三轴式五档机械变速器
Three axis of mechanical transmission of
five files
Students: LiHanguang (professional: automobile service
engineering)
Teacher: He Dongwei (unit: tongji university)
【 abstract 】 now, whenever people watch F1 competition, there would be that kind of extreme feeling tracks. At the moment, everyone seems to talk about is what most of the engine performance and drivers in technology. Also, don't forget when in driving read speed feel or in purchase attention to engine performance, this seems to be the horizontal quantity of a standard car quality quality. Indeed, with a single "healthy heart" is very important, because it is the power of the creator. But, control the machine speed, but it behind the transmission. From now on the market which different types of allocation of mainly divided into: see, transmission manual transmission (MT), automatic transmission (AT), manual/automatic transmission (AMT), variator (CVT).
【 keywords 】 input shaft; The output axis; Transmission; Oart...
目录
1 前 言 .......................................................................... 1 2 变速器的基本设计方案 . (2)
2.1变速器设计的基本要求： ........................................................................................................ 2 2 变速器主要参数的选择 ............................................................................................................... 3 3 变速器各档齿轮的计算设计 (5)
3.1 模数 ........................................................................................................................................... 5 3.2 压力角α ................................................................................................ 错误！未定义书签。 3.3 螺旋角β ................................................................................................ 错误！未定义书签。 3.4 确定一挡齿轮的齿数 ............................................................................................................. 7 3.5 确定二挡齿轮的齿数 ............................................................................................................. 8 3.6 确定三挡齿轮的齿数 ............................................................................................................. 9 3.7 确定四挡齿轮的齿数 ............................................................................................................11 3.8 确定五挡齿轮齿数 ............................................................................................................... 12 4 变速器轴的设计计算 ............................................................ 14 5 变速器齿轮的的校核 ........................................................... 14 6 变速器轴的校核 (16)
6.1 轴的工艺要求 ......................................................................................................................... 16 6.2 计算齿轮的受力，选择一档受力分析，进行轴的刚度和强度校核 (16)
6.2.1一挡齿轮1， 2的圆周力1F 、2F ............................................ 错误！未定义书签。 6.2.2 轴的刚度计算 ............................................................................................................. 16 6.2.3 轴的强度计算 . (17)
7 变速器轴承校核 (19)
7.1 初选轴承型号 ......................................................................................................................... 19 7.2输入轴轴承校核 ...................................................................................................................... 19 参考文献 ........................................................................ 20 致 谢 (22)
1 前言
现在，每当人们观看F1大赛，总会被那种极速的感觉所折服。此刻，大家似乎谈论得最多的就是发动机的性能以及车手的驾驶技术。而且，不忘在自己驾车的时候体会一下极速感觉或是在买车的时候关注一下发动机的性能，这似乎成为了横量汽车品质优劣的一个标准。的确，拥有一颗“健康的心”是非常重要的，因为它是动力的缔造者。但是，掌控速度快慢的，却是它身后的变速器。
从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为：手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、手动/自动变速器（AMT）、无级变速器（CVT）。
一、手动变速器(MT)
手动变速器（Manual Transmission）采用齿轮组，每档的齿轮组的齿数是固定的，所以各档的变速比是个定值(也就是所谓的“级” )。比如，一档变速比是3.85,二档是2.55,再到五档的0.75,这些数字再乘上主减速比就是总的传动比，总共只有5个值(即有5级)，所以说它是有级变速器。
曾有人断言，繁琐的驾驶操作等缺点，阻碍了汽车高速发展的步伐，手动变速器会在不久“下课”，从事物发展的角度来说，这话确实有道理。但是从目前市场的需求和适用角度来看，笔者认为手动变速器不会过早的离开。
首先，从商用车的特性上来说，手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。以卡车为例，卡车用来运输，通常要装载数吨的货品，面对如此高的“压力”，除了发动机需要强劲的动力之外，还需要变速器的全力协助。我们都知道一档有“劲”，这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。特别是面对爬坡路段，它的特点显露的非常明显。而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点尚不具备。
其次，对于老司机和大部分男士司机来说，他们的最爱还是手动变速器。从我国的具体情况来看，手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史，资历郊深的司机都是“手动”驾车的，他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的，如果让他们改变常规的做法，这是不现实的。虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍，但是大多数年轻的司机还是崇尚手动，尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感，所以一些中高档的汽车（尤其是轿车）也不敢轻易放弃手动变速器。另外，现在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是手动变速器的，除了经济适用之外，关键是能够让学员打好扎实的基本功以及锻炼驾驶协调性。
第三，随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭，对于普通工薪阶级的老百姓来说，经济型轿车最为合适，手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家，而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等国内厂家的经济型轿车都是手动变速的车，它们的各款车型基本上都是5档手动变速。
二、自动变速器（AT）
自动变速器（AutomaticTransmission），利用行星齿轮机构进行变速，它能根据油门踏板程度和车速变化，自动地进行变速。而驾驶者只需操纵加速踏板控制车速即可。虽说自动变速汽车没有离合器，但自动变速器中有很多离合器，这些离合器能随车速变化而自动分离或合闭，从而达到自动变速的目的。
在中档车的市场上，自动变速器有着一片自己的天空。使用此类车型的用户希望在驾驶汽车的时候为了简便操作、降低驾驶疲劳，尽可能的享受高速驾驶时快乐的感觉。在高速公路上，这是个体现地非常完美。而且，以北京市来说，现在的交通状况不好，堵车是经常的事情，有时要不停地起步停步数次，司机如果使用手动档，则会反复地挂档摘档，操作十分烦琐，尤其对于新手来说更是苦不堪言。使用自动档，就不会这样麻烦了。
在市场上，此类汽车销售状况还是不错的，尤其是对于女性朋友比较适合，通常女性朋友驾车时力求便捷。而我国要普及这种车型，关键要解决的是路况问题，现在的路况状况不均匀，难以发挥自动档汽车的优势。
三、手动/自动变速器（AMT）
其实通过对一些车友的了解，他们并不希望摒弃传统的手动变速器，而且在某些时候也需要自动的感觉。这样手动/自动变速器便由此诞生。这种变速器在德国保时捷车厂911车型上首先推出，称为Tiptronic，它可使高性能跑车不必受限于传统的自动档束缚，让驾驶者也能享受手动换档的乐趣。此型车在其档位上设有“+”、“-”选择档位。在D档时，可自由变换降档(-)或加档(+)，如同手动档一样。
自动—手动变速系统向人们提供两种驾驶方式—为了驾驶乐趣使用手动档，而在交通拥挤时使用自动档，这样的变速方式对于我国的现状还是非常适合的。笔者曾在上面提到，手动变速器有着很大的使用群体,而自动变速器也能适应女士群体以及解决交通堵塞带来的麻烦，这样对于一些夫妻双方均会驾车的家庭来说，可谓是兼顾了双方，体现了“夫妻档”。虽然这种二合一的配置拥有较高的技术含量，但这类的汽车并不会在价格上都高不可攀，比如广州本田飞度1.3L CVT 两厢、南京菲亚特2004派力奥1.3 HL Speedgear、南京菲亚特西耶那Speedgear EL这些“二合一”的车型价格均在10万元左右，这个价格层面还比较低的。所以，手动/自动车在普及上还是具有相当的优势。而汽车厂商和配套的变速器厂家应该以此为契机，根据市场要求精心打造此类变速器。因为这类变速器是有比较广阔的市场的。
四、无级变速器
当今汽车产业的发展，是非常迅速的，用户对于汽车性能的要求是越来越高的。汽车变速器的发展也并不仅限于此，无级变速器便是人们追求的“最高境界”。无级变速器最早由荷兰人范·多尼斯（VanDoorne’s）发明。无级变速系统不像手动变速器或自动变速器那样用齿轮变速，而是用两个滑轮和一个钢带来变速，其传动比可以随意变化，没有换档的突跳感觉。它能克服普通自动变速器“突然换档”、油门反应慢、油耗高等缺点。通常有些朋友将自动变速器称为无级变速器，这是错误的。虽然它们有着共同点，但是自动变速器只有换档是自动的，但它的传动比是有级的，也就是我们常说的档，一般自动变速器有2～7个档。而无级变速器能在一定范围内实现速比的无级变化，并选定几个常用的速比作为常用的“档”。装配该技术的发动机可在任何转速下自动获得最合适的传动比。
从市场走向来看，虽然无级变速器是一个技术分量比较高的部件，但是也已经走进了普通轿车的“身体”之中，广本两厢飞度每个排量都有一款配置了CVT无级变速器，既方便又省油，且售价也仅在9.68～11.68万元。而且奇瑞汽车销售公司表示QQ无级变速器型年底上市。看来无级变速器在中档车中的运用将越为广泛。
2 变速器的基本设计方案
变速器的结构对汽车的动力性、燃油经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性，传动的平稳性与效率等都有直接的影响。采用优化设计方法对变速器与主减速器，以及变速器的参数做优化匹配，可得到良好的动力性与燃油经济性；采用自锁及互锁装置、倒档安全装置，对接合齿采取倒锥齿侧（或越程接合、错位接合、齿厚减薄、台阶齿侧）等措施，以及其他结构措施，可使操纵可靠，不跳档、乱档、自行脱档和误挂倒档；采用同步器可使换挡轻便、无冲击及噪声；采用高齿、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低。降低噪声水平已成为提高变速器质量和设计、工艺水平的关键。
2.1变速器设计的基本要求：
1）保证汽车有必要的动力性和经济性。
2）设置空挡，用来切断发动机的动力传输。
3）设置倒挡，使汽车能变速倒退行驶。
4）设置动力输出装置。
5）换挡迅速、省力、方便。
6）工作可靠。变速器不得有跳挡、乱挡及换挡冲击等现象发生。
7）变速器应有高的工作效率。
8）变速器的工作噪声低。
除此之外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维修方便等要求。
固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。旋转轴式主要用于液力机械式变速器。
两轴式变速器有结构简单、轮廓尺寸小、布置方便、中间挡位传动效率高和噪声低等优点。两轴式变速器不能设置直接挡，一挡速比不可能设计得很大。
图1为发动机前置前轮驱动轿车的两轴式变速器传动方案。其特点是：变速器输出轴与主减速器主动齿轮做成一体；多数方案的倒挡传动常用滑动齿轮，其它挡位均用常啮合齿轮的传动
倒挡布置方案
图2为常见的倒挡布置方案。图2-b方案的优点是倒挡利用了一挡齿轮，缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难。图2-c方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图-2d方案对2-c的缺点做了修改。图2-e所示方案是将一、倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图2-f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，挡换更为轻便。
为了缩短变速器轴向长度，倒挡传动采用图2-g所示方案。缺点是一、倒挡各用一根变速器
拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。
2 变速器主要参数的选择
主要参数
方案一
发动机功率74kw
最高车速167km/h
转矩167N·m
总质量1705kg
转矩转速3200r/min
车轮 185/60R14S
o g aman
i i rn u 5377
.0=
am an u —最高车速，am an u =167km/h
r —车轮半径，r= 0.29
n —功率转速 ，n=5000r/min
0i —主减速器传动比
5g i —最高挡传动比
p n / T n =1.4～2.0 即p n =（1.4～2.0）×3200=4480～6400r/min max e T =9549×
p
e n P max
α
所以，p n =4654～5500r/min
柴油机的转速在3000～7000r/min 取p n =5000r/min
由经济性出发使最高档最高车速时功率略低于发动机最高功率，即o g i i 5略小于3.0 初取 5g i =0.75 0i =4.36 根据汽车行驶方程式
汽车以一挡在无风、干砂路面行驶，公式简化为
Gi Gf r
i i T T
g tq +≥η0
()T
tq man g i T f Gr i ηαα0max max 1sin cos +≥
式中：G —作用在汽车上的重力，mg G =，m —汽车质量，g —重力加速度，
mg G ==16709N ； max e tq T T ==167N .m ；
T η—传动系效率，T η=0.88； r —车轮半径，r =0.29m ；
f —滚动阻力系数，干砂路面f （0.100～0.300）取f =0.150； i —坡度，i =16.7°。
()88
.036.41677.16sin 7.16cos *150.029.0167091??+??≥g i =2.28
满足附着条件。
≤r
i i T T
g η01emax z2F ·φ
在沥青混凝土干路面，φ=0.5~0.6，取φ=0.6
88
.036.416729
.06.08.9%601705??????=4.54
一般汽车各挡传动比大致符合如下关系
q i i i i i i i i g g g g g g g g ==
=
=
5
44
33
22
1
式中：q —常数，也就是各挡之间的公比；因此，各挡的传动比为
75.05=g i ，4175.0q i g =
∴437.1=q
所以各挡传动比与Ι挡传动比的关系为
2.31=g i ，227.22=g i ，550.13=g i ，079.14=g i ， 75.05=g i 54
433221g g g g g g g g i i i i i i i i ≥≥≥ （实际）
初选中心距时，可根据下述经验公式
31max g e A i T K A η=
式中：A —变速器中心距（mm ）；
A K —中心距系数，商用车：A K =8.9～93；
max e T —发动机最大转矩（N .m ）
； 1i —变速器一挡传动比，1g i =3.2 ；
g η—变速器传动效率，取96% ；
max e T —发动机最大转矩，max e T =167N .m 。
则，31max g e A i T K A η=
=396.02.3167)3.99.8(??～ =71.247～74.450（mm ）
初选中心距A =74mm 。
3 变速器各档齿轮的计算设计
3.1 模数
对货车，减小质量比减小噪声更重要，故齿轮应该选用大些的模数；从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数。
啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线。由于工艺上的原因，同一变速器中的接合齿模数相同。其取值范围是：乘用车和总质量a m 在1.8～14.0t 的货车为2.0～3.5mm ；总质量a m 大于14.0t 的货车为3.5～5.0mm 。选取较小的模数值可使齿数增多，有利于换挡。
表2 汽车变速器齿轮法向模数 表3 汽车变速器常用齿轮模数
根据表2及3，一二档齿轮的模数定为3mm ，三四五档及倒档的模数定为2.75mm,啮合套和
同步器的模数定为2.5mm 。
3.2 压力角α
国家规定的标准压力角为20°，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为20° 3.3 螺旋角β
实验证明：随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高。在齿轮选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时，应力求使中间轴上同时工作的两对齿轮产生的轴向力平衡，以减小轴承负荷，提高轴承寿命。因此，中间轴上不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的。为使工艺简便，在中间轴轴向力不大时，可将螺旋角设计成一样的，或者仅取为两种螺旋角。
变速器螺旋角：23° 4、齿宽b
直齿m k b c =，c k 为齿宽系数，取为4.5～8.0，取7.0；
斜齿n c m k b =，c k 取为6.0～8.5，取7.0。 各挡齿轮齿数的分配
1-一轴一挡齿轮 2-二轴一挡齿轮 3-一轴二档齿轮 4-二轴二挡齿轮
5-一轴轴三挡齿轮 6-二轴三挡齿轮 7-一轴四档齿轮 8-二轴四档齿轮9-一轴五档齿轮 10-二轴五档齿轮 11-一轴倒档 12-二轴倒档齿轮 13-倒档齿轮
图3变速器传动示意图
如图3所示为变速器的传动示意图。在初选中心距、齿轮模数和螺旋角以后，可根据变速器的挡数、传动比和传动方案来分配各挡齿轮的齿数。应该注意的是，各挡齿轮的齿数比应该尽可能不是整数，以使齿面磨损均匀。
变为系数图
3.4 确定一挡齿轮的齿数
取模数
n m =3mm 螺旋角β=23° 齿宽系数kc =7
n
m A z z βcos 221=
+
2.311
2
≡=g i z z ∴z1=11 z2=34
33.7323
cos 275
.2)3512(cos 2)(21,=??+=+=
βn m z z A mm
对一挡齿轮进行角度变位：
分度圆压力角
βααcos /tan tan n t =
∴o
t 57.21=α
端面啮合角
t t A
a ααcos cos ,
,
==
57.21cos 7433.73 ,
α=22.58° U=
12z z =11
34
=3.09 变位系数之和 查表得∑
n
ξ=0.35
40.01=
n ξ 5.01-=n ξ 223.03
33.7374'=-=-=n n m A A y
127.0223.035.0=-=-=?∑n n y n y ξ
分度圆直径: mm z m d n 85.38cos 1
1==β
β
cos 2
2z m d n =
=110.809mm 节圆直径
178.363411/1174221/121=+??=+='z z Az d mm 822.1113411/3474221/222=+??=+='z z Az d mm 齿顶高 n n n a a m y h d h )(21*
11?-++=ξ
=3.819mm
n n n a a m y h d h )(22*
22?-++=ξ
=2.469mm 齿根高 n n n a f m c h h )(1*
*1ξ-+=
=2.550mm
n n n a f m c h h )(2*
*
2ξ-+=
=3.900mm 全齿高 h1=ha1+hf1=6.069mm 齿顶圆直径 da1=d1+2ha1=43.488mm da2=d2+2ha2=115.747mm 齿根圆直径 df1=d1-2hf1=30.750mm df2=d2-2hf2=103.009mm
当量齿数 1n z =3
1
cos βz =14.102
2n z =3
1
cos β
z =43.590 分度圆直径 850.3523cos 3
11cos 11=?==
βn m z d mm 809.11023
cos 3
34cos 12=?==
βn m z d mm
3.5 确定二挡齿轮的齿数
取模数
n m =3mm 螺旋角β=23° 齿宽系数kc =7
n
m A z z βcos 221=
+
227.223
4
≡=g i z z ∴z3=14 z2=31
33.7323
cos 275
.2)3512(cos 2)(21,=??+=+=
βn m z z A mm
对二挡齿轮进行角度变位：
分度圆压力角
βααcos /tan tan n t =
∴o t
57.21=α
端面啮合角
t t A
a ααcos cos ,
,
==
57.21cos 7433.73 ,
α=22.58° U=
3
4z z =1431
=2.214 变位系数之和 查表得∑
n
ξ=0.35
28.01=
n ξ 07.01=n ξ
223.03
33.7374'=-=-=n n m A A y
127.0223.035.0=-=-=?∑n n y n y ξ
分度圆直径: ==β
cos 3
3z m d n 46.527mm β
cos 4
4z m d n ==101.032mm
节圆直径
044.463114/1474243/323=+??=+='z z Az d mm 956.1013114/3174243/424=+??=+='z z Az d mm 齿顶高 n n n a a m y h d h )(21*
33?-++=ξ =3.459mm
n n n a a m y h d h )(22*
44?-++=ξ
=2.829mm 齿根高 n n n a f m c h h )(1*
*3ξ-+=
=2.910mm
n n n a f m c h h )(2*
*
4ξ-+=
=3.540mm 全齿高 h3=ha3+hf3=6.369mm 齿顶圆直径 da3=d3+2ha3=53.445mm da4=d4+2ha4=106.690mm 齿根圆直径 df3=d3-2hf3=40.707mm df4=d4-2hf4=93.952mm 当量齿数 3n z =
3
3
cos β
z =17.949 4n z =
3
4
cos β
z =39.744 3.6 确定三挡齿轮的齿数
取模数
n m =2.75mm 螺旋角β=23° 齿宽系数kc =7
n
m A z z βcos 221=
+
550.135
6
≡=g i z z ∴z5=20 z6=30
69.7423
cos 275
.2)3020(cos 2)(65,=??+=+=
βn m z z A mm
对三挡齿轮进行角度变位：
分度圆压力角
βααcos /tan tan n t =
∴o
t 57.21=α
端面啮合角
t t A
a ααcos cos ,
,
==
57.21cos 7469.74 ,
α=21.707° U=
56z z =20
30
=1.5 变位系数之和 查表得∑
n
ξ=0.42
24.01=
n ξ 18.01=n ξ
251.075
.269.7474'-=-=-=n n m A A y
671.0)251
.0(42.0=--=-=?∑n n y n y ξ 分度圆直径: ==
β
cos 5
5z m d n 59.750mm β
cos 6
6z m d n ==89.625mm
节圆直径
200.593020/2074265/525=+??=+='z z Az d mm 800.883020/3074265/626=+??=+='z z Az d mm 齿顶高 n n n a a m y h d h )(21*
55?-++=ξ =1.565mm n n n a a m y h d h )(22*
66?-++=ξ
=1.400mm 齿根高 n n n a f m c h h )(1*
*5ξ-+=
=2.778mm
n n n a f m c h h )(2*
*
6ξ-+=
=2.943mm 全齿高 h5=ha5+hf5=4.343mm
齿顶圆直径 da5=d5+2ha5=62.880mm Da6=d6+2ha6=92.425 mm 齿根圆直径 df5=d5-2hf5=54.194mm Df6=d6-2hf6=83.739mm 当量齿数 5n z =
3
5
cos βz =25.461
6n z =
3
6
cos βz =38.462
3.7 确定四挡齿轮的齿数
取模数
n m =2.75mm 螺旋角β=23° 齿宽系数kc =7
n
m A z z βcos 221=
+
079.147
8
≡=g i z z ∴z7=24 z8=26
69.7423
cos 275
.2)3020(cos 2)(65,=??+=+=
βn m z z A mm
对四挡齿轮进行角度变位：
分度圆压力角
βααcos /tan tan n t =
∴o
t 57.21=α
端面啮合角
t t A
a ααcos cos ,
,
==
57.21cos 7469.74 ,
α=21.707° U=
5
6z z =2426
=1.083 变位系数之和 查表得∑
n
ξ=0.42
22.01=
n ξ 20.01=n ξ
251.075
.269.7474'-=-=-=n n m A A y
671.0)251
.0(42.0=--=-=?∑n n y n y ξ 分度圆直径: mm z m d n 700.71920.024
75.2cos 77=?==β β
cos 88z m d n =
=920.026
75.2?=77.675mm
节圆直径
040.712624/2474287/727=+??=+='z z Az d mm
960.762624/2674287/828=+??=+='z z Az d mm 齿顶高 n n n a a m y h d h )(21*
77?-++=ξ =1.510mm n n n a a m y h d h )(22*
88?-++=ξ
=1.458mm 齿根高 n n n a f m c h h )(1*
*7ξ-+=
=2.832mm
n n n a f m c h h )(2*
*
8ξ-+=
=2.886mm 全齿高 h7=ha7+hf7=4.342mm 齿顶圆直径 da7=d7+2ha7=74.720mm Da8=d8+2ha8=80.591 mm 齿根圆直径 df7=d7-2hf7=65.956mm Df8=d8-2hf8=71.907mm 当量齿数 7n z =
37
cos βz =3
9397.024 =30.770
8n z =
38
cos βz =3
9397.026=33.333
3.8 确定五挡齿轮齿数
取模数
n m =2.75mm 螺旋角β=23° 齿宽系数kc =7
n
m A z z βcos 221=
+
75.059
10
≡=g i z z ∴z9=29 z10=21
69.7423
cos 275
.2)3020(cos 2)(65,=??+=+=
βn m z z A mm
对四挡齿轮进行角度变位：
分度圆压力角
βααcos /tan tan n t =
∴o
t 57.21=α
端面啮合角
t t A
a ααcos cos ,
,
==
57.21cos 7469.74 ,
α=21.707° U=
109z z =21
29
=1.38 变位系数之和 查表得∑
n
ξ=0.42
24.01=
n ξ 18.01=n ξ
251.075
.269
.7474'-=-=-=
n n m A A y 671.0)251
.0(42.0=--=-=?∑n n y n y ξ 分度圆直径: mm z m d n 637.86920.029
75.2cos 99=?==β β
cos 1010z m d n ==920.021
75.2?=62.737mm
节圆直径
840.852129/29742109/929=+??=+='z z Az d mm 160.622129/21742109/10210=+??=+='z z Az d mm 齿顶高 n n n a a m y h d h )(21*
99?-++=ξ
=1.403mm
n n n a
a m y h d h )(22*
1010?-++=ξ
=1.565mm 齿根高 n n n a f m c h h )(1*
*9ξ-+=
=2.943mm
n n n a f m c h h )(2*
*
10ξ-+= =2.778mm 全齿高 h9=ha9+hf9=4.333mm 齿顶圆直径 da=d9+2ha9=89.443 mm Da10=d10+2ha10=65.867mm 齿根圆直径 df9=d9-2hf9=80.751mm Df10=d10-2hf10=57.181mm 当量齿数 9n z =
3
9
cos βz =39397
.029 =37.179 10n z = 3
10
cos βz =39397
.021=26.923 确定倒档齿数
倒挡齿轮选用的模数与一挡相同，倒挡齿轮12Z 的齿数一般在21～23之间，初选12Z =22
92.2111
1312111312=≥=??=i z z z z z z i 倒
为了保证齿轮12和13的齿顶圆之间应保持有0.5mm 以上的间隙
705.02
213
11=≤++A d d a a ∴34,21,11
131211===z z z 09.311
3411
13===z z i 倒
442
75
.2)2111(2)(1211=?+=+=
'm z z a mm
6.752
75
.2)3421(2)(1312=?+=+=
''m z z a mm
25.3075.2111111=?==m z d mm
75.5775.2211212=?==m z d mm 25.9375.2341313=?==m z d mm
75.3575.2225.302*1111=?+=+=m h d d a a mm 25.6375.2275.572*1212=?+=+=m h d d a a mm 9975.225.932*1313=?+=+=m h d d a a mm
375.2375.2)25.01(225.30)(2**1111=?+?-=+-=m c h d d n a f mm 875.5075.2)25.01(275.57)(2**1212=?+?-=+-=m c h d d n a f mm 625.8675.2)25.01(25.93)(2**1313=?+?-=+-=m c h d d n a f mm
4 变速器轴的设计计算
在已知中间轴式变速器中心距A 时，轴的最大直径d 和支承距离L 的比值可在以下范围内选取：对输入轴L d /=0.16～0.18：对输出轴≈L d /0.18～0.21。
输入轴花键部分直径d （mm ）可按式下面公式初选
3max e T K d = （5.1）
式中：K —经验系数，K =4.0～4.6；
max e T —发动机最大转矩（N .m ）
。 输出轴最高档花键部分直径()311676.40.4～d ==22.0275～25.332mm 取22mm ；输入轴最大直径()6860.045.0max 2?≈～d =29.6～40.8mm 取35mm 。输出轴：21.018.02
max
2～L d =；输入轴：
18.016.0max
1～L
d =；196=L ，75.17=a ，85.17875.17196=-=b 5 变速器齿轮的的校核
斜齿轮弯曲应力w σ ε
σ
πβσK yK zm K T c n g w 3cos 2=
式中：g T —计算载荷（N·mm）；
n m —法向模数（mm ）；
z —齿数；
β—斜齿轮螺旋角（°）；
σK —应力集中系数，σK =1.50；
y —齿形系数，可按当量齿数β3cos z z n =在图中查得； c K —齿宽系数c K =7.0
εK —重合度影响系数，εK =2.0。
当计算载荷g T 取作用到变速器第一轴上的最大转矩max e T 时，对乘用车常啮合齿轮和高挡齿
轮，许用应力在180～350MP a 范围，对货车为100～250MP a 。
bty
K K F f
w σσ1=
式中，w σ为弯曲应力；1F 为圆周力，d T F g /21=；g T 为计算载荷；d 为节圆直径；σK 为应力集中系数，可近似取σK =1.65；f K 为摩擦力影响系数，主、从动齿轮在啮合点上的摩擦力方向不同，对弯曲应力的影响也不同：主动齿轮f K =1.1，从动齿轮f K =0.9；b 为齿宽；t 为端面齿距，m t π=，m 为模数；y 为齿形系数，如图5-1所示：
齿形系数图
1
13
max 12y K z m K K T c f
e w πσσ=
=209.476MP a <180～350MP a
ε
σ
πβσK K y m z K T c n
w 232212cos 2=
=197.974 MP a <180～350MP a
轮齿接触应力计算
???
?
??+=b z g j bd E
T ρρβασ11cos cos 418
.0 式中：j σ—轮齿的接触应力（MP a ）；
g T —计算载荷（N .mm ）
； d —节圆直径(mm)；
α—节点处压力角（°）
，β—齿轮螺旋角（°）； E —齿轮材料的弹性模量（MP a ）
； b —齿轮接触的实际宽度(mm)；
679.19471=j σ MP a ＜[]j σ 754.19401=j σ MP a ＜[]j σ
6 变速器轴的校核
发动机最大扭矩为146N m ，最高转速5400r/min ，齿轮传动效率99%，离合器传动效率99%，轴承传动效率96%。
输入轴 1T =承离ηηmax e T =146×99%×96%=138.8N .
m
6.1 轴的工艺要求
倒挡轴为压入壳体孔中并固定不动的光轴。变速器第二轴视结构不同，可采用渗碳、高频、氰化等热处理方法。对于只有滑动齿轮工作的第二轴可以采用氰化处理，但对于有常啮合齿轮工
作的第二轴应采用渗碳或高频处理[14]
。第二轴上的轴颈常用做滚针的滚道，要求有相当高的硬度
和表面光洁度，硬度应在HRC58～63，
面光洁度不低于▽8[15]
。
对于做为轴向推力支承或齿轮压紧端面的轴的端面，光洁度不应低于▽7，并规定其端面摆
差。一根轴上的同心直径应可控制其不同心度[16]
。
对于采用高频或渗碳钢的轴，螺纹部分不应淬硬，以免产生裂纹。
对于阶梯轴来说，设计上应尽量保证工艺简单，阶梯应尽可能少[17]
。 6.2 计算齿轮的受力，选择一档受力分析，进行轴的刚度和强度校核 6.2.1一挡齿轮1， 2的圆周力1F 、2F 111=z 342=z 57.21=β
35.3854.21cos 13
75.2cos 111=?==
βz m d n mm ，
35.9754
.21cos 3375.2cos 122=?==
βz m d n mm 1T =135.91N .m, 11T =327.88N .m
N 87.70871035.3891.135223111=??==d T F t
N 11.67361035
.9788.3272232112=??==d T F t
N 77.2579cos21.54207087.87tan cos tan 111=== βαt r F F N 82.2635cos21.54
206736.11tan cos tan 122===
βαt r F F N
F F t a 7.279754.21tan 87.7087tan 111=== β
N F F t a 86.265854.21tan 11.6736tan 122=== β初选轴的直径
6.2.2 轴的刚度计算
若轴在垂直面内挠度为c f ，在水平面内挠度为s f 和转角为δ，可分别用下列式计算
EIL b a F f c 32
21=
EIL
b a F f s 32
22=
()
EIL
a b ab F 31-=
δ
式中：1F —齿轮齿宽中间平面上的径向力（N ）；
2F —齿轮齿宽中间平面上的圆周力（N ）
； E —弹性模量（MP a ），E =2.1×105
MP a ； I —惯性矩（mm 4），对于实心轴，644d I π=；d —轴的直径（mm ），花键处按平均
直径计算；
a 、
b —齿轮上的作用力距支座A 、B 的距离（mm ）
； L —支座间的距离（mm ）。
轴的全挠度为2.022≤+=
s c f f f mm 。
轴在垂直面和水平面内挠度的允许值为[]c f =0.05～0.10mm ，[]s f =0.10～0.15mm 。齿轮所在平面的转角不应超过0.002rad [18]
。 （1）输入轴的刚度
1r F =2579.72N ，轴颈1d =25mm ，1a =17.75mm ，L =196mm ， E =2.1×105N
04.1916564
4
==
d I π
87.70871=t F N ，77.2579
1=r F N ()mm 10.005.0mm 011.0196
101.225375.1719675.1787.7087643)(6435
42
2
412
22211～EL d a L a EIL b a F f r c ≤=????-??=
-=
=ππ
()()mm 15.010.0mm 029.0196
101.225375.1719675.1777.2579643643542
2
4122
122111～EL
d a L a F EIL b a F f t t c ≤=????-??=-==ππ
mm 02.0mm 01.029.0011.0222
1211≤=+=
+=
s c f f f
()()0.002rad
rad 10544.5196
101.2253)
75.172196(75.1719675.1777.2579643)
2(643)(4541
41111≤?=?????--???=
--=
-=
-ππδEL d a L a L a F EIL
a b b a F r r
6.2.3 轴的强度计算
输入轴强度计算
1d =38.35mm ，1T =135.91N .m ，1a =17.75mm ，1d =25mm,L =196mm
1t F =7087.87N .m ，1r F =2579.77N .m ，1a F =2797.7N .m
变速器设计说明书 课程名称: 基于整车匹配的变速器总体及整车动力性计算院（部）：机电学院 专业：车辆工程 班级：车辆101 学生姓名： 学号： 指导老师： 设计时限：2013.7.1-2013.7.21
目录 1概述 (1) 2基于整车性能匹配的变速器的设计 (2) 2.1变速器总体尺寸的确定及变速器机构形式的选择 (2) 2.2变速器档位及各档传动比等各项参数的总体设计 (2) 2.3在满足中心距，传动比，轴向力平衡的条件下确定个档位齿轮的参数 (3) 2.3.1确定第一档齿轮传动比 (3) 2.3.3确定常啮合齿轮传动比 (4) 2.3.4确定第二档 (5) 2.3.5确定第三档 (6) 2.3.6确定第四档 (6) 2.3.7确定第五档 (7) 2.3.8确定倒挡 (7) 3 对整车的动力性进行计算 (9) 3.1计算最高车速 (9) 3.2最大爬坡度 (9) 3.3最大加速度 (9) 4 采用面向对象的程序设计语言进行程序设计 (10) 4.1程序框图 (10) 4.2程序运行图 (11) 4.3发动机外特性曲线 (12) 4.4驱动力与行驶阻力图 (13) 4.5动力特性图 (14) 4.6加速度曲线图 (15) 4.7爬坡度图 (16) 4.8 加速度倒数曲线 (17) 5 总结 (18) 6 参考文献 (19)
1概述 本课程设计是在完成基础课和大部分专业课学习后的一个集中实践教学环节，是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。 本设计将会使用到《汽车构造》，《汽车理论》，《汽车设计》等参考文献，在整个过程中将要定位变速器的结构，齿轮的布置以及各项齿轮的参数，如齿数，轴距等参数。 第二个阶段就是用vb编程带入计算值绘制汽车行驶力与阻力平衡图，动力特性图，加速度倒数曲线。 1：培养具有汽车初步设计能力。通过思想，原则和方法体现出来的。 2：复习汽车构造，汽车理论，汽车设计以及相关课程进行必要的复习。 3：学习使用vb编程软件。 4：处理各齿轮相互之间轴向力平衡的问题。 5：要求熟练操作office等办公软件，处理排版，字体等内容。
三轴式五档手动变速器设计摘要本设计的任务是设计一台用于通用五菱之光微型车的三轴式五档手动变速器，该变速器有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。随着科学技术的日益发展，汽车的各项性能也日臻完善。现代汽车已成为世界各国国民经济和社会生活中不可缺少的交通工具。现代汽车除了装有性能优良的发动机外还应该有性能优异的传动系与之匹配才能将汽车的性能淋漓尽致的发挥出来，因此汽车变速器的设计显得尤为重要。分析了为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应提出的设计要求。详细介绍了变速器机构方案的确定，变速器主要参数的选择，变速器的设计计算，同步器设计计算等在变速器设计过程中的关键步骤。变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，是汽车获得不同的牵引力和速度，用时使发动机在最有利工况范围内工作。变速器设有空档和倒档。需要变速器还有动力输出功能。关键词：变速器；同步器；档数；轴；Three axis manual shift transmission design in five Abstrack This design task is to design a used for general WuLing sunshine in fiveof the three axis subcompact manual shift transmission ，the transmission hastwo outstanding advantages ：one is its direct transmission of high transmissionefficiency ；wear and noise minimal ；Second：in the gear center distanceissmaller still can acquire larger gear transmission . Along with the development of science and technology the car of variousperformance also is being perfected . Hyundai has become the world nationaleconomic and social life of indispensable transport . Modern car with goodperformance engine except outside still should have excellent performancedrivetrain matching car performance will play out so the incisively and vividlyauto transmission design is particularly important. Analyzed in order to ensuretransmission has good work performance ：the transmission should proposedesign requirements. Introduces the transmission mechanism project determinationand transmission main parameters are selected the transmission design calculation the synchronizer design calculation in design process such asa critical step in transmission. Transmission used to change to the drive wheels on the engine torque ancdrotational speed the purpose is back starting climbing turn accelerate etc. Various kinds of driving conditions the automobile get different traction and theengine speed and use it in the most favorable work within the working conditions. Transmission has gap and reversing. Need transmission and power outputfunctions.Keywords: transmission Synchronizer File numbered Axis 目录中文摘要英文摘要主要符号表1 绪论1.1 概述1.2 五档手动变速器的研究意义1.3 国内外相关研究现状1.3.1 手动变速器（MT）1.3.2 自动/手动变速器（AMT）1.3.3 自动变速器（AT）1.3.4 无级变速器（CVT）1.3.5 双离合器变速器（DCT）1.4 本文主要研究工作2 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 变速器结构方案的确定 2.2.1 变速器传动机构的结构分析与型式选择2.2.2 倒档传动方案2.3 变速器主要零件结构的方案分析2. 3.1 齿轮型式2.3.2 换档结构型式3 变速器主要参数的选择与主要零件的设计3.1 变速器主要参数的选择3.1.1 档数和传动比3.1.2 中心距3.1.3 轴向尺寸3.1.4 齿轮参数3.2 各档传动比及其齿轮齿数的确定3.2.1 确定一档齿轮的齿数3.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数3.2.3 确定其他档位的齿数3.2.4 确
汽车设计课程设计 说明书 设计题目：汽车五档变速器08级汽车制造与装配 设计者：尤建超 指导教师：梅彦利
目录 第一部分：车型基本参数---------------------------3 第二部分：传动方案拟定---------------------------4 第三部分：变速器主要参数的选择--------------------5第四部分：变速器齿轮的设计计算--------------------6第五部分：变速器轴的设计计算----------------------14第六部分：滚动轴承的选择和计算--------------------18第七部分：参考资料------------------------------20
一.机械式变速器的概述及其方案的确定 §1.1 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。 5.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。 §1.2 变速器结构方案的确定 变速器由传动机构与操纵机构组成。 1．变速器传动机构的结构分析与型式选择 有级变速器与无级变速器相比，其结构简单、制造低廉，具有高的传动效率（η=0.96~0.98），因此在各类汽车上均得到广泛的应用。 设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、档位数及
第1章绪论 1.1 本次设计的目的意义 随着经济和科学技术的不断发展，汽车工业也渐渐成为我国支柱产业，汽车的使用已经遍布全国。而随着我国人民生活水平的不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。 在我国，汽车工业起步较晚。入世后，我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大，以及汽车行业持续快速发展，如何设计出经济实惠，工作可靠，性能优良，且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有机遇同时不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还存在着一定的差距。 发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。在经济方面考虑合适的变速器也非常重。本次设计对轿车变速器的结构进行了介绍，阐述了轿车主要参数的确定，在机构方面选择了机械式变速器确定变速设计的主要参数，在变速器的寿命方面以及与变速器相关的操纵机构也进行了介绍。 1.2 变速器的发展现状 汽车问世百余年来，特别是从汽车的大批量生产及汽车工业的大发展以来，汽车已经成为世界经济的发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献，掀起了一场划时代的革命。自从汽车采用内燃机作为动力装置开始变速器就成为了汽车重要的组成部分，现代汽车广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点，但其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，故其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾，这对矛盾靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。因此在汽车传动系中设置了变速器和主减速器，以达到减速增矩的目的。变速器对整车的动力性与经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着较为直接的影响。汽车行驶的速度是不断变化的，即要求汽车变速器的变速必要尽量多，尽管传统的齿轮变速器并不理想但以其结构简单、效率高、功率大三大显著特点依然占领者汽车变速器的主流地位。虽然传统机械师的手动变速器具有换挡冲击大，体积大，操纵麻烦等诸多缺点，但仍以其传动效率高、生产制造
摘要 变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。 因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。一般通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。 本文设计研究了三轴式五挡手动变速器，对变速器的工作原理做了阐述，变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计。简单讲述了变速器中各部件材料的选择。 关键字：挡数；传动比；齿数；轴
Abstract Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function. Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order of the layout of stalls gear. This will not only allow axis are large enough for a rigid, but also ensures easy assembly. Gear box overall structure and rigid axle and the shell structure of relations. Generally through the control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid. This paper describes the design of three-axis five block manual trans mission, the transmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design. A brief description of the trans mission of all components of the material choice. Keywords : block; Transmission ratio; Teeth; Axis
.. . … 高级轿车三轴五档手动机械式变速器 目录 一、设计任务书 (4) 二、机械式变速器的概述及总体方案论证 (4) 2.1 变速器的功用、要求、发动机布置形式分析 (4) 2.2 变速器传动机构布置方案 (5) 2.2.1 传动机构布置方案分析 (5) 2.2.2 倒挡布置方案 (7) 2.3 变速器零部件结构方案分析 (8) 三、变速器主要参数的选择与主要零件的设计 (11) 3.1 变速器主要参数选择 (11) 3.1.1 档数与传动比 (13) 3.1.2 中心距 (14) 3.1.3 外形尺寸 (14) 3.1.4 齿轮参数 (15) 3.2 各档齿轮齿数的分配 (15) 3.2.1 确定一档齿轮的齿数 (15) 3.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数 (16) 3.2.3 确定其他档位的齿数 (18) 3.2.4 确定倒挡齿轮的齿数 (18)
3.3 齿轮变位系数的选择 (19) 四、变速器齿轮的强度计算与材料的选择 (22) 4.1 齿轮的损坏原因及形式 (22) 4.2齿轮的强度计算与校核 (22) 4.2.1齿轮弯曲强度计算 (23) 4.2.2齿轮接触应力 (24) 五、变速器轴的强度计算与校核 (26) 5.1变速器轴的结构和尺寸 (26) 5.1.1 轴的结构 (26) 5.1.2 确定轴的尺寸 (26) 5.2轴的校核 (27) 5.2.1 第一轴的强度与刚度校核 (28) 5.2.2 第二轴的校核计算 (29) 六、变速器同步器的设计及操纵机构 (30) 6.1 同步器的结构 (31) 6.2 同步环主要参数的确定 (33) 6.3 变速器的操纵机构 (35) 参考文献 (36)
第1章 变速器主要参数的计算及校核 学号：15 最高车速：m ax a U =113Km/h 发动机功率：m ax e P =65.5KW 转矩：max e T =206.5Nm 总质量：m a =4123Kg 转矩转速：n T =2200r/min 车轮：R16（选6.00R16LT ） 1.1设计的初始数据 表1.1已知基本数据 车轮：R16（选6.00R16LT ） 查GB/T2977-2008 r=337mm 1.2变速器传动比的确定 确定Ι档传动比： 汽车爬坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有： ααηsin cos 0emax G Gf r i i T T g +==max ψmg （1.1） 式中：G ----作用在汽车上的重力，mg G =； m ----汽车质量； g ----重力加速度，41239.840405.4G mg N ==?=； max e T —发动机最大转矩，m N T e ?=174max ；
0i —主减速器传动比，0 4.36i =； T η—传动系效率，%4.86=T η； r —车轮半径，0.337r m =； f —滚动阻力系数，对于货车取02.0=f ； α—爬坡度，30%换算为16.7α=。 则由最大爬坡度要求的变速器I 档传动比为： T e r g i T mgr i η0max max 1ψ≥ = 41239.80.2940.337 5.1720 6.5 4.3686.4%???=?? （1.2） 驱动轮与路面的附着条件： ≤r T g r i i T η01emax φ2G （1.3） 2G ----汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷； 8.0~7.0=?取75.0=? 1g i ≤ 2max 00.641239.80.750.337 7.9 206.5 4.3686.4% r e T G r T i φη????==?? 综上可知：15.177.9g i ≤≤ 取1 5.8g i = 其他各档传动比的确定： 按等比级数分配原则： q i i i i i i i i g g g g g g g g == = = 5 44 33 22 1 （1.4） 式中：q —常数，也就是各挡之间的公比；因此，各挡的传动比为： 41q i g =，32q i g =，23q i g =，q i g =4 1n 1-=g i q 1.55= 高档使用率比较高，低档使用率比较低，所以可使高档传动比较小，所以取其他各挡传动比分别为： 2g i =3 3.7q =；23 2.4g i q ==；4 1.55g i q ==
摘要 变速器是汽车传动系统中比较关键的部件，它的设计好坏将直接影响到汽车的实际使用性能。变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。 因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。一般通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。 本文设计研究了两轴式五挡手动变速器，对变速器的工作原理做了阐述，变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计并讲述了变速器中各部件材料的选择。 关键词挡数；传动比；齿轮；轴；强度校核 -I-
Abstract Transmission is more cruical in automotive driveline components, it is dseigned to ditectly affect the quality of the actual use of performance automobiles. Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function. Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order of the layout of stalls gear. This will not only allow axis are large enough for a rigid, but also ensures easy assembly. Gear box overall structure and rigid axle and the shell structure of relations. Generally through the control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid. This paper describes the design of two-axis five block manual trans mission, the transmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design. A brief description of the trans mission of all components of the material choice. Keywords Block Transmission ratio Gear Axis Checking -II-
第一章 基本数据选择 1.1设计初始数据：（方案二） 学号：12； 最高车速：m ax a U =110-12=98km/h ； 发动机功率：m ax e P =66-12/2=60kW ； 转矩：max e T =210-12×3/2=192Nm ； 总质量：m a =4100-12×2=4076kg ； 转矩转速：n T =2100r/min ； 车轮：R16（选205/55R16） ； r ≈R=16×2.54×10/2+0.55×205=315.95mm 。 2.1.1 变速器各挡传动比的确定 1.初选传动比： 设五挡为直接挡，则5g i =1 m ax a U = 0.377 min i i r n g p 式中：m ax a U —最高车速 p n —发动机最大功率转速 r —车轮半径 m in g i —变速器最小传动比 0i —主减速器传动比 max e T =9549× p e n P max α （式中α=1.1～1.3）
所以，p n =9549×192 60 )3.1~1.1(?=3282.47～3879.28r/min 取p n =3500r/min p n / T n =3500/2100=1.67在1.4～2.0范围内，符合要求 0i =0.377×0 max i i r n g p =0.377×981095.31535003 -??=4.25 双曲面主减速器，当0i ≤6时，取η=90%，0i ?6时，η=85%。 轻型商用车1g i 在5.0~8.0范围， g η=96%， T η=η×g η=90%×96%=86.4% ①最大传动比1g i 的选择： 满足最大爬坡度： 根据汽车行驶方程式 dt du m Gi u A C Gf r i i T a D T g δη+++ =20emax 15.21 （1.1） 汽车以一挡在无风、干砂路面行驶，公式简化为 ααηsin cos 0emax G Gf r i i T T g += （1.2） 即，()T tq g i T f Gr i ηαα01sin cos +≥ 式中：G —作用在汽车上的重力，mg G =，m —汽车质量，g —重力加速度， mg G ==4076×9.8=39944.8N ； max e T —发动机最大转矩，max e T =192N .m ；
经济型轿车机械式手动变速箱设计计算说明书
目录 1.设计任务书 (2) 2.总体方案论证 (2) 3.变速器主要参数及齿轮参数的选择 (5) 4.变速器主要零部件的几何尺寸计算及可靠性分析 (15) 4.1变速器齿轮 (15) 4.2变速器的轴 (19) 4.3变速器轴承 (24) 5.驱动桥（主减速器齿轮）部分参数的设计与校核 (31) 6.普通锥齿轮差速器的设计 (37) 7.设计参数汇总（优化后） (45) *参考文献 (48)
1设计任务书 根据给定汽车车型的性能参数，进行汽车变速箱总体传动方案设计，选择并匹配各总成部件的结构型式，计算确定各总成部件的主要参数；详细计算指定总成的设计参数，绘出指定总成的装配图和部分零件图。 表1-1 轿车传动系统的主要参数 2 总体方案论证 变速器的基本功用是在不同的使用条件下，改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使汽车得到不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。此外，应保证汽车能倒退行驶和在滑行时或停车时使发动机和传动系保持分离。需要时还应有动力输出的功能。 变速器设计应当满足如下基本要求： ?具有正确的档数和传动比，保证汽车有需要的动力性和经济性指标； ?有空档和倒档，使发动机可以与驱动轮长期分离，使汽车能倒车； ?换档迅速、省力，以便缩短加速时间并提高汽车动力性（自动、半自动和电子操纵机构）； ?工作可靠。汽车行驶中，变速器不得跳挡、乱挡以及换挡冲击等现象发生； ?应设置动力输出装置，以便必要时进行功率输出； ?效率高、噪声低、体积小、重量轻便于制造、成本低。 变速器是由变速传动机构和操纵机构组成。根据前进档数的不同，变速箱有三、四、五和多挡几种。根据轴的不同类型，分为固定轴式和旋转轴式两大类。而前者又分为两轴式、中间轴式和多中间轴式变速箱。 在已经给出的设计条件中，具体的参数说明如下： 2.1 传动机构布置方案分析
摘要 变速器是汽车重要的传动系组成，在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。变速器能在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车倒退行驶，而且利用档位可以中断动力的传递。变速器是车辆不可或缺的一部分，其中机械式变速箱设计发展到今天，其技术已经成熟，但对于我们还没有踏出校门的学生来说，其中的设计理念还是很值得我们去探讨、学习的。 设计的变速箱来说，其特点是：扭矩变化范围大可以满足不同的工况要求，结构简单，易于生产、使用和维修，价格低廉，而且采用同步器挂挡，可以使变速器挂挡平稳，噪声降低，轮齿不易损坏。在设计中采用了5+1档手动变速器，通过较大的变速器传动比变化范围，可以满足汽车在不同的工况下的要求，从而达到其经济性和动力性的要求；变速器挂挡时用同步器，虽然增加了成本，但是使汽车变速器操纵舒适度增加，齿轮传动更平稳。 本文设计了常用货车用机械式变速器。在阐述了机械式变速器的功用、要求的基础上，根据设计任务书的要求，选择三轴式的设计方案，进行变速器主要参数的确定、齿轮的强度校核和齿轮的几何尺寸计算，同时设计了变速器所用的锁环式同步器，确定了同步器的主要参数，最后对变速器操纵机构进行设计。 关键词：变速器；齿轮；输入轴；同步器
Abstract The transmission gearbox, as an important part in automobile driving system is used to make up the shortcoming of engine torque and rotary speed. It can change the vehicle speed and type torque in a big scope, cut off the power transfer from the engine, and also provides a reverse traveling direction for the vehicle. Transmission is an integral part of the vehicle, including mechanical design development of transmission, the technology has matured, but we have not taken the school's students, of which the design is still very worthwhile for us to explore and learn of. Gearbox design, its features are: large torque range to meet the requirements of different operating conditions, simple structure, easy production, use and maintenance, low cost, and the use of synchronizer sets required shifting allows smooth transmission required shifting, noise reduction is not easy damaged teeth. Used in the design of the 5 +1 manual transmission, transmission through the large changes in the scope of the transmission ratio, to meet the vehicle requirements of different conditions, so as to achieve its economic and power requirements; transmission linked file by synchronizer sets, although the increase in cost, but the manipulation of the automobile transmission to increase comfort, smoother gear. This designs commonly used truck with mechanical transmission. Describes the function of mechanical transmission and on the basis of the requirements, according to the requirements of the mission design, selection of three shaft type design, for the main parameters of transmission, gear strength checking and gear calculation of geometric size, while the design of transmission used by the lock ring synchronizer, identified synchronizer of main parameters, the transmission control mechanism design. Key words：Transmission；gearbox；synchronizer；input shaft
高级轿车三轴五档手动机械式变速器 设计说明书 目录 一、设计任务书 (4) 二、机械式变速器的概述及总体方案论证 (4) 2.1 变速器的功用、要求、发动机布置形式分析 (4) 2.2 变速器传动机构布置方案 (5) 2.2.1 传动机构布置方案分析 (5) 2.2.2 倒挡布置方案 (7) 2.3 变速器零部件结构方案分析 (8) 三、变速器主要参数的选择与主要零件的设计 (11) 3.1 变速器主要参数选择 (11) 3.1.1 档数与传动比 (13) 3.1.2 中心距 (14) 3.1.3 外形尺寸 (14) 3.1.4 齿轮参数 (15) 3.2 各档齿轮齿数的分配 (15) 3.2.1 确定一档齿轮的齿数 (15) 3.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数 (16) 3.2.3 确定其他档位的齿数 (18) 3.2.4 确定倒挡齿轮的齿数 (18) 3.3 齿轮变位系数的选择 (19) 四、变速器齿轮的强度计算与材料的选择 (22) 4.1 齿轮的损坏原因及形式 (22) 4.2齿轮的强度计算与校核 (22) 4.2.1齿轮弯曲强度计算 (23) 4.2.2齿轮接触应力 (24)
五、变速器轴的强度计算与校核 (26) 5.1变速器轴的结构和尺寸 (26) 5.1.1 轴的结构 (26) 5.1.2 确定轴的尺寸 (26) 5.2轴的校核 (27) 5.2.1 第一轴的强度与刚度校核 (28) 5.2.2 第二轴的校核计算 (29) 六、变速器同步器的设计及操纵机构 (30) 6.1 同步器的结构 (31) 6.2 同步环主要参数的确定 (33) 6.3 变速器的操纵机构 (35) 参考文献 (36)
1选题背景 (3) 1.1问题的提出 (3) 1.2文献综述（即研究现状） (4) 1.3设计的技术要求及指标 (5) 2机构选型 (6) 2.1设计方案的提出 (6) 2.2设计方案的确定 (8) 3尺度综合 (10) 3.1机构关键尺寸计算 (10) 4受力分析 (17) 4.1机构动态静力描述 (17) 5机构建模 (18) 5.1机构运动简图及尺寸标注 (18) 5.2机构关键构件建模过程 (19) 5.3机构总体装配过程 (25) 6机构仿真 (28) 6.1机构仿真配置 (28) 6.2机构仿真过程描述 (28) 6.3仿真参数测量及分析 (30) 6.4仿真中存在的不足 (33) 7设计总结 (34) 8收获及体会 (34) 9致谢 (35)
本设计的任务是设计一台用于轿车上的五档手动变速器。合理的设计和布置变速器能使发动机功率得到最合理的利用，从而提高汽车动力性和经济性。 设计部分叙述了变速器的功用与设计要求，对该变速器进行了方案论证，选用了三轴式变速器。说明了变速器主要参数的确定，齿轮几何参数的计算、列表，齿轮的强度计算。 该变速器具有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。 关键词：变速器齿轮轴
1选题背景 1.1 问题的提出 从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为：手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、手动/自动变速器（AMT）、无级变速器（CVT）。 手动变速器（Manual Transmission）采用齿轮组，每档的齿轮组的齿数是固定的，所以各档的变速比是个定值(也就是所谓的“级” )。比如，一档变速比是3.85,二档是2.55,再到五档的0.75,这些数字再乘上主减速比就是总的传动比，总共只有5个值(即有5级)，所以说它是有级变速器。 曾有人断言，繁琐的驾驶操作等缺点，阻碍了汽车高速发展的步伐，手动变速器会在不久“下课”，从事物发展的角度来说，这话确实有道理。但是从目前市场的需求和适用角度来看，笔者认为手动变速器不会过早的离开。 首先，从商用车的特性上来说，手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。以卡车为例，卡车用来运输，通常要装载数吨的货品，面对如此高的“压力”，除了发动机需要强劲的动力之外，还需要变速器的全力协助。我们都知道一档有“劲”，这样在起步的时候有足够的牵引力量将车带动。特别是面对爬坡路段，它的特点显露的非常明显。而对于其他新型的变速器，虽然具有操作简便等特性，但这些特点尚不具备。 其次，对于老司机和大部分男士司机来说，他们的最爱还是手动变速器。从我国的具体情况来看，手动变速器几乎贯穿了整个中国的汽车发展历史，资历郊深的司机都是“手动”驾车的，他们对手动变速器的认识程度是非常深刻的，如果让他们改变常规的做法，这是不现实的。虽然自动变速器以及无级变速器已非常的普遍，但是大多数年轻的司机还是崇尚手动，尤其是喜欢超车时手动变速带来的那种快感，所以一些中高档的汽车（尤其是轿车）也不敢轻易放弃手动变速器。另外，现在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是手动变速器的，除了经济适用之外，关键是能够让学员打好扎实的基本功以及锻炼驾驶协调性。 第三，随着生活水平的不断提高现在轿车已经进入了家庭，对于普通工薪阶级的老百姓来说，经济型轿车最为合适，手动变速器以其自身的性价比配套于经济型轿车厂家，而且经济适用型轿车的销量一直在车市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等国内厂家的经济型轿车都是手动变速的车，它们的各款车型基本上都是5档手动变速。
三轴五档手动变速器设计（机械C A D图 纸）
精品好文档，推荐学习交流 摘要 本设计的任务是设计一台用于轿车上的五档手动变速器。合理的设计和布置变速器能使发动机功率得到最合理的利用，从而提高汽车动力性和经济性。变速传动机构的主要作用是改变转距和转速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的改变，即实现换挡，以达到变速变距。 本文参阅了国内外大量文献，首先简单地叙述了机械式变速器的发展历史、变速器的地位和作用，讨论了其现状以及未来发展趋势。进而研究了机械式变速器的基本结构和变速原理，其中重点研究了传动机构（主要是轴和齿轮）的基本结构、特点及工作原理，对机械式变速器各挡传动路线进行了简要分析。文章包括大量的计算过程，具体内容有：变速器的布置方案分析、变速器回转件结构参数的确定、同步器的结构及工作原理、各挡齿轮的强度校核、轴的强度校核、轴承的使用寿命计算等。 关键词齿轮、同步器、变速器 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢57
精品好文档，推荐学习交流 Abstract This 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 仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除谢谢57