兩軸式變速器畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)最終版.doc

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1、天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 夏利汽車(chē)夏利汽車(chē) N3 變速器設(shè)計(jì)變速器設(shè)計(jì) CHARADE CAR OF N3 GEARBOX DESIGN 專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化（汽車(chē)工程）專(zhuān)業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化（汽車(chē)工程） 姓名：張若軍姓名：張若軍 指導(dǎo)老師：指導(dǎo)老師： 申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：學(xué)士申請(qǐng)學(xué)位級(jí)別：學(xué)士 論文提交日期：論文提交日期：2013.6.10 學(xué)位授予單位：天津科技大學(xué)位授予單位：天津科技大 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 摘 要 汽車(chē)變速器是汽車(chē)的核心部分。主要功能:調(diào)節(jié)變換發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，將動(dòng)力高效 地傳至驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，以滿足汽車(chē)的行駛要求。汽車(chē)變速器是完成傳動(dòng)功能的重

2、要部件， 影響整車(chē)駕駛性能的主要部件之一。通常我們對(duì)汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)水平和標(biāo)準(zhǔn),不僅 會(huì)影響汽車(chē)的動(dòng)力性，還會(huì)影響汽車(chē)駕駛換擋操縱的可靠性與輕便性，以及燃料經(jīng)濟(jì) 性和傳動(dòng)平穩(wěn)性等。隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展與進(jìn)步，汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和水平大大 提高,主要是增大其傳遞功率與重量之比，而且要求其具有更精密的尺寸和更好的整 車(chē)性能。本次設(shè)計(jì)以現(xiàn)有企業(yè)正在生產(chǎn)的車(chē)型夏利 N3 變速器為基礎(chǔ)。在轉(zhuǎn)速、最高 車(chē)速、發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、最大爬坡度已知的情況下，重點(diǎn)對(duì)變速器齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)、 軸的結(jié)構(gòu)尺寸等進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算。對(duì)汽車(chē)變速器的傳動(dòng)方案和結(jié)構(gòu)形式分別進(jìn)行設(shè)計(jì)， 同時(shí)兼顧對(duì)操縱機(jī)構(gòu)和同步器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，達(dá)到提高

3、汽車(chē)的整體性能要求。 自己獨(dú)立設(shè)計(jì)出符合標(biāo)準(zhǔn)的兩軸式五檔變速器。 關(guān)鍵詞：兩軸式變速器；同步器；五檔變速器 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 ABSTRACT Automotive transmission is the core part of the car. Main functions: regulation of transformation engine performance, the power effectively transmitted to the drive wheels, in order to meet requirements of the car dri

4、ving. Auto transmission is an important component to complete transmission function, affecting vehicle drivability of the main components. We usually designed for automotive transmission with high levels and standards, which will not only affect the cars power, but also affect the reliability of the

5、 shifting operation motorists and portability, as well as fuel economy and smooth driving and so on. With the development and progress of the automobile industry, automobile transmission design criteria and standards greatly improved, mainly increase its transmission power to weight ratio, but also

6、for its size with a more sophisticated and better vehicle performance. The design of production models based Xiali N3 transmissions. In speed, maximum speed, the engine output torque Max.gradeability known case, focusing on the structural parameters of the transmission gear, shaft structure size, et

7、c. design calculations. Transmission solutions for automotive transmissions and structure were designed, taking into account synchronizer for controls and rational design of the structure, to improve the cars overall performance requirements. Their own independent design a standard five-speed two-sh

8、aft transmission. Keywords: two-axis transmission; synchronizer; five-speed transmission 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 目 錄 第 1 章 緒論1 1.1 概述1 1.1.1汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn).1 1.1.2 國(guó)內(nèi)外變速器的發(fā)展與現(xiàn)狀.2 1.2 設(shè)計(jì)的步驟及方法.2 第 2 章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu).3 2.1 汽車(chē)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案3 2.1.1汽車(chē)變速器傳動(dòng)方案分析與選擇.3 2.1.2倒檔布置方案.3 2.1.3其他零部件結(jié)構(gòu)方案分析.4 2.2 汽車(chē)變速器操縱機(jī)構(gòu)布置方案5 2

9、.2.1概述.5 2.3 本章小結(jié).6 第 3 章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算7 3.1 汽車(chē)變速器主要參數(shù)的選擇.7 3.1.1檔數(shù).7 3.1.2變速器傳動(dòng)比范圍.7 3.1.3變速器各檔傳動(dòng)比.7 3.1.4選擇中心距.10 3.1.5變速器外形尺寸.10 3.1.6齒輪參數(shù)選擇.10 3.1.7變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算.11 3.1.8變速器齒輪的變位及齒輪螺旋角的調(diào)整.15 3.19 總結(jié)變速器各檔齒輪參數(shù)16 3.2 變速器齒輪強(qiáng)度校核17 3.2.1齒輪材料的選擇.17 3.2.2變速器齒輪彎曲強(qiáng)度校核.18 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 3.2.3變速器輪齒接觸

10、應(yīng)力校核.22 3.2.4倒檔齒輪的校核.26 3.3 軸的結(jié)構(gòu)選擇和尺寸設(shè)計(jì).27 3.3.1初選軸的直徑.27 3.4 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算28 3.4.1軸的剛度計(jì)算.28 3.4.2軸的強(qiáng)度計(jì)算.36 3.5 軸承選擇與壽命計(jì)算校核.39 3.5.1輸入軸軸承的選擇與壽命校核.40 3.5.2輸出軸軸承的選擇與壽命校核.41 3.6 本章小結(jié).43 第 4 章 變速器同步器及結(jié)構(gòu)元件設(shè)計(jì)44 4.1 同步器設(shè)計(jì).44 4.1.1同步器的功能及分類(lèi).44 4.1.2慣性式同步器.44 4.1.3鎖環(huán)式同步器主要尺寸選擇與確定.45 4.1.4主要參數(shù)選擇.46 4.2 變速器殼體.48 4.3

11、本章小結(jié).48 結(jié)論.49 參考文獻(xiàn)50 致謝51 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒 論 1.11.1 概述概述 國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)突飛猛進(jìn)，我的汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也十分迅猛，車(chē)型多樣化、個(gè)性化，追 求高要求的舒適性，已然成為我國(guó)汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)。變速器設(shè)計(jì)不僅是汽車(chē)設(shè)計(jì)中重 要的步驟，還能改變發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)系傳遞到汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪上的最大轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)速。 在各種駕駛工況的條件下，汽車(chē)能獲得不同的行駛加速度和行駛速度。同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī) 在最有利的工況范圍內(nèi)工作。所以設(shè)計(jì)的變速器的性能，不僅能影響到汽車(chē)的動(dòng)力性 以及燃油經(jīng)濟(jì)性，對(duì)汽車(chē)的整車(chē)性能而言，變速器的設(shè)計(jì)作用也是非常重要的。另外 汽車(chē)變速

12、器設(shè)有空檔，可在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)滑行或停車(chē)等工況下，將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力停 止向驅(qū)動(dòng)輪傳輸或傳遞。汽車(chē)變速器設(shè)還設(shè)有倒檔，能使汽車(chē)在不利工況條件下獲得 倒退行駛能力。除此之外，本次設(shè)計(jì)的汽車(chē)變速器還應(yīng)滿足一系列要求：輪廓尺寸以 及質(zhì)量輕便、制造成型成本低、維修拆裝容易等。 1.1.11.1.1汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)要求汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)要求 汽車(chē)傳動(dòng)系傳遞扭矩和轉(zhuǎn)速，它也是汽車(chē)整體的重要組成部分。其功能：調(diào)節(jié)和 變換發(fā)動(dòng)機(jī)的性能；將動(dòng)力傳遞至驅(qū)動(dòng)車(chē)輪。汽車(chē)變速器完成傳動(dòng)系賦予的功能，不 僅是傳動(dòng)系的重要部件，也是決定汽車(chē)整車(chē)性能的主要部件和環(huán)節(jié)。汽車(chē)變速器的結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)，不同標(biāo)準(zhǔn)和要求，會(huì)對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力性以及燃油

13、經(jīng)濟(jì)性，換檔操縱的舒適性與 輕便性，傳動(dòng)平穩(wěn)性等。我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進(jìn)步，對(duì)汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)和要求， 將是增大汽車(chē)變速器傳遞功率與總質(zhì)量之比（比功率） ，并且要求其具有更精密的尺 寸和更好的性能。在設(shè)計(jì)開(kāi)始之前，應(yīng)該根據(jù)汽車(chē)變速器運(yùn)用和發(fā)揮功能的實(shí)際情況,查 閱相關(guān)資料，大致確定與汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)相關(guān)一些主要參數(shù)。主要參數(shù)：兩軸齒輪中 心距、變速器軸向基本尺寸、兩軸的直徑、齒輪相關(guān)參數(shù)、齒數(shù)和模數(shù)等。 汽車(chē)變速器的設(shè)計(jì)要求和標(biāo)準(zhǔn)。 變速器的基本設(shè)計(jì)要求2：保證汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性；變速器應(yīng)該 設(shè)置空檔，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸和傳遞；還應(yīng)該設(shè)置倒檔，使汽車(chē)能 倒退行駛；換檔迅

14、速、省力、方便；還應(yīng)該提高汽車(chē)工作的可靠性：在汽車(chē)行駛過(guò)程 中，換擋時(shí)汽車(chē)變速器不得有跳檔和亂檔，以及換檔撞擊擊等現(xiàn)象；提高汽車(chē)工作效 率，減小變速器齒輪噪聲；設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便、設(shè)計(jì)方案符合標(biāo)準(zhǔn)和要求；在滿載及 沖擊載荷的工況行駛條件下，設(shè)計(jì)使用壽命應(yīng)該加長(zhǎng)；除此之外，設(shè)計(jì)變速器還應(yīng)該 滿足：輪廓尺寸和質(zhì)量輕便、制造成本低、檢測(cè)維修方便等要求。 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分類(lèi)方法。 可以根據(jù)前進(jìn)檔數(shù)分為：四檔變速器，五檔變速器，多檔變速器。 可以根據(jù)軸的形式分為：固定軸式，旋轉(zhuǎn)軸式。固定軸式可以分為：兩軸式變速 器、中間軸式變速器、雙中間軸式變速器、多中間軸式變速器等。固定軸式應(yīng)用最為 廣泛，而兩軸式變速

15、器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的普通汽車(chē)上。中間軸式變速器多 用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的中檔汽車(chē)上，還有旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。 1.1.21.1.2國(guó)內(nèi)外汽車(chē)變速器的發(fā)展現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)外汽車(chē)變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展和進(jìn)步，汽車(chē)變速器的進(jìn)步非常迅速，現(xiàn)階段主要研究 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 2 和采用電控自動(dòng)變速器。這種變速器具有更好的行駛性能、以及更高的行車(chē)安全性3。 但是傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器，能使駕駛員找到駕駛樂(lè)趣。而自動(dòng)變速器不能更好的體驗(yàn)駕 駛樂(lè)趣和換擋感受。機(jī)械式手動(dòng)變速器優(yōu)點(diǎn)：設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、傳動(dòng)效率高、制造成本 底和工作可靠、具有良好的駕駛樂(lè)趣等。故在不同形

16、式和類(lèi)型的汽車(chē)上得到廣泛應(yīng)用 和使用。在變速器檔位的設(shè)置和設(shè)計(jì)方面，國(guó)外對(duì)其操縱的方便性和舒適性以及檔位 數(shù)等的要求越來(lái)越高。目前，手動(dòng)檔變速器 4 檔特別是 5 檔變速器的使用量有日漸增 多的趨勢(shì)。同時(shí)，6 檔變速器的裝車(chē)率也在日益上升4。 1.21.2 設(shè)計(jì)的步驟及方法設(shè)計(jì)的步驟及方法 本次設(shè)計(jì)的變速器，在原有夏利 N3 變速器的基礎(chǔ)上，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩， 轉(zhuǎn)速及最高車(chē)速，最大爬坡度等條件下，主要完成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并繪制出變速器 裝配圖，主要零件的零件圖。 1、變速器主要參數(shù)的選擇 汽車(chē)變速器主要參數(shù)的選擇包括傳動(dòng)檔數(shù)、齒輪中心距、傳動(dòng)比、 、齒輪相關(guān)參 數(shù)以及模數(shù)等。 2、對(duì)變速器

17、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析 設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)兩軸和中間軸式變速器比較。根據(jù)各自的利弊，以及根據(jù)所 設(shè)計(jì)的夏利汽車(chē)的特點(diǎn)，最終確定傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置形式和傳動(dòng)簡(jiǎn)圖。 3、汽車(chē)變速器齒輪強(qiáng)度的校核 在汽車(chē)變速器齒輪強(qiáng)度的校核過(guò)程中，根據(jù)齒輪的強(qiáng)度和剛度要求，主要校核變 速器的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度、齒面接觸疲勞強(qiáng)度。 4、軸的基本尺寸的確定及強(qiáng)度校核 根據(jù)兩軸式變速器的特點(diǎn)，確定軸的基本尺寸，根據(jù)軸的強(qiáng)度和剛度計(jì)算要求， 分別對(duì)軸的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算。 5、軸承的選擇與壽命計(jì)算校核 軸承的選擇，主要根據(jù)變速器軸的支撐部分，根據(jù)以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，一般選用圓錐 磙子軸承。通過(guò)查閱資料，軸承壽命設(shè)計(jì)計(jì)算一般按汽車(chē)的大修里程

18、，維修次數(shù)計(jì)算， 一般轎車(chē)大修里程為 30 萬(wàn)公里。 本次設(shè)計(jì)主要是查閱近幾年國(guó)外相關(guān)學(xué)術(shù)資料，有關(guān)國(guó)內(nèi)外變速器設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)資 料和學(xué)術(shù)研究資料，通過(guò)老師的指導(dǎo)以及結(jié)合所學(xué)本專(zhuān)業(yè)的基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行的設(shè)計(jì)。 比較不同方案，總結(jié)各自優(yōu)缺點(diǎn)，最終選取最佳方案，然后進(jìn)行設(shè)計(jì)并改善。計(jì)算汽 車(chē)變速器的齒輪的結(jié)構(gòu)參數(shù)，進(jìn)行校核計(jì)算。還要對(duì)同步器、換檔操縱機(jī)構(gòu)等結(jié)構(gòu)件 進(jìn)行分析與計(jì)算設(shè)計(jì)，選擇最佳合理尺寸。最后，對(duì)設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改 進(jìn)和完善。 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 3 第 2 章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 2.12.1 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 傳統(tǒng)機(jī)械式變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)

19、單輕便、傳動(dòng)傳遞效率高、制造成本低和工作可靠 等優(yōu)點(diǎn)，最為關(guān)鍵的是維修方便，所以在不同形式的汽車(chē)上得到廣泛應(yīng)用14。 2.1.12.1.1變速器傳動(dòng)方案分析與選擇變速器傳動(dòng)方案分析與選擇 機(jī)械式變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案主要有兩種：兩軸式變速器和中間軸式變速器。 查閱最近幾年相關(guān)資料，發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上多用兩軸式變速器。與中 間軸式變速器相比，具有軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便、輪廓尺寸小、易布置等優(yōu)點(diǎn)。 另外，各中間檔因只經(jīng)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)，故傳動(dòng)效率高，同時(shí)噪聲小，結(jié)構(gòu)緊湊。但 兩軸式變速器也有弊端，它不能設(shè)置直接檔。故在工作時(shí)齒輪和軸承均承載受壓，齒 輪工作噪聲增大且易損壞，影響傳動(dòng)傳遞。

20、所以受結(jié)構(gòu)限制原因，其一檔變速比不能 設(shè)計(jì)的很大。其特點(diǎn)是：變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí) 直接輸出動(dòng)力14。 對(duì)中間軸式來(lái)說(shuō)，多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē) 上。特點(diǎn)：變速器一軸后端與常嚙合齒輪做成一體，絕大多數(shù)方案的第二軸與一軸在 同一條直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接檔，使用直接檔變速器齒輪和軸承 及中間軸不承載受壓，此時(shí)噪聲低，齒輪、軸承的磨損減少14。 對(duì)不同類(lèi)型和要求的汽車(chē)，具有不同的傳動(dòng)系檔位數(shù)，原因在于它們的使用條件 不同、對(duì)整車(chē)性能要求不同、汽車(chē)本身的比功率不同5。而傳動(dòng)系的檔位數(shù)，汽車(chē)的 動(dòng)力性，燃油經(jīng)濟(jì)性有著密切的聯(lián)系。

21、就動(dòng)力性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)揮 最大功率附近高功率的機(jī)會(huì)，提高了汽車(chē)的加速和爬坡能力。就燃油經(jīng)濟(jì)性而言，檔 位數(shù)多，增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低燃油消耗率區(qū)下作的能力，降低了油耗。12故能提高汽 車(chē)生產(chǎn)率以及行駛效率，大大降低運(yùn)輸成本節(jié)省開(kāi)支。不過(guò)，增加檔數(shù)，會(huì)使變速器 機(jī)構(gòu)復(fù)雜和質(zhì)量增加，軸向尺寸增大、成本提高、操縱復(fù)雜。 從以上分析可知，本次次設(shè)計(jì)的夏利N3變速器，為中檔小轎車(chē)變速器，結(jié)構(gòu)設(shè) 計(jì)輕便。設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)形式屬于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)，通過(guò)拆裝可以發(fā)現(xiàn)汽車(chē)前端可布置 變速器的空間比較小。結(jié)構(gòu)決定了變速器的設(shè)計(jì)要求較高，不僅要求運(yùn)行噪聲小，而 且設(shè)計(jì)車(chē)速高，故選用二軸式變速器作為傳動(dòng)方案。選擇

22、5檔變速器，并且五檔為超 速檔。 2.1.2倒檔布置方案倒檔布置方案 通過(guò)對(duì)汽車(chē)設(shè)計(jì)資料的查找，總結(jié)一下方案。 常見(jiàn)的倒檔布置方案如圖 2.1 所示。圖 2.1b 方案的優(yōu)點(diǎn)是倒檔利用了一檔齒輪， 縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換檔時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換檔困難；圖 2.1c 方 案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理；圖 2.1d 方案對(duì) 2.1c 的缺點(diǎn)做 了修改；圖 2.1e 所示方案是將一、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)；圖 2.1f 所示 方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，換檔換更為輕便。14 綜合考慮以上因素，為了換檔輕便舒適，減小噪聲，倒檔傳動(dòng)采用圖 2.1f 所示方

23、案。 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 4 圖 2.1 倒檔布置方案14 2.1.3零部件結(jié)構(gòu)方案分析零部件結(jié)構(gòu)方案分析 1、齒輪形式齒輪形式 汽車(chē)變速器上應(yīng)用的齒輪，包括直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。直齒圓柱齒 輪主要用于一檔、倒檔齒輪，應(yīng)力要求較低。14與直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒 輪具有使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)且工作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)14。 本設(shè)計(jì)全部選用斜齒輪。 齒輪設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)：變速器齒輪可以與軸設(shè)計(jì)為一體或與軸分開(kāi)，然后用花鍵、 過(guò)盈配合或者滑動(dòng)支承等方式之一與軸連接14。 齒輪尺寸小又與軸分開(kāi)，其內(nèi)徑直徑到齒根圓處的厚度（圖 2.2）影響齒輪強(qiáng)b 度6。要求尺寸應(yīng)該大于或等于輪齒

24、危險(xiǎn)斷面處的厚度。所以綜合考慮安全性，在b 齒輪裝在軸上以后，齒輪應(yīng)能保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪輪轂部分的寬度尺寸應(yīng)該C 在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)盡可能取大些，至少滿足尺寸要求14： 2 )4 . 12 . 1 (dC （2.1） 式中：花鍵內(nèi)徑。 2 d 輕便性設(shè)計(jì)要求，減小質(zhì)量，輪輻處厚度應(yīng)在滿足強(qiáng)度條件下設(shè)計(jì)得薄些。圖 2.2 中的尺寸可取為花鍵內(nèi)徑的 1.251.40 倍。 1 D 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 5 圖 2.2 變速器齒輪尺寸控制圖14 根據(jù)設(shè)計(jì)要求，齒輪表面粗糙度數(shù)值應(yīng)該稍微降低，噪聲就會(huì)相應(yīng)減少，齒面磨 損速度減慢，可以提高齒輪壽命。設(shè)計(jì)要求變速器齒輪齒面的表面粗

25、糙度：應(yīng)在 m 范圍內(nèi)選用。設(shè)計(jì)齒輪盡量要求齒輪制造精度不低于 7 級(jí)。40. 080 . 0 aa ，RR 2、變速器軸變速器軸設(shè)計(jì)設(shè)計(jì) 變速器軸多數(shù)情況下，軸承安裝在殼體的軸承孔內(nèi)。當(dāng)變速器中心距小時(shí)，在殼 體的同一端面布置兩個(gè)滾動(dòng)軸承有困難時(shí)，可以把輸出軸直接壓入殼體孔中，并固定 不動(dòng)14。 用滑移齒輪方式，實(shí)現(xiàn)換檔的齒輪與軸之間，一般應(yīng)選用矩形花鍵連接。矩形花 鍵可以保證良好的定心和滑動(dòng)靈活。從加工方便來(lái)看，定心外徑及矩形花鍵齒側(cè)的磨 削比漸開(kāi)線花鍵要容易7。兩軸式變速器輸入軸和中間軸式變速器中間軸上的高檔齒 輪，通過(guò)軸與齒輪內(nèi)孔之間的過(guò)盈配合和鍵固定在軸上。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，兩軸式變速

26、器的輸出軸和中間軸式變速器的第二軸上的常嚙合齒輪副，齒輪副的齒輪與軸之間， 常設(shè)置有滾針軸承，少數(shù)情況下齒輪直接裝在軸上（特殊情況） 。此時(shí)軸的制造，軸 的表面粗糙度不應(yīng)低與m，硬度不低于 5863HRC。因漸開(kāi)線花鍵定位性能8 . 0 a R 良好，承載能力大且漸開(kāi)線花鍵的齒短，小徑相對(duì)增大能提高軸的剛度，所以軸與同 步器上的軸套常用漸開(kāi)線花鍵連接。14 倒檔軸為壓入殼體孔中并固定不動(dòng)的齒輪軸，并由螺栓固定。14 從上述可知，變速器的軸上裝有軸承、齒輪、齒套等零件，有的軸上又有矩形或 漸開(kāi)線花鍵，所以設(shè)計(jì)時(shí)不僅要考慮裝配上的可能，而且應(yīng)當(dāng)可以順利拆裝軸上各零 件。此外，還要注意工藝上的有關(guān)問(wèn)

27、題。14 3、汽車(chē)變速器軸承的選擇汽車(chē)變速器軸承的選擇 變速器軸承種類(lèi)很多，變速器軸承常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓 錐滾子軸承、滑動(dòng)軸套等。14 滾針軸承、滑動(dòng)軸承套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對(duì)運(yùn)動(dòng) 的地方8。 變速器中采用圓錐滾子軸承直徑較小、寬度較大因而容量大、可承受高負(fù)荷等優(yōu) 點(diǎn)，但也有需要調(diào)整預(yù)緊、裝配麻煩、磨損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點(diǎn)。 由于本設(shè)計(jì)的變速器，為兩軸式變速器，具有較大的軸向力，所以設(shè)計(jì)中變速器 輸入軸、輸出軸的前、后軸承按直徑系列均選用圓錐滾子軸承。 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 6 2.32.3 本章小結(jié)本章小結(jié) 本章

28、主要闡述了變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)布置方案，通過(guò)對(duì)變速器傳動(dòng) 方案的分析與選擇，最終確定最優(yōu)傳動(dòng)方案。其中倒擋布置方案應(yīng)根據(jù)變速器設(shè)計(jì)要 求，確定合適的傳動(dòng)比。最后確定其他零部件的布置方案。通過(guò)初步的設(shè)計(jì)，確定了 相關(guān)參數(shù)，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供了技術(shù)支持。 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 7 第 3 章 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算校核 3.13.1 變速器主要參數(shù)的選擇變速器主要參數(shù)的選擇 本次設(shè)計(jì)是在整車(chē)參數(shù)已知的情況下，車(chē)型已知的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)，整車(chē)主要技 術(shù)參數(shù)如表 3.1 所示： 表 3.1 夏利 N3 整車(chē)主要技術(shù)參數(shù) 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率 48kw 最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速 6000r/min 發(fā)

29、動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 89Nm 最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)速 3600r/min 總質(zhì)量 866kg 最高車(chē)速 145km/h 車(chē)輪型號(hào) 165/70R13 對(duì)應(yīng)輪胎半徑 r 27mm 3.1.13.1.1檔數(shù)檔數(shù) 近年來(lái)，為了降低油耗，提高燃油經(jīng)濟(jì)性，變速器的檔數(shù)都有增加的趨勢(shì)。目前， 一般乘用車(chē)用 45 個(gè)檔位的變速器。發(fā)動(dòng)機(jī)排量大的乘用車(chē)變速器多用 5 個(gè)檔。商 用車(chē)變速器采用 45 個(gè)檔或多檔。載質(zhì)量在 2.03.5t 的貨車(chē)采用五檔變速器，載 質(zhì)量在 4.08.0t 的貨車(chē)采用六檔變速器。多檔變速器多用于總質(zhì)量大些的貨車(chē)和越 野汽車(chē)上。14 檔數(shù)選擇的要求： 根據(jù)變速器變速比范圍，相鄰檔位之間的傳動(dòng)比，比

30、值應(yīng)該控制在 1.8 以下。而 高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動(dòng)比，比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的比值小。 因此，本次設(shè)計(jì)的轎車(chē)變速器為 5 檔變速器。 3.1.23.1.2傳動(dòng)比范圍傳動(dòng)比范圍 變速器傳動(dòng)比范圍是指汽車(chē)變速器最高檔與最低檔傳動(dòng)比的比值。最高檔通常是 直接檔，其傳動(dòng)比一般為 1.0；但是有的變速器最高檔是超速檔，傳動(dòng)比小于 1，一 般為 0.70.8。最低檔傳動(dòng)比選取的影響因素有：發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩、最低穩(wěn)定轉(zhuǎn) 速所要求的汽車(chē)最大爬坡能力、驅(qū)動(dòng)輪與路面間的附著力、主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng) 半徑以及所要求達(dá)到的最低穩(wěn)定行駛車(chē)速等。國(guó)內(nèi)乘用車(chē)的傳動(dòng)比范圍一般在 3.04.5 之間，總質(zhì)量輕些的商

31、用車(chē)一般在 5.08.0 之間，其它商用車(chē)則更大。14 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的變速器類(lèi)型，將最高檔傳動(dòng)比定為 0.78。 3.1.33.1.3變速器各檔傳動(dòng)比的確定變速器各檔傳動(dòng)比的確定 1、主減速器傳動(dòng)比的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)速與汽車(chē)行駛速度之間的關(guān)系式為12： 0 377 . 0 ii rn u g a （3.1） 式中： 汽車(chē)行駛速度（km/h） ； a u 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 8 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min） ；n 車(chē)輪滾動(dòng)半徑（m） ；r 變速器傳動(dòng)比； g i 主減速器傳動(dòng)比。 0 i 已知：最高車(chē)速=145 km/h；最高檔為超速檔，傳動(dòng)比=0.78；車(chē)輪 maxa u m

32、axa v g i 滾動(dòng)半徑，由所選用的輪胎規(guī)格，185/60R14 得到 =27(cm)；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速r =6000（r/min） ；由公式（3.1）得到主減速器傳動(dòng)比公式：n p n 4 . 5 14578 . 0 10276000 377. 0377 . 0 2 0 agu i nr i 2、最低檔傳動(dòng)比計(jì)算 從已知車(chē)型參數(shù)可知，最低檔傳動(dòng)比的計(jì)算可以按最大爬坡度設(shè)計(jì)，通過(guò)對(duì)坡度 的計(jì)算，滿足汽車(chē)的通過(guò)性，在用一檔通過(guò)要求的最大坡道角的坡道時(shí)，該汽車(chē) max 驅(qū)動(dòng)力應(yīng)大于或等于此時(shí)的滾動(dòng)阻力和上坡阻力（加速阻力為零，空氣阻力忽略不計(jì)） 。用公式表示如下12： maxmax 0max sin

33、cos GGf r iiT tge （3.2） 式中： G 車(chē)輛總重量(N)； 坡道面滾動(dòng)阻力系數(shù)(對(duì)瀝青路面 =0.010.02)；f 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩(Nm)； maxe T 主減速器傳動(dòng)比； 0 i 變速器傳動(dòng)比； g i 為傳動(dòng)效率（0.850.9） ； t R 車(chē)輪滾動(dòng)半徑； 最大爬坡度（一般轎車(chē)要求能爬上 30%的坡，大約） max 7 .16 由公式（3.2）得： 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 9 te g iT rGG i 0max maxmax 1 )sincos( （3.3） 已知：m=866kg；r=0.27m； 015 . 0 f 7 . 16 max 89 m

34、ax e T Nm；g=9.8m/s2；，把以上數(shù)據(jù)代入（3.3）式：4 . 5 0 i864 . 0 t 67. 1 864 . 0 4 . 589 27 . 0 ) 7 . 16sin8 . 98667 .16cos015. 08 . 9866( 1 g i 為了汽車(chē)滿足不產(chǎn)生滑動(dòng)，條件就是：當(dāng)汽車(chē)處于一檔行駛時(shí)，發(fā)出最大驅(qū)動(dòng)力， 汽車(chē)運(yùn)轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)輪不產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公式表示如下12： n tge F r iiT 10max te n g iT rF i 0max 1 （3.4） 式中： 驅(qū)動(dòng)輪的地面法向反力，； n FgmFn 1 驅(qū)動(dòng)輪與地面間的附著系數(shù)；對(duì)干燥凝土或?yàn)r青路面可取 0.70

35、.8 之 間。 已知：前輪軸荷kg；取 0.6，把數(shù)據(jù)代入（3.4）式得：866 1 m 3 864. 04 . 589 27 . 0 6 . 08 . 08 . 9866 1 g i 所以，一檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的選擇范圍是： 370 . 1 1 g i 初選一檔傳動(dòng)比為 3。 3、變速器各檔速比的配置方案 按等比級(jí)數(shù)分配各檔傳動(dòng)比12： q i i i i i i i i 5 4 4 3 3 2 2 1 400 . 1 78 . 0 3 4 4 5 1 i i q 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 10 095 . 1 400 . 1 531 . 1 531 . 1 400 . 1 143 .

36、2 143 . 2 400 . 1 3 3 4 2 3 1 2 q i i q i i q i i 3.1.43.1.4中心距的選擇中心距的選擇 初選中心距可根據(jù)以往的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算14： 3 1maxgeA iTKA （3.5） 式中： A 變速器中心距（mm） ； 中心距系數(shù)，乘用車(chē)=8.99.3； A K A K 發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出轉(zhuǎn)距為 89（Nm） ； maxe T 變速器一檔傳動(dòng)比為 3.05； 1 i 變速器傳動(dòng)效率，取 96%。 g （8.99.3）=（8.9-9.3） 6.352=56.53559.076mmA 3 96. 0389 轎車(chē)變速器的中心距在 6080mm 范圍內(nèi)變

37、化。初取A=58mm。 3.1.53.1.5外形尺寸外形尺寸 在設(shè)計(jì)變速器的橫向外形尺寸時(shí)，可以根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間（過(guò)渡）齒輪 和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確定。變速器殼體軸向尺寸的影響因素：檔數(shù)、換檔機(jī)構(gòu)形式 以及齒輪形式14。 乘用車(chē)變速器殼體的軸向尺寸可參考下列公式選用： 2 .19717458)4 . 30 . 3()4 . 30 . 3(ALmm 初選長(zhǎng)度為 196mm。 3.1.6齒輪參數(shù)的選擇 1、模數(shù) 選取齒輪模數(shù)時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，一般要遵守的原則是14： 在變速器中心距相同的條件下，盡量選取較小的模數(shù)，就可以增加齒輪的齒數(shù)， 同時(shí)增加齒寬可使齒輪粘合的重合度增加，并減少齒輪噪聲，

38、所以為了減少噪聲應(yīng)合 理減小模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；為使質(zhì)量輕便，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；從工藝 方面考慮，各檔齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)；從強(qiáng)度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對(duì)于轎車(chē)，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些；對(duì)于貨車(chē)，減小質(zhì)量比減 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 11 小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些。14 表 3.2 汽車(chē)變速器齒輪的法向模數(shù) 14 a m 轎車(chē)模數(shù)的選取以發(fā)動(dòng)機(jī)排量作為依據(jù)，由表 3.2 選取各檔模數(shù)為，由5 . 2 n m 于轎車(chē)對(duì)降低噪聲和振動(dòng)的水平要求較高，根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，各檔均采用斜齒輪。 2、壓力角 設(shè)計(jì)壓力角較小時(shí)，齒輪傳動(dòng)就會(huì)出現(xiàn)

39、重合度較大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲較低；壓力 角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度，從而延長(zhǎng)齒輪壽命。 對(duì)于轎車(chē)，為了降低噪聲，應(yīng)選用 14.5、15、16、16.5等小些的壓力 角。對(duì)貨車(chē)，為提高齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選用 22.5或 25等大些的壓力角15。 實(shí)際上，因國(guó)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，普遍采用 30壓 力角。14 為了加工方便，本次設(shè)計(jì)變速器，全部選用標(biāo)準(zhǔn)壓力角 20。 3、螺旋角 齒輪的螺旋角不僅對(duì)齒輪工作噪聲有影響，對(duì)輪齒的強(qiáng)度和軸向力也有影響。選 用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加

40、，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。 根據(jù)齒輪傳動(dòng)原理和試驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒輪的強(qiáng)度會(huì)相應(yīng)提高，但 當(dāng)螺旋角大于 30時(shí)，其抗彎強(qiáng)度會(huì)驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。因此，從 提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過(guò)大的螺旋角，以 15 到 25 度為宜；而從 提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。14 本設(shè)計(jì)初選螺旋角全部為 22。 4、齒寬b 在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒 輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度等均有影響。14 考慮到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。此外根 據(jù)設(shè)計(jì)原則，齒寬應(yīng)盡量減小，應(yīng)使斜齒輪傳動(dòng)平

41、穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱。此時(shí)雖然可以用 增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時(shí)軸承承受的軸向力增大，反而會(huì)使其壽命降 低。齒寬窄又會(huì)使齒輪的工作應(yīng)力增加，不利于齒輪傳動(dòng)。選用較大的齒寬，工作中 會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻造成偏載，導(dǎo)致承載能力 降低，并在齒寬方向磨損不均勻。14 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來(lái)選定齒寬14： n mm 斜齒，取為 6.08.5，取 7.8 ncm kb c k 乘用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)排量 V/L 貨車(chē)的最大總質(zhì)量/t a m 車(chē) 型 1.014 a m 模數(shù)/mm n m 2.252.752.753.003.504.504.506.00 天津科技大學(xué) 2013

42、 屆本科畢業(yè)論文 12 mm 5 . 195 . 28 . 7 ncm kb 5、齒頂高系數(shù)14 齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒 頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但因輪齒受到的 彎矩減小，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此，從前因齒輪加工精度不高，并認(rèn)為輪齒上 受到的載荷集中齒頂上，所以曾采用過(guò)齒頂高系數(shù)為 0.750.80 的短齒制齒輪。 在齒輪加工中，加工精度提高以后，包括我國(guó)在內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)，基本上規(guī)定齒頂高系 數(shù)取為 1.00。 為了增加齒輪嚙合的重合度，降低噪聲和提高齒根強(qiáng)度，有些變速器采用齒頂高 系數(shù)大與 1.00 的細(xì)高齒。

43、綜合以上分析，本次設(shè)計(jì)取為 1.00。 3.1.73.1.7各檔齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算各檔齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算 在上一章中初選了中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角，根據(jù)設(shè)計(jì)原則以及變速器的檔數(shù)、 傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。必須注意的是齒數(shù)的選取，各檔齒輪的齒 數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻16。根據(jù)圖 3.1 確定各檔齒輪齒數(shù)和 傳動(dòng)比。 1、一檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 一檔傳動(dòng)比為： 3 1 2 1 z z i 02.43 5 . 2 22cos582 5 . 2 22 cos2 h n n h z m m A z 取整得 43。小轎車(chē)可在 1217 之間選取，取 13

44、，則。 1 z30 2 z 則一檔傳動(dòng)比為： 308. 2 13 30 1 2 1 z z i 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 13 1-一檔主動(dòng)齒輪 2-一檔從動(dòng)齒輪 3-二檔主動(dòng)齒輪 4-二檔從動(dòng)齒輪 5-三檔主動(dòng)齒 輪 6-三檔從動(dòng)齒輪 7-四檔主動(dòng)齒輪 8-四檔從動(dòng)齒輪 9-五檔主動(dòng)齒輪 10-五檔從動(dòng) 齒輪 11-倒檔主動(dòng)齒輪 12-倒檔中間軸齒輪 13-倒檔輸出軸齒輪 圖 3.1 五檔變速器傳動(dòng)方案簡(jiǎn)圖 2、對(duì)中心距 A 進(jìn)行修正 cos2 hnz m A 97.57 22cos2 435 . 2 A 取整得mm，為標(biāo)準(zhǔn)中心矩。60 0 A 0 A 3、二檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確

45、定 （3.6） 143 . 2 3 4 2 z z i cos2 )( 43 0 zzm A n （3.7） 已知：=60mm，=2.143，=2.5，；將數(shù)據(jù)代入（3.6） 、 （3.7）兩 0 A 2 i n m 22 式，齒數(shù)取整得：，14 3 z29 4 z 所以二檔傳動(dòng)比為： 071 . 2 14 29 3 4 2 z z i 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 14 4、三檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比 550. 1 5 6 3 z z i （3.8） cos2 )( 65 0 zzm A n （3.9） 已知：=60mm，=1.531，=2.5，；將數(shù)據(jù)代入（3.8） 、 （3.9）兩

46、0 A 3 i n m 22 式，齒數(shù)取整得：，所以三檔傳動(dòng)比為：17 5 z26 6 z 529 . 1 17 26 5 6 3 z z i 5、計(jì)算四檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比 094 . 1 7 8 4 z z i （3.10） cos2 )( 87 0 zzm A n （3.11） 已知：=60mm，=1.094，=2. 5，；將數(shù)據(jù)代入（3.10） 、 （3.11） 0 A 4 i n m 22 兩式，齒數(shù)取整得：，所以四檔傳動(dòng)比為：21 7 z22 8 z 048. 1 21 22 7 8 4 z z i 6、計(jì)算五檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比 78 . 0 9 10 5 z z i （3.12）

47、cos2 )( 109 0 zzm A n （3.13） 已知：=60mm，=0.78，=2.5，；將數(shù)據(jù)代入（3.12） 、 （3.13）兩 0 A 5 i n m 22 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 15 式，齒數(shù)取整得：，所以五檔傳動(dòng)比為：25 9 z18 10 z 72 . 0 25 18 9 10 5 z z i 7、計(jì)算倒檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比 初選倒檔軸上齒輪齒數(shù)為=23，輸入軸齒輪齒數(shù)=11，為保證倒檔齒輪的嚙 12 z 11 z 合不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉齒輪 11 和齒輪 13 的齒頂圓之間應(yīng)保持有 0.5mm 以上的間隙，即滿 足以下公式： 0 11 1311 5 . 02

48、cos2 )( Am mzz n n （3.14） 已知：，把數(shù)據(jù)代入（3.14）式，齒數(shù)取整，解 21 11 5 . 2 n m70 0 A 得：，則倒檔傳動(dòng)比為：37 13 z 36 . 3 11 37 11 13 z z iR 輸入軸與倒檔軸之間的距離： mm84.45 21cos2 )2311(5 . 2 cos2 )( 11 1211 zzm A n 取 46 A 輸出軸與倒檔軸之間的距離： mm963.70 21cos2 )2330(5 . 2 cos2 )( 11 1213 zzm A n 取 .70 A 3.1.83.1.8變速器齒輪的變位變速器齒輪的變位 齒輪通過(guò)變位可以提高

49、齒輪強(qiáng)度，采用變位齒輪可以配湊中心距；提高齒輪的強(qiáng) 度和使用壽命；降低齒輪的嚙合噪聲17。 為了降低噪聲，對(duì)于變速器中除去一、二檔，其它各檔齒輪的總變位系數(shù)，要選 用較小一些的數(shù)值。一般情況下，隨著檔位的降低，總變位系數(shù)應(yīng)該逐檔增大。 本次設(shè)計(jì)螺旋角定為：一檔至五檔 倒檔 22 21 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)及相關(guān)圖表得17： 1、一檔齒輪的變位 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 16 當(dāng) A0=60 Z1=13 Z2=30 時(shí)，查得總變位系數(shù) X =0.839 22 變位系數(shù)分配為 X1=0.450 X2=0.389 2、二檔齒輪的變位 當(dāng) A0=60 Z3=14 Z4=29 時(shí)，查得總變位系

50、數(shù) X =0.839 變 22 位系數(shù)分配為 X3=0.311 X4=0.211 3、三檔齒輪的變位 當(dāng) A0=60 Z5=17 Z6=26 時(shí)，查得總變位系數(shù) X =0.839 22 變位系數(shù)分配為 X5=0.296 X6=0.226 4、四檔齒輪的變位 當(dāng) A0=60 Z7=21 Z8=22 時(shí)，查得總變位系數(shù) X =0.839 22 變位系數(shù)分配為 X7=0.210 X8=0.629 5、五檔齒輪的變位 當(dāng) A0=60 Z9=25 Z10=18 時(shí)，查得總變位系數(shù) X =0.839 22 變位系數(shù)分配為 X9=0.197 X10=0.642 6、倒檔齒輪的變位 輸入軸與倒檔軸之間： 當(dāng)

51、A0=46 Z11=11 Z12=23 時(shí)，查得總變位系數(shù) X =0.200 21 變位系數(shù)分配為 X11=0.17 X12=0.03 輸出軸與倒檔軸之間： 當(dāng) A0=70 Z12=23 Z13=30 時(shí)，查得總變位系數(shù) X =0.13 21 變位系數(shù)分配為 X12=0.03 X13=0.16 3.1.93.1.9總結(jié)各檔齒輪參數(shù)總結(jié)各檔齒輪參數(shù) 一檔齒輪二檔齒輪三檔齒輪四檔齒輪五檔齒輪倒檔齒輪 主動(dòng)從主動(dòng)從主從主從主從 輸 入 倒 檔 輸 出 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 17 動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng)動(dòng) 齒 輪 齒 輪 齒 輪 齒數(shù)13301429172621222522182330 分度

52、 圓 直 徑 35.0580.8 9 37.7578.1 9 45.8 4 70.1 0 56.6 2 59.3 2 67.4 1 48.5 3 29.4 6 61.5 9 80.3 3 齒頂 高 3.6253.47 3 3.2883.813.08 8 4.013.02 5 4.07 2 2.99 2 4.10 5 2.92 5 2.57 5 2.1 齒根 高 22.15 3 2.3381.81 5 2.53 8 1.61 5 2.61.55 3 2.63 3 1.522.73.053.52 5 全齒 高 5.6255.62 6 5.6265.62 5 5.62 5 5.62 5 5.62 5

53、 5.62 5 5.62 5 5.62 5 5.62 5 5.62 5 5.62 5 齒頂 圓 直 徑 42.387.8 36 44.32 6 85.8 1 52.0 16 78.1 2 62.6 7 67.4 64 73.3 94 56.7 4 35.3 1 66.7 4 84.5 3 齒根 圓 直 徑 31.0576.5 84 33.07 4 74.5 6 40.7 64 66.8 7 51.4 2 56.2 14 62.1 44 45.4 9 24.0 6 55.4 9 73.2 8 節(jié)圓 直徑 36.2883.7 2 39.0780.9 3 47.4 4 72.5 6 58.6 0 6

54、1.4 0 69.7 7 50.2 3 29.7 6 62.2 4 81.7 6 3.23.2 變速器齒輪強(qiáng)度校核變速器齒輪強(qiáng)度校核 3.2.13.2.1 齒輪材料的選擇原則齒輪材料的選擇原則18 18 （1）滿足工作條件的要求。不同的工作條件，對(duì)齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對(duì) 齒輪材料亦有不同的要求。但是對(duì)于一般動(dòng)力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強(qiáng)度 和耐磨性，而且應(yīng)具備齒面硬，齒芯軟。 （2）根據(jù)工藝要求合理選擇材料。如對(duì)硬度350HBS 的軟齒面齒輪，如果要使 兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪。應(yīng)該使兩輪硬度差在 3050HBS 左 右。為提高抗膠合性能，大、小輪應(yīng)采用不同鋼號(hào)材料

55、。 （3）考慮加工工藝及熱處理工藝。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄 鋼或鑄鐵；中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪，加工常采用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼 制作。尺寸較小而又要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。軟齒面齒輪常用中碳鋼或中碳 合金鋼，經(jīng)正火或調(diào)質(zhì)處理后，再進(jìn)行切削加工即可；硬齒面齒輪（硬度350HBS） 常采用低碳合金鋼切齒后再表面滲碳淬火或中碳鋼或中碳合金鋼，切齒后表面淬火， 以獲得齒面、齒芯韌的金相組織，為消除熱處理對(duì)已切輪齒造成的齒面變形需進(jìn)行磨 齒。但若采用滲氮處理，其齒面變形小，可不磨齒，故可適用于內(nèi)齒輪等無(wú)法磨齒的 齒輪18。 由于一對(duì)齒輪一直參與傳動(dòng)，磨損較大，齒輪所受沖擊載荷

56、作用也大，抗彎強(qiáng)度 要求比較高。應(yīng)選用硬齒面齒輪組合，所有齒輪均選用 20CrMnTi 滲碳后表面淬火處 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 18 理，硬度為 5862HRC。 3.2.23.2.2 變速器齒輪彎曲強(qiáng)度校核變速器齒輪彎曲強(qiáng)度校核19 19 齒輪彎曲強(qiáng)度校核（斜齒輪） (3.15) btyK KF w 1 式中： 圓周力（N） ，； 1 F d T F g 2 1 計(jì)算載荷（Nmm） ； g T 節(jié)圓直徑（mm） ， ，為法向模數(shù)（mm） ；d cos zm d n n m 斜齒輪螺旋角；)( 應(yīng)力集中系數(shù)，=1.50； K K 齒面寬（mm） ；b 法向齒距，； t n m

57、t 齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在齒形系數(shù)圖 3.2 中查得；y 3 cos z zn 重合度影響系數(shù)，=2.0。 K K 圖 3.2 齒形系數(shù)圖13 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 19 將上述有關(guān)參數(shù)據(jù)代入公式（3.15） ，整理得到 (3.16) KyKzm KT cn g w 3 cos2 （1）一檔齒輪校核 主動(dòng)齒輪： 已知： 3 1089 g T Nmm；mm；X1=0.450； 225 . 1 K5 . 2 n m0 . 7 c K0 . 2 K ，查齒形系數(shù)圖 3.2 得：y=0.157，把以上數(shù)據(jù)代入30.16 22cos 13 cos 33 z zn (3.16)式，得：

58、 MPa59.176 72157 . 0 5 . 21314 . 3 5 . 122cos10892 cos2 3 3 3 1 1 KyKmz KT cn g w 從動(dòng)齒輪： 已知： Nmm；mm； 33 1038.20510 13 30 89 g T 225 . 1 K5 . 2 n m0 . 7 c K ；X2=0.389；，查齒形系數(shù)圖 3.2 得：0 . 2 K64.37 22cos 30 cos 33 z zn y=0.167，把以上數(shù)據(jù)代入(3.16)式，得： MPa01.166 72167 . 0 5 . 23014 . 3 5 . 122cos1038.2052 cos2 3

59、3 3 2 2 KyKmz KT cn g w （2）二檔齒輪校核 主動(dòng)齒輪： 已知： 3 1089 g T Nmm；mm；X3=0.315； 225 . 1 K5 . 2 n m0 . 7 c K0 . 2 K ，查齒形系數(shù)圖 3.2 得：y=0.154，把以上數(shù)據(jù)代入58.17 22cos 14 cos 33 z zn (3.16)式，得： MPa17.167 72154 . 0 5 . 21414 . 3 5 . 122cos10892 cos2 3 3 3 3 3 KyKmz KT cn g w 從動(dòng)齒輪： 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 20 已知：Nmm；mm； 33 10

60、36.18410 14 29 89 g T 225 . 1 K5 . 2 n m ；X4=0.524；，查齒形系數(shù)圖 3.20 . 7 c K0 . 2 K424.36 22cos 29 cos 33 z zn 得：y=0.175，把以上數(shù)據(jù)代入(3.16)式，得： MPa11.147 72175 . 0 5 . 22914. 3 5 . 122cos1036.1842 cos2 3 3 3 4 4 KyKmz KT cn g w (3)三檔齒輪校核 主動(dòng)齒輪： 已知： Nmm；mm；X5=0.235； 3 1089 g T 225 . 1 K5 . 2 n m0 . 7 c K ；，查齒形系

61、數(shù)圖 3.2 得：y=0.146，把以上0 . 2 K352.21 22cos 17 cos 33 z zn 數(shù)據(jù)代入(3.16)式，得： MPa21.145 72146 . 0 5 . 21714 . 3 5 . 122cos10892 cos2 3 3 3 5 5 KyKmz KT cn g w 從動(dòng)齒輪： 已知：Nmm；mm； 33 1012.13610 17 26 89 g T 225 . 1 K5 . 2 n m ；X6=0.604；，查齒形系數(shù)圖 3.20 . 7 c K0 . 2 K656.32 22cos 26 cos 33 z zn 得：y=0.183，把以上數(shù)據(jù)代入(3.1

62、6)式，得： MPa85.115 72183 . 0 5 . 22614 . 3 5 . 122cos1012.1362 cos2 3 3 3 6 6 KyKmz KT cn g w （4）四檔齒輪的校核 主動(dòng)齒輪： 已知： Nmm；mm；X7=0.21； 3 1089 g T 225 . 1 K5 . 2 n m0 . 7 c K0 . 2 K ；，查齒形系數(shù)圖 3.2 得：y=0.154，把以上數(shù)據(jù)代入38.26 22cos 21 cos 33 z zn (3.16)式，得： MPa44.111 72154 . 0 5 . 22114. 3 5 . 122cos10892 cos2 3 3 3 7 7 KyKmz KT cn g w 天津科技大學(xué) 2013 屆本科畢業(yè)論文 21 從動(dòng)齒輪： 已知：Nmm；mm； 33 1024.9310 21 22 89 g T 225 . 1 K5 . 2 n m ；X8=0.629；，查齒形系數(shù)圖 3.20 . 7 c K0 . 2 K63.27 22cos 22 cos 33 z zn 得：y=0.174，把以上數(shù)據(jù)代入(3.16)式，得： Nmm64.98 72174 . 0 5 . 22214 . 3 5 . 122cos1024.932 cos2 3 3 3 8 8