变速器设计指南
第三章 变速器设计
二、组成 1、传动机构 2、操纵机构
三、发展趋势
1、加强设计工作的系列化，通用化。如在4 档变 速器基础上，附加一个副箱体，使档数变成5档。 2、操纵机构从手动向半自动、自动、电子操纵方 向发展。
第二节
分类依据
变速传动机构布置方案
分 三 四 五 多 固 定 轴 式 类 档 档 档 档 两轴式 中间轴式 双中间轴式 多中间轴式 旋转轴式 备 少 注 用
2）变速器常用轴承形式
例：中间轴式变速器
形式 圆 柱 滚 子 轴 第二轴前支承 径向力 承 中间轴前或后 径向力 支承 第一轴后支承 径+轴 第一轴前支承 径 球轴承 第二轴后支承 径+轴 中间轴支承 径+轴
采用的部位
承载特点
备
注
第一轴内腔尺寸够大
外圈有挡圈
形式 圆锥滚子轴 承
采用的部位 中间轴支承 第一轴前端支承
2、初步计算A A= K A 3 Temx i1 g mm
参数 车型 轿 车 货 车 多档变速器
η g——96%
中心距系数 KA 8.9——9.3 8.6——9.6 9.5——11.0
A 的范围
mm
65——80 80——170
二、外形尺寸 1、横向尺寸 影响横向尺寸的因素有： 1）齿轮直径 2）倒档齿轮直径 3）壳体壁厚及其与齿轮之间的间隙
一、传动机构分类
档 数
轴的形式
用于前置前驱动 用于前置后驱动 用于重型汽车 用于重型汽车 液力机械变速器
二、两轴式与中间轴式变速器
形式 特点 结 构 方 面 轴数 第一轴与输出轴 输出轴末端 动力传递经过 直接档 结 噪 构 声 平 两轴式 2 行 1○ 2 主减速器齿轮○ 一对齿轮 没 简 有* 单 低 高 小(3.0—4.5) 中间轴式 3 同一直线上 万向节 两对齿轮※ 有 复 杂 高 低 大(7—8) 备 注
汽车设计变速器设计说明书
第一章基本数据选择1、1设计初始数据:（方案二）学号：12;最高车速:U amax =110-12=98km/h ； 发动机功率：P emax =66-12/2=60kW ； 转矩：T emax =210-12 X 3/2=192Nm; 总质量:m a =4100-12X 2=4076kg; 转矩转速:n T =2100r/mi n; 车轮:R16（选 205/55R16）; r~ R=16X 2、54X 10/2+0、55X 205=315.95mm2.1.1变速器各挡传动比的确定1、初选传动比： 设五挡为直接挡，则i g5=1T emax =9549X 上輕（式中=1、1 〜1、3）（1 1 〜1 3） 60所以，n p =9549X （.〜.丿——=3282、47〜3879、28r/min 192取 n p =3500r/mi n式中:U amax —最咼车速—发动机最大功率转速r—车轮半径 1 gmi n—变速器最小传动比 i o—主减速器传动比U 0、a maxn p rigminI 。
377n p/叶=3500/2100=1、67在1、4〜2、0范围内，符合要求双曲面主减速器，当i0詬时，取=90%,i0?6时，=85%轻型商用车i g!在5、0~& 0范围,g=96%, T = X g =90% X 96%=86、4%①最大传动比i g!的选择:满足最大爬坡度：根据汽车行驶方程式汽车以一挡在无风、干砂路面行驶，公式简化为T emax i g i 0 TGfcosr度,G mg =4076X 9、8=39944、8N;T emax —发动机最大转矩,T e max =192N、m;i°—主减速器传动比，i°=4、25;T—传动系效率,T=86、4%;r —车轮半径,r =0.316m;f —滚动阻力系数,对于货车取f =0、02;—爬坡度,取=16、7°4076 9.8 (0.02 cos16.7 sin16.7 )) 0.316 i g1g192 4.25 86.4%Gr fcos sin式中：G —作用在汽车上的重力,G mg , m —汽车质量,g —重力加速i o =0、377 Xn p ri g max i 0=0、377X3500 315.95 10 =4、2598T emax i g i。
轿车变速器设计指导
i5=0.850
iR=3.170
3.1.2
中心距对变速器的尺寸，质量和体积都有直接影响，所选的中心距应能保证齿轮的强度。
初选中心距可以由发动机的最大转矩按照下式直接求出：
A= （2—1）
式中 按发动机最大扭矩 直接求A时的中心距系数，对轿车取8.9-9.3，对货车取8.6-9.6
其中 =121N·m， =3.455， =0.96，
则A=（8.6~9.6）
对A进行修正，初选A为66mm
3.1.3
齿轮参数的初步选择
1.初选齿轮模数m
齿轮模数选取的一般原则：
1）为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；
2）为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；
3）从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数；
4）从强度方面考虑，各挡齿轮应有不同的模数。
两轴式变速器没有直接档，因此在高档工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声比较大，也增加了磨损，这是它的缺点。另外，低档传动比取值的上限（igⅠ=4.0~4.5）也受到较大限制,但这一缺点可通过减小各档传动比同时增大主减速比来取消。
图2-1两轴式变速器
1.第一轴；2.第二轴；3.同步器
2.三轴式变速器
三轴式变速器如图2-2所示，从结构外形看，三轴式变速器（中间轴式变速器）具有三根轴。变速器的第一轴和第二轴在一条直线上，经啮合套或者同步器将它们连接得到直接档。使用直接档，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承受载荷，发动机转矩经第一轴和第二轴直接输出。此时变速器的传动效率高，可达90%以上，噪音低，齿轮和轴承磨损减少。因为直接当的利用率高于其他档位，因此提高了变速器的使用寿命：在其他档位工作时，变速器传递的动力需要经过第一轴和第二轴上的两对齿轮传递，因此，在变速器的中间轴和第二轴之间的距离（中心距）不大的条件下，一档仍有较大的传动比：档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，档位低的齿轮（一档）可以采用或者不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一档外的其他档位的换挡机构，均采用同步器或者啮合套换挡。少数及其机构的一档也采用同步换挡。中间轴式变速器广泛用于前置后轮驱动的各类汽车上。
变速器设计说明书
第一章 基本数据选择1.1设计初始数据：（方案二）学号：26；最高车速：max a U =110-26=84Km/h ； 发动机功率：max e P =66-26/2=53KW ； 转矩：max e T =210-26×3/2=171Nm ； 总质量：m a =4100-26×2=4048Kg ；转矩转速：n T =2100r/min ； 车轮：R16（选205/55R16） ；r ≈R=16×2.54×10/2+0.55×205=315.95mm 。
1.1.1 变速器各挡传动比的确定初选传动比：设五挡为直接挡，则5g i =1 max a U = 0.377min i i r n g p式中：max a U —最高车速p n —发动机最大功率转速 r —车轮半径m i n g i —变速器最小传动比 0i —主减速器传动比p n / T n =1.4～2.0 即p n =（1.4～2.0）×2100=2940～4200r/min 取p n =3500r/minmax e T =9549×pe n P maxα （式中α=1.1～1.3，取α=1.2）所以，p n =9549×17153)3.1~1.1(⨯=3255.6～3847.5r/min0i =0.377×max i i rn g p =0.377×841095.31535003-⨯⨯=4.963 双曲面主减速器，当0i ≤6时，取η=90%，0i ›6时，η=85%。
轻型商用车1g i 在5.0~8.0范围，g η=96%， T η=η×T η=90%×96%=86.4%最大传动比1g i 的选择：①满足最大爬坡度。
根据汽车行驶方程式dtdumGi u A C Gf ri i T a D Tg δη+++=20emax 15.21 （1.1）汽车以一挡在无风、干砂路面行驶，公式简化为ααηsin cos 0emax G Gf ri i T Tg += （1.2）即，()Ttq g i T f Gr i ηαα01sin cos +≥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，mg G ==4840×9.8=47432N ；max e T —发动机最大转矩，max e T =171N .m ； 0i —主减速器传动比，0i =4.963；T η—传动系效率，T η=86.4%；r —车轮半径，r =0.316m ；f —滚动阻力系数，对于货车取f =0.02；α—爬坡度，取α=16.7°%4.86963.4171316.07.16sin 7.16cos 02.08.940481⨯⨯⨯︒+︒⨯⨯⨯≥）（g i =5.24②满足附着条件。
汽车设计变速器设计说明书
第一章 基本数据选择设计初始数据：（方案二）学号：12；最高车速：m ax a U =110-12=98km/h ； 发动机功率：m ax e P =66-12/2=60kW ； 转矩：max e T =210-12×3/2=192Nm ； 总质量：m a =4100-12×2=4076kg ；转矩转速：n=2100r/min ； 车轮：R16（选205/55R16） ；r ≈R=16××10/2+×205=315.95mm 。
2.1.1 变速器各挡传动比的确定1.初选传动比： 设五挡为直接挡，则5g i =1 m ax a U =min i i r n g p式中：m ax a U —最高车速p n —发动机最大功率转速 r —车轮半径m in g i —变速器最小传动比 0i —主减速器传动比max e T =9549×pe n P maxα （式中α=～）所以，p n =9549×19260)3.1~1.1(⨯=～min取p n =3500r/minp n / T n =3500/2100=在～范围内，符合要求0i =×0max i i rn g p =×981095.31535003-⨯⨯=双曲面主减速器，当0i ≤6时，取η=90%，0i ›6时，η=85%。
轻型商用车1g i 在~范围，g η=96%， T η=η×g η=90%×96%=% ①最大传动比1g i 的选择： 满足最大爬坡度： 根据汽车行驶方程式dtdum Gi u A C Gf ri i T a D Tg δη+++=20emax 15.21 （）汽车以一挡在无风、干砂路面行驶，公式简化为ααηsin cos 0emax G Gf ri i T Tg += （）即，()Ttq g i T f Gr i ηαα01sin cos +≥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，mg G ==4076×=；max e T —发动机最大转矩，max e T =； 0i —主减速器传动比，0i =；T η—传动系效率，T η=%；r —车轮半径，r =0.316m ；f —滚动阻力系数，对于货车取f =；α—爬坡度，取α=°%4.8625.4192316.0)7.16sin 7.16cos 02.0(8.940761⨯⨯⨯︒+︒⨯⨯⨯≥）（g i =②最小传动比1g i 的选择 满足附着条件：≤ri i T Tg η01emax z2F ·φ在沥青混凝土干路面，φ=~，取φ=即1g i ≤%4.8625.4192316.075.0%608.94076⨯⨯⨯⨯⨯⨯=由①②得≤1g i ≤； 又因为轻型商用车1g i =~； 所以，取1g i = 。
毕业设计 变速器设计计算说明书
毕业设计变速器设计计算说明书1.绪论1.1 课题背景及目的本课题是取材于汽车中比较实用的皮卡汽车，皮卡车在载货或在雨、雪路面上行驶时，动力性好，越野性能出色。
为了满足消费者对汽车高性能、安全、可靠、舒适性的需求，所以对变速器的性能要求也更高。
因此，本课题主要是对机械式变速器的设计。
本课题目的根据给定皮卡车的车型参数，来设计皮卡车变速器系统，使汽车在各种工况获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作。
通过对皮卡汽车变速器的课题的深入分析和研究，强化我们的开发和设计能力。
运用所学习的知识和技能去分析和解决实际问题，树立严谨的科学态度和工作作风，培养不断思考和学习的能力。
1.2 国内外研究状况汽车变速器在汽车传动系中扮演着至关重要的角色。
现在的汽车上广泛采用活塞式内燃机，其转矩和变速范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，为了解决这一矛盾，在传动系中设置了变速器，以满足复杂条件的使用要求。
随着科技的高速发展，人们对汽车的性能要求越来越来高，使用寿命，能源消耗，振动噪声等在很大程度上取决于变速器的性能。
1894年变速器由法国人路易斯·雷纳·本哈特和埃米尔·拉瓦索推广在汽车上使用，从此变速器在汽车上就得到广泛的运用。
经过100多年的发展，汽车变速器的技术达到了一个空前的高度，尤其在近几十年，汽车工业在各个国家的高速发展，更加带动了变速器的进步。
随着各个领域的科学技术的发展，在未来变速器主要发展方向：1）节能与环境保护：研究高效率的传动副，来节约能源，采用零污染的工作介质或润滑油来避免环境污染，根据发动机的特性和行驶工况来设计变速器，使发动机工作在最佳状态，以保证汽车在最高传动效率和最低污染物排放区运行，2）应用新型材料：各种新材料的使用推动汽车技术的发展和性能的提高。
3）高性能，低成本，微型化：对变速器进行机构创新的研究，探索变速器的新类型；对传动副的材料和机理进行研究，提高寿命，减小质量；进行变速器的动力学特性和振动研究，以求提高特性，降低噪声；采用先进的制造技术提高变速器的性能和降低成本。
汽车变速器课程设计说明书
第1章变速器主要参数的选择与计算 (2)1.1 档数 (2)1.2 传动比确定 (3)1.3 中心距A的确定 (4)1.4 齿轮参数选择 (5)1.4.1 模数 (5)1.4.2 压力角α (5)1.4.3 螺旋角β (6)1.4.4 齿宽b (7)1.5 各档齿轮齿数的分配 (7)1.6 变速器齿轮的变位 (11)第2章齿轮与轴的设计计算 (15)2.1齿轮设计与计算 (15)2.1.1 齿轮材料的选择原则 (15)2.1.2 各轴的转矩 (16)2.1.3 轮齿强度计算 (16)2.2 轴的设计计算 (26)2.2.1 轴的工艺要求 (26)2.2.2 初选轴的直径 (27)2.2.3 轴最小直径的确定 (28)2.2.4 轴的强度计算 (28)2.3 轴承选择与校核 (43)2.3.1 一轴轴承 (43)2.3.2 二轴轴承 (45)2.3.3 中间轴轴承 (46)第1章变速器主要参数的选择与计算本次课程设计是在已知主要整车参数的情况下进行设计，已知的整车主要技术参数如表1.1所示：377.0i i rn u g a = 式中：a u ——汽车行驶速度（km/h ）； n ——发动机转速（r/min ）； r ——车轮滚动半径（mm ）； g i ——变速器传动比；0i ——主减速器传动比。
已知：最高车速max a u =max a v =91.5 km/h ；最高档为超速档，传动比g i =1；车轮滚动半径由所选用的轮胎规格R16得到r =335(mm)；发动机转速n =p n =3000（r/min ）；由公式得到主减速器传动比计算公式： 1408.45.913000335377.0377.00=⨯⨯==a g u i nr i表1.1 CA1041整车主要技术参数1.1 档数增加变速器的档数能够改善汽车的动力性和经济性。
档数越多，变速器的结构越复杂，使轮廓尺寸和质量加大，而且在使用时换档频率也增高。
第三章 变速器设计
第三章变速器设计第一节概述变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机再最有利工况范围内工作。
变速器设有空挡和倒挡。
需要时变速器还有动力输出功能。
变速器由变速传动机构和操纵机构组成。
对变速器如下基本要求.1）保证汽车有必要的动力性和经济性。
2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。
3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。
4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。
5）换挡迅速，省力，方便。
6）工作可靠。
汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡以及换挡冲击等现象发生。
7）变速器应当有高的工作效率。
8）变速器的工作噪声低。
除此以外，变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小，制造成本低，维修方便等要求。
满足汽车有必要的动力性和经济性指标，这与变速器的档数，传动比范围和各挡传动比有关。
汽车工作的道路条件越复杂，比功率越小，变速器的传动比范围越大。
在原变速传动机构基础上，再附加一个副箱体，这就在结构变化不大的基础上，达到增加变速器挡数的目的。
近年来，变速器操纵机构有向自动操纵方向发展的趋势。
第二节变速器传动机构布置方案机械式变速器因具有结构简单，传动效率高，制造成本低和工作可靠等优点，在不同形式的汽车上得到广泛应用。
一.传动机构布置方案分析变速器传动机构有两种分类方法。
根据前进挡数的不同，有三，四，五和多挡变速器。
根据轴的形式不同，分为固定轴式和旋转轴式（常配合行星齿轮传动）两类。
固定轴式又分为两轴式，中间轴式，双中间轴式变速器。
固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。
旋转轴式主要用于液力机械式变速器。
与中间轴式变速器比较，两轴式变速器有结构简单，轮廓尺寸小，布置方便，中间挡位传动效率高和噪声低等优点。
因两轴式变速器不能设置直接挡，所以在高档工作时齿轮和轴承均承载，不仅工作噪声增大，且易损坏。
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变速器设计标准
1.按照QC/T 29063-1992, Q/FT A025—2001规定
1.1变速器扭矩储备系数: QC/T 29063-1992规定
轻型货车:K ≥2.5；中、重型货车K ≥3.0
1.2变速器各接合面、前后盖及螺纹连接处和油封均应密封良好，不得有渗、漏油现象。
1.3变速器应按照经规定程序批准的图样及技术文件制造，并应符合本标准要求。
1.4变速器换档、选档应灵活可靠，档位应手感清楚无冲击，不允许有挂不上档、脱不开档、跳档及乱档等现象。
1.5超速档摘档力的最低限值不应小于100 N ，其它档位摘档力的最低限值不应小于50 N 。
1.6 静扭强度（Q/FT A025—2001规定）
变速器静扭强度后备系数K 应符合下表的规定。
变速器的静扭强度后备系数K
1.7油温变速器在使用过程中，齿轮油的最高温度应不大于95 ℃。
1.8变速器外表面应清洁、无锈蚀、毛刺、裂纹及其它影响产品性能及使用寿命的缺陷。
1.9变速器应按照经规定程序批准的图样及技术文件制造，并应符合本标准要求。
1.10油封刃口、轴承、摩擦副应按设计规定涂润滑脂或润滑液。
与总成内腔相通的螺栓、叉轴孔塞片装配时应涂螺纹密封胶。
1.11变速器各紧固螺栓、螺母应按设计要求的紧固力矩拧紧，不得有松动、滑扣及漏装现象。
变速器的放气螺塞和放油螺塞的位置应合理，工作可靠。
1.12变速器外露非加工面应涂以均匀完整的防护漆（铝合金表面除外），外露加工表面应涂防锈油。
2设计计算
2.1．不带副箱和带后副箱的变速器
2.1.1.变速器强度：
e
T n T T e ：发动机最大输出扭矩为，N.m
i ：后桥主减速比
T ：变速器主箱最大允许输入扭矩，N.m
设计要求n ≥1.1～1.3
2.1.2变速器负荷
e T T
φ= 结论:φ≤1
2.2、带前副箱的变速器
2.2.1.变速器强度：
变速器主箱最大输入扭矩为与发动机最大输出扭矩比值为：
'
1e g T n T i =⨯ '1g i ：变速器I 挡副箱速比
设计要求n ≥1.1～1.3
2.2.2.变速器主箱负荷:
e T T
φ= 结论:φ≤1
3.变速器副箱速比的选择：（带副箱且副箱速比有可选时）
10100e g T i i i T η
ε⨯⨯⨯⨯=⨯后％
η：为传动效率，取0.9
T 后：后桥最大扭矩，N.m
1g i ：变速器一档速比
i 0：变速器副箱速比
设计要求ε≤130％时，变速器副箱速比可选择i 0值。
4.变速器里程表速比:
仪表接头是按1:624，则：
i L =520.786×i/D
i-----后桥主减速器比
i L -----里程表理论速比
D----轮胎使用直径，mm
i L1-----里程表实际速比
规定实际速比与理论速比的差值不应超过±4%。
1100%L L L
i i n i -=⨯ n:理论误差
实际选用时，里程表速比应比计算值略小一些，设计要求理论误差n ≤4%
变速操纵机构标准：
1.按照Q-FTB190-2005、GB/T 15705-1995、QC/T 29063-1992规定
1.1变速杆手柄在所有工作位置时，应位于转向盘下面和驾驶员座椅右面，不低于座椅表面，在通过R点横向垂直平面之前，如GB/T 15705-1995图3阴影线所示区域。
该区域在投影平面上距a点(a点为R点在水平面上的投影)的最大距离≤600 mm。
1.2变速杆和手制动器的手柄在任意位置时，距驾驶室内其他零件或操纵杆的距离≥50mm。
（GB/T 15705-1995、Q/FT B190-2005规定）
1.3换档力：QC/T 29063-1992规定，换算到滑轨上的各档位的静态挂档力
轻型车＜400N；中型车＜500N；重型＜620N
1.4.要求所有的操纵机构都要有足够的刚度，运动件的连接处配合间隙要合理，尽量减小自由间隙，运动件不能出现发卡和干涉现象，确保操纵动作的灵活与准确，并增加变速杆颤动的可行性。
特别是变速操纵机构，使用频繁、要求轻便、自由间隙小、不仅要求操纵机构本身刚度好，而且要求用来固定操纵机构的基体件的刚度也要好，这样才能保证在换档操作过程中灵活、准确、手感强。
1.5.软轴：应满足图纸要求，软轴芯运动时无卡滞现象。
分动器标准：
1.按照QC/T 291-1999标准规定
1.1分动器总成静扭强度后备系数不小于
2.5。
1.2静态换档力：轻型越野汽车小于400N ；重型越野汽车小于1200N ，它们最小换档力大于15N 。
1.3分动器锁止机构应保证安整车行驶要求挂档，不乱档，分动器总成（不包括换档联杆系统）换档手感应清晰，不允许脱档。
1.4温升：平衡油温不超过115°C ，最高油温不超过135°C 。
平衡油温指汽车满载，分动器注入规定油品、油量、汽车按最高车速连续行驶，分动器油温达到稳定值。
最高油温指汽车满载，分动器注入规定油品、油量，汽车在最恶劣条件下行驶时，分动器的短暂油温值。
1.5传动效率不小于96.5％。
1.6当分动器挂入低速档工作时，取输出转矩较大，为避免后桥超载荷，此时前桥必须驱动，分担一部分载荷，因此，分动器保证：非先接上前桥，不得挂入低速档；非先退出低速档，不得摘下前桥。
2.设计计算
有高低档分动器扭矩的确定：
分动器齿轮强度计算扭矩应在比较两种不同载荷状况之后选择确定。
1．考虑自变速器传来的最大输入扭矩T 1
1max 1e k T T i η= （N.m ）
式中max e T ：发动机最大扭矩， N.m
1k i ：变速器一档最大传动比；
η：变速器传动效率，取η＝0.97。
2． 考虑到保证驱动轮发出最大附着力矩所需要的分动器输入扭矩T 2H 或T 2L ： 在高档时： 2200K H H f
G R T i i ϕηη= （N.m ） 式中2G ：满载时分配在后桥（或中、后桥）的质量，N ；
ϕ：车轮最大附着系数，取ϕ＝0.8；
K R ：车轮滚动半径，m ；
0i ：后桥主传动比；
H i ：分动器高档传动比；
0η：主传动效率，取0η＝0.96；
f η：分动器效率，取f η＝0.97。
在低档时：
200K L L f
G R T i i ϕηη= 式中G ：满载时整车总质量，N
L i ：分动器低档传动比
如果T 1＜T 2H （或T 2L ），说明从变速器传来的最大输入扭矩不足以使驱动轮发出最大附着力矩，这时应选择取T 1作为计算扭矩。
如果T 1＞T 2H （或T 2L ），说明从变速器传来的最大输入扭矩实际上是不能被全部利用的，这时应选择取T 2H （或T 2L ）作为计算扭矩（T 2H 用于计算高档齿轮，T 2L 用于计算低档齿轮）。
如果分动器没有高低档时，取L i ＝1或H i ＝1。