变速器设计论文.docx

华北水利水电学院毕业设计华 北 水 利 水 电 学 院毕 业 设 计 任 务 书设计题目：三轴式变速器设计研究专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导教师： 设计时间：2011年2月21日至2011年5月27日机械学院二零一一年二月二十一日一、设计题目：三轴式变速器设计研究二、设计内容：研究轻型乘用车制动系统的构造、工作原理。根据乘用车的整备质量、前后轴荷；确定三轴式变速器的基本参数，并根据基本参数进行构造设计，基于CATIA 完成三维实体模型的设计和装配。三、成果提交： 论文翻译：翻译车辆、变速器科技论文或资料，要求译文4000字以上； 开题报告：针对设计内容，查阅相关资料和10篇以上科技论文，写出开题报告，经指导老师签字后可以进入计算和论文正文的书写； 论文正文：针对研究内容，写出不少于10000字的设计或论文正文； 毕业实习报告一份；四、进度安排：周次内容备注1-2查阅资料，根据设计内容书写开题报告，进行论文翻译3-4毕业实习，书写实习报告5提交开题报告6-10理论计算和实体设计11-12书写毕业设计或论文正文13论文提交和根据导师意见修改14毕业设计答辩华北水利水电学院本科生毕业设计（论文）开题报告 2011年 3 月 10 日学生姓名学号专业题目名称三轴五档变速器课题来源自选主要内容一、我国目前变速器市场现状及存在的问题在历史变迁中，车的变迁，可谓与人们的生活息息相关，都具有着时代的个性，代表着一种文化背景和品位。汽车从它的由简到繁、由人(畜)力到机械、由慢到快。随着社会的进步，生活的提高，人们对于汽车的性能要求越来越高，汽车的物理操作性和驾乘舒适性的变化也越来越大，越来越高。变速器作为汽车动力总成的重要组成部分，也正是处于这样的上升期。据统计，2009年我国汽车变速器市场规模达520亿元，并且以每年超过20的速度增长，预计2015年有望达到1500亿元。变化的不仅仅是数量上的需求，而且与国际市场上的发展轨迹相吻合，尤其是我国变速器产业同时也处于由手动到自动的快速转型期。自动变速器，自从1939年被美国通用汽车公司首次在轿车上应用，至今已经成为全球汽车业的主流选择，毋庸置疑自动变速器在未来全球汽车市场上，将占主导地位。可以预见，带有自动功能变速器的汽车是未来市场的主导产品，发展和掌握自动变速器制造技术是追赶世界变速器制造潮流的方向。变速器将成为企业提高产品竞争力的利器以及消费者购车行为中关注的重点，汽车企业在变速器领域的技术创新将是关系到汽车企业发展竞争的关键，而且还将影响到未来整车竞争的格局。来自中国汽车工业协会的统计数据显示，在国产自动挡乘用车中，80%左右搭载的是进口自动变速器，而剩下的20%也主要来自外资控股的合资企业，凭借对中国市场的垄断，跨国公司从中国获取了惊人的超额利润，他们的自动变速器产品在中国的售价是其本国售价的三倍，近几年的进口数字显示，每年仅自动变速器的进口额就高达100亿元以上。更为严重的是，跨国公司还对中资企业自动变速器进口实行严格的配额限制，以此来保持本国汽车产业的整体竞争优势，使得中国一些整车企业不得不因此放弃自动挡汽车的生产。同时也导致我国很多自主车型在自动变速器匹配上缺乏合作伙伴，汽车自动变速器已经成为制约我国汽车工业发展的瓶颈。面对时下的情况，我们也并不是没做出努力，全球知名咨询公司HIS环球透视公司数据显示，截至2009年，我国自主品牌整车自动变速器的配装率仍保持在10%左右，相比前几年没有明显提升。但HIS预测，从2010年开始，自主品牌整车自动变速器配装率将逐年提升，到2015年达到30%左右。同时，中国乘用车市场自动变速器的份额将增加至47%。可是面对巨大的市场空间，外资也虎视眈眈，外资自动变速器企业纷纷开始在华布局，包括日本加特可、本田、意大利马瑞利等国际知名企业，都先后在中国成立合资或独资公司，实现自动变速器的本土化生产。2010年5月，大众DSG(双离合器变速器)也在大连工厂正式投产。专家认为，外资变速器企业加快在华本土化生产的脚步，并不能改变未来几年，我国变速器进口值增长或保持在高位的现状，市场发展很快，本土生产的自动变速器和进口自动变速器的比重会发生变化，但变速器进口额还会增加。“自动变速器开发难度大，已经成为我国汽车在动力总成系统开发中的一块顽固的阵地，外资企业对国内企业的技术封锁很严厉,进口自动变速器价格高，以成本优势参与市场竞争的自主品牌整车企业难以负担，因此很多自主品牌车型仍以手动挡为主,核心技术的缺失使我国自主自动变速器生产基本处于一片空白，对进口自动变速器形不成任何竞争压力，这使外资企业在产业布局时有更大的选择空间，他们可以放缓本土化生产的步伐，在保护核心技术的同时，保持高额利润。”中国汽车工业协会原常务副理事长兼秘书长、中国汽车技术研究中心主任顾问张书林说。变速器是汽车传动系中最主要的部件之一。它的作用是： 1.在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上扭矩的大小。 由于汽车行驶条件不同，要求汽车行驶速度和驱动扭矩能在很大范围内变化。例如在高速路上车速应能达到100km/h，而在市区内，车速常在50km/h左右。空车在平直的公路上行驶时，行驶阻力很小，则当满载上坡时，行驶阻力便很大。而汽车发动机的特性是转速变化范围较小，而转矩变化范围更不能满足实际路况需要。 2.实现倒车行驶 汽车发动机曲轴一般都是只能向一个方向转动的，而汽车有时需要能倒退行驶，因此，往往利用变速箱中设置的倒档来实现汽车倒车行驶。 3.实现空档 当离合器接合时，变速箱可以不输出动力。例如可以保证驾驶员在发动机不熄火时松开离合器踏板离开驾驶员座位。变速箱由变速传动机构和变速操纵机构两部分组成。变速传动机构的主要作用是改变转矩和转速的数值和方向；操纵机构的主要作用是控制传动机构，实现变速器传动比的变换，即实现换档，以达到变速变矩。 机械式变速箱主要应用了齿轮传动的降速原理。简单的说，变速箱内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换档行为，也就是通过操纵机构使变速箱内不同的齿轮副工作。如在低速时，让传动比大的齿轮副工作，而在高速时，让传动比小的齿轮副工作。采取的主要技术路线或方法一、结构分析三轴变速器的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。 三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴（输入轴）、中间轴、第二轴（输出轴）、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。三轴式变速器，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：处直接档外其他各档的传动效率有所下降.二、步骤 运用大学期间所学的专业课程知识、理论和毕业实习中学到的实践知识，正确地解决变速器设计中的功能分析、工艺计算、变速器结构设计和零件设计等问题。 提高结构设计的能力。通过所给数据资料进行该产品结构设计，获得高性能、高效率、低成本、微型化、智能化、集成化的新型变速器。 确定齿轮结构，合理分配传动比，选择最佳功能和尺寸结构的工艺方案。 进行齿轮齿数、齿轮型号、中心距、轴承型号的选用，轴向力、轴所受剪切力、齿轮、轴承受力的计算。 对所选用的齿轮进行齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度的校核和轴的受剪切力的校核。 熟练掌握查阅手册图表资料文献。充分利用与变速器设计有关的各种资料，做到科学合理地熟练运用。预期的成果及形式 实习报告一份（与论文合订）。 开题报告一份（查阅文献应在20篇以上，文献综述引用应在10篇以上，含两篇以上外文）（与论文合订）。 论文一份，含目录、中外文摘要(中文摘要字数应在400字左右)、正文（包括前言、论文主体、结论。字数至少在6000字以上）、参考文献、附录（含程序代码、程序说明、软件功能及使用说明）等。 外文专业资料翻译2000字以上。（与论文合订）。时间安排第 1-2 周通过互联网、校图书馆等一切可利用资源搜集、查阅、整理资料，熟悉课题。根据设计内容写开题报告，进行论文翻译。第3-4周进行实习，写出实习报告。第 5 周提交开题报告第 6-10 周理论设计和实体设计第11-12 周书写毕业设计或论文正文第 13 周论文提交和根据导师意见修改第 14 周答辩总时间：3月1号-6月4号指导教师意见 签 名： 年 月 日备注摘 要本设计的任务是设计一台用于轿车上的手动变速器。本设计采用中间轴式变速器，该变速器具有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。此设计过程，主要完成变速器的选型、基本参数的的确定、结构设计、及其实体建模四大部分。设计时根据选择的主要参数，如汽车质量、发动机的最大扭矩，可以确定变速器的各档传动比、中心距及其轴向尺寸等参数。通过结构设计，对齿轮、轴等零部件尺寸进行设计计算，通过强度、刚度及应力的校核使各零部件达到设计要求。 本设计的实体建模过程采用CATIA V5建模，CATIA V5是一个功能非常强大的三维设计软件，集造型设计、模具设计、布线、仿真与一体。现已成为汽车行业的标准使用软件。CATIA 在造型风格、车身及引擎设计等方面具有独特的长处，为各种车辆的设计和制造提供了端对端的解决方案。关键词： 变速器、齿轮、传动比、扭矩ABSTRCTThe duty of this design is to design a type manual transmission used in the saloon,Its the countershaft-type transmission gearbox.This transmission has two prominent merits: Firstly,the transmission efficiency of the direct drive keeps off high, the attrition and the noise are also slightest;Secondly ,its allowed to obtain in the biger gear ratio of the first gear when the center distance is smaller.This design process, mainly of complete transmission selection, determination of basic parameters, structural design, modeling and its four parts.Design according to the selection of main parameters, such as motor vehicle quality, maximum engine torque, you can determine the transmission ratio of transmission of the document, Center distance and axial dimensions and other parameters.By structure design, to design the size of parts such as gears, shafts, through strength, stiffness and stress checking to meet design requirements.This modeling design process using CATIA V5 modeling, three dimensional design of CATIA V5 is a very powerful software, set design, mold design, wiring, simulation and integration. Has now become the standard in the automobile industry uses software. CATIA model in the area of body style and engine design has unique strengths and so on, for variety of vehicle design and manufacturing provides end-to-end solution.KEY WORDS: transmission、gear、gear ratio、Torque目录第一章 概述11.1课题来源11.2设计目的及意义11.4设计过程1第二章 机械式变速器的的概述及其方案的确定32.1 变速器的功用和要求32.2变速器结构方案的确定32.2.1 变速器的传动机构分析与形式的选择32.2.2 倒档传动方案52.3 变速器主要零件结构的方案分析62.3.1 齿轮形式72.3.2换档结构型式72.3.3变速器轴承7第三章 变速器的主要参数选择与主要零件的计算93.1 变速器主要参数的选择93.1.1 档数和传动比93.1.2 中心距113.1.3轴向尺寸113.1.4齿轮参数113.2各档传动比及其齿轮齿数的确定133.2.1确定一档齿轮的齿数133.2.2确定常啮合齿轮副的齿数133.2.3确定其他档位的齿数143.2.4确定倒档齿轮的齿数153.3齿轮变位系数的选择15第四章 变速器齿轮的强度计算和材料的选择174.1 齿轮的损坏原因及形式174.2齿轮的强度计算与校核174.2.1齿轮弯曲强度计算174.2.2齿轮接触应力19第五章 变速器轴的强度计算与校核225.1 变速器轴的结构和尺寸225.1.1 轴的结构225.1.2确定轴的尺寸225.2 轴的校核235.2.1第一轴的强度与刚度校核235.2.2第二轴的校核计算24第六章 变速器的建模276.1 CATIA软件简介276.2 主要部件的建模276.2.1 啮合套的建模过程276.2.2 啮合套的绘图步骤286.3 齿轮一与其轴承的装配336.4 其它零部件模型图35第 七 章 总结40参考文献41附录：外文翻译42第一章 概述1.1课题来源在此次的毕业设计是专门针对我们 2007 级毕业生准备的，根据教研室安排和个人实际情况，个人选取而来。要求完成参数设计、结构设计、实体建模。本次设计的主要参数：空载质量 1500kg 发动机最大扭矩T为160Nm1.2设计目的及意义变速器作为车辆不可或缺的一部分，其中机械式变速箱设计发展到今天，其技术已经成熟，但对于我们还没有踏出校门的学生来说，其中的设计理念还是很值得我们去探讨、学习的。通过此次设计一方面希望能够巩固已学知识，通过参考别人设计计算方法，使自己能够形成自己独有的设计理念。另一方面，设计结束时，能够熟练地掌握CATIA V5，为以后步入工作岗位打下坚实基础。1.3设计要求 正确的选择档位数和传动比，使之与发动机参数优化匹配，以保证汽车具有良好的动力性和经济型 设置空挡以保证汽车在必要时将发动机与传动系长时间分离 操纵简单、方便、迅速、省力 传动效率高、工作平稳、无噪声 体积小、质轻、承载能力强、工作可靠 制造容易、成本低廉、维修方便、使用寿命长 贯彻零件标准化、部件通用化及总成系列化等设计要求，遵守有关标准规定 需要时应设置动力输出装置1.4设计过程 运用大学期间所学的专业课程知识、理论和毕业实习中学到的实践知识，正确地解决变速器设计中的功能分析、工艺计算、变速器结构设计和零件设计等问题。 提高结构设计的能力。通过所给数据资料进行该产品结构设计，获得高性能、高效率、低成本、微型化、智能化、集成化的新型变速器。 确定齿轮结构，合理分配传动比，选择最佳功能和尺寸结构的工艺方案。 进行齿轮齿数、齿轮型号、中心距、轴承型号的选用，轴向力、轴所受剪切力、齿轮、轴承受力的计算。 对所选用的齿轮进行齿根弯曲疲劳强度和齿面接触疲劳强度的校核和轴的受剪切力的校核。 运用CATIA V5 进行三维建模。第 57 页 共 56 页第二章 机械式变速器的的概述及其方案的确定2.1 变速器的功用和要求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。2.2变速器结构方案的确定2.2.1 变速器的传动机构分析与形式的选择 有级变速器【1】与无级变速器相比，其结构简单、制造低廉，具有高的传动效（=0.960.98），因此在各类汽车上均得到广泛的应用。 设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定变速器的传动比范围、档位数及各档的传动比，因为它们对汽车的动力性与燃料经济性都有重要的直接影响。传动比范围是变速器低档传动比与高档传动比的比值。汽车行驶的道路状况愈多样，发动机的功率与汽车质量之比愈小，则变速器的传动比范围应愈大。目前，轿车变速器的传动比范围为3.04.5；一般用途的货车和轻型以上的客车为5.08.0；越野车与牵引车为10.020.0。通常，有级变速器具有3、4、5个前进档；重型载货汽车和重型越野汽车则采用多档变速器，其前进档位数多达616个甚至20个。变速器档位数的增多可提高发动机的功率利用效率、汽车的燃料经济性及平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降低运输成本。但采用手动的机械式操纵机构时，要实现迅速、无声换档，对于多于5个前进档的变速器来说是困难的。因此，直接操纵式变速器档位数的上限为5档。多于5个前进档将使操纵机构复杂化，或者需要加装具有独立操纵机构的副变速器，后者仅用于一定行驶工况。某些轿车和货车的变速器，采用仅在好路和空载行驶时才使用的超速档。采用传动比小于1（0.70.8）的超速档，可以更充分地利用发动机功率，降低单位行驶里程的发动机曲轴总转数，因而会减少发动机的磨损，降低燃料消耗。但与传动比为1的直接档比较，采用超速档会降低传动效率。有级变速器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力的齿轮副数目、转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮及轴以及壳体等零件的制造精度、刚度等。三轴式变速器得到的最广泛的应用。三轴式变速器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。 图2-1 轿车中间轴式1 第一轴；2第二轴；3中间轴有级变速器结构的发展趋势是增多常啮合齿轮副的数目，从而可采用斜齿轮。后者比直齿轮有更长的寿命、更低的噪声，虽然其制造稍复杂些且在工作中有轴向力。因此，在变速器中，除低档及倒档外，直齿圆柱齿轮已经被斜齿圆柱齿轮所代替。但是在本设计中，由于倒档齿轮采用的是常啮式，因此也采用斜齿轮。图2-1a所示方案，除一，倒档用直齿滑动齿轮换档外，其余各档为常啮合齿轮传动。图2-4b、c、d所示方案的各前进档，均用常啮合齿轮传动；图2-4d所示方案中的倒档和超速档安装在位于变速器后部的副箱体内，这样布置除可以提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还可以在不需要超速档的条件下，很容易形成一个只有四个前进档的变速器。 图2-2 中间轴式五档变速器传动方案以上各种方案中，凡采用常啮合齿轮传动的档位，其换档方式可以用同步器或啮合套来实现。同一变速器中，有的档位用同步器换档，有的档位用啮合套换档，那么一定是档位高的用同步器换档，档位低的用啮合套换档。变速器用图2-1c所示的多支承结构方案，能提高轴的刚度。这时，如用在轴平面上可分开的壳体，就能较好地解决轴和齿轮等零部件装配困难的问题。图2-1c所示方案的高档从动齿轮处于悬臂状态，同时一档和倒档齿轮布置在变速器壳体的中间跨距里，而中间档的同步器布置在中间轴上是这个方案的特点。2.2.2 倒档传动方案图2-2为常见的倒挡布置方案。图2-2b所示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，因而缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难。图2-2c所示方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图2-2d所示方案针对前者的缺点做了修改，因而取代了图2-2c所示方案。图2-2e所示方案是将中间轴上的一，倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图2-2f所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更为轻便。为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采用图2-2g所示方案。其缺点是一，倒挡须各用一根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。图2-3 变速器倒档传动方案本设计采用图2-2f所示的传动方案。因为变速器在一挡和倒挡工作时有较大的力，所以无论是两轴式变速器还是中间轴式变速器的低档与倒挡，都应当布置在在靠近轴的支承处，以减少轴的变形，保证齿轮重合度下降不多，然后按照从低档到高挡顺序布置各挡齿轮，这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证容易装配。倒挡的传动比虽然与一挡的传动比接近，但因为使用倒挡的时间非常短，从这点出发有些方案将一挡布置在靠近轴的支承处。2.3 变速器主要零件结构的方案分析变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。在确定变速器结构方案时，也要考虑齿轮型式、换档结构型式、轴承型式、润滑和密封等因素2.3.1 齿轮形式与直齿圆柱齿轮比较，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低档和倒挡。但是，在本设计中由于倒档采用的是常啮合方案，因此倒档也采用斜齿轮传动方案，即除一档外，均采用斜齿轮传动。2.3.2换档结构型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。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。自动脱档是变速器的主要障碍之一。为解决这个问题，除工艺上采取措施外，在结构上，目前比较有效的方案有以下几种： 将啮合套做得长一些或者两接合齿的啮合位置错开，这样在啮合时使接合齿端部超过被接合齿约13mm。使用中因接触部分挤压和磨损，因而在接合齿端部形成凸肩，以阻止自动脱档。 将啮合套齿座上前齿圈的齿厚切薄（0.30.6mm），这样，换档后啮合套的后端面便被后齿圈的前端面顶住，从而减少自动脱档。 将接合齿的工作面加工成斜齿面，形成倒锥角（一般倾斜2030），使接合齿面产生阻止自动脱档的轴向力。这种结构方案比较有效，用较多。2.3.3变速器轴承变速器轴承常采用圆柱滚子轴承，球轴承，滚针轴承，圆锥滚子轴承，滑动轴套等。至于何处应当采用何种轴承，是受结构限制并随所承受的载荷特点不同而不同。汽车变速器结构紧凑，尺寸小，采用尺寸大些的轴承结构受限制，常在布置上有困难。如变速器的第二轴前端支撑在第一轴常啮合齿轮的内腔中，内腔尺寸足够时可布置圆柱滚子轴承，若空间不足则采用滚针轴承。变速器第一轴前端支撑在飞轮的内腔里，因有足够大的空间常采用球轴承来承受轴向力。作用在第一轴常啮合齿轮上的轴向力，经第一轴后部轴承传给变速器壳体，此处常采用轴承外圈有挡圈的球轴承。第二轴后端常采用球轴承，以承受轴向力和径向力。中间轴上齿轮工作时产生的轴向力，原则上由前或后轴承来承受都可以；但当在壳体前端面布置轴承盖有困难的时候，必须由后端轴承承受轴向力，前端采用圆柱滚子轴承来承受径向力。变速器内采用圆锥滚子轴承虽然直径小，宽度较宽因而容量大，可承受高负荷等优点，但也有需要调整预紧，装配麻烦，磨损后轴承易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点，所以不适用于线性膨胀系数较大的铝合金壳体。变速器第一轴、第二轴的后部轴承以及中间轴前、后轴承，按直径系列一般选用中系列球轴承或圆柱滚子轴承。轴承的直径根据变速器中心距确定，并要保证壳体后壁两轴承孔之间的距离不小于620mm,下限适用于轻型车和轿车。滚针轴承、滑动轴套主要用在齿轮与轴不是固定连接，并要求两者有相对运动的地方。滚针轴承有滚动摩擦损失小，传动效率高，径向配合间隙小，定位及运转精度高，有利于齿轮啮合等优点。滑动轴套的径向配合间隙大，易磨损，间隙增大后影响齿轮的定位和运转精度并使工作噪声增加。滑动轴套的优点是制造容易，成本低。第三章 变速器的主要参数选择与主要零件的计算3.1 变速器主要参数的选择3.1.1 档数和传动比近年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。目前，乘用车一般用45个档位的变速器。本设计也采用5个档位。 选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、确定。汽车爬陡坡时1车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。故有 则由最大爬坡度要求的变速器档传动比为 （3-1）式中 m-汽车总质量； g-重力加速度； max-道路最大阻力系数； rr-驱动轮的滚动半径； Temax-发动机最大转矩； i0-主减速比； -汽车传动系的传动效率。根据驱动车轮与路面的附着条件： (3-2) 求得的变速器I档传动比4为： 式中 G2-汽车满载静止于水平路面时驱动桥给路面的载荷； -路面的附着系数，计算时取=0.50.6。由已知条件：满载质量 1500kg； rr=300mm； Te max=160Nm； i0=4.09； =0.95。根据公式（3-2）、（3-2）可得： 故一档传动比：igI =3.5超速档的的传动比一般为0.70.8，本设计取五档传动比ig=0.8中间档的传动比理论上按公比为： （3-3）的等比数列，实际上与理论上略有出入，因齿数为整数且常用档位间的公比宜小些，另外还要考虑与发动机参数的合理匹配。根据上式可得：取： q =1.45 故有： （修正为1）综上：一档至五档的传动分别为3.5、2.44、1.68、1、0.8。3.1.2 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。三轴式变速器的中心局A（mm）可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初定： （3-4）式中 K A-中心距系数。对轿车，K A =8.99.3；对货车，K A =8.69.6；对多档主变速器，K A =9.511；TI max -变速器处于一档时的输出扭矩：TI max=Te max igI =1603.50.95Nm故可得出初始中心距A=75.36mm。3.1.3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置初步确定。轿车四档变速器壳体的轴向尺寸3.03.4A。货车变速器壳体的轴向尺寸与档数有关：四档(2.22.7)A五档(2.73.0)A六档(3.23.5)A当变速器选用常啮合齿轮对数和同步器多时，中心距系数KA应取给出系数的上限。为检测方便，A取整。本次设计采用五档手动挡变速器，其壳体的轴向尺寸是375.36 =226.8mm变速器壳体的最终轴向尺寸应由变速器总图的结构尺寸链确定。3.1.4齿轮参数（1）齿轮模数建议用下列各式选取齿轮模数，所选取的模数大小应符合GB1357-805规定的标准值。第一轴常啮合斜齿轮的法向模数mn （3-5）其中=160Nm，可得出mn=2.5。一档直齿轮的模数m （3-6）通过计算m=3。同步器和啮合套的接合大都采用渐开线齿形。由于制造工艺上的原因，同一变速器中的结合套模数都取相同，轿车和轻型货车取23.5。本设计取2.5。（2）齿形、压力角、螺旋角和齿宽b 汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角按表3-1选取。表3-1 汽车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角项目 车型 齿形压力角螺旋角轿车 高齿并修形的齿形14.5，15，1616.52545一般货车 GB1356-78规定的标准齿形202030重型车同上 低档、倒档齿轮22.5，25小螺旋角压力角较小时，重合度大，传动平稳，噪声低；较大时可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对轿车，为加大重合度以降低噪声，取小些；对货车，为提高齿轮承载力，取大些。在本设计中变速器齿轮压力角取20,啮合套或同步器取30；斜齿轮螺旋角取30。应该注意的是选择斜齿轮的螺旋角时应力求使中间轴上的轴向力相互抵消。为此，中间轴上的全部齿轮一律取右旋，而第一轴和第二轴上的的斜齿轮取左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。齿轮宽度b的大小直接影响着齿轮的承载能力，b加大，齿的承载能力增高。但试验表明，在齿宽增大到一定数值后，由于载荷分配不均匀，反而使齿轮的承载能力降低。所以，在保证齿轮的强度条件下，尽量选取较小的齿宽，以有利于减轻变速器的重量和缩短其轴向尺寸。通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽：直齿 b=(4.58.0)m，mm斜齿 b=(6.08.5)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。3.2各档传动比及其齿轮齿数的确定在初选了中心距、齿轮的模数和螺旋角后，可根据预先确定的变速器档数、传动比和结构方案来分配各档齿轮的齿数。下面结合本设计来说明分配各档齿数的方法。3.2.1确定一档齿轮的齿数一档传动比 （3-7） 为了确定Z9和Z10的齿数，先求其齿数和: （3-8） 其中 A =75.36mm、m =3；故有= 50.24 当轿车三轴式的变速器时，则 图3-1 五档变速器示意图15，此处取=17，则可得出=34上面根据初选的A及m计算出的可能不是整数，将其调整为整数后，从式（3-8）看出中心距有了变化，这时应从及齿轮变位系数反过来计算中心距A，再以这个修正后的中心距作为以后计算的依据。这里修正为50，则根据式（3-8）反推出A=75mm。3.2.2确定常啮合齿轮副的齿数由式（3-7）求出常啮合齿轮的传动比 （3-9）由已经得出的数据可确定： 而常啮合齿轮的中心距与一档齿轮的中心距相等 （3-10）有： （3-11）而根据已求得的数据可计算出： 与联立可得： =21、=34则根据式（3-7）可计算出一档实际传动比为： 3.2.3确定其他档位的齿数二档传动比 （3-12）而 对于斜齿轮， （3-13） 与联立可得：。三档传动比： （3-15）而 故有： 对于斜齿轮： （3-16） 联立、得： =28、=27实际的传动比=1.67同理可得：五档各齿轮的齿数 =18、=37. 实际传动比=0.783.2.4确定倒档齿轮的齿数一般情况下，倒档传动比与一档传动比较为接近，在本设计中倒档传动比取3.7。中间轴上倒档传动齿轮的齿数比一档主动齿轮10略小，取。而通常情况下，倒档轴齿轮取2123，此处取=23。由 （3-17）可计算出。故可得出中间轴与倒档轴的中心距 （3-18） =45mm 而倒档轴与第二轴的中心: （3-19） =87.5mm3.3齿轮变位系数的选择齿轮的变位是齿轮设计中一个非常重要的环节。采用变位齿轮，除为了避免齿轮产生根切和配凑中心距以外，它还影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨性、抗胶合能力及齿轮的啮合噪声。变位齿轮主要有两类：高度变位和角度变位。高度变位齿轮副的一对啮合齿轮的变位系数的和为零。高度变位可增加小齿轮的齿根强度，使它达到和大齿轮强度相接近的程度。高度变位齿轮副的缺点是不能同时增加一对齿轮的强度，也很难降低噪声。角度变位齿轮副的变位系数之和不等于零。角度变位既具有高度变位的优点，又避免了其缺点。有几对齿轮安装在中间轴和第二轴上组合并构成的变速器，会因保证各档传动比的需要，使各相互啮合齿轮副的齿数和不同。为保证各对齿轮有相同的中心距，此时应对齿轮进行变位。当齿数和多的齿轮副采用标准齿轮传动或高度变位时，则对齿数和少些的齿轮副应采用正角度变位。由于角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用的较多。对斜齿轮传动，还可通过选择合适的螺旋角来达到中心距相同的要求。变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工作，有时还承受冲击负荷。对于高档齿轮，其主要损坏形势是齿面疲劳剥落，