变速器的设计计算

变速器的设计计算

一 确定变速器的主要参数

一、各挡传动比的确定

不同类型的变速器，其挡位数也不尽相同，本设计为五挡变速器。传动比为已知：i 1=6.02，i 2=3.57， i 3=2.14，i 4=1.35，i 5=1.00， i R =5.49. 二、中心距A 的选取

初选中心距A 时，可根据下述经验公式初选：

A=K 式中，A 为变速器中心距(mm)；A K 为中心距系数，货车：A K =8.6-9.6；emax T 为发动机最大转矩（emax T =165 N ·m ）；1i 为变速器一挡传动比(i 1

=6.02)；g η为变速

器传动效率，取96%。本设计中，取A K =9.0。

将数值代入公式，算得A=88.5849mm ，故初取A=89mm 。 三、变速器的轴向尺寸

影响变速器壳体轴向尺寸的因素有挡数、换挡机构形式以及齿轮形式。设计时可根据中心距A 的尺寸参照下列经验关系初选：

五挡货车变速器壳体轴向尺寸：(2.7～3.0) A=239.18mm ～265.75mm 。 选用壳体轴向尺寸为260mm 。 四、齿轮参数 （1）齿轮模数

变速器齿轮模数：货车最大总质量在1.8～14.0t 的货车为2.0～3.5mm 。齿轮模数由齿轮的弯曲疲劳强度或最大载荷下的静强度所决定。当增大尺宽而减小模数时将降低变速器的噪声，增大模数并减小尺宽和中心距将减小变速器的质量。 对于斜齿轮

m

n =K

m

3

max

e

T

式中 m

n

——齿轮模数 mm

K

m ——为模数系数，一般K

m

=0.28~0.37。本设计中取K

m

=0.35。

将数值代入计算得 m

n =1.919 mm,取m

n

=2。

对于直齿轮

m=K

1

m

3

1 T ⋅

式中 m——一挡齿轮模数 mm

K

1

m ——一挡齿轮模数系数，一般K

1

m

=0.28~0.37。本设计中取 K

1

m

=0.30

T

1——一挡输出转矩，T

1

=T

m ax

e

*i

1

i

1

——一挡传动比

当数值代入计算得m=2.993 mm,取m=3

参考国标（GB1357-87）规定的第一系列模数：

一档和倒挡的模数: m＝3mm；

二，三，四，五挡的模数：m

n

＝2mm;

（2）压力角α

齿轮压力角较小时，重合度较大并降低了轮齿刚度，为此能减少进入啮合和退出啮合时的动载荷，使传动平稳，有利于降低噪声；压力角增大时，可提高齿轮的抗弯强度和表面接触强度。本设计中采用标准压力角α=20°。

（3）螺旋角β

选取斜齿轮的螺旋角，应该注意它对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。选用大些的螺旋角时，会使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳，噪声降低，齿轮的强度也相应提高。因此从提高低挡齿轮的抗弯强度出发，β不宜过大，以15°~25°为宜；而从提高高挡齿轮的接触强度和增加重合度着眼，应选用较大的螺旋角。

螺旋方向的选择：斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用在轴承上。设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮的轴向力相互抵消，以减少轴荷，提高

寿命。为此，中间轴上的全部齿轮一律采用右旋，而一、二轴上的斜齿轮取左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。

为使工艺简便，中间轴轴向力不大时，可将螺旋角仅取为三种。

二、三、四挡齿轮螺旋角22°；

常啮合齿轮螺旋角25.28°。

（4）齿宽

考虑到缩短变速器的轴向尺寸和减小质量，应选用较小的尺宽。另一方面，尺宽的减小将使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，齿宽窄还会使齿轮的工作应力增加。选用宽的尺宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，使齿轮沿尺宽方向受力不均并在尺宽方向上产生磨损不均匀。

通常通过齿轮的模数确定尺宽：

直齿：b=K

c m K

c

为尺宽系数，一般K

c

=4.5~8.0

斜齿：b=K

c m

n

一般K

c

=6.5~8.5

本设计中，一档，倒档：b=7⨯3=21 mm

二档，三档没，四档，五档：b=7⨯2=14mm

（5）齿轮变位系数的选择原则

为了降低噪声，对于变速器中除去一，二档和倒档以外的其他各档齿轮的总变位系数要选用较小的数值，以便获得低噪声运动。一般情况下，最高档和一轴齿轮副的x可以选为-0.2~0.2。随着档位的降低，x值逐渐增大。一，二档和倒档齿轮，应该选用较大的x值，以便获得高强度齿轮副。一档齿轮的x值可以选用1.0以上的。

五、各挡齿轮齿数的分配

1.确定一挡齿轮齿数

已知A=89mm ，m=3mm

11

Z+12Z=2A/m Z h=60

对于货车，中间轴一挡齿轮可在12-17之间，选取

12

Z=16，由于一挡选用

直齿轮。故有

11

Z=2A/m-16=44

2.修正中心距

A=

h Z m

2

=90mm 3.确定常啮合传动齿轮副的齿数 已知 1i =6.02 n m =2mm β=25.28°

1Z +2Z =

n m A β

cos 2=81.381 21Z Z =1i 1211

Z Z =2.19 Z h =

2A

m

≈81 1Z =26， 2Z =55

4.确定其它挡位齿轮齿数 （1）确定二挡齿轮齿数

已知 2i =3.57 n m =2mm β=22°

7

2218

Z Z i =

Z Z 1.687636 ○

1 78n

2Acos β

Z +Z =

m ○

2 联立○

1○2求解 取7Z =52，8Z =32 （2）确定三挡齿轮齿数 已知3i =2.14 n m =2mm β=22° 5

2316

Z Z i =

Z Z ○

1 56n

2Acos β

Z +Z =

m ○

2 联立○

1○2求解Z 5=41,Z 6=43 （3）确定四挡齿轮齿数

已知 4i =1.35， n m =2mm ，β=22°

3

2414

Z Z i =

Z Z ○

1