（终稿）松花江微型车变速器设计（全套完整有CAD）

为提高抗胶合性能，大小轮应采用不同钢号材料。

考虑加工工艺及热处理工艺大尺寸的齿轮般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常采用锻造毛坯，可选择锻钢制作。

尺寸较小而又要求不高时，可选用圆钢作毛坯。

软齿面齿轮常用中碳钢或中碳合金钢，经正火或调质处理后，再进行切削加工即可硬齿面齿轮硬度常采用低碳合金钢切齿后再表面渗碳淬火或中碳钢或中碳合金钢切齿后表面淬火，以获得齿面齿芯韧的金相组织，为消除热处理对已切轮齿造成的齿面变形需进行磨齿。

但若采用渗氮处理，其齿面变形小，可不磨齿，故可适用于内齿轮等无法磨齿的齿轮。

齿轮材料的选择现代汽车变速器齿轮大都采用渗碳合金钢制造，使轮齿表面的高硬度与轮齿心部的高韧性相结合，以大大提高其接触强度弯曲强度及耐磨性。

在选择齿轮的材料及热处理时也应考虑其加工性能及制造成本。

国产汽车变速器齿轮的常用材料是，也有采用的。

这些低碳合金钢都需随后的渗碳淬火处理，以提高表面硬度，细化材料晶粒。

为消除内应力，还要进行回火。

变速器齿轮轮齿表面渗碳层深度的推荐范围如下渗碳层深度.渗碳层深度渗碳层深度渗碳齿轮在淬火回火后，要求轮齿的表面硬度为，心部硬度为。

些轻型以下的载货汽车和轿车等变速器的小模数齿轮，采用了或钢并进行表面氰化处理。

这种中碳铬钢具有满意的锻造性能及良好的强度指标，氰化钢热处理后变形小也是优点。

但由于氰化层较薄且钢的含碳量又高，故接触强度和承载能力均受到限制。

齿轮的强度计算与其它机械设备用变速器比较，不同用途汽车的变速器齿轮使用条件是相似的。

此外，汽车变速器齿轮用的材料热处理方法加工方法精度级别支撑方式也基本致。

如汽车变速器齿轮用低碳合金钢制造，采用剃齿或磨齿精加工，齿轮表面采用渗碳淬火热处理工艺，齿轮精度不低于级。

因此，比用于通用齿轮强度公式更为简化些的计算公式来计算汽车齿轮，同样可以获得较为准确的结果。

轮齿的弯曲应力直齿轮弯曲应力公式为式中弯曲应力圆周力，计算载荷•节圆直径应力集中系数，可近似取.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.，从动齿轮.齿宽端面齿距，模数齿形系数，如图.所示。

图.齿形系数图因为齿轮节圆直径，式中为齿数，所以将上述有关参数代入式后得.斜齿轮的弯曲应力公式为式中圆周力，计算载荷•节圆直径法向模数，齿数，斜齿轮螺旋角应力集中系数，齿面宽法向齿距，齿形系数，可按当量齿数在图.中查得重合度影响系数，。

将上述有关参数代入公式后，可得到斜齿轮的弯曲应力公式为.当计算载荷取作用到变速器第轴上的最大转矩时，对乘用车常啮合齿轮和高挡齿轮，许用应力在范围，对货车为范围。

轮齿接触应力.式中轮齿接触应力齿面上的法向力为圆周力为计算载荷•，为节圆直径，为节点处压力角，为齿轮螺旋角齿轮材料的弹性模量，齿轮接触的实际宽度，斜齿轮用代替主从动齿轮节点处的曲率半径，直齿轮，斜齿轮，主从动齿轮节圆半径。

将作用在变速器第轴上的载荷作为计算载荷时，变速器齿轮的许用接触应力见表.。

常啮合齿轮强度的校核弯曲应力的校核常啮合齿轮为斜齿轮，由式.得齿轮的弯曲应力公式为式中齿形系数。

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。

我国规定，齿顶高系数取为.。

.变速器各挡齿轮齿数的分配在初选了变速器的挡位数传动比中心距轴向尺寸及齿轮模数和螺旋角并绘出变速器的结构方案简图后，即可对各挡齿轮的齿数进行分配。

所设计的变速器的传动简图如图.所示。

确定挡齿轮的齿数初选挡螺旋角已知挡传动比，且为了确定，的齿数，先求齿数和直齿轮.斜齿轮.由于挡齿轮为斜齿轮，故可用式.计算。

代入数据后得计算后应取为整数，然后再进行大小齿轮齿数的分配，中间轴上小齿轮的最小齿数，还受中间轴轴径尺寸的限制，即受刚度的限制。

在选定时，对轴的尺寸和齿轮齿数要统考虑。

为避免根切增加强度，挡小齿轮应为变位齿轮。

货车中间轴式变速器挡传动比时，中间轴上挡齿轮的齿数可在之间选取货车可在之间选用。

则可取取挡小齿轮齿数第轴常啮合齿轮中间轴常啮合齿轮第二轴三挡齿轮中间轴三挡齿轮第二轴二挡齿轮中间轴二挡齿轮第二轴挡齿轮中间轴挡齿轮第二轴五挡齿轮中间轴五挡齿轮第二轴倒挡齿轮中间轴倒挡齿轮倒挡中间齿轮图.变速器传动简图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，再以修正后的中心距作为各挡齿轮齿数分配的依据，故中心距变为对中心距进行取整，取中心距。

由于调整后中心距发生了变化，所以需对挡齿轮进行变位。

中心距变动系数为啮合角为查变位系数线图得变位系数之和为而齿轮齿数比为故可以分配变位系数得，。

根据所确定的齿数，挡齿轮精确的螺旋角的值为确定常啮合齿轮的齿数由式得因常啮合齿轮副与挡齿轮副以及其它各挡齿轮副的中心距相同，故由式.可得联立求解并将取整数后得，故齿轮齿数不需调整。

由于调整后中心距发生了变化，所以需对常啮合齿轮进行角度变位。

中心距变动系数为啮合角为查变位系数线图得变位系数之和为而齿轮齿数比为故可以分配变位系数得，。

根据所确定的齿数，常啮合齿轮精确的螺旋角的值为确定其他各挡齿轮的齿数确定二挡齿轮的齿数二挡齿轮为斜齿轮，则有联立求解，并对齿数取整后得，由平衡中间轴上两工作齿轮的轴向力的要求出发，要平衡轴向力中心距为由于调整后中心距发生了变化，所以需对二挡齿轮进行角度变位。

中心距变动系数为啮合角为齿轮总变位系数为齿轮齿数比为变位系数可分配为，。

确定三挡齿轮的齿数三挡齿轮为斜齿轮，当其螺旋角与常啮合齿轮不同时，则有由平衡中间轴上两工作齿轮的轴向力的要求出发，要平衡轴向力，要求满足下式求解上述三式，取整得。

故齿轮齿数不需调整。

由于调整后中心距发生了变化，所以需对三挡齿轮进行角度变位。

中心距变动系数为啮合角为查变位系数线图得变位系数之和为而齿轮齿数比为故可以分配变位系数得，。

确定五挡齿轮的齿数五挡齿轮为斜齿轮，当其螺旋角与常啮合齿轮不同时，则有由平衡中间轴上两工作齿轮的轴向力的要求出发，要平衡轴向力，要求满足下式求解上述三式，取整得。

故齿轮齿数不需调整。

由于调整后中心距发生了变化，所以需对五挡齿轮进行角度变位。

中心距变动系数为啮合角为查变位系数线图得变位系数之和为而齿轮齿数比为故可以分配变位系数得，。

倒挡齿轮的设计和齿数确定通常挡与倒挡齿轮选用同模数，故倒挡齿轮的模数可以取为.。

取倒挡中间齿轮的齿数取。

中间轴倒挡齿轮的齿数取为，倒挡时的传动比为。

器刚度不足以及振动等原因，都会导致自动脱挡。

为解决这个问题，除工艺上采取措施以外，目前在结构上采取措施且行之有效的方案有以下几种将两接合齿的啮合位置错开，如图.所示。

这样在啮合时，使接合齿端部超过被接合齿的。

使用中两齿接触部分受到挤压同时磨损，并在接合齿端部形成凸肩，可用来阻止接合齿自动脱挡。

将啮合齿套齿座上前齿圈的齿厚切薄切下，这样，换挡后啮合套的后端面被后齿圈的前端面顶住，从而阻止自动脱挡，如图.所示。

将接合齿的工作面设计并加工成斜面，形成倒锥角般倾斜。

。

，使接合齿面产生阻止自动脱挡的轴向力，如图.所示。

这种方案比较有效，应用较多。

将接合齿的齿侧设计并加工成台阶形状，也具有相同的阻止自动脱挡的效果。

变速器轴承变速器的第二轴前端支承在第轴常啮合齿轮的内腔中，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。

第二轴后端常采用球轴承，用来承受轴向力和径向力。

变速器第轴第二轴的后部轴承，以及中间轴前后轴承，按直径系列般选用中系列球轴承或圆柱滚子轴承。

轴承的直径根据变速器中心距确定，并要保证壳体后壁两轴承孔之间的距离不小于。

.本设计所采用的传动机构布置方案在本次设计中采用挡中间轴式变速器。

采用如图.所示的传动机构布置方案。

其中齿轮结构形式斜齿圆柱齿轮换挡机构形式为环式同步器的方案。

图.变速器传动机构布置方案.本章小结本章主要依据常见的变速器的传动机构布置方案，对两轴式和中间轴式的变速器的结构特点作了简要说明，分析了各种方案的优缺点，而且介绍了几种常见的倒挡机构布置方案，并比较了各个方案的优缺点。

综上所述结合本次设计所依据车辆的主要技术参数，选择了本设计的传动机构布置方案和零部件的结构形式，作为以后各章节设计的基础。

第章变速器主要参数的选择和齿数分配.变速器各挡传动比的确定变速器最低挡传动比的确定在选择最低挡传动比时，应根据汽车最大爬坡度驱动车轮和地面的附着力汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等来综合考虑确定。

汽车爬坡时车速不高，空气阻力可忽略，对于经常在城市和良好公路上行驶的汽车，最大爬坡度在左右即可。

则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。

根据由最大爬坡度要求的变速器挡传动比为.式中汽车总质量，重力加速度，驱动车轮的滚动半径，道路附着系数，发动机最大转矩，主减速比，汽车传动系的传动效率，。

将各数据代入式.中得根据驱动车轮与路面的附着条件可求得变速器挡传动比为.式中汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，道路的附着系数，计算时取其他参数同式.。

将各数据代入式.得通过以上计算可得到，在本设计中，取。

变速器其他各挡传动比的确定变速器的四挡为直接挡，其传动比为.，中间挡的传动比理论上按公比其中为挡位数的几何级数排列，实际上与理论值略有出入。

将各数代入式中得则变速器其他各挡的传动比为.中心距的确定对中间轴式变速器，是将中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距对两轴式变速器，将变速器输入轴与输出轴轴线之间的距离称为变速器的中心距。

它是个基本参数，其大小不仅对变速器的外形尺寸体积和质量大小有影响，而且对轮齿的接触强度有影响。

中心距越小，轮齿的接触应力越大，齿轮寿命越短。

因此，最小允许中心距应当由保证轮齿有必要的接触强度来确定。

变速器轴经轴承安装在壳体上，从布置变速器的可能与方便和不因同垂直面上的两轴承孔之间的距离过小而影响壳体的强度考虑，要求中心距取大些。

还有，变速器中心取得过小，会使变速器了广泛的应用。

通常，有级变速器具有三个四个五个前进挡重型载货汽车和重型越野车则采用多挡变速器，其前进挡位数多大个甚至个。

变速器挡位的增多可提高发动机的功率利用率汽车的燃料经济性和平均车速，从而可提高汽车的运输效率，降