（毕业设计全套）捷达轿车变速器设计（打包下载）

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下表表.变速器齿轮的许用接触应力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四档五档倒档对照上表可知，所设计变速器齿轮的接触应力基本符合要求。

.本章小结本章是齿轮的损坏的原因及形式，齿轮的强度计算与校核，齿轮弯曲强度和齿轮接触应力计算。

第章变速器轴的强度计算与校核.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。

其结构如下图所示档齿轮倒档齿轮图.变速器中间轴确定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，也可由下列经验公式初步选定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。

第二轴的校核计算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，此处为三档传动比.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.水平面内所受力矩垂直面.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.本章小结本章介绍轴的结构，确定轴的尺寸，计算和强度校核。

第章变速器同步器的设计和操纵机构.同步器的结构在前面已经说明，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图.锁环式同步器如图.，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，但螺距增大又会使接触面减少，增加磨损速度。

图.中给出的尺寸适用于轻中型汽车图.则适用于重型汽车。

通常轴向泄油槽为个，槽宽。

图.同步器螺纹槽形式锥面半锥角摩擦锥面半锥角越小，摩擦力矩越大。

但过小则摩擦锥面将产生自锁现象，避免自锁的条件是。

般。

时，摩擦力矩较大，但在锥面的表面粗糙度控制不严时，则有粘着和咬住的倾向在时就很少出现咬住现象。

本次设计中采用的锥角均为取。

摩擦锥面平均半径设计得越大，则摩擦力矩越大。

往往受结构限制，包括变速器中心距及相关零件的尺寸和布置的限制，以及取大以后还会影响到同步环径向厚度尺寸要取小的约束，故不能取大。

原则上是在可能的条件下，尽可能将取大些。

本次设计中采用的为。

锥面工作长度缩短锥面工作长度，便使变速器的轴向长度缩短，但同时也减少了锥面的工作面积，增加了单位压力并使磨损加速。

设计时可根据下式计算确定设计中考虑到降低成本取相同的取。

同步环径向厚度与摩擦锥面平均半径样，同步环的径向厚度要受机构布置上的限制，包括变速器中心距及相关零件特别是锥面平均半径和布置上的限制，不宜取很厚，但是同步环的径向厚度必须保证同步环有足够的强度。

轿车同步环厚度比货车小些，应选用锻件或精密锻造工艺加工制成，可提高材料的屈服强度和疲劳寿命。

货车同步环可用压铸加工。

段造时选用锰黄铜等材料。

有的变速器用高强度，高耐磨性的钢配合的摩擦副，即在钢质或球墨铸铁同步环的锥面上喷镀层钼厚约，使其摩擦因数在钢与铜合金摩擦副范围内，而耐磨性和强度有显著提高。

也有的同步环是在铜环基体的锥空表面喷上厚的钼制成。

喷钼环的寿命是铜环的倍。

以钢质为基体的同步环不仅可以节约铜，还可以提高同步环的强度。

本设计中同步器径向宽度取.。

锁止角锁止角选取的正确，可以保证只有在换档的两个部分之间角速度差达到零值才能进行换档。

影响锁止角选取的因素，主要有摩擦因数擦锥面的平均半径锁止面平均半径和锥面半锥角。

已有结构的锁止角在范围内变化。

本次设计锁止角取。

同步时间同步器工作时，要连接的两个部分达到同步的时间越短越好。

除去同步器的结构尺寸，转动惯量对同步时间有影响以外，变速器输入轴，输出轴的角速度差及作用在同步器摩擦追面上的轴向力，均对同步时间有影响。

轴向力大，同步时间减少。

而轴向力与作用在变速杆手柄上的力有关，不同车型要求作用到手柄上的力也不相同。

为此，同步时间与车型有关，计算时可在下属范围内选取对轿车变速器高档取，低档取对货车变速器高档取，低档取。

.变速器的操纵机构设计变速器操纵机构时，应满足以下要求.换档时只允许挂个档。

这通常靠互锁装置来保证，其结构型式有如图所示自锁钢球自锁弹簧变速器互锁钢球互锁销拨叉轴图.变速器自锁与互锁结构.在挂档的过程中，若操纵变速杆推动拨叉前后移动的距离不足时，齿轮将不能在完全齿宽上啮合而影响齿轮的寿命。

即使达到完全齿宽啮合，也可能由于汽车震动等原因，齿轮产生轴向移动而减少了齿轮的啮合长度，甚至完全脱离啮合。

为了防止这种情况的发生，应设置自锁装置如图.所示。

.汽车行进中若误挂倒档，变速器齿轮间将发生极大冲击，导致零件损坏。

汽车起步时如果误挂倒档，则容易出现安全事故。

为此，应设置倒档锁。

结论本次设计是大众捷达车型的变速器部分。

变速器是车辆不可或缺的部分，其中机械式变速箱设计发展到今天，其技术已经成熟，但对于我们还没有踏出校门的学生来说，其中的设计理念还是很值得我们去探讨学习的。

对于本次设计的变速箱来说，其特点是扭矩变化范围大可以满足不同的工况要求，结构简单，易于生产使用和维修，价格低廉，而且采用结合套挂挡，可以使变速器挂挡平稳，噪声降低，轮齿不易损坏。

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