变速器设计案例(DOC)

汽车专业课程设计

机械式变速器设计 (1)

1.1 变速器设计基本参数 (1)

1.2变速器设计基本方案 (1)

1.2.1变速器传动机构布置方案 (1)

1.2.2传动方案的初步确定 (1)

2.1零部件结构形式 (2)

2.1.1齿轮形式： (2)

2.1.2换挡机构形式： (2)

3.1变速器主要参数选择 (3)

3.1.1变速器传动原理图： (3)

3.1.2最大传动比： (3)

3.1.3初步分配各挡传动比 (4)

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3.1.4初选中心距A (5)

3.1.5外形尺寸 (5)

4.1齿轮参数：: (6)

4.1.1模数： (6)

4.1.2压力角α： (6)

4.1.3螺旋角β： (7)

4.1.4齿宽b： (7)

5.1各挡齿轮齿数的分配 (7)

6.1齿轮强度校核 (9)

7.1 轴设计计算 (18)

7.1.1轴的工艺要求 (18)

7.1.2 轴的校核计算 (18)

8.1 同步器及操纵机构设计 (22)

8.1.1同步器的设计 (22)

9.1 轴承及平键的校核 (23)

9.1.1 轴承选择及校核 (23)

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机械式变速器设计

1.1 变速器设计基本参数

满载质量20100 kg；

驱动轮半径Rr=0.54m；

发动机最大功率: 240kW/2500r／min

发功机最高扭矩: 810Nm/ 1500 r／min

主减速器传动比：10

最大爬坡度：0.2

1.2变速器设计基本方案

1.2.1变速器传动机构布置方案

采用中间轴式变速器传动方案。第一轴和第二轴在同一轴线上，并且与中间轴平行。此外还有一根倒档轴。其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接档。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。其他前进档需依次经过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距（影响变速器尺寸的重要参数）较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一优点。其缺点是：除直接档外其他各档的传动效率有所下降。

1.2.2传动方案的初步确定

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1.变速器第1轴后端与常啮合主动齿轮做成一体，第2轴前端经轴承

支撑在第1轴后端的孔内，且保持两轴轴线在同一条直线上，经同

步器将它们连接后可得直接挡。齿轮采用常啮合齿轮传动。

2.倒档利用率不高，而且都是在停车后再挂入倒档，因此可以采用

支撑滑动齿轮作为换挡方式。

2.1零部件结构形式

2.1.1齿轮形式：

斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，工作时噪声低等优点；缺点是制造时稍复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采用

斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器

的转动惯量增大。直齿圆柱齿轮仅用于倒挡。常啮合齿轮均采用

斜齿圆柱齿轮，倒挡采用直齿圆柱齿轮。

2.1.2换挡机构形式：

换档结构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。

直齿滑动齿轮换档的特点是结构简单、紧凑，但由于换档不轻便、换档时齿端面受到很大冲击、导致齿轮早期损坏、滑动花键磨损后易造成脱档、噪声大等原因，除一档、倒档外很少采用。

啮合套换档型式一般是配合斜齿轮传动使用的。由于齿轮常啮合，因而减少了噪声和动载荷，提高了齿轮的强度和寿命。啮合套有分为内齿啮合套和外齿啮合套，视结构布置而选定，若齿轮副内空间允许，采用内齿结合式，以减小轴向尺寸。结合套换档结构简单，但还不能完全消除换档冲击，目前在要求不高的档位上常被使用。

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采用同步器换档可保证齿轮在换档时不受冲击，使齿轮强度得以充分发挥，同时操纵轻便，缩短了换档时间，从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性，此外，该种型式还有利于实现操纵自动化。其缺点是结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸有所增加，铜质同步环的使用寿命较短。目前，同步器广泛应用于各式变速器中。

前进挡均采用同步器，保证迅速、无冲击、无噪声换挡。 倒挡采用支持滑动齿轮换挡。

3.1变速器主要参数选择

3.1.1变速器传动原理图：

3.1.2最大传动比：

根据最大爬坡度确定： 由max 10

t g i i i =max max max max

cos sin tq t T

T i Gf G r

ηαα=+

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max e T ——最大转矩，m N T e •=810max ；

r ——车轮半径，m Rr 54.0=；

0i ——主减速器传动比，100=i ；

t η ——传动系传动效率0.9T η=；

G ——汽车重力，201009.8196.98G m g kN =•=⨯=；

f ——滚动阻力系数，查表，01.0=f ； α——最大爬坡度，︒=3.11α。

则00

.3)sin cos (0max max max 1=+≥

T

g i Ttq r

f G i ηαα 根据附着条件：max 10max tq

g T

t T i i F F r

ϕ

η=

≤

对于后轮驱动22F G m g ϕϕϕ==，265%m m =，ϕ取值范围在0.5~0.6，取5.0=ϕ 则7

.5%650max 1≤≤

T

tq g i T Rr

mg i ηϕ

则70.500.31≤≤g i 9，取1 4.5g i = 3.1.3初步分配各挡传动比

按等比级数分配：

公比 1.65 1.8q ==≈<

则各档速比为 1档：1 4.5

g i = 2挡：72

.22=g i