（图纸+论文）CA538汽车变速器的设计（全套完整）

本次设计主要是依据参考的中型货车的参数，通过对变速器各部分参数的选择和计算，设计出种基本符合要求的手动档变速器。

本文主要完成下面些主要工作．参数计算。

包括变速器传动比计算中心距计算齿轮参数计算各档齿轮齿数的分配．变速器齿轮设计计算。

变速器齿轮几何尺寸计算变速器齿轮的强度计算及材料选择计算各轴的扭矩和转速齿轮强度计算及检验．变速器轴设计计算。

包括各轴直径及长度计算轴的结构设计轴的强度计算轴的加工工艺分析．变速器轴承的选择及校核．同步器的设计选用和参数选择．变速器操纵机构的设计选用．变速器箱体的结构设计。

第章变速器的结构方案的确定.变速器传动机构分析和布置方案的确定目前，汽车上采用的变速器结构形式是多种多样的，这是由于各国汽根据上述理由，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。

.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。

应该注意的是，各档齿轮的齿数比应该尽可能不是整数，以使齿面磨损均匀。

图.变速器传动示意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档齿轮齿数分配的依据。

.取整为。

确定档齿轮的齿数及其参数档齿轮选用斜齿圆柱齿轮，模数，初选螺旋角。

中间轴档齿轮齿数，货车可在之间选用，最小为，取，档齿轮为斜齿轮。

档传动比为.为了求，的齿数，先求其齿数和，斜齿取整为即对档齿轮进行角度变位确定实际螺旋角端面压力角端面啮合角中心距变动系数变位系数之和查变位系数线图得齿顶降低系数计算档齿轮参数分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径当量齿数确定五档齿轮的齿数及其参数常啮合五档齿轮选用斜齿圆柱齿轮，模数，初选螺旋角。

由式.求出常啮合传动齿轮的传动比.常啮合传动齿轮的中心距与档齿轮的中心距相等，即.由式得.，取整为则对常啮合齿轮进行角度变位确定实际螺旋角理论中心距端面压力角端面啮合角中心距变动系数变位系数之和查变位系数线图得齿顶降低系数计算常啮合齿轮参数分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径当量齿数确定二档齿轮的齿数及其参数．二档齿轮为斜齿轮，模数.，初选由式得.，.取整为，对二档齿轮进行角度变位确定实际螺旋角理论中心距端面压力角端面啮合角中心距变动系数变位系数之和查变位系数线图得齿顶降低系数计算二档齿轮参数分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径当量齿数确定三档齿轮的齿数及其参数．三档齿轮为斜齿轮，模数.，初选由式得.，.取整为，对三档齿轮进行角度变位确定实际螺旋角理论中心距端面压力角端面啮合角中心距变动系数变位系数之和查变位系数线图得齿顶降低系数计算三档齿轮参数分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径当量齿数确定四档齿轮的齿数及其参数．四档齿轮为斜齿轮，模数.，初选由式得.，.取整为，对四档齿轮进行角度变位确定实际螺旋角理论中心距端面压力角端面啮合角中心距变动系数变位系数之和查变位系数线图得齿顶降低系数计算四档齿轮参数分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径当量齿数确定倒档齿轮齿数倒档齿轮选用直尺双联齿轮，倒档齿轮选用的模数与档相同，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。

初选则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有.以上的间隙，则齿轮的齿顶圆直径应为.为了保证齿轮和的齿顶圆之间应保持有.以上的间隙，取参照同类车型齿轮般齿数小于，倒值与值相近，取计算倒档轴和第二轴的中心距计算倒档传动比.分度圆直径齿顶高齿根高齿全高齿顶圆直径齿根圆直径.本章小结本章首先根据所学汽车理论的知识计算出主减速器的传动比，然后计算出变速器的各档传动比接着确定齿轮的参数，如齿轮的模数压力角螺旋角齿宽齿顶高系数介绍了齿轮变位系数的选择原则，并根据各档传动比计算各档齿轮的齿数，根据齿数重新计算各档传动比，同时对各档齿轮进行变位。

第章变速器齿轮的设计及校核.齿轮的材料选择齿轮的失效形式变速器齿轮的损坏形式主要有三种齿轮折断齿面点蚀齿面胶合。

．齿轮折断齿轮在啮合过程中，轮齿表面承受有集中载荷的作用。

可以把轮齿看作悬臂梁，轮齿根部弯曲应力很大，过渡圆角处又有应力集中，故轮齿根部很容易发生断裂。

齿轮折断有两种情况，种是齿轮受到足够大的突然载荷的冲击作用，导致齿轮断裂，这种破坏的断面为档和倒档设计为直齿时，在这些档位上工作，中间轴上的轴向力不能抵消但因为这些档位使用得少，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汽车变速器的齿形压力角及螺旋角按表.选取。

表.汽车变速器齿轮的齿形压力角与螺旋角项目车型齿形压力角螺旋角轿车高齿并修形的齿形，般货车规定的标准齿形重型车规定的标准齿形低档倒档齿轮，小螺旋角齿宽在选择齿宽时，应该注意齿宽对变速器的轴向尺寸质量齿轮工作平稳性齿轮强度和齿轮工作时的受力均匀程度等均有影响。

考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减少质量，应该选用较小的齿宽。

另方面，齿宽减小使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，此时虽然可以用增加齿轮螺旋角的方法给予补偿，但这时轴承承受的轴向力增大，使其寿命降低。

齿宽窄又会使齿轮的工作应力增加。

选用宽些的齿宽，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造成偏载，导致承载能力降低，并在齿宽方向磨损不均匀。

通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽直齿，为齿宽系数，取为斜齿，取为。

采用啮合套或同步器换档时，其接合齿的工作宽度初选时可取为。

第轴常啮合齿轮副的齿宽系数可取大些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动平稳性和齿轮寿命。

对于模数相同的各档齿轮，档位低的齿轮的齿宽系数取的稍大。

齿顶高系数齿顶高系数对重合度轮齿强度工作噪声轮齿相对滑动速度轮齿根切和齿顶厚度等有影响。

若齿顶高系数小，则齿轮重合度小，工作噪声大但因轮齿受到的弯矩减小，轮齿的弯曲应力也减少。

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.。

齿轮的修正为了改善齿轮传动的些性能，常对齿轮进行修正。

修正的方法有三种．加工时改变刀具与齿轮毛坯的相对位置，又称变位．改变刀具的原始齿廓参数．改变齿轮齿廓的局部渐开线，又称修形。

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。

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。

角度变位既具有高度变位的优点，又避免了其缺点。

有几对齿轮安装在中间轴和第二轴上组合并构成的变速器，会因保证各档传动比的需要，使各相互啮合齿轮副的齿数和不同。

为保证各对齿轮有相同的中心距，此时应对齿轮进行变位。

当齿数和多的齿轮副采用标准齿轮传动或高度变位时，则对齿数和少些的齿轮副应采用正角度变位。

由于角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用的较多。

对斜齿轮传动，还可通过选择合适的螺旋角来达到中心距相同的要求。

变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工作，有时还承受冲击负荷。

对于高档齿轮，其主要损坏形势是齿面疲劳剥落，因此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。

为提高接触强度，应使总变位系数尽可能取大些，这样两齿轮的齿轮渐开线离基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应力。

对于低档齿轮，由于小齿轮的齿根强度较低，加之传递载荷较大，小齿轮可能出现齿根弯曲断裂的现象。

总变位系数越小，对齿轮齿根总厚度越薄，齿根越弱，抗弯强度越低。

但是由于轮齿的刚度较小，易于吸收冲击振动，故噪声要小些。

.，货车取汽车正面投影面积若无测量数据，可按前轮距汽车总高汽车总宽等尺寸近似计算对轿车.，对载货汽车。

由公式.得算出，因为载货汽车最高设计车速不大于，所以该车满足要求。

.本章小结本章主要介绍了发动机主要参数的确定发动机选型与车速的确定，这是设计本课题的前提，为以后的设计确定了方向。

第章变速器主要参数的选择.变速器档位数目及各档传动比变速器档位数目的确定对不同类型的汽车，具有不同的传动系档位数，其原因在于它们的使用条件不同对整车性能要求不同汽车本身的比功率不同。

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