商用车机械式变速器设计

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 (4)

2.1、传动比的确定 (4)

2.1.1、驱动桥主减速器传动比0i的选择 (4)

2.1.2、变速器头档传动比1g i的选择 (5)

2.2、中心距 (6)

2.3、轴向尺寸 (6)

2.4、齿轮参数 (7)

2.4.1、齿轮模数 (7)

2.4.2、各档传动比及其齿轮齿数的确定 (7)

2.5、齿轮材料的选择 (11)

2.5.1、满足工作条件的要求 (11)

2.5.2、合理选择材料配对 (12)

2.5.3、考虑加工工艺及热处理工艺 (12)

3、校核轴和齿轮 (12)

3.1、计算各轴的转矩 (12)

3.2、齿轮强度计算 (13)

3.3、轴及轴上支撑校核 (20)

3.3.1轴的工艺要求 (20)

3.3.2轴的强度计算 (20)

3.3.3轴的刚度计算 (21)

4、轴承的选择和校核 (22)

5、建模 (24)

6、总结 (25)

参考文献 (26)

1、机械式变速器的概述及其方案的确定

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。

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。

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。

2、变速器主要参数的选择与主要零件的设计

表2-1 发动机参数表

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

比功率：16kw ·t-1 比转矩：30N ·m ·t-1

2.1、传动比的确定

2.1.1、驱动桥主减速器传动比0i

的选择

在选择驱动桥主减速器传动比0i 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：

5

max 0377.0g a v

i v rn i

（3-1）

式中：max a v ——汽车最高车速，km/h ；

v n ——最高车速时发动机的转速，一般v n =（0.9～1.1）p n ，其中p n 为

发动机最大功率时对应的转速，r/min ；

这里取v n 为1，则 v n =1×p n =1×2800=2800

r ——车轮半径，m 。

取5g i =1；

根据公式（3-1）可得：

5

max 0377.0g a v i v rn i =

89.211202800

329.0377.0=⨯⨯⨯=

2.1.2、变速器头档传动比

1

g i 的选择

（1）在确定变速器头档传动比1g i 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：

34

.29

.089.23928

.9329.0)7.16sin 7.16cos 016.0(2445)sin cos (0max max max 1=⨯⨯⨯⨯+⨯⨯=

+≥

︒ T

e g i T rg

f G i ηαα 式中：m ax α——汽车的最大爬坡度，初选为16.7o 。 为了满足附着条件，其大小应符合下式规定：

33.49

.089.2392329

.08.08.95.17110max 1=⨯⨯⨯⨯⨯=

≤

T

e z g i T rg F i ηϕϕ

式中：ϕz F ——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ϕz F =2445×70%=1711.5kg

ϕ——附着系数。0.7-0.8之间，取ϕ=0.8。 （2）各挡传动比确定：

由于1g i 在2.35～4.33取1g i =3.7，且4g i =1

按等比数级分配各挡传动比,

2

1g g i i =

3

2g g i i =

4

3g g i i

则q=31g i =1.54,1g i =3.7，2g i =q 2=2.39，3g i =q 3=1.54，4g i =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

表2-2 变速器档位参数参数

2.2、中心距

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：31max g e A i T K A η=

式中 K A ----中心距系数。对轿车，K A =8.9~9.3；对货车，K A =8.6~9.6；

max e T 为发动机最大转矩；1i 为变速器一档传动比g η 为变速器传动效率，

取96%

取0.9=A K 代入数据求得：A=56.42mm 2.3、轴向尺寸

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