汽車變速器設(shè)計

目錄TOC\o"1-5"\h\z第1章變速器主要參數(shù)的選擇1設(shè)計的主要參數(shù)1傳動比范圍1初選中心距3變速器的外形尺寸3齒輪參數(shù)的選擇3第2章齒輪的設(shè)計與校核5齒數(shù)的確定5計算一擋齒數(shù)5計算二擋齒數(shù)6計算三擋齒輪齒數(shù)6計算四擋齒輪齒數(shù)6計算五擋齒輪齒數(shù)6計算倒擋齒輪齒數(shù)7齒輪變位系數(shù)的選擇7計算一擋齒輪變位系數(shù)7計算二擋齒輪變位系數(shù)8計算三檔齒輪變位系數(shù)9計算四檔齒輪變位系數(shù)9計算五檔齒輪變位系數(shù)9計算倒檔齒輪變位系數(shù)10各擋齒輪主要參數(shù)的確定11一擋齒輪參數(shù)11二擋齒輪參數(shù)12三擋齒輪參數(shù)13四擋齒輪參數(shù)14五擋齒輪參數(shù)15倒擋齒輪參數(shù)16齒輪的校核17變速器齒輪彎曲強(qiáng)度校核17齒輪接觸應(yīng)力校核22第3章軸的設(shè)計及軸的強(qiáng)度校核28軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計28軸的校核28軸的剛度校核28軸的強(qiáng)度校核36第4章軸承的選擇與校核40變速器輸入軸工作時40變速器輸出軸工作時41參考文獻(xiàn)43第1章變速器主要參數(shù)的選擇設(shè)計的主要參數(shù)本次設(shè)計是在給定主要整車參數(shù)的情況下進(jìn)行設(shè)計,5擋手動變速器整車主要技術(shù)參數(shù)如表1.1所示：表1.1整車主要技術(shù)參數(shù)發(fā)動機(jī)最大功率101kw車輪型號185/60R14S發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩172Nm總質(zhì)量1777kg最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速3300r/min最局車速185km/h由發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩確定最大功率轉(zhuǎn)速Np*.Temax=9550*aPemaxNp---最大功率轉(zhuǎn)速a-----轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)(取值范圍1.1-1.3本次取1.2)Pemax---最大功率計算得Np=6729.468r/min取整為6730r/min傳動比范圍變速器傳動比范圍是指變速器最高檔與最低檔傳動比的比值。目前乘用車的傳動比范圍在3.0?4.5之間，1、變速器傳動比的確定發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式為：..rn,、Ua=0.377k(1.1)igi0式中：Ua----汽車行駛速度(km/h)；n----發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min)；r----車輪滾動半徑(m；ig—變速器傳動比；i0----主減速器傳動比；車輪半徑由所選用的輪胎規(guī)格所得r=0.289(nj)ig為0.7?0.8,本設(shè)計最高檔傳動比選為0.8.

rn|0=0.377Jn-=3.601

|gUmax2、最低檔、最高檔傳動比的確定選擇最低檔傳動比，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定⑵。汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面問的滾動阻力及爬坡阻力。故有TemaxIgli0Trr_mg(fcossin)=mg'-maxiiiaxmaxiiiax式中m----汽車總質(zhì)量;g—重力加速度；TemaxIgli0Trr_mg(fcossin)=mg'-maxiiiaxmaxiiiax式中m----汽車總質(zhì)量;g—重力加速度；f—滾動阻力系數(shù);rr----驅(qū)動輪的滾動半徑；Temax----發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩；i0—王減速比；4----汽車傳動系的傳動效率。巾ma=0.7?0.8”取0.90a通常取16.70f=0.0076+0.000056=0.02根據(jù)則由最爬坡度要求的變速I檔傳動比為igi>2.55驅(qū)動車輪與路面的附著條件：T_i「emaxig1T..^.:rr2求得的變速器I檔傳動比為:i...Fnfig1-Ti…emax'0t=4.25式中：Fn——驅(qū)動輪的地面法向反力，F(xiàn)n=mg;約為60%mg小----著系數(shù)（良好干燥路面取0.8）本設(shè)計傳動比范圍為2.55<igi<4.25igi取2.63、變速器各擋傳動比的確定按等比級數(shù)分配其它各擋傳動比，即：iglig2ig3ig4ig5；=；=；—=；—=；—=qig2ig3ig4ig5ig6式中：q一常數(shù)，也就是各擋之間的公比；因此，各擋的傳動比為54三q3■2■ig4=q，ig5=q=1.329(1.5)所以各擋傳動比與I擋傳動比的關(guān)系：ig2=JT=1.823,ig3=JT=1.385,i三q3■2■ig4=q，ig5=q=1.329(1.5)所以各擋傳動比與I擋傳動比的關(guān)系：ig2=JT=1.823,ig3=JT=1.385,ig4=5i2i=1.053,ig5=0.81.3初選中心距A=KA3,Temaxi1-g(1.6)=63.94mm中心距圓整為64mm式中：A為中心距(mm；KA為中心距系數(shù)，轎車：KA=8.9~9.3;Temax為發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩(Nm)；i1為變速器一擋傳動比；3g為變速器傳動效率0.90；轎車變速器的中心距在60~80mm變化范圍。初取A=64mm變速器的外形尺寸轎車四檔變速器殼體的軸向尺寸3.0~3.4A。即L=(3.0~3.4)X64=192?217.6mm齒輪參數(shù)的選擇1、齒輪模數(shù)的選取對于轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些；綜上所述：一擋二擋三擋四擋五擋模數(shù)為3;2、壓力角壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；在本設(shè)計中變速器齒輪壓力角a取20°;3、螺旋角斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，不希望用過大的螺旋角；而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。乘用車變速器：兩軸式變速器為20°~25°斜齒輪螺旋角B取23°;4、齒寬應(yīng)注意齒寬對變速器的軸向尺寸，齒輪工作平穩(wěn)性，齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時受力的均勻程度均有影響。通常根據(jù)齒輪模數(shù)m的大小來選定齒寬：斜齒：b=KM,K(6.0~8.5)取7各擋b=21mm5、齒頂高系數(shù)現(xiàn)在規(guī)定取1.00或更大本次設(shè)計取1.00第2章齒輪的設(shè)計在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可更據(jù)變速器的擋數(shù)，傳動比和傳動方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)。圖2.1齒輪分配簡圖KJ。］—上r79KJ。］—上r79亍T?1112±I??-138-131-一軸一擋齒輪2-二軸一擋齒輪3-一軸二檔齒輪4-二軸二擋齒輪5-一軸軸三擋齒輪6-二軸三擋齒輪7-一軸四檔齒輪8-二軸四檔齒輪9-一軸五檔齒輪10-二軸五檔齒輪11-一軸倒檔12-二軸倒檔齒13-倒檔齒輪齒數(shù)的確定計算一擋齒數(shù)24cosBzh=

4/3=23°(2.1)(2.2)(2.1)(2.2)i1=z2=2.4

zZh=39.27取整Zh=40齒數(shù)取整得：二二11,z2=29對中心距A進(jìn)行修正

(2.3)A_mnZh(2.3)2cos:A=64.98取整得A0=64mm4為標(biāo)準(zhǔn)中心矩。計算二擋齒數(shù)Z4i2=—Z3A)=mnk，Z4)2cos:已知：A)=mnk，Z4)2cos:已知：Ao=64mmi2=1.823,m*3,2=23°;將數(shù)據(jù)代入上（2.1(2.2)兩式,齒數(shù)取整得:均二13,z4=272.1.32.1.3計算三擋齒輪齒數(shù)A0已知：A0=64mmi3=1.385,A0已知：A0=64mmi3=1.385,mn=3,Z6i3=一Z5mn(Z5.Z6)2cos:2=23；將數(shù)據(jù)代入上（2.1(2.2)兩式,齒數(shù)取整得：二17,-23齒數(shù)取整得：二17,-232.1.4計算四擋齒輪齒數(shù)i4Z7_mn(Z7Z8)02cos:已知：A0已知：A0=64mmi4=1.053,mn=3,P=23二；將數(shù)據(jù)代入上（2.1(2.2)兩式,齒數(shù)取整得：一齒數(shù)取整得：一19,-212.1.5計算五擋齒輪齒數(shù)Z10iZ10i5：Z9mn(Z9Z10)2cos:已知：A0=64mimi5=0.80,mn=3,P=23,將數(shù)據(jù)代入上（2.1）、（2.2）兩式,齒數(shù)取整得：二23,二?二17計算倒擋齒輪齒數(shù)初選倒擋軸上齒輪齒數(shù)為乙2=22,輸入軸齒輪齒數(shù)乙1二12,為保證倒擋齒輪的嚙合不產(chǎn)生運(yùn)動干涉齒輪11和齒輪13的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙，即滿足以下公式：（41+，嚴(yán)+2mn+0.5=A0（2.4）2cos11已知：Ph=23；mn=3.0,A0=64mm把數(shù)據(jù)代入（2.4）式，齒數(shù)取整，解得：，%=23則倒擋傳動比為：4_Z13_%一二一2.09輸入軸與倒擋軸之間的距離：mn(Zmn(Z11Z12)2cosF3(1222)2cos23=55.4=55mm輸出軸與倒擋軸之間的距離:74(/+%)o_/4mm2cospx12.2齒輪變位系數(shù)的選擇此次設(shè)計的螺旋角均選擇為23-0計算一擋齒輪變位系數(shù)修正中心距64.98mm（z.+?。?(2.5)4=—~=64t98mm

Zeesp(2.5)端面壓力角TOC\o"1-5"\h\z,tan二ntan20?0/。公、0tt=arctan-一arctan21.57（2.6）端面嚙合角d—arccosf——cosa）4（2.7）=19.2齒輪總變位系數(shù)為億+馬）（加武一沁《）土—=~2tana（2.8）=-0.151經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊X1=0.08x2=xv-x1=—0.151-0.08=-0.235計算二擋齒輪變位系數(shù)根據(jù)公式（2.5）、（2.6）、（2.7）、（2.8）可得：修正中心距（均十%）制”_2蒼丁—6498mm,端面壓力角0ft=arctantan",=21.570端面嚙合角且

af-arccos（—cosa）=o齒輪總變位系數(shù)為（z3+%）（"加7,一加R）"2tana=-0.25經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊X3=0.04X4=x7—x3=-0.29計算三檔齒輪變位系數(shù)根據(jù)公式（2.5）、（2.6）、（2.7）、（2.8）可得：修正中心距A=64.98mm端面壓力角：t=21.57端面嚙合角=19.2齒輪總變位系數(shù)為（z5+inva'1-%-2tana=0.6經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊：%=0.33x6=xv-x5=0.6-0.33=0.27計算四檔齒輪變位系數(shù)根據(jù)公式（2.5）、（2.6）、（2.7）、（2.8）可得：修正中心距A=64.98mm端面壓力角：t=21.57端面嚙合角=19.2齒輪總變位系數(shù)為（z7+加優(yōu)-）—2tana=0.6經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊X7=0.31x8=xt—x7=0.29計算五檔齒輪變位系數(shù)根據(jù)公式（2.5）、（2.6）、（2.7）、（2.8）可得：修正中心距A=64.98mm端面壓力角:t=21.57端面嚙合角=19.2齒輪總變位系數(shù)為(z7+zs9=2tantz=0.6經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊x9=0.28x10=x^—x9=0.32計算倒檔齒輪變位系數(shù)根據(jù)公式（2.5）、（2.6）、（2.7）、（2.8）可得:輸入軸與倒擋軸中心距修正A=64.98mm端面壓力角：t=21.57端面嚙合角A,55……a=arccos(——cos6)=arccos(cos21.571=22.6A055.4齒輪總變位系數(shù)為z1142j〔inv-：,-inv：tx一一2tan：1222inv21.57-inv22.6一2tan20=0.14經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊Xii=0.11

X12=xv—Xii=0.03輸出軸與倒擋軸中心距修正2cosp=73.32mm：t：t=21.57月a月af=arccos（一cosa）

40=20.8齒輪總變位系數(shù)為Z|3Z|2iiinv->,-inv：t

x二二-2tan：2522inv21.57-inv20.8一2tan20=-0.13經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊x12=0.03Xi3=X￡—X12=—0.162.3各擋齒輪主要參數(shù)的確定一擋齒輪參數(shù)4Zi+Za

4=汽理論中心距--(2.9)=64.98mmj_4-4Ajt中心距變動系數(shù)(2.10)=-0.32齒頂降低系數(shù)一0.165(2.11)(經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊得備取-0.155)

分度圓直徑d1=分度圓直徑d1=z1mn=35.84mmC0Si（2.12）d2=Z2mn=94.51mm

cosf齒頂高h(yuǎn)ai=han「=nm=2.94mm（2.12）ha2=han2一二nmn=2.13mm（經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊得益取0.145芻取-0.125）齒根高h(yuǎn)f1='：hanCn-1m=3.315mm（2.13）hf2=hanCn-2mn=4.125mm齒頂圓直徑da產(chǎn)d12nq41.72mm（2.14）da2=d22%=94.77mm齒根圓直徑df1=4-2hf1=29.21mm（2.15）df2=d2-2hf2=86.26mmFZ1i總工式=+=14當(dāng)量齒數(shù)（2.16）Z2Zn=——37

cos-基圓直徑db1=d1cos：=33.67mm（2.17）db2=d2cos：=88.84mm二擋齒輪參數(shù)根據(jù)公式（2.9）、（2.10）、（2.11）、（2.12）、（2.13）、（2.14）、（2.16）、（2.17）可得：理論中心距64.95mm，、一一心=4T=-032中心距變動系數(shù)齒頂降低系數(shù)，一0.06齒頂降低系數(shù)（經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊得當(dāng)取-0.26）分度圓直徑d）迎分度圓直徑d）迎3cos-=42.36mm2d4=Z4mn=87.99mm

cos：2齒頂高h(yuǎn)a3^'han-3;nm=2.94mmha4=：i.han4一＜mn=1.98mm（經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊得盤取0.044取-0.28）齒根高h(yuǎn)f3=hanCi-3mn=3.63mmhf4=hanCn-4mn=4.59mm齒頂圓直徑da3=d3,2ha3=48.24mmaada4=d42ha4=91.95mm齒根圓直徑df3=d3-2hf3=35.1mmdf4=d4-2hf4=78.81mmZn——今—大I?當(dāng)量齒數(shù),Z4Zn=-3^-35

cos-基圓直徑db3=d3cos：=39.8mmdb4=d4cos：=82.68mm三擋齒輪參數(shù)根據(jù)公式（2.9）、（2.10）、（2.11）、（2.12）、（2.13）、（2.14）、（2.16）、（2.17）可得:理論中心距工此-4-鳥-Q32中心距變動系數(shù)齒頂降低系數(shù)--0.28分度圓直徑d5=Z5mn=55.4mm5cos3d6=Z6mn=74.94mm

cos飛齒頂高齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑當(dāng)量齒數(shù)基圓直徑2.3.4四擋齒輪參數(shù)根據(jù)公式（2.9）、理論中心距中心距變動系數(shù)齒頂降低系數(shù)分度圓直徑齒頂高h(yuǎn)a5=han5二nm=2.92mmha6h「han6-；「nmn=2.73mm(經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊得2取0.253g取0.191)hf5=：「：hancn—5m=2.99mmhf6=hanCn一6mn=3.17mmda5=d52ha5=61.24mmda6=d62ha6=88.42mmdf5=d5-2hf=49.42mmdf6=d6-2hf6=68.59mm了Z522Zn-s—xCOSp^=^-^29cosdb5=d5cos[=52.05mmdb6=d6cos：=70.42mm（2.10）、（2.11）、（2.12）、（2.13）、（2.14）、（2.16）、2￡1±^加二2cosB64.98--:=-0.3513（經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊得4取-0.0313）d7=＞叫=61.92mmcos-4d8=z8mn=68.44mmcos-4ha7=han70nm=4.98mm(2.17)可得ha8=han8-二nmn=4.93mm（經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊得。取0.309費(fèi)取0.291）齒根高齒頂圓直徑齒根圓直徑當(dāng)量齒數(shù)基圓直徑2.3.5五擋齒輪參數(shù)根據(jù)公式（2.9）、理論中心距中心距變動系數(shù)齒頂降低系數(shù)分度圓直徑齒頂高h(yuǎn)f7=Wanc“n-7m=2.82mmhf8=：「：han%-8mn=2.88mmda7=d72h=771.88mmdas%2ha8=78.29mmdf7=d7-2hf7=56.274mmdf8=d8-2hf8=62.686mm_NsZn-—R77cos3PL'db7=d7cos：=58.18mmdb8=d8cos[=64.31mm（2.10）、（2.11）、（2.12）、（2.13）、（2.14）、（2.16）、（2.17）可得:.Z9+Zio石~門網(wǎng)=64.98mm2cosP（經(jīng)查機(jī)械設(shè)計手冊得-=0.6）'1_產(chǎn)-0.28d9d10ha9z9mn=74.9mmcos：5z10mn=55.4mmcos5=han9一二nEn=3mmhai0=han10—二nmn=3.12mm齒根高h(yuǎn)f9=han-Cn"-9mn=2.91mmhfi0=hanCn-iomn=2.79mm齒頂圓直徑da9=d9,2ha9=80.9mmaadaio=di02hai0=61.64mm齒根圓直徑df9=d9-2hf9=69.08mmdf10-d|0-2hf10=49.82mm,t乙=j~—30當(dāng)量齒數(shù)-rZ1OZ。=-Y-X22

cosp基圓直徑db9=d9cos二=70.38mmdb10=di0cos：=55.35mm2.3.6倒擋齒輪參數(shù)根據(jù)公式（2.9）、（2.10）、（2.11）、（2.12）、（2.13）、（2.14）、（2.16）、（2.17）可得:理論中心距AR=Z-—―mn=55.4mm2cosB,fZ13+Z124二:——丁加=73.33mm2cosp中心距變動系數(shù)飛=0.13mn"4--——023,m視齒頂降低系數(shù)%='-n=0.01二n'=-n=0.01n分度圓直徑d11=z11mn=39.1mmcos-Rd12=z12mn=71.7mmcos-R

d13=Zl3mn=75.0mmcos:r齒頂高h(yuǎn)a11=han,；1-；-%mn=3.3mmha12=han12一：nEn=3.06mmha13=han13-0n=2.49mm齒根高h(yuǎn)f11=han-Cn"-；1mn=3.42mmhf12=hanCn-12mn=3.66mmhf13h「：hanCn_13mn=4.23mm齒頂圓直徑da11=d112ha11=45.0mmda12=d122ha12=77.82mmda13-d132ha13=79.98mm齒根圓直徑df11=%-2hf11=32.26mmdf12=d12-2hf12=64.38mmdf13=d|3-2hf13=66.54mm當(dāng)量齒數(shù)Z11當(dāng)量齒數(shù)Zn=cos^、16Z12Zn:cos^:282.4齒輪的校核變速器齒輪彎曲強(qiáng)度校核齒輪彎曲強(qiáng)度校核（斜齒輪）(2.18)F1K二(2.18)btyK

,、,2Tg式中Fi——圓周力(N),Fi=——；dTg計算載荷（N?mm）;d節(jié)圓直徑（mm）,dmnz,mn為法向模數(shù)（mm）；———斜齒輪螺旋角（°）;K二一一應(yīng)力集中系數(shù)，K二二1.50;b齒面寬（mm）;t法向齒距，t=nmn；y一一齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)Zn=Y^在齒形系數(shù)圖3.2中查得;cos3-圖2.2圖2.2齒形系數(shù)圖將上述有關(guān)參數(shù)據(jù)代入公式（2.18）,整理得到(2.19)2Tgcos1K.(2.19)二w二^^二zmnyKcK1、計算各齒輪傳遞的軸的轉(zhuǎn)矩

I軸Ti=Temax=166X103NmmII軸一擋T2=T1ia1=166X103>2.4=398.4103NmmgI二擋T3=r166X103>1.823=302.62103Nmm三擋T4=T1ig3=166X103X.385=229.91103Nmm四擋T5二T1ig4=166X103>1.053=174.7103Nmm五擋T6二T1ig5=166X103>0.8=132.8103Nmm倒擋T7=[igR=166X103>2.08=346.94103Nmm2、一檔齒輪校核主動齒輪：已知：4=166X103Nmm；P=23二；KCT=1.5；mn=3mm；Kc=7.0;K￡=2.0;,查齒形系數(shù)圖3.1得：y=0.12,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得：=26&21Mpa從動齒輪:已知：4=166X103>2.4=398.4X03Nmm；P=23二；^^=1.5；mn=3mm；Kc=7.0;Ks=2.0;查齒形系數(shù)圖3.1得：y=0.133,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式,-240.32MPa3、二檔齒輪校核主動齒輪：已知：=166X103Nmm；;=23;K「=1.5；mn=3mm；Kc=7.0K.=2.0;查齒形系數(shù)圖3.1得：y=0.127,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得:271cos271cosJ花W%yKfKg,JflIL-c=233.93MPa從動齒輪:已知：4=302.62X03NmmNmm；P=23：；Kr=1.5;m=3mm；(=7.0;ncK=2.0;查齒形系數(shù)圖3.1得：y=0.128,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得:汽8spKa~3..-203.72MPa4、三檔齒輪校核已知：=166已知：=166X103Nmm；=23；K；_=1.5;mn=3mm；;K；=2.0;Kc=7.0查齒形系數(shù)圖1.1得:查齒形系數(shù)圖1.1得:y=0.161,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得:2TScos/5^_

7izsn^yKcKs~14L1MPa從動齒輪:已知：?=229.91X03Nmm；:=23;K...=1.5；已知：?=229.91X03Nmm；:=23;K...=1.5；mn=3mm;Kc=7.0;2.0；查齒形系數(shù)圖1.1得:y=0.163,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得:27；COS下凡%"3yr=142.68MPa萬即%yK&5、四檔齒輪的校核主動齒輪：已知：4=166X103Nmm；:=23；K...=1.5；m,3mm；Kc=7.0;nc2.0；查齒形系數(shù)圖1.1查齒形系數(shù)圖1.1得:y=0.162,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得:=125.47MPa從動齒輪:2.0；已知：%=174.7X03Nmm;2=23;K^=1.5；mn=3mm；Kc2.0；查齒形系數(shù)圖1.1得：y=0.161,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得:2Tcos=3v>=120.21Nrrmi『叫盧A6、五檔齒輪的校核主動齒輪：

已知：=166X103Nmm；一：=23；K；；=1.5;mn=3mm；Kc=7.0;查齒形系數(shù)圖1.1得：y=0.162,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得:2TScos外二3y.-103.65MPa京/叫yk人從動齒輪:已知：4=132.8X03Nmm；P=23，Ka=1.5；n=3mm；Kc=7.0;3=2.0;K=2.0;Wio二2Tcos一一3r二3=2.0;K=2.0;Wio二2Tcos一一3r二二11219MPa7、倒檔齒輪的校核主動齒輪：已知：=166X103Nmm；:=23;K...=1.5；m,3mm；(=7.0;nc查齒形系數(shù)圖1.1得：y=0.118,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得:2Tgcos2TgcosRK年=272.75MPa從動齒輪：已知：4從動齒輪：已知：4=346.94R03Nmm；P=23';Kg-=1.5；mn=3mm；Kc=7.0;K.=2.0;查齒形系數(shù)圖1.1得：y=0.149,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得:?rz^yKc?rz^yKcKs=235.54MPa倒擋齒輪:&=2.0;已知：=166X103Nmm；=23;K；：-=1.5；mn=3mm；Kc=7.0;&=2.0;查齒形系數(shù)圖1.1得：y=0.142,把以上數(shù)據(jù)代入（2.19）式，得:wl22TScospKG_wl2叫￡123.62MPa對于轎車當(dāng)計算載荷取變速器輸入軸最大轉(zhuǎn)距時，其許用應(yīng)力不超過180~350MPa以上各檔均合適。

齒輪接觸應(yīng)力校核FE11.%=0.418—（一+一）（2.20）j\b7b式中Cj——輪齒接觸應(yīng)力（MPa）;F——齒面上白^法向力（N）,F=-F—ss_2TgFi圓周力（N）,Fi=;dTg——計算載荷（Nmm）;d為節(jié)圓直徑（mm）;a——節(jié)點(diǎn)處壓力角，P為齒輪螺旋角；E——齒輪材料的彈性模量2.1父105（MPa）;b齒輪接觸的實(shí)際寬度（mm）b=21mm；Pz,Pb主從動齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm）,斜齒輪；斜齒輪；zj”；cos-Db%、%主從動齒輪節(jié)圓半徑（mm）將作用在變速器第一軸上的載荷Temax作為作用載荷時，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)2力［%］見表12表1.2變速器齒輪許用接觸應(yīng)力齒輪仃j/Mpa滲做的車匕液體碳氮共滲齒輪一■檔和倒檔1900-2000950-1000常嚙合齒輪和高檔齒輪1300-1400650-7001、一檔齒輪接觸應(yīng)力校核根據(jù)公式（2.20）可得

主動齒輪：d=35.85mmF=9260.8N2TgFi=—=10706.2NdH=7.235FF11二ji=0.418、b（:；）=1885.8<[oj]從動齒輪:d=95.51mmF=9644.7N2TgF1=—=8342.58Nd:b=19.27二j2=0.418廠手（［］）=1789.8<［二j］2、二檔齒輪接觸應(yīng)力校核根據(jù)公式（2.20）可得主動齒輪：d=42.36mmF=9060.87N2TgF1=-=7837.58Nd巳=8.54二j3二j3二。418FE：）=1657.02<[;j]■b從動齒輪:

d=87.99mmF=7952.11N2TgF1=—=6878.5Nd7b=17.75；”4；”4=0.418:—)=1552.33<[cj]「b3、三檔齒輪接觸應(yīng)力校核根據(jù)公式（2.20）可得主動齒輪：d=55.40mmF=6927.59N2TgFi=」=5992.3NdFE11二j5=0.418,b(——)=1372.29<[;j]從動齒輪：d=74.95mmF=7092.58N2TgFi=6135.02Nd；b=15.12rj6=0.418rj6=0.418一一)=1388.54([二j]：'b4、四檔齒輪接觸應(yīng)力校核

根據(jù)公式（2.20）可得主動齒輪：d=61.92mmF=6198.36N2TgF1='=5361.53Nd：z=12.49FE11-7=0.418,b（::）=1285.03<[;j]從動齒輪：d=68.44mmF=6523.49N=5642.76NR=13.81FE11"8=0.418.（一：）=1318.3<[二j].b6:b5、五檔齒輪接觸應(yīng)力校核根據(jù)公式（2.20）可得主動齒輪：d=74.95mmF=4768.38N2TgF1=-=4429Nd：z=15.12FE11二j9=0.418,b（??）=961.05<[-j]

從動齒輪：d=55.40mmF=5542.5N2TgFi=—=4794Nd：'b=22.36-10=0.4181-10=0.4181：—)=1036.13<[二j]:b6、倒檔齒輪接觸應(yīng)力校核根據(jù)公式（2.20）可得主動齒輪：d=39.1mmF=9816.3N2TgF1=8491NdDz=7.89從動齒輪：d=74.96mmF=10741.4N2TgF1=-=9256.67Nd”5.13倒擋齒輪d=71.69mmF=5353.86N2TgF1=-=4631.05Nd兀=14.46FE11二〃1=0.418、（：：）二1818V[二j]bb:z:bai12=0.418FE（工jb：z1r,:—）=1898.85<[cj]%13=0.418將61：一）=1124.8<[；、]:b二j12=0.418檸1+二j12=0.418檸■z-b齒輪材料20CrMnTi其表面滲碳處理Mn=m=3滲碳層0.8-1.2mm齒輪表面硬度為HRC58-63心部硬度HRC33-48

第3章軸的設(shè)計及軸的強(qiáng)度校核軸的結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計在已知兩軸式變速器中心距A時，軸的最大直徑d和支承距離L的比值可在以下范圍內(nèi)選取：對輸入軸，d/L=0.16?0.18;對輸出軸，d/L定0.18?0.21。輸入軸花鍵部分直徑d（mm）可按下式初選取：d=K3*x（3.1）式中K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，K=4.0?4.6;Temax一—發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N.m）。輸入軸花鍵部分直徑為4=（4。?4.6）E初選輸入、輸出軸支承之間的長度L=232mm。按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件確定軸的最小直徑為(3.2)di。1033P(3.2)0.2[]■.N式中d軸的最小直徑（mm）；[口一一軸的許用剪應(yīng)力（MPa）;P一—發(fā)動機(jī)的最大功率（kw）；n發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速（r/min）。將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（2.2）式，得：J9550X103'J9550X103'0.2日=19.3mm所以，選擇軸白^最小直徑為20mm軸的校核軸的校核是確保變速器使用壽命和安全性的必要過程軸的剛度校核軸在垂直面內(nèi)撓度為fc,在水平面內(nèi)撓度為fs和轉(zhuǎn)角為6,可分別用下式計算

_22(3⑶(3.4)(3(3⑶(3.4)(3⑸fs_2.fs_2.2F2ab3EILF1abb-a

o=:3EIL式中Fi——齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）;F2——齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）;E——彈性模量（MPa）,E=2.1X05MPa；I——慣Tt矩（mm4）,對于實(shí)心軸，I=同4/64；d——軸的直徑（mm）,花鍵處按平均直徑計算；a、b齒輪上的彳用力距支座A、B的距離（mm）;L支座間的距離（mm）。軸的全撓度為f=Jf；+fs2E0.2mm。軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為〔fc】=0.05?0.10mm,【fsL0.10?0.15mm。cs齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過0.002rad齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過0.002rad。1、輸入軸的剛度計算（1）一檔工作時:『宗二9260SNr_rtan園_

馬一馬碉—3694.41N:''"：l3930.97N輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算：已知：a=22.5mm；b=229.5mm；L=252mm；d=20mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.3）、（3.4）、5）得到：2,2f_Fr1ab二n「；二?,|「；?：：..!.：；］［］匚［fc——3EIL

2.2fsFt1fs3EILf=,fc2fs2='.0.07420.1082=0.131<0.2mmFrXab(b-a)二"-二0.0019<0.002rad.yhlL（2）二檔工作時:d;一7543.K2Ntan：ntan20Fr3=Ft3n-7543.82=2982.86Ncos2cos23Fa3=Ft3tan'-2=7543.82tan23=3202.16Na。132輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算:已知：a=80.5mm；b=171.5mm；L=252mm；d=22mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.3）、（3.4）、(3.5)得到:fcFr3afcFr3a2b22982.8680.52171.52643EIL___5___4__32.1103.1422252=0.068：二[fc]=0.05?0.10mmFt3a2Ft3a2b23EIL一__2.一._2_7543.8280.5171.564――■一5-，_432.1103.1422252=0.14:二[fc]=0.1?0.15mm=fc2fs2=J0.06820.142=0.16<0.2mm=fc2fs2=J0.06820.142=0.16<0.2mmcs._Fr3ab(b-a)3EIL(3)三檔工作時：2982.8680.5171.5(171.5-80.5)64___5___4__32.1103.1422252-0.0005:二0.002==5840,92NF=Ftan二nFr5-Ft5:cos-3=5840.92tan20=2368.54N

cos23Fa5=冗tan飛=5840.92tan23=2869.03N輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算:已知：a=112mm；b=140mm；L=252mm；d=26mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.3）、（3.4）、得至上fc一22Fr5ab3EIL222946.5511223140fc一22Fr5ab3EIL222946.551122314026432.11053.14264252=0.036：：：[fc]=0.05~0.10mmfs一22Ft5ab3EIL5840.9211221402641-75ZT~4~~732.1103.1426252=0..089<[fc]=0.1~0.15mmf=.f?fj=；0.06820.142-=0.096.0.2mmFr5ab(b-a)3EIL2368.54112140(140-112)64-32.11053.14264252=0.0001:二0.002（4）四檔工作時:2T=-j7=4824.75NFr7=FFr7=Ft7tan:ncos：4=4824.751956.47Ncos23Fa7=Ft7tan'-4=4824.75tan23,=2369.89N輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算：已知：a=152mm；b=100mm；L=252mm；d=32mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.3）、（3.4）、5）得到：fcfc3EIL_2.一2一1956.4715210064~—~-5-_432.1103.1432252=0.02:[fc]=0.05~0.10mm2,2F2,2Ft7ab3EIL32.11053.14324252.一2.一2一4824.7515210064=0.05：二[fc]=0.1~0.15mm._._Fr7ab(b-a)3EIL(5)五檔工作時：=0.00005:二0.002f=\/fc___5___4__fs2=、0.0220.052___5___4__1956.47152100(152-100)64Fr9=Ft9tan二ncos5=4268.14的20=1730.76N

cos23Fa9=FFa9=Ft9tan飛輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算:

已知：a=174.25mm；b=77.75mm；L=252mm；d=25mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3⑶、、(3.5)得到:fc一22Fr9fc一22Fr9ab99_1730.76174.25277.752643EIL_____5____432.1103.1425252=0.016:二[fc]=0.05~0.10mmfs一22fs一22Ft9ab3EIL一_22-4268.14174.2577.7564—-'~5"-'_432.1103.1425252=0.04“fc]=0.1~0.15mmf=.fc2—fs'=\f=.fc2—fs'=\：0.01620.04r-0.043<0.2mmFr9ab(b-a)3EIL1730.76174.2577.75(174.25-77.75)64_____5____432.1103.1425252=0.0001:二0.002(6)倒檔工作時:手一860L06Ntan二nFr11-Ft11-cosRtan20=8601.063437.56Ncos23Fa11=Ft11tanR=8601.06tan23=3901.61N輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算：已知：a=227.5mm；b=24.5mm；L=252mm；d=20mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3.3)、(3.4)、5)得到：2.2F2.2Fr11ab

3EIL_2__2_3437.56227.524.56432.11053.14204252=0.017：：[fc]=0.05~0.10mmfs一22fs一22Mab3EIL8601.06227.5224.526432.11053.14204252=0.043；[fc]=0.1~0.15mmf=.fc2fs2=0.01720.0432=0.046一0.2mmFr11ab(bFr11ab(b-a)3EIL=0.0006:二0.00232.11053.142042522、輸出軸的剛度計算(1)一檔工作時:27；^2=n?=8739.42N

%tan：ntan20Fr2=Ft2-=8739.423455.61Ncos:1cos23

Fa2=Ft2tan：1=8739.42tan23=3709.66Na2t2I輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算：已知：a=35.5mm；b=214.5mm；L=252mm；d=39mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.3）、（3.4）、5）得到：fc22Fr2fc22Fr2ab3EIL____2__2-3455.6135.5214.5641-75ZT-4~732.1103.1439252=0.011“fc]=0.05~0.10mmfs2,2Ffs2,2Ft2ab3EIL_2__2-8739.4235.5214.56432.11053.14394252=0.028<[fc]=0.1~0.15mmf=.fc2fS2~0.01120.0282=0.006<0.2mmFr2ab(b-a)o二3EIL3455.6135.5214.5(214.5-25.5)64I-_5I__4~~f=.fc2fS2~0.01120.0282=0.006<0.2mmFr2ab(b-a)o二3EIL3455.6135.5214.5(214.5-25.5)64I-_5I__4~~32.1103.1439252=0.00008:二0.002rad（2）二檔工作時:2T/；4=-tt-7130J0N.4'4咔4歌=7130.10翳=2819誣Fa4=Ft4tan=7130.10tan23=3026.55N輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算:已知：a=81.5mm；b=170.5mm；L=252mm；d=34mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.3）、（3.4）、(3.5)得到:fc一22Fr4ab3EIL2819.2881.52170.526454=0.052：二[fc]=0.05~0.10mm32.1103.1434252fs22Ft4a2b23EIL7130.1081.52170.5264540.132”fc]=0.1~0.15mm32.1103.1434252ftJfc2fs2-=、/0.05220.1322=0.14三0.2mmFr4ab(b-a)2819.2881.5170.5(170.5-81.5)643EIL（3）三檔工作時:32.11053.14344252=0.0002<0.002Fr6=Ft6tan-^=5825.85tan20=2362.43N

cos-3cos26.16Fa6=Ft6tan1=5825.85tan26.16=2861.62N輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算：已知：a=103.25mm；b=148.75mm；L=252mm；d=30mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3.3)、D、(3.5)得到：fc力％2fc力％23EIL_22-2362.43103.25148.756432.11053.14304252=0.036“fc]=0.05~0.10mmfs一22fs一22Ft6ab3EIL225825.85103.252148.7526432.11053.14304252=0..041：：[fc]=0.1~0.15mmfuJfc2f：=-0.03620.0412=0.054E0.2mmFr6ab(b-a)2362.43103.25148.75(148.75-103.25)64=-r^=54=0.0012:二0.0023EIL32.1103.1430252(4)四檔工作時：―二多二482Z79NFr8=^^n^=4822.79的20=1955.68Ncos-4cos26.16Fa8=Ft8tan，=4822.79tan26.16=2368.93N輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算:已知：a=152.75mm；b=99.25mm；L=252mm；d=25mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3.3)、1)、(3.5)得到：fcFr8afcFr8a2b23EIL22-1955.68152.7599.256432.11053.14254252=0.043<[fc]=0.05~0.10mmfs2.2fs2.2Ft8ab3EIL__2__2—4822.79152.7595.25645_4__32.11053.14254252=0.1"fc]=0.1~0.15mmf=J%2fsf=J%2fs2二聽0.04320.12=0.109三0.2mm._」8ab(b-a)3EIL1955.68152.7599.25(152.75-99.25)6432.11053.14254252=0.0001:二0.002(5)五檔工作時:FMoFtio=FMoFtio=4227.54Ntan二n

cos!：%tan20二4277.541714.30Ncos23Fa10=Ft10tan5=4227.54tan23=2076.54Naio1105輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算：已知：a=182.25mm；b=69.75mm；L=252mm；d=25mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.3）、D、（3.5）得到：fc2Ufc2U2Fr10ab3EIL_22_1714.30182.2569.7564~~~~~4_32.1103.1425252=0.028二[fc]=0.05?0.10mm3EIL22-4227.54182.2569.753EIL22-4227.54182.2569.756432.11053.14254252-0.068<[fc]=0.1?0.15mmf二1f~f--'0.02820.0682-0.073<0.2mmcsFr10ab(bFr10ab(b-a)3EIL=0.0002:二0.00232.11053.14254252（6）倒檔工作時:r_27；_耳is二-T7-469L62HFr13=Ft13;tan^=4691.62tan20=1875.09Ncos:Rcos23Fa13=Ft13tan：R=4691.62tan23=2128.21N輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計算:已知：a=234mm；b=18mm；L=252mm；d=20mm,把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.3）、（3.4）、j）得到：Fr13a2Fr13a2b2I3EIL_2_2一1875.09234186432.11053.14204252=0.009二[fc]=0.05?0.10mmfs一22fs一22Ft13ab3EIL4691.6223421826432.11053.14204252=0.024二[fc]=0.1?0.15mmf=.fc2fs2=0.00920.0242=0.026三0.2mmFr13ab(b-a)3EIL3.2.2軸的強(qiáng)度校核Fr13ab(b-a)3EIL3.2.2軸的強(qiáng)度校核135.911875.0923418(234-18)64z4=0.0004:二0.00232.11053.14204252變速器在一檔工作時，對輸入軸校核。計算輸入軸的支反力。4=-77=8461.92\.4Fr1=Ft1tan^1=8461.92tan20=3437.88N

cos：1cos23Fal月=8461.92xm23.;=4196.85N.已知：a=22.5mm；b=229.5mm；L=252mm；d=20mm。(1)垂直面內(nèi)支反力對B點(diǎn)取矩，由力矩平衡可得到C點(diǎn)的支反力，即

Fva-Fvb=FrL1L,L,FrFva-Fvb=FrL1L,L,Fra一Fad=FvbL2將有關(guān)數(shù)據(jù)代入(3.6)、(3.7)式，解得，F(xiàn)va=2907.05N同理，對A點(diǎn)取矩，由力矩平衡公式可解得，F(xiàn)vb=530.83N(2)水平面內(nèi)的支反力由力矩平衡和力的平衡可知,FAHa-FBHbFah'Fbh=Ft將相應(yīng)數(shù)據(jù)代入(3.8)、(3.9)兩式，得到:Fah-7656.81NFbh=80511N(3)計算垂直面內(nèi)的彎矩B點(diǎn)的最大彎矩為：MBA=MBA=FVAa=71222.73Nmm(3.10)(4)計算水平面內(nèi)的彎矩MBHMBH=FAHa187591N8mm(3.11)(5)計算合成彎矩(3.12)M=、mBa+mBh+T2(3.12)-201376Nmm作用在齒輪上的徑向力和軸向力，使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形，而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。在求取支點(diǎn)的垂直面和水平面內(nèi)的支反力之后，計算相應(yīng)的彎矩Mb、Mbh。軸在轉(zhuǎn)矩T和彎矩的同時作用下，其應(yīng)力為(3.13)M(3.13)'一二一二3W二d式中M=、，M2+M2H+T2(N.m);d軸的直徑(mm),花鍵處取內(nèi)徑;W抗彎截面系數(shù)（mm將數(shù)據(jù)代入（2.13）得M32M=二3"W二d33）。322013763-=131.34MPa3.14203在低檔工作時，！:J_400MPa,符合要求。2、輸出軸校核變速器在一檔工作時，對輸入軸校核。計算輸入軸的支反力。%=7=8450.05Ntantan20Fr2=Ft2———=8450.05=3433.06Ncos-1cos23Fa2二Kta”-8450.05tan26.38-4190.97N已知：a=35.5mm；b=216.5mm；（1）垂直面內(nèi)支反力對B點(diǎn)取矩，由力矩平衡可得到L=252mm；d=39mm。C點(diǎn)的支反力，即L1L,L,Fra—Fad-RbL2將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（3.6）、（3.7）式，解得，F(xiàn)va=2689.09N同理，對A點(diǎn)取矩，由力矩平衡公式可解得，F(xiàn)vb=743.9