下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器畢業(yè)設計題 目 三軸五檔手動變速器設計專 業(yè) 機械設計制造及其自動化學 號 學 生 指導教師 答辯日期 下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985I摘 要本設計的任務是設計一臺用于轎車上的五檔手動變速器。合理的設計和布置變速器能使發(fā)動機功率得到最合理的利用，從而提高汽車動力性和經濟性。變 速 傳 動 機 構 的 主 要 作 用 是 改 變 轉 距 和 轉 速 的 數(shù) 值 和 方 向 ； 操縱 機 構 的 主 要 作 用 是 控 制 傳 動 機 構 ， 實 現(xiàn) 變 速 器 傳 動 比 的 改 變 ， 即 實 現(xiàn)換 擋 ， 以 達 到 變 速 變 距 。本文參閱了國內外大量文獻，首先簡單地敘述了機械式變速器的發(fā)展歷史、變速器的地位和作用，討論了其現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢。進而研究了機械式變速器的基本結構和變速原理，其中重點研究了傳動機構（主要是軸和齒輪）的基本結構、特點及工作原理，對機械式變速器各擋傳動路線進行了簡要分析。文章包括大量的計算過程，具體內容有：變速器的布置方案分析、變速器回轉件結構參數(shù)的確定、同步器的結構及工作原理、各擋齒輪的強度校核、軸的強度校核、軸承的使用壽命計算等。關鍵詞 齒輪、同步器、變速器下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器IIAbstractThis design task is to design a car for five manual shift transmission. Reasonable design and decorate transmission can make the engine power to get the most reasonable use of, so as to improve the dynamic performance and fuel economy cars. Variable speed transmission's main function is to change the torque and speed of numerical and direction; Operation is the main purpose of control transmission mechanism, realize the transmission ratio of the gearbox change, which realize the shift, in order to achieve the change from the speed.This article refer to the domestic and foreign many papers, and first simply describes the mechanical transmission of the history, the status and effect of the transmission, and discussed its present situation and future development trend. And then we study the basic structure of the mechanical transmission and variable speed principle, which focus on the transmission mechanism (mainly shaft and gear) the basic structure, characteristic and work principle, mechanical transmission of each block transmission line are briefly analyzed. The articles included a large amount of calculation process, and the specific contents: the layout of transmission analysis, the transmission structure paramete determination of turning a synchronizer, the structure and the working principle, each block of the gear axis strength check, the intensity, the service life of the bearings calculations, etc.Keywords Gear, Shaft, Synchronizer, Three axis five gear下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器目 錄摘 要 IAbstract.II第 1 章 緒論 11.1 本設計的目的和意義 .11.2 變速器的發(fā)展 .11.3 變速器的設計要求 31.4 設 計 內 容 與 思 路 .31.4.1 設 計 內 容 31.4.2 設 計 思 路 41.5 本 章 小 結 .4第 2 章 變速器的整體結構方案設計 52.1 變速器傳動機構的型式選擇與結構分析 52.1.1 變速器傳動方案的比較 52.1.2 倒檔的布置方案 62.2 本章小結 7第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇與齒輪設計 93.1 變速器主要參數(shù)的選擇 93.1.1 檔位數(shù)和傳動比 93.1.2 中心距 .103.1.3 齒輪模數(shù) .113.1.4 壓力角 α、螺旋角 β 和齒寬 b 123.1.5 齒輪的變位系數(shù) .133.2 各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定 .133.2.1 確定一檔齒輪的齒數(shù) .133.2.2 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) .143.2.3 確定其他檔位的齒數(shù) .153.2.4 確定倒檔齒輪的齒數(shù) .153.2.5 確定齒輪輪齒尺寸 .153.3 本章小結 .16第 4 章 變速器齒輪的強度計算與材料選擇 174.1 齒輪的主要失效形式 .174.2 齒輪的強度計算及材料接觸應力 .174.2.1 齒輪彎曲強度計算 .174.2.2 齒輪材料接觸應力 .194.3 本章小結 .21第 5 章 變速器軸的設計與校核 22下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985I5.1 變速器軸的結構和尺寸 .225.1.1 軸的結構 .225.1.2 軸的尺寸 .225.2 軸的校核 .235.2.1 第一軸的強度與剛度校核 .235.2.2 第二軸的強度與剛度校核 .245.3 本章小結 .26第 6 章 變速器同步器與操縱機構的設計 276.1 同步器設計 .276.1.1 同步器的工作原理 .276.1.2 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 .286.2 變速器的操縱機構 .306.2.1 操縱機構的功用 .306.2.2 操縱機構的設計要求 .316.2.3 變速器的換檔位置 .326.3 本章小結 .32第 7 章 軸承的選用與壽命計算 337.1 第一軸軸承選用與計算 337.2 第二軸軸承選用與計算 .337.3 本章小結 .34結 論 41致 謝 42參考文獻 43下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器II下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985III第 1 章 緒論1.1 本設計的目的和意義隨著我國汽車工業(yè)不斷的壯大，以及汽車行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設計出經濟實惠，工作可靠，性能優(yōu)良汽車已經是當前汽車設計者的緊迫問題。為了發(fā)揮發(fā)動機的最佳性能，就必須有一套傳動效率高，維修保養(yǎng)成本低，能夠帶來駕駛樂趣變速裝置，來協(xié)調發(fā)動機的轉速和車輪的實際行駛速度。該課題針對機械專業(yè)學生，使學生了解變速器的設計，通過本課題的研究使學生完成理論課程的實踐總結，獲得一定的工程設計工作方法，可以更好的學習并掌握現(xiàn)代汽車設計與機械設計的全面知識和鍛煉學生利用所學知識分析問題和解決問題的能力。1.2 變速器的發(fā)展在汽車變速箱 100 多年的歷史中，主要經歷了從手動到自動的發(fā)展過程。目前世界上使用最多的汽車變速器為手動變速器（MT） 、自動變速器（AT） 、手自一體變速器（AMT） 、無級變速器（CVT） 、雙離合變速器（DCT）五種型式。（1）手動變速器(MT)手動變速器（Manual Transmission）采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個定值。曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點，阻礙了汽車高速發(fā)展的步伐，手動變速器會在不久被淘汰，從事物發(fā)展的角度來說，這話確實有道理。但是從目前市場的需求和適用角度來看，手動變速器不會過早的離開。首先，從商用車的特性上來說，手動變速器的功用是其他變速器所不能替代的。其次，對于老司機和大部分男士司機來說，他們的最愛還是手動變速器。第三，隨著生活水平的不斷下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器IV提高現(xiàn)在轎車已經進入了家庭，對于普通工薪階級的老百姓來說，經濟型轎車最為合適，手動變速器以其自身的性價比配套于經濟型轎車廠家，而且經濟適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。（2）自動變速器（AT）自動變速器（AutomaticTransmission） ，利用行星齒輪機構進行變速，它能根據油門踏板程度和車速變化，自動地進行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。雖說自動變速汽車沒有離合器，但自動變速器中有很多離合器，這些離合器能隨車速變化而自動分離或合閉，從而達到自動變速的目的。（3）手動/自動變速器（AMT）此型車在其檔位上設有“+” 、 “-”選擇檔位。在 D 檔時，可自由變換降檔(-)或加檔(+)，如同手動檔一樣。自動—手動變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式—為了駕駛樂趣使用手動檔，而在交通擁擠時使用自動檔，這樣的變速方式對于我國的現(xiàn)狀還是非常適合的。（4）無級變速器（CVT）當今汽車產業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶對于汽車性能的要求是越來越高的。汽車變速器的發(fā)展也并不僅限于此，無級變速器便是人們追求的“最高境界” 。無級變速系統(tǒng)不像手動變速器或自動變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個滑輪和一個鋼帶來變速，其傳動比可以隨意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動變速器“突然換檔” 、油門反應慢、油耗高等缺點。（5）雙離合變速器（DCT）DCT 結合了手動變速器的燃油經濟性和自動變速器的舒適性，它是從傳統(tǒng)的手動變速器演變而來，目前代表變速器的最高技術。雙離合變速器(Dual Clutch Transmission) DCT 有別于一般的自動變速器系統(tǒng)，它基于手動變速器而又不是自動變速器，除了擁有手動變速器的靈活性及自動變速器的舒適性外，還能提供無間斷的動力輸出。而傳統(tǒng)的手動變速器使用一臺離合器，當換擋時，駕駛員須踩下離合器踏板，使不同擋的齒輪做出嚙合動作，而動力就在換擋期間出現(xiàn)間斷，令輸出表現(xiàn)有所斷續(xù)。 下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985V針對中國變速器市場發(fā)展趨勢，GLOBAL INSIGHT的亞洲區(qū)技術分析師段誠武博士闡述了幾點自己的見解： （1）在短期內，手動檔變速器仍然占據主要份額，而自動檔變速器將有更大的增長空間。（2）鑒于中國市場情況的復雜性，長期來看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢，沒有哪一種形式變速器會成為最后的贏家。（3）在中國市場，從技術支持、目前的市場份額以及設備提供這幾個方面來看 AMT 與 LPG、AUTOE 和汽油、CVTE 和混合動力以及 DCT 和柴油都具有相似性。（4）從長遠來看，中國本土的企業(yè)應該更加關注 DCT 這個產品，因為它將有非常好的前景。1.3 變速器的設計要求（ 1） 應 保 證 汽 車 具 有 高 的 動 力 性 和 經 濟 性 指 標 。 在 汽 車 整 體 設 計 時 ，根 據 汽 車 載 重 量 、 發(fā) 動 機 參 數(shù) 及 汽 車 使 用 要 求 ， 選 擇 合 理 的 變 速 器 擋 數(shù)及 傳 動 比 ， 來 滿 足 這 一 要 求 。（ 2） 工 作 可 靠 ， 操 縱 輕 便 。 汽 車 在 行 駛 過 程 中 ， 變 速 器 內 不 應 有 自動 跳 擋 、 亂 擋 、 換 擋 沖 擊 等 現(xiàn) 象 的 發(fā) 生 。 為 減 輕 駕 駛 員 的 疲 勞 強 度 ， 提高 行 駛 安 全 性 ， 操 縱 輕 便 的 要 求 日 益 顯 得 重 要 ， 這 可 通 過 采 用 同 步 器 和預 選 氣 動 換 擋 或 自 動 、 半 自 動 換 擋 來 實 現(xiàn) 。（ 3） 重 量 輕 、 體 積 小 。 影 響 這 一 指 標 的 主 要 參 數(shù) 是 變 速 器 的 中 心 距 。選 用 優(yōu) 質 鋼 材 ， 采 用 合 理 的 熱 處 理 ， 設 計 合 適 的 齒 形 ， 提 高 齒 輪 精 度 以及 選 用 圓 錐 滾 柱 軸 承 可 以 減 小 中 心 距 。（ 4） 傳 動 效 率 高 。 為 減 小 齒 輪 的 嚙 合 損 失 ， 應 有 直 接 擋 。 提 高 零 件的 制 造 精 度 和 安 裝 質 量 ， 采 用 適 當 的 潤 滑 油 都 可 以 提 高 傳 動 效 率 。（ 5） 噪 聲 小 。 采 用 斜 齒 輪 傳 動 及 選 擇 合 理 的 變 位 系 數(shù) ， 提 高 制 造 精度 和 安 裝 剛 性 可 減 小 齒 輪 的 噪 聲 。1.4 設 計 內 容 與 思 路1.4.1 設 計 內 容下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器VI1、 齒 輪 主 要 參 數(shù) 的 選 擇 設 計 與 校 核 計 算2、 齒 輪 軸 的 設 計 與 校 核 計 算3、 同 步 器 的 設 計 計 算4、 軸 承 的 選 擇 設 計 與 校 核 計 算5、 用 CATIA 軟 件 進 行 三 維 建 模1.4.2 設 計 思 路查 看 變 速 器 相 關 資 料 ， 理 解 變 速 器 的 結 構 組 成 與 工 作 原 理 ， 先 對 變速 器 進 行 整 體 布 置 ， 包 括 整 體 的 傳 動 方 案 和 倒 檔 的 布 置 。 其 次 次 變 速 器中 的 齒 輪 和 軸 進 行 設 計 計 算 ， 只 要 確 定 了 齒 輪 和 軸 的 尺 寸 就 可 以 用 CAD進 行 草 圖 的 繪 制 ， 在 此 基 礎 上 對 同 步 器 進 行 設 計 計 算 ， 進 一 步 完 善 草 圖 。對 各 個 部 分 進 行 校 核 計 算 ， 查 看 其 尺 寸 是 否 滿 足 使 用 要 求 ， 如 果 不 正 確可 以 對 其 進 行 修 改 。 著 重 分 析 同 步 器 和 操 縱 機 構 的 工 作 原 理 ， 對 其 進 行細 化 處 理 ， 并 出 一 張 的 操 縱 機 構 圖 紙 。 當 CAD 二 維 圖 紙 繪 制 完 成 后 ，0A用 CATIA 軟 件 進 行 三 維 建 模 ， 并 仿 真 運 動 ， 立 體 結 構 能 更 直 觀 的 把 變 速器 呈 現(xiàn) 出 來 ， 也 能 把 內 部 機 構 的 配 合 看 的 更 清 楚 。1.5 本 章 小 結本 章 對 變 速 器 的 發(fā) 展 歷 史 和 未 來 的 方 向 進 行 了 初 步 了 解 ， 我 還 是 對手 動 變 速 器 的 未 來 比 較 樂 觀 ， 因 為 它 有 巨 大 的 市 場 。 本 章 還 明 確 了 該 設計 的 目 的 和 意 義 ， 設 計 會 嚴 格 按 照 目 的 去 做 ， 保 證 了 不 會 偏 離 方 向 。 變速 器 的 設 計 要 求 是 需 要 嚴 格 遵 守 的 ， 因 為 這 直 接 關 系 到 變 速 器 的 安 全 性和 舒 適 性 ； 最 后 還 對 本 次 設 計 的 設 計 內 容 和 設 計 思 路 進 行 了 展 開 ， 進 一步 明 確 了 設 計 方 案 。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985VII第 2 章 變速器的整體結構方案設計2.1 變速器傳動機構的型式選擇與結構分析變速器的種類很多，按其傳動比的改變方式可以分為有級、無級和綜合式的。有級變速器按根據前進檔檔數(shù)的不同，可以分為三、四、五檔和多檔變速器；而按其軸中心線的位置又分為固定軸線式、螺旋軸線式和綜合式的。其中固定軸式應用廣泛，有兩軸式和三軸式之分，前者多用于發(fā)動機前置前輪驅動的汽車上，而后者多用于發(fā)動機前置后輪驅動的汽車上。2.1.1 變速器傳動方案的比較圖 2-3 是三軸式五檔變速器傳動方案。它們的共同特點是：變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上，經嚙合套將它們連接得到直接檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機轉矩經變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因為直接檔的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進檔位工作時，變速器傳遞的動力需要經過設置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機構，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結構的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接檔以外的其他檔位工作時，三軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點。在檔數(shù)相同的條件下，各種三軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換檔方式和倒檔傳動方案上有差別。圖 2-3a 所示方案，除一，倒檔用直齒滑動齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動。圖 2-3b、c、d 所示方案的各前進檔，均用常嚙合齒輪下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器VIII傳動； 圖 2-3d 所示方案中的倒檔和超速檔安裝在位于變速器后部的副箱體內，這樣布置除可以提高軸的剛度，減少齒輪磨損和降低工作噪聲外，還可以在不需要超速檔的條件下，形成一個只有四個前進檔的變速器。圖 2-3以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的檔位，其換檔方式可以用同步器或嚙合套來實現(xiàn)。同一變速器中，有的檔位用同步器換檔，有的檔位用嚙合套換檔，那么一定是檔位高的用同步器換檔，檔位低的用嚙合套換檔。變速器用圖 2-3c 所示的多支承結構方案，能提高軸的剛度。這時，如用在軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。圖 2-3c 所示方案的高檔從動齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時一檔和倒檔齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而中間檔的同步器布置在中間軸上是這個方案的特點。本設計采用 2-3b 的布置方案。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985IX2.1.2 倒檔的布置方案常見的倒檔結構方案有以下幾種：圖 2-4a 為常見的倒擋布置方案。在前進檔的傳動路線中，加入一個傳動，使結構簡單，但齒輪處于正負交替對稱變化的彎曲應力狀態(tài)下工作。此方案廣泛用于轎車和輕型貨車的四檔全同步器式變速器中。圖 2-4b 所示方案的優(yōu)點是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換擋困難。某些輕型貨車四檔變速器采用此方案。圖 2-4c 所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖 2-4d 所示方案針對前者的缺點做了修改，因而經常在貨車變速器中使用。圖 2-4e 所示方案是將中間軸上的一、倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖 2-4f 所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖2-4g 所示方案。其缺點是一、倒擋須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機構復雜一些。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器X圖 2-4綜合考慮，本次設計采用圖 2-4f 所示方案的倒檔換檔方式。2.2 本章小結本章分析比較了變速器傳動機構形式和結構，著重分析了動力布置形式和倒檔形式。經過分析和與別的結構進行對比，明確了動力傳遞路線，可以更合理的布置各個檔位的，選取了傳動更加簡單可靠的倒檔布置方式，為后面的設計計算打下了基礎。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985XI下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器XII第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇與齒輪設計本設計是根據 Polo 2011 款勁取 1.6 MT 實酷版而開展的，設計中所采用的相關參數(shù)均來源于此種車型，如表 3-1 所示：表 3-1主減速比 3.16 最大扭矩 155Nm/3750rpm最高時速 188km/h 最大功率 77kw/5000rpm輪胎型號 185/60R15 發(fā)動機型號 EA111整備質量 1155Kg3.1 變速器主要參數(shù)的選擇3.1.1 檔位數(shù)和傳動比為了降低油耗，提高燃油利用率，變速器的檔數(shù)應該適當增加。目前，乘用車一般用 4--5 個檔位的變速器。本設計也采用 5 個檔位。選擇最低檔傳動比時，應根據汽車最大爬坡度、驅動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅動輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。故有（3-maxaxmax0max )sinco( ???gfgriTTgIe ???1）則由最大爬坡度要求的變速器Ⅰ檔傳動比（3-2）??0maxiTrgie?式中 m——汽車總質量；g ——重力加速度；ψ max ——道路最大阻力系數(shù)；rr ——驅動輪的滾動半徑；Temax ——發(fā)動機最大轉矩；下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985XIIIi0——主減速比；η ——汽車傳動系的傳動效率。根據驅動車輪與路面的附著條件 ??2maxGriTgIe?求得的變速器 I 檔傳動比為：（3-3）TergIii?0max2?式中 G2——汽車滿載靜止于水平路面時驅動橋給路面的載荷；φ ——路面的附著系數(shù)，計算時取 φ =0.5--0.6。由已知條件：滿載質量 1530 kg； rr=286mm； η =0.95；f=0.03。根據公式（3-3）可得： igI =3.48。超速檔的的傳動比：(3-4)0maxmin37.iurpg?由已知條件： 91.0ing中間檔的傳動比理論上按公比為：（3-1minax??gq5）的等比數(shù)列，實際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動機參數(shù)的合理匹配。根據上式可得出：=1.398。q故有： 、 、 （修正為 1） 。49.2?gIi78.1gIi2.?gIVi3.1.2 中心距中心距對變速器的尺寸及質量有直接影響，所選的中心距、應能保證齒輪的強度。三軸式變速器的中心距 A，可根據對已有變速器的統(tǒng)計而得下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器XIV出的經驗公式進行初選。 （3-6）3ImaxATK?式中 K A ——中心距系數(shù)，對轎車取 K A =8.9~9.3（取 9.2） ；TI max ——變速器處于一檔時，輸出軸的輸出扭矩：TI max=Te max igI η =517.8N﹒m故可得出初始中心距 A=73.88mm。3.1.3 齒輪模數(shù)齒輪模數(shù)選取的一般原則：(1)為了減少噪聲應合理減小模數(shù)，同時增加齒寬；(2)為使質量小些，應該增加模數(shù)，同時減少齒寬； (3)從工藝方面考慮，各擋齒輪應該選用一種模數(shù)；(4)從強度方面考慮，各擋齒輪應有不同的模數(shù)。 對于轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應選得小些；對于貨車，減小質量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應選得大些。所選模數(shù)值應符合國家標準的規(guī)定。建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn（3-3max0.47neT?7）其中 =155Nm，可得出 mn=2.52。maxeT一檔直齒輪及倒檔齒輪的模數(shù) mmm （3-8）31ax0.T?通過計算 m=2.6。表 3-2 漸開線齒輪的標準模數(shù) m （摘自 GB/T1357-1987）mm第一系列 1 1.25 1.5 2.0 2.5 3 4 5 6 8 10 第二系列 1.75 2.25 2.75（3.25）3.5（3.75）4.5 5.5（6.5） 7 9 下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985XV注：優(yōu)先采用第一系列，括號內的模數(shù)盡可能不用由上可得： 5.2?nm3.1.4 壓力角 α、螺旋角 β 和齒寬 b壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。在本設計中變速器齒輪壓力角 α取國家規(guī)定的標準壓力角 20°。變速器斜齒輪螺旋角 一般范圍是 。螺旋角增大使齒輪嚙合??35~10的重合度系數(shù)增加、工作平穩(wěn)、噪聲降低，另外齒輪的強度也有所提高。但螺旋角太大，會使軸向力及軸承載荷過大。轎車變速器齒輪轉速高，又要求噪聲小，故螺旋角取較大值 。還應該注意，在選取斜齒輪螺旋角?30的時候，應該使中間軸上的軸向力平衡。第一、二軸上的軸向力經軸承蓋由殼體承受，因此，中間軸上全部齒輪的螺旋方向應該一律做成右旋，第一、二軸上的齒輪做成左旋。齒 輪 寬 度 b 的 大 小 直 接 影 響 著 齒 輪 的 承 載 能 力 ， b 加 大 ， 齒 的 承 載 能力 增 高 。 但 試 驗 表 明 ， 在 齒 寬 增 大 到 一 定 數(shù) 值 后 ， 由 于 載 荷 分 配 不 均 勻 ，反 而 使 齒 輪 的 承 載 能 力 降 低 。 所 以 ， 在 保 證 齒 輪 的 強 度 條 件 下 ， 盡 量 選 取較 小 的 齒 寬 ， 以 有 利 于 減 輕 變 速 器 的 重 量 和 縮 短 其 軸 向 尺 寸 。通 常 根 據 齒 輪 模 數(shù) 的 大 小 來 選 定 齒 寬 ：直齒 b=(4.5--7.5)m，mm斜齒 b=(6.5--8.5) ， mmnm第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長度增加，接觸應力降低，以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。已知： m=2.65.2?nm得：常嚙合齒輪齒寬取 20mm，2、3、5、檔齒輪齒寬取 17.5mm，倒檔和一檔齒輪齒寬取 13mm。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器XVI（注：為了保證裝配后的接觸寬度 b，通常取小齒輪的寬度 b 比大齒輪的1寬度 b 大 2--10mm。強度計算時 b= ）2 23.1.5 齒輪的變位系數(shù)變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。高度變位可增加小齒輪的齒根強度，使它達到和大齒輪強度想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點是不能同時增加一對齒輪的強度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質量指標，故采用得較多。變位系數(shù)的選擇原則 ：(1)對于高檔齒輪，應按保證最大接觸強度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。(2)對于低檔齒輪，為提高小齒輪的齒根強度，應根據危險斷面齒厚相等的條件來選擇大、小齒輪的變位系數(shù)。 (3)總變位系數(shù)越小，齒輪齒根抗彎強度越低。但易于吸收沖擊振動，噪聲要小一些。為了降低噪聲，對于變速器中除去一、二檔以外的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)應該逐檔增大。一、二檔和倒檔齒輪，應該選用較大的值。 3.2 各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定3.2.1 確定一檔齒輪的齒數(shù)已知一檔動比：（3-1092zigI??9）為了確定 Z9和 Z10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 ：?Z下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985XVII（3-mAz2??10）其中 A =73.88mm， m =3；故有 。選擇齒輪的齒數(shù)時應注意8.56?Z最好不使相配齒輪的齒數(shù)和為偶數(shù)，以減少因大、小齒輪的齒數(shù)間有公約數(shù)的機會，否則會引起齒面的不均勻磨損。則取 =57。當轎車三軸式的?變速器 時，則 ，此處取 =18，則9.3~5?gIi 范 圍 內 選 擇可 在 17~510Z10Z可得出 =39。9Z上面根據初選的 A 及 m 計算出的 可能不是整數(shù)，將其調整為整數(shù)?后，中心距有了變化，這時應從 及齒輪變位系數(shù)反過來計算中心距 A，Z再以這個修正后的中心距作為以后計算的依據。這里 修正為 57，則根據式（ 3-10）反推出 A=75mm。?Z3.2.2 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)由式（3-8）求出常嚙合齒輪的傳動比（3-91012zigI??11）由已知數(shù)據可得： 24.1z而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等，且斜齒輪中心距（3-?cos2)(1zmAn??12）由此可得：下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器XVIII（3-nmAz?cos21??13）根據已知數(shù)據可計算出： 。5321Z聯(lián)立方程式可得： =20、 =33。可計算出一檔實際傳動比為 ，實際螺旋角 =.1?gi 2??303.2.3 確定其他檔位的齒數(shù)二檔傳動比（3-8712zigI??14）（3-15）nmAz?cos2?故有： 5387??Z聯(lián)立方程式得： 。2,187按同樣的方法可分別計算出：三檔齒輪 ；五檔齒輪26,75?Z。34193?Z，3.2.4 確定倒檔齒輪的齒數(shù)取 Z =22，13A= （3-2)(1Zm??16）得 Z +Z =58，分配 Z =17，Z =40，121219.3?ri下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985XIX倒擋軸與中間軸的中心距 =50.7mm2)(13.zmA??，為了防止干涉，11、12 齒輪齒頂圓保持 0.5mm 以上間隙則有 ，d =90.6mmD?251113.2.5 確定齒輪輪齒尺寸齒頂高： ，mha??*1*a斜齒輪齒頂高為 2.5mm，直齒輪齒頂高為 2.6mm齒根高： ，caf?)(* 25.0*8?cha，斜齒輪齒根高為 3.1mm，直齒輪齒根高為 3.25mm3.3 本章小結本章對變速器齒輪的主要參數(shù)進行了設計計算，確定了齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角，斜齒輪的螺旋角等。齒輪參數(shù)的確定為后來的 CATIA 參數(shù)化建模提供了依據，可以利用漸開線畫法進行三維制圖，也為草圖的繪制確定了分度圓的直徑。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器XX第 4 章 變速器齒輪的強度計算與材料選擇4.1 齒輪的主要失效形式齒輪的主要失效形式有：輪齒的折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合和塑性形變。4.2 齒輪的強度計算及材料接觸應力與其他機械設備使用的變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級、支撐方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于 7 級。因此，比用于計算通用齒輪強度公式更為簡化一些的計算公式來計算汽車齒輪，同樣、可以獲得較為準確的結果。在這里所選擇的齒輪材料為 40Cr。4.2.1 齒輪彎曲強度計算（1）直齒輪彎曲應力 W?（4-btyKFfw?10?1）式中 ——彎曲應力（MPa） ；W?下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985XXI102/tgFTd?——一檔齒輪 10 的圓周力（N） ；其中 為計算10tF gT載荷（N·mm） ， d 為節(jié)圓直徑?！獞邢禂?shù)，可近似取 1.65；K?——摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取 1.1，從動齒輪取 0.9；fb ——齒寬（mm） ，t ——端面齒距（mm） ；y ——齒形系數(shù)，如圖 4-1 所示。圖 4-1 齒形系數(shù)圖當處于一檔時，中間軸上的計算扭矩為：（4-2）92max10gezT??可求得 =139500NgT?下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器XXII故由 可以得出 ；再將所得出的數(shù)據代入式（4-1）可dTFg/210?10tF得 MPaw6.84910?5?當計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩 時，一檔直齒輪maxeT的彎曲應力在 400--850MPa 之間。（2）斜齒輪彎曲應力 w?（4-3）tFKby???式中 為重合度影響系數(shù)，取 2.0；其他參數(shù)均與式（4-1）注釋相K?同， ，選擇齒形系數(shù) y 時，按模數(shù)在圖（ 4-1）中查得。1.50??二檔齒輪圓周力： （4-8782gttTFd?4）根據斜齒輪參數(shù)計算公式可得出： =5370.1N87tt齒輪 8 的齒數(shù) z=22，可查表（4-1）得： 。13.0?y故可求得： MPaw5.28??同理可得： 197依據計算二檔齒輪的方法可以得出其他檔位齒輪的彎曲應力，其計算結果如下：三檔： ； MPaw3.265??Paw2176??下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985XXIII五檔： ； MPaw1.293??MPaw3.204??當計算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時，對常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應力在 180--350MPa 范圍內。因此，上述對直齒輪和斜齒輪的計算結果均符合彎曲強度要求。4.2.2 齒輪材料接觸應力 齒輪接觸應力（4-5）10.48()j zbFE????式中 ——齒輪的接觸應力（MPa） ；j?F ——齒面上的法向力（N） ， ；1/(cos)F???——圓周力在（N） ；1——節(jié)點處的壓力角（ °） ；?——齒輪螺旋角（°） ；?E ——齒輪材料的彈性模量（MPa） ，查資料可取 ；3190EMPa??B ——齒輪接觸的實際寬度；——主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑（mm） ；zb?、直齒輪： （4-sinzr???6）（4-sibr7）斜齒輪： （4-8）2(sin)cozr????下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985 手動三軸五檔變速器XXIV（4-9）2(sin)cobr????其中， 分別為主從動齒輪節(jié)圓半徑（mm） 。zbr、將作用在變速器第一軸上的載荷 作為計算載荷時，變速器齒輪的maxeT許用接觸應力 見表 4-1：j?表 4-1/MPaj?齒輪滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪一檔和倒檔 1900-2000 950-1000常嚙合齒輪和高檔 1300-1400 650-700通過計算可以得出各檔齒輪的接觸應力分別如下：一檔： =1849MPa；二檔： =1206.4MPa；三檔： =1191.5MPa1j?2j?3j?五檔： =1239.7MPa5j對照上表 4-1 可知，所設計變速器齒輪的接觸應力基本符合要求。4.3 本章小結本章分析了齒輪的主要失效形式，并對所設計的齒輪進行了強度和接觸應力的計算，通過計算發(fā)現(xiàn)齒輪符合設計要求，能夠保證使用要求。齒輪的校核計算時非常關鍵的一步，因為它可以檢測以前的選取和計算正確與否，防止最后更多錯誤的產生。下載后文件包含有 CAD 圖紙和說明書,咨詢 Q 197216396 或 11970985XXV第 5 章 變速器軸的設計與校核5.1 變速器軸的結構和尺寸5.1.1 軸的結構第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內腔的軸承上，其軸徑根據前軸承內徑確定。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實現(xiàn)。第一軸長度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應與離合器從動盤轂的內花鍵統(tǒng)一考慮。第一軸如圖 5-1 所示：圖 5-1 變速器第一軸中間軸分為旋轉軸式和固定軸式。本設計采用的是旋轉軸式傳動方案。由于一檔和倒檔齒輪較小，通常和中間軸做成一體，而高檔齒輪則分別用鍵固定在軸上，以便齒輪磨損后更換。5.1.2 軸的尺寸變速器軸的確定和尺寸，主要依據結構布置上的要求并考慮加工工藝