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变速器设计说明书 正文

第1章 变速器主要参数的计算及校核学号:15最高车速:m ax a U =113Km/h 发动机功率:m ax e P =65.5KW 转矩:max e T =206.5Nm 总质量:m a =4123Kg转矩转速:n T =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Ι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:ααηsin cos 0emax G Gf ri i T Tg +==max ψmg (1.1)式中:G ----作用在汽车上的重力,mg G =;m ----汽车质量;g ----重力加速度,41239.840405.4G mg N ==⨯=;max e T —发动机最大转矩,m N T e ⋅=174max ;0i —主减速器传动比,0 4.36i =;T η—传动系效率,%4.86=T η;r —车轮半径,0.337r m =;f —滚动阻力系数,对于货车取02.0=f ;α—爬坡度,30%换算为16.7α=。

则由最大爬坡度要求的变速器I 档传动比为:Te r g i T mgr i η0max max 1ψ≥=41239.80.2940.3375.17206.5 4.3686.4%⨯⨯⨯=⨯⨯ (1.2) 驱动轮与路面的附着条件:≤rTg r i i T η01emax φ2G (1.3)2G ----汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷;8.0~7.0=ϕ取75.0=ϕ1g i ≤2max 00.641239.80.750.3377.9206.5 4.3686.4%r e T G r T i φη⨯⨯⨯⨯==⨯⨯综上可知:15.177.9g i ≤≤ 取1 5.8g i = 其他各档传动比的确定: 按等比级数分配原则:q i i i i i i i i g g g g g g g g ====54433221 (1.4)式中:q —常数,也就是各挡之间的公比;因此,各挡的传动比为:41q i g =,32q i g =,23q i g =,q i g =4 1n 1-=g i q1.55=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,所以取其他各挡传动比分别为:2g i =3 3.7q =;23 2.4g i q ==;4 1.55g i q ==1.3中心距A1.3.1初选中心距 可根据下述经验公式31max g e A i T K A η= (1.5)式中:A —变速器中心距(mm );A K —中心距系数,商用车:6.96.8-=A K ; max e T —发动机最大转矩(N.m );1i —变速器一挡传动比,8.51g =i ;g η—变速器传动效率,取96% ;max e T —发动机最大转矩,max 206.5e T N m =⋅。

则,31max g e A i T K A η=3(8.69.6)206.5=86.49100.57mm =-初选中心距96A mm =。

1.3.2变速器的轴向尺寸货车变速器壳体的轴向尺寸:(2.7 3.0)(2.7 3.0)96259.2288A -=-⨯=-mm 。

1.4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。

1.4.2齿形、压力角α及螺旋角β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通常是根据齿轮模数来确定齿宽b直齿m k b c =,c k 为齿宽系数,取为4.4~8.0,小齿轮取8 .0 大齿轮取7.0; 斜齿n c m k b =,c k 取为7.0~8.6,小齿轮取8.0 大齿轮取7.0。

一档及倒档小齿轮齿宽285.30.8=⨯=b mm 大齿轮齿宽 3.5724.5b =⨯=; 其他档位小齿轮齿宽240.30.8=⨯=b mm 大齿轮齿宽 3.0721b =⨯=。

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2~4mm ,取2.5mm 。

1.4.4齿顶高系数f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30~50HBS 左右。

为提高抗胶合性能,大、小轮应采用不同钢号材料。

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:5.3≤法m 时渗碳层深度0.8~1.25.3≥法m 时渗碳层深度0.9~1.3 5≥法m 时渗碳层深度1.0~1.3表面硬度HRC58~63;心部硬度HRC33~48对于氰化齿轮,氰化层深度不应小于0.2;表面硬度HRC48~53[12]。

对于大模数的重型汽车变速器齿轮,可采用25CrMnM O ,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12~17之间选用,最小为12-14,取1012Z =,一挡齿轮为斜齿轮。

一挡传动比为 101921g Z Z Z Z i =(1.6) 为了求9Z ,10Z 的齿数,先求其齿数和h Z , nh m A Z βcos 2=(1.7) =296cos213.5⨯⨯︒=51.25 取 51即9Z =h Z -10Z =51-12=39 对中心距A 进行修正因为计算齿数和h Z 后,经过取整数使中心距有了变化,所以应根据取定的h Z 和齿轮变位系数重新计算中心距A ,再以修正后的中心距A 作为各挡齿轮齿数分配的依据。

理论中心距:109n0cos 2mA -=βhZ =3.5(1239)2cos21⨯+︒=95.59mm (1.8)对一挡齿轮进行角度变位:端面压力角t α: tan t α=tan n α/cos 10-9β (1.9) t α∴=21.29° 端面啮合角,t α: cos ,t α=t oAA αcos (1.10),t α∴=21.9° 由表14-1-21查得:0.01996t inva '=0.01829t inva =齿轮齿数之比393.25 3.012u ==≥ 变位系数之和 ()()nt ,t 109n tan 2αααinv inv z z -+=X ∑ (1.11)=0.117 查图14-1-4选择变位系数线图(1*=ah ,︒=20α),可知,100.307n x =则 90.19n x =-计算β精确值:A=109ncos 2m-βhZ (1.12)91021.61β-∴=︒当量齿数 3v9991039z z /cos 49cos 21.61β-===3v101091012z z /cos 15cos 21.61β-===根据齿形系数图可知9100.144,0.157y y == 一挡齿轮参数:分度圆直径 1099n 9cos /m -=βz d =3.5×39/cos21.61°=146.39mm 10910n 10cos /m -=βz d =3.5×12/cos21.61°=45.17mm中心距变动系数 n 0n /m A A y )(-==(96-95.59)/3.5=0.117 齿顶变动系数 n n n y y -=∆∑x =0.117-0.1171=-0.0001 齿顶高 ()n n 9an 9y h m x h n a ∆-+=*=2.835mm ()n n 10an 10y h m x h n a ∆-+=*=4.57mm齿根高 ()n 9an 9h m x c h f -+=**=5.04mm ()n 10an 10h m x c h f -+=**=3.3mm齿高 9f a9h h +=h =7.875mm 齿顶圆直径 99a92a h d d +==152.06mm 10a 10102h d d a +==54.31mm 齿根圆直径 9992f f h d d -==136.31mm 1010102f f h d d -==38.57mm 1.5.2一挡齿轮强度的计算 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w σεσπβσK yK zm K T c n g w 3cos 2=(1.13)式中: g T —计算载荷(N·mm );n m —法向模数(mm ); z —齿数;β—斜齿轮螺旋角;σK —应力集中系数,5.1=σK ;y —齿形系数,可按当量齿数β3cos z z n =在图2.1中查得;c K —齿宽系数6.80.7-=c K ; εK —重合度影响系数,0.2=εK 。

(1)计算一挡齿轮9,10的弯曲应力9w σ ,10w σεσπβσK K y m z K T c n w 939109219cos 2-=03321021.34cos 21.61 1.50103.1439 3.50.1447.0 2.0⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 269.12300400a a MP MP =<-εσπβσK K y m z K T c n w 1031010910cos 2-=中0332330.65cos 21.61 1.50103.1412 3.50.1578.0 2.0⨯⨯⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯ 227300400a a MP MP =<-。

2.齿轮接触应力的计算⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛+'=b z g j d b ET ρρβασ11cos cos 418.0 (1.14) 式中:j σ—轮齿的接触应力(MP a );g T —计算载荷(N .mm );d '—节圆直径(mm);α—节点处压力角(°),β—齿轮螺旋角(°); E —齿轮材料的弹性模量(MP a ); b —齿轮接触的实际宽度(mm);z ρ、b ρ—主、从动齿轮节点处的曲率半径(mm),直齿轮αρsin z z r =、αρsin b b r =,斜齿轮()βαρ2cos sin z z r =、()βαρ2cos sin b b r =;z r 、b r —主、从动齿轮节圆半径(mm)。

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