毕业设计（论文）-三轴五档轻型商用车手动变速器设计

目录摘要 1Abstract 26071_WPSOffice_Level1第1章绪论 327823_WPSOffice_Level21.1选题背景及意义 310704_WPSOffice_Level21.2变速箱种类及特点 314144_WPSOffice_Level21.3变速箱研究现状 45541_WPSOffice_Level31.3.1国外发展情况 49926_WPSOffice_Level31.3.2国内发展现状 427940_WPSOffice_Level21.4设计要求和工作内容 514582_WPSOffice_Level21.5本章小结 627906_WPSOffice_Level1第2章变速箱总体设计 723142_WPSOffice_Level22.1变速器结构方案 822851_WPSOffice_Level32.1.1总体结构形式 86639_WPSOffice_Level32.1.2倒挡的布置形式 89553_WPSOffice_Level22.2变速器零件结构 1018943_WPSOffice_Level32.2.1齿轮型式 103203_WPSOffice_Level32.2.2换挡结构型式 103160_WPSOffice_Level32.2.3轴承结构形式 1113968_WPSOffice_Level22.3本章小结 1132541_WPSOffice_Level1第3章变速器传动结构设计 128140_WPSOffice_Level13.1变速器总体结构设计计算 123.1.1主减速比 127916_WPSOffice_Level13.1.2变速器各档传动比 1319827_WPSOffice_Level23.2变速器中心距 144053_WPSOffice_Level23.3变速器外形尺寸 1510685_WPSOffice_Level23.4变速器的齿轮设计 156155_WPSOffice_Level33.4.1齿轮齿数 1515233_WPSOffice_Level33.4.2齿轮模数 1524242_WPSOffice_Level33.4.3齿形、压力角及螺旋角 163600_WPSOffice_Level33.4.4齿宽 1727761_WPSOffice_Level33.4.5齿顶高系数 1823582_WPSOffice_Level23.5齿轮齿数 1821711_WPSOffice_Level33.5.1一档齿轮齿数 1821711_WPSOffice_Level33.5.2修正中心距A 1913471_WPSOffice_Level13.5.3常啮合齿轮 2023446_WPSOffice_Level13.5.4其他各档齿数 2328525_WPSOffice_Level13.5.5倒档齿轮 2717889_WPSOffice_Level23.6变速器齿轮强度校核 2918443_WPSOffice_Level33.6.1轮齿的强度计算 2925405_WPSOffice_Level23.7各轴转矩 308869_WPSOffice_Level23.8齿轮强度校核 312056_WPSOffice_Level23.9变速器轴的设计校核 3217864_WPSOffice_Level33.9.1轴结构与分析 321885_WPSOffice_Level33.9.2轴的尺寸 327261_WPSOffice_Level23.10轴的强度计算 331589_WPSOffice_Level33.10.1轴的刚度验算 3311296_WPSOffice_Level33.10.2轴强度计算 343267_WPSOffice_Level23.11本章小结 3528767_WPSOffice_Level1结论 3616644_WPSOffice_Level1致谢 3716644_WPSOffice_Level1参考文献 38轻型商用车手动变速器设计摘要国内汽车产业发展迅猛，已经有过去的满足基本需要向高端发展。物流业的兴起进一步附近了货运车辆的发展。尤其是快递业，对轻型货车的需求量进一步提高。轻型货车性能的好坏只要由动力总成决定。变速箱作为动力系统的主要部件，起到承上启下的作用，保证车辆在不同速度条件下最大限度的发挥发动机的燃油经济性和动力输出最佳特性，同时实现车辆平顺运行，而且解决车辆倒车问题。所以综合考虑车型特点和参数，设计出更为符合车辆使用要求的变速箱，对于整车的综合性能至关重要。本次设计意在全面掌握变速箱设计方法和功能特点，力求设计出一款更为高效的车型变速器。本次设计重点是对轻型货车手动变速器进行系统设计和全面掌握了解。首先对轻型货车手动变速器的主要结构形式和目前的研究现状等进行了了解和分析。掌握了目前轻型货车手动变速器的主要发展特点、发展趋势以及未来的发展方向。在此基础上，对轻型货车手动变速器的主要结构、特点进行了设计。首先是总体结构设计，包括轻型货车手动变速器主要结构组成，传动系统的方案设计等。在此基础上，对轻型货车手动变速器的主要组成部分进行了设计，重点是对轻型货车手动变速器的传动比分配、齿轮传动、轴等进行了设计，包括传动结构和传动件的设计选用等。然后对轻型货车手动变速器进行了二维图纸绘制。通过设计可以全面了解变速器设计方法，为以后工作打下基础。本次设计的变速器是5挡手动同步器换挡的变速箱，设计的变速箱传动比更为合理，结构更紧凑。关键词：轻型货车、变速箱、五档、三轴、手动、传动DesignofManualTransmissionforLightCommercialVehicleAbstractThedomesticautomobileindustryisdevelopingrapidly,andtherehavebeenpastdevelopmentstomeetthebasicneedstothehighend.Theriseofthelogisticsindustryhasfurtheredthedevelopmentoffreightvehicles.Especiallyintheexpressdeliveryindustry,thedemandforlighttruckshasfurtherincreased.Theperformanceofalighttruckisdeterminedbythepowertrain.Asthemaincomponentofthepowersystem,thegearboxplaystheroleofconnectingtheupperandlower,ensuringthatthevehiclecanmaximizethefueleconomyandpoweroutputcharacteristicsoftheengineunderdifferentspeedconditions,atthesametimerealizethesmoothrunningofthevehicleandsolvetheproblemofvehiclereversing.Therefore,consideringthecharacteristicsandparametersofthevehicleanddesigningagearboxthatismoreinlinewiththerequirementsofthevehicle,itisessentialfortheoverallperformanceofthevehicle.Thisdesignisintendedtofullyunderstandthegearboxdesignmethodandfunctionalfeatures,andstrivetodesignamoreefficientmodeltransmission.Thedesignfocusisonthesystemdesignandcomprehensiveunderstandingofthemanualtransmissionoflighttrucks.Firstly,themainstructuralformsofthemanualtransmissionofthelighttruckandthecurrentresearchstatusareanalyzedandanalyzed.Masteredthemaindevelopmentcharacteristics,developmenttrendandfuturedevelopmentdirectionofthecurrentmanualtransmissionoflighttrucks.Onthisbasis,themainstructureandcharacteristicsofthemanualtransmissionoflighttrucksweredesigned.Thefirstistheoverallstructuraldesign,includingthemainstructuralcomponentsofthemanualtransmissionofthelighttruck,andthedesignofthetransmissionsystem.Onthisbasis,themaincomponentsofthemanualtransmissionofthelighttruckaredesigned.Thefocusisonthetransmissionratiodistribution,geartransmissionandshaftofthemanualtransmissionofthelighttruck,includingthedesignofthetransmissionstructureandthetransmissionparts.Atwo-dimensionaldrawingofthemanualtransmissionofthelighttruckwasthencarriedout.Throughthedesign,youcanfullyunderstandthetransmissiondesignmethodandlaythefoundationforfuturework.Thetransmissiondesignedthistimeisagearboxwitha5-speedmanualsynchronizershiftinggear.Thedesignedgearboxtransmissionratioismorereasonableandthestructureismorecompact.Keywords:Lighttruck;gearbox;Five-speed;Three-axis;Manual;Transmission第1章绪论1.1选题背景及意义国内汽车产业发展迅猛，已经有过去的满足基本需要向高端发展。物流业的兴起进一步附近了货运车辆的发展。尤其是快递业，对轻型货车的需求量进一步提高。轻型货车性能的好坏只要由动力总成决定。变速箱作为动力系统的主要部件，起到承上启下的作用，保证车辆在不同速度条件下最大限度的发挥发动机的燃油经济性和动力输出最佳特性，同时实现车辆平顺运行，而且解决车辆倒车问题。所以综合考虑车型特点和参数，设计出更为符合车辆使用要求的变速箱，对于整车的综合性能至关重要。本次设计意在全面掌握变速箱设计方法和功能特点，力求设计出一款更为高效的车型变速器。1.2变速箱种类及特点汽车从诞生起随着科技的迅猛发展，已经实现了非常完备的研发发展体系。汽车发展的主要传动动力部分已经实现了非常完整的和研究体系。目前变速箱的种类有多种多样，应用比较广泛的包括了，目前的液力变矩器自动变速箱，AMT自动变速箱、双离合自动变速箱、CVT无级变速箱。这些变速箱在各个车型上都得到了广泛的应用，而且都有了比较成熟的发展，目前发展较为迅速，而且应用更为广泛的是双离合变速箱。这种变速箱不仅仅能够实现自动换挡过程，同时还克服了AT变速箱，自身能量损耗大，传动效率低的问题，双离合变速器，兼具有自动变速器和手动变速器的优点，但是双离合变速器。目前仍然存在一些相对不成熟的地方，比如说干事，双离合变速器容易出现过热造成换挡失效的问题。综合比较这几类变速器，目前和一直以来应用最为广泛，而且性能稳定的事，at变速箱，变速箱的主要特点是采用液力变矩器结构，传动平稳，而且整个换挡过程非常的平顺，但缺点在于其自身传动效率低，结构复杂。Cvt变速箱是目前乘用车应用比较广泛的一类变速箱，该种变速箱不仅换挡平顺，而且燃油经济性和动力性能都比较好，唯一的缺点是无级变速器的传动部分采用的是金属带结构形式，所能够传递的扭距范围较小，所以在大扭距车辆上应用较少。而且金属带结构的无级变速器，专利技术被少数大型的汽车制造企业垄断，设计和制造的成本相对较高。AMTt变速箱是在手动变速箱的基础上增加了离合器和换挡机构，自动控制系统，实际上就是一款手动变速器的改进版本，这种变速器的应用相对来说就手，主要原因是换挡过程中动力中断，而且顿挫感比较强烈，同时舒适性差，仅仅是在一些非常经济性的小车型上应用。双离合变速器是应用比较广泛的一类，也是未来发展的趋势和方向。1.3变速箱研究现状国际上主流变速箱生产企业尤其是自动变速箱生产企业主要是采埃孚、爱信等，在AT变速箱领域几乎占据了全球市场的大半。1.3.1国外发展情况变速箱是随着汽车产业的发展诞生的，随着德国奔驰第一辆汽车的诞生，车辆的动力总成系统也就应运而生。变速箱是为了实现整个系统的平顺性和动力切换的高效性而产生的。目前变速箱的种类很多，而且结构越来越简单，同时传动特性更好。美国是从19世纪设计使用变速箱最早的国家之一。在上个世纪的60年代日本首先设计出了鼓式变速箱。当时的变速箱是一种采用机械式控制的结构形式，可以实现固定步骤的机械加工作业。60年代末期的日本的一家公司，正式应用了一种变速箱，这种变速箱被应用到了汽车等大批量行业。上个学期在70年代，日本对这些研究开始更加重视，也投入巨大的人力物力，进行全面的升级提升，也是在这个时期，变速箱在日本得到了快速的发展。到了上个世纪的80年代，这种变速箱的制造商已经大量出现，尤其是80年代末期日本的这种变速箱的生产企业以及生产厂商已经达到了5000多，各企业同时产量也得到了迅猛的提升。产量能够达到接近5000台。美国的发展也是比较迅猛的，而且美国在智能变速箱以及工业机器人方面的建树也是比较多的，目前国际上最主流的几个工业国家主要向德国、美国、日本在这些领域的研究也投入了大量的人力物力，而且取得了非常卓越的成就，在国际市场的占有率非常显著。1.3.2国内发展现状国内工业化的进程相对较晚，那么变速箱的应用和研究也起步较晚，最早的变速箱在国内出现是在上个世纪40年代。当时也主要是国内的少数几家企业才拥有自主知识产权的这种简易变速箱，而且相关的技术还不成熟，应用的领域也非常受局限。到了本世纪前十年，变速箱的发展进入了一个较为迅速而且较为稳定的事情，国内的这种变速箱在汽车制造领域，机械制造领域以及在航空航天领域还是广泛应用国内的制造企业也看到了这一巨大商机，开始逐步的投入相关的人力物力，加快相关的研究。但是目前在国内，尤其是近些年，变速箱的应用也开始进入了爆炸式发展的阶段。相关的生产制造企业开始大量的使用这种变速箱，既减少了人工的成本，同时提高了生产和配送的效率。但是部分企业为了顺应生产需求，同时减轻工人的劳动强度，也开始发来一系列的大型的这种变速箱，这一类的变速箱能够很好的对工件进行自适应，同时保证高效率顺畅的工作。国内的变速箱的高效，以及国内变速箱的控制精度也在普遍的提高，比如像国内的一些高校，如东北大学、南京大学、南京航空航天大学在这方面投入了大量的研究。这些学校重点在控制领域以及信号传递方面，做了大量的研究，并且取得了很高高的成就，比如变速箱性能和变速箱相关控制系统的高效性等等方面都有了卓越的建树。但是必须看到的是，相比于国外的大型的这些企业来说，还有很长的距离要走。所以在这些相关方面，我们还需要快速赶超国际先进水平，相关的企业即使是应用企业也应该根据自身的实际情况，按照需求进行研究设计。变速箱目前结构形式开始向更为精细化的方向发展，变速箱的主要类型目前包括了AT变速箱、CVT变速箱、双离合变速器，对于小型轿车来说，主要应用CVT变速箱，双离合变速箱是未来发展趋势。1.4设计要求和工作内容变速箱的结构形式多样，但是设计原则基本一致，就是合理分配档位和传动比，同时满足结构紧凑，生产方便，成本低等特点。变速箱的结构零件尽量要采用标准件，这样才能实现系列化，缩短设计和研发时间，降低成本。货车常用的三轴变速器的主要结构原理简图如1-1所示。1-输入轴（一轴；2—输出轴（二轴；3—中间轴图1-1三轴变速器本次设计首先对所设计车型轻型货车手动变速器的主要结构形式和目前的研究现状等进行了了解和分析。掌握了目前轻型货车手动变速器的主要发展特点、发展趋势以及未来的发展方向。在此基础上，对轻型货车手动变速器的主要结构、特点进行了设计。首先是总体结构设计，包括轻型货车手动变速器主要结构组成，传动系统的方案设计等。在此基础上，对轻型货车手动变速器的主要组成部分进行了设计，重点是对轻型货车手动变速器的传动比分配、齿轮传动、轴等进行了设计，包括传动结构和传动件的设计选用等。然后对轻型货车手动变速器进行了二维图纸绘制。通过设计可以全面了解变速器设计方法，为以后工作打下基础。本次设计的变速器是5挡手动同步器换挡的变速箱，设计的变速箱传动比更为合理，结构更紧凑。1.5本章小结对轻型货车手动变速器的主要结构形式和目前的研究现状等进行了了解和分析，掌握了目前轻型货车手动变速器的主要发展特点、发展趋势以及未来的发展方向。按照设计要求，进一步明确了本次设计的主要内容和主要所要达到的目的和意义，并简要分析了未来的发展方向。第2章变速箱总体设计变速器是车辆动力传动系统的重要组成部分。它起到的作用是实现动力传动过程中扭距的改变，车辆行驶方向的改变。变速箱设计的好坏，将直接影响到整个动力传动系统经济性和车辆的安全舒适性。本次设计是以轻型货车为对象，根据载货车的使用的工况等，重点以可靠性和实用性以及生产成本低等特点入手进行设计，参考车型以本福田时代小卡之星Q2129马力，车型图片如2.1。图2.1车型图片车型具体参数为：驱动方式：4*2后轮轮胎规格：215/75R14整备质量：2265kg最高车速：125km/h最大功率/转速：92/3600kW/rpm最大转矩/转速：285/1800N.m/rpm最大爬坡度：30%2.1变速器结构方案2.1.1总体结构形式本次设计车型采用手动变速器，这次设计的主要目的是实现变速箱的传动效率高、结构简单、生产成本低等。目前手动变速器的档位数量越来越高，重型车辆的档位达到了十几二十个，一般情况下功率档位的数量主要是综合分析发动机功率利用以及车速和燃油经济性，从理论上分析，档位数量越多越好。但是对于乘用车来说，如果档位数量过多则会造成驾驶员的驾驶过程中的操作过于复杂，而且达到一定档位数量以后这个所体现出来的优势越来越不明显。所以档位数量也不宜过多。目前手动变速器5档以下已经很少见到，本次设计综合考虑车型特点和目前主流变速器的应用形式，采用的是5挡变速器。根据变速箱的布置形式，变速箱的结构也有不同类型。目前应用比较广泛的是两轴式变速器和三轴式变速器。两轴式变速器主要应用的车型是前置前驱的乘用车型。而三轴式变速器的主要前置后驱，或者是中置后驱的商用车型。本次以载货车车型为研究对象，所以选择的变速器的结构形式为三轴式变速器。变速器在整车上的布置形式为前置后驱纵置发动机变速箱结构形式。2.1.2倒挡的布置形式倒档是手动变速器设计的一个关键环节，倒挡的布置形式直接关系到车辆的总体结构和传动性能，主要布置类型如图2-2所示。图2-2a应用的车型主要是微型货车或者是轿车，通常是设置了4个档位的同步器，一挡和倒档公用一组传动齿轮。综合比较这几类倒挡的主要结构形式，载货车采用的是三轴纵置式的变速器，所以为了进一步降低变速器的轴向尺寸，采用的是如图2-2f所示的设计方案。倒档的传动齿轮布置在一档上部，整个结构的传动比和一档的传动比接近。图2-2变速器倒档传动方案按照前面分析，通过对车辆的了解，确定了如图2-3所示的变速箱传动结构形式图，主要是采用了三轴结构形式，换挡同步器全部分布在二轴上，5挡采用的直接档的结构形式。图2-3总体结构传动简图该变速箱具有结构简单，传动效率高，而且总体结构紧凑等特点。2.2变速器零件结构2.2.1齿轮型式对于变速器，应用齿轮主要是斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮接触面积更大，传动更为平稳，而且传动过程中对整个系统的噪音更小。但是斜齿圆柱齿轮制造相对复杂，而且传动过程中会产生轴向力。直齿圆柱齿轮，相对来说结构简单，但是没有斜齿圆柱齿轮传动更为平稳和传动扭距更大，所以支持圆柱齿轮主要应用在低挡位或者是倒档。本次设计综合考虑除了倒档用直齿圆柱齿轮之外，整个变速器其他档位的传动齿轮均为斜齿圆柱齿轮。2.2.2换挡结构型式变速器换挡的操作部分是主要的交互结构，换挡的平顺性直接影响到使用者的使用感受。目前换挡的结构形式主要由同步器结构形式，啮合套结构形式以及支持滑动齿轮的结构形式。同步器换挡结构也分为锁环式同步器换挡结构形式和锁销式同步器。目前在乘用车型上锁环式切换到应用的更为广泛。本次设计采用的是锁环式同步器结构形式，该同步器采用的是摩擦，作用实现同步换挡，有效的避免了换挡过程中齿轮之间的冲击，结构形式如图2-6。倒档的换挡则采用的是直齿滑动齿轮的结构形式。图2-6锁环式同步器2.2.3轴承结构形式轴承是重要的支撑和滚动元件，轴承的类型多样，常见的比较多的包括了滚针轴承，深沟球轴承和脚接触球轴承以及圆锥滚子轴承。在轴承的选择上一般要考虑收到的载荷情况，同时要考虑轴的结构形式。然后按照具体的轴的直径尺寸轴承的型号。2.3本章小结全面系统认识了变速箱的结构特点和主要传动形式，重点是对变速箱的总体传动方案进行了分析设计。第3章变速器传动结构设计本次设计对标的是一款市面上比较常见的轻型卡车。车型具体参数如表3.1。表3.1车型参数3.1变速器总体结构设计计算3.1.1主减速比(3.1)式中：——车型的最高车速，；——发动机额定转速，；——车轮的半径，；——变速器传动比；——主减速器传动比。(3.2)式中：——发动机的最大扭矩，；——发动机的最大功率，；——最大功率转速，；——转矩适应系数，选定范围(3.3)式中：——发动机的最大扭矩转速按照以上分析，车型具体参数查表3.1，带入数据计算得到：3.1.2变速器各档传动比以车型克服轮胎地面滚动阻力确定传动比计算公式：(3.4)以车辆最大爬坡度确定一档传动比，本次设计车型爬坡度为30%，即=16.7°，计算公式如下：(3.5)式中：——设计车型的车型质量，；——重力加速度，；——车轮滚定的滚动阻力系数，；——车轮的滚动半径，m；——最大转矩，；——驱动桥的主减速比，；——传动总效率，。按照式(3.5)得到：以道路附着条件确定档位传动比的要求为：(3.6)变速器一档：(3.7)式中：——后轴对地面的压力，轴荷分配比例为，所以——本次确定的道路附着系数，此处选择轻型货车变速器的传动比的范围是2.62＜＜3.63，本次选择的车型对应一档传动比为。五档为最高档，传动比为1.0，中间各个档位按照（n为档位数）得到。通过，计算为：3.2变速器中心距中心距：(3.8)式中：——中心距计算的经验系数，数据带入(3.8)计算为暂定中心距=78。3.3变速器外形尺寸变速器的外形结构：对于档位数为四档（2.2～2.7）对于档位数为五档对于档位数为六档（3.2～3.5）本次设计的轻型货车为：=。3.4变速器的齿轮设计3.4.1齿轮齿数齿轮传动应用最广泛，齿轮的失效形式比较多样，目前比较常见的齿轮失效形式包括了齿面点蚀、齿根弯曲等类型。所以齿轮的设计和分析需要进行系统全面的进行接触强度和弯曲疲劳强度的计算和分析。3.4.2齿轮模数对于变速器，应用齿轮主要是斜齿圆柱齿轮和直齿圆柱齿轮，斜齿圆柱齿轮接触面积更大，传动更为平稳，而且传动过程中对整个系统的噪音更小。但是斜齿圆柱齿轮制造相对复杂，而且传动过程中会产生轴向力。直齿圆柱齿轮，相对来说结构简单，但是没有斜齿圆柱齿轮传动更为平稳和传动扭距更大，所以支持圆柱齿轮主要应用在低挡位或者是倒档。此次轻型货车变速器采用的是倒挡直齿轮，其余档位均为斜齿圆柱齿轮。变速器传动齿轮材料本次选定为20CrMnTi，热处理方式是渗碳然后进行淬火处理，提高表面硬度，同时保持芯部良好韧性，最终得到的齿轮的齿面硬度为，心部为。直齿轮模数计算的经验公式为：(3.9)式中：——齿轮传动的载荷，；——应力集中系数，1.65；——摩擦力影响系数，主动齿轮1.1，被动0.9；——齿轮齿数；——齿宽系数，范围一般是4.4～7.0；——齿形系数；——轮齿弯曲应力，对于，一般选择为MPa。斜齿轮法向模数：(3.10)式中：——传动载荷，；——应力集中系数，斜齿轮1.5；——斜齿螺旋角；——齿宽系数，斜齿轮；——轮齿弯曲应力，当时，斜采用MPa。变速器模数选择一般应尽量相同，可以保证系统的相对一致性和维护加工方便性[3]。载货车质量在1.8～14.0时，模数选择范围；当超过14.0，则模数。3.4.3齿形、压力角及螺旋角中间轴斜齿轮受如图3.1所示的载荷，轴向力公式：(3.11)因为T=，所以两轴平衡公式计算为：(3.12)式中：，--齿轮受到的轴向力，，--齿轮受到的圆周力，，--齿轮的节圆半径，--转矩。图3.1中间轴力的平衡对于变速箱齿轮来说，调整螺旋角可以实现轴距相同条件下的装配[1]。轻卡螺旋角推荐范围：两轴结构的变速器：三轴形式的变速器：22°～34°货车则一般为：3.4.4齿宽按照模数计算齿宽。直齿式中，--齿宽系数，选择范围4.5～8.0；斜齿，选择范围6.0～8.5。同步器啮合套宽度一般选择为。3.4.5齿顶高系数齿顶高系数本次设计选择为1。3.5齿轮齿数图3.2变速器简图3.5.1一档齿轮齿数一档为斜齿轮，，螺旋角=30°,通常按照经验推荐一档轿车范围15-17，载货车为，所以17。常啮合齿轮:(3.13)、齿数求和斜齿:(3.14)==49.127，圆整得到49所以==49-17=323.5.2修正中心距==77.79，圆整得到=78。一档变位公式计算为：实际螺旋角：端面啮合角：变位系数之和：变位系数按参考书得到：齿顶高变动系数σn：一档齿轮：一档齿轮分度圆：一档齿轮齿顶高：一档齿轮齿根高：一档齿轮齿全高：一档齿轮齿顶圆直径：一档齿轮齿根圆直径：一档齿轮基圆直径：一档齿轮节圆直径：一档齿轮当量齿数：3.5.3常啮合齿轮齿轮为斜齿结构，=2.75，螺旋角=28°。按照(3.13)计算齿比：(3.15)根据中心距关系有：(3.16)圆整得到=19，，所以：常啮合齿轮变位计算：变位之后的螺旋角：理论中心距：端面啮合角：中心距变动系数λn：变位系数图得到：齿顶高变动系数σn：常啮合齿轮：常啮合齿轮分度圆直径:常啮合齿轮齿顶高:常啮合齿轮齿根高:常啮合齿轮齿全高:常啮合齿轮齿顶圆直径:常啮合齿轮齿根圆直径:常啮合齿轮基圆直径：常啮合齿轮节圆直径：常啮合齿轮当量齿数：3.5.4其他各档齿数1．二档斜齿轮，，选择=26°(3.17)(3.18)圆整计算为：，=20二档齿轮：二档齿轮分度圆直径：二档齿轮齿顶高：二档齿轮齿根高：二档齿轮齿全高：二档齿轮齿顶圆直径：二档齿轮齿根圆直径：二档齿轮基圆直径：二档齿轮节圆直径：二档齿轮当量齿数：2．三档斜齿轮，=2.5，=25°(3.19)(3.20)圆整=30，=27三档齿轮：三档齿轮分度圆直径：三档齿轮齿顶高：三档齿轮齿根高：三档齿轮齿全高：三档齿轮齿顶圆直径：三档齿轮齿根圆直径：三档齿轮基圆直径：三档齿轮节圆直径：三档齿轮当量齿数：3．四档斜齿轮，=2.5，=25°(3.21)(3.22)圆整=26，=31四档齿轮：四档齿轮分度圆直径：四档齿轮齿顶高：四档齿轮齿根高：四档齿轮齿全高：四档齿轮基圆直径：四档齿轮齿顶圆直径：四档齿轮齿根圆的直径：四档齿轮节圆直径：四档齿轮当量齿数：3.5.5倒档齿轮倒挡直齿轮形式，模数3，倒档齿轮=21～23，本次设计，=16，所以：==58.5为防干涉，齿轮12和11齿顶圆间隙大于等于，那么齿轮11齿顶圆：=31.6611和12齿顶圆间隙选择为，选择倒档轴和第二轴中心距：==81倒档计算：=3.16倒挡3个齿轮的分度圆直径：倒挡3个齿轮的齿顶高： 倒挡3个齿轮的齿根高：倒挡3个齿轮的齿全高：倒挡3个齿轮的齿顶圆直径：倒挡3个齿轮的齿根圆直径：3.6变速器齿轮强度校核齿轮主要三类失效形式分别是齿轮折断、齿面胶合、点蚀。3.6.1轮齿的强度计算1.轮齿弯曲应力(1)直齿轮弯曲应力公式为：(3.23)已知节圆直径，是齿数，参数带入公式：(3.24)(2)斜齿弯曲应力：(3.25)参数定义同式3.24。对于斜齿轮应力计算公式如下：(3.26)一般按照一档进行计算，对于所选用的齿轮材料来说，许用应力MPa，则满足使用条件。图3.3齿形系数图3.7各轴转矩发动机扭矩为192N·m，传动效率分别是变速器99%，离合器，轴承96%。Ⅰ轴：==181.96中间轴：==279.87Ⅱ轴：一档=506.21二档=416.83三档=298.81四档=225.55倒档=470.64倒档轴：=386.583.8齿轮强度校核1．一档齿轮9，10=32，=17，=0.137，=0.166，=506.20，=279.87，=30°，=2.75，=8.0==287.11MPa<180～350MPa=2．二档齿轮7，8=31，=20，=0.141，=0.158，=416.83，=279.87，=26°，=2.75，=8.5==则齿轮弯曲应力符合要求。3.9变速器轴的设计校核3.9.1轴结构与分析变速箱轴材料的选择要综合考虑强度刚度特性，同时还要考虑工艺特性和加工特性。本次设计综合考虑轴的工作特点和要求，选择的材料为45号钢，通过调质处理，硬度达到50HBS-60HBS[3]。3.9.2轴的尺寸变速器输入和中间轴的直径d一般按中心距确定：d(3.27)第一轴花键直径则按发动机扭矩计算：（）：(3.28)其中：——经验系数，——传递最大转矩变速器轴的直径与支承间的距离：第一轴及中间轴：(3.29)第二轴：(3.30)中心距，，轴的尺寸计算为：第一轴花键部分直径：；中间轴最大直径和第二轴最大直径：。第二轴支承之间的长度：,取；中间轴支承间长度：,取。3.10轴的强度计算3.10.1轴的刚度验算若轴在垂直面内挠度为，在水平面内挠度为和转角为δ，可分别用式(3.34)、(3.31)、(3.32)计算(3.31)(3.32)(3.33)轴的全挠度为。轴在垂直面和水平面内挠度的允许值为=0.05～0.10，=0.10～0.15。齿轮所在平面的转角不应超过0.002rad。1．一轴长啮合，挠度小，不用校核。所以一档时N，N，，，，=0.083=0.041=0.0002rad0.002rad同理其它轴也符合刚度要求。3.10.2轴强度计算在转矩和弯矩的同时作用下，其应力为：(3.34)二轴一档的强度校核一档时挠度最大，危险性大，所以校核如下。；；；；；求水平面内支反力、和弯矩(3.35)(3.36)对左边取分离体：求垂直面内支反力、和弯矩(3.37)(3.38)对左边取分离体：图3.4二轴载荷分布3.11本章小结对轻型货车的变速箱传动结构进行了设计计算，并对主要传动结构零件进行了计算设计和校核，包括齿轮、轴、轴承等，并完成了验算工作。结论毕业设计是理论联系实际的重要一环，也是对大学四年所学知识的一次综合性的检验。毕业设计可以很好的学习和了解理论，联系实际的方法同时可以掌握独立完成一个设计的思路，为以后的工作奠定一定的基础。通过毕业设计的学习和全面系统的掌握，可以真正理解一个系统的工作原理和实际的工作方法。本次设计以轻卡为对象，设计一款可以实现满足需要的轻型货车变速器，本次改造力求结构简单，使用方便，能够满足道路行驶的各种需要，同时效率高、设计生产成本低，真正满足市场需求。本次设计重点是对轻型货车手动变速器进行系统设计和全面掌握了解。本次设计主要收获包括：对轻型货车手动变速器的主要结构形式和目前的研究现状等进行了了解和分析。掌握了目前轻型货车手动变速器的主要发展特点、发展趋势以及未来的发展方向。对轻型货车手动变速器的主要结构、特点进行了设计。首先是总体结构设计，包括轻型货车手动变速器主要结构组成，传动系统的方案设计等。对轻型货车手动变速器的主要组成部分进行了设计，重点是对轻型货车手动变速器的传动比分配、齿轮传动、轴等进行了设计，包括传动结构和传动件的设计选用等。对轻型货车手动变速器进行了二维图纸绘制。通过设计可以全面了解变速器设计方法，为以后工作打下基础。本次设计的变速器是5挡手动同步器换挡的变速箱，设计的变速箱传动比更为合理，结构更紧凑。设计过程中通过查阅大量的资料，了解掌握了设计的具体步骤和基本方法设计过程中难免由于自己知识运用的不够熟熟练，难免会出现一些问题，理解不透掌握不到位的地方，比如说换挡机构的设计，就是一个难点。下一步将重点对同步器进行系统全面的了解，设计有什么不合理或者是不到位的地方，请老师批评指正。致谢大学生活进入倒计时，满怀不舍和留恋。感谢所有一直以来的关心和爱护我的老师、同学们。尤其要感谢我的指导老师在这次毕业设计过程中给予了我极大的关心和帮助，尤其是在设计的过程中不厌其烦的为我讲解，教会我如何通过查阅资料，通过自学等方式不断的提高自我学习的能力和方法。这个题目对我来说非常的陌生，老师在整个过程中给予了我非常非常大的指点和引导，可以说在整个设计的过程中，如果没有老师的帮助，我可能无法如此顺利的完成设