（图纸+论文）CA538中型货车三轴式五档手动变速器设计（全套完整）

轴式变速器的中心距可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初选，经验公式为.式中中心距系数，乘用车，商用车发动机的最大转矩•变速器挡传动比变速器的传动效率，取将各数代入式.中得也可以由发动机最大转矩按下式直接求出.式中按发动机最大转矩直接求时的中心距系数，对乘用车取对商用车取将各数代入式.中得综上所述，初选中心距。

.变速器的外形尺寸变速器的外形尺寸主要指变速器的轴向尺寸，其轴向尺寸与档位数齿轮型式换档机构的结构型式等都有直接关系，设计初可根据中心距的尺寸参照下列关系式初选。

商用车变速器壳体的轴向尺寸可参考下列数据选用四档五档六档此变速器为五档，故外形尺寸为。

.变速器的齿轮参数的确定齿轮齿数确定变速器齿轮齿数时，应考虑．尽量符合动力性经济性等对各档传动比的要求．最少齿数不应产生根切。

通常，变速器中间轴档齿轮是齿数最少的齿轮，此齿轮不应产生根切，而且齿根圆直径应大于中间轴直径．互相啮合的齿轮，齿数间不应有公因数，速度高的齿轮更应注意这点．齿数多，可降低齿轮传动的躁声。

齿轮模数齿轮模数由轮齿的弯曲疲劳强度或最大载荷作用下的静强度所决定。

选择模数时应考虑到当增大齿宽而减小模数时将降低变速器的噪声，而为了减小变速器的质量，则应增大模数并减小齿宽和中心距。

降低噪声水平对轿车很重要，而对载货汽车则应重视减小质量。

根据圆柱齿轮强度的简化计算方法，可列出齿轮模数与弯曲应力之间有如下关系直齿轮模数.式中计算载荷，•应力集中系数，直齿齿轮取.摩擦力影响系数，主动齿轮取.，被动齿轮取.齿轮齿数齿宽系数，直齿齿轮取齿形系数，见图轮齿弯曲应力，当时，直齿齿轮的许用应力。

斜齿轮法向模数.式中计算载荷，•应力集中系数，斜齿齿轮取.斜齿螺旋角摩擦力影响系数，主动齿轮取.，被动齿轮取.齿轮齿数齿宽系数，斜齿齿轮取齿形系数，见图轮齿弯曲应力，当时，对乘用车变速器斜齿齿轮的许用应力，商用车变速器斜齿齿轮的许用应力。

从轮齿应力的合理性及强度考虑，每对齿轮应有各自的模数，但出于工艺考虑，模数应尽量统，多采用折衷方案。

表.给出了汽车变速器齿轮模数范围。

表.汽车变速器齿轮的法向模数车型乘用车的发动机排量货车的最大总质量.模数设计时所选模数应符合国标规定表.并满足强度要求。

表.汽车变速器常用齿轮模数系列.二系列图齿形系数当载荷作用在齿顶.啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线。

由于工艺上的原因，同变速器中的接合齿模数相同。

其取值范围是乘用车和总质量在的货车为总质量大于.的货车为。

选取较小的模数值可使齿数增多，有利于换档。

由表.和表.并且参照同类车型选取模数齿形压力角及螺旋角压力角较小时，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。

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汽车变速器的齿形压力角及螺旋角按表.选取。

而传动系的档位数的多少对汽车动力性经济性影响很大。

档数多，可以使发动机经常在最大功率附近的转速工作，而且发动机转速变化范围小，发动机平均功率高，故可提高汽车的动力性。

即提高汽车的加速能力和爬坡能力。

档数多也增加了发动机在低油耗区工作的可能性，因而提高了汽车的燃料经济性。

档数多少还影响相邻的低档与高档间传动比的比值。

档数多，则此比值小，换档容易。

相邻的低档与高档间传动比的比值不应大于.，而且高档区相邻档位之间的传动比比值要比低档区相邻档位之间的比值小。

档数多的缺点是使变速器的结构复杂质量增大操纵不轻便等。

变速器参数发动机最大功率车轮滚动半径.发动机最大转矩•额定转速最大转矩时转速最高车速总质量最大功率时转速主减速比的确定.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。

.式中发动机最大扭矩•发动机最大功率发动机最大功率转速转矩适应系数.式中发动机最大扭矩转速已知最高车速最高档为直接档，传动比车轮滚动半径由所选用的轮胎规格.得到.发动机最大扭矩转速转矩适应系数由公式.和.得到发动机最大功率转速发动机转速由公式.得到主减速器传动比变速器档传动比的确定在选择最低档传动比时，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来确定。

汽车行驶方程式.汽车爬坡时车速不高，空气阻力可忽略，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。

故有.般货车的最大爬坡度约为，即.则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，道路附着系数，驱动车轮的滚动半径，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.可求得变速器档传动比为.式中汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，因为货车后轮双胎满载时后轴的轴荷分配范围为，所以.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，国产汽车中，轿车变速器传动比变化范围是，中轻型货车约为，其他货车在以上。

所以在本设计中，取。

变速器各档传动比的确定变速器各档传动比之间的关系基本是几何级数，故相邻档位传动比比值就是几何级数的公比但是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。

此变速器的最高档为直接档，其传动比为.，档传动比初选为.中间各档的传动比按理论公式其中为档位数求得公比。

因为，所以.变速器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线之间的距离称之为变速器中心距。

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。

此外，受档小齿轮齿数不能过少的限制，要求中心距也要取大些。

还有，变速器中心距取得过小，会使变速器长度增加，并因此使轴的刚度被削弱和使齿轮的啮合状态变坏。

中间绝大多数方案的第二轴前端经轴承支承在第轴后端的孔内，且保持两轴轴线在同条直线上，经啮合套将它们连接后可得到直接档，使用直接档，变速器齿轮和轴承及中间轴不承载，发动机转矩经变速器第轴和第二轴直接输出，此时变速器的传动效率高，可达以上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少。

因为直接档的利用率要高于其他档位，因而提高了变速器的使用寿命在其他前进档位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在第轴中间轴和第二轴之间的距离中心距不大的条件下，档仍然有较大的传动比档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，档位低的齿轮档可以采用或不采用常啮合齿轮传动多数传动方案中除了档以外的其他档位的换挡机构，均采用同步器或啮合套换挡，少数结构的档也采用同步器或结合套换挡，还有各档同步器或结合套多数情况下装在第二轴上。

在除直接档以外的其他档位工作时，中间轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的缺点。

变速器倒档布置方案分析确定倒档齿轮的结构及其轴的位置，应与变速器的整体结构方案同时考虑。

倒档设计在变速器的左侧或右侧在机构上均能实现，不同之处是挂倒档时驾驶员移动变速杆的方向改变了。

在结构布置上，要注意的是在不挂入倒档时，为了防止意外挂入倒档，般在挂倒档时设有个挂倒档时需克服弹簧所产生的力，用来提醒驾驶员注意。

倒档齿轮不能与第二轴齿轮有啮合的状况。

换倒档时能顺利换入倒档，而不和其它齿轮发生干涉。

与前进档位比较，倒档使用率不高，而且都是在停车状态下实现换倒档，故多数方案采用直齿滑动齿轮方式换倒档。

为实现倒档传动，有些方案利用在中间轴和第二轴上的齿轮传动路线中，加入个中间传动齿轮的方案也有利用两个联体齿轮方案的。

前者虽然结构简单，但是中间传动齿轮的轮齿，是在最不利的正负交替对称变化的弯曲应力状态下工作而后者是在较为有利的单向循环弯曲应力状态下工作，并使倒档传动比略有增加。

也有少数变速器采用结构复杂和使成本增加的啮合套或同步器方案换入倒档。

图倒档布置方案图为常见的倒档布置方案。

图所示方案的优点是换倒档时利用了中间轴上的档齿轮，因而缩短了中间轴的长度。

但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换档困难。

图所示方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换档程序不合理。

图所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换档更为轻便，且能获得较大的倒档传动比。

图所示方案针对图所示方案的缺点做了修改，因而取代了图所示方案。

图所示方案是将中间轴上的倒档齿轮做成体，将其齿宽加长。

图所示方案适用于全部齿轮副均为常啮合齿轮，换档更为轻便。

为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒档传动采用图所示方案。

其缺点是倒档须各用根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂些。

故采用方案。

传动机构布置中齿轮安排的分析确定各齿轮副的相对安装位置对于整个变速器的结构布置有很大的影响。

各档位置的安排应考虑以下四个方面．整车总布置根据整车的总布置，对变速器输入轴和输出轴的相对位置和变速器的轮廓形状以及换档机构提出要求。

．驾驶员的使用习惯有人认为人们习惯于按档的高低顺序，由左到右或由右到左排列来换档。

但是也有人认为应该将常用档位放在中间位置。

值得注意的是倒档，虽然他是平常换档序列之外的个特殊档位，然而却是决定序列组合方案的重要环节。

按习惯，倒档最好与序列不接合。

否则，从安全角度考虑，将倒档与档放在起较好。

在五档变速其中，倒档与序列接合与不接合两者比较，前者在结构上可省去个拨叉和根变速滑杆，后者的布置适当，则可使变速器的轴向长度缩短。

．提高平均传动效率为提高平均传动效率，在三轴式变速器中，普遍采用具有直接档的传动方案，并尽可能地将使用时间最多的档位设计成直接档。

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