#某6檔變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算案例目錄TOC\o"1-3"\h\u8796某6檔變速器主要參數(shù)的選擇與主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算案例 1176021.1變速器主要參數(shù)的選擇 2121381.1.1輪胎半徑的選取 269991.1.2主減速比的確定 2121821.1.3速比的確定 360681.1.4中心距 5107411.2外形尺寸 5101951.3齒輪參數(shù) 548701.3.1模數(shù) 5232851.3.2初選壓力角 6324491.3.3初選螺旋角 661521.3.4確定各檔的齒寬b 761151.3.5確定一檔齒輪齒數(shù) 7266731.3.6確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 8119921.3.7確定其他各檔齒數(shù) 9324191.3.8確定倒擋齒輪 1012011.4齒輪變位系數(shù) 11123291.4.1一擋齒輪變位系數(shù)和螺旋角的修正 11233021.4.2二擋齒輪變位系數(shù)和螺旋角的修正 12245941.4.3三擋齒輪變位系數(shù)和螺旋角的修正 12224561.4.4四擋齒輪變位系數(shù)和螺旋角的修正 13218491.4.5五擋齒輪變位系數(shù)和螺旋角的修正 1310031.4.6倒擋齒輪變位系數(shù)和螺旋角的修正 141.1變速器主要參數(shù)的選擇1.1.1輪胎半徑的選取本設(shè)計(jì)采用輪胎型號(hào)為205/55R17；其中：205：橫截面寬度為205mm，55：高寬比為55%，R：子午線輪胎結(jié)構(gòu)；17：輪輞直徑17英寸，一英尺等于25.4mm；輪胎滾動(dòng)半徑的計(jì)算公式為：1.1.2主減速比的確定根據(jù)主減速器傳動(dòng)比的公式：（2-1）式中：——最高車速，；——功率最高時(shí)所對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速，；——六檔傳動(dòng)比；——驅(qū)動(dòng)輪滾動(dòng)半徑；——主減速器傳動(dòng)比；可以得出：（2-2）帶入相關(guān)數(shù)據(jù)：=6000r/min;=0.33m;=130Km/h，=1；1.1.3速比的確定確定一檔速比，為了使汽車在行駛過(guò)程中具有最大的傾斜能力，必須將驅(qū)動(dòng)輪粘附在路面上。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求的最大爬坡度，最大驅(qū)動(dòng)力應(yīng)克服在最大坡度上行駛時(shí)胎面與路面之間的爬坡阻力和滾動(dòng)阻力。由于爬坡時(shí)汽車的速度較低，因此可以忽略空氣阻力。（2-3）式中：——最大驅(qū)動(dòng)力，N；——滾動(dòng)阻力，N；——坡度阻力，N；或：（2-4）可以得出：（2-5）式中：——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，；——一檔傳動(dòng)比；——主減速器傳動(dòng)比；——汽車發(fā)動(dòng)機(jī)總效率；——汽車總重力；——道路最大阻力系數(shù)；——驅(qū)動(dòng)輪的滾動(dòng)半徑；——道路最大爬坡角度16.7°；根據(jù)已知條件：道路最大阻力系數(shù)為，汽車總重力23500N；；根據(jù)公式（2-5），可得根據(jù)驅(qū)動(dòng)輪與地面的附著條件：（2-6）帶入數(shù)據(jù)，求得，綜上所述，一檔傳動(dòng)比取值范圍為，取=6.7一些檔位較多的貨車變速器，可以按照等比級(jí)數(shù)分配。所以認(rèn)為，一般汽車各檔傳動(dòng)比大致可按照以下關(guān)系表示：（2-7）其中，q為常數(shù)，為各檔之間的公比，所以，各檔傳動(dòng)比可按此求。（2-8）經(jīng)計(jì)算，得，據(jù)此可計(jì)算各檔傳動(dòng)比，見(jiàn)下表1.1表1.1各檔傳動(dòng)比一檔二擋三擋四擋五檔六檔6.74.53.11.11.411.1.4中心距對(duì)于傳動(dòng)軸傳動(dòng)，上軸與第二軸之間的距離稱為傳動(dòng)中心距離A；它是一個(gè)基本參數(shù)，其大小會(huì)影響變速器的體積和質(zhì)量。中心距離越小，齒輪的接觸壓力越大，齒輪的壽命越短。選擇中心距A時(shí)，可以使用以下經(jīng)驗(yàn)公式：A=（2-9）在公式中，汽車的中心距系數(shù)=8.9?9.3；商用車=8.6?9.6；對(duì)于多檔變速器=9.5?11；其中，取=9.5，帶入數(shù)據(jù)按照變速器設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，確定中心距A=89mm。1.2外形尺寸齒輪箱的橫向尺寸，可以根據(jù)齒輪的直徑以及后中間齒輪和齒輪機(jī)構(gòu)的布置預(yù)先確定。商用車變速器殼體的尺寸可根據(jù)下列數(shù)據(jù)選用。四檔(1.2~1.7)A五檔(1.7~3.0)A六檔(3.0~3.5)A本次設(shè)計(jì)采用六檔手動(dòng)擋變速器，其殼體的軸向尺寸是389mm=267mm，變速器殼體的最終軸向尺寸應(yīng)由變速器總圖的結(jié)構(gòu)尺寸鏈確定。1.3齒輪參數(shù)1.3.1模數(shù)模數(shù)是一個(gè)重要指標(biāo)，選取它會(huì)產(chǎn)生很多影響因素，比如有，齒輪強(qiáng)度、質(zhì)量、工藝要求等。選取要求的原則是，在相同的中心距處，選擇較小的模塊可以增加齒寬并增加齒輪數(shù)量。齒輪的重合度增加，并且變速器的噪音可以降低。根據(jù)傳輸模塊區(qū)域，請(qǐng)參閱表1.2。表1.2汽車變速器常用齒輪模數(shù)第一系11.251.521.5第二系1.751.251.75按照模數(shù)的取值范圍，總重為1.8-14.0噸的汽車和卡車為1.0?3.5，總重超過(guò)14.0噸的卡車為3.5?4.0，如果選擇較小的模塊值，則可以增加齒數(shù)。便于換擋。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，選用模數(shù)為3.0。1.3.2初選壓力角較小的壓力角重合度較大，因此可以增加齒輪嚙合齒的平穩(wěn)性，有利于降低噪音的影響，較大的壓力角可以提升齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度和齒面的接觸疲勞強(qiáng)度。從理論上講，為增加乘用車的重合程度和降低噪音，一般商用車應(yīng)選擇14.5°，15°，16°和16.5°等壓力角，以增加齒輪負(fù)載能力。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的要求，標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°，因此變速箱齒輪通常使用20°的壓力角，同步器或嚙合套通常使用30°的壓力角。據(jù)此，本設(shè)計(jì)采用齒輪壓力角為20°。1.3.3初選螺旋角斜齒輪廣泛用于汽車變速器，通常用于斜齒輪，這會(huì)影響剛性，軸向力和齒輪的運(yùn)行噪音。試驗(yàn)證明，隨著螺旋角的增大，齒輪的強(qiáng)度也會(huì)增加，當(dāng)螺旋角度大于30°時(shí)，它的抗彎曲強(qiáng)度就會(huì)降低，所以，從改善齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度的觀點(diǎn)來(lái)看，較大的螺旋角是不合適的。設(shè)計(jì)時(shí)為了使中間軸的兩個(gè)斜齒輪的軸向力平衡，需滿足以下條件：（2-10）式中：和為齒輪1、2的節(jié)圓半徑；、為中間軸的工作齒輪的螺旋角；根據(jù)斜齒輪螺旋角鎖提供的范圍，可選擇：乘用車變速器：中間軸式變速器螺旋角度為：22°?34°；兩軸式變速器螺旋角度為：20°?25°；貨車變速器螺旋角度為：18°?26°；根據(jù)本設(shè)計(jì)要求選用螺旋角度為：23°。1.3.4確定各檔的齒寬b由于應(yīng)降低齒輪質(zhì)量和齒輪軸向尺寸，因此應(yīng)選擇較小的齒寬。另外，較小的齒寬確保斜齒輪傳動(dòng)更平穩(wěn)。如果您選擇較寬的齒寬，則軸將變形，導(dǎo)致齒輪傾斜。結(jié)果，齒輪箱的承載能力降低。根據(jù)模塊選擇合適的齒寬：直齒：，為齒寬系數(shù)，選取4.5-8.0。斜齒：，選取6.0-8.5。根據(jù)計(jì)算分析，一檔和倒擋采用直齒，選取Kc為8.0。其余檔位選擇斜齒，Kc選擇8.5，經(jīng)計(jì)算，各檔齒寬見(jiàn)下表1.3檔位六檔五檔四擋三擋二擋一檔倒擋檔位齒寬25.525.525.525.525.52424表1.3各檔齒輪寬度（mm）1.3.5確定一檔齒輪齒數(shù)在選取合適的中心距、壓力角、模數(shù)、螺旋角、齒寬、速比和傳動(dòng)方案后，據(jù)此可確定各檔位的齒輪數(shù)目。根據(jù)一檔傳動(dòng)比確定一檔齒輪齒數(shù)一檔傳動(dòng)比為：（2-8）式中：為一檔變速器傳動(dòng)比，為常嚙合齒輪；為第二軸一檔齒輪，為中間軸一檔齒輪；若，齒數(shù)可以確定，則的傳動(dòng)比也可以求出來(lái)，為了求得，，可以先把齒數(shù)和求出來(lái)。斜齒：（2-9）直齒：（2-10）經(jīng)帶入A=89mm，m=3，故斜齒=24.2。直齒=59。計(jì)算后，將取為整數(shù)，并將齒數(shù)分別分配給大齒輪和小齒輪。在選用齒輪齒數(shù)時(shí)，要求對(duì)軸的尺寸和齒數(shù)都要考慮到位，所以齒輪齒數(shù)不宜過(guò)多。在選用齒數(shù)時(shí)，必須考慮到軸尺寸和齒輪齒數(shù)必須一致。取中間軸上一檔齒輪為=16,=Zh-Z12=43。根據(jù)計(jì)算過(guò)后的和齒數(shù)后，因?yàn)榻?jīng)過(guò)取整后中心距有所變化，根據(jù)計(jì)算過(guò)后的數(shù)值反求中心距A，計(jì)算得中心距A=88.5mm。1.3.6確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)根據(jù)式子（2-8）求出常嚙合傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比（2-11）根據(jù)已知數(shù)據(jù)求得=1.49常嚙合傳動(dòng)中心距與一檔齒輪中心距相等，則（2-12）由此可得：=56。兩個(gè)公式聯(lián)立可得=16，=40。1.3.7確定其他各檔齒數(shù)二擋傳動(dòng)比:(2-13)（2-14）根據(jù)二擋傳動(dòng)比=4.5，可得=1.73。根據(jù)(2-14)可求出=56，則=20，=36三擋傳動(dòng)比:（2-15））（2-16）根據(jù)三擋傳動(dòng)比=3.1，可得=1.2。=56根據(jù)同樣方法可以計(jì)算得到，三擋齒輪=31，=25；四擋傳動(dòng)比:（2-17）（2-18）根據(jù)四擋傳動(dòng)比=1.1，可得=0.8。=56計(jì)算得到，四擋齒輪=25，=31五檔傳動(dòng)比：(2-19）（2-20）根據(jù)五檔傳動(dòng)比=1.4，可得=0.56，=56計(jì)算得到，五擋齒輪，=20,=36六檔傳動(dòng)比：(2-20）根據(jù)五檔傳動(dòng)比=1，可得=1.49，可以得出，,其中為第二軸六檔齒輪，為中間軸六檔齒輪。1.3.8確定倒擋齒輪倒擋軸上的齒輪齒數(shù)初選為，輸入軸齒輪齒數(shù)選為，根據(jù)初選的Z14后，可以求得倒擋傳動(dòng)比和輸入軸與倒擋軸的中心距A′可根據(jù)下列公式求得：（2-15）帶入數(shù)據(jù)求得：故可得出，輸入軸與倒檔軸的中心距輸出軸與倒擋軸的中心距:1.4齒輪變位系數(shù)要降低軸向力，低擋要選較小的螺旋角，一擋、倒擋選用23°，二擋選24°，三、四、五擋都選25°。1.4.1一擋齒輪變位系數(shù)和螺旋角的修正修正中心距96.1mm螺旋角的修正=25.5°端面壓力角arctan(tan/cos)arctan(tan20°/cos25.5°)=21.15°端面嚙合角=arccos()=arccos()=21.56°圖1.4齒輪變位系數(shù)圖根據(jù)嚙合角21.56°，又根據(jù)一擋齒數(shù)Z12=16，Z11=43，對(duì)應(yīng)圖1.4變位系數(shù)圖，可查得=0.21，，求得，按圖1.4左側(cè)斜線④及=0.21查得，則1.4.2二擋齒輪變位系數(shù)和螺旋角的修正修正中心距91.3mm螺旋角的修正arccosarccos=25.5°端面壓力角arctan(tan/cos)arctan(tan20°/cos25.5°)=21.8°端面嚙合角=arccos()=arccos()=25.84°根據(jù)嚙合角25.84°，又根據(jù)二擋齒數(shù)Z9=36，Z10=20，對(duì)應(yīng)圖1.4變位系數(shù)圖，可查得=1.16，求得，按圖1.4左側(cè)斜線③及=1.16查得，則1.4.3三擋齒輪變位系數(shù)和螺旋角的修正修正中心距91.7mm螺旋角的修正arccosarccos=25.5°端面壓力角arctan(tan/cos)arctan(tan20°/cos25.5°)=21.8°端面嚙合角=arccos()=arccos()=25.84°根據(jù)嚙合角25.84°，又根據(jù)三擋齒數(shù)Z7=31，Z8=25，對(duì)應(yīng)圖1.4變位系數(shù)圖，可查得=1.16，求得，按圖1.4左側(cè)斜線②及=1.16查得，則1.4.4四擋齒輪變位系數(shù)和螺旋角的修正修正中心距91.6mm螺旋角的修正arccosarccos=25.5°端面壓力角arctan(tan/cos)arctan(tan20°/cos25.84°)=21.8°端面嚙合角=arccos()=arccos()=25.84°根據(jù)嚙合角25.84°，又根據(jù)四