(整理)2齿轮的设计及校核

2 齿轮的设计及校核

2.1 设计参数及基本参数

表2.1 设计对象主要参数

项目参数

前进档档数 5

最高时速140km/h

最大扭矩200Nm/1400r/min

最高转速4800r/min

传动比范围0.5-5.57

2.1.1 基本参数表

表2.2 各档传动比

传动比/档位一档二档三档四档五档计算值 5.57 3.14 1.77 1 0.56 实际值 5.46 3.20 1.76 1 0.58

表2.3各档齿轮齿数

档位/齿数常啮合一档二档三档五档倒档输出轴齿轮21 40 36 28 18 36

2.2 齿轮参数确定

2.2.1 齿形、压力角α、螺旋角β

汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角按表2.4选取。

压力角

一般大的压力角，可提高齿轮的抗弯强度与表面强度，使承载能力加大；而小的压力角，会使重合度加大，降低轮齿刚度，但其减少了动载荷，使传动平稳，降低噪声。

本设计的商用汽车要求承载能力大，齿轮的强度高，采用大压力角，全部齿轮选用相同的压力角，按国家标准为20°。 2.2.2 齿宽 （1）设计齿宽的要求

设计变速器各齿轮齿宽，应考虑变速器的质量与轴向尺寸，同时

中间轴齿轮 38 13 23 31 41 19

表2.4汽车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角

项目/车型 齿形 压力角α

螺旋角β

轿车 高齿并修形的齿形 14.5°，15°，16°16.5° 25°~45° 一般货车

GB1356-78规定的标准齿形 20°

20°~30°

重型车

同上

低档、倒档齿轮22.5°，25°

小螺旋角

也要保证齿轮工作平稳以及轮齿的强度要求。齿宽可以设计得小，这样就可以减少变速器的轴向尺寸和减小质量，工作应力也会加大。而大的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，齿轮会受力不均匀产生偏载，所以应合理设计齿宽的大小。 （2）齿宽的设计方案

第一轴常啮合齿轮的齿宽可以设计得大一些，使接触应力降低，提高齿轮的传动平稳性，此外，对于选取相同的模数的各档齿轮，档位低的齿轮的齿宽（如一档齿轮齿宽）可以取得稍大一些。因而设计齿宽的时候，将影响总体设计中的变速器总的轴向尺寸。 通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽： 直齿 b=(4.5~8.0)m ，mm 斜齿 b=(6.0~8.5)m ，mm

第一轴常啮合齿轮副齿宽的系数值可取大一些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动的平稳性和齿轮寿命。

一档齿轮：取c K ＝8，则齿宽为23.5mm 。 二档齿轮：取c K ＝7.5，则齿宽为24.5mm 。 三档齿轮： 取c K ＝7.5，则齿宽为25.5mm 。 五档齿轮： 取c K ＝7.5，则齿宽为27mm 。 常啮合齿轮：取c K ＝8.5，则齿宽为23.4mm 。 2.2.3 齿轮的几何参数计算 一档齿轮副：

模数mm m n 3

压力角20n α=︒

齿轮齿顶高系数：*

1a h mm =

顶隙系数：*0.25c mm =

齿轮数和：53=∑Z 理论主中心距：mm a 6.840= 实际主中心距：mm a 85=

啮合角：︒=='09.20)cos arccos(0ααa

a

…………………………………………

（2.1）

变位系数和：()z x inv inv 0.2772022tan ααα

∑

∑=

'-=……………………………（2.2）

小齿数变位系数：n1x 0.277202= 大齿轮变位系数：n 2n1x x x 0∑=-= 分度圆直径：mm z m d n 7.12720cos 40

3cos 11=︒

⨯==β mm z m d n 50.4120cos 13

3cos 22=︒

⨯==

β 基圆直径：mm d d b 0.120cos 11==α mm d d b 0.39cos 22==α

齿顶高：mm y X h m h n n an

a 81.3)(11=∆-+=*

…………………………………………（2.3）

mm y X h m h n n an a 3)(22=∆-+=*

齿顶圆直径：mm h d d a a 32.1352111=+=…………………………………………

（2.4）

mm h d d a a 5.472222=+=

齿根圆直径：mm m x c h d d n n n an f 86.121)(211111=-+-=*

*…………………………

（2.5）

mm m x c h d d n n n an f 34)(222222=-+-=**

2.2.4 计算各级齿轮的转矩

从发动机输入转矩：m N T ⋅=200max 计算输出转矩： ① 常啮合齿轮：m N T T ⋅==200max 1 m N Z Z T T t ⋅=⨯⨯=⨯⨯

=7.29299.021

38

2001212η （t η为传动效率，取0.99）。 ② 五档齿轮：m N i T T t ⋅=⨯⨯=⨯⨯=7.11399.058.020022513η m N T T ⋅==7.29224

③ 三档齿轮：m N i T T t ⋅=⨯⨯=⨯⨯=0.35099.076.120022315η m N T T ⋅==7.29226

④ 二档齿轮：m N i T T t ⋅=⨯⨯=⨯⨯=26.62799.020.320022217η m N T T ⋅==7.29228

⑤ 一档齿轮：m N i T T t ⋅=⨯⨯=⨯⨯=27.107099.046.520022119η m N T T ⋅==7.292210

⑥倒档齿轮： m N T ⋅-=⨯-⨯=33.87099.0)44.4(200211 m N i T T t D ⋅=⨯⨯=⨯⨯=73.33199.013

19

200221113η 2.2.5计算各级齿轮的转速 输入转速1400/min e n r = ① 中间轴上各档齿轮转速公式：