微型汽車手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文

1、 .PAGE- 33 - / NUMPAGES38微型汽車手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)摘要變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成部分，其發(fā)展無(wú)疑代表著汽車工業(yè)的發(fā)展，它的設(shè)計(jì)也是汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。本設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于微型車上的三軸式剛性支承結(jié)構(gòu)變速器，以使變速器結(jié)構(gòu)更加緊湊、合理，承載能力大，滿足匹配微車發(fā)動(dòng)機(jī)之所需。本設(shè)計(jì)從后驅(qū)動(dòng)變速器的總體方案開(kāi)始，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的方案進(jìn)行分析，檔位的布置形式進(jìn)行研究分析，變速器基本參數(shù)的選擇，零部件結(jié)構(gòu)方案的分析確定，同步器、操縱機(jī)構(gòu)與箱體的設(shè)計(jì)選用。根據(jù)所配車型，結(jié)合上述參數(shù)，再結(jié)合汽車設(shè)計(jì)、汽車?yán)碚?、機(jī)械設(shè)計(jì)等相關(guān)知識(shí)，計(jì)算出相關(guān)的變速器參數(shù)并論證設(shè)計(jì)的合理性。

2、最終，用AutoCAD軟件完成變速器裝配圖和零件圖的繪制。設(shè)計(jì)三軸式剛性支承結(jié)構(gòu)變速器，以進(jìn)一步提升后驅(qū)動(dòng)變速器的性能，增加后驅(qū)動(dòng)微型車市場(chǎng)，滿足不同層次的需求。關(guān)鍵詞：手動(dòng)變速器；后驅(qū)動(dòng)變速器；同步器；變速器殼體Manual TransmissionStructureDesign of MiniatureCarABSTRACTTransmission is an important of automobiletransmission system.Undoubtedly,it represents the development of the automobile industry,its

3、design is also an important part of automotive design.The design mission is a three-axis rigid support transmission designing for micro car.The purpose is to enable the transmission has more compact and reasonable structure,carry capacity of large,meet the needs of mini-car engines.In this paper,fro

4、m the beginning of the overall program of rear-wheel drive transmission,analyse the program of transmission system.Choose basic parameters of the transmission,determine the structure of the program components,design the synchronizer,manipulation of body and the box.According to the model selection,c

5、ombine these parameters and the related knowledge of Auto Design,Automotive Theory,Mechanical design ,calculate related parameters of transmission and prove the rationality of the design.Finally,achieve the assembly drawing and parts chart to use the soft ware of AutoCAD. Design the three-axis rigid

6、 support transmission to upgrade the performance of rear-wheel drive transmission,increase the market of rear-wheel drive mini-cars,in order to satisfy the needs of different levels.Key words: HYPERLINK :/dict.baidu /s?wd=stick-shift t _blank Stick-shift ; Rear-wheel Drive Transmission; synchronizer

7、; The transmission housing.目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc359416989摘要 PAGEREF _Toc359416989 h IHYPERLINK l _Toc359416990Abstract PAGEREF _Toc359416990 h IIHYPERLINK l _Toc359416991第1章緒論 PAGEREF _Toc359416991 h 1HYPERLINK l _Toc3594169921.1 課題的目的和意義 PAGEREF _Toc359416992 h 1HYPERLINK l _Toc359416

8、9931.2 研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc359416993 h 1HYPERLINK l _Toc3594169941.3 變速器的設(shè)計(jì)思想 PAGEREF _Toc359416994 h 1HYPERLINK l _Toc359416995第2章變速器設(shè)計(jì)的總體方案 PAGEREF _Toc359416995 h 3HYPERLINK l _Toc3594169962.1 設(shè)計(jì)依據(jù) PAGEREF _Toc359416996 h 4HYPERLINK l _Toc3594169972.2 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 PAGEREF _Toc359416997 h 4HYPERLINK l

9、 _Toc3594169982.3 變速器基本參數(shù)的確定 PAGEREF _Toc359416998 h 5HYPERLINK l _Toc3594169992.3.1 擋數(shù)的確定 PAGEREF _Toc359416999 h 5HYPERLINK l _Toc3594170002.3.2 傳動(dòng)比的確定 PAGEREF _Toc359417000 h 5HYPERLINK l _Toc3594170032.3.3 變速器中心距的確定 PAGEREF _Toc359417003 h 7HYPERLINK l _Toc3594170042.3.4 變速器軸向尺寸的確定 PAGEREF _Toc3

10、59417004 h 7HYPERLINK l _Toc3594170052.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc359417005 h 7HYPERLINK l _Toc359417006第3章主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算 PAGEREF _Toc359417006 h 8HYPERLINK l _Toc3594170073.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核 PAGEREF _Toc359417007 h 8HYPERLINK l _Toc3594170083.1.1 齒輪參數(shù)確定與各擋齒輪齒數(shù)分配 PAGEREF _Toc359417008 h 8HYPERLINK l _Toc3594170093.1.

11、2 輪齒強(qiáng)度計(jì)算 PAGEREF _Toc359417009 h 16HYPERLINK l _Toc3594170103.1.3 變速器齒輪的材料與熱處理 PAGEREF _Toc359417010 h 20HYPERLINK l _Toc3594170113.2 軸的設(shè)計(jì)與校核 PAGEREF _Toc359417011 h 20HYPERLINK l _Toc3594170123.2.1 初選軸的直徑 PAGEREF _Toc359417012 h 20HYPERLINK l _Toc3594170133.2.2 軸的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359417013 h 21HYPERL

12、INK l _Toc3594170163.2.3 軸的校核 PAGEREF _Toc359417016 h 25HYPERLINK l _Toc3594170193.3 軸承的選用與校核 PAGEREF _Toc359417019 h 30HYPERLINK l _Toc3594170203.3.1 變速器軸承型式的選擇 PAGEREF _Toc359417020 h 30HYPERLINK l _Toc3594170213.3.2 軸承的校核 PAGEREF _Toc359417021 h 30HYPERLINK l _Toc3594170233.3.3 軸承的潤(rùn)滑和密封 PAGEREF _

13、Toc359417023 h 33HYPERLINK l _Toc3594170243.4 花鍵的校核 PAGEREF _Toc359417024 h 34HYPERLINK l _Toc3594170273.5 本章小結(jié) PAGEREF _Toc359417027 h 35HYPERLINK l _Toc359417028第4章變速器其他零件與機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359417028 h 36HYPERLINK l _Toc3594170294.1 同步器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 PAGEREF _Toc359417029 h 36HYPERLINK l _Toc3594170304.1.

14、1 鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定 PAGEREF _Toc359417030 h 36HYPERLINK l _Toc3594170314.1.2 主要參數(shù)的確定 PAGEREF _Toc359417031 h 37HYPERLINK l _Toc3594170324.2 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359417032 h 38HYPERLINK l _Toc3594170334.3 變速器箱體的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc359417033 h 39HYPERLINK l _Toc3594170344.4 本章小結(jié) PAGEREF _Toc359417034 h 39HYPERL

15、INK l _Toc359417035結(jié)論 PAGEREF _Toc359417035 h 39HYPERLINK l _Toc359417036參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc359417036 h 41HYPERLINK l _Toc359417041致 PAGEREF _Toc359417041 h 42HYPERLINK l _Toc359417042附錄 PAGEREF _Toc359417042 h 43第1章 緒論1.1 課題的目的和意義變速器用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在

16、最有利的工況圍工作1。中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車上。變速器若采用浮動(dòng)式結(jié)構(gòu)的齒輪軸，工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生撓度。因此，一方面降低了輸出軸的剛性，另一方面造成了嚙合齒輪嚙合不良，致使齒輪強(qiáng)度降低，增加了運(yùn)轉(zhuǎn)噪音，影響了整機(jī)的性能。為了近一步提升后驅(qū)動(dòng)變速器的性能，增加后驅(qū)微型車市場(chǎng)銷售份額，應(yīng)該建立一個(gè)適應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)排量為1.3升的后驅(qū)動(dòng)變速器新平臺(tái)，以滿足車廠和用戶更高層次的要求。設(shè)計(jì)方案力現(xiàn)： 1.變速器結(jié)構(gòu)更加緊湊、合理，承載能力較大，滿足匹配發(fā)動(dòng)機(jī)之所需； 2.選擋、換擋輕便、靈活、可靠； 3.同步器結(jié)構(gòu)合理，性能穩(wěn)定，有利于換擋； 4.齒輪承載能力高，運(yùn)轉(zhuǎn)噪

17、音低，傳遞運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。1.2 研究現(xiàn)狀眾所周知，中國(guó)國(guó)市場(chǎng)的微型系列車型，90%都來(lái)自日本技術(shù)，更確切地說(shuō)，是來(lái)自于日本鈴木技術(shù)。國(guó)的許多微型車廠在研發(fā)、生產(chǎn)方式上，或是購(gòu)買(mǎi)日本技術(shù)，或是與日方聯(lián)合經(jīng)營(yíng)，自主獨(dú)立開(kāi)發(fā)的能力相對(duì)欠缺。因此，在微型車型與所屬關(guān)緊部件的研發(fā)方面的發(fā)展相對(duì)滯后，進(jìn)而造成國(guó)的許多老型產(chǎn)品一干就是十幾年，甚至二十幾年的尷尬局面。同時(shí)，由于國(guó)際市場(chǎng)的導(dǎo)向，微型車的根據(jù)地日本在此方面的投入也沒(méi)有更大、更新的研究與發(fā)展。所以從微型汽車后驅(qū)動(dòng)變速器的發(fā)展來(lái)看，并沒(méi)有特別新的技術(shù)在產(chǎn)品中應(yīng)用。但是根據(jù)我們國(guó)家的實(shí)際現(xiàn)狀，目前中國(guó)市場(chǎng)對(duì)微型車的需求，在短時(shí)間，甚至相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間微型車

18、仍然具有一定的發(fā)展的空間。國(guó)的中、小城市，與山區(qū)，從居民的購(gòu)買(mǎi)能力與所需看，微型車由于其價(jià)格低、經(jīng)濟(jì)適用，仍然具有廣闊的市場(chǎng)份額。近幾年來(lái)，微型車的銷售占中國(guó)汽車總銷售量約25%。尤其以生產(chǎn)微型車為主的長(zhǎng)安集團(tuán)在，2005年的整車銷售排在全國(guó)第三位的良好勢(shì)頭。據(jù)了解國(guó)生產(chǎn)微型汽車如長(zhǎng)安、柳洲五菱等車廠，后驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)所配的變速器結(jié)構(gòu)先進(jìn)、合理，在滿足同等排量發(fā)動(dòng)機(jī)匹配所需的同時(shí)，市場(chǎng)反映效果也較好。汽車變速器發(fā)展經(jīng)歷了100多年，從最初采用側(cè)鏈傳動(dòng)到手動(dòng)變速器，到現(xiàn)在的液力自動(dòng)變速器和電控機(jī)械式自動(dòng)變速器，再向無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器方向發(fā)展。變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成部分，其發(fā)展無(wú)疑代表著汽車工業(yè)的發(fā)

19、展，它的設(shè)計(jì)也是汽車設(shè)計(jì)的一個(gè)重要部分。手動(dòng)變速器(MT)主要采用齒輪傳動(dòng)的降低原理，變速器有多組傳動(dòng)比不同的齒輪副，汽車行駛時(shí)的換擋就是通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)使變速器不同的齒輪副工作1。我國(guó)汽車工業(yè)采用CAD技術(shù)，從無(wú)到有，至今已有十多年的歷史。與其他機(jī)械產(chǎn)品相比，汽車行業(yè)在計(jì)算機(jī)應(yīng)用的投入比較多。各汽車廠紛紛引進(jìn)軟硬件并逐步建立了計(jì)算機(jī)輔助系統(tǒng)。AutoCAD在用戶的心目中也變成了二維設(shè)計(jì)軟件的縮影。1.3 變速器的設(shè)計(jì)思想根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)匹配的微型車的基本參數(shù)，與發(fā)動(dòng)機(jī)的基本參數(shù)，設(shè)計(jì)能夠匹配各項(xiàng)的新型后驅(qū)動(dòng)變速器。新型后驅(qū)動(dòng)變速器應(yīng)滿足：1.發(fā)動(dòng)機(jī)排量1.3升；2.五個(gè)前進(jìn)擋，一個(gè)倒檔；3.輸入、輸出

20、軸保證兩點(diǎn)支承；4.采用同步器，保證可靠平穩(wěn)換擋；5.齒輪、軸與軸承滿足使用要求。1.4 研究的主要工作容中間軸式變速器主要用于后輪驅(qū)動(dòng)變速器，所以，根據(jù)實(shí)際汽車發(fā)動(dòng)機(jī)匹配所需，本文計(jì)劃對(duì)適用于后驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)固定中間軸式變速器作為總的布置方案。 1.確定合適的布置結(jié)構(gòu)變速器中各檔齒輪按照檔位先后順序在軸上排列；各檔的換擋方式；齒輪與軸的配套方案；軸承支承位置等結(jié)構(gòu)。 2.進(jìn)行主要參數(shù)的選擇確定變速器的檔位數(shù)；各檔傳動(dòng)比；中心距；軸向長(zhǎng)度等。 3.進(jìn)行主要零部件與其他結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)齒輪參數(shù)；各檔齒輪齒數(shù)分配；輪齒強(qiáng)度計(jì)算；軸的設(shè)計(jì)與校核；軸承的設(shè)計(jì)與校核；同步器主要參數(shù)的選??；操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)等。4.繪

21、制圖紙根據(jù)設(shè)計(jì)方案，通過(guò)CAD完成裝配圖與零件圖的繪制。變速器設(shè)計(jì)的總體方案變速器是汽車傳動(dòng)系的重要組成部分，是連接發(fā)動(dòng)機(jī)和整車之間的一個(gè)動(dòng)力總成，起到將發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過(guò)轉(zhuǎn)換傳到整車，以滿足整車在不同工況的需求。所以整車和發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)對(duì)變速器的總體方案均產(chǎn)生較大影響。2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)隨著消費(fèi)者對(duì)汽車安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性需求的提高，微型汽車的技術(shù)含量不斷提高。長(zhǎng)安汽車在微型車領(lǐng)域具有里程意義，長(zhǎng)安之星是適應(yīng)微車市場(chǎng)發(fā)展的新需求而誕生的產(chǎn)品。為其設(shè)計(jì)新型后驅(qū)動(dòng)變速器以使變速器結(jié)構(gòu)更加緊湊、合理、承載能力強(qiáng)。選擇車型為長(zhǎng)安之星SC6371進(jìn)行設(shè)計(jì).注：其中，165/70 R13表示輪胎

22、斷面寬B=165，扁平比H/B=70,輪輞直徑13in=330.2mm，故車輪滾動(dòng)半徑近似等于輪胎半徑，為r=330.2/2+115.5=280.6mm。2.2 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支承在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上，第一軸上的花鍵用來(lái)裝設(shè)離合器的從動(dòng)盤(pán)，而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬(wàn)向節(jié)連接。如圖2.1所示。變速器采用三軸式剛性支承，能提高軸的剛度。第一軸后端經(jīng)軸承支承在第二軸前端的孔，第二軸前端與常嚙合主動(dòng)齒輪做成一體，且保持兩軸軸線在同一直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接擋。使用直接擋，變速器的齒輪和軸承與中

23、間軸均不承載，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高，可高達(dá)90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少2。擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，擋位低的齒輪不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，各擋位采用同步器換擋3。 圖2.1 傳動(dòng)方案圖2.3 變速器基本參數(shù)的確定2.3.1 擋數(shù)的確定擋數(shù)的設(shè)置與整車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性有關(guān)。就動(dòng)力性而言，增加變速器的擋數(shù)，能夠增加發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮最大功率附近高功率的機(jī)會(huì)，提高了整車的加速與爬坡能力。就燃油經(jīng)濟(jì)性而言，擋數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低油耗區(qū)工作的可能性，降低油耗。所以擋數(shù)設(shè)置為五檔。2.3.2 傳動(dòng)比的確定1.確定主減速器傳動(dòng)比根據(jù) （2-1）式中：最高車

24、速，135km/h；發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率下的轉(zhuǎn)速，6000r/min；r 車輪半徑，0.281m；變速器最高擋傳動(dòng)比，1.0；變速器主減速比。由公式（2-1）得：=4.708。2.確定變速器一擋傳動(dòng)比汽車爬陡坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力與爬坡阻力。故有：，則由最大爬坡度要求的變速器一擋傳動(dòng)比4為：（2-2） 式中：m汽車總質(zhì)量，1580kg；g重力加速度，9.8；道路最大阻力系數(shù)，由于一般瀝青或混凝土路面滾動(dòng)阻力系數(shù)f=0.0180.020，故取f=0.019；最大爬坡度，故坡角，所以為0.323；驅(qū)動(dòng)車輪滾動(dòng)半徑，0.281mm；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，102N

25、m；主減速比，4.708；汽車傳動(dòng)系的傳動(dòng)效率，轎車可取0.90.92，故選為0.9。由公式（2-2）得：；根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件，求得變速器一擋傳動(dòng)比為5： （2-3） 式中：汽車滿載靜止于水平路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的乘用車，滿載時(shí)后軸占50%55%，故取=55%mg；道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取=0.50.6，故選為0.6；，見(jiàn)式（2-2）下說(shuō)明。3.確定其他擋傳動(dòng)比由于汽車傳動(dòng)系各擋的傳動(dòng)比大體上是按等比級(jí)數(shù)分配的，且=1，q為各擋公比，則，故。2.3.3 變速器中心距的確定對(duì)于中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸軸線之間的距離稱為變速器中心距A，初選中心距時(shí)

26、，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算6：（2-3） 式中：中心距系數(shù)，乘用車：=8.99.3，取=9.3；發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，102 Nm；變速器一擋傳動(dòng)比，3.32；變速器傳動(dòng)效率，取96%。由公式（2-4）得：A=63.95mm；乘用車變速器的中心距在6080mm圍變化，圓整后得變速器中心距A=70mm。2.3.4 變速器軸向尺寸的確定變速器的軸向尺寸與擋位數(shù)、齒輪型式、換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距A的尺寸參照下式初選。乘用車變速器殼體的軸向尺寸為（3.03.4）A，取3.2A=224mm。2.4 本章小結(jié)本章主要通過(guò)分析整車和發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)參數(shù)，對(duì)新型后驅(qū)動(dòng)變速器的總體方案進(jìn)行確定

27、。其中包括：變速器傳動(dòng)方案的布置，中心距的確定，擋位的設(shè)置，各擋傳動(dòng)比的確定與軸向尺寸的確定等。通過(guò)確定變速器的基本參數(shù)，便于其他零部件的設(shè)計(jì)選用，為下一步的設(shè)計(jì)計(jì)算奠定基礎(chǔ)。第3章 主要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核3.1.1 齒輪參數(shù)確定與各擋齒輪齒數(shù)分配1.模數(shù)m齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。對(duì)于乘用車為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，乘用車和總質(zhì)量在1.814.0t的貨車為2.03.5mm，取m=2.5mm。2.壓力角國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為。3.螺旋角選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意它對(duì)齒輪

28、工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。螺旋角應(yīng)選擇適宜，太小時(shí)發(fā)揮不出斜齒輪的優(yōu)越性，太大又會(huì)使軸向力過(guò)大。轎車變速器齒輪應(yīng)采用較大螺旋角以提高運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性，降低噪聲。乘用車中間軸式變速器為，選。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，又要保證輪齒的強(qiáng)度與工作平穩(wěn)性的要求，通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來(lái)確定齒寬b。，其中為齒寬系數(shù)。變速器中一般倒擋采用直齒圓柱齒輪=4.58.0；常嚙合與其他擋位用斜齒圓柱齒輪=6.08.5。5.齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。6.各擋齒輪齒數(shù)的分配分配齒數(shù)時(shí)應(yīng)注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可

29、能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。（1）確定一擋齒輪的齒數(shù) 由于一擋采用斜齒輪傳動(dòng)，所以齒數(shù)和=50，修正后得。齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和湊配中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性、耐磨損、抗膠合能力與齒輪的嚙合噪聲。湊配中心距；斜齒端面模數(shù)；嚙合角，得；故總變位系數(shù)，即為高度變位。 根據(jù)齒數(shù)比查得：。兩齒輪分度圓仍相切，節(jié)圓與分度圓重合，全齒高不變。一擋齒輪參數(shù)如表3.1。（2）對(duì)中心距進(jìn)行修正因?yàn)橛?jì)算齒輪和后，經(jīng)過(guò)取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的重新計(jì)算中心距A作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。（3）確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)由一擋傳

30、動(dòng)比求出常嚙合傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比：（3-1）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：（3-2） 表3.1 一擋齒輪基本參數(shù)序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式1端面壓力角2分度圓直徑3齒頂高5齒頂圓直徑6齒根圓直徑7當(dāng)量齒數(shù)8齒寬由公式（3-1）（3-2）得：。核算=3.27，與前相差較小，故由（3-2）式得：齒輪1、2精確的螺旋角。湊配中心距；斜齒端面模數(shù)；嚙合角，故，角度變位。根據(jù)齒數(shù)比，查得。常嚙合齒輪參數(shù)如表3.2。表3.2 常嚙合齒輪基本參數(shù)序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式1理論中心距2中心距距變動(dòng)系數(shù)3齒頂降低系數(shù)4分度圓直徑5齒頂高6齒根高7齒頂圓直徑8齒根圓直徑9當(dāng)量齒數(shù)10齒寬（4）確定其他各

31、擋的齒數(shù)二擋齒輪是斜齒輪，螺旋角與常嚙合齒輪不同，由得：（3-3） 而 （3-4）此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式：（3-5）聯(lián)解上述三個(gè)方程式，采用試湊法，選定螺旋角，解式（3-3）（3-4）求出。再把代入式（3-5），檢查近似滿足軸向力平衡關(guān)系。湊配中心距；斜齒端面模數(shù)；嚙合角，故，正角度變位。根據(jù)齒數(shù)比，查得。二擋齒輪參數(shù)如表3-3。同理：三擋齒輪，近似滿足軸向力平衡關(guān)系。 湊配中心距；斜齒端面模數(shù)；表3.3 二擋齒輪基本參數(shù)序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式1理論中心距2中心距變動(dòng)系數(shù)3齒頂降低系數(shù)4分度圓直徑5齒頂高6齒根高7齒頂圓直徑8齒根圓直徑9當(dāng)量齒數(shù)10齒寬嚙合

32、角，故，正角度變位。根據(jù)齒數(shù)比，查得。三擋齒輪參數(shù)如表3.4。同理：四擋齒輪，近似滿足軸向力平衡關(guān)系。 湊配中心距；表3.4 三擋齒輪基本參數(shù)序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式1理論中心距2中心距變動(dòng)系數(shù)3齒頂降低系數(shù)4分度圓直徑5齒頂高6齒根高7齒頂圓直徑8齒根圓直徑9當(dāng)量齒數(shù)10齒寬斜齒端面模數(shù)；嚙合角，故，負(fù)角度變位。根據(jù)齒數(shù)比，查得。四擋齒輪參數(shù)如表3-5。表3.5 四擋齒輪基本參數(shù)序號(hào)計(jì)算項(xiàng)目計(jì)算公式1理論中心距2中心距變動(dòng)系數(shù)3齒頂降低系數(shù)4分度圓直徑5齒頂高6齒根高7齒頂圓直徑8齒根圓直徑9當(dāng)量齒數(shù)10齒寬（5）確定倒擋齒輪齒數(shù)倒擋齒輪選用的模數(shù)往往與一擋相近。倒擋齒輪的齒數(shù)，一般在2123之

33、間，初選，計(jì)算出輸入軸與倒擋軸的中心距。設(shè)。為保證倒擋齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪11和12的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙，故取，滿足輸入軸與中間軸的距離。假設(shè)當(dāng)齒輪11和12嚙合時(shí)，中心距，且。故倒擋軸與中間軸的中心距，圓整后得。根據(jù)中心距求嚙合角：，故，高度變位。根據(jù)齒數(shù)比，查得7。3.1.2 輪齒強(qiáng)度計(jì)算變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面疲勞剝落（點(diǎn)蝕）、移動(dòng)換擋齒輪端部破壞以與齒面膠合。輪齒折斷發(fā)生在下述幾種情況下：輪齒受到足夠大的沖擊載荷作用，造成輪齒彎曲折斷；輪齒在重復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的極

34、少，而后者出現(xiàn)的多些。變速器抵擋小齒輪由于載荷大而齒數(shù)少，齒根較弱，其主要破壞形式就是這種彎曲疲勞斷裂。齒面點(diǎn)蝕是常用的高擋齒輪齒面接觸疲勞的破壞形式。點(diǎn)蝕使齒形誤差加大而產(chǎn)生動(dòng)載荷，甚至可能引起輪齒折斷。通常是靠近節(jié)圓根部齒面點(diǎn)蝕較靠近節(jié)圓頂部齒面處的點(diǎn)蝕嚴(yán)重；主動(dòng)小齒輪較被動(dòng)大齒輪嚴(yán)重。1.輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算（1）直齒輪彎曲應(yīng)力 （3-6）式中：計(jì)算載荷（Nmm）；應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=1.65；摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向不同，對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動(dòng)齒輪=1.1，從動(dòng)齒輪=0.9；齒寬系數(shù)；y齒形系數(shù)。倒擋主動(dòng)輪12，查手冊(cè)得y=0.133，代入（3-6）得；

35、倒擋傳動(dòng)齒輪13，查手冊(cè)得y=0.128，代入（3-6）得；倒擋從動(dòng)輪11，查手冊(cè)得y=0.144，代入（3-6）得；當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，倒擋直齒輪許用彎曲應(yīng)力在400800Mpa，承受雙向交變載荷作用的倒擋齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。故，彎曲強(qiáng)度足夠。（2）斜齒輪彎曲應(yīng)力 （3-7）式中：計(jì)算載荷（Nmm）；斜齒輪螺旋角；應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=1.50；Z齒數(shù)；法向模數(shù)；y齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖中查得；齒寬系數(shù)；重合度影響系數(shù)，=2.0。一擋齒輪10，查圖得y=0.152，代入（3-7）得=153.93Mpa；一擋齒輪9，查圖得y=0.139，代入（3-7）得=8

36、6.71Mpa；二擋齒輪8，查圖得y=0.145，代入（3-7）得=158.26Mpa；二擋齒輪7，查圖得y=0.141，代入（3-7）得=110.25Mpa；三擋齒輪6，查圖得y=0.146，代入（3-7）得=132.03Mpa；三擋齒輪5，查圖得y=0.141，代入（3-7）得=126.58Mpa；四擋齒輪4，查圖得y=0.155，代入（3-7）得=107.82Mpa；四擋齒輪3，查圖得y=0.131，代入（3-7）得=162.37Mpa；常嚙合齒輪1，查圖得y=0.151，代入（3-7）得=141.41Mpa；常嚙合齒輪2，查圖得y=0.137，代入（3-7）得=92.54Mpa；當(dāng)計(jì)算

37、載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，對(duì)乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在180350Mpa圍，所有斜齒輪滿足，故彎曲強(qiáng)度足夠。2.輪齒接觸應(yīng)力計(jì)算 （3-8）式中：輪齒的接觸應(yīng)力（Mpa）；F齒面上的法向力（N），；圓周力（N），；計(jì)算載荷（Nmm）；d節(jié)圓直徑（mm）；節(jié)點(diǎn)處壓力角；齒輪螺旋角；E齒輪材料的彈性模量，合金鋼取E=；b齒輪接觸的實(shí)際寬度；、主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，直齒輪，斜齒輪；、為主、從動(dòng)齒輪的節(jié)圓半徑。將上述有關(guān)參數(shù)代入式（3-8），并將作用在變速器第一軸上的載荷/2作為計(jì)算載荷時(shí)，得出：一擋接觸應(yīng)力；二擋接觸應(yīng)力；三擋接觸應(yīng)力；四擋接觸應(yīng)力；常嚙合接觸應(yīng)力；

38、倒擋接觸應(yīng)力（齒輪12主動(dòng)，13從動(dòng)）；（齒輪13主動(dòng)，11從動(dòng)）；對(duì)于滲碳齒輪變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力，一擋和倒擋=19002000Mpa，常嚙合齒輪和高擋=13001400Mpa。故所有齒輪滿足，接觸強(qiáng)度足夠。3.1.3 變速器齒輪的材料與熱處理變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與心部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性與抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。國(guó)汽車變速器齒輪材料主要采用20CrMnTi,滲碳齒輪在淬火、回火后表面硬度為5863HRC，心部硬度為3348HRC。淬火的目的是大幅度提高鋼的強(qiáng)度、硬度、耐磨性、疲勞強(qiáng)度以與韌性等，從而滿足各種機(jī)械零件和工具的不同使用要求?；鼗?/p>

39、的作用在于提高組織穩(wěn)定性，使工件在使用過(guò)程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定；消除應(yīng)力，以改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸；調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能以滿足使用要求8。3.2 軸的設(shè)計(jì)與校核變速器軸在工作過(guò)程中承受著轉(zhuǎn)矩和來(lái)自齒輪嚙合的圓周力、徑向力和斜齒輪的軸向力引起的彎矩。剛度不足會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的噪聲，降低齒輪的硬度、耐磨性與壽命。3.2.1 初選軸的直徑軸的徑向與軸向尺寸對(duì)其剛度影響很大，且軸長(zhǎng)與軸徑應(yīng)協(xié)調(diào)。變速器軸的最大直徑d與支承間的距離l可按下列關(guān)系式初選：對(duì)第一軸與中間軸 對(duì)第二軸 （3-9） 中間軸式變速器的第二軸與中間軸的最大直徑d

40、可根據(jù)中心距A（mm）按下式初選：，??；第一軸花鍵部分直徑可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nmm）按下式初選：；取，為滿足發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩要求，取。代入（3.9）式：第一軸取，則；中間軸取，則；第二軸取，則。初選的軸徑還需要根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)布置和軸承與花鍵、彈性擋圈等標(biāo)準(zhǔn)以與軸的剛度與強(qiáng)度等結(jié)果進(jìn)行修正。3.2.2 軸的設(shè)計(jì)初選軸的材料為45號(hào)鋼，調(diào)質(zhì)處理。調(diào)質(zhì)是淬火后在400720進(jìn)行高溫回火，用來(lái)使鋼獲得高的韌性和足夠的強(qiáng)度。軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是要盡量保證軸便于加工，軸上零件易于裝拆；軸和軸上零件要有準(zhǔn)確的工作位置；各零件要牢固而可靠地相對(duì)固定；以與改善受力情況，減少應(yīng)力集中和提高疲勞強(qiáng)度。1.輸入軸的設(shè)計(jì)

41、第一段：接離合器從動(dòng)軸軸承。根據(jù)第一軸花鍵部分直徑與軸承標(biāo)準(zhǔn)，取。查手冊(cè)選用深溝球軸承6203，取。如圖3.1。第二段：為花鍵軸段，接離合器從動(dòng)盤(pán)。第一軸的花鍵尺寸與離合器從動(dòng)盤(pán)轂的花鍵統(tǒng)一考慮，目前一般都采用齒側(cè)定心的矩形花鍵，鍵齒之間為動(dòng)配合?；ㄦI連接比平鍵連接具有承載能力高，對(duì)軸削弱程度小，定心好和導(dǎo)向性能好等優(yōu)點(diǎn)。3.1 輸入軸圖根據(jù)第一軸花鍵直徑d=18mm，查汽車設(shè)計(jì)得花鍵徑d=18mm，花鍵外徑D=23mm，花鍵齒數(shù)n=10，鍵齒寬b=4mm，有效齒長(zhǎng)l=20mm，即取。第三段：過(guò)渡軸，取。第四段：軸承支承段。這一段軸根據(jù)軸承標(biāo)準(zhǔn)取，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)選用圓錐滾子軸承32305，。根

42、據(jù)軸徑，選擇卡環(huán)對(duì)軸承進(jìn)行軸向固定，查手冊(cè)選用擋圈GB/T 893.1-1986 62（孔徑，材料為65Mn，熱處理硬度4451HRC，經(jīng)表面氧化處理的A型孔用彈性擋圈），取。第五段：齒輪段，一擋、倒擋、二擋主動(dòng)輪與軸做為一體。取。根據(jù)齒寬等因素，取。第六段：過(guò)渡軸，取。第七段：通過(guò)滾針軸承接變速器三擋主動(dòng)輪。取，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選用向心滾針和保持架組件：K /T 7918-1997，取。第八段：花鍵軸段，接同步器。根據(jù)，選擇矩形花鍵，取，。第九段：通過(guò)滾針軸承接四擋主動(dòng)輪，結(jié)合第七段軸選用滾針軸承K，取，。第十段：軸承支承段。取，查手冊(cè)選用圓錐滾子軸承32305，。在軸承外圈開(kāi)槽放卡環(huán)與箱體進(jìn)行固定

43、，查手冊(cè)選用擋圈GB/T 893.1-1986 62（孔徑，材料為65Mn，熱處理硬度4451HRC，經(jīng)表面氧化處理的A型孔用彈性擋圈）。D=66.2mm，s=2mm，b=5.2mm，取。第十一段：花鍵軸段，接同步器。根據(jù)選用矩形花鍵，取，。第十二段：與輸出軸常嚙合齒輪相連，根據(jù)軸承標(biāo)準(zhǔn)取，選用非標(biāo)準(zhǔn)件滾針，取。 2.中間軸的設(shè)計(jì)如圖3.2。圖3.2 中間軸圖 （1）最小直徑估算 （3-10）式中：C由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)，45號(hào)鋼為118107，取C=108；P傳遞的功率，為發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率，60KW；為變速器傳動(dòng)效率，取96%；軸的轉(zhuǎn)速，6000r/min。由公式（3-10）得：（2

44、）中間軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 第一段：軸承段。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)取，則查表選用圓錐滾子軸承30205，。根據(jù)軸徑，選用卡環(huán)對(duì)軸承進(jìn)行軸向固定，查手冊(cè)選用擋圈GB/T 893.1-1986 52，取。第二段：齒輪段。通過(guò)滾針軸承接一擋齒輪，取，。選用向心滾針和保持架組件K。第三段：花鍵軸段，接同步器。根據(jù)，選用矩形花鍵，則取。第四段：齒輪段，通過(guò)滾針軸承接二擋從動(dòng)輪。根據(jù)第二段軸的結(jié)構(gòu)選用向心滾針和保持架組件K，取，。第五段：過(guò)渡軸段，取。第六段：齒輪段，三擋從動(dòng)輪和四擋從動(dòng)輪與軸鑄成一體。，取，根據(jù)輸入軸取。第七段：軸承段。根據(jù)軸承標(biāo)準(zhǔn)取，查表選用圓錐滾子軸承30205，。根據(jù)軸徑，選用卡環(huán)對(duì)軸承進(jìn)行軸向固定。查手冊(cè)選用擋圈GB/T 893.1-1986 52，取。第八段：過(guò)度軸段。，取。第九段：齒輪段，常嚙合主動(dòng)輪通過(guò)花鍵與軸相連，選用矩形花鍵，則取。第十段：螺紋段，擰上螺母進(jìn)行固定與軸向定位。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)選普通螺紋M18-6g（公稱直徑18，螺距1.5的細(xì)牙右旋外螺紋，中徑和大徑的公差帶均為6g，中等旋合長(zhǎng)度），取。查表選用螺紋規(guī)格D=M18，性能等級(jí)為8級(jí)，不經(jīng)表面處理，A級(jí)的I型六角螺母，標(biāo)記為螺母GB/T 6170 M18。3. 輸出軸的