（优秀毕业全套设计）三轴式五档手动变速器的设计

在润滑良好的闭式齿轮传动中，常见的失效形式多为点蚀。

所谓点蚀就是齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。

齿面上最初出现的点蚀仅为针状大小的麻点，如工作条件未加改善，麻点就会逐步扩大，甚至数点连成片，最后形成了明显的齿面损伤。

齿面胶合对于高速重载的齿轮传中，齿面间的压力大，瞬时温度高，润滑效果差，当瞬时温度过高时，相啮合的两齿面就会粘在起，由于此时两齿面又在相对运动，向粘结的部位即使撕破，于是在齿面上演相对滑动的方向形成伤痕，成为胶合。

加强润滑措施，采用抗胶合能力强的润滑油，在润滑油中加入极压添加剂等，均可防止或减轻齿面的胶合。

.变速器齿轮设计步骤齿轮设计主要是对齿轮参数的选取模数的选取遵循的般原则为了减少噪声应合理减小模数，增加齿宽为使质量小，增加模数，同时减少齿宽从工艺方面考虑，各档齿轮应选用同种模数，而从强度方面考虑，各档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。

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。

对轿车，为加大重合度已降低噪声，取小些对货车，为提高齿轮承载力，取大些。

变速器齿轮用，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，要注意它对齿轮工作噪声齿轮的强度和轴向力的影响。

从提高低档齿轮的抗弯强度出发，不希望用过大的螺旋角而从提高高档齿轮的接触强度着眼，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，须满足下述条件由于，为使两轴向力平衡，必须满足式中为轴向力为圆周力，为节圆半径为中间轴传递的转矩。

图中间轴轴向力的平衡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。

斜齿轮螺旋角可在下面提供的范围内选用两轴式变速器为，中间轴式变速器为，货车变速器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。

通常跟据齿轮模数的大小来选定齿宽。

直齿，为齿宽系数，取为，斜齿，取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。

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。

根据上述理由，为降低噪声，对于变速器中除去二档和倒档以外的其它各档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。

齿轮可与轴设计为体或分开，然后用花键，过盈配合或滑动支承等方式与轴连接。

图变速器齿轮控制图齿轮尺寸小又与轴分开时，其内孔直径到齿根圆处的厚度图.影响齿轮强度，要求尺寸应该大于或等于轮齿危险断面处的厚度。

为了使齿轮装到轴上以后保持足够大的稳定性，齿轮轮毂部分宽度尺寸，在结构允许条件下应尽可能取大些，至少满足尺寸，为花键内径。

为了减小质量，轮辐处厚度应在满足强度的条件下设计得薄些。

图.中尺寸，可取为花键内径的倍。

.各档齿轮齿数的分配在初选中心距，齿轮模数和螺旋角以后，可根据变速器的档数，传动比和传动方案来分配各档齿轮的齿数。

以本次设计五档变速器为例，说明分配齿数的方法。

尽可能使各档齿轮的齿数比应该不是整数。

图变速器传动示意图确定档齿轮的齿数档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。

中间轴上小齿轮的最少齿数，还受中间轴轴径尺寸的限制，即受刚度的限制。

在选定时，对轴的尺寸及齿轮齿数都要统考虑。

轿车中间轴式变速器档传动比时，中间轴上档齿轮数可在间取，货车在间取。

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档齿轮齿数分配的依据。

确定常啮合传动齿轮副的齿数求出传动比，而常啮合传动齿轮中心距和档齿轮的中心距相等，即解方程式和式求与，求出的，都应取整数然后核算档传动比与原传动比相差多少，如相差较大，只要调整下齿数即可最后根据所确定的齿数，按式算出精确的螺旋角值。

确定其他各档的齿数若二档齿轮是直齿轮，模数与档齿轮相同时，则得解两方程式求出，。

用取整后，的计算中心距，若与中心距有偏差，通过齿轮变位来调整。

二档齿轮是斜齿轮，螺旋角与常啮合齿轮的不同时，由式得，而此外，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个方程式，可求出，和三个参数。

确定倒档齿轮齿数倒档齿轮选用的模数往往与档相同。

图所是倒档齿轮的齿数，般在之间，初选后，可计算出中间轴与倒档轴的中心距为保证倒档齿轮的啮合和不产生运动干涉，齿轮和的齿顶圆之间应保持在以上的间隙，则齿轮的齿顶圆直径应为.根据求得的，再选择适当的齿数及采用变位齿轮，使齿顶圆符合上式。

最后计算倒档轴与第二轴的中心距。

齿数和螺旋角具体计算如下初取中心矩，直齿轮的模数.，则.，取整.又货车的在之间选用，选用修正由以上两式，再取螺旋角为，求得，.二档齿轮的齿数和螺旋角的计算，由以上三个方程，解得.。

三档齿轮的齿数和螺旋角的计算由以上三个方程解得.。

四档齿轮的齿数和螺旋角由以上三个方程解得.倒档齿轮齿数的确定初选，修正中间轴与倒档轴之间的距离.综上所述，本次设计变速器的齿轮参数如表.表齿轮参数齿轮编号齿数分度圆直径模数螺旋角齿宽变速器各档传动比档传动比二档传动比三档传动比四档传动比五档传动比倒档传动比.齿轮的材料及其选择原则由齿轮的失效形式可知，设计齿轮传动时，应是齿面具有较高的抗磨损抗点蚀抗胶合及抗塑性变形的能力。

因此，对齿轮材料性能的基本要求为齿面要硬，齿芯要韧。

常用的齿轮材料.钢刚才的韧性较好，耐冲击，还可通过热处理或化学处理来改善其力学性能及提高齿面的硬度，故最适合用来制造齿轮。

锻钢除尺寸过大或者是结构形状复杂只宜铸造者外，般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量再的碳钢或合金钢。

制造齿轮的锻钢可分为经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢度与强度速度及精度都要求不高的齿轮，应采用软齿面硬度以便切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。

因此，应将齿轮毛坯经过常化正火或调质处理后切齿。

切制后即为成品。

其精度般为级，精切时可达级。

这类齿轮制造简便经济生产率高。

铸钢铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经过退火及常化处理，必要时也可进行调质处理。

铸钢常用于尺寸较大的齿轮。

.铸铁灰铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性均较差，但抗胶合及抗点蚀的能力较好。

灰铸铁齿轮常用于工作平稳，速度较低，功率不大的场合。

.非金属材料对于高速轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料日夹布塑胶尼龙等作小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造。

为使大齿轮具有足够的抗磨损及抗点蚀的能力，齿面的硬度应为。

齿轮材料的选择原则齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考齿轮材料必须满足工作条件的要求。

例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量轻传动功率达和可靠性高的要求，因此必须选择力学性能高的合金钢矿山机械钟的齿轮传动，般功率很大工作速度较低周围环境中粉尘行量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料。

总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。

应考虑齿轮尺寸的大小毛坯成型方法及热处理和制造工艺。

大尺寸的齿轮般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。

中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。

正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作载荷平稳或轻度从几下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷调制碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。

合金钢常用于制作高速重载并在冲击载荷下工作的齿轮。

飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。

.圆柱齿轮强度的简化计算方法变速器齿轮多数采用渗碳合金钢，其表层的高硬度和芯部的高韧性相结合，能大大提高齿轮的耐磨性及抗弯曲疲劳的能力。

在选用钢材及热处理时，对切削加工性能及成本也应考虑。

值得指出的是，对齿轮进行强力喷丸处理之后，齿轮弯曲疲劳寿命和解除疲劳寿命都能提高。

齿轮在热处理之后进行磨齿，能消除齿轮热处理的变形磨齿齿轮精度高于热处理前剃齿和挤齿齿轮精度，使得传动平稳效率提高在同样符合的条件下，磨齿的弯曲疲劳寿命比剃齿的要高。

接触强度计算用下列公式计算接触强应力式中法面内基圆周切向力，端面内分度圆切向力，计算扭矩，•节圆直径节圆压力角螺旋角齿轮材料弹性模量，齿轮接触实际宽度，主动及被动齿轮节圆处齿廓曲率半径，其中，主动及被动齿轮节圆半径。

弯曲强度计算直齿轮计算弯曲应力斜齿轮下列公式计算各个齿轮的强度具体计算如下变速器第轴齿轮齿轮端面内分度圆切向力.法面内基圆周切向力.接触强度.弯曲强度.中间轴常啮合齿轮齿轮齿轮与齿轮啮合其接触强度相等.弯曲强度选用钢正火加表面淬火处理。

中间轴档齿轮齿轮端面内分度圆切向力.法面内基圆周切向力接触强度.弯曲强度.选用调质加表面淬火处理。

第二轴档齿轮齿轮齿轮与齿轮啮合其接触强度相等.弯曲应力.选用调质加表面淬火处理。

中间轴二档齿轮齿轮端面内分度圆切向力.法面内基圆周切向力.接触强度.弯曲强度.选用钢正火加表面淬火处理。

第二轴二档齿轮齿轮齿轮与齿轮啮合，其接触强度相等.弯曲强度.选用钢正火加表面淬火处理。

第二轴三档齿轮齿轮齿轮与齿轮啮合，其接触强度相等.弯曲强度.选用钢正火加表面