变速器设计资料 四档齿轮
四档变速器设计
毕业设计（论文）说明书毕业设计（论文）题目机电系（部）年级专业机电工程姓名设计（论文）题目：机械式四档变速器设计开始时间：07年3月12日设计结束时间：07年6月10日设计指导人：教研室主任：系主任：阳泉职业技术学院毕业设计（论文）评阅书题目：机械式四档变速器系（部）年级专业姓名评阅意见：成绩：指导教师：职务：年月日阳泉职业技术学院毕业设计（论文）答辩评定书年级专业班级：姓名：答辩过程成绩评定专业答辩组组长：年月日阳泉职业技术学院毕业设计（论文）任务书目录摘要 (3)Abstract (3)变速器的简介 (4)1.变速器传动机构的方案分析 (6)2.变速器零、部件结构方案分析 (7)3.变速器操纵机构 (8)1.变速器的参数选择 (8)1.1 一档齿轮齿数的确定 (8)1.2 中心距A的选择 (9)1.3 确定齿轮参数 (10)1.3.1 齿宽选择 (10)1.3.2 压力角 (11)1.3.3 齿轮螺旋角 (11)1.3.4 校验齿轮的接触强度 (11)1.4 变速器轴向尺寸 (13)1.5 轴的直径 (13)1.6 各档齿轮齿数的分配 (14)1.6.1 确定常啮合传动齿轮副的齿数 (14)1.6.2 确定其他各档的齿数 (15)2.变速器传动 (16)2.1 传动简图 (16)2.2 同步器（简介） (16)2.2.1 惯性式同步机 (18)2.2.2 同步器工作原理 (18)2.2.3 齿轮材料 (19)2.2.4 齿轮材料、热处理 (20)2.2.5 齿轮精度等级 (20)3.故障诊断与检修 (21)3.1常见故障与检修 (21)3.1.1 变速器的异常声响 (21)3.1.2 变速器跳档 (22)3.1.3 挂档困难 (22)3.1.4 变速器乱档 (23)3.1.5 变速器发热 (23)3.1.6 变速器漏油 (24)3.2 变速器零件的检修 (24)3.2.1 齿轮与花键的检修 (24)3.2.2 轴的检修 (24)3.2.3 锁环式变速器的检修 (24)4.变速器的润滑 (25)4.1 润滑的基本知识 (25)4.2 变速器润滑油 (25)4.3 变速器润滑系统 (25)4.4 变速器零件的清洗 (26)5.变速器的装配 (26)5.1 变速器装配注意事项 (26)5.2 变速器总成的装配 (27)5.3 中间轴后轴承间隙调整方法 (28)英文说明 (29)参考文献 (30)致谢 (31)摘要变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。
辛普森式四档行星齿轮机构的传动路线分析
这种四档变速器是在不改变原辛普森式三档行星齿轮变速器的主要结构和大部分零部件的情况下，另外再增加一个单排行星齿轮机构和相应的换档执行元件来产生超速档。
这个单排行星齿轮机构称为超速行星排，它装在行星齿轮变速器的前端，如图9．16所示。
其行星架是主动件，与变速器输入轴连接；齿圈则作为被动件，与后面的双排辛普森行星齿轮机构连接。
超速行星排的工作由直接多片离合器CO和超速制动器BO来控制，直接多片离合器CO用于将超速行星排的太阳轮和行星架连接，超速排的制动器BO用于固定超速行星排的太阳轮。
根据行星齿轮变速器的变速原理，当制动器BO放松、直接多片离合器CO接合时，超速行星排处于直接传动状态，其传动比为1。
当超速制动器BO制动、直接离合器CO放松时，超速行星排处于增速传动状态，其传动比小于1。
l）l档把预选杆置于D位置，C2后多片离合器作用把输入动力传给前齿圈，F1单向离合器作用，使后行星架固定不动。
辛普森1档的动力流分析比较困难，因为在该档位前后行星排可通过两个构件相互间连接。
其输入动力经C2后多片离合器传给前齿圈，使其顺时针旋转。
前齿圈又带动前行星轮顺时针转动，由于前行星轮既可带动前行星架顺时针转动（输出轴的转动），又可带动太阳轮边时针转动，因此前齿圈的转速通过前行星轮被分解成两条传动路线，其中前星行架和太阳轮的转动方向比较明确，但前行星架和太阳轮转速如何分配呢？由于后排行星架被FI单向离合器固定，因此后排行星齿轮机构具有确定传动比，且是减速机构，另外后排行星齿轮机构通过后齿圈输出，它的输出转速和转动方向应该和前行星架保持一致，因为前行星架和后齿圈为同一构件。
根据这两个条件，就可以确定前行星架和太阳轮之间的转速分配，显然太阳轮的转速比前行星架快得多。
太阳轮逆时针的旋转带动后行星轮顺时针转动，行星轮再带动后齿圈顺时针转动，由于后齿圈顺时针转动时，会给后行星架施加一个逆时针的力矩，通过F1单向离合器将后行星架固定。
变速器设计(计算实例)
目录一、变速器传动机构布置方案的选择 (2)二、确定中心距 (2)三、确定齿轮的基本参数 (3)四、确定各挡齿轮齿数 (3)五、齿轮的变位与齿轮各参数的确定 (7)六、齿轮强度校核 (8)七、初选轴的直径 (14)八、轴的强度校核 (15)九、选择轴承 (18)十、参考文献 (18)设计参数：变速器型号：CAS5-20A 型各挡传动比：1 5.568i = 2 2.832i = 3 1.634i = 4 1.000i = 50.794i =5.011R i =传递的最大转矩：max 196e T N m =一、变速器传动机构布置方案的选择CAS5-20A 型变速器为中间轴式机械变速器，有5个前进挡和1个倒挡。
前进挡均带有滑块式同步器。
壳体采用前、后对开式结构。
具体传动示意图如下：二、确定中心距中间距A 为中间轴与第二轴的间距A= max 31A e g K T i η 其中A K 为中心距系数，对于货车A K =8.6～10.6。
g η为0.96。
试选A K =10.0，则：A= 39.0196 5.5680.96⨯⨯三、确定齿轮的基本参数 1、模数第一轴常啮合斜齿轮法向模数n mn m= 0.470.47 取n m =3.0一挡采用直齿轮，则：m=0.33=0.33 取m=3.5考虑到齿轮的加工方便，不少变速器采用几种模数。
即抵挡齿轮用大模数，高档齿轮采用小模数。
变速器所用模数大致范围：轻型货车为2.5～3.5 所以最终确定：第一挡和倒挡齿轮采用直齿，模数m=3.5； 其余各挡齿轮、常啮合齿轮模数n m =3.0；2、压力角因国家规定的标准压力角为20º，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为20º，即α=20º。
3、螺旋角对于货车斜齿轮螺旋角的初选范围为β=18º～26º 初选螺旋角β=20º4、齿宽根据齿轮模数m （n m ）的大小来选定齿宽： 直齿b=c k m ，c k 为齿宽系数，取为4.5～8.0 斜齿b=c n k m ，c k 取为6.0~8.5所以初选：1b =2b =8.03⨯=24mm 7b =8b =8.03⨯=24mm 3b =4b =8.03⨯=24mm 9b =10b =8.0 3.5⨯=28mm 5b =6b =8.03⨯=24mm 倒挡 b=8.0 3.5⨯=28mm四、确定各挡齿轮齿数◆ 1i =29110Z Z Z Z 直齿h Z = 2Amh Z =52.23对于中型货车，初选10Z =139Z =10h Z Z -=39.23 取整9Z =40◆ 修正中心距 A=2h Z m =13.5(4013)2⨯⨯+ =92.75mm 取整A=93mm◆ 常啮合齿轮副齿轮确定21Z Z =1019Z i Z ⨯=135.56840⨯ ………………1 A=12()2cos n m Z Z β+=123.0()2cos 20Z Z ⨯+=93 (2)联立1、2得： 1Z =21 2Z =38 此时，1i =29110Z Z Z Z =5.568 与设计传动比一致 修正螺旋角：cos β=12()2n m Z Z A+=0.9516则：'2β=19º12´48” ◆ 二挡齿轮副齿数确定78Z Z = 122Z i Z ⨯=212.83238⨯ ……………1 A=788()2cos n m Z Z β+=93 (2)28tan tan ββ=27128(1)Z Z Z Z Z ⨯++ (3)联立1、2、3得：8β=15.48º 取整后， 8Z =23 7Z =36 则 2i =2718Z Z Z Z =2.832 与设计传动比一致 修正螺旋角：8cos β= 78()2n m Z Z A+ 则 '8β=17.64º◆ 三挡齿轮副齿数确定56Z Z = 132Z i Z ⨯= 211.63438⨯ ……………1 A=566()2cos n m Z Z β+=93 (2)26tan tan ββ=25126(1)Z Z Z Z Z ⨯++ ……………3 联立1、2、3得：6β=19.85º 取整后， 6Z =31 5Z =28则 3i =2516Z Z Z Z =1.634 与设计传动比一致修正螺旋角：'6cos β=56()2n m Z Z A+则 '6β=17.46º◆ 四档为直接挡◆ 五挡齿轮副齿数确定34Z Z = 152Z i Z ⨯= 210.79438⨯ ……………1 Ａ=344()2cos n m Z Z β+=93 (2)24tan tan ββ= 23124(1)Z Z Z Z Z ⨯++ (3)联立1、2、3得：4β=24.87º 取整后， 4Z =41 3Z =18 则 5i =2314Z Z Z Z =0.794 与设计传动比一致 修正螺旋角： '4cos β=34()2n m Z Z A+则 '4β=25.12º◆ 倒挡齿轮副齿数确定m=3.5 初选 11Z =21 则：A '=10111()2m Z Z +=13.5(1321)2⨯⨯+=59.5mmR i =2111311012Z Z Z Z Z Z ⨯⨯ =5.011则：1312Z Z =1.637 (1)为了保证不发生干涉：min A ''= 9110.522e e D D ++ =**91111(2)(2)0.522a a Z h m Z h m ++++=110.75 A ''=1312min 1()2m Z Z A ''+≥ 可得：1312Z Z +≥63.3mm ……………2 联立1、2得：12Z =24.003 13Z =39.295 取整 12Z =24 13Z =39 则： 'R i =362139191324++ =4.974与设计传动比相差不大最终各挡传动比为：1i =5.568 2i =2.832 3i =1.634 4i =1.000 5i =0.794 R i =4.974 中间轴与第二轴中心距： A=93mm中间轴与倒档轴中心距：A '=10111()2m Z Z +=59.5mm 取整后 A '=60mm倒档轴与第二轴中心距：A ''=13121()2m Z Z +=110.25mm 取整后 A ''=110mm五、齿轮的变位与齿轮各参数的确定中间轴一档小齿轮1Z =13，产生根切，应采用变位 最小变为系数:min χ=11717Z -=0.235 为保证中心距不变和计算方便，取一对相啮合齿轮的总变位系数为0变为系数χ越大，正变位齿轮的强度越大，但相对应的负变位齿轮强度越小，故在保证不根切和齿轮强度的情况下，适当选取变为系数。
汽车变速器
参考文献
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一、变速器总体方案设计
变速器功用：改变汽车行驶速度和驱动扭矩大小；改变汽 车行驶方向，实现前进和后退；实现空挡停车。 1、传动机构型式选择
传 动 比 的 改 变 方 式 三档变速器
有级式 按 前 进 挡 档 数 四档变速器 两轴式 按 中 心 轴 线 位 置 固定轴式 三轴式 旋转轴式
（二）齿轮强度计算
1、轮齿弯曲强度计算 倒档齿轮弯曲应力与一档齿轮弯曲应力的许用应力在400~850 MPa，对于乘用车斜齿的弯曲许用应力在180~350MPa。
直齿： w
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F1K K f bty
斜齿： w
F1K btyk
2013 毕业答辩
2、轮齿接触应力计算
FE 1 1 j 0.418 ( ) b z b
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一、设计的意义及目的
变速器是汽车不可或缺的组成部分，其功用是 使汽车在起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶 工况下获得不同的牵引力和速度，同时使发动 机在最有利的工况下工作。 通过该设计使我在 设计变速器的过程中进一步掌握变速器的构造、 工作特性、动力传动方式、及操纵方式，了解 不同形式变速器的优缺点，掌握汽车零部件设 计的基本思路，为学生以后的发展打下坚实的 基础。通过毕业设计学生应当达到以下基本要 求： 退回总目录
无级式
综合式
五档变速器
多档变速器
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2013 毕业答辩
2、零、部件结构方案分析
滚子轴承 直齿圆柱齿轮 齿 轮 形 式 斜齿圆柱齿轮
换 挡 机 构 形 式
直齿滑动齿轮Байду номын сангаас
啮合套
同步器
轴 承 形 式
辛普森四档自动变速器档位路线图课件
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7
6）倒档：C0、F0、C2、B3工作
传力过程： 5 －C2 －9 －13－7 －10
•
11－12
• B3制动使行星架14固定，此时后排行星齿轮机构处于空载状态。
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8
自动变速器
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1
2.辛普森式齿轮机构
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2
1）空档：B0、F0、C1、C2、B1、B2、B3、F1、F2不工 作，动力无法传递。（5与6不通，5与9不通）
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3
2）D－1档：C0、F0、C1、F2工作 传力过程：5－C1－6－8－11－12
9－13－7－ 10 F2防止前行星架14逆转
PPT学习交流43）D－2档来自C0、F0、C1、B2、F1工作
• 传力过程：5－C1－6－8－11－9－12－10
• 后齿圈顺转带动后行星齿轮顺转，试图使太阳轮逆转，由于太阳 轮被B2、F1单向锁止，故后行星齿轮绕太阳轮旋转，并带动后行 星架顺转。此时前排行星齿轮机构处于空载运行。
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5
4）D－3档（直接档）：C0、F0、C1、C2、B2工作 • 传力过程：5－C1－6－8－
C2－9－－11－12－10
8与9同向同样速度旋转，后排行星齿轮机构成为一个整体。
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6
5）超速档：C1、C2、B0、B2工作
• 传力过程：1 －15 －3－2 －5 －C1 － C2 －10
• B0制动，超速太阳轮4被固定，架15主动，圈2从动，为 超速档。
CA5-38汽车变速器的设计
摘要货车作为一种常用的商务车，已在现代社会中占有举足轻重的地位。
由于货车的快速发展，人们的生活才变得如此便利。
货车，成为了一个国家乃至整个世界不可缺少的一样运输工具。
变速器是汽车传动系统结构中最重要的部分之一，汽车的前进、后退，增速、减速都要靠变速器传动来实现。
而且变速器在汽车动力性和燃油经济性上也有重要的影响。
本设计的CA5-38变速器，主要任务是完成齿轮、轴、箱体等的设计及校核，和位置的确定，并满足其承载能力的同步器。
另外，针对齿轮作用力的不同，可以在不同的轴上选择合适的轴承。
利用AUTCAD完成变速器的总成图、第一轴、第二轴、中间轴、各个挡齿轮及同步器的设计。
随着我国汽车行业的迅猛发展，人们对汽车的需求也越来越高。
通过对载货汽车变速器的设计我了解到变速器在汽车结构中具有着重要的作用。
变速器结构的改进对汽车行业的发展与进步具有着深远的意义。
关键词：变速器；轴；齿轮；设计计算；校核ABSTRACTNowadays, van as a kind of Business Purpose Vehicle has been common and played a very impor tant role in our modern society. Because van develops so fast, people’s life become more and more convenience. Van, has been become an indispensable vehicle in a country, even all the world.Transmission is the most important part in transmission agent in an auto. The reason is that forward, backward, speed up, slowdown and other manipulate of auto have to be completed by transmission. And transmission is also important in Automotive dynamica perform and fuel economy.The main purpose of this design--CA5-38 gearbox is to complete the design, check and position among gears, axles, case, and this design should have enough capability. In addition, it can choose an appropriate bearing, which based on the different gears’ forces. We can complete this design, primary shaft, secondary shaft, intermediate shaft, any gear, and synchro by AUTCAD.With the rapid development of Chinese automobile industry, people has more and more demands in autoes. To design this transmission of van; I realized that transmission is ve ry important in van’s conformation. The developed of transmission is profound for growth and progress of autoes.Key words: Transmission; Axis; Gear; Design calculation; checking目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1汽车变速器研究状况、发展趋势及成果 (7)1.2汽车变速器设计的目的和意义 (9)1.3汽车变速器设计的研究方法和主要内容 (10)第2章变速器的结构方案的确定 (11)2.1变速器传动机构分析和布置方案的确定 (11)2.1.1两轴式与中间轴式变速器的优缺点分析 (11)2.1.2变速器倒档布置方案分析确定 (12)2.2.1齿轮形式 (13)2.2.2变速器自动脱档机构形式分析确定 (14)2.3本章小结 (15)第3章载货汽车主要参数的确定 (16)3.1发动机的选择 (16)3.2质量参数的确定 (16)3.3 车速的确定 (17)3.4本章小结 (18)第4章变速器主要参数的选择 (19)4.1变速器档位数目及各档传动比 (19)4.1.1变速器档位数目的确定 (19)4.1.2主减速比的确定 (19)4.1.3 变速器一档传动比的确定 (20)4.1.4变速器各档传动比的确定 (22)4.2变速器中心距的确定 (22)4.3变速器的齿轮参数的确定 (23)4.3.1齿轮齿数 (23)4.3.2齿轮模数 (24)4.3.3齿形、压力角及螺旋角 (26)4.3.4齿宽 (27)4.3.5齿顶高系数 (28)4.4变速器的外形尺寸 (29)4.5变速器各档齿轮齿数的分配 (29)4.5.1对中心距A进行修正 (30)4.5.2确定一档齿轮的齿数及其参数 (30)4.5.3确定五档齿轮的齿数及其参数 (32)4.5.4确定二档齿轮的齿数及其参数 (33)4.5.5确定三档齿轮的齿数及其参数 (35)4.5.6确定四档齿轮的齿数及其参数 (37)4.5.7确定倒档齿轮齿数 (39)4.6本章小结 (41)第5章变速器齿轮的设计及校核 (42)5.1 齿轮的材料选择 (42)5.1.1齿轮的失效形式 (42)5.1.2齿轮的常用材料及材料的选择 (43)5.2计算各轴的转矩 (44)5.3齿轮的强度计算 (45)5.3.1轮齿的弯曲应力 (45)5.3.2轮齿接触应力 (46)5.3.3各档齿轮的强度计算校核 (48)5.4计算各档齿轮的受力 (56)5.5本章小结 (59)第6章变速器轴和轴承的设计及校核 (60)6.1轴的设计 (60)6.1.1轴的功用及其要求 (60)6.1.2轴的结构设计 (60)6.1.3轴的尺寸 (61)6.2轴的刚强度计算 (63)6.2.1轴的刚度验算 (63)6.2.2轴的强度计算 (68)6.2.3轴承的选择及校核 (73)6.3本章小结 (78)第7章同步器的确定 (79)7.1锁销式同步器 (79)7.2锁环式同步器 (80)7.3本章小结 (81)第8章操纵机构和箱体的确定 (82)8.1操纵机构的功用 (82)8.2 换档位置图 (82)8.3变速杆的布置 (82)8.3.1直接操纵手动换挡变速器 (82)8.3.2远距离操纵手动换挡变速器 (83)8.4锁止装置 (83)8.4.1互锁装置 (83)8.4.2自锁装置 (84)8.4.3倒档锁装置 (84)8.5变速器箱体的设计 (85)8.6本章小结 (86)结论 (87)参考文献 (88)致谢 (89)第1章绪论1.1汽车变速器研究状况、发展趋势及成果随着中共十七届五中全会召开，中国政府起草并通过了国家“十二五”规划，规划中明确提出，中国迫切需要完成从汽车大国到汽车强国的转变。
变速器齿轮设计
变速器齿轮设计8.4 变速箱齿轮设计⽅法8.4.1 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。
8.4.2 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。
两轴式四档手动变速器设计正文
两轴式四档手动变速器设计摘要轿车作为一种最常用汽车，已在现代的社会中占有举足轻重的地位。
而变速器是汽车传动系统结构中最重要的部分之一，汽车的前进、后退，增速、减速都要靠变速器传动来实现。
而且变速器在汽车的动力性和燃油经济性上也有很重要的影响。
本次设计的汽车变速箱主要是从强度方面来对齿轮的尺寸计算及校核，轴的尺寸计算和位置的确定，选择设计满足其承载能力的同步器。
另外，针对齿轮作用力的不同，在不同的轴上选择合适的轴承。
利用软件AUTCAD完成变速器总成图、第一轴、第二轴、中间轴、各个挡齿轮及同步器的设计。
随着我国汽车行业的迅猛发展，人们对汽车的需求也越来越高。
通过对轿车车变速器的设计，我了解到变速器在汽车结构中具有着重要的作用，因此变速器结构的改进对汽车行业的发展与进步具有着深远的意义。
关键词：汽车；变速器；齿轮AbstractsAs a automobile commonly used by commercial vehicles，in modern society occupies a pivo- tal position．And the transmission gearbox is one of most important parts in the automobile transmission system structure，automobile's advance，the backlash，the growth rate，the deceleration must depend on the transmission gearbox transmission to realize．Moreover the transmission gearbox also has the very important influence in automobiles power and the fuel oil efficiency．This design is mainly gear's size computation and the examination，the axis size's calcul-ation and the position's determination，the choice design satisfies its bearing capacity the syn- chromesh. Moreover，in view of the gear action's difference, chooses the appropriate bearing on the different axis．Completes the transmission gearbox unit chart，the first axis，the second axis, the intermediate shaft using software AUTCAD, to keep off the gear and the synchromesh design one by one．Along with our country automobile profession rapid development，the people are also g- etting higher and higher to automobile's demand，Through to the truck transmission gearbox's design，I understood the transmission gearbox is having the vital role in the automobile struct- ure，so the transmission gearbox structure improvement is having the profound significance to the automobile profession development and the progress．Keyword:Automobile; Transmission gearbox; Gear;毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
浅谈汽车变速器中的齿轮设计
浅谈汽车变速器中的齿轮设计齿轮作为汽车变速器的重要组成部件，其设计的好坏对变速器起着至关重要的作用，所以我们要对各个齿轮的材料、结构以及主要参数做出正确的选择和设计。
标签：汽车；变速器；齿轮；设计1 齿轮的材料选择国内汽车变速器齿轮的材料主要采用20CrMnTi、20Mn2TiB、15MnCr5、20MnCr5、25MnCr5、28MnCr5，而国外汽车变速器齿轮大都选用铬镍合金钢。
变速器齿轮的渗碳层深度推荐采用下列数值：法面模数mn≤3.5mm ，渗碳层深度为0.8～1.2mm；法面模数3.5<mn<5mm，渗碳层深度为0.9～1.3mm；法面模数mn≥5mm，渗碳层深度为1.0～1.6mm。
某些轻型货车和乘用车的齿轮采用40Cr 钢，并进行氰化处理。
2 齿轮的结构形式直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮是变速器中最常用到的两种结构形式。
在变速器设计中，不同档位选取的齿轮形式可能不同，倒挡和低档一般用直齿圆柱齿轮，而对于常啮合齿轮则选用斜齿圆柱齿轮。
3 齿轮主要参数选择3.1 模数和压力角选择模数对于齿轮有很大影响，选用较大的模数可以减少齿轮质量，而选用较小的模数则可以降低变速器的噪声。
对于不同类型的车辆变速器应选用的模数也不同，乘用车减小工作噪声比较重要，因此齿轮要选较小模数，而货车减小质量更为重要，因此齿轮要选较大模数；变速器低挡齿轮应选用大些的模数，其他挡位选用另一种模数，很少情况下会选同一种模数，而倒挡齿轮选用的模数往往与一挡接近。
对于直齿轮，压力角为28°时强度最高，超过28°时强度增加不多；对于斜齿轮，压力角为25°时强度最高。
乘用车为了增加齿轮重合度来降低噪声应选15°或16°等较小的角度，而商用车为了提高齿轮承载力应选22.5°或25°等较大的角度。
3.2 螺旋角和齿宽螺旋角的选取对于变速器中的斜齿轮有着很大影响，这包括齿轮工作时的噪声大小，齿轮轮齿的强度以及轴向力等。
汽车手动变速器设计(机械CAD图纸)
汽车手动变速器设计摘要:本设计的任务是设计一台用于轿车上的FR式的手动变速器。
本设计采用中间轴式变速器，该变速器具有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。
根据轿车的外形、轮距、轴距、最小离地间隙、最小转弯半径、车辆重量、满载重量以及最高车速等参数结合自己选择的适合于该轿车的发动机型号可以+得出发动机的最大功率、最大扭矩、排量等重要的参数。
再结合某些轿车的基本参数，选择适当的主减速比。
根据上述参数，再结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识，计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性。
关键词：变速器，锁环式同步器，传动比，中间轴The design of saloon gearboxABSTRACT:The duty of this design is to design a FR type manual transmission used in the saloon,It’s the countershaft-type transmission gearbox.This transmission has two prominent merits: Firstly,the transmission efficiency of the direct drive keeps off high, the attrition and the noise are also slightest;Secondly ,it’s allowed to obtain in the biger gear ratio of the first gear when the center distance is smaller.According to the contour,track，wheel base，the smallest ground clearance,the smallest turning radium,the vehicles weight, the all-up weight as well as the highest speed and so on, union the choosing engine model we can obtain the important parameters of the max power,the max torque, the displacement and so on. According to the basic parameters of the certain saloon,choose the suitable final drive ratio.According to the above parameters,combining the knowledge of automobile design, automobile theory, machine design and so on, calculate the correlated parameters of the gearbox and proof the rationality of the design.Key words：transmission, inertial type of synchronizer,gear ratio, countershaft目录前言 (1)1机械式变速器的概述及其方案的确定 (2)1.1 变速器的功用和要求 (2)1.2 变速器结构方案的确定 (2)1.2.1 变速器传动机构的结构分析与型式选择 (2)1.2.2 倒档传动方案 (5)1.3 变速器主要零件结构的方案分析 (6)2 变速器主要参数的选择与主要零件的设计 (10)2.1 变速器主要参数的选择 (10)2.1.1 档数和传动比范围 (10)2.1.2 中心距 (11)2.1.3 轴向尺寸 (11)2.1.4 齿轮参数 (12)2.2 各档传动比及其齿轮齿数的确定 (13)2.2.1 确定一档齿轮的齿数 (13)2.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数 (14)2.2.3 确定其他档位的齿数 (15)2.2.4 确定倒档齿轮的齿数 (15)2.3 齿轮变位系数的选择 (16)3 变速器齿轮的强度计算与材料的选择 (17)3.1 齿轮的损坏原因及形式 (17)3.2 齿轮的强度计算与校核 (17)3.2.1 齿轮弯曲强度计算 (17)4 变速器轴的强度计算与校核 (21)4.1变速器轴的结构和尺寸 (21)4.1.1 轴的结构 (21)4.1.2 确定轴的尺寸 (22)4.2 轴的校核 (22)4.2.1 第一轴的强度与刚度校核 (22)4.2.2 第二轴的校核计算 (23)4.3 变速箱总体装配图： (26)5 变速器同步器的设计 (27)5.1 同步器的结构 (27)5.2 同步环主要参数的确定 (28)6 变速器的操纵机构 (31)结论 (32)参考文献 (33)致谢 (34)附录 (35)前言从现在市场上不同车型所配置的变速器来看，主要分为：手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、手动/自动变速器（AMT）、无级变速器（CVT）。
D-FMEA_变速器二轴四档齿轮
3
3
90
材料选择不合理
5
齿轮花键强度校核
静扭试验
耐久试验
3
150
建议材料选用20CrMnTiHA3
材料选用20CrMnTiHA3
10
3
3
90
噪音
影响车辆运行性能
5
齿轮精度太低
5
设计要求
耐久试验
3
75
建议齿轮精度7级
齿轮精度7级
5
3
3
45
齿面粗糙度太低
5
设计要求
耐久试验
3
75
建议齿面粗糙度0.8
齿面粗糙度0.8
10
3
3
90
热处理方法不当
5
齿轮强度校核
静扭试验
耐久试验
3
150
建议渗碳淬火，有效硬件化层深DC 610：0.7-1.0，内孔DC 610:≥0.6表面硬度HRC58
-64，芯部硬度HRC30
-43,齿面喷丸强化处理
渗碳淬火，有效硬件化层深DC 610：0.7-1.0，内孔DC 610:≥0.6表面硬度HRC58-64，芯部硬度HRC30-45,齿面喷丸强化处理
5
3
3
45
齿顶及两侧无倒棱
5
设计要求
耐久试验
3
75
建议齿顶齿侧倒棱
齿顶齿侧倒棱
5
3
3
45
齿向及齿顶不修形
5
设计要求
耐久试验
3
75
建议齿向齿顶修形
齿向齿顶修形
5
3
3
45
与锥毂配合不好
影响换档性能
5
花键精度太低
变速器齿轮设计
变速器齿轮设计齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递功率可达近十万千瓦，其主要特点：效率高、结构紧凑、工作可靠，寿命长、传动比稳定。
一、齿轮材料的选取齿轮是机械设备中应用最常见的机械零件，其主要功能是传递动力、改变运动速速和方向。
齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素很多，根据齿轮的工作条件及失效形式，要求制造齿轮的材料应具有下列性能：1）高的弯曲疲劳强度，足够的齿心强度和韧性，防止疲劳、冲击和过载断裂；2）高的接触疲劳强度及高的齿面硬度和耐磨性，防止齿面损伤；3）良好的切削加工性能和热处理工艺性能及焊接工艺性能。
齿轮材料的选择原则1）齿轮材料必须满足工作条件的要求，这是选择齿轮材料首先考虑的因素；2）应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺；3）正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作在载荷平稳或轻度冲击下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷，调质碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮；4）合金钢常用于制作高速、重载并载冲击载荷下工作的齿轮；汽车、拖拉机齿轮主要分装载变速箱和差速器中，他们工作时，承受载荷大，超载和受冲击频繁，工作条件恶劣，目前广泛使用的齿轮用钢是20CrMnTi合金渗碳钢，该钢具有较高的强度（σ=1100MPa），径淬火及低温回火后，表面硬度可达HRC58～62，心部硬度为HRC30～45，并具有较好的切削加工性能和热处理工艺性能，渗碳速度块，淬火变形小，对过热不敏感，渗碳后可直接淬火。
二、齿轮参数的初步确定齿轮传动的主要尺寸，可按下述两种方法来确定：（一）除受外部结构尺寸限定外，可参照同类产品用类比法确定，然后再进行强度校核，确定齿轮的参数 1.模数和压力角齿轮模数的因素很多，其中最主要的是齿轮的强度、质量、传动噪声、工艺要求。
减小模数，增加齿宽会使传动噪声降低，反之则能减轻变速器的质量。
主要从工艺要求出发，所有斜齿轮的法向模数均取mm m t 5=，所有直齿轮的模数均取mm m 4=。
三轴四档式手动变速器设计.
三轴四档式手动变速器设计1 绪论1.1概述自1886年世界上第一辆汽车诞生以来，汽车已经历了近120年的发展。
随着科学技术的日益发展，汽车的各项性能也日臻完善。
现代汽车已成为世界各国国民经济和社会生活中不可缺少的交通工具。
现代汽车除了装有性能优良的发动机外还应该有性能优异的传动系与之匹配才能将汽车的性能淋漓尽致的发挥出来，因此汽车变速器的设计显得尤为重要。
动力传动系统是指动力装置输出的动力，经过传动系统到达驱动车轮之间的一系列部件的总称，它使汽车实现起步、变速、减速、差速、变向等功能，为汽车提供良好的动力性与燃油经济性能。
其基本功能是将发动机发出的动力传给驱动车轮。
动力传递的方式按结构和传动介质可分为机械式、液力机械式、静液式（容积液压式）、电力式等。
传动系的组成及其在汽车上的布置形式，取决于发动机的形式和性能、汽车总体结构形式、汽车行驶系及传动系本身的结构形式等许多因素。
变速器在发动机和汽车之间主要起着匹配作用，通过改变变速器的传动比，可以使发动机在最有利的工况范围内工作。
变速器通常还设有到档，在不改变发动机旋转方向的情况下汽车能倒退行驶；设有空档，在滑行或停车时发动机和传动系能保持分离。
变速器还应能进行动力输出。
手动变速器基本上是由齿轮、轴、轴承、同步器等动力传动部件组成。
变速器能使汽车以非常低的稳定车速行驶，而这种低的车速只靠内燃机的最低稳定转速是难以达到的。
变速器的倒档使汽车可以倒退行驶；其空档使汽车在启动发动机、停车和滑行时能长时间将发动机与传动系分离。
变速器由变速器传动机构和操纵机构组成。
根据需要，还可以加装动力输出器。
按传动比变化方式，变速器可以分为有级式、无级式和综合式三种。
有级式变速器应用最为广泛。
它采用齿轮传动，具有若干个定值传动比。
按所用轮系形式不同，有轴线固定式（普通变速器）和轴线旋转式变速器（行星齿轮变速器）两种。
目前，轿车和轻、中型货车变速器的传动比通常有3～5个前进档和一个倒档，在重型货车用的组合变速器中，则有更多档位。
(付鹏飞)四档辛普森行星齿轮变速器的结构
四档辛普森行星齿轮变速器的结构、组成如图4－21、4－22所示为四档辛普森行星齿轮变速器的结构简图和元件位置图。
注意：不同厂家的四档辛普森行星齿轮变速器的元件位置稍有不同。
图4－21 四档辛普森行星齿轮变速器的结构简图1－超速（OD）行星排行星架2－超速（OD）行星排行星轮3－超速（OD）行星排齿圈4－前行星排行星架5－前行星排行星轮6－后行星排行星架7－后行星排行星轮8－输出轴9－后行星排齿圈10－前后行星排太阳轮11－前行星排齿圈12－中间轴13－超速（OD）行星排太阳轮14－输入轴C0－超速档（OD）离合器C1－前进档离合器C2－直接档、倒档离合器B0－超速档（OD）制动器B1－二档滑行制动器B2－二档制动器B3－低、倒档离合器F0－超速档（OD）单向离合器F1－二档（一号）单向离合器F2－低档（二号）单向离合器图4－22 四档辛普森行星齿轮变速器的元件位置图四档辛普森行星齿轮变速器由四档辛普森行星齿轮机构和换档执行元件两大部分组成。
其中四档辛普森行星齿轮机构由三排行星齿轮机构组成，前面一排为超速行星排，中间一排为前行星排，后面一排为后行星排，之所以这样命名是由于四档辛普森行星齿轮机构是在三档辛普森行星齿轮机构的基础上发展起来的，沿用了三档辛普森行星齿轮机构的命名。
输入轴与超速行星排的行星架相连，超速行星排的齿圈与中间轴相连，中间轴通过前进档离合器或直接档、倒档离合器与前、后行星排相连。
前、后行星排的结构特点是，共用一个太阳轮，前行星排的行星架与后行星排的齿圈相连并与输出轴相连。
换档执行元件的功能换档执行元件功能C 0 超速档（OD）离合器连接超速行星排太阳轮与超速行星排行星架C1前进档离合器连接中间轴与前行星排齿圈C2直接档、倒档离合器连接中间轴与前后行星排太阳轮B超速档（OD）制动器制动超速行星排太阳轮B1二档滑行制动器制动前后行星排太阳轮B 2 二档制动器制动F1外座圈，当F1也起作用时，可以防止前后行星排太阳轮逆时针转动B3低、倒档离合器制动后行星排行星架F 0 超速档（OD）单向离合器连接超速行星排太阳轮与超速行星排行星架F 1 二档（一号）单向离合器当B2工作时，防止前后行星排太阳轮逆时针转动F2低档（二号）单向离合器防止后行星排行星架逆时针转动四档辛普森行星齿轮变速器各档传动路线在变速器各档位时，换档执行元件的动作情况见表4－2。
辛普森3挡和四档齿轮机构309-PPT课件
二、串联式变速机构--辛普森2型齿系 三、拉维娜式行星齿轮机构
四、定轴常啮合式齿轮机构
辛普森2型齿系—串联式行星齿轮机构
37
38
39
D1,21,31:C1、F2 后排空转
L1: C1、F2 ,B3
2挡动力传递路线:C1、B2和F1
41
＝1 ＜1 ＞1 ＞1
有 有 有 有
16
哪些档位有制动作用？
齿轮系统
一、辛普森式变速机构 自动变速器
辛普森式三档行星齿轮变速机构
辛普森式四档行星齿轮变速机构
运用实例—丰田A341E
二、串联式变速机构--辛普森2型齿系 三、拉维娜式行星齿轮机构 四、定轴常啮合式齿轮机构
辛普森式四档行星齿轮变速机构
F0 超速单向离合 器：行星架顺锁 太阳轮
C2 高倒档离合器（直接 档离合器）：联接输入轴 和太阳轮
F1 单向离合器：逆 锁太阳轮
B1 2档滑行制动器： 直接制动太阳轮
29
1、A341E结构
辛普森行星齿轮机构换档执行元件工作表
换档手柄位置 档位 停车 倒档 空档 C0 F0 B0 C1 C2 B1 B2 B3 F1 F2
太阳轮与行星架如何 迅速脱开啮合？
25
辛普森式四档行星齿轮变速机构 3、超越离合器F0的作用？
CO已释放，BO尚未 完全接合时（锁止） 代替直接离合器CO 的工作，将太阳轮和 行星架锁止，防止打 滑； BO接合后（自由/ 超越） 太阳轮及时脱离锁止 ，进入超速档工作状 态
26
齿轮系统
一、辛普森式变速机构 自动变速器
15
3、A341E 总结与思考
变速杆位置 P 工作的执行元件 C0、B3 0 传动比 有无发动机制动
变速器主要参数的选择与主要零件的设计说明
max 0max max max(cos sin )e gI TrT i i mg f mg r ηααψ≥+=主减速比：4.782，最高时速：190km/h ，轮胎型号：205/65R15 发动机型号：SQR481FC ， 最大扭矩：170Nm/4500 最大功率：95kw/5750 最高转速：6000r/min变速器主要参数的选择与主要零件的设计3.1变速器主要参数的选择3.1.1档数和传动比近年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。
目前，乘用车一般用4~5个档位的变速器。
本设计也采用5个档位。
选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、确定。
汽车爬陡坡时[1]车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。
故有max max 0r ge mg r i T i ψη≥max 2e gI TrT i G r ηϕ≤2max 0r g Ie TG r i T i ϕη≤q =2.551.691.12(1)gII gIII gIV i i i ===修正为则由最大爬坡度要求的变速器Ⅰ档传动比为（3-1）式中 m ----汽车总质量； g ----重力加速度；ψmax ----道路最大阻力系数； r r ----驱动轮的滚动半径； T emax ----发动机最大转矩； i 0----主减速比；η----汽车传动系的传动效率。
根据驱动车轮与路面的附着条件求得的变速器I 档传动比[4]为： （3-2）式中 G 2----汽车满载静止于水平路面时驱动桥给路面的载荷； φ----路面的附着系数，计算时取φ=0.5~0.6。
由已知条件：满载质量 1800kg ； r r =337.25mm ； T e max =170Nm ； i 0=4.782； η=0.95。
根据公式（3-2）可得：i gI =3.85。
三轴四档式手动变速器设计
三轴四档式手动变速器设计手动变速器是汽车变速系统中常见的一种变速装置，它采用机械齿轮传动的方式将发动机的动力传递给车轮，实现汽车的不同速度档位调节。
本文将设计一个三轴四档式手动变速器，详细介绍其结构和工作原理。
一、设计要求1.实现四个不同的速度档位：前进一档（1档）、前进二档（2档）、前进三档（3档）和倒档。
2.档位切换顺畅，操作简便。
3.变速器体积紧凑，重量轻，适应不同类型的汽车。
二、设计思路设计一个三轴四档式手动变速器，需要三个轴线：输入轴、中间轴和输出轴。
其中，输入轴和输出轴与发动机和车轮相连，中间轴用于连接输入轴和输出轴的齿轮。
设计中间轴和变速齿轮组，使其能够实现四个不同的速度档位。
选择合适的齿轮比例，使得不同的档位可以实现不同的转速和转矩输出。
设置可移动的离合器和档位选择机构，通过操作离合器来使得输入轴与输出轴产生刚性或者非刚性连接，从而实现档位切换。
三、设计细节1.输入轴：输入轴连接发动机，通过输入轴可以将发动机的动力传到中间轴上。
输入轴上设置一个离合器，用于切换输入轴和输出轴的连接。
2.中间轴和变速齿轮组：中间轴设置在输入轴的下方，与输入轴通过齿轮传动连接。
中间轴通过变速齿轮组与输出轴连接。
由于需要实现四个档位，设计一个四个不同齿数的齿轮来实现档位切换。
可以通过离合器与变速齿轮组中的不同齿轮组合，实现不同的速度比例。
例如，1档采用最小的齿数的齿轮，3档采用较大的齿数的齿轮。
3.输出轴：输出轴连接车轮，通过输出轴可以将发动机的动力传到车轮上。
四、工作原理1.1档工作原理：启动发动机后，通过离合器将输入轴与输出轴刚性连接，此时输入轴的转动会通过中间轴和变速齿轮组传递给输出轴，实现前进的动力传递。
2.2档和3档工作原理：当需要切换到2档或3档时，首先踩下离合器，断开输入轴与输出轴的刚性连接。
然后通过档位选择机构，将变速齿轮组中的不同齿轮与输入轴和输出轴连接，实现不同的速度比例。
最后松开离合器，使输入轴和输出轴重新产生刚性连接，实现不同的档位输出。