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汽车变速箱齿轮设计上的一点思考

一汽哈尔滨变速箱厂关建成

摘要：本文主要介绍了汽车变速箱齿轮设计过程中关于齿轮载荷谱、齿轮噪音指标的确定以及重合度、齿轮修形对齿轮的影响。

关键词：齿轮设计；齿轮载荷谱；齿轮噪音指标；重合度；修形。

传统机械式汽车变速箱齿轮设计中，主要是确定齿轮齿数、模数、压力角、螺旋角等主要参数，这些参数直接影响到齿轮的强度与噪音等关键因素。上述参数在变速箱中如何选用也都有相应的计算公式。也可以根据相应的公式计算出齿轮相关尺寸及强度。在这里就不累述。特别是目前计算机的广泛普及，通过软件计算，设计齿轮已经变为看起来是一件很容易的事。但是软件只是工具，怎样设计出更加合理齿轮是最终还必须要人来决定。本文主要想就以下几个方面提出一点想法，供大家参考。

（一）齿轮载荷谱的制定

载荷谱的制定是齿轮强度计算中最重要的一步。传统理论方法是简单地利用理论最大载荷计算得出的齿轮承受应力，与齿轮材料的许用应力进行对比，计算出所谓的“安全系数”。但是在齿轮实际使用过程中，又与理论上有很多不同：

载荷的不同：

在实际使用过程中，齿轮不会始终恒定地承受额定载荷，由于路况、紧急制动、起步等工况，都会使变速箱等传动系零件，产生巨大的冲击载荷。这些载荷往往大大高于额定载荷，而车辆在良好路面行驶时的载荷又往往低于额定载荷。所以在制定试验方法时，要进行技术上的处理例如剔出低于50%以下和高于120%以上的峰值载荷，或直接用额定载荷；

齿轮工作循环次数的不同：

在实际使用过程中，不同档位的齿轮工作循环次数肯定是不同。同一变速箱匹配不同车型的使用工况也是不同。比如说，牵引车与工程自卸车。在使用上就有本质的不同。工程车低档与倒档的利用率较牵引车高，牵引车由于经常在高速公路上行驶。高档区齿轮的使用率较工程车高。所以载荷谱的制定就要充分考虑变速箱的所匹配车型的具体使用用途，作道“因车而异”。

针对上述的不同，工程技术人员在实际的齿轮设计工作中，往往通过对比同类产品设定一个比较安全允许强度即所谓的“经验值”。这个往往根据经验而定，材料、制造工艺、档位、工况的不同，许用值也不同，只能定性却无法准确量化。

那么，产品设计过程中，如何系统准确地结合道路载荷谱，来确定，设计载荷谱呢？

众所周知齿轮材料的抗疲劳性能是通过试验确定的，通过在不同应力ζ下，引起疲劳破坏所经历的不同的循环次数N 。即可得到如图所示的疲劳曲线，即通常所说的ζ-N 曲线（图-1）。汽车变速箱齿轮的失效又往往都是由高周疲劳引起的，所以齿轮材料研究的是材料的循环次数大于104高周疲劳区CD ζm N = C （1-1）

式中m 为双对数坐标中有限寿命疲劳曲线CD 段的斜率，该值为试验测定值。对于国内常用汽车齿轮材料，弯曲应力m 值一般为

6.8，日系用齿轮钢材一般弯曲应力为

7.5，接触应力为6.75。循环基数可确定为107。确定了m 值与循环基数后即可确定准确的材料ζ-N 曲线。某些文献中提到的超载台架试验的理论依据也同样参照齿轮材料的疲劳曲线，即C 为常数，试验时增大ζ值，N 值就会大大缩短。

通过计算，得出的齿轮所承受应力ζ及实际循环次数N 两个参数。就可准确地确定齿轮载荷位于材料ζ-N 曲线的坐标, 坐标点与曲线纵轴交点之比为“安全系数”，与曲线横轴交点之比为“损伤率”。两个参数的结合应用才更加合理，才能够保证齿轮设计的安全性与经济性。。

下面通过国外某款变速箱的载荷谱的确定，来简要说明这一过程：

1. 确定使用寿命（例：80万km ）；

2. 根据各档的使用频度分配行驶里程（例：某档行驶里程为L ）；

3. 根据轮胎滚动直径D ，减速比I 。确定各个档位在实际里程下的啮合次数N 1 ，对于同时参与多个档位啮合的齿轮，应考虑到进行载荷叠加。（1-2）

4. 换算到发动机最大输出扭矩载荷下的齿轮啮合次数N 2。确定发动机扭矩适用频度K%（载荷频度）：

根据弯曲应力计算公式可知，弯曲应力值与载荷成正比，可求得弯曲应力情况下：

ζm ·N 2 = N 1·(K%·ζ) m

N 2 = N 1·(K%) m (1-3) 根据接触应力计算公式可知，弯曲应力值与载荷1/2次方成正比，可求得弯曲应力情况下：接触应力情况下：

S m ·N 2 = N 1·(K%·S) m/2

N 2 = N 1·(K%) m/2 (1-4)

5.按最大扭矩载荷，计算相应弯曲应力值及接触应力值。

6.根据循环次数N 2及实际承受应力ζ,确定该点处于坐标系中位置，得出“安全系数”与“损伤率”两个参数。

图-2

通过上述计算就可以将变速箱齿轮的实际载荷，使用寿命等更为准确地予以表达。设计载荷谱与实际载荷更加接近。

目前国内汽车变i D L

N 1??=

速箱齿轮疲劳寿命试验标准除企业自行规定的以外，一般的情况下参照QC/T568方法执行。虽然该标准基本上满足国内大多数机械式变速箱的使用要求。但对于6档以上的多档变速箱以及不同使用条件变速箱没有更加详实的要求。也明显存在着台架试验与用户实际使用过程中反映的问题不一致的情况。虽然整车厂往往通过各种道路试验来最终产品定型。但是设计载荷谱更加贴近于实际将会为产品的设计奠定良好的基础。目前变速箱生产厂家应以此QC/T568标准为基础。结合道路载荷谱计算设计载荷谱。同时应细分产品类别，区别对待。虽然这一工作是系统工程牵扯范围广、投入大，但是却势在必行。可以由易到难、一步一步积累，逐渐到拓展全系列产品。

(二)齿轮噪声指标的考虑

齿轮设计过程中为了达到降低噪声的目的，主要是通过减少齿面啮合的滑动比和摩擦力的突变量这两个因素来实现的。

在齿轮基圆附近的渐开线的曲率变化很大，敏感性很高，齿面啮合时的接触滑动比也非常大。因此，在基圆附近牙齿传力时，力的变化比较激烈，齿面光洁度对力的影响也非常大，因此容易引起牙齿的振动，产生较大的噪声。所以在设计齿轮时，应该使啮合起始圆s d 尽量远离基圆，越远越好。但是它又和齿形重合度和长齿制有矛盾，后者也是降低啮合噪声的重要因素。一般会对远离基园的距离加以限制，有的公司将啮合起始点距基圆的径向距离控制在大于0.01英寸。有的规定啮合起始压力角不小于8度到10度。一般的采用s d 距b d 径向距离不小于1/5的法向齿距。上述各个企业的要求虽有不同但是差别不大总的原则也就是使啮合起始圆s d 尽量远离基圆，。就目前而言

随着计算机广泛普及计算公式也早已实现软件化。将啮合起始压力角或者啮合起始点距离基圆距离全部计算出来统筹考虑也是很容易实现的。

（1）噪声指标。

控制最大滑动比的噪声指标cg β的公式为

（2-1）

式中，b d —基圆直径，有上标点的为相配齿轮；s d －啮合起始圆

直径；tn －法向齿距

啮合起始圆s d 的大小，取决于相配齿轮的齿顶圆直径a

d '。相配齿11.0≤+=s n b cg d t d βcg β

轮的外径越大，啮合起始圆s d 越小，距基圆越近。而决定外径的可变

因素除齿高系数a h 外，主要是变位系数的大小。因此，恰当地分配两

个齿轮的变位系数就可获得的条件。

（2）噪声指标z β

但对升速齿轮，特别是升速较大的齿轮，只采用这一个方法还不足以达到降低噪声目的，还要有第二项噪声指标z β来控制。

从主动齿轮的节圆到其啮合起始圆的这段齿形弧段，称为进弧区；从节圆到其齿顶，这段齿形称为退弧区。齿轮在啮合传动过程中，齿面有摩擦阻力。当齿面接触由进弧区移到退弧区时，摩擦阻力的方向在节圆处发生突变，且此时的突变量最大，是它本身的2倍。这时产生的噪声最大。采用退弧大于进弧的设计，可以获得较小噪声的齿轮副，进弧等于或小于零的齿轮副，啮合噪音最低。

根据上述理论，提出另一个噪声控制指标z β，计算式如下

（2-2）式中，2/22max b a d d -=ρ—齿顶的齿形曲率半径，脚标“1”者为主

动齿轮，“2”为从动齿轮。减小从动齿轮的外径和增大主动齿轮的外径，即可获得1

（三）齿轮重合度对齿轮的影响

以直齿轮为例。齿轮在啮合运转过程中，同时接触的齿数经常是在发生变化。发生变化的瞬间齿轮载荷发生突变、形成冲击力。而这一时刻也是齿轮强度与啮合噪音影响最大的时候。如图-3：

图-3

1tan 2tan 21m ax 12m ax 2<--=

s b s b z d d αραρβ0.1cg ≤β

图中所示齿面中红色部分为K齿啮合区(K为εα整数值)，蓝色部分为K+1齿啮合区。从图中可以看出随着重合系数的增大1齿啮合区逐渐缩小，载荷变化逐渐趋于平稳。齿轮最大载荷的作用线也不断移向齿根，齿轮的承载能力不断提高。当重合度继续增大大于2后，载荷整体降低，但是由于载荷波动较为显著，噪音也存在增大的可能。所以说重合度小数部分趋近于是整数，或达到整数，从理论上来讲，载荷平稳，噪音低。上述结论，是建立在在无尺寸偏差、无变形的几何齿轮的啮合基础上的。

斜齿轮的齿面接触情况比较复杂，不但是单个牙齿的接触长度随它在接触区的位置的不同而有所不同，而且，同时接触的牙齿的接触线长度总合，也在变化着。齿轮传动的总载荷是沿着齿面接触线均匀分布着。所以齿面受力情况也不断地变化着。

斜齿轮的齿形重合度εα轴向重合度εβ两部分组成，

设计齿轮时，应尽可能地使齿形重合度εα轴向重合度εβ接近于整数；

尽可能采用大的齿形重合度εα，εα对于噪音的影响大于εβ的影响；

尽可能采用大的总重合度，以减小接触线总长变化时引起齿面载荷变化的幅度。

（四）齿轮的修形

通过齿轮的修形明显改变了齿轮运转的平稳性，降低了齿轮的噪音和振动。提高了齿轮的承载能力，延长了齿轮的使用寿命。

齿形修整：

为了避免提前接触，根据计算出来的齿形重合度来确定齿形修整。总的原则将齿形内的多齿啮合区进行修整。一般情况下，可以简单的理解为修形后理论啮合全部为单齿啮合。修形通常采用如下几种方法：

单个齿轮齿顶以及齿根同时修形，与之配对的齿轮不修形

一对齿轮齿顶修形

一对齿轮齿顶、齿根全部修形，

多数采用两个齿轮同时修形。这样每个齿轮的修整量可以小一些，下面就一对齿轮齿顶修形的方法进行一下原理介绍：修形起始高度，应从载荷突变的起始点开始修形。单齿啮合区开始向齿顶方向修形，修形起始圆半径的确定可以通过计算法与作图

法推导出：

（1）计算法：见(4-1)

主动轮修形起始圆半径Ra1

ρ1 = L －ρ2

式中Rb1 —齿轮基圆半径；

Rb2 —对啮齿轮基圆半径；

Rf2 —对啮齿轮齿顶圆半径；

绘制方法见图-5

1. 作啮合轨迹线；

2. 取对啮齿轮齿顶圆与啮合轨迹线交点；

3. 以该点为圆心，以基节Pb 为半径作圆；

4. 基节Pb 圆与啮合轨迹线的交点到齿轮圆心的距离为修形起始

20221)A ()Rb Rb L ++=（2

2222)Rb ((Rf -=）ρ21211)Rb ()Pb Ra ++=（ρ

图-5

修形量的大小各个企业、国家标准要求各有不同。

美国UN 公司经验公式，

美国EATON 公司使用的修形量，基本在0.005-0.003mm 之间。由上述两种方法可以看出，齿轮有效齿顶圆直径对齿轮修形有着重要的影响。也就是说齿轮在控制齿顶圆直径的同时，齿顶倒角也应控制，即有效齿顶圆直径应进行相对严格的控制，否则会有降低齿轮实际啮合重合度的可能，这样的话，齿轮在轻载或者空载啮合的情况下，齿轮修形后会影响齿轮运转的平稳性。

齿向修整

由于齿轮受载变形，轴的变形，壳体的精度和变形，以及这些零件的制造误差，都必然会引起齿端接触的现象。所以齿向修整非常有必要。行之有效的方法是采用鼓形齿：

鼓形齿的确定方法有很多，各国企业标准还不统一。

另外一种重要的齿向修整就是螺旋角修整，即要求实际的螺旋角与理003.0m 0075.0±=δ

论螺旋角有适当的差值，以补偿齿轮在全工况下多种原因造成螺旋角畸变的齿向，实现齿宽方向均与受载荷。

图-6

应该说，汽车齿轮的工作条件变化很大，载荷及牙齿弹性变形时时有变化。齿轮修形的具体条件，很难计算准确，在以前国外企业采用试验的方法来确定，我国80年代引进的某款日本日野变速箱采用的螺旋角修整即为试验法获得数据。

但是随着目前计算机普及，特别是变速箱分析软件的应用。齿轮修形完全可以通过计算模拟加载荷，根据不同载荷的齿轮错位。确定更加准确细致的齿轮修形。图-8、图-9为某一齿轮修形前后，齿轮载荷的情况。

图-7 图-8

参考资料：

机械设计纪名刚主编1995年高等教育出版社

高强度齿轮设计[日]仙波正庄1981年

汽车变速器齿轮优化设计，张学孟1987年

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目录序言 (4) 第一节转向系方案的选择 (4) 一、转向盘 (4) 二、转向轴 (5) 三、转向器 (6) 四、转向梯形 (6) 第二节齿轮齿条转向器的基本设计 (7) 一、齿轮齿条转向器的结构选择 (7) 二、齿轮齿条转向器的布置形式 (9) 三、设计目标参数及对应转向轮偏角计算 (9) 四、转向器参数选取与计算 (10) 五、齿轮轴结构设计 (12) 六、转向器材料 (13) 第三节齿轮齿条转向器数据校核 (13) 一、齿条强度校核 (13) 二、小齿轮强度校核 (15) 三、齿轮轴的强度校核 (18) 第四节转向梯形机构的设计 (21) 一、转向梯形机构尺寸的初步确定 (21) 二、断开式转向梯形机构横拉杆上断开点的确定 (24) 三、转向传动机构结构元件 (24) 第五节参考文献 (25)

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目录一、前言 (2) 二、课程设计任务书说明书 (3) 三、电动机的选择 (4) 四、传动零件设计计算 (6) 一、带的确定 (6) 二、齿轮的设计 (8) 三、轴的结构设计及计算 (13) 五、箱体的结构及其附件设计 (20) 六、密封件，润滑剂及润滑方式的选择 (23) 七、心得体会 (23) 八、参考文献 (24)

一、前言机械设计课程设计是机械设计课程中重要的综合性与实践性教学环节，是培养学生动手能力的重要方法，设置课程设计的基本目的为： 1综合运用机械设计课程和其他先修课程的知识，分析和解决机械设计问题，进一步巩固、加深和拓展所学的知识。 2 通过设计实践逐步树立正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉和掌握机设的一般规律，培养分析问题和解决问题的能力。 3 通过设计计算、绘图以及运用技术标准、规范、设计手册等有关资料，进行全面的机械设计基本技能的训练。机械设计课程设计的题目常选择通用机械的传动装置，例如以齿轮减速器为主体的机械传动装置的设计等，设计内容包括：传动装置的总体设计；传动零件、轴、轴承、联轴器等的设计计算和选择；装配图零件图的设计；编写设计计算说明书。机械设计课程设计是在教师指导下由学生独立完成的，是对我们学生进行的第一次较为全面的设计训练。学生应明确设计任务，掌握设计进度，认真设计。每个阶段完成后要认真检查，提倡独立思考，有错误要认真修改，精益求精。课程设计进程的各阶段是相互联系的，设计时，零、部件的结构尺寸不是完全由计算确定的，还要考虑结构、工艺性、经济性以及标准化、系列化等要求，由于影响零、部件结构尺寸的因素很多，随着设计的进展，考虑的问题会更全面、合理，故后阶段设计要对前阶段设计中不合理机构尺寸进行必要的修改。所以，课程设计要边计算、边绘图，反复修改，设计和绘图交替进行。在设计中贯彻标准化、系列化与通用化可以保证互换性、降低成本、缩短设计周期，是机械设计应遵循的重要原则之一，也是设计质量的一项评价指标。学习和善于利用长期以来所积累的宝贵经验设计经验和资料，可以加快设计进程，避免不必要的重复劳动，是提高设计质量的重要保证，也是创新的基础。然而，任何一项设计任务均可能有多种决策方案，应从具体情况出发，认真分析，既要合理吸取，又不可盲目的照搬、照抄。

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汽车齿轮的热处理工艺设计指导老师姓名：邵红红纪嘉明1 汽车齿轮零件图图 1 汽车齿轮

2 服役条件及提出的性能要求和技术指标 2.1 服役条件汽车齿轮主要作用是传递动力、改变运动方向。汽车齿轮的工作条件比机床要繁重得多，它们经常在较高的载荷下工作，磨损比较大。在汽车运行中由于齿根会经常受着突然变载的冲击载荷以及周期变动的弯曲载荷，会造成齿轮的脆性断裂或者弯曲疲劳破坏。齿轮的工作面承受压应力及摩擦力也比较大，由于经常换挡，齿的端部经常受到冲击，也会造成齿轮的端部破坏。 2.2 失效形式主要失效形式为疲劳断裂，表面损伤和磨损失效。 ①疲劳断裂。齿轮在应变力和摩擦力的长期作用下，导致齿轮点面接疲劳断裂。其产生是由于当齿轮受到弯曲应力超过其持久极限就出现疲劳破坏而超过材料抗弯强度，就造成断裂失效； ②表面损伤。 a点蚀：是闭合齿轮传动中最常见的损坏形式，点蚀进一步发展，表现为蚀坑至断裂； b硬化层剥落：由于硬化层以下的过渡区金属在高接触应力作用下产生塑性变形，使表面压应力降低，形成裂纹造成碳化层剥落。 ③磨损失效 a摩擦磨损：汽车、拖拉机上变速齿轮属于主载荷齿轮，受力比较大，摩擦产生热量较大，齿面因软化而造成塑性变形，在齿轮运转粘结而后又被撕裂，造成齿面摩擦磨损失效。 b磨粒磨损：外来质点进入相互啮合的齿面间，使齿面产生机械擦伤和磨损，比正常磨损的速度来得更快。 2.3 性能要求根据汽车齿轮的服役条件和失效形式，大致上讲，应主要满足齿轮材料所需的机械性能、工艺性能和经济性要求三个方面：（1）满足齿轮材料的机械性能 ①由于传递扭矩，齿根要求较大的弯曲应力和交变应力，因此要求表面高硬度、高耐磨性； ②由于齿轮转速变化范围广，齿轮表面承受较大的接触应力，并在高速下承受强烈的摩擦力，齿轮在交变力的作用下，长时间工作可能发生疲劳断裂，齿面在强摩擦作用下可能发生磨损和点蚀现象，因此要求齿面有高的接触疲劳强度；

行星齿轮变速箱课程设计讲解

《工程机械底盘设计》课程设计行星齿轮式变速箱传动方案设计任务书 2006级工程机械专业设计起止时间：2009年12月24日～2010年1月4日指导教师：侯红娟一．设计任务综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案二．设计内容 1.行星齿轮式变速箱传动方案设计； 2.齿轮传动设计； 3.绘制综合速度平面图，并分析构件的转速和转矩，确定换挡离合器的安装位置。三．设计参数四．设计要求 1.《工程机械底盘设计课程设计计算说明书》须打印或用学校统一印制的课程设计专用稿纸抄写；设计计算说明书要求层次分明，字迹工整，语句通顺，公式运用恰当，计算结果准确，传动方案实用。 2.综合速度平面图要求用AutoCAD 绘制或用坐标纸绘制。 3.计算过程不能省略，计算过程中的小数点后面保留两位。 4.按时独立完成设计任务，严禁相互抄袭。 5.在完成课程设计期间，必须遵守学院的各项规章制度。五．设计进度第一周完成＂设计内容＂中的第1、2项，第二周完成＂设计内容＂中的第三项和整理《设计计算说明书》。六．设计成果《工程机械底盘设计课程设计计算说明书》一份。《工程机械底盘设计课程设计计算说明书》装订顺序：封面—任务书—目录—说明书—封底。变速箱传动比输入转速输入转矩 1 i 2 i 3 i R i n （r/min) M （N.m ） 3.21 1.86 1.00 2.87 2010 995

目录一、综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案 (3) 1、已知条件 (3) 2、根据不等于1的传动比数目计算可列出的方程式数 (3) 3、根据方程式数计算方程组数（传动方案数） (3) 4、计算旋转构件数 (3) 5、给旋转构件命名 (3) 6、用构件名称组合方程式 (3) 7、绘制变速箱传动示意图 (5) 8、绘制传动简图、计算循环功率 (9) 二、齿轮传动设计 (12) 1、齿轮模数和齿圈分度圆直径确定 (12) 2、齿圈和太阳轮齿数计算 (12) 3、齿轮传动安装条件校核 (12) 三、绘制综合转速平面图，分析构件的转速并确定换档离合器位置 (14) 1、已知条件 (14) 2、构件转速平面图绘制 (14) 3、构件转速分析 (17) 4、换档离合器的位置确定 (18) 四、参考资料 (18)

汽车设计课程设计

西安交通大学汽车设计课程设计说明书载货汽车汽车动力总成匹配与总体设计姓名：班级：学号：专业名称：指导老师：日期：2104/12/1

题目：设计一辆用于长途运输固体物料，载重质量20t 的重型货运汽车。整车尺寸：11980mm×2465mm×3530mm 轴数：4；驱动型式：8×4；轴距：1950mm+4550mm+1350mm 额定载质量：20000kg 整备质量：11000kg 公路最高行驶速度：90km/h 最大爬坡度：大于30% 设计任务： 1) 查阅相关资料，根据题目特点，进行发动机、离合器、变速箱传动轴、驱动桥、车轮匹配和选型； 2) 进行汽车动力性、经济性估算，实现整车的优化匹配； 3) 绘制车辆总体布置说明图； 4) 编写设计说明书。本说明书将从整车主要目标参数的初步确定、传动系各总成的选型、整车性能计算、发动机与传动系部件的确定四部分来介绍本课程设计的设计过程。

1.整车主要目标参数的初步确定 1.1发动机的选择 1.1.1发动机的最大功率及转速的确定汽车的动力性能在很大程度上取决于发动机的最大功率。设计要求该载货汽车的最高车速是90km/h ，那么发动机的最大功率应该大于等于以该车速行驶时的行驶阻力功率之和，即: )76140 3600( 1 3 max max max a D a a T e u A C u f g m P ?+??≥ η （1-1）式中 max e P ——发动机最大功率，kW ； T η——传动系效率（包括变速器、传动轴万向节、主减速器的传动效率），参考传动部件传动效率计算得：95%95%98%96%84.9%T η=???=，各传动部件的传动效率见表1-1；表1-1传动系统各部件的传动效率 a m ——汽车总质量，a m =31 000kg （整备质量11 000kg,载重20 000kg ）； g ——重力加速度，g =9.81m ／s 2 ； f ——滚动阻力系数,由试验测得，在车速不大于100km/h 的情况下可认为是常数。轮胎结构、充气压力对滚动阻力系数有较大影响，良好路面上常用轮胎滚动阻力系数见表1-2。取0.012f =。表1-2良好路面上常用轮胎滚动阻力系数 D C ——空气阻力系数，取D C =0.9；一般中重型货车可取0.8~1.0；轻型货车或大客车0.6~0.8；

汽车齿轮齿条式转向器设计分解

" 汽车设计课程设计说明书题目：汽车齿轮齿条式转向器设计(3) - 系别：机电工程系专业：车辆工程班级：姓名：学号：指导教师：、日期： 2012年7月

汽车齿轮齿条式转向器设计摘要根据对齿轮齿条式转向器的研究以及资料的查阅，着重阐述了齿轮齿条式转向器类型选择，不同类型齿轮齿条式转向器的优缺点，和各种类型齿轮齿条式转向器应用状况。根据原有数据首先分析转向器的特点，确定总体的结构方案，并确定转向器的计算载荷以及转向器的主要参数，然后确定齿轮齿条的形式，接着对齿轮模数的选择确定，主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定，通过确定转向器的线传动比计算其力传动比以及齿轮齿条的结构参数，在以上的基础上选择主动齿轮、齿条的材料，受力分析，及对齿轮齿条的疲劳强度校核、齿根弯曲疲劳强度校核。修正齿轮齿条式转向器中不合理的数据。通过对齿轮齿条式转向器的设计，选取出相关的零件如：螺钉、轴承等，并在说明书中画出相关零件的零件图。通过说明书并画出齿轮齿条式转向器的零件图2张、装配图1张。关键词：齿轮齿条，转向器，设计计算 ^ 。

` 目录序言............................................. 错误!未定义书签。 1.汽车转向装置的发展趋势........................... 错误!未定义书签。 2.课程设计目的..................................... 错误!未定义书签。 3.转向系统的设计要求............................... 错误!未定义书签。 4.齿轮齿条式转向器方案分析......................... 错误!未定义书签。… 5.确定齿轮齿条转向器的形式......................... 错误!未定义书签。 6.齿轮齿条式转向器的设计步骤....................... 错误!未定义书签。已知设计参数.................................... 错误!未定义书签。齿轮模数的确定、主动小齿轮齿数的确定、压力角的确定、齿轮螺旋角的确定.............................................. 错误!未定义书签。确定线传动比、转向器的转向比.................... 错误!未定义书签。小齿轮的设计.................................... 错误!未定义书签。小齿轮的强度校核................................ 错误!未定义书签。齿条的设计...................................... 错误!未定义书签。 ~ 齿条的强度计算.................................. 错误!未定义书签。主动齿轮、齿条的材料选择........................ 错误!未定义书签。 7.总结............................................. 错误!未定义书签。参考文献........................................... 错误!未定义书签。致谢............................................. 错误!未定义书签。 $

变速器课程设计

目录一、机械式变速器的概述及其方案的确定 (2) 1、变速器的功用和要求 (2) 2、变速器传动方案及简图 (2) 3、倒档的布置方案 (3) 二、变速器主要参数的选择与主要零件的设计 (4) 1、变速器的主要参数选择 (4) 2、齿轮参数 (5) 3、各档传动比及其齿轮齿数的确定 (6) 4、轮的受力和强度校核 (8) 三、轴和轴承的设计与校核 (12) 1、轴的工艺要求 (12) 2、轴的设计 (12) 3、轴的校核 (13) 4、轴承的选择和校核 (17)

一.机械式变速器的概述及其方案的确定（一）变速器的功用和要求变速器的功用是根据汽车在不同的行驶条件下提出的要求，改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有适合的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。为保证汽车倒车以及使发动机和传动系能够分离，变速器具有倒档和空档。在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。对变速器的主要要求是： 1.应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。 2.工作可靠，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。 3.重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。 4.传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。噪声小。采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。（二）变速器传动方案及简图下图a所示方案，除一，倒档用直齿滑动齿轮换档外，其余各档为常啮合齿轮传动。下图b、c、d所示方案的各前进档，均用常啮合齿轮传动；下图d 所示方案中的倒档和超速档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工作噪声外，还可以在不需要超速档的条件下，很容易形成一个只有四个前进档的变速器。

汽车设计(课程设计)钢板弹簧(DOC)

汽车设计——钢板弹簧课程设计专业：车辆工程教师：R老师姓名：XXXXXX 学号：200XYYYY 2012 年7 月3 日

课程设计任务书一、课程设计的性质、目的、题目和任务本课程设计是我们在完成基础课、技术基础课和大部分专业课学习后的一个教学环节，是培养我们应用已学到的理论知识来解决实际工程问题的一次训练，并为毕业设计奠定基础。 1、课程设计的目的是：（1）进一步熟悉汽车设计理论教学内容；（2）培养我们理论联系实际的能力；（3）训练我们综合运用知识的能力以及分析问题、解决问题的能力。 2、设计题目: 设计载货汽车的纵置钢板弹簧 (1) 纵置钢板弹簧的已知参数序号弹簧满载载荷静挠度伸直长度U型螺栓中心距有效长度 1 19800N 9.4cm 118cm 6cm 112cm 材料选用60Si2MnA ,弹性模量取E=2.1×105MPa 3、课程设计的任务：（1）由已知参数确定汽车悬架的其他主要参数；（2）计算悬架总成中主要零件的参数；（3）绘制悬架总成装配图。二、课程设计的内容及工作量根据所学的机械设计、汽车构造、汽车理论、汽车设计以及金属力学性能等课程，完成下述涉及内容： 1．学习汽车悬架设计的基本内容 2．选择、确定汽车悬架的主要参数 3．确定汽车悬架的结构 4．计算悬架总成中主要零件的参数 5．撰写设计说明书 6．绘制悬架总成装配图、零部件图共计1张A0。设计要求： 1. 设计说明书设计说明书是存档文件，是设计的理论计算依据。说明书的格式如下：（1）统一稿纸，正规书写；（2) 竖订横写，每页右侧画一竖线，留出25mm空白，在此空白内标出该页中所计算的主要数据；（3) 附图要清晰注上必要的符号和文字说明，不得潦草； 2. 说明书的内容及计算说明项目 (1)封面；（2）目录；（3）原始数据及资料；（4）对设计课题的分析；（5）汽车纵置钢板弹簧简图；（6）设计计算；（7）设计小结（设计特点及补充说明，鉴别比较分析，个人体会等）；（8）参考文献。 3. 设计图纸 1）装配总图、零件图一张（0＃）；

齿轮的课程设计

. . 机械制造工艺学课程设计题目:板材矫直机学生姓名xxx 专业机械设计制造及其自动化学号xxx 班级xxx 指导教师成绩 2010-12-18

目录摘要 (2) 1前言 (3) 2工艺规程设计 (3) 2.1零件分析 (3) 2.1.1类型及功用 (3) 2.1.2结构分析 (4) 2.2零件的毛坯 (4) 2.3定位基准的选择 (4) 2.3.1粗基准的选择 (4) 2.3.2精基准的选择 (4) 2.4零件加工工艺路线的拟定 (5) 2.5工序设计 (5) 2.5.1工序尺寸的计算 (5) 2.5.2切削用量的计算 (6) 4收获及心得体会 (14) 致谢 (15) 参考文献 (16)

摘要：本课程设计在已知生产纲领的条件下，通过机械加工工序尺寸的计算和加工切削用量的计算，从而确定加工工序过程和制定机械加工工序卡和加工工艺卡片，同时根据提供的数据和资料绘制零件图、毛坯图以及夹具装配图，最后用绘图软件绘制零件图，编写设计说明书。关键词：工艺规程设计、定位基准、切削用量一、前言机械制造工艺学课程设计使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。机械制造技术基础课程设计是在我们学习完了机械制造技术、机械制造装备设计等课程的基础上，在进行了生产实习之后，进行的一个重要的实践性教学环节。其主要目的是让学生把所学的工艺理论和实践知识，在实际的的工艺、夹具设计中综合地加以运用，进而得到巩固、加深和发展，提高我们分析问题和解决生产实际问题的能力，为以后搞好毕业设计和从事相关的技术工作奠定扎实的基础。通过机械制造工艺课程设计，我们可以在以下几个方面得到锻炼： 1.能熟地运用机械制造技术课程及其他相关课程中的基本理论，以及在生产实际中学习到的实践知识，正确地和解决一个零件在加工过程中的定位、夹紧以及工艺路线的合理拟定等问题，从而保证制造的质量、生产率和经济性。 2.通过夹具设计，进一步了解我们自己的结构设计能力，能够根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力，既经济合理又能保证加工质量的夹具。 3.进一步提高计算、制图能力，能比较熟练地查阅和使用各种技术资料，如有关的国家标准、手册、图册、规范等 4.在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立的工作能力。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的建设打下一个良好的基础。

汽车变速器设计报告

汽车变速器设计报告姓名：学号：

目录一、1轴总成的创建（1）1轴轴体（2）1轴轴承（3）同步锁环（4）1轴总成二、中间轴总成（1）中间轴主体部分（2）常啮合齿轮（3）五档齿轮（4）中间轴轴承（5）中间轴总成三、2轴总成（1）2轴轴体（2）5档齿轮、5档齿轮接合齿圈、2轴同步齿轮、接合套（3）螺母（4）2轴总成四、箱体箱盖总成及其二维工程图五、变速箱装配总成及爆炸图。

通过对车辆数字化技术课程的学习，我们对数字化设计技术及汽车行业相关软件有了一些了解，这对我们的专业素养有很大的提升。在本次作业中，对一款完整的五档汽车变速箱的结构组成及工作原理进行了充分学习，使用Creo软件对此款变速箱的主体及五档部分结构进行了简略三维模型的创建。本人主要分1轴总成、中间轴总成、2轴总成、箱体箱盖总成等几个部分对该变速器进行三维模型的创建。一、 1 轴总成的创建 1轴总成大致有以下几个部分构成：1轴轴体、1轴轴承、同步锁环。（1）1轴轴体首先，选定平面草绘出该平面，进行旋转操作，即可得到1轴主体部分。然后合并已绘制好的1轴齿轮、1轴接合齿圈（2）1轴轴承草绘如图，旋转得到轴承内圈。同理绘制轴承外圈，滚珠，并将三部分合并，得到1轴球轴承模型。（3）同步锁环

（4）建立装配文件，将以上三个部分按位置装配，得到1轴总成。二、中间轴总成中间轴总成大致分为以下几部分：中间轴主体、常啮合齿轮、五档齿轮、中间轴轴承等。（1）中间轴主体首先草绘此截面，进行扫描操作，然后进行倒角处理，得到中间轴主体部分。（2）常啮合齿轮。针对齿轮，以此齿轮为例，详细记录一下建模过程如下。 ①设置齿轮参数。新建文件后进入三维实体建模的环境。然后选择菜单栏中“工具/参数” 选项，将齿轮的各参数依次添加到参数例表对话框中，如图1所示 ②创建基本草绘曲线。选取FRONT为草绘平面，单击“草绘”按钮进入二维草绘模式。然后绘制4个任意尺寸的同心圆。分别为181.50mm，183.50mm，196mm，206mm

20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计

攀枝花学院学生课程设计（论文）题目20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计学生姓名：学号：所在院(系)：材料工程学院专业：材料成型及控制工程班级：指导教师：职称：讲师 2013年12月18日攀枝花学院教务处制

攀枝花学院本科学生课程设计任务书

课程设计（论文）指导教师成绩评定表

摘要本课设计了20CrMnTi钢制造汽车曲轴正时齿轮热处理工艺设计。主要的工艺过程包括锻造、预备热处理（完全退火）、渗碳、淬火+低温回火等过程。通过各种不同的工艺过程进行恰当的处理可以获得各种性能良好的材料并且满足各项性能的要求。20CrMnTi钢其塑性、低温冲击韧性高，但强度、硬度较低，锻造、焊接和冷冲压性能良好，冷变形塑性高，但切削加工变形小。用于制造受力不大、韧性要求高的零件和渗碳件，紧固件和冲模锻件以及不经热处理的低负荷零件。汽车曲轴齿轮是汽车中重要的传动部件。其将汽车发动机和汽车主轴联结起来，将动力和扭矩由电机传递到主轴，从而使主轴转动汽车轮。其主要作用是通过变速装置调节主轴转速和扭矩，从而使发动机运行在最佳的状态[1]。关键词：汽车曲轴正时齿轮、20CrMnTi钢、预备热处理、完全退火、低温回火+淬火。

目录摘要 (Ⅰ) 1、设计任务 (1) 1.1设计任务 (1) 1.2设计的技术要求 (1) 2、热处理零件图 (2) 3、设计方案 (2) 3.1 汽车曲轴正时齿轮设计的分析 (2) 3.1.1工作条件 (2) 3.1.2失效形式 (2) 3.1.3性能要求 (2) 3.2钢种材料 (3) 4、设计说明 (4) 4.1加工工艺流程 (4) 4.2具体热处理工艺 (4) 4.2.1预备热处理工艺 (5) 4.2.2渗碳工艺 (5) 4.2.3淬火+低温回火热处理工艺 (6) 4.2.4渗氮工艺 (6) 5、分析与讨论 (8) 6、结束语 (9) 7、热处理工艺卡片 (10) 8、汽车曲轴正时齿轮的热处理缺陷及预防或补救措施 (10) 参考文献 (19)

变速器的设计计算

变速器的设计计算一确定变速器的主要参数一、各挡传动比的确定不同类型的变速器，其挡位数也不尽相同，本设计为五挡变速器。传动比为已知：i 1=6.02，i 2=3.57， i 3=2.14，i 4=1.35，i 5=1.00， i R =5.49. 二、中心距A 的选取初选中心距A 时，可根据下述经验公式初选： A=K 式中，A 为变速器中心距(mm)；A K 为中心距系数，货车：A K =8.6-9.6；emax T 为发动机最大转矩（emax T =165 N ·m ）；1i 为变速器一挡传动比(i 1 =6.02)；g η为变速器传动效率，取96%。本设计中，取A K =9.0。将数值代入公式，算得A=88.5849mm ，故初取A=89mm 。三、变速器的轴向尺寸影响变速器壳体轴向尺寸的因素有挡数、换挡机构形式以及齿轮形式。设计时可根据中心距A 的尺寸参照下列经验关系初选：五挡货车变速器壳体轴向尺寸：(2.7～3.0) A=239.18mm ～265.75mm 。选用壳体轴向尺寸为260mm 。四、齿轮参数（1）齿轮模数变速器齿轮模数：货车最大总质量在1.8～14.0t 的货车为2.0～3.5mm 。齿轮模数由齿轮的弯曲疲劳强度或最大载荷下的静强度所决定。当增大尺宽而减小模数时将降低变速器的噪声，增大模数并减小尺宽和中心距将减小变速器的质量。对于斜齿轮 m n =K m 3max e T 式中 m n ——齿轮模数 mm

K m ——为模数系数，一般K m =0.28~0.37。本设计中取K m =0.35。将数值代入计算得 m n =1.919 mm,取m n =2。对于直齿轮 m=K 1 m 3 1 T ? 式中 m——一挡齿轮模数 mm K 1 m ——一挡齿轮模数系数，一般K 1 m =0.28~0.37。本设计中取 K 1 m =0.30 T 1——一挡输出转矩，T 1 =T max e *i 1 i 1 ——一挡传动比当数值代入计算得m=2.993 mm,取m=3 参考国标（GB1357-87）规定的第一系列模数：一档和倒挡的模数: m＝3mm；二，三，四，五挡的模数：m n ＝2mm; （2）压力角α 齿轮压力角较小时，重合度较大并降低了轮齿刚度，为此能减少进入啮合和退出啮合时的动载荷，使传动平稳，有利于降低噪声；压力角增大时，可提高齿轮的抗弯强度和表面接触强度。本设计中采用标准压力角α=20°。（3）螺旋角β 选取斜齿轮的螺旋角，应该注意它对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。选用大些的螺旋角时，会使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳，噪声降低，齿轮的强度也相应提高。因此从提高低挡齿轮的抗弯强度出发，β不宜过大，以15°~25°为宜；而从提高高挡齿轮的接触强度和增加重合度着眼，应选用较大的螺旋角。螺旋方向的选择：斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用在轴承上。设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮的轴向力相互抵消，以减少轴荷，提高寿命。为此，中间轴上的全部齿轮一律采用右旋，而一、二轴上的斜齿轮取左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。为使工艺简便，中间轴轴向力不大时，可将螺旋角仅取为三种。

《变速箱齿轮设计》word文档

4.4 变速箱齿轮设计方法 4.4.1 变速箱齿轮的设计准则：由于汽车变速箱各档齿轮的工作情况是不相同的，所以按齿轮受力、转速、噪声要求等情况，应该将它们分为高档工作区和低档工作区两大类。齿轮的变位系数、压力角、螺旋角、模数和齿顶高系数等都应该按这两个工作区进行不同的选择。高档工作区：通常是指三、四、五档齿轮，它们在这个区内的工作特点是行车利用率较高，因为它们是汽车的经济性档位。在高档工作区内的齿轮转速都比较高，因此容易产生较大的噪声，特别是增速传动，但是它们的受力却很小，强度应力值都比较低，所以强度裕量较大，即使削弱一些小齿轮的强度，齿轮匹配寿命也在适用的范围内。因此，在高档工作区内齿轮的主要设计要求是降低噪声和保证其传动平稳，而强度只是第二位的因素。低档工作区：通常是指一、二、倒档齿轮，它们在这个区内的工作特点是行车利用率低，工作时间短，而且它们的转速比较低，因此由于转速而产生的噪声比较小。但是它们所传递的力矩却比较大，轮齿的应力值比较高。所以低档区齿轮的主要设计要求是提高强度，而降低噪声却是次要的。在高档工作区，通过选用较小的模数、较小的压力角、较大的螺旋角、较小的正角度变位系数和较大的齿顶高系数。通过控制滑动比的噪声指标和控制摩擦力的噪声指标以及合理选用总重合度系数、合理分配端面重合度和轴向重合度，以满足现代变速箱的设计要求，达到降低噪声、传动平稳的最佳效果。而在低档工作区，通过选用较大的模数、较大的压力角、较小的螺旋角、较大的正角度变位系数和较小的齿顶高系数，来增大低档齿轮的弯曲强度，以满足汽车变速箱低档齿轮的低速大扭矩的强度要求。以下将具体阐述怎样合理选择这些设计参数。 4.4.2 变速箱各档齿轮基本参数的选择： 1 合理选用模数：模数是齿轮的一个重要基本参数，模数越大，齿厚也就越大，齿轮的弯曲强度也越大，它的承载能力也就越大。反之模数越小，齿厚就会变薄，齿轮的弯曲强度也就越小。对于低速档的齿轮，由于转速低、扭矩大，齿轮的弯曲应力比较大，所以需选用较大的模数，以保证其强度要求。而高速档齿轮，由于转速高、扭矩小，齿轮的弯曲应力比较小，所以在保证齿轮弯曲强度的前提下，一般选用较小的模数，这样就可以增加齿轮的齿数，以得到较大的重合度，从而达到降低噪声的目的。在现代变速箱设计中，各档齿轮模数的选择是不同的。例如，某变速箱一档齿轮到五档齿轮的模数分别是：3.5；3；2.75；2.5；2；从而改变了过去模数相同或模数拉不开的状况。 2合理选用压力角：

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