汽车变速箱设计和计算案例
目录
汽车变速箱设计和计算案例 1
1.1挡数 1
1.2传动比范围 2
1.3中心距 2
1.4轴的直径 2
1.5齿轮参数 3
1.5.1模数的选取 3
1.5.2压力角 3
1.5.3螺旋角 4
1.5.4齿宽b 4
1.6各挡齿轮齿数的分配
1.6.1确定一挡齿轮的齿数 5
1.6.2中心距修正 6
1.6.3传动齿轮副齿数 6
1.6.4确定其他各挡的齿数 7
1.6.5确定倒挡齿轮齿数 8
1.1挡数
对于目前市场上对于挡数的变化趋势有着增长的趋势，因为挡数的增加会相应的去降低油品使用的损耗，对于现阶段市场上对于轿车的挡位一般在4个或者5个，对于高级别轿车大多都是使用5个挡位，货车的话大多使用也是4个或者5个挡位，对于装载质量达到2~1.5吨的货车而言都是用5挡的变速箱，而对于装载质量达到4~8吨的货车而言，它们的挡位则达到了6个，本论文主要是对汽车进行结构设计，所以对于挡数的选择确定为5个。
1.2传动比范围
变速箱的传动比主要是变速箱在最低挡位时候的传动比和在最高时候传动比的比值，并且它是和发动机以及该车辆最高速时候的车速有关系的，对于当前轿车的传动比是在3~4,对于货车的话则是到5~6,本论文设计的为轿车，故传动比设定为1.6:1
1.3中心距
对于变速箱而言，把中间的轴与第二轴的距离称为中心距，它的大小直接影响箱体的几何尺寸和质量大小，同时也会对齿轮的接触强度有很大的影响，因为中心距相对比较小的话，接触应力会相当的大，这样就会是的齿轮的使用承受能力大大下降，所以对于齿轮中心距的最小值是需要按照接触强度来进行计算确定的。
(3-1)A=KA3Temain
(3-1)
=9×3830×3.6×0.96=154mm
上式中：
A为中心距，mm;
KA为中心距系数，轿车的KA为8.9~9.3,取9;Temax为最大转矩，N·m;
i?为一挡传动比；
ηg为传动效率0.96。
1.4轴的直径
当变速箱在进行工作状态的时候，轴不光会进行转矩的传递，而且会受到齿轮的径向力作用，并且如果在进行设计的时候，选定的是斜齿轮的话，还会收到轴向力。在不同的力作用的时候下，对于强度和刚度的需要是非常的重要，因为如果设计的时候刚度不足够的时候就会使得产生弯曲的变形形式，这样会损坏齿
轮整体的形态，这样也会使得齿轮的使用能力大大下降，同时也会有很大的噪音产生。
第一轴花键部分直径D(mm)可按下式初选
(3-2)
=4.2×3830=40mm
式中：
K为经验系数，取4.2,Temax为最大转矩N·m
第二轴和中间轴中部直径D=0.45×154=69.3mm,将其圆整为70mm。
1.5齿轮参数
1.5.1模数的选取
对于换挡机构中的啮合套以及同步器而言，它们的接合齿都是使用的渐开线齿轮。但是因为制造工艺的原因，同一个变速箱里面的接合齿模数是一样的，对于乘用车以及质量在1.8吨到14吨之间的或者大多是选择为2.0到1.5毫米之间，同时对于选择比较小的模数会使得齿数变多，这样或有利于换挡效果。
齿轮模数m=4.0mm
齿轮法向模数m,=5.0mm
1.5.2压力角
压力角比较小的时候，重合度会比较大，同时传动效果比较平稳且噪声比较低，而当压力角比较大的时候，会使得齿轮的抗弯强度以及齿轮表面的接触强度增高，那么对于本设计的汽车而言，需要加大重合度并且去降低噪声，所以压力角选取的时候选小一点，故设计如下：
变速箱齿轮的压力角是20°
同步器的接合齿压力角是30°。
1.5.3螺旋角
按图4-1分析
Fa?=Ftanβ?(3-3)
Fa?=F?tanβ?(3-4)
由于T=Fnri=Fn?r?,
(3-5)
式中，
Fa1,Fa2:轴向力；
Fn1,Fn2:圆周力；
r1,r2:齿轮1、2的节圆半径；
T:中间轴传递的转矩。
图3-1中间轴轴向力的平衡
斜齿轮螺旋角可在下面提供的范围内选用：
变速箱是22°-34°
螺旋角β=28°
1.5.4齿宽b
按照模数进行确定。
直齿：b=Kcm,Kc为齿宽系数，取为4.5~8.0取Kc=5
斜齿：b=Kcmn,Kc