五座乘用车二轴式六速变速器总成设计——设计说明书

1、毕业设计（论文）设计说明书题 目五座乘用车二轴式六速变速器总成设计专 业 城市轨道交通车辆工程班 级 2011级1班 学 生 何华 指导教师 杜子学 重庆交通大学 2015年目 录第1章 绪 论11.1 概述1的目的和意义1以及发展趋势223以及设计内容3344第2章 传动机构与操纵机构的布置方案6机构布置方案667892.2.1 概述92.2.2 典型的操纵机构及锁定装置102.3本章小结12第3章 变速器主要参数的选择13133.2变速器各挡传动比的确定1417的确定17173.7 各档位齿轮齿数的分配以及传动比的计算19以及齿轮螺旋角的微调23253.10 本章小结25第4章 变速器齿轮

2、及轴的强度校核264.1 变速器齿轮强度校核2626的校核323841424343轴的强度校核44444.3.2 轴的强度计算54轴承的选择及寿命计算574.4.1 输入轴轴承选择与寿命计算5861 本章小结63第5章 同步器及结构元件简要设计645.1 同步器645.1.2 锁环式同步器645.1.3 锁环式同步器主要尺寸的确定655.1.4 主要参数的确定665.2 本章小结67结论68致 谢69参考文献70摘 要汽车在人类社会生活中扮演的角色越来越重要，而汽车变速器作为汽车最重要的部件之一，它的作用是通过对发动机输出的动力与转速进行转换，来达到将动力以最优的方式传送到车轮上这一目的。汽车

3、变速器的优劣直接影响到车辆动力性能的好坏，它可以通过不同齿轮副的组合来改变发动机和驱动轮之间动力和速度的比值，从而使汽车获得不同的牵引力和速度，拥有良好的动力性和燃油经济性。除此之外，变速器的结构设计对汽车行驶的可靠性与轻便性、传动平稳性与效率都有着直接的影响。所以提升车辆在市场上的核心竞争力的首要方法无疑是提升汽车变速器设计的质量。本文研究并设计了两轴式六档手动变速器。首先，本文将简要地介绍变速器的现状以及未来发展趋势，介绍变速器领域的最新发展状况。其次，对变速器的工作原理作简要分析，选择合理的结构方案进行设计。再次，各挡齿轮设计、轴的设计、轴承的选择，对关键元件做受力分析、强度和刚度校核,

4、选择合适的工程材料及热处理方法。介绍变速器中各元件材料的选择。最后，本文将简要设计同步器以及操纵机构，说明同步器的类型、工作原理、设计方法以及重要参数。关键词：变速器，传动比，齿轮，轴，校核ABSTRACTAutomobile plays a more and more important role in human social life, and the gearbox as the car is the most important part of, its role is through the output of the engine power and speed conversi

5、on,to transfer the power to achieve in the optimal way to the wheel for the purpose.The quality of the vehicle gearbox directly affects the power performance of the vehicle，It can change the ratio of power and speed between the engine and the driving wheel through the combination of different gear p

6、airs, so that the vehicle can get different traction and speed and a good power and fuel economy.In addition, the structure design of the transmission has a direct effect on the reliability and portability, the stability and the efficiency of the vehicle.Therefore, the primary way to improve the cor

7、e competitiveness of the vehicle in the market is undoubtedly to improve the quality of automotive transmission design.I will research and design the two axis six manual transmission in this instruction.Firstly, I will briefly introduce the present situation、the latest development and the future dev

8、elopment of transmission.Secondly, the working principle of the transmission is briefly analyzed, and the reasonable structure scheme is chosen.Thirdly, I will do the gears design, axis design, bearing selection, the key components of the strength analysis, strength and stiffness, choose the right e

9、ngineering materials and heat treatment method，select the components in transmission.Lastly,I will briefly design the synchronization and operation mechanism, and explain the type, working principle, design method and important parameters of the synchronization device in this paper.Key words:Transmi

10、ssion，Transmission Ratio，Gear，Axis，Check第1章 绪 论 概述变速器设计是汽车设计中的重要环节之一，变速器主要用于改变发动机传递到驱动轮上的转矩和转速 轿车自动液力变速器基础知识讲座（待续）郎全栋 储江伟 - 汽车维护与修理- 1998，其目的是车辆在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种工况下，使汽车获得不同大小的牵引力和速度，同时尽量使发动机在一个最有利的工况范围内工作 TY4250汽车列车的动力传动系优化匹配李萍锋 - 车辆工程 - 2010。因此变速器的性能直接影响到汽车的经济性和动力性指标。变速器能够让汽车以非常低的车速稳定行驶，而这种较低的车速只靠发

11、动机的最低稳定车速是难以达到的 徐满年 - 汽车科技- 1996。而且变速器的倒挡能够使汽车倒退行驶；空挡可以使汽车在启动发动机、停车以及滑行的时候能够长时间将发动机和传动系统分离开来 汽车变速器加载试验台关键技术研究 杨洪彬 - 机械制造及自动化- 2007。变速器的结构设计除了对汽车的动力性、经济性有影响外，同时对汽车传动的平稳性与效率、操纵的可靠性与轻便性等都有直接的影响 安装中央制动器的变速器后壳改进设计与仿真王源隆1 王良模1 余有平2 陈桂银2 崔保良2 - 机械传动- 2012。安装倒挡安全装置，自锁、互锁装置，对啮合齿采取倒锥齿侧措施或其他结构措施，可以使汽车操纵可靠，不发生跳

12、挡、乱挡、自动脱挡或者误挂倒挡的情况；采用同步器又可以使得换挡轻便，减小冲击及噪声；利用高齿、修形及参数优化等措施可以达到传动平稳，降低噪音的目的，乘用车变速器的噪音高低与否已成为衡量变速器产品质量好坏和设计水平、工艺水平的关键。的目的和意义 目前，汽车上广泛应用内燃机作为动力源，内燃机的转矩、转速的变化范围太小，而复杂的使用条件又要求汽车的驱动力和车速能够在相对大的范围内变化 汽车变速器维修决策探讨张怀军 - 中国科技博览- 2010。为此，我们在汽车构造中设置了变速器，变速器可以改变传动比，增大驱动轮转矩和转速的变化范围，来完成起步、加速、上坡等操作；变速器的使用还能让发动机的工作范围最有

13、利 重型汽车传动系统结构分析与优化设计 杨波 - 车辆工程- 2006，在发动机不改变旋转方向的前提下，使汽车能够倒退行驶；利用空挡，可以中断动力传递，以使得发动机能够起动、怠速运行，并且便于变速器换挡或者进行动力输出 变速器系统介绍 3M清洗/保护方案无 - 汽车维修与保养- 2007。变速器还必须要保证变速器和汽车之间相互匹配，这样能够大大提高汽车的动力性和经济性，从而保证发动机在最有利的工况范围内工作，并以此来提高汽车的使用寿命、减少汽车的使用噪声、降低能源消耗等等。这样一来，就要求设计人员根据汽车的技术及使用参数来合理选择变速器的参数，使得所设计出来的变速器能够和整车具有很好的匹配性。

14、以及发展趋势1892年法国人制造了第一辆使用了变速器的汽车。1921年英国人制造了以摩擦材料为主要结构的变速器。1894年法国人刘易斯雷纳本哈特与艾米尔拉瓦索尔研发并推广使用了现代汽车变速器 汽车变速器的百年变迁晓青 - 汽车运用- 2003。到目前为止，变速器共经历了四个阶段：1、手动变速器手动变速器内是通过操纵机构来控制安装在变速器里面的各级齿轮副相互之间啮合或者分离开来完成汽车行驶时的换挡工作。手动变速器里面有可以在轴向滑动的齿轮，通过不同齿轮副的啮合达到变速和变矩的目的。手动变速器的换挡操控可以完全遵从驾驶员的意志，优点是结构简单、造价较低、故障率低 浅谈汽车变速器技术的发展李爱琴 -

15、 科技咨询导报- 2007。2、自动变速器自动变速器与手动变速器都属于有级变速器，只不过自动变速器可以根据车速来自动实现换挡，从而消除手动变速器换挡时“顿挫”的感觉 自动变速器试验台测控系统研究 桂鹏程 - 车辆工程- 2007。自动变速器通过液压传递和齿轮的组合来达到变速、变矩的目的。3、无级变速器无级变速器与一般变速器的最大区别在于它只用了两组带轮来变速传动。无级变速器内部没有多对齿轮副，也没有自动变速器里面复杂的行星齿轮组。它主要依靠主动轮、从动轮和传动带来实现的无级变速。4、无限变速无级变速器（IVT） 车辆无级变速器实时控制虚拟实验平台的研究 胡朝峰 - 车辆工程- 2006IVT与

16、其它变速器的最大区别是它不使用变矩器。变矩器通过油液介质将发动机的动力传给变速器，但它的传递效率不高 车辆自动变速器的研究现状及发展趋势张建珍1 过学迅2 - 上海汽车- 2007。与其它变矩器相比，IVT具有效率高、油耗低、不易打滑、结构简单、造价低等优点 汽车自动变速器研究现状及展望孟庆辉 - 商情-2014。现代变速器的发展是向着可调自动变速器或者无级变速器的方向发展。理想中的无级变速器是在整个传动范围内能够连续、无挡比的切换变速比例，是变速器始终按照最佳换挡规律来自动变速 汽车变速器的发展历史及未来趋势向立明 - 公路与汽运- 2007。现代变速器的变速反应加快、传动效率提高、油耗降低

17、。随电子技术的发展，变速器的自动控制得到进一步完善，在各种行驶工况下都能实现内燃机与传动系统的最佳匹配，使控制更加精确、有效。 目前世界各大汽车公司对无级变速器的研究十分活跃。相信在不久的将来，随着自动控制技术的进一步发展完善，电子控制式的无级变速器必将得到广泛的发展和应用 电子控制自动变速器现状及发展研究孙志春1 李言1 周志立2 - 新技术新工艺- 2005。以及设计内容 手动变速器的挡位数一般在6挡以内，当挡数超过6挡时，我们通常在6挡以下的主变速器的基础上，再配置一个副变速器，从而获得多挡变速器。近些年来，为了降低燃油消耗，变速器的挡数越来越有增加的趋势。目前，市场上的乘用车一般采用4

18、挡或5挡的变速器。发动机排量大的乘用车多用5挡变速器；商用车采用4-6挡位的变速器。载荷吨的货车通常采用五挡变速器，载荷吨的货车常采用六挡变速器 吉林大学网络教育学院-公共财政学。一些汽车的变速器设置有超速档，主要用在路况良好或空车驾驶的工况。超速挡的传动比小于1，采用超速挡可降低汽车的燃油消耗。但发动机马力不大，那么超速挡就不会经常使用，从而导致起不到节油的目的，甚至还会降低汽车的动力性。从传动系统的布置上来说，目前，汽车市场上多采用两轴式和三轴式变速器。其中，两轴式多用于发动机前置前轮驱动汽车，三轴式变速器输入轴的常啮合齿轮与输出轴的各挡齿轮副分别与中间轴的相应齿轮副相啮合，而且第一、第二

19、轴在同一轴线上 基于UG建模的机械式变速器设计文少波 - 机械设计与制造- 2009。将第一、二轴直接连接起来传递转矩则称为直接挡。这时齿轮、轴承及中间轴均不承载，第一、二轴也仅用于传递转矩 32汽车变速器基本知识。这样一来，直接挡的传动效率较高，磨损及噪声也较小，在寻常使用中直接挡的使用率要高于其它挡位，因此可以说是间接的延长了变速器的工作时间；而当其它挡位工作时，力矩要通过第一轴、第三轴和第二轴上的齿轮来传动，因此在变速器中心距不大的情况下，一挡仍能够具较大的传动比；高挡位的齿轮采用长啮合齿轮，低挡位的齿轮可以采用或者不采用长啮合齿轮；在多数传动方案中除了一挡以外，其它挡位的换挡机构都采用

20、同步器或者啮合套来换挡，而少数结构的一挡也使用同步器或啮合套换挡 微型货车中间轴式手动变速器设计分析张雪文 - 汽车零部件- 2011。此外，各挡位的同步器与接合套一般都是布置在输出轴上。圆柱斜齿轮相比圆柱直齿轮来说具有更长的使用寿命、更低的噪声，但是斜齿轮制造稍微复杂而且在工作时会产生轴向力。因此，在手动变速器中，除了低速挡和倒挡齿轮外，直齿轮已被斜齿轮所取代。当然，常啮合齿轮副的增多也将导致变速器旋转部分的总惯性力矩增加。(1)、合理选择变速器的挡数和传动比，使其和发动机参数匹配，保证汽车具有良好的动力性和经济性 国内组合式机械变速器的现状与发展吴修义 - 现代零部件- 2005；(2)、

21、操纵简单、方便、迅速、省力；(3)、有一个空挡在需要时能分开动力传递；(4)、传动效率尽量高，工作必须平稳、尽量无噪声；(5)、横纵向尺寸尽量小、总体轻、强度刚度高，工作可靠；(6)、制造工艺容易、成本尽量低、维修方便、使用寿命相对长；本设计主要是依据汽车的使用要求及相关参数，通过对变速器各部分参数的选择和计算，设计一种符合要求的两轴式6速手动变速器，并且绘制变速器装配图及其主要零件图。本文主要完成以下工作：1、 确定传动机构的布置方案；2、 变速器主要参数的选择与计算；3、 齿轮参数的选择与强度校核；4、 轴的基本尺寸确定以及强度校核；5、 轴承的选择以及寿命计算。第2章 传动机构与操纵机构

22、的布置方案机构布置方案 手动变速器具有传动效率高、结构简单、工作可靠和制造成本低等优点，故在不同型号的汽车上得到了广泛的应用 148KW斯太尔牵引车（5+1）2挡变速器研究郑勇 - 机械工程- 2006。.1传动方案分析及选择本次设计选用的是两轴式变速器。两轴式变速器布置精巧，集中，而且除了最高挡外其余各挡的传动效率优秀、噪声较低。两轴式变速器轿车一般前置前驱，这是由于这样能让传动系统更加紧凑、操纵性更好而且可以减少6%10%的汽车自重。因为两轴式变速器的两根轴不在一条轴线上，所以两轴式变速器就没有直接挡，这样就导致在高挡工作时，齿轮和轴承均有承载，这样一来噪声就会较大，同时增加了磨损，这是它

23、不可避免的缺点 汽车零部件参数化设计 张禹 - 车辆工程- 2003。图档位布置方案简图。图2.1 两轴式变速器档位布置方案上述方案中，凡是采用常啮合齿轮传动的挡位，其换挡形式都可以采用同步器或啮合套来实现。在同一变速器中，有的挡位用同步器换挡，而有的挡位用啮合套换挡，那么可以必定是挡位高的采用同步器换挡，挡位低的采用啮合套换挡22。对于不同类型的汽车，有不同的传动系统档位数，这是因为它们的使用工况以及对整车性能的要求、汽车本身的功率不同 混合动力汽车控制策略的研究 龚君 - 动力机械及工程- 2007。但是档位数目的增减会影响到整个汽车的动力性。从动力性来说，如果档位数增加，那么就相应的增加

24、了发动机能够发挥它最大功率附近高功率（接近最大功率）的机会，从而提高了汽车的加速和爬坡性能 并联式混合动力汽车功率分配与总成设计郭仓库 孙亮 - 电子世界- 2014。此外，就燃油经济性而言，档位数增多，就增加了发动机在低燃油消耗率工作范围下工作的能力，从而降低了油耗 重型载货汽车动力传动系统参数优化匹配王铁1 武玉维1 李萍锋1 郑利锋2 王晓2 - 汽车技术- 2010。倒挡布置时应注意以下三点：（1）在不进行倒档操作时，倒档齿轮不能与其他轴上的齿轮发生啮合；（2）挂入倒挡时不能与其他齿轮产生干涉；（3）倒挡轴在变速器壳体上的支承不能与其他轴上的齿轮相碰。是倒档布置方案是用一档齿轮进行倒档

25、操作，从而减小了中间轴的长度，但是换档相对的优点是能够获得较大的倒档传动比，但是的改善挡与倒档齿轮合并简易。一档和倒档应该布置在轴的两端，然后按从低到高的档位顺序布置各挡齿轮，这样做既能够使轴具有足够大的刚度，又能够保证容易装配 基于KBE的汽车齿轮智能设计系统研究方伟荣 - 车辆工程- 2002。倒挡传动比虽然与一挡传动比很接近，但是因为倒挡的使用时间非常短，这样一来有的方案会将一挡布置在靠近轴的支承处，然后才布置倒挡。综上所述，为了换档轻便，减小噪声，倒档传动采用的是图2.3f方案。分析变速器齿轮有圆柱直齿轮和圆柱斜齿轮两种。斜齿圆柱齿轮有寿命长、运转平稳、噪声低等优点；缺点是制造复杂，工

26、作时产生轴向力，这对轴承有影响。如果齿轮尺寸小又与轴分开，那么齿轮内径到齿根圆处的厚度（图2.4）将会影响齿轮的强度。这就要求尺寸应该大于或者等于轮齿危险断面处的厚度。为了使齿轮装在轴上保证其稳定性，轮毂部分的宽度尺寸在结构允许条件下可以尽可能大，至少要满足尺寸要求： （2.1）式中：花键内径。=d2图2.4 变速器齿轮尺寸控制图变速器齿轮齿面的表面粗糙度取m。齿轮制造精度应该不低于7级。2、变速器轴变速器轴一般情况下经由轴承安装在壳体的轴承孔内。如果变速器中心距较小，在壳体的一个端面布置两个滚动轴承有困难时，第二轴可以直接压入壳体孔中，固定不动。用滑动齿轮的方式来实现换档的齿轮与轴之间应当选

27、用矩形花键连接，以保证良好的定心和滑动的灵活性，定心外径和矩形花键齿侧的磨削比渐开线花键要更容易23。高档位齿轮，常用过盈配合和花键固定。两轴式变速器的第二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通常设置有滚针轴承或滑动轴承，只有少数情况下齿轮直接装在轴上 环卫清扫车传动系统设计时保吉 - 科技致富向导- 2012。这里，轴的表面粗糙度应不低于m，硬度不低于5863HRC。因为渐开线花键定位性能较好，承载能力大而且渐开线花键的齿形较短，内径相对增大能够提高轴的刚度，所以轴跟同步器上的轴套通常使用渐开线花键连接。倒档轴一般压入壳体孔中并固定不动的，由螺栓固定。3、变速器轴承的选择

28、本设计选取圆锥滚子轴承。 操纵机构布置方案2.2.1 概述驾驶员需要通过操纵机构来完成挂档或选择空挡。操纵机构的布置需满足以下要求：换档的时候只能挂入一个档位，换档之后应使齿轮在全齿长上啮合，防止脱档或者自动挂档，防止误挂倒档，做到换档轻便 北京切诺基BJ2021型吉普车变速器的故障诊断与排除蔡喻生1 赵学鹏2 - 汽车维护与修理- 2002。变速器的操纵机构通常装在侧盖或顶盖内，也有少数是分离开的。变速器操纵机构通过操纵第二轴上的滑动齿轮、啮合套或者同步器来得到所需要的档位。用于手动变速器的操纵机构，通常是由变速杆、拨块、拨叉、变速叉轴以及互锁、自锁、倒档装置等主要零件构成，并依靠驾驶员用手

29、推动来完成选档、换档或者推到空档。1、直接操纵式手动变速器变速器布置在驾驶员座椅附近，可以将变速杆直接安装在变速器上面，并依靠驾驶员手部力量操控变速杆来直接完成换档功能的手动换档变速器，称之为直接操纵变速器。2、远距离操纵手动变速器发动机后置后驱的汽车，变速器在车的后端，这时就需要在变速杆与拨叉之间布置传动件，换档手力经这些转换（放大）机构才能完成换档的功能 一种采用软轴控制的变速箱操纵机构温立刚1 郭双宇2 - 专用汽车- 2008。这种手动换档变速器，称之为远距离操纵手动变速器。3、电动自动变速器上世纪80年代以后，人们应用计算机电子技术，制造了能够自动完成换档操作的变速器，车内没有变速用

30、的杆和离合用的脚部踏板。这样驾驶员只需要控制油门踏板，使得汽车在行驶过程中就能够自动完成换档，这种变速器称之为电动自动换档变速器 电子控制机械式自动变速器朱红军1 葛安林2 - 汽车电器- 2000。这里我采用的是直接操纵式手动换档变速器。2.2.2 典型的操纵机构及锁定装置图2.5 典型的操纵机构图1、换挡机构形式（a）直齿滑动齿轮换挡 （b）啮合套换挡 （c）同步器换挡 所示换挡机构分为滑动齿轮、啮合套和同步器三种。 考虑到汽车的操纵性能，本设计选用同步器换档。 2、防脱档设计 互锁装置是用来保证在移动一个变速叉轴时，其它的变速叉轴被锁住，作用是防止同时挂入两个档位，出现重大故障。常见互锁

31、机构有： （1）互锁销式图2.7 互锁销式互锁机构 （2）摆动锁块式图2.8 摆动锁块式互锁机构 （3）转动钳口式图2.9 转动钳口式互锁机构这里我们采取直接操纵式，采取自锁、互锁、倒档锁。采取自锁钢球自锁，互锁销来互锁。倒档锁为限位弹簧。2.3本章小结本章主要根据变速器的传动机构布置方案，对两轴式的结构特点进行说明，分析了各方案的优点与缺点。同时还对几种常见的倒挡机构布置方案作了简要介绍，比较了各方案的优点与缺点。在零部件选择部分，对变速器齿轮、换挡机构的形式以及变速器防脱挡的结构做了分析和说明。最后选择了传动机构和零、部件结构。第3章 变速器主要参数的选择已知设计参考数据：发动机最大功率/

32、转速Pemax=96KW/5000r/min；发动机最大转矩/转速Temax= 220 Nm /3200 r/min；驱动形式为42前置前驱；设计使用寿命Lh=90000h；质量载荷如表 表3.1轴荷分布 车前轴后轴空车1350 kg648kg702kg整车1850 kg832kg1018kg 最高车速Umax= 200km/h； 变速器变速比： 一档传动比： ； 六档传动比：0.75 ； 倒档传动比：3.5； ； 轮胎 ：205/55R16。 本设计采用的是6挡变速器。3.2变速器各挡传动比的确定 1、主减速器传动比的确定根据已知ig1=3.2 ig6=0.75 q= 已知发动机转速与汽车速

33、度之间的关系式为： （3.1）式中：汽车速度（km/h）； 发动机转速（r/min）； 车轮滚动半径（m）； 变速器最高档传动比； 主减速器传动比。已知：最高车速=200 km/h；最高档为6档，传动比ig6那么主减速比i0=2、根据计算确定最低挡传动比 1）根据最大爬坡度确定一挡传动比 + （3.2）式中 最大驱动力， =； 滚动阻力，= fmgcos；最大上坡阻力，=mgsin。 将上述有关参数代入式（3.2）可以得到mg(fmgcos+mgsin)=mg （3.3）式中发动机最大转矩，=220N.m;主减速比，=;m汽车总质量,m=1850kg;道路最大阻力系数；f滚动阻力系数（f=0.

34、015）；变速器一挡传动比；汽车传动系效率,=0.9；g重力加速度,g=9.8；驱动轮滚动半径，=m;道路最大上坡角（最大爬坡度为30%，即=16.7，则sinmax=0.287,cosmax=0.958;将上述有关参数代入式（3.3）得=2）由黏着力计算一挡传动比 （3.4） （3.5）式中 路面附着系数，此处取 Fn驱动轮的地面法向反力，；已知：kg；=0.6，将数据代入（3.5）式得到： =所以，一档转动比的选择范围是：故一挡传动比取=3.2符合所给定数据。 3、确定其它各挡传动比 我们已知= q （3.6）式中 q为各挡传动比之间的公比，q= 因此，各挡传动比为= A= （3.7） 式

35、中A变速器中心距（mm）；中心距系数，乘用车取=8.99.3， 发动机最大转矩（Nm）； 变速器一挡传动比； 变速器传动效率，=0.96。 将上述有关参数代入式（3.2）可以得到A=（8.99.6）= 这里我们取A=79mm变速器外形尺寸的确定根据经验： （1）四挡 （2.22.7）A （2）五挡 （2.73.0）A （3）六挡 （3.23.5）A 轴向尺寸为 这里初选L=260mm齿轮模数是一个非常重要的参数，影响它的选取因素有齿轮的强度、质量、工艺要求以及噪音等 双被齿驱动后桥的研究 陈方 - 车辆工程- 2010。齿轮模数选取的一般原则如下：（1）为减少噪声应适当减小模数，同时增加齿宽；

36、（2）为使质量尽量小，应该适当增加模数，减小齿宽；（3）各挡齿轮模数相等；（4）从强度方面来考虑，各挡位齿轮应该有不同的模数。乘用车模数的取值范围是2.03.5。表3.2 汽车变速器齿轮的法向模数车 型乘用车的发动机排量V/L货车的最大总质量/t6.014模数/mm 乘用车模数的选取以发动机排量作为依据，依据，由于轿车对于降低噪声和降低振动的要求比较高，所以各档位均采用斜齿轮。的选取压力角较小，重合度就会提高从而减小了刚度，能够降低进入啮合和退出啮合状态的动载荷，使传动更加平稳，有利于降低噪声；当压力角较大，可以提高轮齿的抗弯强度以及表面接触强度 非标准安装下直齿轮啮合效率的计算及参数的确定王

37、成 范增 - 制造技术与机床- 2012。本文全部选用标准压力角20。3.螺旋角的确定选斜齿轮的螺旋角时要注意它对齿轮工作噪声、轮齿强度和轴向力的影响。齿轮选用大的螺旋角时，齿轮啮合的重合度增加，从而工作平稳、噪声降低 降低压力机齿轮传动噪声有效方法的探讨杨志慧 - 经济技术协作信息- 2012。经试验证明：随螺旋角的增大，齿的强度相应提高。但是当螺旋角大于30时，其抗弯强度却骤然下降，接触强度仍继续上升 轻型货车变速器设计平台研发 孙卫静 - 车辆工程- 2010。因此，为提高低档齿轮的抗弯强度，我们并不希望采用过大的螺旋角，一般以1525为宜；从提高高档齿轮的接触强度与增加重合度来看，宜选

38、取较大的螺旋角 机械式汽车变速器的结构分析与优化 傅灵玲 - 机械设计及理论- 2009。斜齿轮螺旋角通常可在以下范围内选用：两轴式变速器为2025所以我们初选斜齿轮螺旋角。的确定齿轮宽度b的取值将直接影响齿轮的承载能力，b增大，齿的承载能力增高。试验表明，齿宽增大到一定数值后，因为载荷分配不均匀的缘故，反而使得齿轮的承载能力降低 提高轧机主传动齿轮承载能力分析王纯1 翟慎安2 - 山东冶金- 1998。因此，在保证齿轮强度的前提下，应该尽量选取较小的齿宽，这将有利于减轻变速器的重量以及缩短轴向尺寸。一般的，根据齿轮模数m()的大小来选定齿宽：（1）直齿b=m, 为齿宽系数，取值范围为4.58

39、.0；（2）斜齿轮b=，取值范围为6.08.5。所以本设计中斜齿，。那么齿宽mm5.齿轮变位系数的选择6.齿顶高系数的确定按规定齿顶高系数取1.00。7.齿轮材料的选择国内汽车变速器齿轮材料通常采用、等。渗碳齿轮表面硬度应为。心部硬度为。除此之外，采用喷丸处理、磨齿、加大齿根圆弧半径与压力角等措施也能使齿轮得到强化。3.7 各档位齿轮齿数的分配以及传动比的计算本次设计变速器采用的是圆柱斜齿轮。= （3.8）= =53轿车可以在1217范围选取， 为使尽量大一些，应将取得尽量小些，这里初取=15 =38对中心距A进行修正 取整mm，为标准中心矩。那么一档齿轮传动比 （3.9） （3.10）已知：

40、=80mm，=2.388，=2.75，；将数据代入（3.9）（3.10）两式，齿数取整得：，二档齿轮传动比为：3、三档齿轮的齿数和传动比 （3.11） 2）已知：=80mm，=，=2.75，；将数据代入(3.11)(3.12)两式，齿数取整得：，三档齿轮传动比为：4、四档齿轮的齿数和传动比 (3.13) (3.14)已知：=80mm，=，=2.75，；将数据代入(3.13)(3.14)两式，齿数取整得：，四档齿轮传动比为：5、五档齿轮的齿数和传动比 (3.14) (3.16)已知：=80mm，=0.993，=2.75，；将数据代入(3.15)(3.16)两式，齿数取整得：，五档齿轮传动比为：6

41、、六档齿轮的齿数和传动比 (3.17) (3.18)已知：=80mm，=0.75，=2.75，；将数据代入(3.17）（3.18）两式，齿数取整得：，六档齿轮传动比为：7、 倒档齿轮的齿数和传动比 这里初选倒档轴上齿数=22，输入轴齿数=15，齿轮11和齿轮13的齿顶圆之间应当保持有0.5mm，满足如下公式 （3.19） 已知：，将数据代入（3.19）式，齿数取整，解得：， 那么倒档齿轮传动比为： 输入轴、倒档轴之间的距离：mm 输出轴、倒档轴之间的距离：mm 以及齿轮螺旋角的微调采用齿轮变位，可以让齿轮根切的情况减少和配凑中心距以外，还能够影响齿轮的强度，使用的平稳性，耐磨损性能、抗胶合能力

42、以及齿轮的啮合噪声 变位系数与螺旋角对斜齿轮强度的影响罗登峰 乔永钦 张建源 刘冬敏2 - 机械传动- 2012。为了保证各对齿轮有相同的中心距，应对齿轮进行变位。当齿数和多的齿数副采用标准齿轮传动或者高度变位时，对齿数和少一些的齿轮副应当采用正角度变位 多齿轮式齿轮泵的齿轮变位设计祝海林 邹Min - 机械- 2002。角度变位的啮合性能和传动质量指标较好，对斜齿轮传动来说，还可通过适当的的螺旋角达到中心距相同的目的。总变位系数减小，齿轮齿根总的厚度就越薄，齿根越弱，那么抗弯强度就越低。但由于轮齿的刚度减小，却更易于吸收冲击振动从而噪声要小一些27。此外，值越小，齿轮的齿形重合度就越大，这不

43、仅对降噪有利，还由于齿形重合度增大，单齿承受最大载荷时的着力点距离齿根近，弯曲力矩减小，相当于提高了齿根强度，对由于齿根减薄产生的削弱强度的因素有所抵消27。为降低噪声，对3、4、5、6档齿轮的总变位要选小一些。通常情况下，随档位的降低，总变位系数应逐档增大。一、二档和倒档齿轮应选用较大的值。变位系数参考如图所示35：根据变位系数图我们可以求得：倒挡啮合角：计算得：=210查图得： 其余各档位啮合角： 查图得：同理计算得到：，0.28， -0.22 ， 本设计齿轮的几何尺寸如表3.5所示。齿数153817362132242927263023模数变位系数螺旋角212122222424242424

44、242424压力角202020202020202020202020端面模数端面压力角分度圆直径123齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径中心距80基圆直径110表3.3斜齿圆柱齿轮的几何尺寸(mm)3.10 本章小结本章主要进行挡位数的确定、计算传动比，计算中心距、外形尺寸以及齿轮参数的计算，最后汇总了各挡位齿轮的几何尺寸。为齿轮、轴的设计计算做后续准备。第4章 变速器齿轮及轴的强度校核4.1 变速器齿轮强度校核 直齿轮弯曲应力 （4.1）式中弯曲应力（M）；圆周力(N)； ；计算载荷（Nmm）；节圆直径（mm)；应力集中系数；=1.65；摩擦力影响系数；（主动齿轮=1.1，从动齿轮。）b齿

45、宽（mm)；，端面齿数（mm)；m模数；y齿形系数，如图4.1所示；因齿轮节圆直径，式中为齿数，将上述有关参数代入式得到：= （4.2）当计算载荷取作用到变速器输入轴上最大转矩时，一挡、倒挡直齿轮许用弯曲应力在之间，货车可以取下限，承受双向交变载荷作用的倒挡齿轮的许用应力应取下限。图4.1齿形系数图斜齿轮弯曲应力 （4.3）式中圆周力(N),；计算载荷()；节圆直径()， ；法向模数(mm)；齿数；斜齿轮螺旋角；应力集中系数，；齿面宽度(mm)；法向齿距(mm)，；齿形系数，可按照当量齿数=在图中查得；重合度影响系数，。将上述有关参数代入式，得到斜齿轮弯曲应力为：= （4.4）1、一挡主、从动

46、齿轮弯曲应力（1）一挡主动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.191，将以上数据代入（4.4）式，得到=其中=2200.96= Nmm=202752 Nm（2） 一挡从动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.182，将以上数据代入（4.4）式，得到：=其中=、 二挡主从动齿轮弯曲应力（1）二挡主动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.168，将以上数据代入（4.4）式，得到：=2其中=202752 Nm（2） 二挡从动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.175，将以上数据代入(4.4)式，得到：=其中=Nm、三

47、挡主从动齿轮弯曲应力（1）三挡主动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.148，将以上数据代入(4.4)式，得到：=其中=202752Nm（2） 三挡从动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.154，将以上数据代入(4.4)式，得到：=其中=Nm 4、 四挡主从动齿轮弯曲应力（1）四挡主动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.149，将以上数据代入(4.4)式，得到：=其中=202752 Nm（2） 四挡从动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.151，将以上数据代入(4.4)式，得到：=其中=Nm5、五挡主从动齿轮弯曲应力（1）五挡主动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.152，将以上数据代入(4.4)式，得到：=其中=202752 Nm（2） 五挡从动齿轮弯曲应力 已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.142，将以上数据代入(4.4)式，得到： =其中=Nm6、六挡主从动齿轮弯曲应力（1）六挡主动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.154，将以上数据代入(4.4)式，得到：=171.11其中=202752 Nm（2） 六挡从动齿轮弯曲应力已知：；mm；，查齿形系数图4.1得：y=0.154，将以上数据代入(4.4)式，得到：=其中