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现代途胜SUV变速器设计【全套7张CAD图纸+毕业论文】【原创资料】

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一档输出齿轮-A3.dwg

五档输入齿轮-A3.dwg

倒档齿轮-A3.dwg

总装配图-A0.dwg

箱体-A0.dwg

输入轴-A3.dwg

输出轴-A3.dwg

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关键词：: 现代 suv 变速器设计全套 cad 图纸毕业论文原创资料

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现代SUV变速器设计

摘要：汽车传动系是汽车的核心组成部分。其任务是调节变换发动机的性能，将动力有效而经济地传至驱动车轮，以满足汽车的使用要求。变速器是完成传动系任务的重要部件，也是决定整车性能的主要部件之一。变速器的设计水平对汽车的动力性、燃料经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。随着汽车工业的发展，轿车变速器的设计趋势是增大其传递功率与重量之比，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。

本设计以现有企业正在生产的车型现代途胜手动两驱SUV变速器为基础，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，着重对变速器齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算；并对变速器的传动方案和结构形式进行设计；同时对操纵机构和同步器的结构进行设计；从而提高汽车的整体性能。

关键词：变速器；齿轮；同步器；设计

HYUDNAI SUV Transmission Design

Abstract:Transmission line is a core component of the car. Its mission is to regulate transformation engine performance, the power transmitted effectively and economically driven wheels, to meet the requirements of the car. Transmission is an important component to complete drivetrain task, but also one of the main components determine vehicle performance. Design standards for automotive transmission power, fuel economy, reliability and shift manipulation portability, stability and transmission efficiency, etc. have a direct impact. With the development of the automobile industry, car design trends is to increase its transmission power to weight ratio is passed, and is required to have a smaller size and a good performance.

The design of existing enterprises are producing models Hyundai Tucson SUV two drive manual transmission, based on a given engine output torque, speed and maximum speed, maximum gradeability and other conditions, focusing on the structural parameters of the transmission gears, shafts structure size and other design calculations; transmission scheme and the design and structure of the transmission; while operating mechanism and synchronize the structure design; thus improving the overall performance of the car.

Keywords: transmission; gear; synchronizer; design

第1章绪论1

1.1变速器的概述1

1.2 变速器的种类1

1.3设计要求3

第2章变速器传动机构布置方案4

2.1传动机构布置方案分析4

2.1.1结构方案选定4

2.1.2倒档布置方案6

2.1.3总体布置方案确定6

2.2零部件结构方案分析7

2.2.1齿轮形式7

2.2.2变速器轴7

2.2.3变速器轴承的选择7

第3章变速器主要参数的选择9

3.1主要参数的选择9

3.1.1档数9

3.1.2传动比范围9

3.1.3变速器各档传动比的确定9

3.1.4中心距的选择11

3.1.5变速器的外形尺寸11

3.1.6 齿轮参数的选择11

3.2各档齿轮齿数的分配及传动比的计算13

3.3变速器齿轮的变位及齿轮螺旋角的调整16

第4章变速器齿轮强度校核18

4.1齿轮材料的选择原则18

4.2变速器齿轮弯曲强度校核18

4.3轮齿接触应力校核20

4.4倒档齿轮的校核22

第5章轴的及轴上零件的设计与选择23

5.1初选轴的直径23

5.2轴的强度验算24

5.2.1轴的刚度计算24

5.2.2轴的强度计算27

5.3轴承选择与寿命计算30

5.3.1输入轴轴承的选择与寿命计算30

5.3.2输出轴轴承的选择与寿命计算31

第6章变速器同步器及结构元件设计33

6.1同步器设计33

6.1.1同步器的功用及分类33

6.1.2惯性式同步器33

6.1.3锁环式同步器主要尺寸的确定34

6.1.4主要参数的确定35

6.2变速器箱体设计36

第7章变速器的操纵机构37

参考文献38

致　谢39

第1章绪论

1.1变速器的概述

变速器作为传递力和改变汽车车速的主要装置，现在对其操纵的方便性和档位数方面的要求愈来愈高。目前，四、五档特别是五档的变速器的用量有日渐增加的趋势。同时，六挡变速器的装车率也在上升。

变速器是用于改变发动机的转矩和转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种路障的不同条件下对驱动车轮牵引力级车速不同要求的汽车总成。设置变速器的目的是在各种行驶状况下，是汽车获得不同的牵引力和速度，同时是发动机在最有利的工作范围内工作。因此它的性能直接影响到汽车的动力性和经济性。

我们知道，汽车发动机在一定的转速下能够达到最好的状态，此时发出的功率你较大，燃油经济性也比较好。因此，我们希望发动机总能在其最佳状态下工作。但是，汽车在实际使用中还是需要有不同的速度，这样就产生了矛盾。这个矛盾需要通过变速器来解决。

变速器的作用用一句话来概括就是变速变扭，即减速增扭或增速减扭。为什么减速可以增扭，而增速又要减扭呢？在相同情况下，发动机输出的功率是不变的，功率可以表示为N=ωT，其中ω是传动角速度，T是扭矩。当N固定的时候，ω和T是成反比的。所以减速必增扭，反之亦然。汽车变速器的就是根据变速器变速变扭的原理，分成各个档位对应不同的传动比，以适应不同的运行状况。

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内容简介：: I 现代 SUV 变速器设计摘要：汽车传动系是汽车的核心组成部分。其任务是调节变换发动机的性能，将动力有效而经济地传至驱动车轮，以满足汽车的使用要求。变速器是完成传动系任务的重要部件，也是决定整车性能的主要部件之一。变速器的设计水平对汽车的动力性、燃料经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率等都有直接的影响。随着汽车工业的发展，轿车变速器的设计趋势是增大其传递功率与重量之比，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。本设计以现有企业正在生产的车型现代途胜手动两驱 SUV 变速器为基础，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，着重对变速器齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算；并对变速器的传动方案和结构形式进行设计；同时对操纵机构和同步器的结构进行设计；从而提高汽车的整体性能。关键词：变速器；齿轮；同步器；设计 nts II HYUDNAI SUV Transmission Design Abstract:Transmission line is a core component of the car. Its mission is to regulate transformation engine performance, the power transmitted effectively and economically driven wheels, to meet the requirements of the car. Transmission is an important component to complete drivetrain task, but also one of the main components determine vehicle performance. Design standards for automotive transmission power, fuel economy, reliability and shift manipulation portability, stability and transmission efficiency, etc. have a direct impact. With the development of the automobile industry, car design trends is to increase its transmission power to weight ratio is passed, and is required to have a smaller size and a good performance. The design of existing enterprises are producing models Hyundai Tucson SUV two drive manual transmission, based on a given engine output torque, speed and maximum speed, maximum gradeability and other conditions, focusing on the structural parameters of the transmission gears, shafts structure size and other design calculations; transmission scheme and the design and structure of the transmission; while operating mechanism and synchronize the structure design; thus improving the overall performance of the car. Keywords: transmission; gear; synchronizer; design nts III 目录第 1 章绪论 . 1 1.1 变速器的概述 . 1 1.2 变速器的种类 . 1 1.3 设计要求 . 3 第 2 章变速器传动机构布置方案 . 4 2.1 传动机构布置方案分析 . 4 2.1.1 结构方案选定 . 4 2.1.2 倒档布置方案 . 6 2.1.3 总体布置方案确定 . 6 2.2 零部件结构方案分析 . 7 2.2.1 齿轮形式 . 7 2.2.2 变速器轴 . 7 2.2.3 变速器轴承的选择 . 7 第 3 章变速器主要参数的选择 . 9 3.1 主要参数的选择 . 9 3.1.1 档数 . 9 3.1.2 传动比范围 . 9 3.1.3 变速器各档传动比的确定 . 9 3.1.4 中心距的选择 . 11 3.1.5 变速器的外形尺寸 . 11 3.1.6 齿轮参数的选择 . 11 3.2 各档齿轮齿数的分配及传动比的计算 . 13 3.3 变速器齿轮的变位及齿轮螺旋角的调整 . 16 第 4 章变速器齿轮强度校核 . 18 4.1 齿轮材料的选择原则 . 18 4.2 变速器齿轮弯曲强度校核 . 18 4.3 轮齿接触应力校核 . 20 4.4 倒档齿轮的校核 . 22 第 5 章轴的及轴上零件的设计与选择 . 23 5.1 初选轴的直径 . 23 5.2 轴的强度验算 . 24 5.2.1 轴的刚度计算 . 24 5.2.2 轴的强度计算 . 27 nts IV 5.3 轴承选择与寿命计算 . 30 5.3.1 输入轴轴承的选择与寿命计算 . 30 5.3.2 输出轴轴承的选择与寿命计算 . 31 第 6 章变速器同步器及结构元件设计 . 33 6.1 同步器设计 . 33 6.1.1 同步器的功用及分类 . 33 6.1.2 惯性式同步器 . 33 6.1.3 锁环式同步器主要尺寸的确定 . 34 6.1.4 主要参数的确定 . 35 6.2 变速器箱体设计 . 36 第 7 章变速器的操纵机构 . 37 参考文献 . 38 致谢 . 39 nts湖州师范学院本科毕业论文 1 第 1 章绪论 1.1 变速器的概述变速器作为传递力和改变汽车车速的主要装置，现在对其操纵的方便性和档位数方面的要求愈来愈高。目前，四、五档特别是五档的变速器的用量有日渐增加的趋势。同时，六挡变速器的装车率也在上升。变速器是用于改变发动机的转矩和转速，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种路障的不同条件下对驱动车轮牵引力级车速不同要求的汽车总成。设置变速器的目的是在各种行驶状况下，是汽车获得不同的牵引力和速度，同时是发动机在最有利的工作范围内工作。因此它的性能直接影响到汽车的动力性和经济性。我们知道，汽车发动机在一定的转速下能够达到最好的状态，此时发出的功率你较大，燃油经济性也比较好。因此，我们希望发动机总能在其最佳状态下工作。但是，汽车在实际使用中还是需要有不同的速度，这样就产生了矛盾。这个矛盾需要通过变速器来解决。变速器的作用用一句话来概括就是变速变扭，即减速增扭或增速减扭。为什么减速可以增扭，而增速又要减扭呢？在相同情况下，发动机输出的功率是不变的，功率可以表示为 N= T，其中是传动角速度， T 是扭矩。当 N 固定的时候，和 T 是成反比的。所以减速必增扭，反之亦然。汽车变速器的就是根据变速器变速变扭的原理，分成各个档位对应不同的传动比，以适应不同的运行状况。 1.2 变速器的种类变速器有传动机构和操纵机构组成。从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为：手动变速器（ MT）、自动变速器（ AT）、手 /自一体变速器（ AMT）、无级变速器（ CVT）。（ 1）手动变速器 (MT) 手动变速器（ Manual Transmission）采用齿轮组，每档的齿轮组的齿数是固定的，所以各档的变速比是个定值 (也就是所谓的“级” )。比如，一档变速比是 3.85,二档是 2.55,再到五档的 0.75,这些数字再乘上主减速比就是总的传动比，总共只有 5 个值 (即有 5 级 )，所以说它是有级变速器。曾有人断言，繁琐的驾驶操作等缺点，阻碍了汽车高速发展的步伐，手动变速器会在不久“下课”，从事物发展的角度来说，这话确实有道理。但是从目前市场的需求和适用角度来看，笔者认为手动变速器不会过早的离开。首先，从商用车的特性上来说，手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。以卡车为例，卡车用来运输，通常要装载数吨的货品，面对如此高的“压力”，除了发动机需要强劲的动力之外，还需要变速器的全力协助。我们都知道一档有“劲”，这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。特别是面对爬坡路段，它的特点显露的非常明显。而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点尚不具备。 nts湖州师范学院本科毕业论文 2 其次，对于老司机和大部分男士司机来说，他们的最爱还是手动变速器。从我国的具体情况来看，手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史，资历郊深的司机都是“手动”驾车的，他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的，如果让他们改变常规的做法，这是不现实的。虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍，但是大多数年轻的司机还是崇尚手动，尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感，所以一些中高档的汽车（尤其是轿车）也不敢轻易放弃手动变速器。另外，现在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是手动变速器的，除了经济适用之外，关键是能够让学员打好扎实的基本功以及锻炼驾驶协调性。第三，随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭，对于普通工薪阶级的老百姓来说，经济型轿车最为合适，手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家，而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等国内厂家的经济型轿车都是手动变速的车，它们的各款车型基本上都是 5 档手动变速。（ 2）自动变速器（ AT）自动变速器（ AutomaticTransmission），利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。在中档车的市场上，自动变速器有着一片自己的天空。使用此类车型的用户希望在驾驶汽车的时候为了简便操作、降低驾驶疲劳，尽可能的享受高速驾驶时快乐的感觉。在高速公路上，这是个体现地非常完美。而且，以北京市来说，现在的交通状况不好，堵车是经常的事情，有时要不停地起步停步数次，司机如果使用手动档，则会反复地挂档摘档，操作十分烦琐，尤其对于新手来说更是苦不堪言。使用自动档，就不会这样麻烦了。在市场上，此类汽车销售状况还是不错的，尤其是对于女性朋友比较适合，通常女性朋友驾车时力求便捷。而我国要普及这种车型，关键要解决的是路况问题，现在的路况状况不均匀，难以发挥自动档汽车的优势。（ 3）手动 /自动变速器（ AMT）其实通过对一些车友的了解，他们并不希望摒弃传统的手动变速器，而且在某些时候也需要自动的感觉。这样手动 /自动变速器便由此诞生。这种变速器在德国保时捷车厂 911 车型上首先推出，称为 Tiptronic，它可使高性能跑车不必受限于传统的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。此型车在其档位上设有“ +”、“ -”选择档位。在 D 档时，可自由变换降档 (-)或加档 (+)，如同手动档一样。自动手动变速系统向人们提供两种驾驶方式为了驾驶乐趣使用手动档，而在交通拥挤时使用自动档，这样的变速方式对于我国的现状还是非常适合的。笔者曾在上面提到，手动变速器有着很大的使用群体 ,而自动变速器也能适应女士群体以及解决交通堵塞带来的麻烦，这样对于一些夫妻双方均会驾车的家庭来说，可谓是兼顾了双方，体现了“夫妻档”。虽然这种二合一的配置nts湖州师范学院本科毕业论文 3 拥有较高的技术含量，但这类的汽车并不会在价格上都高不可攀，比如广州本田飞度 1.3L CVT 两厢、南京菲亚特 2004 派力奥 1.3 HL Speedgear、南京菲亚特西耶那 Speedgear EL 这些“二合一”的车型价格均在 10 万元左右，这个价格层面还比较低的。所以，手动 /自动车在普及上还是具有相当的优势。而汽车厂商和配套的变速器厂家应该以此为契机，根据市场要求精心打造此类变速器。因为这类变速器是有比较广阔的市场的。（ 4）无级变速器当今汽车产业的发展，是非常迅速的，用户对于汽车性能的要求是越来越高的。汽车变速器的发展也并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界”。无级变速器最早由荷兰人范多尼斯（ VanDoorne s）发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速器“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速器称为无级变速器，这是错误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速器只有换档是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速器有 2 7 个档。而无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档”。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。本次设计的变速器为手动变速器。 1.3 设计要求本次设计是在给定主要整车参数的情况下进行设计，整车主要技术参数如下：车型：现代途胜 2013 款 2.0L 手动两驱舒适型发动机： 2.0L 141 马力车身尺寸：长宽高 =4345 1795 1680 轴距： 2630mm 最小离地间隙： 195mm 最高车速： 171Km/h 整备质量： 1541Kg 最大功率 /最大功率转速： 104KW/6000 rpm 最大扭矩 /最大扭矩转速： 184N.m/4500 rpm 轮胎尺寸：前轮 215/65 R16；后轮 215/65 R16 nts湖州师范学院本科毕业论文 4 第 2 章变速器传动机构布置方案机械式变速器因具有结构简单、传动效率高、制造成本低和工作可靠等优点，故在不同形式的汽车上得到广泛的应用。 2.1 传动机构布置方案分析 2.1.1 结构方案选定（ 1）两轴式变速器固定轴式变速器中的两轴式和中间轴式变速器得到广泛应用。其中，两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动汽车上。与中间轴式变速器比较，两轴式变速器因轴和轴承数少，结构简单、轮廓尺寸小和容易布置等优点，此外，各中间挡位因只经一对齿轮传递动力，故传动效率高同时燥声也低。因两轴式变速器不能设置直接挡，所以在高档工作时齿轮和轴承均承载，不仅工作燥声增大，容易损坏，还有，受结构限制，两轴式变速器与一挡速比不可能设计的很大。对于前进挡，两轴式变速器输入轴的转动方向与输出轴的转动方向相反；而中间轴式变速器的第一轴与输出轴的转动方向相同，图 2-1 示出用在发动机前置前轮驱动轿车的两轴式变速器传动方案。图 2-1 两轴式变速器的传动方案（ 2）中间轴式变速器中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动汽车和发动机后置后轮驱动的客车上。变速器第一轴的前端经轴承支撑在发动机飞轮上 ,第一轴上的花键用来装设离合器的从动盘 ,而第二轴的末端经花键与万向节连接。在除直接挡以外的其它挡位工作时 ,中间轴式变速器的传动效率略有降低 ,这是它的缺点。在挡数相同的情况下 ,中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数 ,轴的支撑方式 ,换挡方式和倒挡传动方案以及挡位布置顺序上有差别。 nts湖州师范学院本科毕业论文 5 如图 2 3 中间轴式五档变速器传动方案中 ,图 2-3a 所示方案中 ,除一 ,倒挡用直齿滑动齿轮换挡外 ,其余各挡为常啮合齿轮传动。图 2-3b、 c、 d 所示的方案的各前进挡均采用常啮合齿轮传动。图 2-3d 所示方案中的倒挡和超速挡安装在位于变速器后部的副箱体内 ,这样布置除可以提高轴的刚度 ,减少齿轮磨损和降低噪声外还可以在不需要超速挡的条件下 ,很容易形成一个只有四个前进挡的变速器。图 2-4a 所示方案中的一挡 ,倒挡和图 2-4b 所示方案中的倒挡用直齿滑动齿轮换挡 ,其余各挡均为常啮合齿轮。图 2-2 中间轴四档变速器传动方案以上各方案中 ,凡采用啮合齿轮传动的挡位 ,其换挡方式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中 ,有的挡位用用同步器换挡 ,有的挡位用啮合套换挡 ,那么一定是挡位高的用同步器换挡 ,挡位低的用啮合套换挡。发动机前置后轮驱动的承用车采用中间轴式变速器 ,为缩短传动轴长度 ,将第二轴加长置于附加壳体内 ,如果在附加壳体内布置倒挡传动齿轮和换挡机构 ,还能减少变速器主体部分的外形尺寸及提高中间轴和输出轴的刚度。变速器用图 2-2c 所示的多支撑结构方案 ,能提高轴的刚度。这时如用在轴的平面上可分开的壳体 ,就能很好的解决轴和齿轮等零部件装配困难的问题。图 2-2c 所示方案的高档从动齿轮处于悬臂状态 ,同时一挡和倒挡齿轮布置在变速器壳体的中间跨距里 ,而中间挡的同步器布置在中间轴上是这个方案的特点。综上所述，由于此次设计的途胜手动变速器是 SUV 变速器，驱动形式属于发动机前置前轮驱动，且可布置变速器的空间较小，对变速器的要求较高，要求运行噪声小，设计车速高，故选用nts湖州师范学院本科毕业论文 6 二轴式变速器作为传动方案。选择 5 档变速器，并且五档为超速档。 2.1.2 倒档布置方案常见的倒档布置方案如图 2-3 所示。图 2-3b 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 2-3c 方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理；图 2-3d 方案对 2-3c 的缺点做了修改；图 2-3e 所示方案是将一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长；图 2-3f 所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，换档换更为轻便。综合考虑以上因素，为了换档轻便，减小噪声，倒档传动采用图 2-3f 所示方案。图 2-3 倒档布置方案 2.1.3 总体布置方案确定综上所述选定本次变速器总体布置方案确定如下图： nts湖州师范学院本科毕业论文 7 1-一档主动齿轮 2-一档从动齿轮 3-二档主动齿轮 4-二档从动齿轮 5-三档主动齿轮 6-三档从动齿轮 7-四档主动齿轮 8-四档从动齿轮 9-五档主动齿轮 10-五档从动齿轮 11-倒档主动齿轮 12-倒档中间轴齿轮 13-倒档输出轴齿轮图 2-4 两轴五档变速器传动方案简图 2.2 零部件结构方案分析 2.2.1 齿轮形式变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。直齿圆柱齿轮主要用于一档、倒档齿轮，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，所以本设计全部选用斜齿轮。变速器齿轮可以与轴设计为一体或与轴分开，然后用花键、过盈配合或者滑动支承等方式之一与轴连接。齿轮尺寸小又与轴分开，其内径直径到齿根圆处的厚度 b （图 2-7）影响齿轮强度 6。要求尺寸 b 应该大于或等于轮齿危险断面处的厚度。为了使齿轮装在轴上以后，保持足够大的稳定性，齿轮轮毂部分的宽度尺寸 C ，在结构允许条件下应尽可能取大些，至少满足尺寸要求： 2)4.12.1( dC （ 2.1）式中： 2d 花键内径。为了减小质量，轮辐处厚度应在满足强度条件下设计得薄些。图 2-7 中的尺寸 1D 可取为花键内径的 1.25 1.40 倍。 2.2.2 变速器轴变速器轴多数情况下经轴承安装在壳体的轴承孔内。当变速器中心距小，在壳体的同一端面布置两个滚动轴承有困难时，输出轴可以直接压入壳体孔中，并固定不动。用移动齿轮方式实现换档的齿轮与轴之间，应选用矩形花键连接，以保证良好的定心和滑动灵活，而且定心外径及矩形花键齿侧的磨削比渐开线花键要容易 7。两轴式变速器输入轴和中间轴式变速器中间轴上的高档齿轮，通过轴与齿轮内孔之间的过盈配合和键固定在轴上。两轴式变速器的输出轴和中间轴式变速器的第二轴上的常啮合齿轮副的齿轮与轴之间，常设置有滚针轴承、滑动轴承，少数情况下齿轮直接装在轴上。此时，轴的表面粗糙度不应低与 8.0aR m，硬度不低于 58 63HRC。因渐开线花键定位性能良好，承载能力大且渐开线花键的齿短，小径相对增大能提高轴的刚度，所以轴与同步器上的轴套常用渐开线花键连接。倒档轴为压入壳体孔中并固定不动的光轴，并由螺栓固定。由上述可知，变速器的轴上装有轴承、齿轮、齿套等零件，有的轴上又有矩形或渐开线花键，所以设计时不仅要考虑装配上的可能，而且应当可以顺利拆装轴上各零件。此外，还要注意工艺上的有关问题。 2.2.3 变速器轴承的选择 nts湖州师范学院本科毕业论文 8 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、滑动轴套等。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 8。变速器中采用圆锥滚子轴承虽然有直径较小、宽度较大因而容量大、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。由于本设计的变速器为两轴变速器，具有较大的轴向力，所以设计中变速器输入轴、输出轴的前、后轴承按直径系列均选用圆锥滚子轴承。 nts湖州师范学院本科毕业论文 9 第 3 章变速器主要参数的选择 3.1 主要参数的选择 3.1.1 档数近年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。目前，乘用车一般用 4 5 个档位的变速器。发动机排量大的乘用车变速器多用 5 个档。商用车变速器采用 4 5 个档或多档。载质量在2.0 3.5t 的货车采用五档变速器，载质量在 4.0 8.0t 的货车采用五档变速器。多档变速器多用于总质量大些的货车和越野汽车上。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。因此，本次设计的 SUV 变速器为 5 档变速器。 3.1.2 传动比范围变速器传动比范围是指变速器最高档与最低档传动比的比值。最高档通常是直接档，传动比为 1.0；有的变速器最高档是超速档，传动比为 0.7 0.8。影响最低档传动比选取的因素有：发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力、驱动轮与路面间的附着力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低稳定行驶车速等。目前乘用车的传动比范围在 3.04.5 之间，总质量轻些的商用车在 5.0 8.0 之间，其它商用车则更大。本设计最高档传动比为 0.78。 3.1.3 变速器各档传动比的确定（ 1）主减速器传动比的确定发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为 12： 0377.0 iirnuga （ 3.1）式中： au 汽车行驶速度（ km/h）； n 发动机转速（ r/min）； r 车轮滚动半径（ m）； gi 变速器传动比； 0i 主减速器传动比。已知：最高车速 maxau = maxav =171 km/h；最高档为超速档，传动比 gi =0.78；车轮滚动半径由所选用的轮胎规格 215/65 R16 得到： mmr 95.342%652152 4.2516 发动机转速 n = pn =6000（ r/min）；由公式（ 3.1）得到主减速器传动比计算公式： nts湖州师范学院本科毕业论文 10 816.517178.0 1095.3426000377.0377.0 30 ag uinri （ 2）最抵档传动比计算按最大爬坡度设计，满足最大通过能力条件，即用一档通过要求的最大坡道角max坡道时，驱动力应大于或等于此时的滚动阻力和上坡阻力（加速阻力为零，空气阻力忽略不计） 13。用公式表示如下： m a xm a x0m a x s inc o s GGfriiT tge （ 3.2）式中： G 车辆总重量 (N)； f 坡道面滚动阻力系数 (对沥青路面 =0.010.02)； maxeT 发动机最大扭矩 (N m)； 0i 主减速器传动比； gi 变速器传动比； t 为传动效率（ 0.850.9）； R 车轮滚动半径； max 最大爬坡度（一般 SUV 要求能爬上 20 的坡，此处取 5.21 ）由公式（ 3.2）得： teg iTrGGi0m a xm a xm a x1 )s i nco s( （ 3.3）已知： m=1541kg； 015.0f ； 5.31max ； r=0.343m； mNT e 184m ax ； 816.50 i ；g=9.8m/s2； 875.0t ，把以上数据代入（ 3.3）式： 1 0 5.28 7 5.08 1 6.51 8 4 3 4 3.0)5.21s i n8.91 5 4 15.21c o s0 1 5.08.91 5 4 1(1 gi 满足不产生滑转条件。即用一档发出最大驱动力时，驱动轮不产生滑转现象。公式表示如下： ntge Fr iiT 10m a x teng iT rFi 0max1 （ 3.4）式中： nF 驱动轮的地面法向反力， gmFn 1 ；驱动轮与地面间的附着系数；对干燥凝土或沥青路面可取 0.70.8 之间。 nts湖州师范学院本科毕业论文 11 已知：前轮轴荷 15418.01 m kg；取 0.6，把数据代入（ 3.4）式得： 655.2875.0816.5184 343.06.08.08.915411 gi 所以，一档转动比的选择范围是： 655.2105.2 1 gi 初选一档传动比为 2.6。（ 3）变速器各档速比的配置按等比级数分配其它各档传动比，即： qiiiiiiii 54433221 35.178.0 6.24451 iiq 0 5 7.135.14 2 7.14 2 7.135.19 2 6.19 2 6.135.16.2342312qiiqiiqii3.1.4 中心距的选择初选中心距可根据经验公式计算 14： 31m a x geA iTKA （ 3.5）式中： A 变速器中心距（ mm）； AK 中心距系数，乘用车 AK =8.99.3； maxeT 发动机最大输出转距为 184（ N m）； 1i 变速器一档传动比为 2.6； g 变速器传动效率，取 96%。 A （ 8.99.3） 3 96.06.2184 =（ 8.99.3） 7.715=68.6771.75mm 轿车变速器的中心距在 60 80mm 范围内变化。初取 A=70mm。 3.1.5 变速器的外形尺寸变速器的横向外形尺寸，可以根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换档机构的布置初步确定。影响变速器壳体轴向尺寸的因素有档数、换档机构形式以及齿轮形式。乘用车变速器壳体的轴向尺寸可参考下列公式选用： 23821070)4.30.3()4.30.3( AL mm 初选长度为 230mm。 3.1.6 齿轮参数的选择（ 1）模数 nts湖州师范学院本科毕业论文 12 选取齿轮模数时一般要遵守的原则是：为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用一种模数；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。表 3.2 汽车变速器齿轮的法向模数轿车模数的选取以发动机排量作为依据，由表 3.2 选取各档模数为 00.3nm ，由于轿车对降低噪声和振动的水平要求较高，所以各档均采用斜齿轮。（ 2）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。对货车，为提高齿轮强度，应选用 22.5 或 25 等大些的压力角 15。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。本变速器为了加工方便，故全部选用标准压力角 20 。（ 3）螺旋角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。选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。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；而从提高高档齿轮的接触强度着眼，应当选用较大的螺旋角。本设计初选螺旋角全部为 22 。（ 4）齿宽 b 齿宽对变速器的轴向尺寸、质量、齿轮工作平稳性、齿轮强度和齿轮工作时的受力均匀程度等均有影响。考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减小质量，应该选用较小的齿宽。另一方面，齿宽减小使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，此时虽然可以用增加齿轮螺旋角的方法给予补偿，但这时轴承承受的轴向力增大，使其寿命降低。齿宽较小又会使齿轮的工作应力增加。选用较大的齿宽，工作中会因轴的变形导致齿轮倾斜，使齿

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