。 （ 2）斜齒輪彎曲應(yīng)力w （ 4 式中 K為重合度影響系數(shù)，取 他參數(shù)均與式（ 4釋相同， ，選擇齒形系數(shù) 模數(shù)在圖（ 4查得。 二檔齒輪圓周力： 8782 （ 4 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 根據(jù)斜齒輪參數(shù)計(jì)算公式可得出：87輪 8 的齒數(shù) z=22，可查表（ 4： y。 故可求得： 同理可得： 依據(jù)計(jì)算二檔齒輪的方法可以得出其他檔位齒輪的彎曲應(yīng)力，其計(jì)算結(jié)果如下： 三檔： ； 176 五檔： ； 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時，對常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在 180圍內(nèi)。 因此，上述對直齒輪和斜齒輪的計(jì)算結(jié)果均符合彎曲強(qiáng)度要求。 輪材料接觸應(yīng)力 齒輪接觸應(yīng)力 110 . 4 1 8 ( )（ 4 式中j 齒輪的接觸應(yīng)力（ ； F 齒面上的法向力（ N），1 /(； 1F 圓周力在（ N）； 節(jié)點(diǎn)處的壓力角（）； 齒輪螺旋角（）； E 齒輪材料的彈性模量（ 查資料可取 31 9 0 1 0E M P a ； B 齒輪接觸的實(shí)際寬度； 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 、 主、從動齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（ 直齒輪： （ 4 （ 4 斜齒輪： 2( s i n ) c o （ 4 2( s i n ) c o （ 4 其中，別為主從動齒輪節(jié)圓半徑（ 將作用在變速器第一軸上的載荷速器齒輪的許用接觸應(yīng)力j見表 4 表 4輪 j /碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 190050嚙合齒輪和高檔 130050過計(jì)算可 以得出各檔齒輪的接觸應(yīng)力分別如下： 一檔：1j=1849檔：2j=檔：3j=檔：5j=照上表 4設(shè)計(jì)變速器齒輪的接觸應(yīng)力基本符合要求。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)華德應(yīng)用技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 章小結(jié) 本章分析了齒輪的主要失效形式，并對所設(shè)計(jì)的齒輪進(jìn)行了強(qiáng)度和接觸應(yīng)力 的計(jì)算，通過計(jì)算發(fā)現(xiàn)齒輪符合設(shè)計(jì)要求，能夠保證使用要求。齒輪的校核計(jì)算時非常關(guān)鍵的一步，因?yàn)樗梢詸z測以前的選取和計(jì)算正確與否，防止最后更多錯誤的產(chǎn)生。 第 5 章 變速器軸的設(shè)計(jì)與校核 速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 的結(jié)構(gòu) 第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實(shí)現(xiàn)