1、中间轴机械变速器课程设计1第 1 章 变速器主要参数的计算及校核学号：15最高车速： =113Km/hmaxU发动机功率： =65.5KWeP转矩： =206.5NmmaxeT总质量：ma=4123Kg转矩转速：nT=2200r/min车轮：R16（选 6.00R16LT） 1.1 设计的初始数据表 1.1 已知基本数据车轮：R16 （选 6.00R16LT ）查 GB/T2977-2008 r=337mm1.2 变速器传动比的确定确定 档传动比： 汽车爬坡时车速不高，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：= sin co0emaxGfriTTgmaxg（
2、1.1）式中： -作用在汽车上的重力， ；GgG-汽车质量；m-重力加速度， ；g4239.8045.mN最高车速（Km/hmaxU）发动机率（KwmaxeP）额定转矩 maxeT总质量（Kga）转矩转速（r/minTn）主减速器传动比 0i车轮半径（mmr）113 65.5 206.5 4123 2200 4.36 337中间轴机械变速器课程设计2发动机最大转矩， ；maxeTmNTe174max主减速器传动比， ；0i 0.36i传动系效率， ；T%8T车轮半径， ；r.7r滚动阻力系数，对于货车取 ；f 02.f爬坡度，30% 换算为 。16.则由最大爬坡度要求的变速器 I 档传动比为：
3、= （1.2）Tergimi0ax14239.804.375.165%驱动轮与路面的附着条件：（1.3）rTgi01emax2G-汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷；2G取8.0775.1gi2max064123980.37.9.64%reTi综上可知： 取15.7gi15.gi其他各档传动比的确定：按等比级数分配原则：qiigg54321（1.4）式中： 常数，也就是各挡之间的公比；因此，各挡的传动比为：q， ， ，41qig32ig2qigig4=n5.81高档使用率比较高，低档使用率比较低，所以可使高档传动比较小，所以取其他各挡中间轴机械变速器课程设计3传动比分别为：= ； ；2
4、gi3.7q23.4giq1.5giq1.3 中心距 A1.3.1 初选中心距可根据下述经验公式31maxgeAiTK（1.5）式中： 变速器中心距（mm） ；中心距系数，商用车： ；A 6.98AK发动机最大转矩（N.m） ；maxeT变速器一挡传动比， ；1i .51gi变速器传动效率，取 96% ；g发动机最大转矩， 。 maxeTmax206.eTN则， 31maxgeAiK3(8.69).589%:407初选中心距 。A1.3.2 变速器的轴向尺寸货车变速器壳体的轴向尺寸: mm。(2.730)(2.730)9625.8A1.4 齿轮参数及齿轮材料的选择1.4.1 齿轮模数同步器与啮
5、合套的接合齿多采用渐开线齿形。出于工艺性考虑，同一变速器的接合齿采用同一模数。轻中型货车为 2.0-3.5，选取较小的模数并增多齿数有利于换挡。变速器一档及倒档模数为 3.5mm，其他档位为 3.0。中间轴机械变速器课程设计41.4.2 齿形、压力角 及螺旋角根据刘维信的汽车设计表 6-3 汽车变速器齿轮的齿形，压力角及螺旋角分别为：表 1.2齿形 压力角 螺旋角 GB1356 78 规定的标准齿形 02026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，第二轴上的斜齿轮一律取左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。1.4.3 齿宽 b通常是根据齿
6、轮模数来确定齿宽 b直齿 ， 为齿宽系数，取为 4.48.0，小齿轮取 8 .0 大齿轮取 7.0；mkcc斜齿 ， 取为 7.08.6，小齿轮取 8.0 大齿轮取 7.0。nb一档及倒档小齿轮齿宽 mm 大齿轮齿宽 ;285.30b3.5724.b其他档位小齿轮齿宽 mm 大齿轮齿宽 。4.801第一轴常啮合齿轮副的齿宽系数可取大些，以提高传动的平稳性和齿轮的寿命。采用啮合套或同步器换挡时，其接合齿的工作宽度初选时可取为 24mm，取2.5mm。1.4.4 齿顶高系数 0f一般规定齿顶高系数取为 1.00。 1.4.5 齿轮材料的选择原则1、满足工作条件的要求 不同的工作条件，对齿轮传动有不
7、同的要求，故对齿轮材料亦有不同的要求。但是对于一般动力传输齿轮，要求其材料具有足够的强度和耐磨性，而且齿面硬，齿芯软。2、合理选择材料配对 如对硬度350HBS 的软齿面齿轮，为使两轮寿命接近，小齿轮材料硬度应略高于大齿轮，且使两轮硬度差在 3050HBS 左右。为提高抗胶合性能，大、小轮应采中间轴机械变速器课程设计5用不同钢号材料。3、考虑加工工艺及热处理工艺 变速器齿轮渗碳层深度推荐采用下列值：时渗碳层深度 0.81.25.3法m时渗碳层深度 0.91.3法时渗碳层深度 1.01.3法表面硬度 HRC5863；心部硬度 HRC3348对于氰化齿轮，氰化层深度不应小于 0.2；表面硬度 HR
8、C4853 12。对于大模数的重型汽车变速器齿轮，可采用 25CrMnMO，20CrNiM O，12Cr3A 等钢材，这些低碳合金钢都需随后的渗碳、淬火处理，以提高表面硬度，细化材料晶面粒 13。1.5 一档齿轮参数的计算、齿轮校核、受力计算图 3.1 中间轴式五档变速器简图1.5.1 一挡齿轮参数的计算 中间轴一挡齿轮齿数，货车可在 1217 之间选用，最小为 12-14，取 ，102Z一挡齿轮为斜齿轮。一挡传动比为 1092gi（1.6）为了求 ， 的齿数，先求其齿数和 ， 9Z10 hZ中间轴机械变速器课程设计6nhmAZcos2（1.7）= =51.25 取 51 296cos13.5
9、即 = - =51-12=399Zh10对中心距 进行修正A因为计算齿数和 后，经过取整数使中心距有了变化，所以应根据取定的 和h hZ齿轮变位系数重新计算中心距 ，再以修正后的中心距 作为各挡齿轮齿数分配的AA依据。理论中心距： = =95.59mm 109n0cos2mhZ3.5(29)cos（1.8）对一挡齿轮进行角度变位：端面压力角 ： tan =tan /cos t tn10-9（1.9）=21.29t端面啮合角 ： cos = ,t ,ttoAcs（1.10）=21.9,t由表 14-1-21 查得：0.196tinva82t齿轮齿数之比 3.5.01u变位系数之和 nt,t109
10、na2iviz（1.11）中间轴机械变速器课程设计7=0.117查图 14-1-4 选择变位系数线图（ ， ） ，可知， 则 1*ah2010.37nx90.1nx计算 精确值： A= 109ncos2mhZ（1.12） 910.6当量齿数 3v9910z/cos49s2.610 15c根据齿形系数图可知 9.4,.57y一挡齿轮参数：分度圆直径 =3.539/cos21.61=146.39mm109n9cos/mzd=3.512/cos21.61=45.17mm1010中心距变动系数 =（96-95.59）/3.5=0.117nn/Ay）（齿顶变动系数 =0.117-0.1171=-0.00
11、01x齿顶高 =2.835mmn9an9yhm=4.57mm1010x齿根高 =5.04mmn9an9cf =3.3mm1010hmxf齿高 =7.875mm9fa齿顶圆直径 =152.06mm92ad=54.31mm1010ha齿根圆直径 =136.31mm99ff中间轴机械变速器课程设计8=38.57mm10102ffhd1.5.2 一挡齿轮强度的计算 1.齿轮弯曲应力的计算2.图 3.2 齿形系数图斜齿轮弯曲应力 wKyzmTcngw3os2（1.13）式中： 计算载荷（Nmm） ；gT法向模数（mm） ；nm齿数；z斜齿轮螺旋角；中间轴机械变速器课程设计9应力集中系数， ；K5.1K齿
12、形系数，可按当量齿数 在图 2.1 中查得；y 3coszn齿宽系数 ；c 6.807c重合度影响系数， 。K2K（1）计算一挡齿轮 9，10 的弯曲应力 ，9w10ymzTcnw9310219os 033.4cos2.61.5.5726aaMPPKyzTcnw103910os2中 0330.cos21.6.51.4578。274aa2.齿轮接触应力的计算bzgjdbET1cos18.0（1.14）式中： 轮齿的接触应力（MP a） ；j计算载荷（N .mm） ；gT节圆直径 (mm)；d节点处压力角（） ， 齿轮螺旋角（） ；齿轮材料的弹性模量（MP a） ；E齿轮接触的实际宽度(mm)；b
13、、 主、从动齿轮节点处的曲率半径(mm)，直齿轮 、z sinzr，斜齿轮 、sinbr2cosinzr；2co、 主、从动齿轮节圆半径(mm)。zrb中间轴机械变速器课程设计10弹性模量 =2.06105 Nmm-2，大齿轮齿宽 =73.5=24.5mm 小齿E nccmKb轮齿宽 21mm。表 1.3 变速器齿轮的许用接触应力齿轮 MPaj齿轮类型一挡和倒挡常啮合齿轮和高挡渗碳齿轮1900200013001400液体碳氮共渗齿轮9501000650700（1）计算一挡齿轮 9，10 的接触应力mm210910sin/co8.zdmm9 52b 91099219cos48.0bzjdET=5 30.3461. 0.58s2.8.2.95126419aaMPP21010109.8cos.6j zbTEbd=5 33. 1.4 057cs.8.2.512.81902aaMPP1.5.3 一挡齿轮受力的计算 3219.4195.68N 69tTFdN32100.2.5t9n10ta 3.68tan/cos1.654.1cosrF
