變速器的初步設(shè)計(jì)（傳動(dòng)比計(jì)算）

1、機(jī)械式變速器的初步設(shè)計(jì)姓名：學(xué)號(hào)：班級(jí)：目 錄第1章 設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)2 1.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)2 1.2 設(shè)計(jì)要求2第2章 變速器的設(shè)計(jì)選型2 2.1 變速器的選型與換擋方式選擇2 2.2 變速器各檔傳遞路徑3第3章 變速器的齒數(shù)分配4 3.1 1檔的齒數(shù)計(jì)算4 3.2 常嚙合齒輪對(duì)的齒數(shù)計(jì)算5 3.3 2檔的齒數(shù)計(jì)算5 3.4 3檔的齒數(shù)計(jì)算5 3.5 4檔（直接檔）的齒數(shù)計(jì)算6 3.6 5檔（超速擋）的齒數(shù)計(jì)算6 3.7 倒檔的齒數(shù)計(jì)算和分度圓計(jì)算7第4章 變速器各齒輪對(duì)的齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)8 4.1 各齒輪的分度圓直徑與總變位系數(shù)的統(tǒng)計(jì)8 4.2 變速器各檔速比的相對(duì)誤差8 4.3 變速器齒輪的

2、材質(zhì)選擇8第5章 軸的結(jié)構(gòu)與材質(zhì)9 5.1 變速器第1軸的設(shè)計(jì)9 5.2 變速器第2軸的設(shè)計(jì)9 5.3 變速器中間軸的設(shè)計(jì)10 5.4 軸的材質(zhì)10第6章 軸承的布置11 6.1 第1軸軸上的軸承布置11 6.2 第2軸軸上的軸承布置11 6.3 中間軸軸上的軸承布置12第7章 變速器的換擋機(jī)構(gòu)（選用鎖環(huán)式同步器）布置12第8章 變速器操縱機(jī)構(gòu)及換擋位置圖13 8.1 變速器的操縱機(jī)構(gòu)13 8.2 變速器的換擋位置圖14參考資料附錄第1章 設(shè)計(jì)要求與設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1.1 設(shè)計(jì)數(shù)據(jù).選擇第三組設(shè)計(jì)參數(shù)：三軸式變速器發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率72kw，最大轉(zhuǎn)矩167Nm表1-1：檔位12345R速比3.5922.0

3、881.3681.0000.8233.6241.2設(shè)計(jì)要求.1，傳動(dòng)示意圖各檔傳遞路徑、齒數(shù)分配、換擋方式、軸向定位等；2，齒輪型式、結(jié)構(gòu)參數(shù)、配湊中心距、材質(zhì)；3，軸的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)；4，換擋機(jī)構(gòu)布置；5，軸承布置；6，變速器操縱機(jī)構(gòu)及換擋位置圖。第2章 變速器的設(shè)計(jì)選型2.1 變速器的選型與換擋方式選擇 根據(jù)上述要求可以考慮以下三種方案：方案1：該方案采用雙聯(lián)倒檔齒輪，換倒檔時(shí)轉(zhuǎn)矩傳遞路徑長(zhǎng)，機(jī)械效率損失較多。各檔齒輪均為常嚙合齒輪，用同步器換擋。方案2：該方案的一檔和倒檔的換擋方式為普通滑動(dòng)齒輪方式，換擋時(shí)較為吃力，換擋時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)1檔和倒檔的齒輪沖擊較大，導(dǎo)致齒輪的壽命縮短，并且伴隨噪聲，不

4、僅使齒輪端部磨損加劇并過(guò)早損壞，同時(shí)使駕駛員精神緊張，而換擋產(chǎn)生的噪聲又使乘坐舒適性降低。方案3（最終方案）：該方案全齒均采用常嚙合齒輪，換擋方式包括倒檔均采用同步器。第2軸為三點(diǎn)式支承， 倒檔和超速擋安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi)，這樣布置除了可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速擋的條件下，很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)檔的變速器。2.2變速器各檔的傳遞路徑第2章 變速器的齒數(shù)分配首先將變速器的各齒輪編號(hào)，如下圖所示：3.1 確定1檔的齒數(shù)分配1檔的傳動(dòng) 為了求出齒輪9和齒輪10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 初選中心距時(shí)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 初取 又已知 計(jì)算出 初取齒輪的模數(shù)為

5、： 螺旋角為： 則初步確定的齒數(shù)和為： 又因?yàn)橹虚g軸上的1檔齒輪的齒數(shù)在15到17內(nèi)選取，可初步取，那么，則此時(shí)的齒數(shù)和為 故此時(shí)修正的齒輪的中心距A為 此時(shí)的中心距為 3.2 常嚙合齒輪對(duì)的齒數(shù)計(jì)算1檔的傳動(dòng)比為： 而常嚙合齒輪的中心距與1檔的齒輪中心距相等，所以: 聯(lián)立上述兩個(gè)方程，即解得齒輪1和2的齒數(shù)分別為 初步取 3.3 2檔的齒數(shù)計(jì)算二檔齒輪選用斜齒輪，可以令其螺旋角和常嚙合齒輪的不同。此時(shí)二檔的傳動(dòng)比為： 由中心距相等的條件得： 另外，從減少或抵消中間軸上的軸向力出發(fā)，須滿足：若選定 根據(jù) 式和式求出的 但是帶入式中不滿足所以改令 根據(jù) 式和式求出的 此時(shí)將齒數(shù)重新帶入式和式，求

6、出的螺旋角的修正值為 此時(shí)接近符合式要求，即可以抵消部分軸向力。 3.4 3檔的齒數(shù)計(jì)算三檔的齒輪為斜齒輪，可以令其螺旋角和常嚙合齒輪的不同。此時(shí)三檔的傳動(dòng)比為： 由中心距相等的條件得： 另外，從減少或抵消中間軸上的軸向力出發(fā)，須滿足：首先令 根據(jù) 式和式求出的 將上述齒數(shù)分別代入式等號(hào)的左右兩式，得： 接近符合式要求，即可以抵消部分軸向力3.5 4檔（直接檔）的齒數(shù)計(jì)算 直接檔通過(guò)第二軸的前端經(jīng)軸承支承在第一軸后端的孔內(nèi)，而且保持兩軸軸線在同一個(gè)直線上，同步器將他們連接后可得到直接檔。3.6 5檔（超速擋）的齒數(shù)計(jì)算超速擋的齒輪安排在副箱體內(nèi)，也采用斜齒輪，可以使其螺旋角和常嚙合齒輪的不同。

7、此時(shí)五檔的傳動(dòng)比為： 由中心距相等的條件得： 另外，從減少或抵消中間軸上的軸向力出發(fā)，需要接近滿足下式：首先令 根據(jù) 式和式求出的 螺旋角經(jīng)過(guò)齒數(shù)重新代入式和式后，修正為。上述齒數(shù)分別代入式等號(hào)的左右兩式，得： 接近符合式要求，即可以抵消部分軸向力3.7 倒檔的齒數(shù)計(jì)算和分度圓計(jì)算倒檔機(jī)構(gòu)的示意圖如下圖所示：此時(shí)R檔的傳動(dòng)比為：為了初步求出和，可以假設(shè)齒輪12和齒輪11已經(jīng)嚙合，則由中心距相等的條件得： 令時(shí)，根據(jù)式和式求得的 此時(shí)經(jīng)過(guò)將齒數(shù)重新代入式和式后得到修正后的螺旋角為： 將上述齒數(shù)分別代入式等號(hào)的左右兩式，得： 兩者相差較大，所以軸向力難以抵消，故此組數(shù)據(jù)予以舍去。重新令時(shí)， 根據(jù)式

8、和式求得的 此時(shí)將齒數(shù)重新代入式和式后得到修正后的螺旋角為： 將上述齒數(shù)分別代入式等號(hào)的左右兩式，得： 雖然軸向力依然難以抵消，但是相對(duì)第一組的差距明顯縮小，故采用這一組數(shù)據(jù)。初步選取倒檔軸的倒檔齒輪齒數(shù)為： 則中間軸與倒檔軸的中心距為: 為了保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪11和12的齒頂圓之間應(yīng)有0.5mm以上的間隙，則齒輪11的齒頂圓直徑為： 第4章 變速器各齒輪對(duì)的齒輪結(jié)構(gòu)參數(shù)4.1 各齒輪的分度圓直徑與總變位系數(shù)的統(tǒng)計(jì)軸向定位：齒輪1、2、4、6、8、12、10為齒輪軸。齒輪3、5、7、11、9、13為滾針軸承定位。表4-1：各個(gè)齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)（齒輪的總變?yōu)橄禂?shù)是利用geardesignpro軟件計(jì)算所得）4.2 變速器各檔速比的相對(duì)誤差表4-3 各檔速比以及與真實(shí)值的誤差：檔位1檔2檔3檔4檔5檔R檔精確值3.5922.0881.3681.0000.8233.624計(jì)算值3.56252.08651.3931.0000.8143.657相對(duì)誤差0.82%0.072%1.82%01.1%0.91%由上表可知，1檔、2檔、4檔和R檔的設(shè)計(jì)誤差較小，3檔和5檔的設(shè)計(jì)誤差大于1%但小于2%。在一定的條件下允許此類誤差存在。對(duì)汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性將不會(huì)造成太大的影響。但是根據(jù)上述的計(jì)算得知，R檔將產(chǎn)生較大的軸向力，可以在選用軸承時(shí)采用深溝