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轻型货车汽车变速器总成设计.doc

三轴五档轻型货车汽车变速器总成设计【全套CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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定单416-三轴五档轻型货车汽车变速器总成设计【最终】

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关键词：: 五档轻型货车汽车变速器总成设计全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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摘要

汽车变速器是汽车传动系统的主要组成部分，主要作用是将发动机的矩经过改变后传递给主减速器。改变传动比扩大驱动轮转矩和转速范围，来适应不同的行驶条件。设置空档用来中断动力传递，设置倒档，使汽车能够倒退行驶。

文中阐述轻型货车变速器设计，在给定发动机输出转矩、转速及最高车速、最大爬坡度等条件下，自己独立设计出符合要求的中间轴式五档变速器。其中本设计的主要内容是根据已知参数进行各档位传动比的选择确定、齿轮参数的选择、二轴及中间轴的选择计算、轴承的选择等。

文中对变速器的主要参数进行了验证，包括齿轮强度的校核、变速器轴度和刚度的校核、轴承寿命的验算等。计算结果表明整体性能满足要求。

关键词: 变速器；中间轴；传动比；齿轮

Abstract

Automotive transmission is a major component of automotive driveline, the main role is to change the engine moments after a pass to the final drive. Transmission ratio changing speed range torque and the drive wheel to expand to accommodate different driving conditions. Provided to interrupt the power transmission in neutral, reverse gear set so that the car can travel in reverse.

This paper describes the design LGV transmission at a given engine output torque, speed and maximum speed, maximum gradeability and other conditions, to design their own independent five-speed gearbox intermediate shaft to meet the requirements. The main contents of the present design is performed to determine the selection of gear ratios, gear selection parameters, and select the second intermediate shaft and the axis of calculation of the bearing selection based on known parameters.

The main parameters of the transmission of the text were verified, including checking, checking gear bearing life strength check, transmission shaft and stiffness and so on. The results show overall performance to meet the requirements.

Keywords: transmission; intermediate shaft; transmission ratio; gear

摘要I

AbstractII

1 绪论1

1.1 变速器设计的目的和意义1

1.2国内外研究状况2

2 变速器结构方案分析4

2.1齿轮形式的确定4

2.2换挡结构形式的确定4

2.3轴的形式及布置4

2.4轴承形式6

2.5润滑与密封6

3 变速器主要参数的计算7

3.1 设计参数要求7

3.2挡数的选择7

3.3各档传动比分配7

3.3.1 最低档传动比计算7

3.3.2其他各挡传动比初选8

4 齿轮参数的确定9

4.1齿轮模数的选取9

4.2齿轮压力角α9

4.3齿轮宽度b的确定10

4.4斜齿轮螺旋角β的选取10

4.5各挡齿轮齿数的分配11

4.5.1一档齿轮齿数12

4.5.2常啮合齿轮传动齿轮副的齿数确定13

4.5.3二档齿数的确定13

4.5.4三档齿数的确定14

4.5.5四档齿数的确定14

4.5.6倒档齿数的确定15

4.6变速器齿轮的变位15

5 各档齿轮副的计算及校核17

5.1齿轮材料的选择17

5.2各轴的转矩计算17

5.3齿轮强度计算18

5.3.1斜齿齿轮轮齿弯曲强度计算18

5.3.2倒档齿轮轮齿弯曲强度计算20

5.3.3斜齿齿轮轮齿接触应力20

5.3.4直齿倒档齿轮接触应力校核23

6 轴的设计与校核24

6.1轴的工艺要求24

6.2初选轴的直径24

6.3轴最小直径的确定25

6.4轴的强度校核26

6.5 花键的计算29

7 轴承的选择与校核32

7.1一轴轴承的选择与校核32

7.2中间轴轴承的选择与校核34

8 同步器及操纵机构的选择35

8.1同步器35

8.1.1同步器工作原理35

8.1.2惯性同步器35

8.2操纵机构的选择37

8.2.1概述37

8.2.2典型操纵换档机构37

8.3变速器壳体的设计38

总结40

致谢41

参考文献42

1 绪论

轻型货车主要从事城市市区或农村间中短途距离运输的交通工具，具有机动灵活、快捷方便的优势，特别是在运输吨位不大且距离又比较近时，轻型货车便发挥出巨大优势。近几年来随着我国城市规模的不断扩大，城市市区间越来越需要轻型货车。变速器是汽车传动系统中重要的组成部分，它直接影响汽车的动力性和燃油经济性，是汽车的重要部件之一。

本设计是依据现有生产企业在生产车型的变速器作为设计原型，在给定发动机输出转矩、转速及最高车速、最大爬坡度等条件下，自己独立设计出符合要求的中间轴式五档变速器。其中本设计的重点部分是档位传动比的选择及计算依据、齿轮参数的选择计算及校核、二轴及中间轴的强度校核等。

此次轻型货车的变速器设计将基本满足轻型货车的使用要求，通过对变速器的分析、方案选择、设计计算和整理，能达到了预期的效果，完成此次毕业设计。毕业设计是对自己大学四年所学知识进行系统的综合运用，通过此次设计，了解了变速器设计的基本过程和在设计过程中应该注意的问题，学会了设计的过程和方法。

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输出轴一挡齿轮-A3.gif

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内容简介：: 重庆科技学院本科生毕业设计中文摘要 I 摘要汽车变速器是汽车传动系统的主要组成部分，主要作用是将发动机的矩经过改变后传递给主减速器。改变传动比扩大驱动轮转矩和转速范围，来适应不同的行驶条件。设置空档用来中断动力传递，设置倒档，使汽车能够倒退行驶。文中阐述轻型货车变速器设计，在给定发动机输出转矩、转速及最高车速、最大爬坡度等条件下，自己独立设计出符合要求的中间轴式五档变速器。其中本设计的主要内容是根据已知参数进行各档位传动比的选择确定、齿轮参数的选择、二轴及中间轴的选择计算、轴承的选择等。文中对变速器的主要参数进行了验证，包括齿轮强度的校核、变速器轴度和刚度的校核、轴承寿命的验算等。计算结果表明整体性能满足要求。关键词 : 变速器；中间轴；传动比；齿轮 nts重庆科技学院本科生毕业设计英文摘要 II Abstract Automotive transmission is a major component of automotive driveline, the main role is to change the engine moments after a pass to the final drive. Transmission ratio changing speed range torque and the drive wheel to expand to accommodate different driving conditions. Provided to interrupt the power transmission in neutral, reverse gear set so that the car can travel in reverse. This paper describes the design LGV transmission at a given engine output torque, speed and maximum speed, maximum gradeability and other conditions, to design their own independent five-speed gearbox intermediate shaft to meet the requirements. The main contents of the present design is performed to determine the selection of gear ratios, gear selection parameters, and select the second intermediate shaft and the axis of calculation of the bearing selection based on known parameters. The main parameters of the transmission of the text were verified, including checking, checking gear bearing life strength check, transmission shaft and stiffness and so on. The results show overall performance to meet the requirements. Keywords: transmission; intermediate shaft; transmission ratio; gearnts重庆科技学院本科生毕业设计目录 III 目录摘要 . I Abstract. II 1 绪论 . 1 1.1 变速器设计的目的和意义 . 1 1.2国内外研究状况 . 2 2 变速器结构方案分析 . 4 2.1齿轮形式的确定 . 4 2.2换挡结构形式的确定 . 4 2.3轴的形式及布置 . 4 2.4轴承形式 . 6 2.5润滑与密封 . 6 3 变速器主要参数的计算 . 7 3.1 设计参数要求 . 7 3.2挡数的选择 . 7 3.3各档传动比分配 . 7 3.3.1 最低档传动比计算 . 7 3.3.2 其他各挡传动比初选 . 8 4 齿轮参数的确定 . 9 4.1齿轮模数的选取 . 9 4.2齿轮压力角 . 9 4.3齿轮宽度 b 的确定 . 10 4.4斜齿轮螺旋角的选取 . 10 4.5各挡齿轮齿数的分配 . 11 4.5.1 一档齿轮齿数 . 12 4.5.2 常啮合齿轮传动齿轮副的齿数确定 . 13 4.5.3 二档齿数的确定 . 13 4.5.4 三档齿数的确定 . 14 4.5.5 四档齿数的确定 . 14 nts重庆科技学院本科生毕业设计目录 IV 4.5.6 倒档齿数的确定 . 15 4.6变速器齿轮的变位 . 15 5 各档齿轮副的计算及校核 . 17 5.1齿轮材料的选择 . 17 5.2各轴的转矩计算 . 17 5.3齿轮强度计算 . 18 5.3.1 斜齿齿轮轮齿弯曲强度计算 . 18 5.3.2 倒档齿轮轮齿弯曲强度计算 . 20 5.3.3 斜齿齿轮轮齿接触应力 . 20 5.3.4 直齿倒档齿轮接触应力校核 . 23 6 轴的设计与校核 . 24 6.1轴的工艺要求 . 24 6.2初选轴的直径 . 24 6.3轴最小直径的确定 . 25 6.4轴的强度校核 . 26 6.5 花键的计算 . 29 7 轴承的选择与校核 . 32 7.1一轴轴承的选择与校核 . 32 7.2中间轴轴承的选择与校核 . 34 8 同步器及操纵机构的选择 . 35 8.1同步器 . 35 8.1.1 同步器工作原理 . 35 8.1.2 惯性同步器 . 35 8.2操纵机构的选择 . 37 8.2.1 概述 . 37 8.2.2 典型操纵换档机构 . 37 8.3变速器壳体的设计 . 38 总结 . 40 致谢 . 41 参考文献 . 42 nts重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论 1 1 绪论轻型货车主要从事城市市区或农村间中短途距离运输的交通工具，具有机动灵活、快捷方便的优势，特别是在运输吨位不大且距离又比较近时，轻型货车便发挥出巨大优势。近几年来随着我国城市规模的不断扩大，城市市区间越来越需要轻型货车。变速器是汽车传动系统中重要的组成部分，它直接影响汽车的动力性和燃油经济性，是汽车的重要部件之一。本设计是依据现有生产企业在生产车型的变速器作为设计原型，在给定发动机输出转矩、转速及最高车速、最大爬坡度等条件下，自己独立设计出符合要求的中间轴式五档变速器。其中本设计的重点部分是档位传动比的选择及计算依据、齿轮参数的选择计算及校核、二轴及中间轴的强度校核等。此次轻型货车的变速器设计将基本满足轻型货车的使用要求，通过对变速器的分析、方案选择、设计计算和整理，能达到了预期的效果，完成此次毕业设计。毕业设计是对自己大学四年所学知识进行系统的综合运用，通过此次设计，了解了变速器设计的基本过程和在设计过程中应该注意的问题，学会了设计的过程和方法。 1.1 变速器设计的目的和意义在发动机曲轴旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；利用空挡中断动力传递，以使发动机能够启动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出。变速器的作用用一句话概括，就叫做变速变扭，即增速减扭或减速增扭。为什么减速可以增扭，而增速又要减扭呢？设发动机输出的功率不变，功率可以表示为 N = wT，其中 w 是转动的角速度， T 是扭距。当 N 固定的时候， w 与 T 是成反比的。所以增速必减扭，减速必增扭。机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。汽车变速器齿轮传动就根据变速变扭的原理，用于转变发动机曲轴的转矩及转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要，分成各个档位对应不同的传动比，以适应不同的运行状况。本变速器的设计根据老师提供的参数而设计的，同时参考了同类型汽车变速nts重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论 2 器结构、性能及参数等，主要要求：（ 1）保证汽车具有良好的动力性及经济性指标；（ 2）具有较高的传动效率；（ 3）操纵轻便，工作可靠，噪音小；本变速器采用了滑块式同步器，实现了噪声小，传递效率高的特点。除一档、倒档外，其他各档均采用常啮合斜齿轮，降低了冲击，为了提高齿轮的齿面强度和抗弯强度，除三、四档外，其他各档均采用变位齿轮，提高齿轮的工作性能。在老师的指导下，通过本课题的学习，懂得了变速器的作用及设计方法，复习和巩固了以前所学的机械设计方面的理论知识，理论与实践结合，使自己的知识面得到拓宽。综合了大学所学的知识，让自己的能力得到了检验，并为以后的工作打下了结实的基础，让自己有足够的能力应付以后的工作，增加自己的能力，掌握更多的方法。 1.2 国内外研究状况目前，汽车市场上装备性能更佳、功能更多的自动变速器（ AT）轿车迅速增加，为解决 AT 油耗高、动力性能低的问题，汽车厂商为 AT 设计可提供选择的多种使用模式，使其智能化适应不同驾驶需要。但还是不能最终解决 AT 油耗高传动效率低的问题。因为，无论采用哪种模式，都会对发动机功率或油耗作出选择取舍。尽管普通手动齿轮变速器（ MT），存在许多不足，但因其结构简单、效率高、功率大的优点，现在仍大量使用。 100 多年中，变速器经历了用变速杆改变链条的传动比手动变速器有级自动变速器无级自动变速器的发展历程。目前世界上装车较多的汽车变速器是手动变速器（ MT）、电控液力自动变速器（ ECT）、金属带（链）式无级变速器（ CVT）、电控机械式自动变速器（ AMT）、双离合器变速器（ DCT）及环形锥盘滚轮牵引式无级变速器（ IVT）等数种，并具有各自优势，但其中金属带式无级变速器前景看好。手动变速器又有两轴式变速器、三轴式变速器、组合式变速器和双中间轴式变速器。从现代汽车变速器的市场状况和发展来看，全世界的各个大厂商都对提高 AT的性能及研制无级变速器（ CVT）表现积极，汽车业界非常重视 CVT 在汽车上的实用化进程。然而，因无级变速器技术难度很大，发展相对较慢，从而成为世界范围内尚未解决的难题之一。目前世界上装车较多的汽车变速器是手动变速器nts重庆科技学院本科生毕业设计 1 绪论 3 （ MT）、电控液力自动变速器（ ECT）、金属带（链）式无级变速器（ CVT）、电控机械式自动变速器（ AMT）、双离合器变速器（ DCT）及环形锥盘滚轮牵引式无级变速器（ IVT）等数种，并具有各自优势，但其中金属带式无级变速器前景看好。 ECT 变扭器中的自动变速器油（ ATF）在高速运动中，由于油液分子间的内摩擦和油液分子与各工作叶轮表面间的摩擦所消耗的部分能量及泵轮、涡轮窄隙处油液剪切等原因会产生油液温度升高造成功率损失，存在传动效率低油耗较大的不足，另外还存在结构复杂、成本高及维修难度大等较明显缺点。欧洲格特拉克（ GETRAG）变速箱公司开发的电控机械自动变速器（ AMT）则克服了 AT效率低等缺点，与 AT 相比，具有更大的发展优势，可是 AMT 依旧需要复杂的电控系统来控制。据该公司预测，今后短时期内，市场大部分将被 AMT 占领。汽车变速器的发展趋势：近年来，随着微电子技术的飞速发展，电子控制自动变速器的问世，给汽车带来了更理想的传动系统。机电一体化技术进人汽车领域，推动汽车变速器装置的重大变革。自动变速器装置出现了电子化趋势，特别是大规模集成电路技术的发展，使由微机控制发动机和变速器换挡成为可能。 1、智能型电子控制自动变速器，智能电子控制自动变速器的电子系统可在汽车行驶过程中对运行参数进行控制，合理选择换挡点，而且可在换挡过程中对恶化的参数 (摩擦片的摩擦系数、油的粘度、车辆的复合变化等 )进行修正。 2、电子控制无级变速器 (ECVT)，无级变速器能自由改变速比，故能进行理想的变速控制，比多挡位齿轮传动机构更优越。自动变速器多挡化虽能扩大自动变速的范围，但它并不安全、迅速，只在有级变速与无级变速之间，而理想的无级变速器是在整个传动范围内能连续、无挡比地切换变速比，使变速器始终按最佳换挡规律自动变速。无级化是对自动变速器的理想追求。但是无级变速器存在体积大、笨重和传动效率低的问题，而且缺少解决耐久性问题的相应措施，不久的将来，电子控制无级变速器可望得到广泛应用和发展。 3、小型化，减轻质量、缩短动力传递路线能使汽车节油，自动变速器的小型化正起着这种作用。 4、低噪声化在汽车的诸多噪声源中，传动系的噪声仅次于发动机和排气系统的噪声。齿轮噪声又是变速器的主要声源，在降低变速器噪声中占有非常重要的比重。 nts重庆科技学院本科生毕业设计 2 变速器结构方案分析 4 2 变速器结构方案分析变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。变速器设有倒档，使汽车获得倒退行驶能力。变速器设有空档，可在发动机起动、汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮工作。 2.1 齿轮形式的确定变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种 3 。直齿圆柱齿轮仅用于一档和倒档。与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、运转平稳、工作噪声低等优点，所以本设计倒挡选用直齿轮，其他挡选用斜齿轮。 2.2 换挡结构形式的确定变速器换档机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换档三种形式。采用轴向滑动直齿齿轮换档，会在轮齿端面产生冲击，齿轮端部磨损加剧并过早损坏，并伴随着噪声。因此，除一档、倒档外已很少使用。常啮合齿轮可用移动啮合套换档。因承受换档冲击载荷的接合齿齿数多，啮合套不会过早被损坏，但不能消除换档冲击。目前这种换档方法只在某些要求不高的挡位及重型货车变速器上应用。使用同步器能保证换挡迅速、无冲击、无噪声，而与操作技术的熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性。同上述两种换挡方法比较，虽然它有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大等缺点，但仍然得到广泛应用。利用同步器或啮合套换挡，其换档行程要比滑动齿轮换挡行程小。通过比较本设计所有挡选用同步器换档。 2.3 轴的形式及布置该变速器采用三轴式布置，既一轴、二轴为同心轴，二轴前端支承在一轴后端内腔中，中间轴与二轴在同一纵向平面内，相互平行，倒档轴在、轴侧面，具体结构（如图 2.1、 2.2）所示： nts重庆科技学院本科生毕业设计 2 变速器结构方案分析 5 图 2.1 变速器轴布置及传动示意图图 2.2 为常见的倒档布置方案。图 2.2b 方案的优点是倒档利用了一档齿轮，缩短了中间轴的长度。但换档时有两对齿轮同时进入啮合，使换档困难。图 2.2c方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理。图 2.2d 方案对 2.2c 的缺点做了修改。图 2.2e 所示方案是将一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长。图 2.1f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，档换更为轻便。为了缩短变速器轴向长度，倒档传动采用图 2.2g 所示方案。缺点是一、倒档各用一根变速器拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。本设计结合实际车型，在给定的任务书中已经确定是中间轴式变速器，全部齿轮为常啮合齿轮，所以综合考虑，本身设计选择图 2.2（ b）形式进行设计。图 2.2 倒档布置方案 nts重庆科技学院本科生毕业设计 2 变速器结构方案分析 6 2.4 轴承形式变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承等。第一轴常啮合齿轮的内腔尺寸足够时，可布置圆柱滚子轴承，若空间不足则采用滚针轴承 4 。变速器第一轴、第二轴的后部轴承以及中间轴前、后轴承，按直径系列一般选用中系列球轴承或圆柱滚子轴承。滚针轴承、滑动轴承套主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动的地方。变速器中采用圆锥滚子轴承虽然有直径较小、宽度较宽因而容量大、可承受高负荷等优点，但也有需要调整预紧、装配麻烦、磨损后轴易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点。本设计中间轴选用圆锥滚子轴承，二轴左端采用滚针轴承，二轴右侧用圆锥滚子轴承，一轴用球轴承。 2.5 润滑与密封润滑分为压力式和飞溅式。在一轴常啮合小齿轮上钻四个径向油孔，这样，润滑被常啮合大齿轮从底壳中把油带上来，然后被挤进这些油孔，润滑了第二轴前端的滚针轴承。二轴上各档齿轮均钻有四个径向油孔，润滑油通过各自的主动轮从底壳中把油带上来，挤进油孔，然后润滑各自的支承滚针轴承、及与轴的配合部分。倒档齿轮由滚针轴承支承在倒档轴上，为进行润滑，在倒档齿轮上开一个油槽，以便润滑油进入滚针轴承和轴的配合部分。为保证密封，此变速器在一轴轴承盖内开设回油槽、二轴与变速器后壳体配合处采用非标准密封，盖与壳体的密封用涂胶的纸垫，为防止油温过高，气压过大造成渗油现象，在顶盖上装有通气塞。变速器采用 5 个档，齿轮和轴的材料均采用相同材料： 20CrMnTi,通过渗碳淬火，提高齿轮及轴的抗疲劳强度及刚度。 nts重庆科技学院本科生毕业设计 3 变速器主要参数的计算 7 3 变速器主要参数的计算 3.1 设计参数要求本次设计主要技术参数如下：发动机最大转矩： 165N.M/2600 3000rpm 变速器中心距： 88mm 主减速比： 5.833 最高车速： 110km/h 车轮滚动半径： 365mm 3.2 挡数的选择增加变速器的档数能够改善汽车的动力性和经济性。档数越多，变速器的结构越复杂，使轮廓尺寸和质量加大，而且在使用时换档频率也增高。在最低档传动比不变的条件下，增加变速器的档数会使变速器相邻的低档与高档之间的传动比比值减小，使换档工作容易进行。档数选择的要求：（ 1）相邻档位之间的传动比比值在 1.8 以下；（ 2）高档区相邻档位之间的传动比比值要比低档区相邻档位之间的比值小。目前，轿车一般用 4 5 个档位变速器，货车变速器采用 4 5 个档或多档，多档变速器多用于重型货车和越野汽车 5 。传动比范围的确定与选定的发动机参数、汽车的最高车速和使用条件等因素有关。目前轿车的传动比范围在 3 4 之间，轻型货车在 5 6 之间，其它货车则更大。文中设计结合实际，变速器为 5 档变速器，由于该轻型货车最高车速为110Km/h 并不高，因此不设置超速档，即最高档传动比为 1。 3.3 各档传动比分配 3.3.1 最低档传动比计算由于变速器为中间轴式变速器，中心距满足下述经验公式（ 3.5）。 nts重庆科技学院本科生毕业设计 3 变速器主要参数的计算 8 31m a x geA iTKA （ 3.5）故： geA TKAi m a x331式中： A 变速器中心距（ mm），已知 A=88mm； AK 中心距系数， AK =8.6-9.6； maxeT 发动机最大转距，已知 maxeT =165（ N.m）； 1i 变速器一档传动比； g 变速器传动效率，取 96%。将各参数代入式（ 3.4）得到： 764.6863.496.01656.96.8 88 3 3m a x331 ）（geA TKAi由于本车为轻型车且无超速档，一档初选传动比 5。 3.3.2 其他各挡传动比初选速器的传动比范围是指变速器最低档传动比与最高档传动传动比的比值。各档传动比为等比分配 6 ，则： qiiiiiiii 54433221 49 5.154451 iiq ，取 5.1q 5.1,25.2,375.3,0 6 2 5.55.1 432451 iiiii nts重庆科技学院本科生毕业设计 4 齿轮参数的确定 9 4 齿轮参数的确定 4.1 齿轮模数的选取齿轮模数选取的一般原则：（ 1）为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；（ 2）为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；（ 3）从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用一种模数；（ 4）从强度方面考虑，各档齿轮应有不同的模数。对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得小些。对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应选得大些。所选模数值应符合国家标准的规定。变速器齿轮模数范围大致表 4.1：表 4.1 变速器齿轮的法向模数微型、普通级轿车中级轿车中型货车重型货车 2.25 2.75 2.75 3.00 3.5 4.5 4.5 6.0 选用时，优先选用第一系列，括号内的尽量不要用，表 4.2 为国标GB/T1357 1987，可参考表 4.2 进行变速器模数的选择。表 4.2 变速器常用的齿轮模数第一系列 1 1.25 1.5 2.00 2.50 3.00 第二系列 1.75 2.25 2.75 （ 3.25） 3.5 表中数据摘自（ GB/T1357 1987）综合考虑文中设计由于是轻型车，变速器倒档模数取 3.5mm；其他各档为3.0mm。 4.2 齿轮压力角压力角较小时，重合度较大，传动平稳，噪声较低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对于轿车，为了降低噪声，应选用 14.5、 15、 16、 16.5等小些的压力角。nts重庆科技学院本科生毕业设计 4 齿轮参数的确定 10 对货车，为提高齿轮强度，应选用 22.5或 25等大些的压力角。国家规定的标准压力角为 20，所以普遍采用的压力角为 20。啮合套或同步器的压力角有 20、 25、 30等，普遍采用 30压力角。本变速器是采取了重要轻型汽车变速器的新技术主要内容是，在保证齿轮的强度要求之下，尽量将模数减小。这样就明显提高了齿轮的重合度，从而减小了冲击载荷和噪声。 4.3 齿轮宽度 b 的确定齿宽对变速器的轴向尺寸、齿轮工作平稳性、齿轮强度和齿轮工作时受力的均匀程度等均有影响。选用较小的齿宽可以缩短变速器的轴向尺寸和减小质量。但齿宽减少使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，齿轮的工作应力增加。选用较大的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，使齿轮沿齿宽方向受力不均匀并在齿宽方向磨损不均匀。通常根据齿轮模数 m（ nm ）的大小来选定齿宽 b, nc mkb 式中： ck 齿宽系数，斜齿为 6.0 8.5。 4.4 斜齿轮螺旋角的选取齿轮的螺旋角对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。选用大些的旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低 8 。试验证明：随着螺旋角的增大，齿的强度相应提高，但当螺旋角大于 30时，其抗弯强度骤然下降，而接触强度仍继续上升。因此，从提高低档齿轮的抗弯强度出发，并不希望用过大的螺旋角；而从提高高档位齿轮的接触强度来着眼，应当选用较大的螺旋角值。斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡。如图 4.1 所示： nts重庆科技学院本科生毕业设计 4 齿轮参数的确定 11 图 4.1 中间轴轴向力的平衡欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，须满足下述条件： 111 tan na FF （ 3.6） 222 tan Aa FF （ 3.7）为使两轴向力平衡，必须满足： 2121tantan rr （ 3.8）式中： 21 aaFF 作用在中间轴承齿轮 1、 2 上的轴向力； 21 nnFF 作用在中间轴上齿轮 1、 2 上的圆周力； 21rr 齿轮 1、 2 的节圆半径； T 中间轴传递的转矩。货车变速器的螺旋角为： 18 26，一档齿轮的螺旋角取下限 4.5 各挡齿轮齿数的分配在初选中心距、齿轮模数和螺旋角以后，可根据变速器的档数、传动比和传动方案来分配各档齿轮的齿数。变速器的传动及各部件如图 4.2 所示： nts重庆科技学院本科生毕业设计 4 齿轮参数的确定 12 图 4.2 轻型货车变速器传动示意图 1-一轴常啮合齿轮 2-中间轴常啮合齿轮 3-第二轴四挡齿轮 4-中间轴四挡齿轮 5-第二轴三挡齿轮 6-中间轴三挡齿轮 7-第二轴二挡齿轮 8-中间轴二挡齿轮 9-第二轴一挡齿轮 10-中间轴一挡齿轮 11-第二轴倒挡齿轮 12-中间轴倒挡齿轮 13-惰轮 4.5.1 一档齿轮齿数一档传动比为： 0625.5101921 zz zzi g 如果一档齿数确定了，则常啮合齿轮的传动比可求出，为了求一档的齿数，要先求其齿轮和 hz ， hz 一档齿数和，直齿 mAzh 2 斜齿 nh mAz 2 （ 3.9）中间轴上小齿轮的最少齿数，还受中间轴轴向尺寸的限制，即受刚度的限制。在选定时，对轴上的尺寸及齿轮齿数要统一考虑。货车 10z 可在 12 17之间选取，本设计取 10z =16，初选 2312 ， 0.3nm ， nts重庆科技学院本科生毕业设计 4 齿轮参数的确定 13 代入公式（ 3.6）得到： 03.540.3 8823c o s2 hz 取整得 54，则 3816549 z 。 4.5.2 常啮合齿轮传动齿轮副的齿数确定 101921 zz zzig （ 3.11）而常啮合齿轮的中心距与一档相等，即： 2121cos2 )(zzmA n （ 3.12）已知各参数如下： 88,16,38,23,3 109109 Azzm n 代入式（ 3.12）得到： 24.171 z 取整： 23109 36,17 21 zz ， 03.516361738102191 zzzzi g ， 39.2521 4.5.3 二档齿数的确定已知： 3 7 5.3,88,3 2 gn iAm ， 36,17 21 zz 由式子： 18272 zz zzig （ 3.13） 21287 zzizz g （ 3.14） 8787cos2 )( zzmA n （ 3.15）此外，从抵消或减少中间轴上的轴向力出发，还必须满足下列关系式： )1(ta nta n8782212 zzzz z （ 3.16） nts重庆科技学院本科生毕业设计 4 齿轮参数的确定 14 联解上述（ 3.13），（ 3.14），（ 3.15）三个方程式，可采用比较方便的试凑法。解得结果如下： 22,33,36.20 8787 zz ， 1 7 6.32233173687122 zzzzi g 4.5.4 三档齿数的确定已知： 25.2,88,3 3 gn iAm ， 36,17 21 zz 由式子 21365 zzizz g （ 3.17） 8765cos2 )( zzmA n （ 3.18） )1(t a nt a n 6562 212 zzzz z （ 3.19）联解上式（ 3.17），（ 3.18），（ 3.19）三个方程式，可采用比较方便的试凑法，解得： 26,28,23 6565 zz 28.22628173665123 zzzzi g 4.5.5 四档齿数的确定已知： 5

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