CA1040轻型货车机械式变速器设计（CAD图纸全套完整）

要求相邻挡位之间的传动比比值在.以下，该制约小换挡工作越容易进行。

要求高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的传动比比值小。

近年来为了降低油耗，变速器的挡数有增加的趋势。

目前轿车般用个挡位，级别高的轿车变速器多用个挡，货车变速器采用个挡位或多挡。

装载质量在.的货车采用挡变速器，装载质量在的货车采用挡变速器。

多挡变速器多用于重型货车和越野车。

本设计为挡变速器。

.传动比范围变速器的传动比范围是指变速器最低挡传动比与最高挡转动比的比值。

传动比范围的确定与选定的发动机参数，汽车的最高车速和使用条件等因素有关。

目前轿车的传动比范围在之间，轻型货车在之间，其他货车则更大。

.各档传动比的确定主减速器传动比的确定发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为.式中汽车行驶速度发动机转速车轮滚动半径变速器传动比主减速器传动比。

由上文可知最高车速最高档为超速档，传动比车轮滚动半径由所选用的轮胎规格得到.发动机转速由公式.得到主减速器传动比计算公式最低档传动比计算按最大爬坡度设计，满足最大通过能力条件，即用档通过要求的最大坡道角坡道时，驱动力应大于或等于此时的滚动阻力和上坡阻力加速阻力为零，空气阻力忽略不计。

用公式表示如下.式中车辆总重量滚动阻力系数，对良好路面发动机最大扭矩，•主减速器传动比变速器传动比为传动效率车轮滚动半径最大爬坡度本设计为能爬的坡，大约。

由公式.得.已知.•.，把以上数据代入.式满足不产生滑转条件。

即用档发出最大驱动力时，驱动轮不产生滑转现象。

公式表示如下.式中驱动轮的地面法向反力驱动轮与地面间的附着系数对混凝土或沥青路面可取之间。

取.，把数据代入.式得所以，档转动比的选择范围是初选档传动比为.。

各档传动比的选定变速器的Ⅰ档传动比应根据上述条件确定。

变速器的最高档般为直接档，有时用超速挡，在本设计中最高档即为超速挡。

中间档的传动比理论上按公比为其中为档位数的几何级数排列，实际上与理论值略有出入，因齿数为整数且常用档位间的公比宜小些，另外还要考虑与发动机参数的合理匹配。

中心距的选择初选中心距可根据经验公式计算.式中变速器中心距中心距系数，商用车发动机最大输出转距为，•变速器档传动比为.变速器传动效率，取。

商用车变速器的中心距在范围内变化。

所以根据计算结果，初取。

变速器的外形尺寸变速器的横向外形尺寸，可以根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换档机构的布置初步确定。

影响变速器壳体轴向尺寸的因素有档数换档机构形式以及齿轮形式。

乘用车变速器壳体的轴向尺寸可参考下列公式选用当变速器选用常啮合齿轮对数和同步器多时，中心距系数应取给出系数的上限。

为检测方便，取整。

设计的是五挡变速器，初定轴向壳体尺寸为。

.齿轮参数模数的选取遵循的般原则为了减少噪声应合理减少模数，增加尺宽为使质量小，增加数，同时减少尺宽从工艺方面考虑，各挡齿轮应选用同种模数，而从强度方面考虑，各挡齿数应有不同的模数。

减少轿车齿轮工作噪声有较为重要的意义，因此齿轮的模数应选小对货车，减小质量比噪声更重要，故齿轮应选大些的模数。

低挡齿轮应选大些的模数，其他挡位选另种模数。

少数情况下汽车变速器各挡齿轮均选用相同的模数。

啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线齿轮。

由于工艺上的原应，同变速器的接合齿模数相同。

其取用范围是乘用车和总质量在的货车为。

选取较小的模数值可使齿数增多，有利换挡。

初选齿轮模数.齿轮法向模数.压力角压力角较小时，重合度大，传动平稳，噪声低较大时可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。

对商用车，为加大重合度已降低噪声，取小些。

变速器齿轮压力角为啮合套或同步器的接合齿压力角用螺旋角斜齿轮在变速器中得到广泛的应用。

选斜齿轮的螺旋角，要注意他对齿轮工作噪声齿轮的强度和轴向力的影响。

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。

试验还证明随着螺旋角的增大，齿的强度也相应提高。

不过当螺旋角大于时，其抗弯强度骤然下降，而接触强度仍然继续上升。

因此，从提高低挡齿轮的抗弯强度出发，并不希望用过大的螺旋角，以为宜而从提高高挡齿轮的接触强度和增加重合度着眼，应选用较大螺旋角。

斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。

设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡，以减少轴承负荷，提高轴承寿命。

因此，中间轴上的不同挡位齿轮的螺旋角应该是不样的。

为使工艺简便，在中间轴轴向力不大时，可将螺旋角设计成样的，或者仅取为两种螺旋角。

中间轴上全部齿轮的螺旋方向应律取为右旋，则第第二轴上的斜齿轮应取为左旋。

轴向力经轴承盖作用到壳体上。

挡和倒挡设计为直齿时，在这些挡位上工作，中间轴上的轴向力不能抵消但因为这些挡位使用得少，所以也是允许的，而此时第二轴则没有轴向力作用。

根据图可知，欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，需满足下述条件由于，为使两轴向力平衡，必须满足.式中，为作用在中间轴齿轮上的轴向力为作用在中间轴齿轮上的圆周力，为齿轮的节圆半径为中间轴传递的转矩。

最后可用调整螺旋角的方法，使各对啮合齿轮因模数或齿数和不同等原因而造成的中心距不等现象得以消除。

图.中间轴轴向力的平衡斜齿轮螺旋角可在下面提供的范围内选用商用车中间轴式变速器为初选的螺旋角齿宽应注意齿宽对变速器的轴向尺寸，齿轮工作平稳性，齿轮强度和齿轮工作时受力的均匀程度均有影响。

考虑到尽可能的减少质量和缩短变速器的轴向尺寸，应该选用较小的齿宽。

减少齿宽会使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，还会使工作应力增加。

使用宽些的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，使齿轮沿齿宽方向受力不均匀并在齿宽方向磨损不均匀。

通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽。

直齿，为齿宽系数，取为取斜齿，取，取第轴常啮合齿轮副的齿宽系数，可取大些，使接触线长度增加接触应力降低，以提高传动平稳性和齿轮寿命。

直齿斜齿齿顶高系数齿顶高系数对重合度轮齿强度工作噪声轮齿相对滑动速度轮齿根切和齿顶厚度等有影响。

若齿顶高系数小，则齿轮重合度小，工作噪声大但因轮齿受到的弯矩减小，轮齿的弯曲应力也减少。

因此，从前因齿轮加工精度不高，并认为轮齿上受到的载荷集中齿顶上，所以曾采用过齿顶高系数为的短齿制齿轮。

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.。

为了增加齿轮啮合的重合度，降低噪声和提高齿根强度，有些变速器采用齿顶高系数大与.的细高齿。

变位系数的选择原则齿轮的变位是齿轮设计中个非常重要的环节。

采用变位齿轮，除为了避免齿轮产生根切和配凑中心距以外，它还影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨性抗胶合能力及齿轮的啮合噪声。

变位齿轮主要有两类高度变位和角度变位。

高度变位齿轮副的对啮合齿轮的变位系数的和为零。

高度变位可增加小齿轮的齿根强度，使它达到和大齿轮强度想接近的程度。

高度变位齿轮副的缺点是不能同时增加对齿轮的强度，也很难降低噪声。

角度变位齿轮副的变位系数之和不等于零。

角度变位既具有高度变位的优点，有避免了其缺点。

有几对齿轮安装在中间轴和第二轴上组合并构成的变速器，会因保证各档传动比的需要，使各相互啮合齿轮副的齿数和不同。

为保证各对齿轮有相同的中心距，此时应对齿轮进行变位。

当齿数和多的齿轮副采用标准齿轮传动或高度变位时，则对齿数和少些的齿轮副应采用正角度变位。

由于角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用的较多。

对斜齿轮传动，还可通过选择合适的螺旋角来达到中心距相同的要求。

变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工作，有时还承受冲击负荷。

对于高档齿轮，其主要损坏形势是齿面疲劳剥落，因此应按保证最大接触强度和抗胶合剂耐磨损最有利的原则选择变位系数。

为提高接触强度，应使总变位系数尽可能取大些，这样两齿轮的齿轮渐开线离基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应力。

对于低挡齿轮，由于小齿轮的齿根强度较低，加之传递载荷较大，小齿轮可能出现齿根弯曲断裂的现象。

总变位系数越小，对齿轮齿更总厚度越薄，齿根越弱，抗弯强度越低。

但是由于轮齿的刚度较小，易于吸收冲击振动，故噪声要小些。

更据上述理由，为降低噪声，对于变速器中除去档二挡和倒挡以外的其他各挡齿轮的总变位系数要选用较小的些数值，以便获得低噪声传动。

.各挡齿轮齿数的分配在初选中心距，齿轮模数和螺旋角以后，可更据变速器的挡数，传动比和传动方案来分配各挡齿轮的齿数。

图.五挡变速器传动方案确定挡齿轮的齿数挡传动比.如果，齿数确定了，则与的传动比可求出，为了求，的齿数，先求其齿数和直齿.斜齿.因为挡用的是直齿轮，所以计算后取整，然后进行大小齿轮齿数的分配。

中间轴上的档小齿轮的齿数尽可能取小些，以便使的传动比大些，在已定的情况下，的传动比可分配小些，使第轴常啮合齿轮的齿数多些，以便在其内腔设置第二轴的前轴承并保证轮轴有足够的厚度。

考虑到壳体上的第轴轴孔尺寸的限制和装配的可能性，该齿轮齿数又不宜取多。

中间轴上小齿轮的最少齿数，还受中间轴轴经尺寸的限制，即受刚度的限制。

在选定时，对轴的尺寸及齿轮齿数都要统考虑。

商用车中间轴式变速器挡传动比时，中间轴上挡齿轮数可在间取，货车在间取。

因为.取中间轴上挡齿轮输出轴上挡齿轮根据确定的中心距求啮合角.得故总变位即为高度变位根据齿数比查得则两齿轮分度圆仍相切，节圆与分度圆重合，合齿高度不变。

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，所以应根据和齿轮变位系数新计算中心距，在以修正后的中心距作为各挡齿轮齿数分配的依据。

故修正后中心距取。

.确定常啮合传动齿轮副齿数及变位系数求出传动比.而常啮合传动齿轮中心距和档齿轮的中心距相等，即.求得常啮合齿轮齿数为核算.在误差允许范围内故可得齿轮精确的螺旋角为.凑配中心距斜齿端面模数为.啮合角高度变位根据齿数比查得变位系数故确定其他各挡的齿数及变位系数二挡齿轮是斜齿轮螺旋角与常啮合齿轮不同此外，从抵消或减少中间轴上的轴向力出发，还必须满足下列关系式.联解上述三式，采用试凑法，当螺旋角为时，解得求得二挡齿轮齿数为代入上式近似满足轴向力平衡凑配中心距正角度变位斜齿面模数啮合角根据齿数比查得变位系数图.选择变位系数线路图同理三挡齿轮齿数时近似满足轴向力平衡关系凑配中心距斜齿端面模数啮合角根据齿数比查得变位系数四挡齿轮齿数时近似满足轴向力平衡关系凑配中心距斜齿端面模数啮合角