（优秀毕业全套设计）三轴五档手动变速器设计（整套下载）

齿轮宽度的大小直接影响着齿轮的承载能力，加大，齿的承载能力增高。

但试验表明，在齿宽增大到定数值后，由于载荷分配不均匀，反而使齿轮的承载能力降低。

所以，在保证齿轮的强度条件下，尽量选取较小的齿宽，以有利于减轻变速器的重量和缩短其轴向尺寸。

通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽直齿，斜齿，第轴常啮合齿轮副齿宽的系数值可取大些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动的平稳性和齿轮寿命。

已知.得常啮合齿轮齿宽取，档齿轮齿宽取.，倒档和档齿轮齿宽取。

注为了保证装配后的接触宽度，通常取小齿轮的宽度比大齿轮的宽度大。

强度计算时齿轮的变位系数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。

角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用得较多。

变位系数的选择原则对于高档齿轮，应按保证最大接触强度和抗胶合及耐磨损最有利的原则选择变位系数。

对于低档齿轮，为提高小齿轮的齿根强度，应根据危险断面齿厚相等的条件来选择大小齿轮的变位系数。

总变位系数越小，齿轮齿根抗弯强度越低。

但易于吸收冲击振动，噪声要小些。

为了降低噪声，对于变速器中除去二档以外的其它各档齿轮的总变位系数要选用较小些的数值。

般情况下，随着档位的降低，总变位系数应该逐档增大。

二档和倒档齿轮，应该选用较大的值。

.各档传动比及其齿轮齿数的确定确定档齿轮的齿数已知档动比为了确定和的齿数，先求其齿数和其中.，故有。

选择齿轮的齿数时应注意最好不使相配齿轮的齿数和为偶数，以减少因大小齿轮的齿数间有公约数的机会，否则会引起齿面的不均匀磨损。

则取。

当轿车三轴式的变速器时，则，此处取，则可得出。

上面根据初选的及计算出的可能不是整数，将其调整为整数后，中心距有了变化，这时应从及齿轮变位系数反过来计算中心距，再以这个修正后的中心距作为以后计算的依据。

这里修正为，则根据式反推出。

确定常啮合齿轮副的齿数由式求出常啮合齿轮的传动比由已知数据可得而常啮合齿轮的中心距与档齿轮的中心距相等，且斜齿轮中心距由此可得根据已知数据可计算出。

联立方程式可得。

可计算出档实际传动比为，实际螺旋角确定其他档位的齿数二档传动比故有联立方程式得。

按同样的方法可分别计算出三档齿轮五档齿轮。

确定倒档齿轮的齿数取，得，分配倒挡轴与中间轴的中心距.为了防止干涉，齿轮齿顶圆保持.以上间隙则有，.确定齿轮轮齿尺寸齿顶高，斜齿轮齿顶高为.，直齿轮齿顶高为.齿根高，斜齿轮齿根高为.，直齿轮齿根高为本章小结本章对变速器齿轮的主要参数进行了设计计算，确定了齿轮的模数齿数压力角，斜齿轮的螺旋角等。

齿轮参数的确定为后来的参数化建模提供了依据，可以利用渐开线画法进行三维制图，也为草图的绘制确定了分度圆的直径。

第章变速器齿轮的强度计算与材料选择.齿轮的主要失效形式齿轮的主要失效形式有轮齿的折断齿面点蚀齿面磨损齿面胶合和塑性形变。

.齿轮的强度计算及材料接触应力与其他机械设备使用的变速器比较，不同用途汽车的变速器齿轮使用条件仍是相似的。

此外，汽车变速器齿轮所用的材料热处理方法加工方法精度等级支撑方式也基本致。

如汽车变速器齿轮用低碳合金钢制造，采用剃齿或齿轮精加工，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，比用于计算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。

在这里所选择的齿轮材料为。

齿轮弯曲强度计算直齿轮弯曲应力式中弯曲应力档齿轮的圆周力其中为计算载荷•，为节圆直径。

应力集中系数，可近似取.摩擦力影响系数，主动齿轮取.，从动齿轮取.齿宽，端面齿距齿形系数，如图所示。

图齿形系数图当处于档时，中间轴上的计算扭矩为可求得故由可以得出再将所得出的数据代入式可得当计算载荷取作用到变速器第轴上的最大扭矩时，档直齿轮的弯曲应力在之间。

斜齿轮弯曲应力式中为重合度影响系数，取.其他参数均与式注释相同选择齿形系数时，按模数在图中查得。

二档齿轮圆周力根据斜齿轮参数计算公式可得出.齿轮的齿数，可查表得。

故可求得同理可得依据计算二档齿轮的方法可以得出其他档位齿轮的弯曲应力，其计算结果如下三档五档当计算载荷取作用到第轴上的最大扭矩时，对常啮合齿轮和高档齿轮，许用应力在范围内。

因此，上述对直齿轮和斜齿轮的计算结果均符合弯曲强度要求。

齿轮材料接触应力齿轮接触应力式中齿轮的接触应力齿面上的法向力，圆周力在节点处的压力角齿轮螺旋角齿轮材料的弹性模量，查资料可取齿轮接触的实际宽度主从动齿轮节点处的曲率半径直齿轮斜齿轮其中，分别为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表齿轮渗碳齿轮液体碳氮共渗齿轮档和倒档常啮合齿轮和高档通过计算可以得出各档齿轮的接触应力分别如下档二档.三档.五档.对照上表可知，所设计变速器齿轮的接触应力基本符合要求。

.本章小结本章分析了齿轮的主要失效形式，并对所设计的齿轮进行了强度和接触应力的计算，通过计算发现齿轮符合设计要求，能够保证使用要求。

齿轮的校核计算时非常关键的步，因为它可以检测以前的选取和计算正确与否，防止最后更多错误的产生。

第章变速器轴的设计与校核.变速器轴的结构和尺寸轴的结构第轴通常和齿轮做成体，前端大都支撑在飞轮内腔的轴承上，其轴径根据前轴承内径确定。

该轴承不承受轴向力，轴的轴向定位般由后轴承用卡环和轴承盖实现。

第轴长度由离合器的轴向尺寸确定，而花键尺寸应与离合器从动盘毂的内花键统考虑。

第轴如图所示图变速器第轴中间轴分为旋转轴式和固定轴式。

本设计采用的是旋转轴式传动方案。

由于档和倒档齿轮较小，通常和中间轴做成体，而高档齿轮则分别用键固定在轴上，以便齿轮磨损后更换。

轴的尺寸变速器轴的确定和尺寸，主要依据结构布置上的要求并考虑加工工艺和装配工艺要求而定。

在草图设计时，由齿轮换档部件的工作位置和尺寸可初步确定轴的长度。

而轴的直径可参考同类汽车变速器轴的尺寸选定，也可由下列经验第轴和中间轴第二轴式中发动机的最大扭矩，•为保证设计的合理性，轴的强度与刚度应有定的协调关系。

因此，轴的直径与轴的长度的关系可按下式选取第轴和中间轴第二轴。

.轴的校核由变速器结构布置考虑到加工和装配而确定的轴的尺寸，般来说强度是足够的，仅对其危险断面进行验算即可。

对于本设计的变速器来说，在设计的过程中，轴的强度和刚度都留有定的余量，所以，在进行校核时只需要校核档处即可因为车辆在行进的过程中，档所传动的扭矩最大，即轴所承受的扭矩也最大。

由于第二轴结构比较复杂，故作为重点的校核对象。

下面对第轴和第二轴进行校核。

第轴的强度与刚度校核因为第轴在运转的过程中，所受的弯矩很小，可以忽略，可以认为其只受扭矩。

此中情况下，轴的扭矩强度条件公式为式中扭转切应力，轴所受的扭矩，•轴的抗扭截面系数，轴传递的功率，计算截面处轴的直径，许用扭转切应力，。

其中代入上式得由查表可知，故，符合强度要求。

轴的扭转变形用每米长的扭转角来表示。

其计算公式为式中轴所受的扭矩，•轴的材料的剪切弹性模量对于钢材，.轴截面的极惯性矩将已知数据代入上式可得对于般传动轴可取故也符合刚度要求。

第二轴的强度与刚度校核轴的强度校核计算用的齿轮啮合的圆周力径向力及轴向力可按下式求出式中至计算齿轮的传动比，此处为档传动比.计算齿轮的节圆直径为.节点处的压力角为螺旋角为发动机最大转矩为•。

代入上式可得。

危险截面的受力图为图危险截面受力分析水平面，可得出.水平面内所受力矩垂直面可求出.垂直面所受力矩。

该轴所受扭矩为。

故危险截面所受的合成弯矩为得则在弯矩和转矩联合作用下的轴应力将代入上式可得，在低档工作时，因此有，符合要求。

轴的刚度校核第二轴在垂直面内的挠度和在水平面内的挠度可分别按下式计算式中齿轮齿宽中间平面上的径向力，这里等于齿轮齿宽中间平面上的圆周力，这里等于弹性模量，惯性矩为轴的直径为齿轮坐上的作用力距支座的距离支座之间的距离。

将数值代入式和得，。

故轴的全挠度为，符合刚度要求。

.本章小结本章对变速器的轴进行了设计计算，第轴通常和齿轮做成体，中间轴选用旋转式的，而且低档位齿轮和轴做成体，高档齿轮用键与轴连接传递扭矩第二比较复杂，上面有矩形花键。

对选取和设计好的轴进行了校核计算，满足实际使用要求。

第章变速器同步器与操纵机构的设计.同步器设计在前面已经说明，本设计所采用的同步器类型为锁环式同步器，其结构如下图所示图锁环式同步器变速器齿轮滚针轴承结合齿圈锁环同步环弹簧定位销花键毂结合套同步器的工作原理如图，此类同步器的工作原理是换档时，沿轴向作用在啮合套上的换档力，推啮合套并带动定位销和锁环移动，直至锁环锥面与被接合齿轮上的锥面接触为止。

之后，因作用在锥面上的法向力与两锥面之间存在角速度差，致使在锥面上作用有摩擦力矩，它使锁环相对啮合套和滑块转过个角度，并滑块予以定位。

接下来，啮合套的齿端与锁环齿端的锁止面接触图，使啮合套的移动受阻，同步器在锁止状态，换档的第阶段结束。

换档力将锁环继续压靠在锥面上，并使摩擦力矩增大，与此同时在锁止面处作用有与之方向相反的拨环力矩。

齿轮与锁环的角速度逐渐靠近，在角速度相等的瞬间，同步过程结束，完成换档过程的第二阶段工作。

之后，摩擦力矩随之消失，而拨环力矩使锁环回位，两锁止面分开，同步器解除锁止状态，接合套上的接合齿在换档力的作用下通过锁环去与齿轮上的接合齿啮合图，完成同步换档。

图锁环同步器工作原理同步环主要参数的确定同步环锥面上的螺纹槽如果螺纹槽螺线的顶部设计得窄些，则刮去存在于摩擦锥面之间的油膜效果好。

但顶部宽度过窄会影响接触面压强，使磨损加快。

试验还证明螺纹的齿顶宽对摩擦因数的影响很大，摩擦因数随齿顶的磨损而降低，换挡费力，故齿顶宽不易过大。

螺纹槽设计得大些，可使被刮下来的油存于螺纹之间的间隙中，但螺距