0.75吨级商用车机械式变速器设计

对于氰化齿轮，氰化层深度不应小于0.2；表面硬度HRC48～53[12]。
对于大模数的重型汽车变速器齿轮，可采用25CrMnMO，20CrNiMO，12Cr3A等钢材，这些低碳合金钢都需随后的渗碳、淬火处理，以提高表面硬度，细化材料晶面粒。
3
3.
发动机最大转矩为74 N·m齿轮传动效率99%，离合器传动效率99%，轴承传动效率96%。
2.
在初选了中心距、齿轮的模数和螺旋角后，可根据预先确定的变速器档数、
传动比和结构方案来分配各档齿轮的齿数。下面结
合本设计来说明分配各档齿数的方法。
（1）确定一档齿轮的齿数
一档传动比
ig1=Z2Z7/Z1Z8
先求其齿数和Zh：
Zh=2A/mn
其中A=56.42、mn=3；
故有Zh=37.61。
中间轴上一档的齿轮的齿数可在12~17之间选用，
现选用Z8= 14则Z7=24
上面根据初选的A及 计算出的 不是整数，将其调整为整数后，这时应
从 及齿轮变位系数反过来计算中心距A，再以这个修正后的中心距作为以
后计算的依据。
这里 修正为38
反推得A=57mm。
（2）确定常啮合齿轮副的齿数
求出常啮合齿轮的传动比
代入数据得：
而常啮合齿轮传动齿轮的中心距与一挡齿轮的中心距相等，即：
=
=723.42MPa<1300～1400MPa
常啮合齿轮1，2的接触应力
d21=23x3=69 d11=13x3=39
=7.97mm =14.10mm
=
=791.88MPa<1300～1400MPa
=
=771.99MPa<1300～1400MPa
计算各挡齿轮的受力
（1）一挡齿轮7，8的受力
（2）二挡齿轮5，6的受力
为发动机最大转矩； 为变速器一档传动比 为变速器传动效率， 取96%
取 代入数据求得：A=56.42mm
2.
变速器的横向外形尺寸，可根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换档机构的布置初步确定。
轿车四档变速器壳体的轴向尺寸3.0~3.4A。货车变速器壳体的轴向尺寸与档数有关：
四档(2.2~2.7)A
五档(2.7~3.0)A
4、轴承的选择和校核19
5、建模21
6、总结22
参考文献23
1
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。
2.
如对硬度≤350HBS的软齿面齿轮，为使两轮寿命接近，小齿轮材料硬度应略高于大齿轮，且使两轮硬度差在30～50HBS左右。为提高抗胶合性能，大、小轮应采用不同钢号材料。
2.
变速器齿轮渗碳层深度推荐采用下列值：
时渗碳层深度0.8～1.2
时渗碳层深度0.9～1.3
时渗碳层深度1.0～1.3
表面硬度HRC58～63；心部硬度HRC33～48
2.5、齿轮材料的选择9
2.5.1、满足工作条件的要求9
2.5.2、合理选择材料配对9
2.5.3、考虑加工工艺及热处理工艺10
3、校核轴和齿轮10
3.1、计算各轴的转矩10
3.2、齿轮强度计算11
3.3、轴及轴上支撑校核17
3.3.1轴的工艺要求17
3.3.2轴的强度计算17
3.3.3轴的刚度计算18
一挡和倒挡
1900～2000
950～1000
常啮合齿轮和高挡
1300～1400
650～700
计算一挡齿轮7、8的接触应力
d81=14x3=42 d71=24x3=72
=7.18mm =12.31mm
=
=898.45MPa<1900～2000MPa
=
=921.61MPa<1900～2000MPa
计算二挡齿轮5，6的接触应力
d61=16x3=48 d51=21x3=63
=9.81mm =12.87mm
=
=793.15MPa<1300～1400MPa
=
=829.27MPa<1300～1400MPa
计算三挡齿轮3，4的接触应力
d41=20x3=60 d31=17x3=51
=12.26mm =10.42mm
=
=705.23MPa<1300～1400MPa
14
21
正齿轮
z2
23
18
正齿轮
Z3
17
21
右旋螺旋齿轮
Z4
19
18
左旋螺旋齿轮
Z5
20
21
右旋螺旋齿轮
Z6
15
18
左旋螺旋齿轮
Z7
23
21
正齿轮
Z8
14
18
正齿轮
Z9
18
18
正齿轮
Z10
24
18
正齿轮
其他
模数
压力角α
螺旋角β
3
20°
20°
2.
2.
不同的工作条件，对齿轮传动有不同的要求，故对齿轮材料亦有不同的要求。但是对于一般动力传输齿轮，要求其材料具有足够的强度和耐磨性，而且齿面硬，齿芯软。
计算中间轴与倒档轴的中心距
A’=
计算得A’=55.5mm
为保证倒档齿轮的啮合和不产生运动干涉，齿轮8和齿轮9的齿顶圆之间应保持有0.5mm以上的间隙，则齿轮9的齿顶圆直径De9应为
De9=2A’-De8-1
计算得De9=62mm
则重新计算A’’=55.5mm
表2-3 齿轮参数表
齿数
齿宽b
齿轮形式
Z1
式中： —弯曲应力（MPa）；
—计算载荷（N.mm）；
—应力集中系数，可近似取 =1.65；
—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 =1.1，从动齿轮 =0.9；
—齿宽（mm）；
—模数；
—齿形系数。
当计算载荷 取作用到变速器第一轴上的最大转矩 时，一、倒挡直齿轮许用弯曲应力在400～850MPa，货车可取下限，承受双向交变载荷作用的倒挡齿轮的许用应力应取下限。
这里取 为1，则 =1× =1×2800=2800
——车轮半径，m。
取 =1；
根据公式（3-1）可得：
2.
（1）在确定变速器头档传动比 时，需考虑驱动条件和附着条件。
为了满足驱动条件，其值应符合下式要求：
式中： ——汽车的Байду номын сангаас大爬坡度，初选为16.7o。
为了满足附着条件，其大小应符合下式规定：
式中： ——驱动车轮所承受的质量，kg；由于第一章中后轴轴荷分配暂定为70%，故 =2445×70%=1711.5kg
三挡 T33=T2n齿n承i3-4=118.26x0.99x0.96x17/20=95.53N·m
四挡 T34=T1n齿n承=70.33x0.99x0.96=66.84N·m
倒挡 T倒= T2（n齿n承）2i10-8=118.26x（0.99x0.96）2x23/14=175.49N·m
3.
（1）倒档直齿轮弯曲应力
六档(3.2~3.5)A
当变速器选用常啮合齿轮对数和同步器多时，中心距系数KA应取给出系数的上限。
为方便A取整，得壳体的轴向尺寸是 变速器壳体的最终轴向尺寸应由变速器总图的结构尺寸链确定。
2.
2.
选取
压力角α、螺旋角β和齿宽b
压力角选取国家规定的标准压力角
螺旋角根据货车变速器的可选范围为 选取
齿轮的 根据斜齿轮的 取 则
—齿轮材料的弹性模量（MPa）；
—齿轮接触的实际宽度(mm)；
、 —主、从动齿轮节点处的曲率半径(mm)，直齿轮 、 ，斜齿轮 、 ；
、 —主、从动齿轮节圆半径(mm)。
将作用在变速器第一轴上的载荷 作为计算载荷时，变速器齿轮的许用接触应力 见表2-4。
表2-4变速器齿轮的许用接触应力
齿轮
渗碳齿轮
液体碳氮共渗齿轮
（3）三挡齿轮3，4的受力
（4）倒挡齿轮10的受力
d10=23x3=69 =175.49N.m, =118.26N.m
3.
3.
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，表面光洁度不低于▽8。
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。
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。
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。
表2-2 变速器档位参数参数
品牌
系列
型号
重量
1-4挡传动比
倒档
江铃
TFR54
MSGSE
38kg
ig1=3.7
ig2=2.39
ig3=1.54
ig4=1
3.27
2.
中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响，所选的中心距、应能保证齿轮的强度。根据经验公式初定：
式中 KA----中心距系数。对轿车，KA=8.9~9.3；对货车，KA=8.6~9.6；
—应力集中系数， =1.50；
—齿形系数，可按当量齿数 在图中查得；
—齿宽系数 =7.0
—重合度影响系数， =2.0。
（1）计算一挡齿轮7、8的弯曲应力 ，
= =164.57MPa<400～800MPa
= =160.38MPa<400~800MPa
（2）计算二挡齿轮5、6的弯曲应力
= =129.98MPa<100～250MPa
I轴 T1=Temaxn离n承=74x0.99x0.96=70.33N·m
中间轴 T2=T1n齿n承i2-1=70.33x0.96x0.99x23/13=118.26N·m
II轴一挡T31=T2n齿n承i7-8=118.26x0.99x0.96x24/14=192.67N·m
二挡 T32=T2n齿n承i5-6=118.26x0.99x0.96x21/16=147.52N·m
比功率：16kw·t-1比转矩：30N·m·t-1
2.
2.
在选择驱动桥主减速器传动比 时，首先可根据汽车的最高车速、发动机参数、车轮参数来确定，其值可按下式计算：
（3-1）
式中： ——汽车最高车速，km/h；
——最高车速时发动机的转速，一般 =（0.9～1.1） ，其中 为发动机最大功率时对应的转速，r/min；
对变速器的主要要求是：
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。
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。
= =90.24MPa<100～250MPa
（3）计算三挡齿轮3、4的弯曲应力
= =105.63MPa<250MPa
= =118.68MPa<100～250MPa
轮齿接触应力σj
式中： —轮齿的接触应力（MPa）；
—计算载荷（N.mm）；
—节圆直径(mm)；
—节点处压力角（°）， —齿轮螺旋角（°）；
解方程并取整得
（3）确定其他挡位齿轮的齿
二挡传动比由于各挡齿轮选取同样的模数，故有：
由式（2-5）和式（2-6）代入数据解方程并取整得：
三挡传动比由于各挡齿轮选取同样的模数，故有：
由式（2-5）和式（2-6）代入数据解方程并取整得：
（4）确定倒档齿轮的齿数
一般情况下，倒档传动比与一档传动比较为接近，在本设计中倒档传动比 取3.2而通常情况下，倒档轴齿轮 取21~23，此处取 =23。
2
表2-1 发动机参数表
发动机位置
前置
发动机型号
DA465Q
排量（升）
1.0L
进气形式
自然吸气
汽缸数
4个
最大功率
35kW
最大转速
2100r/min(rpm)
最大扭矩
74N.m
燃料类型
汽油
环保标准
国4
考虑到车的最高车速只有80km/h,所以本变速器选择4档设计。
设计要求的数据有：载货量：0.75t最大总质量：1.68t最高车速：80km/h
——附着系数。0.7-0.8之间，取 =0.8。
（2）各挡传动比确定：
由于 在2.35～4.33取 =3.7，且 =1
按等比数级分配各挡传动比, = =
则q= =1.54, =3.7， =q2=2.39， =q3=1.54， =1
参考《中国汽车零配件大全》，选取变速箱，型号为MSGSE，确定各档传动比如下
目录
1、机械式变速器的概述及其方案的确定2
2、变速器主要参数的选择与主要零件的设计3
2.1、传动比的确定3
2.1.1、驱动桥主减速器传动比 的选择3
2.1.2、变速器头档传动比 的选择4
2.2、中心距5
2.3、轴向尺寸5
2.4、齿轮参数6
2.4.1、齿轮模数6
2.4.2、各档传动比及其齿轮齿数的确定6
计算倒挡齿轮8、10的弯曲应力 ，
Z8=14 Z10=23 =175.49N.m， =118.26N.m
=371.53MPa<400～850MPa
= =256.14MPa<400～850MPa
（2）斜齿轮弯曲应力
（2.2）
式中： —计算载荷（N·mm）；
—法向模数（mm）；
—齿数；
—斜齿轮螺旋角（°）；