基于整車匹配的變速器設計及整車動力性計算

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課程設計說明書

題目：課程：院（部）：專業(yè)：班級：學生姓名：學號：指導教師：設計期限：基于整車匹配的變速器

總體設計及整車動力性計算

汽車設計機電工程學院車輛工程車輛101班王光寧2023071033吳亞蘭、孔祥安2023/7/1——2023/7/20

山東建筑大學汽車設計課程設計說明書

目錄

1前言1

1.1課題背景11.2課題意義11.3研究內容11.4研究手段2

2變速器的總體設計2

2.1變速器結構形式32.1.1變速器總體布置形式32.1.2變速器齒輪的選擇52.2各擋傳動比的確定52.2.1最低擋傳動比的確定52.2.2最高擋傳動比的確定62.2.3其他擋傳動比的確定62.3中心距的確定72.4齒輪模數的確定72.5齒形、壓力角與螺旋角82.6各前進擋擋齒數的確定82.6.1確定I擋齒輪的齒數92.6.2確定常嚙合傳動齒輪副的齒數102.6.3確定其他擋位的齒輪齒數102.7確定倒擋齒輪副的齒數122.8外形尺寸的確定132.9齒寬與齒頂高系數的選擇13

3VB程序的設計15

3.1程序框圖153.2程序的實現16

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3.2.1驅動力行駛阻力圖163.2.2爬坡度圖173.2.3加速度曲線圖183.2.4加速度倒數曲線193.2.5動力特性圖203.2.6功率平衡圖213.2.7發(fā)動機外特性曲線22

4整車動力性計算23

4.1汽車的行駛方程式234.2動力性評價指標的計算234.2.1最高車速234.2.2最大爬坡度234.2.3最大加速度23

5總結24

5.1完成的主要內容245.2本課程設計特點24

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嚙合套和同步器的結合齒多采用漸開線齒形。由于工藝上的原因，同一變速器結合齒

模數一致。其取用范圍是:乘用車和總質量2.0~3.0mm;總質量

在1.8~14.0t的火車為

大于14.0t的貨車為3.5~5.0mm.選取較小的模數值可使齒數

=3.00mm。

增多,有利于換擋，根據上述條件，該車變速器的齒輪模數選為2.5齒形、壓力角與螺旋角

汽車變速器齒輪的齒形、壓力角及螺旋角按表2-3選取，但有些輕、中型貨車的高擋齒輪也采用小壓力角。

表2-3汽車變速器齒輪的齒形、壓力角及螺旋角齒形壓力角14.5°,15°,16°,16.5°螺旋角兩軸式20°轎車高持并修行的齒形~25°中間軸式22°~34°18°~26°一般貨車GB1356-78規(guī)定的標準齒形同上20°低擋、倒擋齒輪22.5°、25°重型車小螺旋角汽車變速器及分動器齒輪都采用漸開線齒廓。為改善嚙合、降低噪聲和提高強度，現代汽車變速器齒輪多采用高齒且修形的齒形。加大齒根圓角半徑和采用齒根全圓角過渡等能顯著提高齒輪的承載能力及疲乏壽命。國家規(guī)定的齒輪標準

??20??20壓力角為，故本設計中變速器齒輪壓力角采用，螺旋角也應選擇適

宜，太小時發(fā)揮不出斜齒輪的優(yōu)越性，太大又會使軸向力過大。2.6各前進擋擋齒數的確定

在初選了變速器的擋位數、傳動比、中心距、軸向尺寸及齒輪模數和螺旋角

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并繪出變速器的結構簡圖后，即可對各擋齒輪的齒數進行分派，進行各擋齒數分派應首選，軸徑。第一軸花鍵部分直徑根據發(fā)動機最大轉矩初選：

d1?5?3254?31.665mm，

中間軸式變速器的其次軸與中間軸的最大直徑d根據中心距A初選，確定為：

=0.45A=40.5mm

2.6.1確定I擋齒輪的齒數

已知I擋傳動比ig1?5，且

ig1?Z2Z10Z1Z9

為了確定齒數，先求其齒數和Zh，確定齒輪9、10為直齒圓柱齒輪，首先計算Zh?Z9?Z10

Z9?15~17（乘用車）

Z9?12~17（商用車）計算Z10?Zh?Z9

Zh?2Amn

根據齒數分派原則,以及避免齒輪根切的原則分派根據其次軸軸徑和貨車的選取范圍，取Z9?15

求得：Z9?15,Z10?52修正中心距：

由于Zh為整數，故A確定為A=100mm，由此中心距A=100mm則是各擋齒輪齒數分派的依據。

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2.6.2確定常嚙合傳動齒輪副的齒數

1、2常嚙合齒輪選用螺旋角為30的斜齒輪，得

ZZ215?ig19?5??1.442ZZ52101

?因常嚙合傳動齒輪副與I擋齒輪副以及其他各擋齒輪副的中心距一致，故有

Z1?Z2?2Acos??57.74?58m

求得Z1?24，Z2?34

cos??Zhmn58?3??0.872A2?100.5

??arccos0.87?29.54?

'則A?99.96mm。該對齒輪進行變位，

2(A?A')cos??c?（2-1）

mn變位系數為?c?0.02，根據相嚙合齒輪強度均衡的原則?1?0.01，?2?0.012.6.3確定其他擋位的齒輪齒數

對Ⅱ擋齒輪副7、8齒輪選用螺旋角為?2的斜齒輪，且模數與I擋一致，則有：

ig2?ZZ2Z8Z3.344?24?2.360①，則8?ig21?Z1Z7Z7Z234由中間軸軸向力為零可得：

ZZ2tan?34?(1?8)?(1?2.360)?1.970tan?2Z1?Z2Z758

?2?arctantan??16.07?1.970②

2Acos?22?100?cos16.07???64.06?64③又由于Z7?Z8?mn3

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解式①②③得：

Z7?19Z8?45,

A'?mnZh?99.90mm2cos?2

得A'?99.90,由公式(1-1)求得變位系數?c?0.06，

則實際齒輪中心距為88.98mm,則該對齒輪需要進行變位，根據相嚙合齒輪強度均衡的原則，得?7?0.02，?8?0.04

對Ⅲ擋齒輪副5、6，選用螺旋角為

ig3??3的齒輪，則有

Z2Z6Z6Z2.236?24?ig31??1.578Z1Z5,則Z5Z234④

由中間軸軸向力為零可得：

ZZ2tan?34?(1?6)?(1?1.578)?1.067tan?3Z1?Z2Z558

?3?arctantan??27.97?1.067⑤

2Acos?32?100?cos27.97?Z5?Z6???58.88?59mn3又由于⑥

解式④⑤⑥得：

Z5?23,Z6?36

A'?mnZh?100.205mm

2cos?3'A則齒輪中心距?100.205mm,由公式(1-1)求得變位系數

?c?-0.12，根據相嚙合齒輪強度均衡的原則?5?-0.05，?6?-0.07

對IV擋齒輪副3、4為螺旋角度為?4的斜齒輪有

ig4?Z2Z4ZZ1.495?24?1.055⑦,則4?ig41?Z1Z3Z3Z234由中間軸軸向力為零可得：

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Z2Ztan?34?(1?4)?(1?1.055)?1.205tan?4Z1?Z2Z358

?4?arctantan??25.19?1.205⑧

2Acos?42?100?cos25.19???60.33?60⑨又由于Z?Z4?mn3解式⑦⑧⑨得：

Z3?29,Z4?31

A'?mnZh?99.458mm2cos?4

'則齒輪中心距為A?99.458mm，則該對齒輪需要進行變位，求得變位系數

為?c?0.33，根據相嚙合齒輪強度均衡的原則，得?3?0.16，?4?0.17

V擋采用直接擋。2.7確定倒擋齒輪副的齒數

尋常I擋與倒擋選用同一模數，且確定倒擋齒輪12的齒數間軸與倒擋軸的中心距

A'?Zhmn(Z9?Z12)mn(15?22)?3???55.5mm2