汽車變速器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)-變速器主要參數(shù)選擇

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1、汽車變速器設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)-變速器主要參數(shù)選擇.txt——某天你一定會(huì)感謝那個(gè)遺棄你的人，感謝那個(gè)你曾深愛(ài)著卻置之你不顧的人。做一個(gè)沒(méi)心沒(méi)肺的人,比什么都強(qiáng)。________舍不得又怎樣到最后還不是說(shuō)散就散。機(jī)械CAD收集整理: 汽車技朮聯(lián)盟：johns_01 E-mail: 本資料來(lái)自網(wǎng)絡(luò)僅供參考使用，有涉及版權(quán)請(qǐng)來(lái)信告知?jiǎng)h除處理! 變速器主要參數(shù)的選擇 檔數(shù) 增加變速器的檔數(shù)能改善汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。檔數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并 且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大。同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換檔頻率也增高。 在最低檔傳動(dòng)比不變的條件下，

2、增加變速器的當(dāng)屬會(huì)是變速器相鄰的低檔與高檔之間傳 動(dòng)比比值減小，是換檔工作容易進(jìn)行。要求相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值在1.8以下,該制約小 換檔工作越容易進(jìn)行。要求高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的傳 動(dòng)比比值小。 近年來(lái)為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前轎車一般用4~~5個(gè)檔位，級(jí) 別高的轎車變速器多用5個(gè)檔，貨車變速器采用4~~5個(gè)檔位或多檔。裝載質(zhì)量在2~3.5T 的貨車采用5檔變速器，裝載質(zhì)量在4~8T的貨車采用6檔變速器。多檔變速器多用于重型 貨車和越野車。 一． 轉(zhuǎn)動(dòng)比范圍 變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高檔轉(zhuǎn)

3、動(dòng)比的比值。轉(zhuǎn)動(dòng)比范圍的確 定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)，汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。 目前轎車的傳動(dòng)比范圍在3~4之間，輕型貨車在5~6之間，其他貨車則更大。 二． 中心距A 對(duì)中間軸式變速器,是將中間軸與第二軸之間的距離成為變速器中心距.其大小不僅對(duì)變 速器的外形尺寸,體積和質(zhì)量大小,而且對(duì)輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，齒輪的接觸 應(yīng)力大，齒輪壽命短。最小允許中心距當(dāng)有保證齒輪有必要的接觸強(qiáng)度來(lái)確定。變速器軸經(jīng) 軸承安裝在殼體上，從布置軸承的可能與方便和不影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。 此外受一檔小齒輪齒數(shù)不能過(guò)少的限制，要求中心距也要大些。

4、 A=KA 3T emaxi 1η g 式中，A為中心距（MM）;KA為中心距系數(shù),轎車:KA=8.9~9.3,貨車:8.6~9.6,多檔變速 器:9.5~11.0;TEMAX為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.M）;I1為變速器一檔傳動(dòng)比；ng為變速器傳動(dòng)效率  0.96。 轎車變速器的中心距在65~80mm變化范圍，貨車的變速器中心距在80~170mm范圍內(nèi) 變化。原則上總質(zhì)量小的汽車中心距小。 三． 外形尺寸 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換檔機(jī)構(gòu)的布置初步確 定。 轎車四檔變速器殼體的軸向

5、尺寸3.0~3.4A。貨車變速器殼體的軸向尺寸與檔數(shù)有關(guān)： 四檔2.2~2.7A 五檔2.7~3.0A 六檔3.2~3.5A 當(dāng)變速器選用常嚙合齒輪對(duì)數(shù)和同步器多時(shí)，中心距系數(shù)K應(yīng)取給出系數(shù)的上限。為 檢測(cè)方便，A取整。 四． 軸的直徑 變速器工作時(shí)軸除傳遞轉(zhuǎn)矩外，還承受來(lái)自齒輪作用的徑向力，如果是斜齒輪還有軸向 力。在這些力的作用下，變速器的軸必須有足夠的剛度和強(qiáng)度。軸的剛度不足會(huì)產(chǎn)生彎曲變 形，破壞齒輪的正確嚙合，對(duì)齒輪的強(qiáng)度和耐磨性產(chǎn)生影響，增加工作噪聲。 中間軸式變速器的第二軸和中間軸中部直徑D=0.45A，軸的最大直徑D和支撐

6、間距離L 的比值，對(duì)中間軸，D/L=0.16~0.18,對(duì)第二軸，D/L=0.18~0.21。 第一軸花健部分直徑D（MM）可按下式初選 d=K3T emax 式中K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，K=4.0~4.6,Temax 為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.m） 五． 齒輪參數(shù) 1. 模數(shù)的選取 遵循的一般原則：為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)，增加尺寬；為使質(zhì)量小，增加數(shù)，同 時(shí)減少尺寬；從工藝方面考慮，各檔齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各檔齒數(shù) 應(yīng)有不同的模數(shù)。減少轎車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選?。粚?duì)貨 車，減小

7、質(zhì)量比噪聲更重要，故齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)。 低檔齒輪應(yīng)選大些的模數(shù)，其他檔位選另一種模數(shù)。少數(shù)情況下汽車變速器各檔齒輪均  選用相同的模數(shù)。 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開(kāi)線齒輪。由于工藝上的原應(yīng)，同一變速器的接合 齒模數(shù)相同。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利換檔。 2. 壓力角 壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接 觸強(qiáng)度。對(duì)轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車，為提高齒輪承載力，取大些。 變速器齒輪用20°,嚙合套或同步器的接合齒壓力角用30°。 3. 螺旋角

8、 斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。選斜齒輪的螺旋角，要注意他對(duì)齒輪工作噪聲齒輪 的強(qiáng)度和軸向力的影響。從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，不希望用過(guò)大的螺旋角；而從提 高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。 斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同 時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生軸向力平衡，以減少軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。因此，中間 軸上的不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。為使工藝簡(jiǎn)便，在中間軸軸向力不 大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。中間軸上全部齒輪的螺 旋方向應(yīng)一律取為右旋，則第一、第二軸上的斜齒輪應(yīng)取為左旋。軸向力經(jīng)軸承

9、蓋 作用到殼體上。一擋和倒擋設(shè)計(jì)為直齒時(shí)，在這些擋位上工作，中間軸上的軸向力 不能抵消(但因?yàn)檫@些擋位使用得少，所以也是允許的)，而此時(shí)第二軸則沒(méi)有軸向 力作用。 根據(jù)圖3—12可知，欲使中間軸上兩個(gè)斜齒輪的軸向力平衡，須滿足下述條件 111tanβnaFF= 222tanβnaFF= 由于T=，為使兩軸向力平衡，必須滿足 2211rFrFnn= 2121tantanrr= ββ 式中，F(xiàn)a1，F(xiàn)a2為軸向力，F(xiàn)n1，F(xiàn)n2為圓周力r1，r2為節(jié)圓半徑；T為中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。  最后可用調(diào)整螺旋角

10、的方法，使各對(duì)嚙合齒輪因模數(shù)或齒數(shù)和不同等原因而造成的中 心距不等現(xiàn)象得以消除。 斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用： 轎車變速器： 兩軸式變速器為 20°~30° 中間軸式變速器為 22°~34° 貨車變速器：18°~34° 4．齒寬b 應(yīng)注意齒寬對(duì)變速器的軸向尺寸，齒輪工作平穩(wěn)性，齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)受力的 均勻程度均有影響。 考慮到盡可能的減少質(zhì)量和縮短變速器的軸向尺寸，應(yīng)該選用較小的齒寬。減少齒 寬會(huì)使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，還會(huì)使工作應(yīng)力增加。使用寬些的齒寬，工作時(shí) 會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿

11、齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。 通常更據(jù)齒輪模數(shù)m的大小來(lái)選定齒寬。 直齒：b=KCm, KC為齒寬系數(shù)，取為4.5~8.0 斜齒：b= KCmn，KC取6.0~8.5 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)，KC可取大些，使接觸線長(zhǎng)度增加、接觸應(yīng)力降 低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。 5． 變位系數(shù)的選擇原則 齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn) 生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨性、抗膠合能力及 齒輪的嚙合噪聲。  變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變

12、位。高度變位齒輪副的一對(duì)嚙合齒輪的變 位系數(shù)的和為零。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想接近的 程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度 變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，有避免了其缺 點(diǎn)。 有幾對(duì)齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比的 需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對(duì)齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對(duì) 齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，則對(duì)齒數(shù)和少些 的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指

13、標(biāo)，故 采用的較多。對(duì)斜齒輪傳動(dòng)，還可通過(guò)選擇合適的螺旋角來(lái)達(dá)到中心距相同的要求。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。對(duì)于高檔齒輪， 其主要損壞形勢(shì)是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合劑耐磨損最有利 的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪 的齒輪漸開(kāi)線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對(duì)于低檔齒輪，由于 小齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象。 總變位系數(shù)越小，一對(duì)齒輪齒更總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。但是由于 輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊

14、振動(dòng)，故噪聲要小些。 更據(jù)上述理由，為降低噪聲，對(duì)于變速器中除去一，二檔和倒檔以外的其他各檔齒 輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。 七．各檔齒輪齒數(shù)的分配 在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可更據(jù)變速器的檔數(shù)，傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案 來(lái)分配各檔齒輪的齒數(shù)。四檔變速器為例，說(shuō)明分配齒數(shù)的方法。盡可能使各檔齒輪的 齒數(shù)比應(yīng)該不是整數(shù)。  1． 確定一檔齒輪的齒數(shù) 一檔傳動(dòng)比 i1=(z2z7)/(z1z8) 如果z7z8齒數(shù)確定了，則z2與z1的傳動(dòng)比可求出。為了求z7z8的齒數(shù)，先求其 齒數(shù)和

15、Zh 直齒Zh=2A/m 斜齒Zh=2Acosb/Mn 計(jì)算后取整，然后進(jìn)行大小齒輪齒數(shù)的分配。中間軸上的一檔小齒輪的齒數(shù) 盡可能取小些，以便使z7/z8的傳動(dòng)比大些，在i1已定的情況下，z2/z1的傳動(dòng)比 可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)多些，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承 并保證輪軸有足夠的厚度。考慮到殼體上的第一軸軸孔尺寸的限制和裝配的可能 性，該齒輪齒數(shù)又不宜取多。 中間軸上小齒輪的最少齒數(shù)，還受中間軸軸經(jīng)尺寸的限制，即受剛度的限制。 在選定時(shí)，對(duì)軸的尺寸及齒輪齒數(shù)都要統(tǒng)一考慮。轎車中間軸式變速器一檔傳動(dòng)比 i1=3.5~3

16、.8時(shí)，中間軸上一檔齒輪數(shù)可在15~17間取，貨車災(zāi)2~17間取。  2． 對(duì)中心距進(jìn)行修正 因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和zh后，經(jīng)過(guò)取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)zh和齒輪 變位系數(shù)新計(jì)算中心距，在以修正后的中心距作為各檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。 3． 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 求出傳動(dòng)比z2/z1=i1z8/z7 而常嚙合傳動(dòng)齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等，即 A=mn(z1+z2)/2cosb 解方程式（3-3）和式（3-4）求z1與z2,求出的z1，z2都應(yīng)取整數(shù)；然后核算一 檔傳動(dòng)比與原傳動(dòng)比相差多少，如相差較大，只要調(diào)

17、整一下齒數(shù)即可；最后根據(jù)所確定的齒 數(shù)，按式（3-4）算出精確的螺旋角值。 .. 確定其他各檔的齒數(shù) 若二檔齒輪是直齒輪，模數(shù)與一檔齒輪相同時(shí)，則得： i2=z2z5/z1z6 A=m(z5+z6)/2 解兩方程式求出z5,z6。用取整后z5,z6的計(jì)算中心距，若與中心距A有偏差，通 過(guò)齒輪變位來(lái)調(diào)整。 二檔齒輪是斜齒輪，螺旋角b6與常嚙合齒輪的b6不同時(shí)，由式(3-5)得 z5/z6=i2z1/z2 而A=Mn(z5+z6)/2cosb6 此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式 ta

18、nb2/tanb6=z2(1+z5/z6)/(z1+z2) 聯(lián)解上述三個(gè)方程式，可求出z5,z6和b6三個(gè)參數(shù)。但借此方程組比較麻煩，可 采用比較方便的試湊法，即先選定螺旋角b6，解式(3-7)和(3-8)式，求出z5,z6，再 把z5,z6及b6代入式(3-9)中，檢查是否滿足或近似滿足軸向力平衡的關(guān)系。如相 差太大，則要調(diào)整螺旋角b6，重復(fù)上述過(guò)程，直至符合設(shè)計(jì)要求為止。 其他各檔齒輪的齒數(shù)用同一方法確定。 5,確定倒檔齒輪齒數(shù) 倒檔齒輪選用的模數(shù)往往與一檔相同。圖3-13所是倒檔齒輪z10的齒數(shù)，一般在 21-22之間，初選z10后，可計(jì)算出中間軸與倒檔州的中心距A’ A’=m(z8+z10)/2  為保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪8和9的齒頂圓之間應(yīng)保持在以 上的間隙，則齒輪9的齒頂圓直徑應(yīng)為 De8/2+0.5+De9/2=A’ De9=2A’-De8-1 根據(jù)求得的De9，再選擇適當(dāng)?shù)凝X數(shù)及采用變位齒輪，使齒頂圓De9符合式(3-10)。 最后計(jì)算倒檔軸與第二軸的中心距A’’.