四輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)-起亞獅跑SUV車(chē)型

四輪驅(qū)動(dòng)汽車(chē)變速器設(shè)計(jì)-起亞獅跑SUV車(chē)型,四輪驅(qū)動(dòng),汽車(chē),變速器,設(shè)計(jì),起亞獅跑,SUV,車(chē)型 摘 要 汽車(chē)作為人類(lèi)的代步工具，在生活中起著越來(lái)越重要的作用。變速器是傳動(dòng)系中的主要部件。它用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。目的是在各種工作狀況下，使汽車(chē)獲得不同的牽引力和速度。從而使汽車(chē)擁有良好的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。本次設(shè)計(jì)以東風(fēng)悅達(dá)起亞2.0L手動(dòng)檔四驅(qū)獅跑車(chē)汽車(chē)的一些整車(chē)參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)為設(shè)計(jì)依據(jù)，進(jìn)行手動(dòng)檔變速器的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案的確定，變速器主要參數(shù)如擋數(shù)、傳動(dòng)比范圍、中心距、各擋傳動(dòng)比、齒輪參數(shù)、各擋齒輪齒數(shù)的選擇，齒輪、軸的設(shè)計(jì)校核，同步器、操縱機(jī)構(gòu)及箱體的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，本文根據(jù)轎車(chē)變速器的設(shè)計(jì)要求和車(chē)輛動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)自身的特點(diǎn)，參考多篇文獻(xiàn)資料，以及變速器設(shè)計(jì)圖冊(cè)，設(shè)計(jì)出中間軸式變速器。 關(guān)鍵詞：變速器；齒輪；軸；設(shè)計(jì)；計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) ABSTRACT Automobile as a means of transport of human life plays an increasingly important role. Transmission is the main power train components. It is used to change the engine's torque spread and wheel speed. Aim is to work in a variety of conditions，different vehicle traction and speed，so that the car has good power and fuel economy。The transmission is designed based on engine parameters and vehicle parameters of Dongfeng Yuedaqiya 2.0L Shipao automobile in this text. The main design contents include the layout program of transmission drive-mechanism, the selection of main transmission parameters such as shifts, the range of gear ratio, center-spacing, each gear ratio, gear parameters and the numble of each gear, the design and verification of gears and shafts, the design of synchronizer, manipulation-framework and gearbox. Bases on the design requirement and the characteristic of power transmission system, consulting a great deal of literatures and transmission design drafts, a kind of three-shafted transmission is designed. Key words: Transmission；Gear；Shaft；Design；Computer Aided Design II 目 錄 摘要………………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract ………………………………………………………………………………Ⅱ 第1章 緒論………………………………………………………………………………1 1.1 課題研究的現(xiàn)狀………………………………………………………………1 1.2 課題研究的目的和意義………………………………………………………2 1.3 設(shè)計(jì)完成的主要內(nèi)容…………………………………………………………3 1.4 車(chē)型基本參數(shù)…………………………………………………………………3 第2章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案…………………………………………………5 2.1 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析………………………………………………………5 2.1.1兩軸式和中間軸式變速器………………………………………………5 2.1.2倒檔的形式和布置方案…………………………………………………5 2.2 零、部件布置方案分析…………………………………………………………7 2.2.1齒輪形式…………………………………………………………………7 2.2.2換檔的結(jié)構(gòu)形式…………………………………………………………7 2.2.3變速器軸承………………………………………………………………7 2.3本章小結(jié)…………………………………………………………………………8 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………9 3.1變速器的檔位數(shù)，傳動(dòng)比和中心距的確定……………………………………9 3.1.1檔數(shù)………………………………………………………………………9 3.1.2傳動(dòng)比范圍………………………………………………………………9 3.1.3確定最低檔傳動(dòng)比………………………………………………………9 3.1.4初步確定其他各檔傳動(dòng)比……………………………………………11 3.1.5初選中心矩……………………………………………………………11 3.2齒輪參數(shù)的確定………………………………………………………………12 3.2.1齒輪的模數(shù)……………………………………………………………12 3.2.2壓力角………………………………………………………………13 3.2.3螺旋角………………………………………………………………14 3.2.4齒寬……………………………………………………………………14 3.2.5 齒輪的變位系數(shù)的選擇原則…………………………………………15 3.2.6齒頂高系數(shù)……………………………………………………………16 3.2.7 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定……………………………………16 3.2.8變速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算…………………………………………21 3.3本章小結(jié)………………………………………………………………………29 第4章 變速器主要結(jié)構(gòu)元件的設(shè)計(jì)與計(jì)算……………………………………30 4.1 齒輪損壞的原因及形式………………………………………………………30 4.2 輪齒強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………………31 4.2.1輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算……………………………………………………31 4.2.2輪齒接觸應(yīng)力計(jì)算……………………………………………………35 4.3 變速器齒輪材料的選擇及熱處理……………………………………………39 4.4軸的設(shè)計(jì)計(jì)算…………………………………………………………………40 4.4.1初選軸的直徑…………………………………………………………40 4.4.2軸的剛度驗(yàn)算…………………………………………………………41 4.4.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算…………………………………………………………48 4.5本章小結(jié)………………………………………………………………………53 第5章 同步器的選擇…………………………………………………………………54 5.1 慣性式同步器…………………………………………………………………54 5.1.1 鎖環(huán)式同步器的結(jié)構(gòu)…………………………………………………54 5.1.2鎖環(huán)式同步器的工作原理……………………………………………55 5.1.3鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定………………………………………55 5.2主要參數(shù)的確定………………………………………………………………56 5.2.1摩擦因數(shù)f ……………………………………………………………56 5.2.2同步環(huán)主要尺寸的確定………………………………………………57 5.2.3鎖止角………………………………………………………………58 5.2.4同步時(shí)間………………………………………………………………58 5.2.5轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算………………………………………………………58 5.3本章小結(jié)………………………………………………………………………59 第6章 變速器操縱機(jī)構(gòu)的選擇和箱體設(shè)計(jì)原則………………………………60 6.1變速器操縱機(jī)構(gòu)的選擇………………………………………………………60 6.2變速器箱體設(shè)計(jì)原則…………………………………………………………60 6.3本章小結(jié)………………………………………………………………………61 第7章 變速器齒輪和軸的建模……………………………………………………62 7.1齒輪建?！?2 7.2軸的建模………………………………………………………………………64 7.3本章小結(jié)………………………………………………………………………65 結(jié)論………………………………………………………………………………………66 參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………67 致謝………………………………………………………………………………………68 附錄………………………………………………………………………………………69 附錄A 英語(yǔ)科技文獻(xiàn)……………………………………………………………69 附錄B 文獻(xiàn)翻譯…………………………………………………………………73 第1章 緒 論 1.1課題研究的現(xiàn)狀 汽車(chē)變速器是汽車(chē)的重要部件之一，用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行使工況下，使汽車(chē)獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空檔，可在起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車(chē)滑行或停車(chē)時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力停止向驅(qū)動(dòng)輪傳輸。變速器設(shè)有倒檔，使汽車(chē)獲得倒退行使能力。 汽車(chē)變速器技術(shù)的發(fā)展歷史： 手動(dòng)變速器（MT：Manual Transmisson）主要采用了齒輪傳動(dòng)的降速原理。變速器內(nèi)有多組傳動(dòng)比不同的齒輪副，而汽車(chē)行駛時(shí)的換擋工作，也就是通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)使變速器內(nèi)不同的齒輪副工作。 自動(dòng)變速器（AT：Automatic Transmisson）是由液力變矩器，行星齒輪和液壓操縱系統(tǒng)組成，通過(guò)液力變矩器和齒輪組合的方式來(lái)達(dá)到變速變矩。 AMT是在傳統(tǒng)干式離合器和手動(dòng)齒輪變速器的基礎(chǔ)上改造而成，主要改變了手動(dòng)換擋操縱部分。即在MT總體結(jié)構(gòu)不變的情況下改用電子控制來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。 無(wú)級(jí)變速器（CVT：Continuously Variable Transmission）,又稱(chēng)為連續(xù)變速式機(jī)械變速器。金屬帶式無(wú)級(jí)變速器主要包括主動(dòng)輪組，從動(dòng)輪組，金屬帶和液壓泵等基本部件。主要靠主動(dòng)輪，從動(dòng)輪和傳動(dòng)帶來(lái)實(shí)現(xiàn)速比的無(wú)級(jí)變化，傳動(dòng)帶一般用橡膠帶，金屬帶和金屬鏈等。 無(wú)限變速式機(jī)械無(wú)級(jí)變速器（IVT：Infinitely Variable Transmisson）采用的是一種摩擦板式變速原理。IVT的核心部分由輸入傳動(dòng)盤(pán)，輸出傳動(dòng)盤(pán)和Variator傳動(dòng)盤(pán)組成。它們之間的接觸點(diǎn)以潤(rùn)滑油作介質(zhì)，金屬之間不接觸，通過(guò)改變Variator裝置的角度變化而實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)而無(wú)限的變化。 汽車(chē)的發(fā)展經(jīng)歷了三大革命，動(dòng)力革命（內(nèi)燃機(jī)的使用），傳動(dòng)革命（機(jī)械傳動(dòng)的完善和液體傳動(dòng)的使用）和控制革命（用傳感器、微機(jī)和電液閥進(jìn)行信息處理）。 從先進(jìn)國(guó)家來(lái)看，動(dòng)力革命和傳動(dòng)革命已經(jīng)完成，目前正處于控制革命階段，要解決的主要是機(jī)械太“機(jī)械”，沒(méi)有靈性的問(wèn)題，過(guò)去機(jī)械全靠人來(lái)操縱控制，然而人的生理和心理能力（感覺(jué)器官的功能、頭腦分析的能力和體能）是有限的，操縱汽車(chē)這樣復(fù)雜的機(jī)械對(duì)于人來(lái)說(shuō)體力和腦力負(fù)擔(dān)是很重要的，更主要的是單靠人力操縱將阻礙汽車(chē)的發(fā)展和其性能的提高。因此必須對(duì)汽車(chē)各部分（發(fā)動(dòng)機(jī)、變速器、懸架、制動(dòng)和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)等）進(jìn)行自動(dòng)控制，并從各部分的單獨(dú)控制向整車(chē)一體化控制發(fā)展，從一般控制向智能控制發(fā)展。要解決機(jī)械信息處理能力問(wèn)題，機(jī)械本身是無(wú)能為力的，液壓控制在性能上也達(dá)不到要求，必須引入具有良好控制性能和信息處理能力的電子技術(shù)。但是僅僅采用機(jī)電液技術(shù)還不夠，還需要應(yīng)用聲學(xué)、光學(xué)、和化學(xué)等多學(xué)科技術(shù)才能使機(jī)械具有良好的信息處理能力，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。 從技術(shù)發(fā)展角度來(lái)看，汽車(chē)傳動(dòng)技術(shù)中的關(guān)鍵是電子技術(shù)、電液控制技術(shù)和傳感器技術(shù)。目前，世界主要的變速器制造生產(chǎn)廠家都致力于這些關(guān)鍵技術(shù)的研究與應(yīng)用，極大地促進(jìn)了自動(dòng)變速器的發(fā)展[16]。 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)（Computer Aided Design,簡(jiǎn)稱(chēng)CAD），泛指設(shè)計(jì)者以計(jì)算機(jī)為主要工具，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)、繪圖、工程分析與編撰技術(shù)文檔等設(shè)計(jì)工作的總稱(chēng)，是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)。其中工程分析泛指包括有限元分析、可靠性分析、動(dòng)態(tài)分析、優(yōu)化設(shè)計(jì)及產(chǎn)品的常規(guī)分析等內(nèi)容，亦稱(chēng)計(jì)算機(jī)輔助工程分析（Computer Aided Engineering,簡(jiǎn)稱(chēng)CAE）。 Pro/ENGINEER (簡(jiǎn)稱(chēng)Pro/E)是美國(guó)Paramatric Technology Corporation公司開(kāi)發(fā)的機(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化軟件。也是最早實(shí)現(xiàn)參數(shù)化技術(shù)商業(yè)化的軟件。其功能是非常強(qiáng)大的，利用它可以進(jìn)行零件設(shè)計(jì)、產(chǎn)品裝配、數(shù)控加工、鈑金件設(shè)計(jì)、鑄造件設(shè)計(jì)，機(jī)構(gòu)分析、有限元分析和產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫(kù)管理、應(yīng)力分析、逆向造型和優(yōu)化設(shè)計(jì)等。 Pro/ENGINEER全球擁有廣泛的影響。在我國(guó)也是應(yīng)用最為廣泛的CAD/CAM軟件之一。最近幾年，CAD/CAM技術(shù)在我國(guó)發(fā)展很快，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)制造業(yè)、工程機(jī)械、航天航空業(yè)、鐵道車(chē)輛及設(shè)備、國(guó)防工業(yè)、通用機(jī)械制造業(yè)、造船業(yè)、機(jī)械電子工業(yè)、人機(jī)工程學(xué)、工程咨詢(xún)業(yè)、運(yùn)動(dòng)器械及娛樂(lè)設(shè)備等各領(lǐng)域。一些制造生產(chǎn)商將CAD/CAM技術(shù)引入各自的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)中，大大簡(jiǎn)化機(jī)械產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程，大幅縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，提高產(chǎn)品的系統(tǒng)及性能，獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的產(chǎn)品，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。 1.2 課題研究的目的和意義 為了縮短設(shè)計(jì)周期和降低開(kāi)發(fā)成本，通過(guò)CAD軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)汽車(chē)變速器的輔助設(shè)計(jì)。使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)階段以較少的時(shí)間和精力進(jìn)行虛擬裝配并對(duì)裝配結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證，得到了可靠的裝配檢驗(yàn)結(jié)果。減少建模時(shí)間，增加模型可信度，提高產(chǎn)品質(zhì)量，加快產(chǎn)品上市的時(shí)間。 變速器是汽車(chē)的重要部件之一，主要是在汽車(chē)行進(jìn)過(guò)程中改變傳動(dòng)比，從而改變汽車(chē)的行駛速度和驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩，以適應(yīng)變化的行駛條件；或利用倒檔實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的倒向行駛；在發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火的情況下利用空擋中斷動(dòng)力傳遞，便于汽車(chē)起動(dòng)、怠速、換擋、和動(dòng)力輸出。它由幾十個(gè)零件組成，零件之間的裝配關(guān)系復(fù)雜。因此變速器的設(shè)計(jì)需要較長(zhǎng)的時(shí)間和反復(fù)的實(shí)驗(yàn)。為了縮短設(shè)計(jì)周期和降低成本，基于CAD軟件平臺(tái)實(shí)現(xiàn)變速器的輔助設(shè)計(jì)是現(xiàn)代制造技術(shù)的必要手段。對(duì)于車(chē)輛工程專(zhuān)業(yè)的本科學(xué)生，通過(guò)本畢業(yè)設(shè)計(jì)可以充分復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)，并能提高計(jì)算機(jī)及軟件使用水平，為以后的工作打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。 1.3設(shè)計(jì)完成的主要內(nèi)容 1、了解汽車(chē)變速器的研究現(xiàn)狀； 2、掌握汽車(chē)變速器結(jié)構(gòu)及工作原理，繪出結(jié)構(gòu)原理簡(jiǎn)圖； 3、確定主要零部件（齒輪、軸等）主要設(shè)計(jì)參數(shù)，并對(duì)關(guān)鍵部位進(jìn)行校核； 4、確定零部件結(jié)構(gòu)尺寸； 5、使用AutoCAD完成工程圖紙；利用Pro/E建立體圖； 6、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。 1.4車(chē)型基本參數(shù) 根據(jù)東風(fēng)悅達(dá)起亞2.0L手動(dòng)檔四驅(qū)獅跑汽車(chē)的一些主要技術(shù)參數(shù)來(lái)設(shè)計(jì)變速器。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)查找此車(chē)型的基本參數(shù)，見(jiàn)表1.1 。 表1.1 車(chē)型基本參數(shù) 名 稱(chēng) 數(shù) 據(jù) 總質(zhì)量m m=1793kg 最大道路阻力系數(shù) =0.417 最大扭矩 =184/4500rpm 最大功率P/n P = 106kw/6000rpm 傳動(dòng)系機(jī)械效率 η=0.93 最大爬坡度 =16.5 最高車(chē)速 前、后輪胎規(guī)格 215/65 R16 第2章 變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案 2.1傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 變速器由變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可按前進(jìn)檔數(shù)或軸的不同分類(lèi)，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩大類(lèi)，而前者又分為兩軸式，中間軸式和多中間軸式變速器等。 2.1.1兩軸式和中間軸式變速器 現(xiàn)代汽車(chē)大多數(shù)都采用固定軸式變速器，而兩軸式和中間軸式應(yīng)用最為廣泛。其中，兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上。中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)和發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的客車(chē)上。在設(shè)計(jì)時(shí)，究竟采用哪一種方案，除了汽車(chē)總布置的要求外，還要考慮以下幾個(gè)方面： 與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器因軸和軸承數(shù)少，所以有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，輪廓尺寸小和容易布置等優(yōu)點(diǎn)，此外，各中間檔位因只經(jīng)一對(duì)齒輪傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高，同時(shí)噪聲也低。因兩軸式變速器不能設(shè)置直接檔，所以在高檔工作是齒輪和軸承均承載，不僅工作噪聲增大，且易損壞。還有，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一檔速比不可能設(shè)計(jì)的很大。對(duì)于前進(jìn)檔，兩軸式變速器輸入軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反；而中間軸式變速器的第一軸與輸出軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同。 中間軸式變速器可以設(shè)置直接檔，在使用直接檔時(shí)，變速器的齒輪和軸承及軸承均不承載，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高，可達(dá)90％以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少。因?yàn)橹苯訖n的利用率高于其他檔位，因而提高了變速器的使用壽命。在除直接檔以外的其他檔位工作時(shí)，中間軸式變速器的傳動(dòng)效率略有降低，這是它的缺點(diǎn)［3］。 對(duì)于本設(shè)計(jì)，采用如圖2.1所示的傳動(dòng)方案。 2.1.2倒檔的形式和布置方案 圖2.2為常見(jiàn)的布置方案。圖2.2（a）方案廣泛用于前進(jìn)檔都是同步器換檔的四檔轎車(chē)和輕型貨車(chē)變速器中；圖2.2（b）方案的優(yōu)點(diǎn)是可以利用中間軸上的1檔齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度，但換檔時(shí)兩對(duì)齒輪必須同時(shí)嚙合，致使換檔困難，某些輕型貨車(chē)四檔變速器采用這種方案；圖2.2（c）方案能獲得較大的倒檔速比，突出的缺點(diǎn)是換檔程序不合理；圖2.2（d）方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)作了修改，因而在貨車(chē)變速器中取代了圖2.2（c）方案；圖2.2（e）方案中，將中間軸上的一檔和倒檔齒輪做成一體，其齒寬加大，因而縮短了一些長(zhǎng)度；圖2.2（f）方案采用了全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更為輕便；為了充分利用空間，縮短變速器軸向長(zhǎng)度，有的貨車(chē)采用圖2.2（g）方案，其缺點(diǎn)是一檔和倒檔得各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。后述五種方案可供五檔變速器的選擇［3］： 圖2.1　中間軸式變速器傳動(dòng)方案 圖2.2　倒檔布置方案 本次設(shè)計(jì)采用中間軸式變速器，圖2.2（f）所示的倒檔布置方案。 2.2 零、部件布置方案分析 2.2.1齒輪形式 變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力，這對(duì)軸承不利。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的質(zhì)量和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒檔。 2.2.2換檔的結(jié)構(gòu)形式 變速器換檔機(jī)構(gòu)形式分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換檔三種。 1、滑動(dòng)齒輪換檔 通常采用滑動(dòng)直齒輪換檔，也有采用斜齒輪換檔的?；瑒?dòng)直齒輪換檔的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、容易制造。缺點(diǎn)是換擋時(shí)齒面承受很大的沖擊，會(huì)導(dǎo)致齒輪過(guò)早損壞，并且直齒輪工作噪聲大，所以這種換檔方式一般僅用于一檔和倒檔。 2、嚙合套換檔 用嚙合套換檔，可將構(gòu)成某傳動(dòng)比的一對(duì)齒輪，制成常嚙合的斜齒輪。用嚙合套換檔，因同時(shí)承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換檔，它們都不會(huì)過(guò)早損壞，但不能消除換檔沖擊，所以仍要求駕駛員有熟練的操縱技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器的軸向尺寸和旋轉(zhuǎn)部分的總慣性力矩增大。因此，這種換檔方法目前只在某些要求不高的檔位及重型貨車(chē)變速器上應(yīng)用。 3、同步器換檔 現(xiàn)代大多數(shù)汽車(chē)的變速器都采用同步器能保證迅速，無(wú)沖擊，無(wú)噪聲換檔，而與操縱技術(shù)熟練程度無(wú)關(guān)，從而提高了汽車(chē)的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行車(chē)安全性。同上述兩種換檔方法相比，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，軸向尺寸大。同步環(huán)使用壽命短缺等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。由于同步器的廣泛應(yīng)用，壽命問(wèn)題已得到基本解決。 上述三種換檔方案，可同時(shí)用在一變速器中的不同檔位上，一般倒檔和一檔采用結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的滑動(dòng)直齒輪或嚙合套的形式；對(duì)于常用的高檔位則采用同步器或嚙合套。轎車(chē)要求輕便性和縮短換檔時(shí)間，因此采用同步器換檔［3］。 2.2.3變速器軸承 作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的變速器軸支承在殼體或其他部位的地方以及齒輪與軸不做固定連接處應(yīng)安置軸承。變速器軸承常采用圓柱滾子軸承，球軸承，滾針軸承，圓錐滾子軸承，滑動(dòng)軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種類(lèi)型的軸承，受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同。 近年來(lái)，變速器的設(shè)計(jì)趨勢(shì)是向輕量化方向發(fā)展。圓錐滾子軸承在一些變速器上得到應(yīng)用。其主要優(yōu)點(diǎn)如下：直徑較小，寬度較寬，因而容量大，可承受高負(fù)荷和通過(guò)對(duì)軸承預(yù)緊能消除軸向間隙及軸向竄動(dòng)等。 滾針軸承主要用于齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的地方。滾針軸承有滾動(dòng)摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，徑向配合間隙小，定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，有利于齒輪嚙合等優(yōu)點(diǎn)［3］。 2.3本章小結(jié) 本章對(duì)變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的布置方案和零、部件結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并給出了此次設(shè)計(jì)的具體方案，即設(shè)計(jì)中間軸式變速器，倒檔布置方案如圖2.1（f）所示，前進(jìn)檔皆為斜齒圓柱齒輪，倒檔為直齒圓柱齒輪，采用全同步器換擋形式，軸承選取滾針軸承、圓錐滾子軸承。 第3章 變速器主要參數(shù)的選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算 3.1變速器的檔位數(shù)，傳動(dòng)比和中心距的確定 3.1.1檔數(shù) 變速器的檔數(shù)可在3～20個(gè)檔位范圍內(nèi)變化，通常變速器的檔數(shù)在6擋以下，當(dāng)檔數(shù)超過(guò)6檔以后，可在6檔以下的主變速器基礎(chǔ)上，再行配置副變速器，通過(guò)兩者的組合獲得多檔變速器。 增加變速器的檔數(shù)，能夠改變汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性以及平均車(chē)速。檔數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換檔頻率增高并增加了換檔難度。 在最低檔傳動(dòng)比不變的條件，增加變速器的檔數(shù)會(huì)使變速器相鄰的低檔與高檔之間的傳動(dòng)比比值減小，使換檔工作容易進(jìn)行。要求相鄰檔位之間的傳動(dòng)比值在1.8以下，該值越小換檔工作越容易進(jìn)行。因高檔使用頻繁，所以又要求高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值，要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值小。 近年來(lái)，為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，乘用車(chē)一般用4～5個(gè)檔位的變速器。發(fā)動(dòng)機(jī)排量大的乘用車(chē)變速器多用5個(gè)檔［3］。 對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)的獅跑車(chē)，選用5個(gè)前進(jìn)檔和1個(gè)倒檔的變速器。 3.1.2傳動(dòng)比范圍 變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值。最高擋通常是1.0，有的變速器最高擋是超速擋,傳動(dòng)比為0.7～0.8。影響最低擋傳動(dòng)比選取的因素有：發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速所要求的汽車(chē)最大爬坡能力、驅(qū)動(dòng)輪與路面間的附著力、主減速比和驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑以及所要求達(dá)到的最低穩(wěn)定行駛車(chē)速等。目前乘用車(chē)的傳動(dòng)比范圍在3.0～4.5之間［3］。 本次設(shè)計(jì)的變速器最高檔位直接檔。 3.1.3確定最低檔傳動(dòng)比 應(yīng)依據(jù)汽車(chē)最大爬坡度，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面間的附著力，汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速，以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑等綜合考慮確定。 汽車(chē)在最大上坡路面上行駛時(shí)，最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)能克服輪胎與路面間滾動(dòng)阻力及上坡阻力。由于汽車(chē)上坡行駛時(shí)車(chē)速不高，故忽略空氣阻力。這時(shí)， ≥ + （3.1） = = = 式中 ——最大驅(qū)動(dòng)力； ——滾動(dòng)阻力； ——最大上坡阻力； ——汽車(chē)總質(zhì)量； g ——重力加速度； ——驅(qū)動(dòng)車(chē)輪滾動(dòng)半徑； ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； ——主減速器傳動(dòng)比； ——傳動(dòng)系傳動(dòng)效率； ——滾動(dòng)阻力系數(shù)； ——變速器一檔傳動(dòng)比； ——道路最大上坡角； ——分動(dòng)器傳動(dòng)比。 代入式（3.1）： ≥ = 式中 ——最大道路阻力系數(shù) 由發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車(chē)行駛速度之間的關(guān)系式： 求得： = =4.537 所以 ≥ = =3.24 所以，由最大爬坡度要求的變速器一檔傳動(dòng)比為：=3.24 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著條件： ≤ （3.2）求得變速器一檔傳動(dòng)比為： ≤ =3.88 式中 ——汽車(chē)滿(mǎn)載靜止于水路平面時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷 ——道路的附著系數(shù)，計(jì)算時(shí)取=0.5～0.6 所以 3.24≤≤3.88 在乘用車(chē)的傳動(dòng)比范圍內(nèi)3.0～4.5之間。 3.1.4初步確定其他各檔傳動(dòng)比 變速器的最高檔位直接檔，所以=1，取=3.5。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，按等比級(jí)數(shù)分配， （3.3） ——幾何級(jí)數(shù)的公比 所以，=2.56，=1.87，=1.37。 3.1.5初選中心矩 對(duì)中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸軸線(xiàn)之間的距離成為變速器的中心矩。它的大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸，體積和質(zhì)量大小有影響，而且對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度 有影響，所以，最小允許的中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來(lái)確定。 中間軸式變速器初選中心距時(shí)，可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： = （3.4） 式中 ——中心距系數(shù),對(duì)乘用車(chē)=8.9～9.3，取=9 所以，=76.67mm 乘用車(chē)變速器的中心距約在65～80范圍內(nèi)變化，經(jīng)過(guò)圓整后取中心距=80mm。 3.2齒輪參數(shù)的確定 3.2.1齒輪的模數(shù) 齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并且影響它的選取因素又很多，如齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。 應(yīng)該指出，選取齒輪模數(shù)時(shí)一般要遵守的原則是： 在變速器中心距相同的條件下，選取較小的模數(shù)，就可以增加齒輪的齒數(shù)，同時(shí)增加齒寬可以使齒輪嚙合的重合度增加，并減少齒輪噪聲，所以為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)；減少乘用車(chē)齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選得小些；變速器低檔齒輪應(yīng)選用大些的模數(shù)，其他擋位選用另一種模數(shù)。少數(shù)情況下，汽車(chē)變速器各擋齒輪均選用相同的模數(shù)，變速器用齒輪模數(shù)的范圍如表3.1。 所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1357—1987的規(guī)定，如表3.2。選用時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用第一系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。 輸入軸常嚙合斜齒輪的法面模數(shù)： =0.47 （3.5） = 2.67mm 取= 3mm。 一檔齒輪為直齒輪： =0.33 （3.6） =2.81 mm 取=3mm。 表3.1 汽車(chē)變速器齒輪的法向模數(shù) 車(chē)型 乘用車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/L 貨車(chē)的最大總質(zhì)量/t 1.0＞V≤1.6 1.6＜V≤2.5 6.0＜≤14.0 ＞14.0 模數(shù)/mm 2.25～2.75 2.75～3.00 3.50～4.50 4.50～6.00 表3.2　汽車(chē)變速器常用的齒輪模數(shù) （mm） 一系列 1.00 1.25 1.5 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00 二系列 1.75 2.25 2.75 （3.25） 3.50 （3.75） 4.50 5.50 — 3.2.2壓力角 齒輪壓力角較小時(shí)，重合度較大并降低了輪齒剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和退出嚙合時(shí)的動(dòng)載荷，使傳動(dòng)平穩(wěn)，有利于降低噪聲；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。試驗(yàn)證明：對(duì)于直齒輪，壓力角為28°時(shí)強(qiáng)度最高，但是超過(guò)28°強(qiáng)度增加不多；對(duì)于斜齒輪，壓力角為25°時(shí)強(qiáng)度最高。因此，理論上對(duì)于乘用車(chē)，為加大重合度以降低噪聲應(yīng)取用14.5°、15°、16°、16.5°等小些的壓力角；對(duì)商用車(chē)，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用22.5°或25°等大些的壓力角。 實(shí)際上，因國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為20°。嚙合套或同步器的接合齒壓力角為20°、25°、30°等，但普遍采用30°壓力角。 應(yīng)該指出，國(guó)外有些企業(yè)生產(chǎn)的乘用車(chē)變速器齒輪采用兩種壓力角，即高檔齒輪采用小些的壓力角以減少噪聲；而低檔和倒擋齒輪采用較大的壓力角，以增加強(qiáng)度，必須指出，齒輪采用小壓力角和小模數(shù)時(shí)，除必須采用大的齒高系數(shù)外，還應(yīng)采用大圓弧齒根，這樣可以提高彎曲強(qiáng)度在30%以上。 3.2.3螺旋角 斜齒輪在變速器中得到廣泛應(yīng)用。選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)注意它對(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。試驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。不過(guò)當(dāng)螺旋角大于30°時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。因此，從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望用過(guò)大的螺旋角，以15°～25°為宜；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)選用較大的螺旋角。 斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用： 乘用車(chē)變速器： 兩軸式變速器為20°～25° 中間軸式變速器為22°～34° 貨車(chē)變速器：18°～26° 3.2.4齒寬 在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度等均有影響。 考慮到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減少質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減少使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，此時(shí)雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時(shí)軸承承受的軸向力增大，使其壽命降低。齒寬窄又會(huì)使齒輪的工作應(yīng)力增加。選用寬些的齒寬，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻造成偏載，導(dǎo)致承載能力降低，并在齒寬方向磨損不均勻。 通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來(lái)確定的。 直齒 為齒寬系數(shù), 取=4.5～8.0 斜齒 為齒寬系數(shù), 取=6.0～8.5 b為齒寬（mm）。采用嚙合套或同步器換擋時(shí)，其接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為2～4 mm。 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些，使接觸線(xiàn)長(zhǎng)度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。對(duì)于模數(shù)相同的各擋齒輪，擋位低的齒輪的齒寬系數(shù)取得稍大。 齒寬的選擇既要考慮變速器的質(zhì)量小，軸向尺寸緊湊，又要保證輪齒的強(qiáng)度及工作平穩(wěn)性要求。 3.2.5 齒輪的變位系數(shù)的選擇原則 齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨損、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。 變位齒輪主要有兩類(lèi)：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度相接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又避免了其缺點(diǎn)。 由幾對(duì)齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒數(shù)副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，對(duì)齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用得較多。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可以通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。對(duì)于高檔齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大些，這樣兩齒輪的齒廓漸開(kāi)線(xiàn)離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對(duì)于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲、斷裂的現(xiàn)象。為提高小齒輪的抗彎強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)斷面齒厚相等的條件來(lái)選擇來(lái)選擇大小齒輪的變位系數(shù)，此時(shí)小齒輪的變位系數(shù)，此時(shí)小齒輪的變位系數(shù)大雨零。由于工作需要，有時(shí)齒輪齒數(shù)取得少（如一擋主動(dòng)齒輪）會(huì)造成輪齒根切。這不僅削弱了輪齒的抗彎強(qiáng)度，而且使重合度減少。此時(shí)應(yīng)對(duì)齒輪進(jìn)行正變位，以消除根切現(xiàn)象。 總變位系數(shù)減少，一對(duì)齒輪齒根總的厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。但是由于輪齒的剛度減小，易于吸收沖擊振動(dòng)故噪聲要小一些。另外，值越小，齒輪的齒形重合度越大，這不但對(duì)降噪有利，而且由于齒形重合度增大，單齒承受最大載荷時(shí)的著力點(diǎn)距齒根近，彎曲力矩減小，相當(dāng)于齒根強(qiáng)度提高，對(duì)由于齒根減薄而產(chǎn)生的削弱強(qiáng)度的因素有所抵消。 根據(jù)上述理由，為了降低噪聲，對(duì)于變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其他各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。一般情況下，最高檔和一軸齒輪副的可以選為－0.2～0.2。隨著檔位的降低，值應(yīng)該逐檔增大。一、二檔和倒檔齒輪，應(yīng)該選用較大的值，以便獲得高強(qiáng)度齒輪副。一檔齒輪的值可以選用1.0以上。 3.2.6齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對(duì)重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對(duì)滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小、工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減少，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此，從前因齒輪加工精度不高，并認(rèn)為輪齒上受到的載荷集中作用到齒頂上，所以曾采用過(guò)齒頂高系數(shù)為0.75～0.80的短齒制齒輪。 在齒輪加工精度提高以后，短齒制齒輪不再被采用，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)為1.00。 為了增加齒輪嚙合的重合度，降低噪聲和提高齒根強(qiáng)度，有些變速器采用齒頂高系數(shù)大于1.00的細(xì)高齒制。采用細(xì)高齒制時(shí)，必須通過(guò)驗(yàn)算保證齒頂厚度不得小于0.3m。和齒輪沒(méi)有根切和齒頂干涉。目前，對(duì)于細(xì)高齒制的齒頂高系數(shù)，還沒(méi)有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，由各企業(yè)自行確定，從小至1.05到大至1.90的都有，且許多變速器的一對(duì)主、從動(dòng)齒輪的齒頂高系數(shù)不同［3］。 3.2.7 各檔傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定 在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各檔相互嚙合的齒輪的齒數(shù)最好為質(zhì)數(shù)，以使齒面磨損均勻。如圖3.1是本次設(shè)計(jì)的變速器的傳動(dòng)方案。 1、確定一檔齒輪齒數(shù) 一檔的傳動(dòng)比為： == （3.7） 為了確定，的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 斜齒輪： ===49.09 （3.8） 應(yīng)取為整數(shù)， =49 為了使/盡量大些，應(yīng)將取得盡量小些，這樣，在已定的條件下，/的傳動(dòng)比可小些，以使第一軸常嚙合齒輪可分配到較多的齒數(shù)，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承，的最少齒數(shù)受到中間軸軸頸的限制，因此，的選定應(yīng)與中間軸軸頸的確定因素統(tǒng)一考慮。 為避免發(fā)生根切，增強(qiáng)剛度，一檔小齒輪應(yīng)為變位齒輪。 乘用車(chē)中間軸式變速器的=3.5～3.8時(shí)，則在15～17內(nèi)選擇。取=17。則 圖3.1　中間軸式變速器傳動(dòng)方案 2、修正中心矩A 因?yàn)? = 所以 ==79.87mm 初定中心矩應(yīng)為： =80mm 3、確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 由式 == 求得常嚙合傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比： （3.9） 而常嚙合齒輪中心距與一檔齒輪的中心距相等， = （3.10） 初選= 解聯(lián)立式（3.9）和式（3.10）得：=16.1，= 30.04 取整后：= 17，=30 所以，一檔實(shí)際傳動(dòng)比為==3.32，與原傳動(dòng)比相差不大，符合要求。 螺旋角=arcos= 4、確定其他各檔位的齒數(shù) 二檔齒輪： 二檔齒輪是斜齒輪，螺旋角與常嚙合齒輪的不同時(shí)，由 == （3.11） = （3.12） 初選= 解聯(lián)立式（3.11）和式（3.12）得：=28.83，= 19.88 取整后：= 29，=20 所以，二檔實(shí)際傳動(dòng)比為==2.56，與原傳動(dòng)比相差不大，符合要求。 螺旋角=arcos= 從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，必須滿(mǎn)足下列關(guān)系式： （3.13） 把 ，及 分別代入式（3.13）的左右兩邊： =1.247 =1.561 方程左右兩邊近似滿(mǎn)足軸向力平衡關(guān)系，所以符合條件。 三檔齒輪： 三檔齒輪是斜齒輪，螺旋角與常嚙合齒輪的不同時(shí)，由 == （3.14） = （3.15） 初選= 解聯(lián)立式（3.14）和式（3.15）得：=25.07，= 23.65 取整后：= 25，=24 所以，三檔實(shí)際傳動(dòng)比為==1.84，與原傳動(dòng)比相差不大，符合要求。 螺旋角=arcos= 從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，必須滿(mǎn)足下列關(guān)系式： （3.16） 把 ，及 分別代入式（3.16）的左右兩邊： =1.247 =1.30 方程左右兩邊近似滿(mǎn)足軸向力平衡關(guān)系，所以符合條件。 四檔齒輪： 四檔齒輪是斜齒輪，螺旋角與常嚙合齒輪的不同時(shí)，由 == （3.17） = （3.18） 初選= 解聯(lián)立式（3.17）和式（3.18）得：=21.28，= 27.43 取整后：= 22，=27 所以，四檔實(shí)際傳動(dòng)比為==1.43，與原傳動(dòng)比相差不大，符合要求。 螺旋角=arcos= 從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，必須滿(mǎn)足下列關(guān)系式： （3.19） 把 ，及 分別代入式（3.19）的左右兩邊： =1.247 =1.158 方程左右兩邊近似滿(mǎn)足軸向力平衡關(guān)系，所以符合條件。 倒檔傳動(dòng)比及齒數(shù)： 通常倒檔采用直齒輪，模數(shù)=3mm。 倒檔傳動(dòng)比與一檔傳動(dòng)比比較接近，因?yàn)?3.32，取=3.3。 中間軸倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)齒輪10略小，取=15，倒檔軸齒輪13的齒數(shù)，一般在21～23之間，取=21。 由 = （3.20）所以=28.05，取整后=29。 由此，中間軸與倒檔軸之間的中心距： （3.21） 倒檔軸與輸出軸之間的中心距： （3.22） 3.2.8變速器齒輪的幾何尺寸計(jì)算 1、確定一檔齒輪變位系數(shù) 法面模數(shù) =3 端面模數(shù) ==≈3.26mm 法面壓力角 =20° 端面嚙合角 ≈21.81° 理論中心距 A==3.26=79.87mm 中心距變動(dòng)系數(shù) ==0.043 查表得總變位系數(shù) =0.32 根據(jù)齒數(shù)比==1.88，按線(xiàn)圖分配變位系數(shù)得=0.35，則 =－=0.32-0.35=-0.03 2、確定二檔齒輪變位系數(shù) 法面模數(shù) =3 端面模數(shù) ==≈3.265mm 法面壓力角 =20° 端面嚙合角 ≈21.61° 理論中心距 A==3.265=79.99mm 中心距變動(dòng)系數(shù) ==0.002 查表得總變位系數(shù) =0.3 根據(jù)齒數(shù)比==1.45，按線(xiàn)圖分配變位系數(shù)得=0.23，則 =－=0.3-0.23=0.07 3、確定三檔齒輪變位系數(shù) 法面模數(shù) =3 端面模數(shù) ==≈3.265mm 法面壓力角 =20° 端面嚙合角 ≈21.61° 理論中心距 A==3.265=79.99mm 中心距變動(dòng)系數(shù) ==0.002 查表得總變位系數(shù) =0.3 根據(jù)齒數(shù)比==1.04，按線(xiàn)圖分配變位系數(shù)得=0.18，則 =－=0.3-0.18=0.12 4、確定四檔齒輪變位系數(shù) 法面模數(shù) =3 端面模數(shù) ==≈3.265mm 法面壓力角 =20° 端面嚙合角 ≈21.61° 理論中心距 A==3.265=79.99mm 中心距變動(dòng)系數(shù) ==0.002 查表得總變位系數(shù) =0.3 根據(jù)齒數(shù)比==1.23，按線(xiàn)圖分配變位系數(shù)得=0.18，則 =－=0.3-0.18=0.12 5、確定輸入軸常嚙合斜齒輪變位系數(shù) 法面模數(shù) =3 端面模數(shù) ==≈3.404mm 法面壓力角 =20° 端面嚙合角 ≈22.44° 理論中心距 A==3.265=79.99mm 中心距變動(dòng)系數(shù) ==0.002 查表得總變位系數(shù) =0.4 根據(jù)齒數(shù)比==1.76，按線(xiàn)圖分配變位系數(shù)得=0.36，則 =－=0.4-0.36=0.04 經(jīng)過(guò)以上的計(jì)算，列出本次設(shè)計(jì)所有齒輪的幾何尺寸：直齒圓柱齒輪的幾何尺寸如表3.3, 3.4所示；斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸如表3.5, 3.6所示［2］。 表3.3　直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式（高度變位齒輪） 1 變位系數(shù) 2 分度圓直徑 3 齒頂高 4 齒根高 5 齒全高 6 齒頂圓直徑 7 齒根圓直徑 8 中心距 9 周節(jié) 10 基節(jié) 11 分度圓弧齒厚 12 基圓直徑 表3.4　直齒圓柱齒輪的幾何尺寸 齒數(shù) 29 15 21 中心矩 =54mm =75mm 變位系數(shù) -0.1 0.1 -0.1 分度圓直徑 87mm 45mm 63mm 齒頂高 2.7mm 3.3mm 2.7mm 齒根高 5.55mm 4.95mm 5.55mm 齒全高 8.25mm 8.25mm 8.25mm 齒頂圓直徑 92.4mm 51.6mm 68.4mm 齒根圓直徑 75.9mm 35.1mm 51.9mm 周節(jié) 9.42mm 9.42mm 9.42mm 基節(jié) 8.85mm 8.85mm 8.85mm 分度圓弧齒厚 4.492mm 4.928mm 4.492mm 基圓直徑 81.75mm 42.29mm 59.20mm 表3.5　斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計(jì)算 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 計(jì)算公式（高度變位齒輪） 1 理論中心距 2 端面嚙合角 3 中心距 4 變位系數(shù) 5 中心距變動(dòng)系數(shù) 6 齒頂降低系數(shù) 7 分度圓直徑 8 齒頂高 9 齒根高 10 齒全高 11 齒頂圓直徑 12 齒根圓直徑 13 法向