轎車五檔變速器設計
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開題報告
設計（論文）題目
轎車五檔變速器設計
設計（論文）題目來源
自擬課題
設計（論文）題目類型
工程設計
起止時間
一、 設計（論文）依據及研究意義：
1886 年， 世界上誕生的第一輛汽車并未安裝變速器， 直到 1902 年才由法國人造出了第一部裝有變速器的汽車。 目前， 絕大多數汽車仍采用機械式變速器、 分動器、 主減速器， 構成整車傳動系， 其結構簡單、 操縱方便、 造價低廉仍不失為汽車傳東西中常用的主要總成。 由于汽車上廣泛采用活塞式內燃機， 其轉矩和轉速變化范圍較小， 而復雜的使用條件則要求汽車的牽引力和車速能在相當大的范圍內變化。 為此在傳動系中設置了變速器。 機械式手動汽車變速器因結構簡單， 傳動效率高， 制造成本低和工作可靠等優點， 在不同形式的汽車上得到廣泛的應用， 機械式手動變速器在今后相當長的時間里， 依然會在我國車輛傳動系統中占據主導地位。
自 1940 年美國通用汽車公司首次將液力機械式自動變速器裝車應用以來， 液力機械式自動變速器的生產形成系列化和專業化。 其發展之快， 應用之廣， 以致于人們直接命名其為”自動變速器”。 AT 以優越的動力性能， 乘坐舒適性和簡便的操作， 在汽車工業中占有相當的地位。 我國幾種系列轎車中和重型載貨車上雖有應用， 但限于技術和經濟條件， 獨立開發， 成批生產 AT 的能力尚不具備。 省油， 排污低， 操縱方便， 行駛舒適的機械式無級自動變速器(CVT)一直是人們追求的目標。 CVT 與其它傳動相比， 操縱方便性和乘坐舒適性均可與液力變矩器相媲美， 而其傳動效率卻遠高于液力變矩器。 更主要的是它能夠協調車輛外界行駛條件與發動機負荷， 充分發揮發動機潛力， 提高整車燃油經濟性， 使汽車具有良好的牽引特性， 顯著地提高超車性能， 這是現有的有級式變速器無法相比的， 故 CVT 是國內外汽車傳動研究和推廣的重點之一。 電傳動與液壓車輛的馬達相似， 它一改機械傳動中的傳統結構， 代之以電流輸至電動機來驅動汽車。 另一種以新型蓄電池， 燃料電池作為能源的電動車， 它不用石油燃料， 無污染， 能量轉換效率高， 因而將廣泛用于短途運輸的轎車， 大客車， 貨車上。 日本的電源公司， 美國通用公司， 德國大眾公司等研制的電動車已基本上滿足使用者的需要。 電力式自動變速器噪聲低， 污染小， 自動化程度高， 元件布置方便， 可用電池代替原動機， 在不可再生資源日益枯竭， 環境污染日益嚴重的今天，電力式自動變速器無疑是重要的發展方向之一。 電子控制機械式自動變速器(AMT)是自動變速器的一種， 它是在原有固定軸式齒輪變速器的基礎上， 把選， 換檔和離合器及發動機油門的操縱自動化。 與液力機械式自動變速器和機械式無級變速器相比， 它具有傳動效率高， 成本低， 易制造，生產繼承性好等優點， 從世界范圍來看， 它是自動變速器的一個重要發展方向。近年來， 隨著車輛技術的進步和車輛密度的加大， 對變速器的性能要求也越來越高。 眾多的汽車工程師在改進汽車變速器性能的研究中傾注了大量的心血， 使變速器技術得到飛速的發展。雖然它有諸多缺點， 如換擋沖擊大， 體積大， 操縱麻煩等； 但是， 它也有很多優點， 如傳動效率高， 工作可靠， 壽命長， 制造工藝成熟和成本低等。 所以， 如果能改善機械式變速器上述的缺點，它還是有很大的發展空間的。 如果在減小機械式變速器的體積和提高傳動平穩性兩方面做一些研究， 就可以解決這些問題。 隨著微電子技術的飛速發展， 電子控制自動變速器的問世， 給汽車帶來了更理想的傳動系統。 機電一體化技術進入汽車領域， 推動騎車變速器裝置的重大變革。 自動變速器裝置出現了電子化趨勢， 特別是大規模集成電路技術的發展， 使由微機控制發動機和變速器換擋成為可能。 總體看來， 目前世界上應用較多的汽車變速器是手動變速器、 電控液力自動變速器、 金屬帶式無級變速器、 電控機械式自動變速器、 雙離合器變速器及環形錐盤滾輪引式無級變速器等數種， 并具有各自優勢， 但其中金屬帶式無級變速器前景看好。
我國的汽車及各種車輛的零部件產品在性能和質量上和發達國家存在著一定的差距， 其中一個重要原因就是設計手段落后， 發達國家在機械產品設計上早以進入了分析設計階段， 他們利用計算機輔助設計技術， 將現代設計方法， 如有限元分析、 優化設計、 可靠性設計等應用到產品設計中， 采用機械 CAD 系統在計算機上進行建模、 分析、 仿真、 干涉檢查， 實現三維設計， 大大地提高產品設計的一次成功率， 減少了實驗費用， 縮短了產品更新周期。 而我們的設計手段仍處于以經驗設計為主的二維設計階段， 設計完成后在投產中往往要進行很大的改動， 使得產品開發周期很長， 性能質量低等。 為改變我國的車輛零部件的生產和設計手段的落后狀況， 縮短新產品的開發周期， 提高市場競爭力， 有必要開發一些適合中國國情的汽車及零部件的 CAD 系統， 對已開發的 CAD 系統需進一步提高和完善。 隨著 CAD 技術的發展和應用， 許多國家和部門都對其進行了大量的研究和實驗， 隨之開發并形成一些成套硬件和軟件系統。 在美國、 日本及歐洲發達國家中，利用 CAD 技術解決眾多繁瑣的設計和分析計算。 形成了以圖形系統為基礎、 以數據庫為核心、 以工具系統為支撐和以分析計算為應用的集成化系統。
研究意義：本次畢業設計正是利用CAD技術來完成五檔變速器的設計。通過本次畢業設計，不僅可以鞏固所學的理論知識，還可以培養運用所學專業理論知識的能力，同時提高了應用Pro/E軟件的能力，因而是一次很好的理論和實踐相結合的鍛煉機會。本次畢業設計源于生產世紀，對于我們今后從事實際技術工作有很大的幫助，有利于我們掌握壓鑄模設計的過程和要點，熟悉Pro/E軟件在壓鑄模設計中的應用步驟，為日后的工作打下一個堅實的基礎
二、設計主要研究的內容、預期目標：（技術方案，路線）
（一）主要研究內容：
1. 變速器的結構形式選擇
2. 變速器的基本參數選擇與設計計算
3. 變速器中心距的設計與計算
4. 各檔齒輪和軸的校核計算
5. 用 CAD 畫裝配圖和零件圖。
（二）預期目標：
技術方案：
1. 改變傳動比，擴大驅動輪轉轉矩和轉速的變化范圍，以適應經常變化的行駛條件，同時使發動機在有利(功率較高而油耗較低)的工況下工作；
2. 在發動機旋轉方向不變情況下，使汽車能倒退行駛；
3. 利用空擋，中斷動力傳遞，以發動機能夠起動、怠速，并便于變速器換檔或進行動力輸出；
4.使換擋迅速、省力、方便；
5.工作可靠。汽車行駛過程中，變速器不得有挑擋、亂擋及換擋沖擊等現象發生；
6.使變速器的工作噪聲低。
設計路線：
1.研究五檔變速器換擋原理與動力傳遞方式，明確變速器的功用與設計要求。
2.研究變速器的主要類型和結構。
3.分析變速器的主傳動方案和倒擋方案。了解每種方案的優缺點，最終選擇最合適的傳動方案進行設計。
4.確定變速器結構方案時，要考慮齒輪型式、換擋結構型式、軸承型式等因素，以滿足使用性能、制造條件、維護方便等要求。
5．對變速器的主要參數進行選擇，通過計算得出變速器的檔位數、傳動比、中心距、齒輪模數、齒形、壓力角、螺旋角、齒寬和齒輪變位系數等參數。
6.完成對齒輪和軸的設計及其強度校核，并作出相應的二維、三維圖。
三、設計（論文）的研究重點及難點：
重點：
1.變速器傳動機構方案的選擇；
2.變速器參數的確定；
3.同步器的設計。
難點：
1.同步器方案的選擇；
2.同步器參數的設計；
3.齒輪參數的確定。
四、設計（論文）研究方法及步驟（進度安排）：
（一）研究方法：
首先閱讀大量相關文獻資料，教材及新聞背景資料，包括機械制造的原理及方法，數控機床現有技術水準，國際水平探討方面的書籍、報刊。以了解可靠性的內容。然后通過調研，進一步了解企業現狀及需求。接下來進行分析與設計。確定數據的準確性再進行系統設計。
（二）進度安排：
五、進行設計（論文）所需條件：
1、需工作間、電腦、相關資料等；
2、 使用繪圖軟件，辦公軟件進行畢業設計工作；
3、繪制整機裝配圖，繪制設備部分零件圖，編寫設計計算說明書；
4、在規定時間內完成規定的工作量。
六、主要參考文獻（不少于15篇文獻）：
[1] 張軍,朱亮亮,彭思茂.基于CATIA五檔手動變速器結構仿真設計[J].產業與科技論壇,2015,14(08):72-73.
[2] 余樂. 某型汽車變速器設計研究[D].湖南大學,2011.
[3] 趙海燕,王樂.液力自動變速器行星齒輪傳動系簡析[J].汽車實用技,2016(04):165-167
[4] 郭文明. 某轎車機械式變速器傳動系統振動分析[D].燕山大學,2018.
[5] 王麗娟.淺談汽車變速器潤滑的方式和設計原理[J].機械管理開發,2016,31(01):19-2
[6] 原果田.DC16J200T汽車變速器設計特點剖析[J].機械傳動,2011,35(11):48-51.
[7] 田燕林,賀敬良,牛浩龍.基于MASTA的汽車變速器自主開發設計[J].北京信息科技大學學報(自然科學版),2011,26(05):80-83+88
[8] 鄒乃威,彭締,劉威,鄔萬江,江麗煒,韓平.汽車變速器設計專家系統圖形用戶界面設計[J].佳木斯大學學報(自然科學版),2010,28(06):835-838+857.
[9] 王金明,張磊.變速器系統模態分析與試驗研究[J].江西化工,2017(03):55-58.
[10] 閆帥印. 基于混合智能算法的汽車變速器齒輪組參數設計與優化[D].中北大學,2015.
[11] 陳文才.汽車變速器可靠性設計研究[J].煤炭技術,2010,29(09):31-32.
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[13] 王虎奇,張琦,楊艷杰.基于ANSYS的汽車變速器齒輪的優化設計[J].廣西輕工業,2011,27(08):81+91.
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[16] Pulling Line Speeds Up Transmission Line Installation in Puerto Rico[J]. Transmission & Distribution World,2019.
摘 要
變速器的性能直接體現出整車性能的高低，特別是燃油經濟性的好壞。所以變速器的設計質量的高低一直是汽車行業競爭的焦點。隨著汽車工業的發展,轎車變速器的設計趨勢為增大變速器傳遞功率與重量之比,并要求變速器具有較小的尺寸和良好性能。在給定發動機輸出轉矩、轉速及最高車速、最大爬坡度等條件下,著重對變速器齒輪的結構參數、軸的結構尺寸等進行設計計算。
（1） 變速器傳動機構布置方案。系統的分析了傳動機構的布置方案和零部件的結構方案，給出了具體的設計方案，即雙軸傳動的設計。
（2） 變速器齒輪的設計與校核。決定了傳播的有關參數和齒輪的主要參數，包括確定傳動比、中心距的距心以及齒輪參數的確定，還有每個齒輪的分布，外部的大小齒輪和傳動裝置。進行檢查以確保滿足變速器的工作需求為下一步的設計打下基礎
（3） 變速器軸的設計與校核。對傳動軸進行了詳細的設計，系統的檢查了傳動軸在不同齒輪位置的剛度和強度，確保傳動軸在運行的過程中處于許用應力、轉角和剛度的范圍內，確保所選用的軸承能在規定的使用范圍工作。
（4）變速器同步器及操縱機構的設計。對同步器的工作原理和操作機理進行了分析，最后確定同步器的主要參數，使同步器滿足設計要求。
最后根據汽車設計、汽車理論、機械設計課程等參考資料提供的相關知識，對手動變速器的參數進行檢驗，并驗證設計的合理性。同時用AutoCAD軟件完成變速器二維裝配圖和零件圖的繪制。
關鍵詞：變速器；齒輪；同步器；設計
ABSTRACT
The performance of the transmission directly reflects the performance of the whole vehicle, especially the fuel economy. So variable speed.The design quality of the device has always been the focus of competition in the automobile industry. With the development of automobile industry, the car transmissionThe design trend is to increase the ratio of transmission power to weight, and to require the transmission to have a small size and good performance.Yes. Under the conditions of given output torque, rotating speed, maximum speed and maximum climbing slope of the engine, emphasis is placed on the teeth of the transmission.The structural parameters of the wheel and the structural size of the shaft are designed and calculated.
(1)the arrangement scheme of transmission mechanism. The arrangement scheme of transmission mechanism and the junction of parts and components are analyzed systematically.The specific design scheme, that is, the design of biaxial transmission, is given.
(2) Design and check of transmission gear. Determines the relevant parameters of propagation and the main parameters of gears, includingDetermine the transmission ratio, the center of the center distance, and the parameters of the gear, as well as the distribution of each gear and the size of the outside.Gears and gearing. Check to ensure that the working requirements of the transmission are met to lay the foundation for the next step of design
(3) Design and check of transmission shaft. The transmission shaft is designed in detail, and the transmission shaft is checked systematically.The stiffness and strength of different gear positions to ensure that the transmission shaft is in allowable stress, rotation angle and stiffness during operation.Within the range of degrees, ensure that the selected bearings can work within the prescribed range of use.
(4) Design of transmission synchronizer and control mechanism. The working principle and operation mechanism of the synchronizer are divided into two parts: the working principle and the operation mechanism of the synchronizer.Finally, the main parameters of the synchronizer are determined so that the synchronizer can meet the design requirements.
Finally, according to the relevant knowledge provided by automobile design, automobile theory, mechanical design course and other reference materials, the fourth part is based on the relevant knowledge provided by automobile design, automobile theory, mechanical design course and so on.The parameters of manual transmission are tested and the rationality of the design is verified. At the same time, the variable speed is completed by AutoCAD software.The drawing of two-dimensional assembly drawing and part drawing of the device.
Key Words :Transmission ；Gear；Synchrotron ；Design
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第一章 緒論 1
1.1 選題的目的和意義 1
1.2 變速器發展和國內外研究現狀 1
1.3 變速器設計的要求 1
1.4 研究的基本內容 2
第二章 變速器傳動機構布置方案 3
2.1 傳動機構布置方案分析 3
2.1.1 兩軸式和中間軸式變速器 3
2.1.2 多中間軸結構 3
2.1.3 倒擋的形式和布置方案 3
2.2 零、部件布置方案分析 4
2.2.1 齒輪形式 4
2.2.2 換擋的結構形式 5
2.2.3 防止自動脫檔的措施 6
2.2.4 軸承形式 7
2.2.5 組合式變速器 7
2.3 本章小結 7
第三章 變速器齒輪的設計與校核 8
3.1 變 速 器 的 設 計 要 求 8
3.2 變速器各檔傳動比的確定 9
3.3 齒輪參數的確定 11
3.4 各檔齒輪齒數的分配 13
3.5 變位系數的確定 16
3.6 齒輪尺寸的確定 17
3.7 齒輪的校核 18
3.8 變速器殼體材料的選用 23
3.9 本章小結 23
第四章 變速器軸及軸承的設計與校核 24
4.1 變速器軸的設計 24
4.2 變速器軸的校核 25
4.3 軸承的校核 33
4.4 本章小結 35
第5章 變速器同步器及操縱機構的設計 36
5.1 同步器設計 36
5.1.1 同步器的功用及分類 36
5.1.2 慣性式同步器 36
5.2 操縱機構的設計 39
5.3 本章小結 40
總 結 41
參考文獻 42
致 謝 43
IV
第一章 緒 論
1 . 1 選 題 的 目 的 和 意 義
汽 車 變 速 器 是 汽 車 傳 動 系 統 的 關 鍵 部 件 。 因 為 速 度 范 圍 對 應 于 汽 油 發 動 機 的 額 定 轉 矩 很 小 ， 和 復 雜 的 操 作 條 件 要 求 汽 車 的 驅 動 力 和 速 度 可 以 在 較 大 范 圍 內 變 化 ， 因 此 ， 齒 輪 傳 動 是 用 來 適 應 變 化 的 速 度 在 開 車 。 變 速 器 是 汽 車 傳 動 系 統 的 重 要 組 成 部 分 ， 其 性 能 對 汽 車 的 動 力 性 、 燃 油 經 濟 性 和 乘 坐 舒 適 性 有 著 非 常 重 要 的 影 響 。 手 動 機 械 傳 動 完 全 符 合 駕 駛 員 的 意 愿 ， 結 構 簡 單 ， 傳 動 效 率 高 ， 故 障 率 低 ， 經 濟 、 環 保 、 優 質 、 價 廉 。 因 此 ， 它 仍 在 市 場 上 開 發 手 動 機 械 變 速 器 。 適 應 當 代 世 界 經 濟 的 發 展 和 需 要 。 隨 著 技 術 、 節 能 環 保 的 快 速 發 展 ， 新 材 料 的 應 用 、 高 性 能 和 低 成 本 可 以 成 為 新 型 汽 車 變 速 器 的 研 究 方 向 。
1 . 2 變 速 器 發 展 和 國 內 外 研 究 現 狀
在 汽 車 變 速 器 的 發 展 史 上 ， 它 主 要 經 歷 了 從 手 動 到 自 動 的 發 展 過 程 ， 已 有 一 百 多 年 的 歷 史 。 世 界 上 使 用 最 廣 泛 的 汽 車 變 速 器 有 手 動 變 速 器 ( M T ) 、 自 動 變 速 器 ( A T ) 、 手自一體變 速 器 ( A M T ) 、 無 級 變 速 器 ( C V T ) 和 雙離合變速器 (DCT ) 。
它 們 各 有 優 缺 點 : M T 具 有 最 佳 的 節 能 效 果 和 經 濟 娛 樂 性 ， 但 對 駕 駛 技 術 要 求 較 高 ； A T在 節 能 效 果 較 差 的 情 況 下 ， 操 作 簡 單 、 舒 適 ， 部 件 可 靠 性 高 ； A M T 具 有 前 兩 者 的 優 點 ， 但 換 擋 時 會 有 短 暫 的 休 息 ， 舒 適 性 差 ； C V T 結 構 簡 單 、 效 率 高 、 功 率 大 、 變 速 平 穩 ， 但 其 傳 動 帶 易 損 壞 ， 不 能 承 受 大 負 荷 ； D C T 節 能 手 動 變 速 器 與 舒 適 自 動 變 速 器 的 結 合 ， 是 由 傳 統 手 動 變 速 器 發 展 而 來 的 ， 是 目 前 最 高 的 傳 動 技 術 。
調 查 顯 示 ， 2 0 0 7 年 中 國 手 動 變 速 器 的 市 場 份 額 為 7 4 % ， 占 據 了 很 大 的 市 場 份 額 。 從 2 0 0 2 年 到 2 0 0 7 年 ， 自 動 變 速 器 的 市 場 份 額 從 9 % 增 長 到 2 6 % 。 環 球 透 視 預 計 ， 2 0 1 2 年 自 動 變 速 器 將 占 總 變 速 器 的 3 3 % ， 而 乘 用 車 將 占 4 4 % 。 2 0 0 2 年 至 2 0 0 6 年 ， 女 性 用 戶 從 2 0 . 3 % 增 至 3 0 . 9 % 。 自 動 變 速 器 使 用 方 便 ， 深 受 女 性 用 戶 的 喜 愛 。 此 外 ， 在 消 費 者 調 查 中 最 受 歡 迎 的 汽 車 零 部 件 中 ， 第 一 款 是 安 全 氣 囊 ， 第 二 款 是 自 動 變 速 箱 。 在 中 國 ， 自 動 變 速 器 市 場 非 常 樂 觀 。 同 時 ， 手 動 變 速 器 的 節 能 、 經 濟 和 駕 駛 娛 樂 也 決 定 了 其 不 可 替 代 。
全 球 最 大 的 手 動 變 速 器 制 造 商 Z F 預 計 ， 2 0 1 2 年 北 美 市 場 上 銷 售 的 汽 車 中 ， 手 動 變 速 器 只 占 6 % 。 歐 洲 和 美 國 是 不 同 的 。 有 人 預 測 ， 到 2 0 1 3 年 ， 5 2 % 的 汽 車 將 出 現 在 歐 洲 。 或 者 手 動 ， 自 動 手 動 變 速 器 將 僅 占 1 0 % ， 連 續 變 速 器 將 占 2 % ， 雙 離 合 器 變 速 器 將 占 1 6 % ， 歐 洲 人 提 倡 節 能 環 保 ， 喜 歡 駕 駛 小 型 汽 車 ， 更 喜 歡 手 動 變 速 器 經 濟 省 油 。 在 日 本 變 速 器 市 場 ， 無 級 變 速 器 市 場 具 有 絕 對 優 勢 。
1 . 3 變 速 器 設 計 的 要 求
保 證 汽 車 必 要 的 動 力 和 經 濟 性 ； 設 置 不 同 的 檔 位 ， 調 整 并 切 斷 發 動 機 向 驅 動 輪 的 動 力 傳 遞 ， 使 車 輛 后 退 ； 工 作 可 靠 ， 在 汽 車 行 駛 過 程 中 ， 變 速 器 不 得 有 跳 擋 、 亂 擋 、 換 擋 沖 擊 等 現 象 ； 工 作 效 率 高 ， 噪 音 低 ； 結 構 簡 單 ， 方 案 合 理 ； 在 滿 載 和 沖 擊 載 荷 下 使 用 壽 命 長 。
1 . 4 研 究 的 基 本 內 容
本 設 計 的 具 體 內 容 是 結 合 設 計 要 求 ， 保 證 車 輛 具 有 必 要 的 動 力 性 和 經 濟 性 ， 利 用 選 定 的 發 動 機 參 數 完 成 變 速 器 的 結 構 設 計 。 需 要 解 決 的 主 要 問 題 包 括 : 使 傳 動 裝 置 有 效 防 止 換 檔 、 跳 越 、 無 序 、 換 檔 方 便 ； 降 噪 ， 實 現 重 量 輕 、 負 荷 大 、 噪 音 低 、 換 擋 機 動 性 能 好 、 傳 動 經 濟 、 動 力 經 濟 好 、 換 擋 快 、 省 力 、 方 便 ； 傳 動 裝 置 還 應 滿 足 體 積 小 、 質 量 好 、 制 造 成 本 低 、 拆 卸 維 修 方 便 等 要 求 。
9
第二章 變速器傳動機構布置方案
2.1 傳動機構布置方案分析
變 速 器 由 變 速 器 傳 動 機 構 和 操 縱 機 構 組 成 。 根 據 軸 的 不 同 類 型 ， 分 為 固 定 軸 式 和 旋 轉 軸 式 兩 大 類 ， 而 前 者 又 分 為 兩 軸 式 ， 中 間 軸 式 和 多 軸 式 變 速 器 。
2 . 1 . 1 兩 軸 式 和 中 間 軸 式 變 速 器
大 多 數 現 代 汽 車 使 用 三 軸 變 速 箱 ， 而 發 動 機 前 輪 驅 動 汽 車 使 用 兩 軸 變 速 箱 ， 如 果 傳 動 比 小 。 設 計 中 除 了 對 整 車 布 局 的 要 求 外 ， 主 要 考 慮 以 下 四 個 方 面 :
( 1 ) 加 工 性 能 的 結 構
雙 軸 傳 動 的 輸 出 軸 與 主 減 速 器 的 驅 動 齒 輪 相 結 合 。 發 動 機 安 裝 好 后 ， 最 后 的 傳 動 裝 置 可 以 使 用 螺 旋 錐 齒 輪 或 準 雙 曲 面 齒 輪 。 這 簡 化 了 發 動 機 通 過 圓 柱 齒 輪 的 制 造 過 程 。
( 2 )傳 動 裝 置 的 徑 向 尺 寸
雙 軸 傳 動 輸 出 軸 的 前 齒 輪 為 一 對 齒 輪 ， 中 間 軸 傳 動 為 兩 對 齒 輪 。 因 此 ， 對 于 相 同 的 傳 動 比 要 求 ， 中 間 軸 傳 動 的 徑 向 尺 寸 可 以 比 雙 軸 傳 動 的 徑 向 尺 寸 小 得 多 。
( 3 ) 傳 動 裝 置 使 用 壽 命
雙 軸 傳 動 的 低 端 齒 輪 副 尺 寸 變 化 較 大 ， 小 齒 輪 的 工 作 循 環 數 遠 大 于 大 齒 輪 。 因 此 ， 小 齒 輪 的 壽 命 比 大 齒 輪 短 。 中 間 軸 傳 動 的 每 個 前 向 齒 輪 是 一 個 恒 嚙 合 的 螺 旋 齒 輪 傳 動 。 齒 輪 的 徑 向 尺 寸 小 ， 使 用 壽 命 相 對 較 短 。 在 直 齒 輪 中 ， 齒 輪 只 能 空 轉 ， 不 影 響 齒 輪 的 使 用 壽 命 。
( 4 )傳 輸 效 率
雖 然 雙 軸 傳 動 的 傳 動 比 為 1 ， 但 仍 然 有 一 對 齒 輪 ， 所 以 存 在 功 率 損 失 。 中 間 軸 傳 動 裝 置 可 直 接 連 接 輸 入 軸 和 輸 出 軸 ， 獲 得 直 接 齒 輪 ， 傳 動 效 率 高 ， 磨 損 小 ， 噪 音 小 。 汽 車 ， 特 別 是 微 型 汽 車 ， 使 用 更 多 的 雙 軸 變 速 箱 ， 而 中 型 和 重 型 卡 車 使 用 中 間 變 速 箱 。
2 . 1 . 2 多 中 間 軸 結 構
當變速器安裝在扭矩高1200~1300Nm的大功率柴油機上時，其齒輪軸和軸承承受較大的負荷。為了防止過早破壞，采用多中間軸類型[1]。
2 . 1 . 3 倒 擋 的 形 式 和 布 置 方 案
圖 2 . 4 為 常 用 的 換 擋 裝 置 。 圖 2 . 4 ( b ) 所 示 的 解 決 方 案 的 優 點 是 利 用 中 間 軸 上 的 第 一 個 齒 輪 來 利 用 倒 檔 ， 從 而 縮 短 了 中 間 軸 的 長 度 。 然 而 ， 當 換 檔 時 ， 兩 對 齒 輪 同 時 嚙 合 ， 使 換 檔 困 難 。 圖 2 . 1 ( c ) 所 示 的 方 案 允 許 更 大 的 反 向 傳 動 比 。 缺 點 是 轉 換 過 程 不 合 理 。 為 了 彌 補 圖 2 . 1 ( d ) 所 示 的 方 案 的 不 足 ， 對 圖 2 . 1 ( c ) 所 示 的 方 案 進 行 了 修
間 ， 縮 短 傳 輸 的 軸 向 長 度 ， 一 些 卡 車 反 向 齒 輪 采 用 圖 2 . 1 所 示 的 方 案 ( g ) ， 缺 點
圖 2 . 1 倒 檔 傳 動 方 案
是 反 向 必 須 使 用 開 叉 軸 ， 使 驅 動 器 的 上 蓋 的 運 行 機 制 更 加 復 雜 。 設 計 使 用 運 輸 方 案 如 圖 2 . 1 所 示 ( f ) 。 因 為 傳 播 有 巨 大 的 力 量 在 一 個 轉 變 和 反 向 操 作 ， 較 低 和 反 向 雙 軸 傳 動 的 齒 輪 和 中 間 軸 的 傳 播 應 放 置 在 靠 近 軸 的 支 架 ， 以 減 少 軸 的 變 形 。 為 了 保 證 齒 輪 不 重 疊 太 多 ， 齒 輪 由 低 到 高 依 次 排 列 ， 使 軸 具 有 足 夠 的 剛 性 ， 便 于 裝 配 。 雖 然 倒 檔 比 接 近 第 一 個 齒 輪 ， 但 由 于 倒 檔 時 間 很 短 ， 有 些 解 決 方 案 把 第 一 個 齒 輪 放 在 靠 近 軸 的 支 承 處 [2] 。
2 . 2 零 部 件 布 置 方 案 分 析
2 . 2 . 1 齒 輪 形 式
傳 動 齒 輪 為 正 齒 輪 和 螺 旋 齒 輪 。 與 直 齒 圓 柱 齒 輪 相 比 ， 螺 旋 齒 輪 具 有 使 用 壽 命 長 、 運 行 穩 定 、 工 作 噪 音 低 等 優 點 。 缺 點 是 稍 微 復 雜 的 制 造 和 軸 向 力 在 運 行 中 ， 這 是 有 害 的 軸 承 。 在 變 速 器 中 不 斷 嚙 合 的 齒 輪 是 螺 旋 齒 輪 ， 雖 然 這 增 加 了 正 常 嚙 合 齒 輪 的 數 量 ， 并 導 致 變 速 器 的 質 量 和 慣 性 矩 的 增 加 。 直 齒 圓 柱 齒 輪 僅 在 低 速 和 低 速 時 使 用 。
2 . 2 . 2 換 擋 的 結 構 形 式
如 圖 2 . 2 所 示 ， 變 速 器 換 擋 機 構 形 式 分 為 直 齒 滑 動 齒 輪 、 嚙 合 套 和 同 步 器 換 擋 三 種 [2] 。
（ a ） 滑 動 齒 輪 換 擋 （ b ） 嚙 合 套 換 擋 （ c ） 同 步 器 換 擋
圖 2 . 2 換 擋 機 構 形 式
( 1 ) 滑 動 換 擋
還 使 用 滑 動 直 齒 換 擋 和 螺 旋 齒 輪 換 擋 。 滑 動 正 齒 輪 傳 動 具 有 結 構 簡 單 、 結 構 緊 湊 、 制 造 方 便 等 優 點 。 缺 點 是 換 擋 時 齒 面 受 沖 擊 較 大 ， 導 致 齒 輪 過 早 損 壞 ， 正 齒 輪 的 工 作 噪 聲 較 大 ， 所 以 換 擋 方 式 一 般 只 適 用 于 一 擋 和 倒 擋 裝 備 。
( 2 ) 嚙 合 套 位 移
通 過 移 動 嚙 合 套 筒 ， 一 對 齒 輪 形 成 一 定 的 傳 動 比 ， 就 可 以 制 成 正 常 嚙 合 的 螺 旋 齒 輪 。 隨 著 套 筒 的 移 動 ， 由 于 齒 輪 轉 速 的 沖 擊 載 荷 非 常 大 ， 且 齒 輪 不 參 與 換 擋 ， 它 們 不 會 過 早 失 效 ， 但 不 能 消 除 換 擋 的 沖 擊 ， 所 以 駕 駛 員 仍 然 需 要 熟 練 的 控 制 技 術 。 此 外 ， 通 過 增 加 嚙 合 套 筒 和 恒 嚙 合 齒 輪 ， 增 加 了 傳 動 裝 置 的 軸 向 尺 寸 和 轉 動 部 件 的 總 慣 量 。 因 此 ， 這 種 換 擋 方 法 目 前 只 適 用 于 一 些 要 求 較 低 的 齒 輪 和 重 型 卡 車 變 速 箱 。
( 3 ) 同 步 器 換 擋
大 多 數 現 代 汽 車 變 速 器 都 使 用 同 步 器 ， 以 確 保 快 速 、 無 沖 擊 和 無 噪 音 的 變 速 ， 而 不 管 操 控 水 平 如 何 ， 從 而 提 高 了 加 速 度 、 經 濟 性 和 駕 駛 安 全 性 。 與 上 述 兩 種 變 速 方 法 相 比 ， 雖 然 結 構 復 雜 ， 但 制 造 精 度 要 求 高 ， 軸 向 尺 寸 大 。 同 步 環 壽 命 短 等 缺 點 仍 被 廣 泛 應 用 。 由 于 同 步 器 的 廣 泛 應 用 ， 生 活 問 題 已 基 本 解 決 。 例 如 ， 瑞 典 的 s a u s a g e - s c a n i a 公 司 使 用 球 墨 鑄 鐵 制 造 同 步 器 的 關 鍵 部 件 ， 并 在 其 工 作 表 面 涂 上 一 層 鉬 ， 這 不 僅 提 高 了 耐 磨 性 ， 而 且 提 高 了 工 作 效 率 。 對 該 同 步 器 的 表 面 摩 擦 系 數 進 行 了 測 試 ， 結 果 表 明 ， 該 同 步 器 的 使 用 壽 命 不 小 于 法 國 貝 雷 帽 齒 輪 的 使 用 壽 命 。 Z F 等 公 司 的 同 步 器 使 用 這 個 過 程 。
上 述 三 種 換 檔 方 案 可 同 時 用 于 變 速 器 中 不 同 的 齒 輪 位 置 。 通 常 ， 倒 車 齒 輪 和 第 一 齒 輪 是 簡 單 的 滑 動 直 齒 齒 輪 或 嚙 合 套 筒 形 式 ； 對 于 普 通 的 高 速 齒 輪 ， 使 用 同 步 器 。 或 者 穿 上 你 的 袖 子 。 該 車 需 要 便 攜 性 和 減 少 換 班 時 間 ， 所 以 它 使 用 一 個 完 整 的 同 步 驅 動 器 [3]。
2 . 2 . 3 防 止 自 動 脫 檔 的 措 施
自 動 脫 離 是 變 速 器 的 主 要 故 障 之 一 。 自 動 脫 離 由 于 磨 損 ， 傳 動 剛 度 不 足 ， 振 動 。 為 了 解 決 這 一 問 題 ， 除 在 這 一 過 程 中 采 取 的 措 施 外 ， 在 結 構 上 采 取 的 措 施 和 有 效 措 施 如 下 [4]：
( 1 )交 錯 嚙 合 兩 顆 嚙 合 齒 的 嚙 合 位 置 ， 如 圖 2 . 3 所 示 。 因 此 ， 當 嚙 合 時 ， 嚙 合 齒 的 端 部 超 過 嚙 合 齒 的 1 ~ 3 m m 。 在 使 用 中 ， 雙 齒 接 觸 部 分 在 佩 戴 時 被 擠 壓 ， 并 在 嚙 合 齒 的 末 端 形 成 肩 部 ， 以 防 止 嚙 合 齒 本 身 脫 離 。
圖 2 . 3 防 止 倒 擋 的 措 施 Ⅰ
( 2 )對 齒 套 上 的 前 環 齒 厚 進 行 切 削 ( 切 削 0 . 3 - 0 . 6 m m ) ， 使 換 擋 后 套 筒 的 后 端 被 后 環 的 前 端 堵 住 ， 防 止 自 動 脫 齒 ， 如 圖 2 . 4 所 示 。
圖 2 . 4 防 止 倒 擋 的 措 施 Ⅱ
( 3 )嚙 合 齒 面 的 工 作 設 計 與 加 工 成 錐 面 ， 形 成 一 個 后 錐 度 傾 斜 角 ( 通 常 為 2 ° 和 3 ° ) ， 使 嚙 合 齒 面 產 生 軸 向 力 ， 防 止 自 動 產 生 。 該 方 案 更 有 效 、 更 適 用 。 嚙 合 齒 側 設 計 加 工 成 階 梯 狀 ， 具 有 防 止 自 動 變 速 器 的 作 用 。
圖 2 . 5 防 止 倒 擋 的 措 施 Ⅲ
2 . 2 . 4 軸 承 形 式
在 過 去 ， 滾 珠 軸 承 、 滾 子 軸 承 和 滾 針 軸 承 在 傳 動 軸 上 得 到 了 廣 泛 的 應 用 。 近 年 來 ， 變 速 器 設 計 的 發 展 趨 勢 是 提 高 其 傳 輸 功 率 與 質 量 的 比 值 ， 要 求 更 大 的 容 量 和 更 好 的 性 能 。 然 而 ， 上 述 軸 承 形 式 不 能 滿 足 傳 動 的 可 靠 性 和 壽 命 要 求 ， 因 此 圓 錐 滾 子 軸 承 的 使 用 有 所 增 加 。 其 主 要 優 點 是 : 滾 子 軸 承 接 觸 線 長 ， 如 果 選 擇 合 適 的 錐 角 和 配 合 度 ， 軸 與 齒 輪 可 以 沿 縱 向 平 面 或 沿 中 心 線 平 面 分 開 ， 這 樣 可 以 方 便 地 裝 配 和 拆 卸 及 調 整 軸 承 。 由 于 上 述 特 點 ， 滾 子 圓 錐 軸 承 已 被 一 些 歐 洲 轎 車 、 卡 車 和 重 型 卡 車 的 變 速 箱 所 采 用 [4] 。
2 . 2 . 5 組 合 式 變 速 器
近 年 來 ， 增 加 汽 車 變 速 器 的 齒 輪 是 一 個 重 要 的 發 展 趨 勢 ， 這 與 許 多 因 素 有 關 ， 如 卡 車 上 柴 油 發 動 機 使 用 量 的 增 加 ， 平 均 車 速 和 車 輛 總 質 量 的 增 加 ， 以 及 降 低 油 耗 的 要 求 。
本 設 計 選 用 的 初 始 齒 輪 形 式 為 正 齒 輪 ， 正 齒 輪為 螺 旋 齒 輪 ， 倒 檔 為 正 齒 輪 。 軸 承 選 用 深 溝 球 軸 承 、 圓 柱 滾 子 軸 承 和 滾 針 軸 承 。 圓 錐 滾 子 軸 承 。
2 . 3 本 章 小 結
本 章 系 統 地 分 析 了 傳 動 機 構 的 布 置 方 案 和 零 部 的 結 構 方 案 ， 給 出 了 具 體 的 設 計 方 案 ， 即 雙 軸 傳 動 的 設 計 。 倒 檔 布 置 方 案 如 圖 2 . 1 ( a ) 所 示 ， 正 齒 輪 為 螺 旋 齒 輪 ， 倒 檔 為 正 齒 輪 。 軸 承 選 用 深 溝 球 軸 承 、 圓 柱 滾 子 軸 承 、 滾 針 軸 承 和 圓 錐 滾 子 軸 承 。
第三章 變速器齒輪的設計與校核
3 . 1 變 速 器 的 設 計 要 求
3 . 1. 1 本 設 計 要 求 為 雙 軸 機 械 傳 動
( 1 ) 傳 動 比 為 3 至 4 . 5
( 2 )中 心 距 為 6 0 至 8 0 毫 米
( 3 )齒 輪 數 為 4
根 據 要 求 ， 雙 軸 機 械 傳 動 的 四 速 手 動 變 速 器 大 多 是 前 置 車 。 為 這 種 設 計 選 擇 的 乘 用 車 是 一 輛 汽 車 。
汽 車 汽 油 發 動 機 的 n p 大 多 為 4 0 0 0 - 6 0 0 0 r / m i n ， 扭 矩 適 應 系 數 a = T e m a x / T p 。 當 a 的 值 大 時 ， 可 以 減 少 換 檔 次 數 ， 并 且 還 可 以 降 低 燃 料 消 耗 。 汽 油 發 動 機 的 價 值 大 多 在 1 . 2 到 1 . 3 5 之 間 。 然 而 ， 近 年 來 ， 汽 油 發 動 機 的 速 度 降 低 ， 并 且 扭 矩 適 應 系 數 a 的 值 也 減 小 ， 并 且 一 些 已 經 低 至 約 1 . 1 。 車 輛 柴 油 發 動 機 的 值 為 1 . 1 至 1 . 2 5 （ 帶 校 正 器 ） 和 1 . 0 5 至 1 . 1 0 （ 無 校 正 器 ） 。
當 確 定 發 動 機 的 最 大 功 率 P e m a x 和 相 應 的 速 度 n p 時 ， 可 以 通 過 以 下 公 式 獲 得 發 動 機 的 最 大 扭 矩 T e m a x （ 單 位 ： N m ） 。
T e m a x = a T p = 7 0 1 9 a P e m a x / n p （ 3 . 1 ）
式 中 a — — 發 動 機 的 轉 矩 適 應 系 數 ；
T p — — 最 大 功 率 時 的 轉 矩 ， N · m
P e m a x — — 最 大 功 率 ， k W
n p — — 最 大 功 率 的 相 應 轉 速 ， r / m i n
選 擇 發 動 機 最 大 扭 矩 的 相 應 轉 速 n T 的 原 理 是 保 持 n T 和 n p 之 間 的 適 當 關 系 。 因 為 n T 太 接 近 n P ， 直 接 檔 位 的 最 小 穩 定 速 度 將 很 高 ， 當 通 過 繁 忙 的 交 叉 路 口 時 會 導 致 更 多 的 換 檔 ， 甚 至 增 加 變 速 器 中 的 檔 位 數 量 。 因 此 ， 成 為 轉 速 適 應 系 數 的 n p 與 n T 之 比 不 應 小 于 1 . 4 ， 通 常 n p / n T = 1 . 4 至 2 . 0 ， 并 且 由 發 動 機 設 計 保 證 。
發 動 機 適 應 性 系 數 Φ
上 述 轉 矩 適 應 系 數 a 和 轉 速 適 應 系 數 n p / n T 的 乘 積 可 以 表 示 發 動 機 適 應 車 輛 行 駛 狀 態 的 程 度 ， 并 稱 為 發 動 機 適 應 性 系 數 ， 并 表 示 Φ = a ? N P / N T = 德 瑪 斯 / T P ? N P 。 / N T
Φ 值 越 大 ， 發 動 機 的 適 應 性 越 好 。 使 用 具 有 大 Φ 值 的 發 動 機 可 以 減 少 換 檔 次 數 ， 減 少 駕 駛 員 的 疲 勞 ， 減 少 傳 動 系 的 磨 損 并 減 少 燃 料 消 耗 。 現 代 發 動 機 的 適 應 性 系 數 值 對 于 汽 油 發 動 機 是 Φ = 1 . 4 ~ 2 . 4 ， 對 于 柴 油 發 動 機 是 Φ = 1 . 6 ~ 2 . 6 。
根 據 搜 索 數 據 ， 汽 車 的 總 質 量 通 常 在 1 . 7 至 1 . 9 噸 之 間 。 調 節 質 量 在 1 到 1 . 3 噸 之 間 。 車 輪 滾 動 半 徑 約 為 0 . 3 米 。
根 據 以 上 內 容 ， 設 計 參 數 自 行 選 擇 ， 所 有 選 定 參 數 均 滿 足 要 求 。 汽 車 的 參 數 如 表 3 . 1 所 示 ：
表 3.1 某 車 參 數
參 數
數 值
參 數
數 值
發 動 機 最 大 功 率 P e m a x
9 7 k w
發 動 機 最 大 轉 矩 T e m a x
1 7 0 N · m
最 高 車 速 U m a x
1 6 0 k m / h
汽 車 總 質 量 m a
1 8 2 0 k g
變 速 器 形 式
手 動 四 檔
汽 車 整 備 質 量 m 0
1 3 5 0 k g
主 減 速 器 傳 動 比 i 0
4 . 1 5
車 輪 半 徑 r r
0 . 3 m
( 1 ) 確 定 文 件 的 數 量
近 年 來 ， 為 了 降 低 油 耗 ， 變 速 器 的 齒 輪 有 增 大 的 趨 勢 。 目 前 ， 乘 用 車 通 常 采 用 四 五 檔 變 速 器 。 發 動 機 排 量 大 的 客 車 有 5 個 齒 輪 ， 發 動 機 有 4 個 小 齒 輪 。 本 設 計 使 用 了 四 個 文 件 。
( 2 ) 確 定 傳 動 比 的 范 圍
在 選 擇 最 低 速 比 時 ， 需 要 綜 合 考 慮 并 確 定 汽 車 的 最 高 等 級 、 驅 動 輪 與 路 面 的 附 著 力 、 汽 車 的 最 低 穩 定 轉 速 、 主 減 速 比 和 滾 動 半 徑 。 驅 動 輪 。 目 前 乘 用 車 傳 動 比 為 3 . 0 - 4 . 5 ， 輕 型 商 用 車 總 重 量 為 5 . 0 - 8 . 0 ， 其 他 商 用 車 總 重 量 較 大 [5] 。
3 . 2 變 速 器 各 檔 傳 動 比 的 確 定
3. 2 . 1 確 定 傳 動 裝 置 的 最 高 傳 動 比
當 汽 車 爬 上 陡 坡 時 ， 速 度 不 高 ， 空 氣 阻 力 可 以 忽 略 不 計 。 最 大 驅 動 力 用 于 克 服 輪 胎 與 路 面 之 間 的 滾 動 阻 力 和 爬 坡 阻 力 。 所 以 有
（ 3 . 1 ）
則 由 最 大 爬 坡 度 要 求 的 變 速 器 Ⅰ 檔 傳 動 比 為
（ 3 . 2 ）
已 知 ： m = 1 8 2 0 k g ； ； ； r = 0 . 3 m ； N · m ； ； g = 9 . 8 N / k g ； ， 把 以 上 數 據 代 入 （ 3 . 2 ） 式 ：
滿 足 不 產 生 滑 轉 條 件 。 即 用 一 檔 發 出 最 大 驅 動 力 時 ， 驅 動 輪 不 產 生 滑 轉 現 象 。 公 式 表 示 如 下 ：
（ 3 . 3 ）
求 得 的 變 速 器 I 檔 傳 動 比 為 ：
（ 3 . 4 ）
已 知 ： m 0 = 1 3 5 0 k g ， N · m ， ， g = 9 . 8 N / k g ； ， g = 9 . 8 N / k g ； 取 0 . 6 ， r r = 0 . 3 m 。
根 據 公 式 （ 3 . 4 ） 可 得 ： i g 1 3 . 5 5 ， 綜 上 所 述 ， i g 1 初 選 3 . 5 。
由 已 知 式 中 ：
m — — 汽 車 總 質 量 ；
m 0 — — 汽 車 整 備 質 量
g — — 重 力 加 速 度 ；
r r — — 驅 動 輪 的 滾 動 半 徑 ；
T e m a x — — 發 動 機 最 大 轉 矩 ；
i 0 — — 主 減 速 比 ；
η t — — 汽 車 傳 動 系 的 傳 動 效 率 。
— — 道 路 的 附 著 系 數 ， 計 算 時 可 取 0 . 5 ~ 0 . 6 之 間 。
G 2 — — 汽 車 滿 載 靜 止 于 水 平 路 面 時 驅 動 橋 給 路 面 的 載 荷 ， G 2 = m 0 g
— — 最 大 爬 坡 度 （ 一 般 轎 車 要 求 能 爬 上 3 0 % 的 坡 ， 大 約 ）
3. 2 . 2 變 速 器 各 檔 傳 動 比 的 確 定
發 動 機 轉 速 與 汽 車 行 駛 速 度 之 間 的 關 系 為
（ 3 . 5 ）
式 中 ： — — 汽 車 行 駛 速 度 ， = 1 6 0 k m / h ；
n — — 發 動 機 轉 速 ， n = 5 2 0 0 r / m i n ；
— — 變 速 器 傳 動 比 ， 最 高 檔 傳 動 比 為 ， 最 低 檔 傳 動 比 為 ；
— — 主 減 速 器 傳 動 比 。
（ 3 . 6 ）
計 算 得 。
中 間 檔 的 傳 動 比 理 論 上 按 公 比 為 q 的 等 比 數 列 分 配 ：
（ 3 . 7 ）
實 際 上 與 理 論 上 略 有 出 入 ， 因 齒 數 為 整 數 且 常 用 檔 位 間 的 公 比 宜 小 些 ， 另 外 還 要 考 慮 與 發 動 機 參 數 的 合 理 匹 配 。 根 據 上 式 可 的 出 ： = 1 . 5 8 。
計 算 的 各 檔 傳 動 比 為 ：
2 = 2 . 2 1 3 = 1 . 4 0
3. 2 . 3 中 心 距 A 的 確 定
中 心 距 對 變 速 器 的 尺 寸 及 質 量 有 直 接 影 響 ， 所 選 的 中 心 距 、 應 能 保 證 齒 輪 的 強 度 。 初 選 中 心 距 A 時 ， 可 根 據 下 述 經 驗 公 式 計 算
[7] （ 3 . 8 ）
式 中 ： — — 中 心 距 系 數 。 對 轎 車 ， = 8 . 9 ～ 9 . 3 ； 對 貨 車 ， = 8 . 6 ～ 9 . 6 。
— — 發 動 機 最 大 轉 矩 。
— — 變 速 器 一 檔 傳 動 比 。
— — 變 速 器 的 傳 動 效 率 ， 取 0 . 9 6 。
計 算 得 ： A = 7 3 . 8 4 ～ 7 7 . 1 6 m m
取 A = 7 7 m m
3. 2 . 4 軸 向 尺 寸 的 確 定
變 速 器 的 橫 向 外 形 尺 寸 ， 可 根 據 齒 輪 直 徑 以 及 倒 檔 中 間 齒 輪 和 換 檔 機 構 的 布 置 初 步 確 定 [6] 。
轎 車 四 檔 變 速 器 殼 體 的 軸 向 尺 寸 ( 3 . 0 ～ 3 . 4 ) A 。 貨 車 變 速 器 殼 體 的 軸 向 尺 寸 與 檔 數 有 關 ：
四 檔 ( 2 . 2 ～ 2 . 7 ) A
五 檔 ( 2 . 7 ～ 3 . 0 ) A
六 檔 ( 3 . 2 ～ 3 . 5 ) A
當 變 速 器 選 用 常 嚙 合 齒 輪 對 數 和 同 步 器 多 時 ， 中 心 距 系 數 K A 應 取 給 出 系 數 的 上 限 。 為 檢 測 方 便 ， A 取 整 。
本 次 設 計 為 轎 車 四 檔 變 速 器 ， 其 殼 體 的 軸 向 尺 寸 為 （ 3 . 0 ～ 3 . 4 ） A = 2 1 3 ～ 2 4 1 . 4 m m 變 速 器 殼 體 的 最 終 軸 向 尺 寸 應 由 變 速 器 總 圖 的 結 構 尺 寸 鏈 確 定 。
3 . 3 齒 輪 參 數 的 確 定
變 速 器 四 個 前 進 擋 采 用 斜 齒 圓 柱 輪 ， 倒 檔 采 用 直 齒 圓 柱 齒 輪 。
3. 3 . 1 模 數 的 選 取
齒 輪 模 數 是 一 個 重 要 參 數 ， 影 響 它 的 選 取 因 素 有 很 多 ， 如 齒 輪 的 強 度 、 質 量 、 噪 音 、 工 藝 要 求 等 。 嚙 合 套 和 同 步 器 的 接 合 齒 多 數 采 用 漸 近 線 。 由 于 工 藝 上 的 原 因 同 一 變 速 器 中 的 接 合 齒 模 數 相 同 。 其 取 值 范 圍 是 ： 乘 用 車 和 總 質 量 在 1 . 8 - 1 4 . 0 t 的 貨 車 為 2 . 0 ～ 3 . 5 。
表 3 . 2 汽 車 變 速 器 齒 輪 的 法 向 模 數
車 型
乘 用 車 的 發 動 機 排 量 V / L
貨 車 的 最 大 總 質 量 / t
模 數 / m m
1 . 0 ＞ V ≤ 1 . 6
1 . 6 ＜ V ≤ 2 . 5
6 . 0 ＜ ≤ 1 4 . 0
＞ 1 4 . 0
2 . 2 5 ～ 2 . 7 5
2 . 7 5 ～ 3 . 0 0
3 . 5 0 ～ 4 . 5 0
4 . 5 0 ～ 6 . 0 0
表 3 . 3 汽 車 變 速 器 常 用 的 齒 輪 模 數 （ m m ）
齒 輪
模 數
一 系 列
1 . 0 0
1 . 2 5
1 . 5
2 . 0 0
2 . 5 0
3 . 0 0
4 . 0 0
5 . 0 0
6 . 0 0
二 系 列
1 . 7 5
2 . 2 5
2 . 7 5
3 . 2 5
3 . 5 0
3 . 7 5
4 . 5 0
5 . 5 0
—
所 有 齒 輪 的 模 數 定 為 2 . 5 m m 。
3. 3 . 2 壓力角的選取
壓力角較小時，重合度大，傳動平穩，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。實際上，因國家規定的標準壓力角為200，所以在本設計中變速器齒輪壓力角定為。
3. 3 . 3 螺旋角的確定
斜齒輪在變速器中得到廣泛的應用。從提高低檔齒輪的抗彎強度出發，并不希望用過大的螺旋角，以為宜；而從提高高檔齒輪的接觸強度和增加重合度著眼，應選用較大的螺旋角。斜齒輪傳遞轉矩時，為使工藝簡便，可將螺旋角設計成一樣的，中間軸上全部齒輪的螺旋方向應一律取為右旋。
兩軸式變速器為200250；
中間軸式變速器為；
貨車變速器：；
所以初選斜齒輪螺旋角。
3. 3 .4 齒寬的確定
齒輪寬度b的大小直接影響著齒輪的承載能力，b加大，齒的承載能力增高。但試驗表明，在齒寬增大到一定數值后，由于載荷分配不均勻，反而使齒輪的承載能力降低。所以，在保證齒輪的強度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。
通常根據齒輪模數的大小來選定齒寬：
直齒b=(4.5~8.0)m，mm
斜齒b=(6.0~8.5)m，mm
3. 3 .5 齒頂高系數
齒頂高系數對重合度、齒輪強度、工作噪音、輪齒相對滑動速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。規定齒頂高系數取1.00。
3. 3 .6 齒輪材料的選擇
變速器齒輪可以與軸設計成一體或與軸分開，然后用花鍵、過盈配合或者滑動支撐等方式之一與軸連接。
齒輪尺寸小又與軸分開，其內徑直徑到齒頂圓處的厚b影響齒輪強度。要求尺寸b應該大于或等于齒輪危險斷面處的厚度。為了使齒輪裝在軸上以后，保持足夠大的穩定性，齒輪輪轂部分的寬度尺寸，在結構允
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