汽车设计课程设计变速器课程设计
课 程 设 计 课程名称_ 汽车设计 题目名称 变速器课程设计 学生学院 机电工程学院 专业班级_2008级车辆工程1班 学 号 xxxxxxxxxxxx 学生姓名_ 指导教师_ _ 2011 年 1 月 1 日 目录第一节 概述4第二节 变速器传动机构布置方案5第三节 变速器主要参数的计算6第四节 齿轮强度、刚度、可靠性计算.14.4.1 计算各轴的转矩.14.4.2 计算各挡齿轮受力.19第五节 轴的设计计算.22.5.1 轴的结构.22.5.2 确定轴的尺寸.22.5.3 轴的刚度计算.23.5.4 轴的强度计算.27第六节 轴承与平键的设计计算.32.6.1 轴承的设计32.6.2 平键的设计34第七节 箱体的设计.35第八节 总结.36 第一节 概述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的工况范围内工作。变速器设有空挡，可在起动发动机、汽车滑行或停车时使发动机的动力停止向驱动轮传输。变速器设有倒档，使汽车获得倒退行驶能力。需要时，变速器还有动力输出功能。变速器的功用有：1）改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作。2）在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶。3）利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换档或进行动力输出为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器提出如下基本要求：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，变速器不得有跳档、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。除此之外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、拆装容易、维修方便等要求。 第二节 变速器传动机构布置方案1、变速器类型的选择由于最大车速（100km/h）和额定装载质量（1500kg）的限制，故本变速器设计为轻型商用车机械式变速器，发动机为前置后驱形式，变速器采用五档中间轴式变速器形式。 2、倒档形式选择与前进挡比较，倒档使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒档，故多数方案均采用直齿滑动齿轮方式换倒档。 3、齿轮型式选择齿轮形式有直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮。两者相比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、工作时噪声低的优点；缺点是制造工艺复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用斜齿圆柱齿轮。直齿圆柱齿轮仅用于倒挡。 4、轴的结构分析第一轴通常与齿轮做成一体，其长度决定于离合器总成的轴向尺寸。第一轴的花健尺寸与离合器从动盘毂的内花键统一考虑，目前一般都采用齿侧定心的矩形花健，键齿之间为动配合。第二轴制成阶梯式的以便于齿轮安装，从受力及合理利用材料来看，也是需要的。各截面尺寸不应相差悬殊，轴上供磨削用的砂轮越程槽处的应力集中会引起轴断裂。 5、轴承型式变速器多采用滚动轴承，即向心球轴承、向心短圆柱滚子轴承、滚针轴承以及圆锥滚子轴承。至于何处应当采用何种轴承，是受结构限制并随所承受的载荷特点不同而不同。6、换挡机构形式使用同步器或啮合套换挡，其换挡行程要比滑动齿轮换挡行程小。在滑动齿轮特别宽的情况下，这种差别就更为明显。变速器的传动简图如下： 第三节 变速器主要参数的计算1、变速器挡数与传动比的选择本设计是针对轻型商用车变速器设计，为五档手动中间轴式机械式变速器，因此，初步选取传动比范围为5.0，最高档为超速档，次高档为直接挡，传动比为1.0。 2、变速器中心距中间轴式变速器的中心距A（mm）可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初选：=式中中心距系数,对商用车8.69.6；取=9.0变速器处于1档时的输出转矩，；发动机最大转矩，为129.56 Nm；变速器的1档传动比；取=3.5变速器的传动效率，取96%。则= 9× =68.2 （mm）。初选中心距A=70mm。 3、变速器的轴向尺寸货车变速器壳体的轴向尺寸与挡数有关，可参考下列数据选用： 五挡 （2.73.0）A 当变速器选用的常啮合齿轮对数和同步器多时，应取给出范围的上限。A取整。4、齿轮参数 （1）模数 齿轮的模数定为m4.0mm。(2)压力角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°。啮合套或同步器的接合齿压力角有20°、25°、30°等，但普遍采用30°压力角。（3）螺旋角货车变速器螺旋角选取范围为：18°26°。初选常啮合齿轮螺旋角为21°。（4）齿宽直齿，为齿宽系数，取为4.58.0，取7.0；斜齿，取为6.08.5，取7.0。（5）齿顶高系数一般齿轮的齿顶高系数1.0，为一般汽车变速器齿轮所采用。参数模数m压力角a螺旋角齿宽系数Kc齿顶高系数f0值420°24°7.01.05、变速器各挡传动比的确定 根据课本，中间轴式变速器一档传动比可取=3.5。变速器的次高档为直接档，最高档为超速档，本设计变速器次高档四挡为直接挡,=1.0。一般汽车各挡传动比大致符合如下关系（即）则q=1.52； =3.5； =2.3； =q=1.5； =1.0；最高档位为超速档，超速档传动比一般为0.70.8，本设计取=0.78。列出变速器传动比如表3-2：档位一二三四五倒档传动比3.52.31.51.00.783.5 6、齿轮齿数的确定： 一挡齿轮的齿数： 一档传动比为 （3-1） 为了求，的齿数，先求其齿数和，一挡齿轮为斜齿齿轮，=2×70×cos21°/4=32.6。取整为33。取=13，=-=20。对中心距进行修正：=4×33/（2×cos21°）=70.6 mm，取整为A=70 mm。分度圆直径 =4×20/cos19.46°=84.85mm =4×13/cos19.46°=55.15mm齿顶高 =4 mm =4mm齿根高 =5mm =5mm齿全高 =9mm齿顶圆直径 =92.85mm =63.15mm齿根圆直径 =74.85mm =45.15mm 节圆直径 计算精确值：A= 确定常啮合传动齿轮副的齿数：由式（3-1）求出五档常啮合传动齿轮的传动比 =3.5×13/20=2.28 常啮合传动齿轮的中心距与一挡齿轮的中心距相等，即 （3-2） =32.7 （3-3）由式（3-2）、（3-3）得=9.97，=22.7，取整为=10，=23，则：=23×20/（10×13）=3.54计算精确值：A= 分度圆直径 =42.42mm =101.82mm齿顶高 =4 mm =4mm齿根高 =5mm =5mm齿全高 =9mm齿顶圆直径 =50.42mm =109.82mm齿根圆直径 =32.42mm =91.82m节圆直径 2）、确定其他各挡的齿数：
