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1、本科毕业设计重型商用车变速器壳体、拨叉测绘与三维建模燕 山 大 学2011年6月本科毕业设计重型商用车变速器壳体、拨叉测绘与三维建模学院（系）：车辆与能源学院 专 业： 交通运输 学生 姓名： 学 号： 070113010009 指导 教师： 答辩 日期： 2011.6.25 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：车辆与能源学院 系级教学单位：车辆与交通运输工程系 学号070113010009学生姓名专 业班 级交通运输07-1班题目题目名称重型商用车变速器壳体、拨叉测绘与三维建模题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）2
2、.管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）题目类型1.毕业设计（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容(1)完成变速器壳体结构分析与型式选择；(2)计算变速器的基本参数，完成变速器齿轮的设计计算；(3)完成变速器轴与轴承的结构形式选择、强度校核计算；(4) 学习UG NX6.0软件，并绘制变速器壳体、拨叉三维效果图；(5)绘制二维零件图。基本要求完成工作量:(1)制图折合成A0图纸不少于3.5张,(2)设计计算说明书字数不少于2万字,(3)查阅文献15篇以上，翻译与课题有关的外文资料不少于5千汉字。参考资料1、汽车工程手册.北京：人民交通出版
3、社，2001.2、刘惟信主编.汽车设计.北京：清华大学出版社，2001.3、陈家瑞主编.汽车构造，机械工业出版社，19974、机械工程师，机械工业出版社5、机械设计手册，机械工业出版社周 次第14周第58周第912周第1316周第1718周应完成的内容调研，查资料阅读参考资料了解相关结构完成外文翻译完成开题报告学习UG NX6.0 制图软件，完成主变速器壳体、副变速器壳体、离合器壳体的绘制完成变速器拨叉轴、换挡杆的绘制绘制零件的二维图，撰写毕业论文答辩指导教师：职称： 年 月 日系级教学单位审批： 年 月 日摘要摘要汽车变速器是汽车传动系统的主要变速器机构，其结构性能对汽车的动力性能、燃油经济
4、性、换档操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接影响。随着汽车行业高速发展，汽车零部件制造商面临着严格的技术法规约束以及降低产品成本等压力，因此，质量最轻、体积最小等轻量化指标已经成为考核变速器生产企业竞争力的重要依据。为了缩短设计周期，提高设计质量，降低企业成本，对汽车变速器进行结构分析与优化具有重要的工程实际应用价值。本文设计研究了复合式变速器，主变速器有四个前进挡，副变速器分为高低档，共有八个前进挡。整个设计以该系统的传递效率和可靠性为出发点，在确定整体布置方案的基础上，首先详细介绍了传动系统中各结构、性能参数及零部件的计算过程，诸如传动比、齿轮参数及链传动参数的确定等等。变速
5、器的设计过程中运用了UG NX6.0软件进行三维建模，并对变速器壳体的装配及爆炸图的制作进行了说明。关键词 变速器；设计；壳体；拨叉；三维建模I 燕山大学本科生毕业设计（论文）AbstractThe automobile gearbox is the main speed change mechanism about transmission system of automobile Its structure and performance have a greatimpact on dynamic performance，fuel economy，reliability and porta
6、bility of shiftcontrol，stability and efficiency of transmission，etcabout automobileAt present，owing to rapid development of the automotive industry，the manufacturers of automotive parts must be faced with the stress which comes from the constraints of strict technical regulations，the request of 1 an
7、d so forthSo，the lightweight indices，such as the lightest quality，the smallest volume，have become important basis for examining competitive power of the gearbox production enterprisesIn order to shorten design cycle，improve design quality and reduce the cost of enterprises，the structural analysis an
8、doptimization of automobile gearbox has an important applicable value for engineering practiceThis paper describes the design of the composite transmission, main transmission has four forward gears, Vice transmission is divided into high and low, a total of eight forward gears.The whole design to th
9、e systems differential efficiency and reliability as the starting point in determining the overall layout of the programmer on the basis of the first details on the differential system in the structure and performance parameters and parts of the design process, such as the transmission ratio, gear a
10、nd chain parameters of differential, etc.Transmission of the design process using a UG NX6.0 three-dimensional modeling software, and exploded diagram of the production are described. Keywords Transmission; Design; Gearcase;Fork；3DmodelingI目录摘要IAbstractII第1章 绪论11.1 课题背景11.2 选题目的及意义21.3 研究内容21.4 方法及措
11、施21.5 变速器的发展趋势31.6 本章小结3第2章 变速器总体方案设计42.1 变速器设计满足的基本要求42.2 变速器结构分析42.2.1倒档布置方案42.2.2零部件结构方案分析52.3 变速器的润滑82.3.1 润滑系统的要求82.3.2 润滑方式82.6 本章小结9第3章 变速器基本参数选择103.1 变速器各档传动比确定103.2 中心距A的确定123.3 外形尺寸的初选123.4 齿轮参数133.4.1 模数133.4.2 齿形133.4.3 压力角143.4.4 螺旋角143.4.5 齿宽153.4.6 齿顶高系数153.5 主变速器各档齿轮齿数分配153.6 变速器齿轮强度
12、计算163.7 变速器齿轮材料选择原则193.8轴直径的选择203.9 轴强度验算213.10 变速器轴承的选择223.11同步器结构型式选择223.12 本章小结23第4章 重型商用车变速器壳体244.1 壳体设计准则244.2 壳体设计步骤254.3 壳体加工注意事项254.4 加强筋264.4.1 加强筋的作用264.4.2 加强筋分布原则264.5 壁厚尺寸264.6 壳体壁板上孔设计274.7 壳体设计材料284.8壳体结构设计工艺性294.9 本章小结29第5章 用UG NX6.0制图305.1 零件建模305.2 装配序列315.3 装配爆炸图325.4 二维图绘制325.5 本
13、章小结33结论34参考文献35致谢36附录1开题报告37附录2文献综述42附录3外文翻译46附录4翻译原文53III第1章 绪论第1章 绪论1.1 课题背景汽车变速器作为汽车传动系统中的主要变速机构，它的发展经历了100多年，随着汽车技术日新月异的发展，汽车变速器技术的发展也发生了很大的变化1。它通过改变转速比，从而改变传动扭矩比，与发动机配合工作。鉴于变速器重要的变速功能，其结构对汽车的动力性、燃油经济性、换挡操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接的影响，所以它也是影响整车性能的重要因素之一。因此变速器的质量一直也是汽车行业竞争的焦点，对变速器的研究开发也越来越显得举足轻重。本课
14、题以一款三轴机械式组合 变速器为研究对象，主要用于重型商用汽车。面对强大的竞争压力，各生产企业对该变速器提出了结构分析和改进的要求，以降低成本，从而适应市场环境的需要，提高企业的竞争力2。另外，选择这个课题，还可以让我更多地了解变速器的结构性能，并学习一些设计软件，这会使我在走入工作岗位使时能更好地为我国的汽车工业贡献力量。根据变速器具体结构和工作形式（对变速器轴而言，它主要承受来自发动机传递过来的扭矩，从而承载扭转应力，同时结合轴承给予的支承力等而承载弯曲应力。对变速器齿轮而言，其主要的失效形式为齿根弯曲断裂和齿轮接触疲劳应力3,4），对变速器的结构分析研究，主要分为两部分，一是一般线性的静
15、力分析，校核变速器轴的强度和刚度以及变速器齿轮的齿根弯曲强度；二是非线性的接触分析，主要校核变速器齿轮的接触强度5。目前，国内外已经有很多专家学者对汽车变速器作了结构方面的分析研究6。国内各企业以及院校对于变速器一般的静力分析、强度校核都做了较多的分析研究。2003年，湖南省三湘客车集团有限公司特种车公司对SYl40型组合式变速器齿轮作了有限元分析，校核了齿轮的齿根弯曲，并验证了齿轮设计的合理性7。2006年，南京理工大学利用有限元法对新型车用功率分流式自动变速器进行了结构分析与改进，减小了应力变化8,9。2007年，西北工业大学机电学院则用有限元法建立汽车变速器齿轮结构的三维动力学模型，研究
16、了不同转速下齿轮齿根应力变化规律10,11。但是由于非线性接触分析的理论还不太成熟，国内对变速器齿轮尤其是斜齿轮的接触分析在这方面理论研究相对比较少。对斜齿轮的接触还没形成一套完整的理论，而04年哈尔滨工业大学对汽车变速器齿轮运用有限元理论，采用最恶加载线的方法只对其斜齿轮的接触作了小部分的阐述12,13。而在国外，不管是一般线性的静力分析还是非线性的接触分析，早在90年代开始，欧美国家就通过有限元法对汽车变速器进行结构分析，并与传统数值方法作比较，通常都取得比较一致的结果14。1.2 选题目的及意义这次课题是重型商用车主变速器的设计，目的就是对我们四年所学知识系统的总结和灵活的运用，也是为了
17、锻炼自己，让自己多了解一些专业的知识，也为我们以后的工作打下良好的基础。在设计的过程中，锻炼自己的创新能力。从社会来讲，是为了了解社会、行业薄弱的环节，积极投身于社会主义建设事业，运用所学的专业知识，为提高行业力量发光发热。变速器的研发要紧跟重型商用车行业向高档、高技术含量和智能化方向发展的趋势，学习国外先进技术,开发生产高效低耗、产销对路的大型成套设备和高新技术产品,根据国情开发出适用的主变速器,加速变速器的更新换代，开发和生产具有自主知识产权、适合我国国情的重型车用变速器。1.3 研究内容 (1)完成变速器的结构分析与型式选择；(2)计算变速器的基本参数，完成变速器齿轮的设计计算,进行强度
18、算；(3)完成变速器轴与轴承的结构型式选择、强度校核计算；(4)完成同步器的结构型式选择；(5)绘制总装配图及零件图。 1.4 方法及措施 (1)优化变速器结构，提高工作效率，防止系统过热，采用调质钢，满足轴的强度，且能够减小轴和变速器的尺寸，减轻总体重量。系统越复杂，产生工作障碍的机会就越多，系统安全性得不到保障；(2)变速器与主减速器及发动机的参数作优化匹配，可得到良好的动力性和经济性；(3)采用自锁及互锁装置，倒档将安全装置，对接合齿采取倒锥齿侧措施，可使操作可靠，不跳档、乱档、自动脱档和误挂倒档；(4)采用同步器可使换挡轻便，无冲击及噪声；(5)采用高齿、修形及参数优化等措施可使齿轮传
19、动平稳、噪声低，降低噪声水平已成为提高变速器质量和设计、工艺水平的关键；(6)尽量做到标准化、系列化设计，减少专用件设计。1.5 变速器的发展趋势从国内重型汽车的发展过程看，国内汽车变速器与国外汽车变速器的发展趋势同性极强。随着时间的推移，手动变速器的市场占有率会逐渐降低，自动变速器将不断增加。自动变速器能满足车辆频繁起步、频繁加速的要求，并可以连续加速至最高车速，提高车辆起步加速性能，从而提高整车特别是城市客车的整体运行速度。同时由于变扭器的作用，自动变速器在车辆起步阶段能增加扭矩，有利于发动机功率的充分利用。总之发展趋势紧紧围绕着重载、安全、多档化、环保节能、操纵轻便化、换挡自动化智能化、
20、整车电子集成控制一体化等方面展开。1.6 本章小结本章主要介绍了变速器的发展现状，我国及国外的变速器技术水平，变速器是汽车的主要部件之一，变速器设计水平的高低关系到汽车整体性能的好坏，目前我国在变速器方面没有自己的核心技术，这就要求我们努力学习变速器知识，尽早研制出我国具有核心技术的变速器。3 第2章 变速器总体方案设计第2章 变速器总体方案设计2.1 变速器设计满足的基本要求变速器在汽车底盘中具有很重要的作用，它的好坏直接决定汽车的使用寿命和经济性，因此变速器的设计必须满足以下要求：（1）保证汽车有必要的动力性和经济性；（2）设置空档，用来切断发动机的动力传输；（3）设置倒档，使汽车能倒退行
21、驶；（4）设置动力输出装置；（5）换档迅速、省力、方便；（6）工作可靠。变速器不得有跳档、乱档及换档冲击等现象发生；（7）变速器应有高的工作效率；（8）变速器的工作噪声低。除此之外，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。2.2 变速器结构分析2.2.1倒档布置方案图2-1为常见的倒档布置方案。图2.1b方案的优点是倒档利用了一档齿轮，缩短了中间轴的长度。但换档时有两对齿轮同时进入啮合，使换档困难。图2-1c方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理。图2-1d方案对2-1c的缺点做了修改。图2-1e所示方案是将一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长。图2-1f所示方案
22、适用于全部齿轮副均为常啮合的齿轮，档换更为轻便。为了缩短变速器轴向长度，倒档传动采用图2-1g所示方案。缺点是一、倒档各用一根变速器拨叉轴，使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。本设计结合实际车型，在给定的任务书中已经确定是中间轴式变速器，全部齿轮为常啮合齿轮，所以综合考虑，本身设计选择图2-1（b）形式进行设计。图2-1 倒档布置方案2.2.2零部件结构方案分析1、齿轮形式变速器用齿轮有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮两种。直齿圆柱齿轮仅用于一档和倒档。与直齿圆柱齿轮相比，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长、运转平稳、工作噪声低等优点，所以本设计一档与倒档选用直齿轮，其他前进档选用斜齿轮。2、换档机构变速器换档
23、机构有直齿滑动齿轮、啮合套和同步器换档三种形式。采用轴向滑动直齿齿轮换档，会在轮齿端面产生冲击，齿轮端部磨损加剧并过早损坏，并伴随着噪声。因此，除一档、倒档外已很少使用。常啮合齿轮可用移动啮合套换档。因承受换档冲击载荷的接合齿齿数多，啮合套不会过早被损坏，但不能消除换档冲击。目前这种换档方法只在某些要求不高的档位及重型货车变速器上应用。使用同步器能保证换档迅速、无冲击、无噪声，而与操作技术的熟练程度无关，从而提高了汽车的加速性、燃油经济性和行驶安全性。同上述两种换档方法比较，虽然它有结构复杂、制造精度要求高、轴向尺寸大等缺点，但仍然得到广泛应用。利用同步器或啮合套换档，其换档行程要比滑动齿轮换
24、档行程小。通过比较本设计前进档选用同步器换档，倒档选用结合套换档。3、典型的操纵机构及其互锁装置图2-2为典型的操纵机构图定位装置的作用是将被啮合件保持在一定位置上，并防止自动啮合和分离，一般采用弹簧和钢球式机构。互锁装置是保证移动某一变速叉轴时，其他变速叉轴互被锁住，下面介绍几种常见的机构：（1）互锁销式图2-4是汽车上用得最广泛的一种机构，互锁销和顶销装在变速叉轴之间，用销子的长度和凹槽来保证互锁。图2-3，a为空档位置，此时任一叉轴可自由移动。图2-3，b,c,d为某一叉轴在工作位置，而其他叉轴被锁住。图2-3 互锁销式工作原理（2）摆动锁块式图2.4为摆动锁块式互锁机构工作示意图，锁块
25、用同心轴螺钉安装在壳体上，并可绕螺钉轴线自由转动，操纵杆的拨头置于锁块槽内，此时，锁块的一个或两个突起部分A档住其他两个变速叉轴槽，保证换档时不能同时挂入两档。（3）转动钳口式图2-5为与上述锁块机构原理相似的转动钳口式互锁装置。操纵杆拨头置于钳口中，钳形板可绕A轴转动。选档时操纵杆转动钳形板选入某一变速叉轴槽内，此时钳形板的一个或两个钳爪抓住其它两个变速叉，保证互锁作用。上海SH-130型载重汽车的变速器互锁机构就采用这种型式。图2-4 摆动锁块式互锁机构 图2-5 转动钳口式互锁机构上述操纵机构用于长头驾驶室时期车上，为操纵杆由驾驶一室底板伸出的直接操纵机构。对于平头驾驶室汽车，轻型载重汽
26、车或小客车所采用的远距离操纵机构（操纵杆在方向盘下），要加上一套联动机构。这种机构应有足够的刚性，并保证各连接件在灵活转动情况下，其间隙不能过大，否则会使换档手感不明显。为改善操纵轻便性，在小客车或重型载重汽车上的采用电磁、电力和液力控制，因其结构复杂并需要气源或液压源，在载重汽车上一般很少采用。本次设计采用互锁销式互锁装置。4、变速器轴承的选择变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承等。第一轴常啮合齿轮的内腔尺寸足够时，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、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。滚针轴承、
27、滑动轴承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。变速器中采用圆锥滚子轴承虽然有直径较小、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、磨损后轴易歪斜而影响齿轮正确啮合的缺点。本设计中间轴选用圆锥滚子轴承，二轴左端采用滚针轴承，二轴右侧用球轴承，一轴用球轴承。2.3 变速器的润滑2.3.1 润滑系统的要求(1) 应保证开动机械时能立即供给润滑油，对要求高的机械，应在润滑系统正常后才能启动；(2) 润滑系统尽可能自动化，以减小工人劳动强度；(3) 润滑系统应有显示其正常与否的装置；(4) 结构简单，成本低廉，换油、清理、维护方便。2.3.2 润滑方式当采
28、用润滑油作润滑时，常见的润滑方式有以下几种：(1)飞溅润滑 让处于低位置顶轴上的齿轮或溅油盘浸入一定深度，旋转的齿轮或溅油盘将油溅出，或直接落在润换件表面上，或落到油槽中，再沿油槽流至需润滑的表面。这种润滑方式的优点是结构简单，使用方便，耗油量少，但需要一定条件。(2)循环润滑 采用油泵泵油进行强制循环润滑，将摩擦面对热量带走，进行冷却。此法主要用于要求较高的机械。(3)滴油润滑 用油杯或绒线间断地供给少量的润滑油。优点是简单，方便；缺点是难以控制油量。此法多用于需油量不大的场合。(4)油雾润滑 利用压缩空气通过雾化器形成油雾喷入轴承。此法优点是阻力小，散热性好；缺点是设备复杂，成本高。(5)
29、喷射润滑 利用轴承周围的几个喷嘴将0.4MPa到压力油喷射到轴承内摩擦表面，周期性地将油送到润滑表面。此法优点是供油量少，效果好；缺点是需专门设备，多用于转速很高的轴承润滑。2.6 本章小结本章主要是对变速器的结构和型式进行了分析，变速器设计主要考虑有正确的挡位数和传动比，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。本课题研究的重型商用车采用复合式变速器，主变速器三轴四挡，加以副变速器高低挡，构成八个前进挡，提高了发动机的功率利用率、汽车的燃油经济性及平均车速。9 第3章 变速器基本参数选择第3章 变速器基本参数选择3.1 变速器各档传动比确定设计初始数据：最高车速：=90Km/h；
30、 发动机功/转速：=192/2300；最大转矩/转速：=930/1400； 总质量：=30.395吨；整备质量：10.4吨； 装载质量：19.8吨；主减速比：6.333； 轮胎尺寸：11.00R20；rR=550mm课题研究的变速器采用复合式变速器，主变速器分为四个前进挡，副变速器分为高低两挡，主变速器四挡为直接挡，则 =1.00 = 0.377 （3-1）式中 最高车速；发动机最大功率转速； 车轮半径； 变速器最小传动比； 主减速器传动比，/=1.42.0，即=（1.42.0）1400=19602800r/min 取=2300r/min =9549 （式中=1.11.3，取=1.2） （3-
31、2）所以 =2168.52562.8r/min当6时，=85%。重型车在1012范围，=96%， =85%96%=81.6%最大传动比的选择：(1)满足最大爬坡度根据汽车行驶方程式 （3-3）汽车以一挡在无风、干砂路面行驶，公式简化为 （3-4）即 式中 G作用在汽车上的重力； 汽车质量；重力加速度；发动机最大转矩，=930N.m；主减速器传动比，=6.333；传动系效率，=81.6%；车轮半径，=0.55m；滚动阻力系数，对于货车取=0.02；爬坡度，取=16.7， （3-5）=10.97 (2)满足附着条件 （3-6） 在沥青混凝土干路面，=0.70.8，取=0.75即 =11.435由（
32、3-5）、（3-6）得10.9711.435；所以，取=11.0 。其他各挡传动比的确定： 按等比级数原则，一般汽车各挡传动比大致符合如下关系：式中 常数，也就是各挡之间的公比因此，各挡的传动比为：， ,=1.4085所以其他各挡传动比为： =7.633，=5.36，=4.00 =2.808 ，=1.908，=1.34，=1.003.2 中心距A的确定初选中心距时，可根据下述经验公式 （3-7） 式中 变速器中心距（mm）；中心距系数，对于重型商用车：=9.511，取9.0 ；发动机最大转矩（NM）；变速器一挡传动比，=11.0 ；变速器传动效率，取96% ；发动机最大转矩，=930N.m 。
33、 则 =148.01154.01（mm）初选中心距=154mm。3.3 外形尺寸的初选变速器的横向外形尺寸，可根据齿轮直径以及倒档中间（过渡）齿轮和换档机构的布置初步确定。影响变速器的壳体轴向尺寸的因素有档数、换档机构形式以及齿轮形式。商用车变速器壳体的轴向尺寸可参考表3-1数据选用：表3-1 商用车变速器壳体的轴向尺寸四档（2.22.7）五档（2.73.0）六档（3.23.5）为了减小变速器的尺寸，取外形尺寸初选为2.9=446.6mm。3.4 齿轮参数3.4.1 模数 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；（
34、3）从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用一种模数；（4）从强度方面考虑，各档齿轮应有不同的模数。 对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得小些。对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应选得大些。所选模数值应符合国家标准的规定。 变速器齿轮模数范围大致表3-2：表3-2汽车变速器齿轮法向模数车型微轻型轿车中级轿车中型货车重型货车模数/mm2.252.752.753.003.504.504.506.00选用时，优先选用第一系列，括号内的尽量不要用，表3-3为国标GB/T13571987，可参考表3-3进行变速器模数的选择。 表3-3 汽车变速器常用齿轮模数一系列1.001.251.52.0
35、02.503.004.005.006.0二系列1.752.252.75(3.25)3.50(3.75)4.505.503.4.2 齿形 汽车变速器及分动器齿轮都采用渐开线齿廓。为改善啮合、降低噪音和提高强度，加大齿根圆角半径和采用齿根全圆角过渡等能显著提高齿轮的承载能力及疲劳寿命。3.4.3 压力角 压力角增大使根圆齿厚及节圆处渐开线曲率半径都增大，从而齿轮的弯曲强度与接触强度都会提高，但不根切的最少齿数减少，重合度减少，噪音亦随之增大。压力角较小时，重合度大，传动平稳，噪音低；较大时可提高齿轮的抗弯强度和表面接触强度。为对于轿车压力角应取用14.5、15、16、16.5等小些的压力角；对商用
36、车，为提高齿轮承载能力应选用22.5或25等大些的压力角；理论上对于重型车，压力角低档、倒档齿轮22.5，25。国家规定的标准压力角为20，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为20。3.4.4 螺旋角随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高。在齿轮选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。但当螺旋角30时，虽然接触强度会继续提高，而弯曲强度则会骤然下降12。因此，从提高低档此轮的弯曲强度考虑，角也不宜过大。斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时，应力求使中间轴上同时工作的两对齿轮产生的轴向力平衡，以减小轴承负荷，提高轴承寿命。因此，中间轴上不同挡位齿轮的螺旋角应
37、该是不一样的。为使工艺简便，在中间轴轴向力不大时，可将螺旋角设计成一样的，或者仅取为两种螺旋角。由表3-4可知：重型车采用小螺旋角。表3-4 汽车变速器螺旋角车型轿车一般货车重型车螺旋角25452030小螺旋角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，而第一二轴上的斜齿轮取左旋其轴向力经轴承盖由壳体承受，如图3-1为中间轴轴向力平衡图。图3-1 斜齿的螺旋角示意图3.4.5 齿宽齿宽的选择既要考虑变速器的质量小、轴向尺寸紧凑，又要保证轮齿的强度及工作平稳性的要求。通常是根据齿轮模数来确定齿宽b： b = (3-8)式中 kc齿宽系数，直齿轮，取
38、kc=4.47.0；斜齿轮，mn取为法向模数，取kc=7.08.6，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。第一轴常啮合齿轮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。考虑尽量减少轴向尺寸和质量，齿宽应小些，但齿轮传动平稳性削弱，此时虽然可以用增加齿轮螺旋角来补偿，但这时轴承的轴向力增大，使之寿命降低，齿宽窄还会使齿轮的工作应力增加，选用宽些的齿宽，工作时因轴的变形导致沿齿宽方向受力不均匀并在齿宽方向磨损不均匀。3.4.6 齿顶高系数在齿轮加工精度提高以后，包括我国在内，规定齿顶高系数取为ha*=1.00，hc*=0.25。3
39、.5 主变速器各档齿轮齿数分配在初选中心距、齿轮模数和螺旋角以后，可根据变速器的挡数、传动比和传动方案来分配各挡齿轮的齿数。应该注意的是，各挡齿轮的齿数比应该尽可能不是整数，以使齿面磨损均匀。(1)确定I挡齿轮的齿数 中间轴I挡齿轮齿数，I挡齿轮为斜齿轮。 已知I挡传动比 （3-9） 为了确定，先求其齿数和： （3-10） 取为52 应取为整数，然后将分配给，。为了使/尽量大些，应将取得尽量小些，这样，在已定的条件下，/的传动比可以小一些，以使第一轴常啮合齿轮可以分配到较多的齿数，以便在其内腔设置第二轴的前轴承。的最小齿数受到中间轴轴颈的限制，因此的选定应与中间轴轴颈的确定统一考虑。选择齿轮齿
40、数时应注意最好不使相配齿轮齿数和为偶数，以减小大、小齿轮的齿数间有共约数的机会，否则会引起齿面的不均匀磨损。为了减小齿数间共约数的机会，减小齿面的不均匀磨损，所以更改=51。(2)对中心距进行修正因为计算齿数和后，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。 =153.368mm 取整为A=154mm。3.6 变速器齿轮强度计算变速器齿轮的损坏有以下几种形式：1.齿轮折断 2.齿面点蚀 3.齿面胶合。轮齿折断有两种情况，一种是轮齿受到足够大的突然载荷的冲击作用，导致轮齿断裂；另一种是受到多次重复载荷的作用，齿根受拉
41、面的最大应力区出现疲劳裂缝，裂缝逐渐扩展到一定深度后，轮齿突然折断。齿面点蚀是因闭式齿轮在润滑油中工作，齿面长期受到脉动的接触应力作用，会逐渐产生大量与齿面成尖角的小裂缝。而裂缝中充满润滑油，啮合时，由于齿面互相挤压，裂缝中油压增高，使裂缝继续扩展，最后导致齿面表层一块块剥落，齿面出现大量的扇形小麻点13。齿面胶合是高速重载齿轮传动、轴线不平行的螺旋齿轮传动及双曲面齿轮传动，由于齿面相对滑动速度大，接触应力大，使齿面间润滑油膜破坏，两齿面间金属材料直接接触，局部温度过高，互相熔焊粘连，齿面沿滑动方向形成撕伤痕迹。（1）倒档直齿轮弯曲应力图3-2 齿形系数图 （3-11） 式中 弯曲应力（MPa
42、）；计算载荷（N.mm）；应力集中系数，可近似取=1.65；摩擦力影响系数，主、从动齿轮在啮合点上的摩擦力方向不同，对弯曲应力的影响也不同；主动齿轮=1.1，从动齿轮=0.9；齿宽（mm）；模数；齿形系数，如图3-2，当计算载荷取作用到变速器第一轴上的最大转矩时，一、倒挡直齿轮许用弯曲应力在400850MPa，货车可取下限，承受双向交变载荷作用的倒挡齿轮的许用应力应取下限。（2）斜齿轮弯曲应力 （3-12） 式中 计算载荷（Nmm）；法向模数（mm）；齿数；斜齿轮螺旋角（）；应力集中系数，=1.50；齿形系数，可按当量齿数；齿宽系数=7.0；重合度影响系数，=2.0。当计算载荷取作用到变速器第一轴上的最大转矩时，对乘用车常啮合齿轮和高挡齿轮，许用应力在180350MPa范围，对货车为100250MPa。 （3）齿轮接触应力 （3-13） 式中 轮齿的接触应力（MPa