1.6L排量轎車(chē)手動(dòng)變速器設(shè)計(jì),排量,轎車(chē),手動(dòng),變速器,設(shè)計(jì) 年 月 日 誠(chéng)信聲明 本人鄭重聲明：本設(shè)計(jì)及其研究工作是本人在指導(dǎo)教師的指 導(dǎo)下獨(dú)立完成的，在完成論文時(shí)所利用的一切資料均已在參考文 獻(xiàn)中列出。 本人簽名：  1.6L排量轎車(chē)手動(dòng)變速器設(shè)計(jì) 機(jī)械工程系 趙明東 起 止 進(jìn)行調(diào)查研究，查閱資料，完成開(kāi)題報(bào)告 初步擬定總體方案，總體方案論證﹑確定方案 確定主要的技術(shù)參數(shù)，變速器傳動(dòng)設(shè)計(jì) 結(jié)構(gòu)裝配圖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)裝配圖、主要零件圖能分析 撰寫(xiě)并編制論文、打印，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯資料 年 專(zhuān)業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師（含職稱(chēng)）： 日 期 2014.12.01—2014.12.30 2014.12.31—2015.04.12 2015.04.13—2015.04.22 2015.04.23—2015.06.01 2015.06.02—2015.06.22 月 學(xué)號(hào)： 劉申全（副教授） 日 112011130 畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 設(shè)計(jì)題目： 系部： 學(xué)生： 1．課題意義及目標(biāo) 課題意義：變速器在發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車(chē)之間主要起著一種匹配作用。而對(duì)于手動(dòng)變速 器來(lái)說(shuō)，不僅有著諸多優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)手動(dòng)變速器的節(jié)能性、經(jīng)濟(jì)性以及駕駛娛樂(lè)性也決 定了其不可替代性。所以對(duì)于手動(dòng)變速器的研究和設(shè)計(jì)十分重要。 目標(biāo)：為學(xué)生畢業(yè)后從事車(chē)輛工作打好基礎(chǔ)。 2．主要任務(wù) 根據(jù)轎車(chē)的車(chē)型特點(diǎn)及相應(yīng)參數(shù)、性能要求，設(shè)計(jì)一款5擋手動(dòng)變速器。 整機(jī)質(zhì)量：1290kg 總傳動(dòng)比：3.5 最大馬力：117PS 最大功率：77kw 最大功率轉(zhuǎn)速：5600rpm 最大扭矩：155N·M 最大扭矩轉(zhuǎn)速：3500rpm 具體內(nèi)容：變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案；零部件結(jié)構(gòu)方案；變速器主要參數(shù)的選擇； 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算。完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)一份，附帶相應(yīng)的圖紙。 3. 主要參考資料 [1] 王望予. 汽車(chē)設(shè)計(jì)[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012 [2] 陳家瑞. 汽車(chē)構(gòu)造[M] . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [3] 成大先. 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004.5 [4] 林家讓. 汽車(chē)底盤(pán)簡(jiǎn)明教學(xué)圖解[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2008.1 4. 進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)各階段名稱(chēng) 1 2 3 4 5 審核人：  1.6L排量轎車(chē)手動(dòng)變速器設(shè)計(jì) 摘要：本次設(shè)計(jì)目的在通過(guò)設(shè)計(jì)一款手動(dòng)變速器，實(shí)現(xiàn)對(duì)汽車(chē)的動(dòng)力、換擋操縱的可 靠、傳動(dòng)的平穩(wěn)及效率的改進(jìn)與提高。在已知發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及整個(gè) 車(chē)總質(zhì)量的條件下，結(jié)合學(xué)過(guò)的相關(guān)知識(shí)，重點(diǎn)對(duì)變速器中齒輪的結(jié)構(gòu)、軸的結(jié)構(gòu)等 進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，以及對(duì)變速器的整體傳動(dòng)方案和結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，從而提高汽車(chē)的 整體性能。本次設(shè)計(jì)采用設(shè)計(jì)方法比較傳統(tǒng)，但所設(shè)計(jì)的變速器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工、 裝配方便的優(yōu)點(diǎn)，因此大大降低了制造成本。因?yàn)榇俗兯倨魅窟x用同步器換檔，所 以具備換檔輕松簡(jiǎn)捷，噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)本次設(shè)計(jì)得到的手動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)方案比 較合理，可為同類(lèi)產(chǎn)品的生產(chǎn)設(shè)計(jì)提供參考。 關(guān)鍵詞：變速器，齒輪，同步器 Thedesignofcarmanualtransmissionwith1.6Lemission Abstract：Thepurposeofthedesignamanualtransmission，realizethepowerperformance and fuel economy, shifting control reliability, driving stability and efficiency improvement.In agiven enginepower,torque,speed andvehicle total qualityandother conditions,combineoflearnedknowledge,emphasisonparametersofthetransmissionin gear, shaft structure size and so on carries on the design and calculation, and the transmissionofthetransmissionschemeandstructuredesign,soastoimprovetheoverall performanceofthecar.Thisdesignusesthetraditionaldesignmethod,butthedesignofthe transmissionhasasimplestructure,processing,assemblingtheadvantagesofconvenient, thus greatly reduces the manufacturing cost.Because of the transmission use the synchronizergearshift,soashiftlight,lownoiseadvantages.Thedesignofthemanual transmissiondesignschemeisreasonable,itcanprovidereferencefortheproductionthat likeproductdesign. Keywords:Transmission,Gear,Synchronizer I  目 錄 前 言.......................................................................................................................１ 第1章 變速器的總體方案設(shè)計(jì).................................................................................３ 1.1變速器設(shè)計(jì)的基本要求........................................................................................３ 1.2變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置方案................................................................................３ 1.2.1 固定軸式變速器...............................................................................................３ 1.2.2 倒檔布置方案...................................................................................................５ 1.2.3 傳動(dòng)方案的最終設(shè)計(jì).......................................................................................６ 1.3 變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析...........................................................................６ 1.3.1 齒輪形式...........................................................................................................６ 1.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式...................................................................................................７ 1.3.3 變速器軸承.......................................................................................................７ 第2章 變速器主要參數(shù)的選擇和計(jì)算.....................................................................８ 2.1 本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù).......................................................................................................８ 2.2 擋位數(shù)和傳動(dòng)比...................................................................................................８ 2.2.1 擋數(shù)...................................................................................................................８ 2.2.2 傳動(dòng)比范圍.......................................................................................................９ 2.3 主要參數(shù)的計(jì)算...................................................................................................９ 2.3.1 最小傳動(dòng)比的確定...........................................................................................９ 2.3.2 最大傳動(dòng)比的確定.......................................................................................１０ 2.3.3 檔位數(shù)的確定...............................................................................................１１ 2.4 中心距A............................................................................................................１２ 2.5 外形尺寸...........................................................................................................１２ 第3章 變速器各擋齒輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算.................................................................１３ 3.1 齒輪參數(shù)的選擇...............................................................................................１３ 3.1.1 模數(shù)...............................................................................................................１３ 3.1.2 壓力角α.......................................................................................................１３ 3.1.3 螺旋角...........................................................................................................１４ 3.1.4 齒寬...............................................................................................................１４ II  3.1.5 齒輪變位系數(shù)的選擇原則...........................................................................１４ 3.1.6 齒頂高系數(shù).................................................................................................１５ 3.2 各擋齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算...........................................................１５ 3.2.1一檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定............................................................................１５ 3.2.2 對(duì)中心距A進(jìn)行修正...................................................................................１６ 3.2.3 二檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定...........................................................................１６ 3.2.4 三檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定...................................................................１６ 3.2.5四檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定....................................................................１７ 3.2.6五檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定....................................................................１７ 3.2.7 倒檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定...................................................................１８ 3.3變速器齒輪的變位及齒輪螺旋角的調(diào)整........................................................１９ 3.3.1 一擋齒輪的變位...........................................................................................１９ 3.3.2 倒擋齒輪的變位...........................................................................................２０ 3.3.3 齒輪螺旋角的調(diào)整.......................................................................................２１ 3.4 總結(jié)各擋齒輪參數(shù)...........................................................................................２２ 第4章 變速器齒輪的校核.....................................................................................２４ 4.1 齒輪材料的選擇原則.......................................................................................２４ 4.2 變速器齒輪接觸強(qiáng)度校核...............................................................................２４ 4.2.1 輪齒接觸應(yīng)力...............................................................................................２４ 4.2.2 各擋齒輪接觸強(qiáng)度校核...............................................................................２５ 4.3 變速器齒輪彎曲強(qiáng)度校核...............................................................................３１ 4.3.1 直齒輪彎曲應(yīng)力...........................................................................................３１ 4.3.2 斜齒輪彎曲應(yīng)力...........................................................................................３３ 第5章 變速器軸的設(shè)計(jì)與校核.............................................................................３７ 5.1 計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩...............................................................................................３７ 5.2 軸的結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計(jì).......................................................................................３７ 5.3 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算...................................................................................................３８ 5.3.1 計(jì)算齒輪的受力...........................................................................................３９ 5.3.2 軸的剛度驗(yàn)算...............................................................................................３９ III  5.3.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算...............................................................................................４２ 第6章 變速器同步器與操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì).............................................................４９ 6.1 同步器設(shè)計(jì).......................................................................................................４９ 6.1.1同步器的作用及分類(lèi)....................................................................................４９ 6.1.2鎖環(huán)式同步器................................................................................................４９ 6.1.3 主要參數(shù)的確定...........................................................................................５２ 6.2 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)...................................................................................................５３ 6.2.1 變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求...........................................................................５３ 6.2.2 換檔位置設(shè)計(jì)...............................................................................................５４ 6.3 變速器殼體.......................................................................................................５４ 第7章 設(shè)計(jì)總結(jié).....................................................................................................５６ 參考文獻(xiàn)...................................................................................................................５７ 致 謝.........................................................................................................................５８ IV  言 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 前 隨著汽車(chē)工業(yè)的迅猛發(fā)展,車(chē)型的多樣化、個(gè)性化已經(jīng)成為汽車(chē)發(fā)展的趨勢(shì)。而 變速器的設(shè)計(jì)已經(jīng)成為汽車(chē)設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。盡管近年來(lái)，自動(dòng)變速器和無(wú)級(jí) 變速器技術(shù)迅猛發(fā)展，對(duì)手動(dòng)變速器產(chǎn)生很大的沖擊，但手動(dòng)變速器已經(jīng)應(yīng)用了很長(zhǎng) 時(shí)間，經(jīng)過(guò)反復(fù)改進(jìn)試驗(yàn)，其制造技術(shù)已趨于成熟，與其它類(lèi)型的變速器相比，具有 以下優(yōu)點(diǎn)： 1.手動(dòng)變速器經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展, 在變速器市場(chǎng)長(zhǎng)期處于主導(dǎo)地位，各方面的 技術(shù)通過(guò)長(zhǎng)期的積累，已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)成熟的地步。 2.手動(dòng)變速器傳動(dòng)效率較高，理論上比自動(dòng)變速器省油。 3.手動(dòng)變速器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝成熟，市場(chǎng)需求大，且生產(chǎn)成本低。 4.維修方便。 5.可以給汽車(chē)駕駛愛(ài)好者帶來(lái)更多的操控快感。 隨著我國(guó)汽車(chē)工業(yè)不斷的發(fā)展壯大，以及汽車(chē)行業(yè)發(fā)展的迅速，如何設(shè)計(jì)出經(jīng)濟(jì) 實(shí)惠，工作可靠，性能優(yōu)良，且符合中國(guó)國(guó)情的汽車(chē)，已經(jīng)成為當(dāng)前汽車(chē)設(shè)計(jì)者所面 臨的嚴(yán)重問(wèn)題。在面臨著機(jī)遇的同時(shí)，我們也面臨著挑戰(zhàn)，所以在機(jī)遇與挑戰(zhàn)并行的 年代，我們要努力為我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。 經(jīng)過(guò)這四年的努力學(xué)習(xí)，我掌握了一些基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)。在大學(xué)即將畢業(yè)的 時(shí)候，而我也將走向工作崗位，按照國(guó)家教委和學(xué)校的要求，我進(jìn)行了對(duì)轎車(chē)五檔變 速器的設(shè)計(jì)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們對(duì)學(xué)過(guò)的知識(shí)的實(shí)際應(yīng)用，充分體現(xiàn)了我們對(duì)學(xué)過(guò)的知 識(shí)的掌握程度和創(chuàng)新思維。通過(guò)本次的設(shè)計(jì)，我將進(jìn)一步鞏固所學(xué)的知識(shí)，提高實(shí)際 應(yīng)用能力，并為以后的工作打下良好的基礎(chǔ)。 在過(guò)去100多年的汽車(chē)變速箱的發(fā)展史中，主要經(jīng)歷了從手動(dòng)變速器到自動(dòng)變速 器的發(fā)展過(guò)程。目前世界上使用最多的汽車(chē)變速器共有五種形式：無(wú)級(jí)變速器、手動(dòng) 變速器、手自一體變速器、自動(dòng)變速器和雙離合變速器。 隨著汽車(chē)工業(yè)快速發(fā)展的今天，隨著燃油價(jià)格的不斷上漲和世界的各種汽車(chē)配件 技術(shù)的成熟應(yīng)用，所以變速器的設(shè)計(jì)發(fā)展成為當(dāng)今汽車(chē)行業(yè)的主要問(wèn)題: 1．如何設(shè)計(jì)出更加節(jié)能環(huán)保、經(jīng)濟(jì)型的變速器，將是變速器乃至汽車(chē)發(fā)展所要 面臨的一個(gè)巨大問(wèn)題。 １  太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2．如何能設(shè)計(jì)出一款既操縱方便快捷且還能滿(mǎn)足駕駛員樂(lè)趣的手動(dòng)變速器，已 然成為設(shè)計(jì)者所考慮的重要的問(wèn)題。 3．如何設(shè)計(jì)出具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、高效傳動(dòng)、車(chē)速平穩(wěn)以及駕駛舒適的變速器，一 直都是變速器設(shè)計(jì)者們所要攻克的技術(shù)難關(guān)。 總而言之, 變速器是各類(lèi)汽車(chē)的主要裝置之一，隨著汽車(chē)技術(shù)的不斷發(fā)展和大量 的市場(chǎng)需要，變速器行業(yè)將會(huì)在發(fā)展過(guò)程中取得巨大的成就。針對(duì)著變速器行業(yè)市場(chǎng) 的需求，向著操作簡(jiǎn)單、舒適方便、高效率、低油耗且節(jié)能環(huán)保等方向發(fā)展，以達(dá)到 汽車(chē)愛(ài)好者的要求及變速器市場(chǎng)的需求。 ２  太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第1章 變速器的總體方案設(shè)計(jì) 汽車(chē)傳動(dòng)系是汽車(chē)的核心組成部分，其目的是調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，傳輸發(fā)動(dòng)機(jī)的 動(dòng)力，并將動(dòng)力傳至驅(qū)動(dòng)車(chē)輪，使汽車(chē)達(dá)到前進(jìn)、后退、停止的要求。變速器則是完 成傳輸動(dòng)力任務(wù)的重要組成部分，也是決定汽車(chē)性能的主要部分之一。而且變速器還 可以用來(lái)改變驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是為了在各種不同的行駛的條件下，使汽 車(chē)獲得不同的速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳的工作狀態(tài)和優(yōu)良的工作條件下工作。變速 器的結(jié)構(gòu)要求對(duì)汽車(chē)的各種性能等都有直接的影響。隨著汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展，轎車(chē)變速 器的設(shè)計(jì)趨勢(shì)是增大其傳遞功率與重量之比，而且還要要求其具有較小的尺寸和優(yōu)良 的性能。 1.1變速器設(shè)計(jì)的基本要求 變速器設(shè)計(jì)的基本要求為： （1）應(yīng)正確選擇變速器的擋位數(shù)，以保證汽車(chē)有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。 （2）設(shè)置空擋和倒擋，保證發(fā)動(dòng)機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪能長(zhǎng)期分離，是汽車(chē)能倒退行駛。 （3）應(yīng)換擋迅速、省力、方便。 （4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置。以便必要時(shí)能進(jìn)行功率輸出。 除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿(mǎn)足高效率、低噪聲、低成本、體小質(zhì)輕及制造容易、 維修方便等要求。 1.2變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置方案 1.2.1 固定軸式變速器 轎車(chē)常用變速器的傳動(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。 中間軸式變速器，如圖1.1所示，常用于發(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。其主要優(yōu)點(diǎn)：傳遞效率高，磨損及噪音也最小，在齒輪中心距較 小的情況下仍然可以獲得較大的傳動(dòng)比。其缺點(diǎn)是：除直接檔外其他各檔的傳動(dòng)效率 有所下降。 而兩軸式變速器，如圖1.2所示，多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上。與中間 ３  中間軸式變速器 兩軸式變速器 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 軸式變速器相比，它具有軸和軸承數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，也具有傳 動(dòng)效率高，噪聲小的優(yōu)點(diǎn)。 圖1.1 圖1.2 ４  兩軸式變速器傳動(dòng)方案 倒擋布置方案 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 綜上所述，就中間軸式變速器與兩軸式變速器相比較而言，本次設(shè)計(jì)的1.6L轎 車(chē)變速器的驅(qū)動(dòng)形式屬于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)，且可安置變速器的空間較小，對(duì)變速 器的要求也較高，所以選用兩軸式變速器作為傳動(dòng)方案。 圖1.3為兩軸式變速器傳動(dòng)方案。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；其倒擋傳動(dòng)通常采用滑動(dòng)齒輪，而其它擋位則用齒輪嚙合傳動(dòng)。 圖1.3 1.2.2 倒檔布置方案 圖1.4為常見(jiàn)的倒擋布置方案。 圖1.4 ５  [3] 傳動(dòng)方案 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1.2.3 傳動(dòng)方案的最終設(shè)計(jì) 通過(guò)對(duì)以上的變速器方案的分析與選擇，并根據(jù)任務(wù)與要求，最后確定的傳動(dòng)方 案如圖1.5所示。各檔的同步器裝在輸出軸上，倒擋傳動(dòng)采用常嚙合齒輪，已達(dá)到換 擋更為輕便的目的。 圖1.5 其傳動(dòng)路線(xiàn)為： 1檔：輸入軸→1→2→2、4間同步器→二軸→輸出； 2檔：輸入軸→3→4→2、4間同步器→二軸→輸出； 3檔：輸入軸→5→6→6、8間同步器→二軸→輸出； 4檔：輸入軸→7→8→6、8間同步器→二軸→輸出； 5檔：輸入軸→9→10→10、13間同步器→二軸→輸出； 倒檔：輸入軸→11→12→13→10、13間同步器→二軸→輸出 1.3 變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析 變速器的設(shè)計(jì)方案應(yīng)滿(mǎn)足使用性能強(qiáng)、制造簡(jiǎn)單、方便維護(hù)等要求。同時(shí)也要考 慮齒輪形式、換檔機(jī)構(gòu)形式、軸承形式等影響變速器工作的因素。 1.3.1 齒輪形式 ６  太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種形式。 就斜齒圓柱齒輪與直齒圓柱齒輪比較而言，斜齒圓柱齒輪具有壽命長(zhǎng)，工作時(shí)噪 聲低等優(yōu)點(diǎn)；而缺點(diǎn)則是加工復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力。而在本次設(shè)計(jì)中，前進(jìn)檔位齒 輪均用斜齒圓柱齒輪，倒檔則用直齒圓柱齒輪。 1.3.2 換擋機(jī)構(gòu)形式 變速器換擋機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式有嚙合套、直齒滑動(dòng)齒輪和同步器換擋三種。就三種 換擋形式的優(yōu)缺點(diǎn)相比較而言，再結(jié)合本設(shè)計(jì)的要求，則采用同步器換擋比較合適， 同時(shí)也能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。 1.3.3 變速器軸承 變速器中的軸承常有：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。在眾多軸承中，結(jié)合各種軸承的特點(diǎn)與使用場(chǎng)合、方式、方法等，得出本次 設(shè)計(jì)采用滾針軸承與深溝球軸承比較合適。 ７  數(shù)據(jù) 1290 185 117 77 5600 155 195/65R15 3.5 單位 kg km/h PS kW rpm N?m 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第2章 變速器主要參數(shù)的選擇和計(jì)算 2.1 本設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù) 本設(shè)計(jì)的相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.1 表2.1 整車(chē)主要技術(shù)參數(shù) 參數(shù)名稱(chēng) 整車(chē)總質(zhì)量 最高車(chē)速 最大馬力 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 最大功率轉(zhuǎn)速 最大扭矩 輪胎規(guī)格 總傳動(dòng)比 2.2 擋位數(shù)和傳動(dòng)比范 2.2.1 擋數(shù) 變速器的擋數(shù)能夠決定汽車(chē)的基本性能。但是擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜， 而其整體的尺寸和質(zhì)量也隨之增大，而且在車(chē)輛行駛過(guò)程中換擋次數(shù)也隨之增加。相 對(duì)來(lái)說(shuō)，在最低擋傳動(dòng)比不變的情況下，增加變速器的擋位數(shù)會(huì)使變速器中相鄰的低 擋位與高擋位之間的傳動(dòng)比的比值減小，這樣則更容易換擋。 擋數(shù)選擇的要求： （1）相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值在1.8以下。 ８  [5] rn i i max n n 0 max g 0 5 p pr i ua 0.75′190 坡道時(shí)，驅(qū)動(dòng)力 5600′308′10 g5 -3 max 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （2）高擋區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)比的比值要比低擋區(qū)相鄰擋位之間的比值小。 2.2.2 傳動(dòng)比范圍 變速器傳動(dòng)比范圍是指變速器最高檔與最低檔傳動(dòng)比的比值。由于本次設(shè)計(jì)的最 高檔位五擋是超速擋，其傳動(dòng)比的范圍為0.7～0.8。而影響最低檔傳動(dòng)比選取的有諸 多因素。所以本設(shè)計(jì)初選最高檔傳動(dòng)比為0.75。 2.3 主要參數(shù)的計(jì)算 2.3.1 最小傳動(dòng)比的確定 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車(chē)行駛速度之間的關(guān)系式為： ua =(0.377 ~0.472) 　 (2.1) 式中 ua——汽車(chē)行駛速度（km/h）； n ——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）； r ——車(chē)輪滾動(dòng)半徑（m）； ig ——變速器傳動(dòng)比； i0 ——主減速器傳動(dòng)比。 已知：最高車(chē)速u(mài)a =190km/h；最高檔為超速檔，傳動(dòng)比ig =0.75；車(chē)輪滾動(dòng) 半徑由所選用的輪胎規(guī)格195/65R15得到r=308(mm)；發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 =n =5600 （r/min）；由公式（2.1）得到主減速器傳動(dòng)比計(jì)算公式： i =(0.377~0.472) =(0.377~0.472)′ =4.56~5.71 為了使汽車(chē)達(dá)到最高車(chē)速，初取i0=4.6。 2.3.2 最大傳動(dòng)比的確定 影響最大傳動(dòng)比的因素有：最大爬坡度、一檔動(dòng)力因數(shù)、附著力和汽車(chē)最小穩(wěn)定 車(chē)速。若按最大爬坡度計(jì)算，則可用一檔通過(guò)要求的最大坡道角a ９  3 ——車(chē)輛總重量(N)； ——坡道面滾動(dòng)阻力系數(shù)(對(duì)瀝青路面f ——主減速器傳動(dòng)比； ——變速器傳動(dòng)比； ——車(chē)輪滾動(dòng)半徑； .7o） (Gfcos Te i a 0 (1290′9.8′0.015′cos16.7 +1290′9.8′sin16.7o)′0.308 1 0 Gfcos =0.01~0.02，取0.01)； +G max0ht =1290 o 155′4.6′0.894 ￡G2j + sin )r max max =1.84 （2.4） Gsin max （2.2） （2.3） 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 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： Temaxi0ight r 式中 G f Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩(N·m)； i0 ig ——傳動(dòng)效率； r 30%的坡，大約16 由公式（2.2）得： ig13 已知：m kg；f =0.015；a =16.7o；r=0.308m；Te =155N·m； i =4.6；g=9.8m/s2；ht=95%′96%′98%=89.4%，把以上數(shù)據(jù)代入（2.3）式： ig 3 同時(shí)，一擋傳動(dòng)比還應(yīng)滿(mǎn)足附著條件。即用一檔發(fā)出最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪不產(chǎn) 生滑轉(zhuǎn)現(xiàn)象。公式表示如下： Temaxiig1ht r 式中 １０  ~0.8之 ￡ 2 0 7711.62′0.8′0.308 1 ig ￡2.98 1 2 3 4 2 3 4 5 1 g1 i 1 2 3 G r Temaxi =1290′9.8′0.61=7711.62N；j =0.894，把以上數(shù)據(jù)代入（2.5）式得： 155′4.6′0.894 1 = = = =q （2.6） =0.75，ig =2.4，故 g5 　　ig =1.004, 2j 0ht =0.8；r= ?2.98 4 （2.5） 0.308m；Te 　　ig =0.75 max 5 =155N·m； 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) G2——驅(qū)動(dòng)輪的地面法向反力；對(duì)于FF轎車(chē)，空載時(shí)前軸負(fù)荷為汽車(chē)總重的 56%~66%，即平均前軸負(fù)荷為汽車(chē)總重的61%； ——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j可取0.7 間。 由公式（2.4）得： ig1 已知：G i =4.7；ht ig ￡ 所以，一檔轉(zhuǎn)動(dòng)比的選擇范圍是： 1.84￡ 初選一檔傳動(dòng)比為2.4。 2.3.3 檔位數(shù)的確定 一般汽車(chē)各擋傳動(dòng)比按等比級(jí)數(shù)分配，即 ig ig ig ig ig ig ig ig5 式中：q為各擋之間的公比。 因初選五檔傳動(dòng)比為0.75，即ig q= =1.337<1.8 滿(mǎn)足相鄰擋位之間的傳動(dòng)比比值在1.8以下。 因此，各擋傳動(dòng)比與一擋傳動(dòng)比的關(guān)系為： ig =2.4,　　ig =1.795,　　ig =1.343, １１  [8] A emaxi1hg A 1 （8.9~9.3）×3 63.14~65.98mm [1] （2.7） =2.4； 155′2.4′0.96= 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2.4 中心距A 中心距 的大小對(duì)變速器的尺寸、體積和質(zhì)量有很大影響，而所選的中心距還應(yīng) 能保證齒輪的強(qiáng)度。因此，最小許用中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒的強(qiáng)度來(lái)確定。 初選中心距A時(shí)，可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式： A=KA3T 式中 A — 變速器中心距（mm）； KA — 中心距系數(shù)，一般轎車(chē)：K =8.9~9.3； Temax— 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N·m)； i1 — 變速器一擋傳動(dòng)比，ig — 變速器傳動(dòng)效率，取0.96 ； 則有： A= 轎車(chē)變速器的中心距在60～80mm范圍內(nèi)變化，故初取A=65mm。 2.5 外形尺寸 變速器的尺寸，影響其橫向尺寸的因素為，齒輪直徑、倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu) 的布置。影響變速器殼體軸向尺寸的因素，檔數(shù)、換檔機(jī)構(gòu)形式及齒輪形式。 乘用車(chē)變速器殼體的軸向尺寸可參考下列公式選用： L=(3.0~3.4)A=(3.0~3.4)′65=195~221 mm 初選長(zhǎng)度為210mm。 變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。 １２  [6] 汽車(chē)變速器齒輪的法向模數(shù)m 微型、輕型轎車(chē) 2.25~2.75 汽車(chē)變速器常用齒輪模數(shù) 1.00 1.75 n 中級(jí)轎車(chē) 2.75~3 1.25 2.25 中型貨車(chē) 3.50~4.5 1.5 2.75 重型貨車(chē) 4.50~6 2.00 3.25 2.50 3.50 3.00 3.75 4.00 4.50 5.00 5.50 6.00 — 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第3章 變速器各擋齒輪的設(shè)計(jì)及計(jì)算 3.1 齒輪參數(shù)的選擇 3.1.1 模數(shù) 齒輪選取模數(shù)的原則是：就齒寬與模數(shù)的關(guān)系而言，減小噪聲，減小模數(shù)，同時(shí) 增加齒寬；減小質(zhì)量，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；就工藝而言，各檔齒輪應(yīng)該選 用一種模數(shù)；就強(qiáng)度而言，各檔齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。而對(duì)于轎車(chē)來(lái)說(shuō)，減少噪聲尤 為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些。 變速器用齒輪模數(shù)的范圍見(jiàn)表3.1 表3.1 車(chē)型 mn 所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1357—1987的規(guī)定，見(jiàn)表3.2。選用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先 選用第一系列。 表3.2 第一系列 第二系列 根據(jù)表3.1及表3.2，一、二檔及倒擋齒輪的模數(shù)定為2.5mm，三、四、五檔的模 數(shù)定為2.25mm，嚙合套和同步器的模數(shù)定為2.5mm。 3.1.2 壓力角α 較小的壓力角，重合度較大，傳動(dòng)平穩(wěn)且噪聲較低；較大的壓力角，可提高輪齒 １３  齒形 高齒并修的齒形 GB1356—78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn) 齒形 GB1356—78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn) 齒形 n c 壓力角α 14.5o，15°，16°，16.5° 20° 抵擋、倒擋齒輪22.5°， 25° 螺旋角β 25°~45° 20°~30° 小螺旋角 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 的強(qiáng)度。所以，選取適當(dāng)?shù)膲毫怯葹橹匾? 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°，所以本次設(shè)計(jì)為了加工方便，除了需要變位齒輪 外，全部選用標(biāo)準(zhǔn)壓力角20°。參考表3.3。 3.1.3 螺旋角 齒輪的螺旋角對(duì)齒輪工作有著較大的影響。其選擇的大小各有優(yōu)缺點(diǎn)，較大的螺 旋角，可使齒輪工作時(shí)平穩(wěn)、噪聲降低。但是螺旋角過(guò)大，齒的強(qiáng)度雖然提高，但其 抗彎強(qiáng)度下降。因此，齒輪螺旋角的選擇要綜合其抗彎強(qiáng)度與接觸強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)初選 螺旋角全部為25°。 表3.3 汽車(chē)變速器齒輪的齒形、壓力角和螺旋角 項(xiàng)目 車(chē)型 轎車(chē) 一般貨車(chē) 重型車(chē) 3.1.4 齒寬 齒寬對(duì)變速器的尺寸、以及其工作的諸多性能有著較大的影響。 而通常根據(jù)齒輪模數(shù)m（m ）的大小來(lái)選定齒寬b： 直齒：b=kcm，kc為齒寬系數(shù)，取為4.4～7.0； 斜齒：b=kmn，kc取為7.0～8.6； 初取直齒kc=7，斜齒kc=8。而不同的齒寬對(duì)齒輪的工作的影響也不同，所以各 個(gè)齒輪的齒寬在后續(xù)的設(shè)計(jì)中再做進(jìn)一步調(diào)整。 3.1.5 齒輪變位系數(shù)的選擇原則 采用變位齒輪的原因： （1）配湊中心距； （2）提高齒輪的強(qiáng)度和使用壽命； １４  z z 2Acos mn n 2 z 33 1 2 1 （3.2） 2 z 14 =2.4 =2.357 1 （3.1） 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （3）降低齒輪工作時(shí)的噪聲。 變位齒輪主要有高度變位和角度變位兩類(lèi)。在這兩類(lèi)中，角度變位可獲得良好的 嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，所以采用角度變位的較多。 變位系數(shù)的選擇原則 ： （1）對(duì)于高擋齒輪，應(yīng)按最大接觸強(qiáng)度選擇變位系數(shù)。 （2）對(duì)于低擋齒輪，應(yīng)根據(jù)小齒輪的齒根強(qiáng)度及危險(xiǎn)斷面齒厚相等的條件來(lái)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(qiáng)度越低。對(duì)其變位系數(shù)的選擇有著諸多 影響，就其而言，本設(shè)計(jì)應(yīng)在后續(xù)設(shè)計(jì)中考慮是否在對(duì)齒輪進(jìn)行變位的需要。 3.1.6 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對(duì)齒輪本身以及其工作有著很大的影響。而在齒輪加工精度提高以 后，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00。所以本設(shè)計(jì)的齒頂高系數(shù)取1.00。 3.2 各擋齒輪齒數(shù)的分配及傳動(dòng)比的計(jì)算 在中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角選定以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方 案來(lái)分配和確定各檔齒輪的齒數(shù)。 3.2.1一檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 一檔傳動(dòng)比為： i1= zh= 已知：A=65mm; =25o; m =2.5, 將數(shù)據(jù)帶入（3.1），（3.2）兩式，齒數(shù)取 整，轎車(chē)z1可在12～17之間選取，得z1=14,　z =33。 則一檔傳動(dòng)比為： i = = 3.2.2 對(duì)中心距A進(jìn)行修正 １５  = = = 65mm，A為標(biāo)準(zhǔn)中心矩。 z z = n 4 z 30 2 z 3 = 0 n m zh 2cosb mn′(z1+z2) 2′cos 0 4 3 mn(z3+z4) 2cosb =25o；將數(shù)據(jù)代入（3.4）、（3.5）兩式，齒數(shù)取 4 z 17 6 z mn(z5+z6) 2cosb =25o；將數(shù)據(jù)代入（3.6）、（3.7）兩式，齒數(shù) n 2.5′(14+33) 2′cos25° o1.795 （3.5） 3 （3.6） 5 （3.7） （3.3） =64.8mm （3.4） 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 由式（3.2），得 A 則 A' 取整得A0= 3.2.3 二檔齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 二檔傳動(dòng)比為： i2= A0 已知：A0=65mm，m =2.5，b 整得：z3=17,　z =30。 則二檔傳動(dòng)比為： i = = =1.765 3.2.4 三檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 三擋傳動(dòng)比為： i = o1.343 A0 已知：A=65mm，m =2.25，b １６  z 30 3 z 4 = n z 26 4 z 5 = 0 n 6 z 22 8 z mn(z7+z8) 2cosb =25o；將數(shù)據(jù)代入（3.8）、（3.9）兩式，齒數(shù) 8 z 26 10 z mn(z9+z10) 2cosb =25o；將數(shù)據(jù)代入（3.10）、（3.11）兩式，齒 =1.364 5 （3.8） 7 （3.9） 7 （3.10） 9 （3.11） 太原工業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 取整得：z5=22，z6=30。 所以三檔傳動(dòng)比為： i = = 3.2.5四檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 四擋傳動(dòng)比為： i = o1.004 A0 已知：A0=65mm；m =2.25，b 取整得：z7=26，z8=26。 所以四檔傳動(dòng)比為： i = = =1.000 3.2.6五檔齒輪齒數(shù)及傳動(dòng)比的確定 五擋傳動(dòng)比為： i = o0.75 A0 已知：A=75mm，m =2.25，b 數(shù)取整得：z9=30，z10=22。 所以五檔傳動(dòng)比為： １７  z 22 5 z z z 倒 1 + =(z11 =(z13 13 z