本科畢業(yè)設(shè)計說明書1摘 要隨著社會的發(fā)展，越來越多的汽車步入人們的家庭生活。而在一輛汽車中變速器是非常重要的一部分。在整車的傳動系統(tǒng)中變速器是用來改變驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)速和扭矩及方向的。同時將發(fā)動機(jī)的動力傳到驅(qū)動輪上。因此在設(shè)計過程中要求變速器的結(jié)構(gòu)緊湊，輕便，合理。這樣才能提供汽車的動力及燃油經(jīng)濟(jì)性，此外換檔及變速過程中的可靠性、傳動平穩(wěn)性與換擋效率等都都會影響正常的性能。在如今常用的汽車手動變速器中，三軸機(jī)械變速器具有結(jié)構(gòu)緊湊、工作原理簡單、便于維護(hù)、同時工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此在大多數(shù)汽車中被廣泛應(yīng)用。本課題對三軸七檔機(jī)械手動變速器進(jìn)行了設(shè)計，在設(shè)計過程中主要是通過對機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計、AutoCAD 等課本知識的理解，同時結(jié)合汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計、材料力學(xué)、互換性測量等學(xué)科的試驗(yàn)基礎(chǔ)，對變速器的各部件進(jìn)行了設(shè)計及校核，同時利用 CAD 制圖軟件繪制裝配圖和零件圖。在設(shè)計階段首先通過查閱資料對變速器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢有了一定的了解，同時也指明了研究的方向。其次，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室的拆解及理論知識對變速器工作原理進(jìn)行描述，對倒檔等檔位布置進(jìn)行設(shè)計。再次，充分利用課本知識及實(shí)際情況對變速器中各檔齒輪和輸入輸出軸進(jìn)行計算及校核，同時對角度和參數(shù)進(jìn)行修正。其中一些如軸承螺栓等標(biāo)準(zhǔn)件的選型及齒輪軸系的熱處理，也進(jìn)行了簡單的描述，以滿足使用要求。最后，通過參數(shù)及校核數(shù)據(jù)繪制零件圖及裝配圖，以及變速器箱體。同時設(shè)計完成后對本次設(shè)計的過程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。關(guān) 鍵 詞 ： 變速器；傳動比；軸；齒輪；設(shè)計計算；校核本科畢業(yè)設(shè)計說明書2ABSTRACTWith the development of society, more and more cars come into people's family life. And in a car, the transmission is a very important part. In the whole vehicle transmission system, the transmission is used to change the speed, torque and direction of the drive wheel. At the same time, the engine power is transmitted to the drive wheel. Therefore, the transmission is required to be compact, light and reasonable in the design process. In order to provide the power and fuel economy, in addition, the transmission stability and reliability are shifting efficiency and speed shifting process will affect the normal performance.In today's automobile manual transmission used in three axis mechanical transmission has the advantages of compact structure, simple principle, convenient maintenance, and reliable operation, so it is widely used in most cars. This subject is the design of three axis seven speed manual transmission, in the design process is mainly based on the mechanical principle, mechanical design, AutoCAD textbook knowledge understanding, combined with the automobile structure, automobile design, material mechanics, exchangeability, test based on components of the transmission of design and verification, and assembly drawing and parts drawing using CAD software. In the design stage, the current situation and development trend of the transmission are understood by referring to the data, and the direction of the research is pointed out. Secondly, according to the disassembly and theoretical knowledge of the laboratory, the working principle of the transmission is described, and the layout of the reverse gear and other gears is designed. Again, make full use of textbook knowledge and the actual situation of the calculation and checking of the transmission gear and the input shaft and the output shaft, the angle and the parameters are modified. Some of the standard parts such as bearing bolts and the heat treatment of the gear shafts are also described in order to meet the requirements of use. Finally, drawing parts and assembly drawings and transmission box by parameter and check data. At the same time, after the completion of the design, the process of the design experience is summarized.Key words: Transmission；Transmission Ratio；Shaft ；Gear；Design and Calculation；Checking本科畢業(yè)設(shè)計說明書3目 錄摘 要 1ABSTRACT2第 1 章 緒 論 .61.1 概述 [1] .61.2 變速器的功用及要求 .61.3 變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 .71.4 研究的目的、依據(jù)和意義 .71.5 設(shè)計方法及內(nèi)容 [8] .8第 2 章 變速器布置方案確定 .92.1 變速器的布置方案分析 .92.2 倒擋方案選擇 .92.3 主要零部件結(jié)構(gòu)形式 102.3.1 齒輪 102.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式 102.3.3 變速器軸承 10第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇 123.1 概述 123.2 擋位數(shù) 123.3 傳動比 123.4 變速器各檔傳動比的確定 123.5 中心距的確定 143.6 齒輪主要參數(shù) 153.6.1 模數(shù) 153.6.2 壓力角 16?3.6.3 螺旋角 16?3.6.4 齒寬 16b3.6.5 變位系數(shù) 16第 4 章 齒輪的設(shè)計與計算 17本科畢業(yè)設(shè)計說明書44.1 各擋齒輪齒數(shù)的分配 174.2 確定一擋齒輪的齒數(shù) 174.3 確定常嚙合傳動齒輪 194.4 確定其他各擋的齒數(shù) 214.4.1 二檔齒輪參數(shù) 214.4.2 三檔齒輪參數(shù) 234.4.3 四檔齒輪參數(shù) 264.4.4 五檔齒輪參數(shù) 284.4.5 倒檔齒輪參數(shù) 30第 5 章 齒輪的強(qiáng)度校核 345.1 齒輪材料的選擇 345.2 各軸的扭矩 345.3 齒輪的強(qiáng)度計算 355.3.1 輪齒主要失效形式 355.3.2 輪齒彎曲強(qiáng)度 355.3.3 輪齒接觸應(yīng)力 .40j?第 6 章 軸的設(shè)計與計算及軸承的選擇與校核 466.1 軸的工藝要求 466.2 軸的結(jié)構(gòu) 466.3 變速器軸的設(shè)計 466.4 軸的強(qiáng)度校核 476.4.1 受力分析 476.4.2 軸的強(qiáng)度計算 496.4.3 軸的剛度計算 526.5 軸承的選用與校核 546.5.1 輸出軸軸承的選擇和校核 546.5.2 中間軸軸承的選用及校核 55第 7 章 變速器同步器的設(shè)計 577.1 同步器的結(jié)構(gòu) 57本科畢業(yè)設(shè)計說明書57.2 同步器的工作原理 577.3 同步器主要參數(shù)的設(shè)計 587.3.1 摩擦系數(shù) f 587.3.2 同步環(huán)尺寸的確定 587.3.3 鎖止角 58?7.3.4 同步器的同步時間 t 587.3.5 同步器的摩擦力矩 59mM第 8 章 變速器操縱機(jī)構(gòu)及箱體的設(shè)計 608.1 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計 608.1.1 變速器操縱機(jī)構(gòu)的要求 608.1.2 變速器操縱機(jī)構(gòu)分析 608.2 箱體的設(shè)計 61總 結(jié) 62致 謝 .64參考文獻(xiàn) .66本科畢業(yè)設(shè)計說明書6第 1 章 緒 論1.1 概述 [1]改隨著汽車變速器的發(fā)展，其傳動方式從一開始的鏈條傳動已經(jīng)發(fā)展到了現(xiàn)在的齒輪傳動手動變速器,而在如今的 21 世紀(jì)已經(jīng)發(fā)展到了機(jī)械液力自動變速器和電控機(jī)械式自動變速器。然而從目前汽車上配置的變速器來看，主要有以下幾種變速器占主導(dǎo)地位：手動變速器（MT） 、液力機(jī)械變速器（AT） 、手/自一體變速器（AMT）和機(jī)械無級變速器（CVT） [1]。不過即使這樣，無論是哪種變速器，它都是汽車傳動系統(tǒng)中的心臟，是任何一輛汽車不可缺少的一部分，在汽車的行駛過程中發(fā)揮重要的作用。1.2 變速器的功用及要求變速器把發(fā)動機(jī)的能量通過驅(qū)動橋傳遞給車輪，其主要功用是：（1）通過換擋改變傳動比從而改變轉(zhuǎn)矩，擴(kuò)大驅(qū)動輪的有效工作范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的路況，以便汽車能在最利的工況下工作，發(fā)揮出其最佳性能；（2）在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的情況下，使傳遞至主動輪的輸出軸實(shí)現(xiàn)反向旋轉(zhuǎn)，從而滿足汽車在實(shí)際情況，根據(jù)需要可以倒退行駛；（3）利用空擋能夠中斷發(fā)動機(jī)向變速器傳遞動力，便于變速器換擋以保證汽車能夠平穩(wěn)起步、正常行駛。此外為了讓汽車能夠滿足使用性能，在設(shè)計過程中對變速器還有以下要求：（1）在設(shè)計時，應(yīng)根據(jù)汽車的載重、用途及發(fā)動機(jī)排量，合理的分配傳動比及變速器檔位數(shù)，以滿足汽車所需要的動力性和經(jīng)濟(jì)性。并且在當(dāng)今擁堵城市路況條件下，為保證使用性能應(yīng)盡量擴(kuò)大變速器傳動比范圍 [1]。（2）要合理選擇齒輪傳動方式及正當(dāng)?shù)淖兾幌禂?shù)，同時選用合適的材料，采用最佳的熱處理方法，以便在加工時增加齒輪的精度，提高傳動效率降低傳動噪聲，延長變速器工作壽命。（3）變速器還應(yīng)該滿足外形尺寸小、制造成本低、使用維修方便、工作性能本科畢業(yè)設(shè)計說明書7可靠等要求 [2]。1.3 變速器的發(fā)展現(xiàn)狀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。以卡車為例，卡車用來運(yùn)輸，通常要裝載數(shù)噸的貨品，面對如此高的“壓力” ，除了發(fā)動機(jī)需要強(qiáng)勁的動力之外，還需要變速器的全力協(xié)助。我們都知道一檔有“勁” ，這樣在起步的時候有足夠的牽引力量將車帶動。特別是面對爬坡路段，它的特點(diǎn)顯露的非常明顯。而對于其他新型的變速器，雖然具有操作簡便等特性，但這些特點(diǎn)尚不具備。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。從我國的具體情況來看，手動變速器幾乎貫穿了整個中國的汽車發(fā)展歷史，資歷郊深的司機(jī)都是“手動”駕車的，他們對手動變速器的認(rèn)識程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實(shí)的。雖然自動變速器以及無級變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機(jī)還是崇尚手動，尤其是喜歡超車時手動變速帶來的那種快感，所以一些中高檔的汽車（尤其是轎車）也不敢輕易放棄手動變速器。另外，現(xiàn)在在我國的汽車駕駛學(xué)校中，教練車都是手動變速器的，除了經(jīng)濟(jì)適用之外，關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實(shí)的基本功以及鍛煉駕駛協(xié)調(diào)性。在中檔車的市場上，自動變速器有著一片自己的天空。使用此類車型的用戶希望在駕駛汽車的時候?yàn)榱撕啽悴僮?、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時快樂的感覺。在高速公路上，這是個體現(xiàn)地非常完美。而且，以北京市來說，現(xiàn)在的交通狀況不好，堵車是經(jīng)常的事情，有時要不停地起步停步數(shù)次，司機(jī)如果使用手動檔，則會反復(fù)地掛檔摘檔，操作十分煩瑣，尤其對于新手來說更是苦不堪言。使用自動檔，就不會這樣麻煩了。在市場上，此類汽車銷售狀況還是不錯的，尤其是對于女性朋友比較適合，通常女性朋友駕車時力求便捷。而我國要普及這種車型，關(guān)鍵要解決的是路況問題，現(xiàn)在的路況狀況不均勻，難以發(fā)揮自動檔汽車的優(yōu)勢。1.4 研究的目的、依據(jù)和意義隨著汽車向多元化、工業(yè)化的發(fā)展，變速器設(shè)計在汽車設(shè)計中占有十分重要的地位。其工作性能直接影響汽車的行駛狀況，由于貨車對動力性及經(jīng)濟(jì)性有很高要求，因此對于對其變速器的設(shè)計更為重要。本設(shè)計是基于重型貨車搭載的發(fā)動機(jī)的基本參數(shù)，利用所學(xué)的專業(yè)知識和現(xiàn)代化的設(shè)計方法對貨車七檔手動變速器進(jìn)行設(shè)計。本科畢業(yè)設(shè)計說明書81.5 設(shè)計方法及內(nèi)容 [8]在本次設(shè)計中，由于是對傳統(tǒng)的變速器進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計,在給定的發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、發(fā)動機(jī)標(biāo)定功率等條件下，主要完成變速器機(jī)構(gòu)的設(shè)計，并繪制出變速器裝配圖及主要零件的零件圖。主要包含如下內(nèi)容：1、參數(shù)計算。包括變速器傳動比計算、中心距計算、齒輪參數(shù)計算、各檔齒輪齒數(shù)的分配；2、變速器齒輪設(shè)計計算。變速器齒輪幾何尺寸計算；變速器齒輪的強(qiáng)度計算及材料選擇；計算各軸的扭矩和轉(zhuǎn)速；齒輪強(qiáng)度計算及檢驗(yàn)；3、變速器軸設(shè)計計算。包括各軸直徑及長度計算、軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、軸的強(qiáng)度計算、軸的加工工藝分析；4、變速器軸承的選擇及校核；5、同步器的設(shè)計選用和參數(shù)選擇；6、變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計選用；7、變速器箱體的結(jié)構(gòu)設(shè)計設(shè)計；本科畢業(yè)設(shè)計說明書9第 2 章 變速器布置方案確定2.1 變速器的布置方案分析機(jī)械式變速器優(yōu)點(diǎn)是傳動效率高、工作可靠和制造成本低。對于相同的傳動比要求，中間軸式變速器的徑向尺寸可以比兩軸式變速器小得多。針對齒輪壽命，因?yàn)橹虚g軸式變速器的各前進(jìn)擋，均為常嚙合斜齒輪傳動，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，因此壽命較接近。由于檔位較多因此本設(shè)計采用中間軸結(jié)構(gòu)形式。2.2 倒擋方案選擇倒擋布置應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）倒擋齒輪在非工作位置時，不得與第二軸的齒輪有嚙合現(xiàn)象；（2）換入倒擋時不得與其他齒輪發(fā)生干涉；（3）倒擋軸在變速器殼體上的支承不得與與中間軸的齒輪相碰。常用的布置方案如下：(a) 小客車常用 (b) 直齒滑動嚙合四擋 (c) 多數(shù)五擋采用 (d) c 方案改進(jìn) (e) 前進(jìn)擋常嚙合 (f) 前進(jìn)擋常嚙合 (g) 一、倒擋各一根撥叉軸圖 2.1 擋布置方案在變速器設(shè)計過程中倒檔結(jié)構(gòu)方案的選擇，應(yīng)根據(jù)其它檔布置情況。力求位置合理并縮短變速器的軸向長度。因此在本設(shè)計的三軸七檔變速器中綜合以上幾種變速器倒擋布置方案，選擇圖 2.1f 為變速器的倒擋布置方案 [7]。本科畢業(yè)設(shè)計說明書102.3 主要零部件結(jié)構(gòu)形式2.3.1 齒輪在齒輪選用上變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時稍有復(fù)雜，工作時有軸向力，這對軸承不利。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動慣量增大。但是考慮到變速器的可靠性本設(shè)計選用斜齒輪，由于倒檔無同步器在本設(shè)計中倒檔采用直齒圓柱齒輪，其他擋齒輪用斜齒輪。（a）直齒滑動齒輪換擋 （b）嚙合套換擋 （c）同步器換擋圖 2.2 換擋機(jī)構(gòu)形式2.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式變速器換擋主要有直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器換擋三種形式。如圖 2.2直齒滑動齒輪換擋即兩腳離合換擋，由于操作困難且要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)才能使換擋時齒輪無沖擊，否則對齒輪及變速器的性能有很大的影響；因此目前除倒擋外其他前進(jìn)檔已經(jīng)幾乎不再采用。嚙合套換擋由于存在換擋沖擊力，對于駕駛員及汽車性能影響較大，同樣目前不在采用。而目前采用最多的是第三種形式，即同步器換擋。由于同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換擋，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、燃油經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。因此目前被廣泛應(yīng)用，本設(shè)計中前進(jìn)檔也采用這種換擋形式。2.3.3 變速器軸承在變速器軸與殼體、齒輪與軸等相對旋轉(zhuǎn)部位應(yīng)安裝軸承。變速器中常用的軸承有圓柱滾子軸承、圓錐滾子軸承、球軸承、滾針軸承等。至于何處采用何種軸承，要根據(jù)結(jié)構(gòu)及承受的載荷來決定。如由于斜齒輪在旋轉(zhuǎn)過程中會產(chǎn)生徑向力和部分軸向本科畢業(yè)設(shè)計說明書11力，故在變速器的輸出輸入軸采用圓錐滾子軸承 [8]，由于變速器軸后部的軸承需要安裝在變速器殼體上，因此在根據(jù)變速器的中心距確定軸承型號的同時也要保證殼體有足夠強(qiáng)度殼體壁上的兩軸承孔之間的距離不小于 。20m~6本科畢業(yè)設(shè)計說明書12第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇3.1 概述滿足汽車必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、傳動比范圍和各擋傳動比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜、比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。本設(shè)計的主要參數(shù)依據(jù)如下：發(fā)動機(jī)最大功率/轉(zhuǎn)速 190/2600 kW/rpm最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速 960/1800 Nm/rpm整車裝備質(zhì)量 9600 kg 總質(zhì)量：16300 kg 最高車速 Vmax=100 km/h 車輪滾動半徑 Rr=625 mm主減速比 i0=3.7 輪邊減速 I=1.73.2 擋位數(shù)近年來，為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢。目前，乘用車一般用4～5 個擋位的變速器。發(fā)動機(jī)排量大的乘用車變速器多用 5 個擋。商用車變速器采用 4～5 個擋或多擋。載質(zhì)量在 2.0～3.5t 的貨車采用五擋變速器，載質(zhì)量在4.0～8.0t 的貨車采用六擋變速器。多擋變速器多用于總質(zhì)量大些的貨車和越野汽車上。本設(shè)計為客車變速器，采用三軸五擋變速器。3.3 傳動比變速器傳動比是指變速器最高擋與最低擋傳動比的比值。目前乘用車的傳動比范圍在 3.0～4.5 之間，總質(zhì)量輕些的商用車在 5.0～8.0 之間，其他商用車則更大。3.4 變速器各檔傳動比的確定初選傳動比：設(shè) 5 擋為直接擋，則：=1ming本科畢業(yè)設(shè)計說明書13=0.377 (3.1)maxU0minrgp式中： —最高車速ax—發(fā)動機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速p—車輪半徑r—變速器最小傳動比ming—主減速器傳動比0=9550× （轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù) =1.1～1.3，取 =1.3） maxeTpenPmax???（4.2）綜上兩式，得：主減速器比 =3.70i1、滿足最大爬坡度根據(jù)汽車行駛方程式：dtumGiuACfriTaDTg ?????20emax15.汽車以一擋在無風(fēng)、瀝青混凝土干路面行駛，公式簡化為：?sin co0emaxfriTg??即： ??TegifGri??0max1snco??（4.3）式中：G—作用在汽車上的重力， ， —汽車質(zhì)量， —重力加速度，mgG?G=mg=16000×9.8=1568000N—發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩， =1000N.m；maxeTaxeT—主減速器傳動比， =4.490i 0i本科畢業(yè)設(shè)計說明書14—傳動系效率， =85%；T?T?—車輪半徑， =0.508m；rr—滾動阻力系數(shù)，對于貨車取 =0.02；f f—爬坡度，取 =16.7°??將個參數(shù)帶入，得： 9.365.8094108716sinco2.08916 ??????）（gi2、滿足附著條件根據(jù)驅(qū)動車輪與路面附著條件：·φ?riTTg?01emax2G式中： —汽車滿載靜止于水平路面時，驅(qū)動橋給地面的載荷= g=65%mg=101920N2φ—道路附著系數(shù)，在瀝青混凝土干路面，φ=0.7～0.8，取 φ=0.7將各參數(shù)帶入，得： 1gi?9.45.809472??361取 =9.39gi其他各檔傳動比的確定：一般汽車各檔傳動比大致符合如下關(guān)系： 1 42345ggiiiiq??式中：q—常數(shù)，也就是各檔之間的公比， 45.16?giq所以其余各檔的傳動比為：123454.,.05,2.1,.,gggggiiiii??3.5 中心距的確定初選中心距時，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式（4.4）31maxgeAiTK??本科畢業(yè)設(shè)計說明書15式中： —變速器中心距（ mm） ；A—中心距系數(shù)，乘用車： ，商用車： ,K9.3~8?AK.69~8?AK多擋變速器： ，取 ；.01~59?A5—發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.m） ；maxeT—變速器一擋傳動比；1gi—變速器傳動效率，取 96%。?則，=37maxgeAiTK?? m1.796.0391.53???初選中心距 =198mm。3.6 齒輪主要參數(shù)3.6.1 模數(shù)對客車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，故齒輪應(yīng)該選用大些的模數(shù)；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)。嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。其取值范圍是：乘用車和總質(zhì)量 在 1.8～14.0t 的貨車為am2.0～3.5mm；總質(zhì)量 大于 14.0t 的貨車為 3.5～ 5.0mm。選取較小的模數(shù)值可使齒am數(shù)增多，有利于換擋。表 3.2 汽車變速器齒輪的法向模數(shù)（mm）乘用車的發(fā)動機(jī)排量 V/L 貨車的最大總質(zhì)量 /tam車型1.0＞ V≤1.6 1.6＜ V≤2.5 6.0＜ ≤14.0a＞14.0模數(shù) /mmnm2.25～2.75 2.75～3.00 3.50～4.50 4.50～6.00設(shè)計時所選模數(shù)應(yīng)符合國標(biāo) GB1357-78 規(guī)定（表 4.1）并滿足強(qiáng)度要求。表 3.3 汽車變速器常用齒輪模數(shù)一系列 1.00 1.25 1.5 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00本科畢業(yè)設(shè)計說明書16二系列 1.75 2.25 2.75 3.25 3.50 3.75 4.50 5.50 —根據(jù)表 3.2 及 3.3，齒輪的模數(shù)定為 5.50mm，嚙合套和同步器的模數(shù)定為 4.00mm。3.6.2 壓力角 ?理論上對于乘用車，為加大重合度降低噪聲應(yīng)取用 14.5°、15°、16°、16.5°等小些的壓力角；對商用車，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用 22.5°或 25°等大些的壓力角。國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20°，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20。嚙合套或同步器的接合齒壓力角有 20°、25°、30°等，但普遍采用 30°壓力角。 3.6.3 螺旋角 ?實(shí)驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。在齒輪選用大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計時，應(yīng)力求使中間軸上同時工作的兩對齒輪產(chǎn)生的軸向力平衡，以減小軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。為使工藝簡便，在中間軸軸向力不大時，可將螺旋角設(shè)計成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。貨車變速器螺旋角：18°～26°初選一擋斜齒輪齒輪螺旋角為 24°，其余擋斜齒輪螺旋角 22°。3.6.4 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，又要保證齒輪的強(qiáng)度及工作平穩(wěn)性的要求。通常根據(jù)齒輪的模數(shù)來選定齒寬：直齒 ， 為齒寬系數(shù)，取為 4.5～8.0，mkbc?c斜齒 ， 取為 6.0～8.5。n采用嚙合套或同步器換擋時，其接合齒的工作寬度初選時可取為 2～4mm。3.6.5 變位系數(shù)在變速器齒輪的設(shè)計中，根據(jù)實(shí)際情況，對齒輪進(jìn)行變?yōu)槭潜仨毜?，同時也是非常必要的。因此變位系數(shù)會影響齒輪使用的平穩(wěn)性、抗膠合能力和齒輪嚙合噪聲。在設(shè)計時，如果相嚙合的兩齒輪都為變位齒輪，那么總變位系數(shù)應(yīng)取的大些來提高接觸強(qiáng)度。本設(shè)計中，由于一檔齒輪齒數(shù)為 Z =1117,所以其變位系數(shù) 。根據(jù)1 17Z???本科畢業(yè)設(shè)計說明書17機(jī)械設(shè)計手冊設(shè)計中取齒頂高系數(shù)為 1.00[18]。本科畢業(yè)設(shè)計說明書18第 4 章 齒輪的設(shè)計與計算4.1 各擋齒輪齒數(shù)的分配在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。4.2 確定一擋齒輪的齒數(shù) 一擋齒輪為斜齒輪，初選螺旋角 ：°2413???一擋傳動比為 14321zig?（4.1）為了求 、 的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 ，13z4 hz直齒： m2A?斜齒： nhzcos?，取整，得：7.65.°24198cos2??nhmAz? 6h?z客車中間軸上一擋齒輪的齒數(shù)可在 之間選用，取 ，~174=66-17=491413zh??對中心距 進(jìn)行修正A因?yàn)橛嬎泯X數(shù)和 后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的 和hZ hZ齒輪變位系數(shù)重新計算中心距 ，再以修正后的中心距 作為各擋齒輪齒數(shù)分配的AA依據(jù)。，?。篈=198mm mzh67.198°24cos5.s2mn????（4.2）精確螺旋角：本科畢業(yè)設(shè)計說明書19°56.232cos14143???????Azmhn對一擋齒輪進(jìn)行角度變位：端面壓力角 tan =tan /cost?n143??=21.72°t端面嚙合角 totA?cscs,???2.71,t變位系數(shù)之和 =0????tan2,143niviz????查變位系數(shù)線圖得： 34.0-134.01??分度圓直徑：mmzdn.29°56.3coscs14313????n0.1.714314 ??齒頂高： mmfha .635.)-.34()(13013 ?????7044 ?????齒根高：cfhf 45.8.)34.251()(3013?f 0044 ???齒全高：mmcfh 375.12.)25.1()2(0 ???????齒頂圓直徑：本科畢業(yè)設(shè)計說明書20mhdaa 26.301.201.9421313 ?????744齒根圓直徑：hdff 52.6.8201.9421313 ??ff 914 ???當(dāng)量齒數(shù)：62.3)5.2(cos49)(cos3211 ?????zn07.).(7)(33212?zn4.3 確定常嚙合傳動齒輪 初選螺旋角 ???241?1342zi?（4.3）= =2.9025179.3?而常嚙合傳動齒輪的中心距與一擋齒輪的中心距相等，即??21cos????ZmAn（4.4） nZ2121s???= 0.54co98??=65.776得 =16.86， =48.93 取整為 =17， =49，則1Z21Z23975491732????zi故可取，無需調(diào)整齒輪。本科畢業(yè)設(shè)計說明書21精確螺旋角值：Azmn2)(cos121????= ??9860.5??6.523-1?對常嚙合齒輪進(jìn)行角度變位：理論中心距 = =198.68mm??21cos????ZmAno ?????24cos9750。端面壓力角 tan =tan /cost?n21???=21.72°t端面嚙合角 totA?cscs,??2.1,t變位系數(shù)之和 ??nttiviz??a2,1n????= ???0t72.1.497ii=-0.13查變位系數(shù)線圖得：8.21?zu38.01?51.0-2??分度圓直徑 =2-11cos?nmzd?m0.1256.37???=2-12n.94s.4本科畢業(yè)設(shè)計說明書22齒頂高 mmfhna 215.60.)25.3801()(101 ??????????322齒根高cfhnf 785.40.)38.2501()(01?f 69122 ???????齒全高mmcfhn 150.)2.0()(0 ??齒頂圓直徑daa 43.1.6.121 ?????h5290942齒根圓直徑mdff 43.78121 ??hff 6529042 ???當(dāng)量齒數(shù)07.3*)56.2(cos173*)cos(21n1 ???zz2.).(49)(212 ????n4.4 確定其他各擋的齒數(shù)4.4.1 二檔齒輪參數(shù)二檔齒輪為斜齒輪，初選 °21???122Zi （4.5） = =2.2221i?4917.6???12nZmA?本科畢業(yè)設(shè)計說明書23= =66.75nmAZ1212cos????5.°2cos98?)(ta12121zz??得 =46.06， =20.71 取整為 =46， =211Z12Z2則，= =6.31≈ =6.41122i?7469?2gi故可取，無需調(diào)整齒輪。精確螺旋角：°21.48′2A)z(m′cos11n12 ????????對二擋齒輪進(jìn)行角度變位：理論中心距 = =198.72mm??12cos????ZAn °2cos1465.??）（端面壓力角 tan =tan /cost?n12???=21.43°t端面嚙合角 totA?cscs,??89.20,t變位系數(shù)之和 =0????tan2,1n ??????????iviz查變位系數(shù)線圖得：本科畢業(yè)設(shè)計說明書24=-0.44 =24.162?zu1?124.0分度圓直徑 mdn8.7cosz121??.42?齒頂高 ??ha365.2f101????m0.722??齒根高 ??chf 295.101?????mf 4.22齒全高 cfhn6.10????）（ ?齒頂圓直徑 mm .27d1a1am538h122??齒根圓直徑 9.11?ffdhff 2.522?當(dāng)量齒數(shù)09.5748.21(cos6)cos( 33121n ???）?zz6.).()( 331221n???本科畢業(yè)設(shè)計說明書254.4.2 三檔齒輪參數(shù)三擋齒輪為斜齒輪，初選 ???2109?(4.6) 10929Zig= =1.533 213109iZ?47.?n109109cosmA???)(tan10921092zz????取整為 =40， =269Z10則，42.3.2617409023 ????Zi故可取，無需調(diào)整齒輪。對三擋齒輪進(jìn)行角度變位：精確螺旋角： ????Azmn2)(cos109109????56.23109?理論中心距 =??109cos??ZAn m7.cos.56??端面壓力角 tan =tan /cost?n109??=21.43°t端面嚙合角 totA?cscs,??03.2,t本科畢業(yè)設(shè)計說明書26變位系數(shù)之和 ??nt,t109na2????????????iviz=0查變位系數(shù)線圖得： =-0.4 =9?104.9n????分度圓直徑 = =240.01mm1099cos???nmzd??56.234smn0.1.c10910 ??齒頂高 =??n909fmha????045.14.0???）（m)1(11 ???式中：4.00??nnmA??齒根高 ?? mchf 075.9.)1.25(n909 ??????f 6.4.0.101 ???齒全高 mcfhn 12.05.)1.2()20 ????????（齒頂圓直徑 mda .40.1.49a9?h89.165.2.5620110 ????齒根圓直徑 本科畢業(yè)設(shè)計說明書27mhdff 86.21075.91.2499 ?????.4561010ff當(dāng)量齒數(shù)94.3*)(cos1099 ????zZn76.)(10910?n4.4.3 四檔齒輪參數(shù)四擋齒輪為斜齒輪，初選 =22°87??(4.7) 2148Zi?= =1.069705.3?nmA887cos????)1(tan8728721Z??取整 =34， =327Z881724Zi?= 39?=3.06≈ =3.054gi故可取，無需調(diào)整齒輪。對四擋齒輪進(jìn)行角度變?yōu)椋壕_螺旋角=87c??osAZmn2)(87??56.2387???理論中心距 本科畢業(yè)設(shè)計說明書28= =195.75mm??87cos2????ZmAn??2cos5.6端面壓力角 tan =tan /cost?n87??=21.43°t端面嚙合角 totA?cscs,??03.2,t變位系數(shù)之和 ??nt,t87na2????????????iviz=0查變位系數(shù)線圖得：=-0.36 =0+0.36=0.366?5?分度圓直徑 =204.01mm877cos???nmzd=192.01mm878?n齒頂高 ?? mmha 265.10.)4.3601(fn707 ????????.25.88 ??式中：41.00???nnmA??齒根高 本科畢業(yè)設(shè)計說明書29?? mmchf 85.0.)36.2501(n707 ????????f 9.488 ?齒全高 cfhn 12.05.)1.02()20 ?????????（齒頂圓直徑 mda 4.6.01.47a7h.205928a8 ?????齒根圓直徑 dff 3.186.01.477??mhff 2.95.2.9288 ???當(dāng)量齒數(shù)14.3*cos87n7?）（ ?Z5.)(878???n4.4.4 五檔齒輪參數(shù)五擋齒輪為斜齒輪，初選 ???265?(4.8) 2156Zi= 4970.?=0.73(4.9) ??65cos2????ZmAn???????652165tazz本科畢業(yè)設(shè)計說明書30取整 =28， =385Z6則： 6152Zi?= 38749?=2.12≈ =2.105gi對五擋齒輪進(jìn)行角度變位：精確螺旋角?????6565cos2)(cos?Zmn ???56.235理論中心距 ??msAno 75.192co.cs265???????端面壓力角 tan =tan /cost?n65??=21.43°t端面嚙合角 totA?cscs,??03.2,t變位系數(shù)之和 ??nt,t65na2????????????iviz=0查變位系數(shù)線圖得： =-0.4 =0+0.4=0.45?6