汽车变速齿轮箱设计 书籍

第1章概述变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，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，同时使发动机再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。

用变速器转变发动机的转矩、转速的必要性，以及对外部载荷的适应性，发动机的适应性，使其在最大的转距和最大的功率下工作，速器能够使车辆在最低的稳定的速度下行使，而这种低的车速只靠发动机的最低的稳定转速是难以达到的，发动机的倒档是汽车可以倒退行使，其空挡使汽车在启动发动机、停车和滑行时能长时间的将发动机与传动系分离。

变速器的结构对汽车的动力性、经济性、操纵的可靠性与轻便性，传动的稳定性和效率都有着直接的关系，变速器与主减速器以及发动机的参数做优化的匹配，可得到良好的动力性、经济性，采用自锁及互锁装置，倒档安全装置，可使操作可靠，不跳挡，不乱挡，自动换挡和误挂挡，采用同步器可使换挡轻便，无冲击以及噪声。

变速器采用飞溅润滑，第一和第二轴承为了保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应具有如下的设计要求：1）保证汽车有必要的动力性和经济性。

2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。

3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。

4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。

5）换挡迅速，省力，方便。

6）工作可靠。

汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡以及换挡冲击等现象发生。

7）变速器应当有高的工作效率。

8）变速器的工作噪声低。

除此以外，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。

满足汽车有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的档数，传动比范围和各挡传动比有关。

汽车工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。

第2章第变速器传动机构布置方案机械式变速器因具有结构简单，传动效率高，制造成本低和工作可靠等优点，在不同形式的汽车上得到广泛应用。

传动机构布置方案分析变速器传动机构有两种分类方法。

汽车变速齿轮箱设计书籍汽车变速齿轮箱设计涉及到自动变速器和手动变速器的设计原理、结构、工作原理以及优化方法等方面的内容。

下面我将介绍几本关于汽车变速齿轮箱设计的书籍。

1. 《汽车变速器设计手册》(作者：崔庆合、姚新恩、唐昌利)这本书全面系统地介绍了汽车变速器设计的基本原理、设计方法和应用技术。

包括自动变速器和手动变速器的原理和设计，各种齿轮的设计和计算，齿轮变速器的传动系统设计，以及变速器的激振和噪声控制等内容。

书中结合了大量的实例和案例，使读者能够更好地理解变速器设计的要点和技术。

2. 《汽车变速箱设计与评价》(作者：秦豫)这本书主要介绍了汽车变速箱设计的原理和方法，包括换挡系统的设计、离合器的设计、齿轮和齿轮轴的设计以及液力变矩器的设计等内容。

书中通过实例详细介绍了设计的每个环节，同时还讨论了变速箱的评价指标和性能评估方法。

3. 《汽车变速器设计与调整》(作者：赵东琴)这本书介绍了汽车变速器设计和调整的基本原理和方法。

包括了自动变速器和手动变速器的设计要点和计算方法，液力变矩器和离合器的设计，以及变速器的运动学和动力学分析等内容。

通过实例和计算案例的介绍，读者能够更好地掌握汽车变速器设计的理论和实践知识。

4. 《汽车变速器设计与仿真分析》(作者：江志刚)这本书主要介绍了汽车变速器设计的原理和仿真分析方法。

包括了齿轮和齿轮轴的设计，离合器和变速器的设计，以及变速器的动力学仿真分析等内容。

书中使用了一些流行的仿真软件进行分析和模拟，读者可以通过仿真实验更好地理解变速器设计的原理和性能。

上述几本书籍都涵盖了汽车变速齿轮箱设计的基本原理和技术，适合从事汽车变速齿轮箱设计和相关领域工作的工程师和研究人员阅读。

同时，这些书籍在理论介绍的同时也结合了实例和案例，使读者能够更好地掌握设计的要点和方法。

希望以上介绍对你有所帮助。

摘要双离合器自动变速器由电控机械式自动变速器发展而来，它综合了液力机械自动变速器（AT）和电控机械自动变速器（AMT）的优点，能够实现动力换挡、减少了换档时间、提高了换档品质、极大地提高了汽车的舒适性和操纵性。

本设计以双离合器式自动变速器的结构和工作原理为基础，针对干式双离合器自动变速器的设计方法，分析了各种不同变速器的布置方案并选定了本变速器的最终布置方案。

对变速器中的主要零件包括齿轮形式、换挡结构形式作了阐述并进行了选择并对变速器的传动比的范围、中心距做初步的选择和设计。

对变速器中的齿轮的模数、压力角、螺旋角、进行了选择并计算出齿轮其他的相关参数和对齿轮的校核。

对轴的结构尺寸进行设计和轴承的选用并对其进行了校核。

关键词：双离合器；自动变速器；传动比；齿轮；轴IABSTRACTDCT duo to Mechanical Transmission.Itinherits the advantages of Automatic Transmission(AT) and Automated Mechanical Transmission (AMT).It has the ability of power shifing that can reduce shift time andimprove shift quality.And the comfort and maneuverability of vehicle will be greatly improved.In this thesis,the study of dry type Dual Clutch Transmission is based on the Structural characteristics and working principle of DCT. For dry-type dual-clutch automatic transmission design, analyzed the layout of the various transmission options and selected the final layout of the transmission scheme. The major part of gear, including gear form, elaborated shift structure and make the choice and range of transmission gear ratio, center distance a preliminary selection and design. The gear on the transmission module, pressure angle, helix angle, were calculated gear selection and other relevant parameters and checking on the gear. Structural dimensions of the shaft and bearing design and its selection was checked.Key words: Dual Clutch Transmission；Automatic transmission；Transmission Ratio；Gear ；AxisII目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章绪论 (1)1.1课题研究的目的和意义 (1)1.2课题的研究现状 (3)1.3课题的研究内容及技术路线 (5)第2章双离合器自动变速器传动方案的确定 (7)2.1DCT结构的分析 (7)2.2DCT双离合器形式的分析 (11)2.2.1 干式双离合器性能分析 (11)2.2.2 湿式双离合器性能分析 (12)2.3DCT基本结构方案的确定 (13)2.4本章小结 (13)第3章双离合器自动变速器的设计与计算 (14)3.1变速器主要参数的选择 (14)3.1.1 传动比范围 (14)3.1.2 变速器各档传动比的确定 (14)3.1.3 中心距的选择 (16)3.1.4 变速器的外形尺寸 (17)3.1.5 齿轮参数的选择 (17)3.1.6 各档齿轮齿数的分配 (19)3.1.7 变速器齿轮的变位 (21)3.2变速器齿轮强度校核 (26)3.2.1 齿轮材料的选择原则 (26)3.2.2计算各轴的转矩 (27)3.2.3 变速器齿轮弯曲强度校核 (27)3.2.4 轮齿接触应力校核 (32)3.3轴的结构和尺寸设计 (34)3.3.1 初选轴的直径 (34)3.4轴的强度验算 (36)3.4.1 轴的刚度计算 (36)3.4.2 轴的强度计算 (42)3.5轴承选择与寿命计算 (50)3.5.1 输出一轴轴承的选择与寿命计算 (50)3.5.2 输出二轴轴承的选择与寿命计算 (55)3.6本章小结 (58)第4章变速器同步器及结构元件设计 (59)4.1同步器设计 (59)4.1.1 同步器的功用及分类 (59)4.1.2 锁环式同步器 (59)4.1.3 锁环式同步器主要尺寸的确定 (61)4.1.4 主要参数的确定 (62)4.2变速器壳体 (64)4.3本章小结 (64)结论 (65)参考文献 (67)致谢 (69)第1章绪论汽车自动变速技术是人们长期以来一直努力追求的目标，是车辆改进和完善传动系统的重要方向。

苏州职业大学毕业设计说明书2006低速载货车变速器的齿轮设计目录第一章前言第二章低速载货汽车主要参数的确定2.1质量参数的确定2.2发动机的选型2.3车速的确定第三章变速器的设计与计算3.1设计方案的确定3.1.1两轴式3.1.2三轴式3.1.3液力机械式3.1.4确定方案3.2零部件的结构分析3.3基本参数的确定3.3.1变速器的档位数和传动比3.3.2中心距3.3.3变速器的轴向尺寸3.3.4齿轮参数3.3.5各档齿轮齿数的分配3.4齿轮的设计计算3.4.1几何尺寸计算3.4.2齿轮的材料及热处理3.4.3齿轮的弯曲强度3.4.4齿轮的接触强度第一章前言低速载货汽车是一种特殊的货车,特殊在于它以前叫农用运输车，GB7258-2004[1]将“四轮农用运输车”更名为“低速货车”，明确“农用运输车”实质上是汽车的一类。

GB18320-2001[2]规定以柴油机为动力装置，中小吨位、中低速度，从事道路运输的机动车辆，包括三轮农用运输车和四轮农用运输车等，但不包括轮式拖拉机车组、手扶拖拉机车组和手扶变型运输机。

农用运输车最高设计车速不大于70km/h，最大设计总质量不大于4500kg，长小于6m、宽不大于2m和高不大于2.5m。

我国农用运输车诞生于20世纪80年代初。

我国农村运输的特点是运量小、运距短、货物分散、道路条件差。

由于同吨位的柴油车较汽油车运载能力强，燃油价格低，且柴油保管无须特殊设备，又为广大农民所熟悉，所以，农用运输车均选用柴油机为动力。

农用运输车的载质量一般不超过1.5t。

当前四轮农用运输车载质量分为4个等级，包括1.5t、1.0t、O.75t和0.5t级。

在传动系统中设置了变速器，以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要。

本次设计的课题为低速载货汽车变速器的设计，该课题来源于结合生产实际。

本次课题研究的主要内容是：a.参与汽车的总体设计；b.变速器结构型式分析和主要参数的确定；c.变速器中齿轮部分的具体结构设计。

C A 141载货汽车变速器的设计摘要随着汽车工业的发展，车用变速器的设计趋势是增大其传递功率与重量之比，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。

本设计在给定发动机输出转矩、转速及最高车速、最大爬坡度等条件下，着重对变速器齿轮的结构参数、轴的结构尺寸等进行设计计算；并对变速器的传动方案和结构形式进行设计；同时对操纵机构和同步器的结构进行设计；从而提高汽车的整体性能。

关键词：变速器齿轮轴同步器AbstractAlong with the development of the automobile industry,the trend ofcartransmission designing is to increase its transmission power and decreseitsweight,and hope have smaller size and excellent performance. The design basedon the FAW-Volkswagen Automotive Company, In conditions that knowingtheengine output torque,speed of engine and maximum speed of vehicles,maximumdegree, focus on the designing of transmission gear structural parameters,axisgeometry design computation; as well as the transmission and driveprogramstructure design; Meanwhile on the structure of components to manipulationandsynchronous design; thereby enhancing the overall performance of cars.Keywords: Transmission Gear Shaft Synchronizer目录摘要 (I)Abstract (III)第 1 章绪论 (1)1.1 选题的背景、目的及意义 (1)1.2 发展趋势 (1)1.2.1 汽车变速器行业技术发展趋势 (1)1.2.2 国内变速器行业技术现状及趋势 (2)1.2.3 设计主要内容 (2)第 2 章总体方案选择 (4)2.1 设计依据 (4)2.2 变速器传动机构选择 (4)2.3 操纵机构的选择 (5)第 3章变速器主要参数的选择及计算 (7)3.1档数的确定 (7)3.2传动比的确定 (7)3.2.1各档传动比的确定 (7)3.2.2其他各档传动比初选 (8)3.3外形尺寸的初选 (9)3.4齿轮参数选择 (10)3.4.1模数 (10)3.4.2 压力角α (10)3.4.3 螺旋角β (11)3.4.4 齿宽b (12)3.5各档齿轮齿数的分配 (12)3.5.1一档齿数及传动比的确定 (12)3.5.2 对中心距A进行修正 (13)3.5.3其他齿数及传动比确定 (14)3.6变速器齿轮的变位 (15)3.6.1采用变位齿轮的原因 (15)3.6.2变位系数的选择原则： (15)3.6.3二档齿轮的变位 (15)第 4章齿轮与轴的设计计算 (18)4.1齿轮设计与计算 (18)4.2轮齿强度计算 (19)4.2.1斜齿齿轮轮齿弯曲强度计算 (19)4.2.2斜齿齿轮轮齿接触应力 (23)4.3轴的设计计算 (25)4.3.1轴的工艺要求 (26)4.3.2初选轴的直径 (26)4.3.3轴最小直径的确定 (27)4.4. 1轴的挠度验算 (28)4.4.2轴的强度计算 (33)4.5轴承的选择与校核 (39)4.5.1一轴轴承的选择与校核 (39)4.5.2二轴轴承的选择与校核 (42)4.5.3中间轴轴承的选择与校核 (43)第 5章同步器设计 (45)5.1惯性式同步器 (45)5.2同步器工作原理 (46)5.3同步器的主要参数的确定 (46)5.3.1 摩擦系数f (46)5.3.2 同步环主要尺寸的确定 (47)5.3.3锁止角 (48)5.3.4 同步时间t (48)结论 (49)致谢 (50)参考文献 (51)第1章绪论1.1 选题的背景、目的及意义变速器是汽车中重要的组成部分，它是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的工况范围内工作，因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标。

目录一、传动装配的总体设计1.1电机的选择 (1)1.2求传动比 (2)1.3计算各轴的转速、功率、转矩 (2)二、齿轮的设计2.1原始数据 (3)2.2齿轮的主要参数 (3)2.3确定中心距 (4)2.4齿轮弯曲强度的校核 (5)2.5齿轮的结构设计 (7)三、轴的设计计算3.1轴的材料的选择和最小直径的初定 (8)3.2轴的结构设计 (8)3.3轴的强度校核 (10)四、滚动轴承的选择与计算4.1滚动轴承的选择 (14)4.2滚动轴承的校核 (14)五、键连接的选择与计算5.1键连接的选择 (15)5.2键的校核 (15)六、联轴器的选择6.1联轴器的选择 (16)6.2联轴器的校核 (16)七、润滑方式、润滑油型号及密封方式的选择7.1润滑方式的选择 (16)7.2密封方式的选择 (17)八、箱体及附件的结构设计和选择8.1箱体的结构尺寸 (17)8.2附件的选择 (18)九、设计小结 (19)十、参考资料 (20)机械设计课程设计计算说明书已知条件：项目运输带拉力F（N）运输带速v（m/s）卷筒直径D(mm)参数4800 2.5 210结构简图1传动装配的总体设计1.1电机的选择1.1.1类型：Y系列三项异步电动机1.1.2电动机功率的选择假设：wp—工作机所需功率, kw;ep—电动机的额定功率, kw；dp—电动机所需功率, kw；电动机到工作机的总效率为η，1234ηηηη、、、分别为弹性连轴器、闭式齿轮传动（齿轮精度为8级）、滚动轴承和共同的效率。

则：4800 2.51210001000w FV p Kw ⨯===/d e w p p p η==32ηηηηη=卷筒轴承齿轮联轴器查表可得：0.990.970.980.96ηηηη====卷筒轴承齿轮联轴器、、、所以：3220.99*0.97*0.99*0.960.89ηηηηη===轴承齿轮联轴器卷筒/12/0.8913.48e w d p p p Kw η====1.1.3电动机转速的选择以及型号的确定1601000601000 2.5227.48/min3.142109704.26227.48w m w v n r D n i n π⨯⨯⨯⨯===⨯=== 因为本设计为单级斜齿圆柱齿轮减速器的设计，总传动比应在3-5左右，所以应按方案二选择电动机。

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。

第一章 根本数据选择1.1设计初始数据：〔方案二〕**：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 变速器各挡传动比确实定1.初选传动比：设五挡为直接挡，则5g i =1m ax a U =0.377min 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min g i —变速器最小传动比0i —主减速器传动比 max e T =9549×pe n P maxα 〔式中α=1.1～1.3〕所以，p n =9549×19260)3.1~1.1(⨯=3282.47～3879.28r/min取p n =3500r/minp n /T n =3500/2100=1.67在1.4～2.0围，符合要求0i =0.377×0max i i rn 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dtdum Gi u A C Gf ri i T a D Tg 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 ri i T Tg +=〔1.2〕即，()Ttq 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 ； 0i —主减速器传动比，0i =4.25；T η—传动系效率，T η=86.4%；r —车轮半径，r =0.316m ；f —滚动阻力系数，对于货车取f =0.02；α—爬坡度，取α=16.7°%4.8625.4192316.0)7.16sin 7.16cos 02.0(8.940761⨯⨯⨯︒+︒⨯⨯⨯≥）（g i =5.49②最小传动比1g i 的选择 满足附着条件：≤ri i T Tg η01emax z2F ·φ在沥青混凝土干路面，φ=0.7~0.8，取φ=0.75 即1g i ≤%4.8625.4192316.075.0%608.94076⨯⨯⨯⨯⨯⨯=8.055由①②得5.49≤1g i ≤8.055； 又因为轻型商用车1g i =5.0~8.0； 所以，取1g i =6.0 。

目录（一）变速器结构方案的确定 (1)1、档数 (1)2、传动机构方案 (1)3、换挡机构形式 (1)4、齿轮型式 (2)5、轴承选用 (2)6、密封与润滑 (2)7、操纵机构与倒档型式选择 (3)8、变速器传动简图 (4)（二）主要参数的确定 (5)1、中心距 (5)2、轴向尺寸 (5)3、齿轮参数的选择 (5)4、各档传动比分配及齿数确定 (8)5、齿轮变位系数的选择 (10)6、齿轮参数 (10)（三）结构设计及强度校核 (12)1、齿轮材料的选择 (12)2、常啮合齿轮尺寸计算 (12)3、齿轮强度校核 (21)(四) 心得体会 (22)1（一）变速器结构方案的确定1、档数；变速器的挡数可在3-20个挡位范围内变化，增加变速器的挡数能够改善汽车的动力性和燃油经济型以及平均车速。

挡数越多，变速器的结构越复杂，并且使轮廓尺寸和质量变大，同时操纵机构负责，同事在使用时换挡频率增加并增加了换挡难度。

本设计中的变速器为货车变速器。

跟具要求，确定挡数为五挡变速器。

2、传动机构方案；变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。

方案a ，b 在满足使用性的条件下，结构更为简单，轴向尺寸更小，更有利于使变速器轻量化，维修也更为方便，更有利于润滑。

再比较a 和b ，a 方案的由于一挡和倒挡转速低，使用频率也低，只有在起步时才用到。

故采用直齿滑动齿轮换挡，直齿滑动齿轮换档的优点是结构简单、紧凑，造价也比较低，经济性好。

斜齿轮布置为中间轴采用右旋，第二轴和第一轴取为左旋。

3、换挡机构形式；在选择了如图a 的传动方案后，分析得出：由于1挡和倒挡转速低，齿轮直接啮合不会造成很大的冲击，故一挡和倒挡采用的时直齿滑动齿轮换挡，通过从动齿轮的左右滑动实现1挡、倒挡和空挡的切换；对于2、3、4挡，由于转速升高，如果采用滑动齿轮换挡会对齿轮照成很大的冲击，加速齿轮磨损，大大降低齿轮寿命，故选择同步器换挡，且所有的同步器安装于第二轴，这样不仅可以缓和冲击，还能保证迅速、无噪声换挡，而与驾驶员的操作熟练程度无关，从而可以提高汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性，也使得维修更；对于五挡，使用直接挡，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载发动机转矩经第一轴和第二轴直接输出，此时的变数器传动效率最高，可达到90%以上，噪声低、齿轮和轴承的磨损减少。