五菱宏光轻型货车机械式变速器设计
系 ： 交通工程系
专 业： 车辆工程专业
年 级： 车辆工程15级
学 号： 2015060143
学生姓名： 朱冠宇
指导老师： 李春波
成 绩：
摘
汽车传动系统中变速器代重环节驾驶操作感受汽车发动机性体现汽车运行稳定性等均变速器技术参数构造性直接相关汽车运行程中必须满足变速换挡起步倒挡等基操作性利总设计变速器部实现简单迅速方便操作流程
次进行变速器设计充分结合务书中定基参数选取五菱宏光款车型作设计基础翻阅量专业书籍国家相关标准结合市场调研情况实现变速器完整设计
次设计容车辆手动变速器研究予变速器具体详介绍针变速器换挡结构传动机构档位布置等加述时利计算确认变速器齿轮结构等部分计算车辆整体中心距传动档位齿轮等次核算零部件计算容选择适性标准度更高零部件
关键词：机械式变速器中间轴传动机构设计
Abstract
Transmission in the transmission system of vehicle is the most important link its structure performance technical parameters such as the experience of automobile engine performance driving human operating experience and the stability of the vehicle to run work has an immediate impact Need to be in the car running start and shift gears shifting the basic operations through the transmission within the integrated design can make the engine is simple convenient and rapid to achieve the basic operation
The graduation design according to specification given basic parameters choose the DF xiaokang as the basis of design through to the related literature query and national standards of learning and through market research its transmission is a complete design
The graduation design selection of models is byd F3R this model is more common models on the market In this study in view of the selected models was carried out detailed analysis and calculation especially for the gear parameters the basic parameters such as total transmission ratio center distance and the intensity etc Based on the research of the graduation design formed a system of transmission
Key words Mechanical Mechanic Intermediate ShaftDesign Checking Transmission Mechanism
目 录
摘 1
Abstract 1
第1章 绪 1
11研究目意义 1
12研究现状 1
13 设计容 2
14 章结 2
第2章 总体方案设计 4
21 基设计参数 4
22 设计变速器基求 4
23 变速器结构分析 5
24 章结 5
第3章 基参数设计计算 7
31 档传动确定 7
32 关档传动选定 8
33中心距计算 9
34变速器外形尺寸 9
35 章结 9
第4章 齿轮设计计算 10
41 齿轮参数 10
411 模数选取 10
412 齿形压力角螺旋角 10
413 齿宽b 10
42 分配挡位齿轮齿数 11
421 挡齿轮齿数 11
422 余挡位齿数变位系数 13
43齿轮设计校核 15
431齿轮损坏形式 15
432计算齿轮强度 16
433 计算齿轮弯曲强度 16
434计算轮齿接触应力 18
44 章结 19
第5章 轴设计计算 20
51轴基尺寸计算 20
52轴强度验算 21
53计算轴承寿命 27
54章结 29
第6章 步器操机构选择箱体选取 30
61 步器选择 30
611 锁环式步器构造 30
612 锁环式步器运作机理 30
613确定尺寸 31
62 变速器操机构 33
63 变速器箱体选取 34
64 章结 35
结 36
致 谢 37
参考文献 38
第1章 绪
11研究目意义
20世纪起汽车行业发展形势十分迅猛外涵盖领域十分牵涉专业范围广泛逐渐成推动国济发展力军汽车系统中变速器着取代重位汽车市场中引起量学者相关专业研究员重视变速器领域研发工作停止
生活济水日益提升物质财产逐渐丰富汽车功已仅仅满足代步传统济耐皮实等标准逐渐转变速度性舒适度耗等方位角度求述种种汽车新需求均利发动机变速器研发实现汽车济性操作性传动效率动力性受变速器结构直接影响利优化变速器发动机技术设计汽车济性操作性够达前标准
目前变速器技术研发方已实质性进展动变速离合器研发工作受广工作者追捧相言传统机械变速离合器具着十分显著优势提占构造简单运行稳定成低廉变速器市场中机械变速离合器始终保持着导位
想真正设计意优化汽车性科学合理机械变速离合器具较难度程十分繁琐变速器设计工作者提出逢高求必须具备足够强心理素质全面专业技术首先进行系统性查探明确组成变速器构件形成初步总体设计思路确保传动轴够空间优化布置次充分结合力学原理制图标准机械原理等设计齿轮轴进行计算分析受力情况合理选择定型产品变速器步器操作系统相配合
篇设计拟五菱宏光机械变速系统构成传动系统布置设计理念等方认识解传动齿轮受力传动轴受力作研究入手点传动加优化项尺寸计算更加精准完成变速器组成具体布局零部件进行校验篇设计变速器进行十分全面专业剖析前系统性理念中设计步骤完成具定代表性金钩变速器设计提供更发展方
12研究现状
着国际汽车工业迅速发展国领先变速器制造企业国外领先技术水种先进设备引入结合学交流方式实现变速器步器轴齿轮等重零部件设计力时国产品装配水提升逐渐国际技术接壤国发展时期较短国际先进水相较存着明显差距尤体现震动噪声齿轮产品强度抗疲劳等领域国国齿轮行业技术水落原较低数控水装备技术差没强开发力具备足够质量控制力等导致成品制造全程欠缺
世界第辆汽油汽车德国工程师卡尔 茨戈特利布戴姆勒1886年时宣告制成卡尔 茨制造三轮汽车者制造四轮汽车三轮汽车中汽油机发动动力齿轮链条传轴轴系两半轴中间装差速器利车辆转弯前轮架位叉形结构架类似现代行车前叉装置面转手柄操车辆转弯辆车装变速杆改变链条传动车速快慢国外研究制造方逐渐转化动挡领域然整体汽车市场中手动挡导位尚未动挡取代深入探析原尚未形成够满足稳定性高效率高机械变速器法驾驶体验感加提升
总国汽车变速器始终保持着元化发展路线种变速器着独特优势足处种技术应发展国始终保持着鼓励姿态力求种变速器飞速发展种变速器取国应充分发挥目前变速器种类优势加快技术创新发展形成独特具中国特色变速器创新思维久国成国际变速器发展领先者
13 设计容
次设计容货车机械式变速器研究针变速器换挡结构传动机构档位布置等加述时利计算确认变速器齿轮结构等部分计算车辆整体中心距传动档位齿轮等次核算零部件确保便换挡结构简单稳定性强目够实现
篇毕业设计目十分明确：完成款够满足构造简单便换挡机械式变速器够保证稳定运作较高投入产出提高汽车项性延长汽车年限未驾驶者提供更驾驶体验二希够利该篇文容逐渐完善补充身知识点漏洞够加深力学机械学等专业知识日业提供更帮助
14 章结
想真正设计意优化汽车性科学合理机械变速离合器具较难度程十分繁琐相言传统机械变速离合器具着十分显著优势提占构造简单运行稳定成低廉变速器市场中机械变速离合器始终保持着导位
篇设计拟五菱宏光机械变速系统构成传动系统布置设计理念等方认识解传动齿轮受力传动轴受力作研究入手点传动加优化项尺寸计算更加精准完成变速器组成具体布局
第2章 总体方案设计
21 基设计参数
次毕业设计课题中笔者车型选择五菱宏光微型货车基础进行系列计算基参数表21示：
表21 五菱宏光基参数表
名称
数
发动机功率
79kw
高车速
135kmh
总质量
2400kg
扭矩
145N·m
外形尺寸
450016101875mm
轮胎规格
17575R15
22 设计变速器基求
汽车动力系统中变速器决定性零部件变速器工作程中满足车辆种需求发动机输出速度扭矩利变速器实际工作需求参数传递驱动轮整车辆传统系统性优良变速器息息相关整体车轮操作性稳定性济性受变速器动力性影响年中着汽车工业飞速发展迎合需求轿车变速器进行调整方提升载荷承受力缩变速器体积变速器更新换代功基结构始终变变速器求体[1]：
（1）保证变速器传动档位数量设计合理性综合考量发动机基参数车辆性二者相关性实现优化匹配
（2）空档位设计变速器燃机传动时切断
（3）倒挡设计结合车辆日常应需求
（4）更换档位时应具备快速简洁易操作属性
（5）运转稳定性高工作性便期维护装配
23 变速器结构分析
三轴式变速器图21示中间轴齿轮输出轴输入轴齿轮相互啮合外输出轴输入轴中心线均处条直线种变速器具着列两点优势：杂音抗损耗程度强变速器机体相较扭矩较直接车轮重空间问题加解决微型车中等车中十分常见二提升直接输出档传动效率
图21 中间轴式变速器
1 第轴2第二轴3中间轴
次选取五菱宏光货车作设计车型进行变速器结构布置选取前置驱发动机种类结合该车型原变速器结构次选中间轴五档式变速器该种类型变速器中齿轮轴轴做成确保第二轴第轴位直线利啮合套原理确保直接档实现直接档直接输出传递时达佳投入产出三轴式变速器相较言高档位传递效率降运转震动相较缩短轴承齿轮寿命
变速器说倒挡存十分特殊承认存重价值倒挡次数相档位说少般车辆停车状态中采取齿轮滑动方式完成操作求档位互相干[2]
24 章结
汽车动力系统中变速器决定性零部件整车辆传统系统性优良变速器息息相关整体车轮操作性稳定性济性受变速器动力性影响次选中间轴五档式变速器该种类型变速器中齿轮轴轴做成确保第二轴第轴位直线利啮合套原理确保直接档实现直接档直接输出传递时达佳投入产出
第3章 基参数设计计算
31 档传动确定
计算传动应结合发动机转速车辆行驶时二者相关性计算公式：
（31）
式中 ——汽车总重量（N）
——滚动阻力系数路面情况良时取
——发动机扭矩（）
——减速器动轮转速动轮转速值
——变速器动轮转速动轮转速值
——汽车运行程中传动效率取值范围
——车轮滚动半径
——爬坡度该次设计务书中求爬30坡约
（32）
式中 ——汽车运行时速度（）
——汽车发动机运行时转速（）
——汽车跑动中轮胎滚动周半径（）
——变速器动轮转速动轮转速值
——减速器动轮转速动轮转速值
汽车基参数已文章节中明确出135kmh车辆行驶快速度汽车档位中高档超速档传动汽车车轮轮胎规格已确认17575R15车轮滚动半径加计算求结果51225mm3600rmin
车轮传动计算须根车辆爬坡斜度进行数情况通坡度时车轮处档位运行状态够满足车辆整体强度需求满足必须驱动力条件滚动阻力涵盖
式中提汽车总质量m2400kg爬坡角度车轮滚动半径r052125m汽车扭矩145N·m传动效率传动g98ms2
述公式（31）：
（33）
实际计算程中必须满足档位运动时驱动力种附着力合力条件方满足爬坡滑需求具体计算公式34：
（34）
：
（35）
式中 ——驱动轮面法反力
——驱动轮面间附着系数混凝土沥青路面05~06间取
数代入（35）式：
综述档位传动范围求：
进行档位传动选择时暂取值51
32 关档传动选定
文计算程解档位传动初值已定设计变速器结构时直接档位高档位常见设计方式根工计算中间档位传动公式（36）[4]
（36）
发动机参数符合度实际齿轮数等影响素存法避免计算量实际量间误差
33中心距计算
中心距计算优选工作利验公式完成公式37示：
（37）
式中 ——变速器中心距（）
——中心距系数货车取
——发动机输出转距145（）
——变速器档传动
——变速器传动效率取
综合考量中心距特点计算结果中心距值暂取90mm
34变速器外形尺寸
中心距变速器外形尺寸产生决定性影响集合述容中暂取中心距进行计算示：
378mm次设计外形尺寸
35 章结
变速器基参数设计章完成变速器传动浮动区间档数作入手点根定车型参数利相关公式加计算求传动浮动区间基础结合齿轮数完成选定档位分配齿数进行计算确保中心距数准确
第4章 齿轮设计计算
41 齿轮参数
411 模数选取
确定适宜模数应综合考虑素：首先需降低噪声适度减低模数增加齿宽时想缩减质量必须减低齿宽模数加提升够符合制造工艺够满足传动组成求总言拟设计汽车属种类作参系统进行深入分析利模数低方式实现噪声减少
运作程中低档位齿轮扭矩需求相较应适调模数高档位选取相模数步器汇啮合套中选渐开式齿轮次设计程中选取齿轮法模数初步选择齿轮模数[5]
412 齿形压力角螺旋角
保证传动程稳定程度运行中噪声减少齿轮重合度提升结合型轿车齿轮压力角般选择较值进行计算拟定压力角20°
变速器中斜齿轮十分常见啮合距离相较长具更高稳定工作性工作运行时轴力产生根轴总强度选择适斜齿轮斜齿轮处正常工作状态轴承接受传递轴力应斜齿轮设计中会设置相两队齿轮时运转轴力抵消中间轴中斜齿轮设置右旋状态第二轴时斜齿轮设置左旋状态进行螺旋角拟定时区间22°34暂取30°[5]
413 齿宽b
齿轮工作否保持状态稳定性重点关注象齿轮强度轴尺寸均应予重视保证受力均匀性
想实现变速器质量轴尺寸智应选低齿宽方式正齿轮齿宽具优势特征减弱提升工作量正受影响具备宽齿齿轮正常运作程中变形轴线倾斜影响导致齿宽方法保持连续性遭程度磨损般情况齿宽尺寸进行确定时参齿轮模数m数值
直齿 齿宽系数取值范围45~80取6
斜齿取值范围60~85 取6
第轴常啮合齿轮副齿宽系数提高设计值实现接触线增加接触应力减进保证传动程稳定性延长齿轮年限
斜齿 b62515 mm
42 分配挡位齿轮齿数
根述章节中暂定中心距模数螺旋角数传动齿轮齿数加计算确定量保持设计程中齿数非整数延长齿轮寿命[5]
图41 五挡变速器传动方案
421 挡齿轮齿数
进行第档位传动计算十分重计算公式41：
（41）
利该公式进行计算先明确齿数求传动齿数开始着手加计算明确齿数公式4243：
直齿： （42）
斜齿： （43）
档位采齿轮类型斜齿轮根公式4243计算：
首先圆整前产生结果出生明确数目位中间轴处齿轮应选取值确定传动时想值第轴长啮合齿轮传动降低定数值
齿轮轴两者间存定尺寸关系必须加兼顾齿轮位中间轴尺寸中间轴尺寸存定相关性目前商型汽车中间轴齿轮选区间1217拟定齿轮14输出轴中档齿轮601446
根文拟定中心距求捏合脚公式44：
（44）
：总变位 高度变位
利齿数u 查：
清晰发现发生变位两互相啮合齿轮分度保持中着节园重合相切状态齿轮高发生改变
针齿数齿数加计算基础进行实际计算中心距会产生辩护需利反推方式中心距加计算修正中心距作档位加述修正中心距A取值90mm
公式45求传动：
（45）
常啮合传动齿轮中心距档位齿轮中心距公式46：
A2 （46）
列公式46计算知常啮合齿轮齿数23 34
核验算 接受误差范围
齿轮12精确螺旋角182°
凑配中心距：
斜齿端面模数：
啮合角
齿数144 查变位系数
422 余挡位齿数变位系数
二挡齿轮斜齿轮螺旋角常啮合齿轮存定差异
（46）
（47）
正常运转程中两齿轮间轴力需满足公式：
（48）
述公式464748加连接螺旋角度2054°时候求二档位齿数：
凑配中心距：
斜齿面模数：
啮合角：
结合齿数 查变位系数
列公司推导求三挡齿轮齿数 时方满足轴力衡状态求
中心距：
斜齿端面模数：
啮合角：
参考齿数 查变位系数
四挡齿轮齿数 时轴力呈现相互衡状态
凑配中心距：
斜齿端面模数：
啮合角：
参考齿数 查变位系数
倒挡齿轮模数档更加相初步暂时23选择倒挡齿轮齿数进行输入轴倒档轴中心距计算设
中心距：
想实现啮合程中倒挡齿轮间零干扰需齿轮1112制高点预留定空隙等05mm44时满足距离需
假设齿轮11齿轮12啮合时中心距：
885Amm
倒档轴中间轴中心距：
根齿数 查
综述计算出次设计变速器齿轮参数表41
表41 齿轮参数
齿轮
齿数
分度圆直径
模数
螺旋角
齿宽
Z1
23
7278
316
182
18
Z2
34
1076
316
182
45
Z4
28
912
326
232
20
Z6
39
7260
316
184
20
Z8
18
5319
321
207
21
Z13
44
122
321
0
18
43齿轮设计校核
431齿轮损坏形式
导致齿轮日产运转中发生损坏情况三种分齿轮端部折断端部受损齿面剥落
形成齿轮折断现象体原两：击荷载超齿轮承受范围二齿轮时间断累积加荷载反复击导致齿轮根部出现裂痕旦破界值会发生疲劳折断情况相言该现象变速器部发生较常见
更加具象说齿轮运作程中受荷载影响相互啮合齿面始终处挤压碰撞状态时润滑油遭受压力导致温度攀升扩裂纹导致齿面表面逐渐脱落称点蚀长久着点蚀情况愈加严重间扩空隙形成啮合间动载荷终导致齿轮折断[7]
432计算齿轮强度
变速器齿轮运作条件发生改变时齿轮进行加工制作中选取工艺流程原材料精确度等项基相篇设计容中选取亚迪车型40Cr齿轮材料制造方式剃齿插齿结合淬火渗碳等热处理方式确保齿轮精度高七级[7]
433 计算齿轮弯曲强度
1．直齿轮弯曲应力
（431）
（432）
公式（431）公式（432）整理
（433）
式中
——齿轮运转受弯曲应力（）
——圆周力（N）
——应力集中系数取165
——摩擦力影响系数动轮取值11动轮取值09
——齿轮齿宽（）
——齿轮断面齿距取π（）
——齿轮齿型系数
——齿轮模数
——计算载荷（）
——齿轮节圆直径（）
计算载荷作第轴转矩作取值倒档直齿轮许弯曲应力400850MPa[8]
挡动齿轮
挡动齿轮
倒挡直齿轮作弯曲应力400850Nmm满足求
2．斜齿轮弯曲应力
（434）
（435）
（436）
（437）
（438）
式中 ——齿轮运作中承受弯曲应力（）
——齿轮承受圆周力（N）
——应力集中系数取15
——齿轮齿宽（）
——齿轮齿型系数量齿数
——法模数（）
——计算载荷（）
——齿轮节圆直径（）
——斜齿轮螺旋角
——齿数
——重合度影响系数取20
述参数带入计算：
（439）
四挡齿轮弯曲应力
作第轴处转矩设计算载荷取值高档位常啮合齿轮许应力处180350MPa需求相匹配
434计算轮齿接触应力
接触应力计算公式：
（4310）
（4311）
（4312）
式中 ——轮齿接触应力（）
——齿面法力（N）
——计算载荷（）
——齿轮节圆直径（）
——节点处压力角（度）
——齿轮采材料弹性模量设计手册值206×104
——实际中齿轮啮合程中接触宽度（）
——动齿轮节点处曲率半径直齿轮
斜齿轮 动齿轮节圆半径
挡齿轮接触应力：
δ0418
12499MPa
四挡齿轮接触应力：
δ0418
7137
述校验工作均处适宜区间参考相应标准加匹配
假设计算载荷作第轴载荷时齿轮许接触应力表51[9]
表431 变速器许应力
齿轮
44 章结
章节容中第分析齿轮参数加选第二档位齿轮具备数量加明确第三述基础完成档齿轮变位系数齿数确定齿轮损坏情况说明分计算齿轮强度时选齿轮强度刚度加校验确保满足求分计算档位齿轮接触应力
第5章 轴设计计算
变速器正常运作程中会受种素干扰例种转矩种弯矩复合作力等旦轴刚性难满足标准受复合波动导致预设挠度超逐渐产生轴变形降低变形器啮合紧密程度导致寿命缩减轴刚度强度着较高标准设计变速器结构时针轴设计刚度计算强度计算结构设计三者综合考量
51轴基尺寸计算
旦确定中间轴式变速器中心距轴直径支承距离位区间：输入轴 016018输出轴018021
该式输入轴花键部分直径（mm）进行初选：
（51）
式中 ——验系数40～46
——发动机转矩（）
输入轴花键部分直径：
2378～2734mm
初选输入输出轴支承间长度310mm
根扭转强度条件轴直径：
（52）
式中 d——轴直径（mm）
——轴许剪应力（）
P——发动机功率（）
n——发动机转速（）
：
mm
25mm拟定轴直径
52轴强度验算
谓轴刚度种作力轴工作时产生齿轮相互作形成种作力产生挠度水面完成定影响会导致齿轮发生位移完全咬合般情况进行系统设计时需考虑刚度问题
轴挠度转角见图61果垂直面挠度调整水面挠度调整转角δ算法[9]：
图61 变速器轴挠度转角
（53）
（54）
（55）
式中 ——齿轮齿宽中间面径力（N）
——齿轮齿宽中间面圆周力（N）
——弹性模量（）21×105
——惯性矩（mm4）实心轴
——轴直径（mm）花键处应均直径算
——支座AB齿轮中作力长度（mm）
——支座间相距长度（mm）
轴全挠度mm
位垂直面挠度会低005会超01位水面挠度会低01会超015（单位均毫米）齿轮处面转角＜0002rad
（1） 变速器中齿轮圆周力切力轴力
轴：
二轴：
中间轴：
（2） 变速器输入轴刚度
档运作时：
已知条件：a248mmb22mmL270mmd32mm
二档运作时：
已知条件：a99mmb1145mmL214mmd46mm：
三档运作时
已知条件：a77mmb1365mmL214mmd42mm：
运作处四五档状态时方面支撑出长度较短方面受力没档位高挠度转角影响忽略计
（3）变速器输出轴刚度
档运作时：
已知条件： ：
二档运作时：
已知条件： ：
三档运作时：
已知条件 ：
运作处四五档状态时方面支撑出长度较短方面受力没档位高挠度转角影响忽略计
输入轴校核
处档状态时轴中支反力代入公式：
已知条件：
垂直面支反力：
计算C点支反力通取矩B点述公式计算：
（56）
相关数代入66：
理
力矩衡力衡够知晓：
（57）
（58）
相关数代入 中：
B点弯矩：
水面弯矩：
合成弯矩：
般讲轴工作时产生轴力会水面垂直面造成定影响轴齿轮会发生变形现象受应力通计算弯矩具体计算公式66[10]：
（59）
式中
D代表轴直径W代表轴抗弯系数具体数代入情况：
运作状态处抵挡时符合相应标准
中间轴校核
齿轮受力：
已知条件：
垂直面支反力：
计算C点支反力通取矩B点述公式计算：
（510）
相关数代入610中：
理：
水面支反力：
力矩力衡原理知：
（511）
（512）
相关数代入611612中：
B点弯矩：
N·mm
水面弯矩：
N·mm
合成弯矩：
受转矩T弯矩二者影响轴应力613：
（513）
（514）
相关数代入613614中：
低档运作时匹配相应求[13]
53计算轴承寿命
般说某种型号选择汽车变速器轴承时参标准身特征时参考相关文献研究情况目前尚没统标准参轴承寿命计算方面国家进行统规定必须求计算检验轴承否符合标准般说轴承寿命计算计算滚子轴承接触面寿命
前文述文标准文选择30205型号轴承该轴承配置圆锥滚子基参数轴承预期寿命：
量载荷计算轴承寿命时必须考虑问题设计预期实际情况差距轴承寿命计算预期承受力作计算数计算时实际承受力基础通计算实际载荷系数进行定转换工作量动载荷值计算公式615[15]：
（515）
式中 代表径载荷系数代表轴载荷系数：
代表载荷系数中载荷系数需包含载荷性质果计算汽车载荷系统取区间1218处取代入615：
目前国际轴承寿命求少满足二十五万千米通计算汽车车速总里程轴承寿命计算公式616：
（516）
汽车均车速
汽车轴承失效前行驶时长：
轴承年限计算公式617：
（517）
中代表轴承寿命系数根相关研究知滚子轴承寿命系数103n代表运转状态轴承转速代入617计算：
739463h
通述计算程结果知文研究选择第轴承宜
根前面设计输出选择型号圆锥滚子轴承30206根GBT2971994查出基轴承预期寿命：
求第二轴轴承量动载荷P
第二轴轴承寿命877445
第二轴轴承寿命符合求
54章结
章首先述轴承常见尺寸计算轴承刚度强度寿命通相关寿命计算总体设计求选择轴承型号
第6章 步器操机构选择箱体选取
61 步器选择
步器市场说惯性式常压式增力式时步器类型基实现相关领域全覆盖中惯性式应广泛根型号具体划分含锁环锁销式锥式等等类常压式角速度固定档位更换具定缺陷加结构存问题目前已基见文研究象型轿车根型轿车特点选择锁环式步器构造运行原理等进行说明[16]
611 锁环式步器构造
图71锁环式步器基结构图知锥形斜面基础摩擦原件放置锁止元件顶部斜面锁止面保持水相邻齿轮保持咬合状态锁止面发挥作档位发生改变情况滑块凸出部分会嵌进啮合套座中间槽中
图61 锁环式步器
14—锁环 2—滑块 3—弹簧圈 58—齿轮 6—啮合套座 7—啮合套
612 锁环式步器运作机理
汽车行驶路途中步器换档步骤：
（1）操机构媒介利操机构产生推力滑块运动完成锁环动作确定需换挡齿轮锁环碰触椎体然椎体表面受作力产生摩擦力矩推动锁环转动通锥面运动完成锁止步器动作
（2）种推力直持续椎体锁环间断产生力矩产生力矩具断提升特点时反面断产生反力矩拉齿环锁环间距离直二者相连接
（3）档位更换摩擦力矩碰触需进行拔环动作复位时确定步器处锁止状态实现步换档操作
然锁环式步器具运行稳定成低廉等方面优势存转矩容量等方面缺陷进行步器选择时需根汽车具体型号特点进行选择果更重优势选择锁环式步器 [17]
步器锁止位置 步器换挡位置
图62 锁环式步器工作原理
1—锁环 2—啮合套 3—啮合套接合齿 4—滑块
613确定尺寸
（1）接尺寸 b
种状态滑块锁环缺口相接状态种情况常出现次调换档位初始步骤锁环接合齿倒角部位啮合套接合齿二者间相差长度（图73）接尺寸
图63 接尺寸分度尺寸
1—啮合接合齿 2—滑块 3—锁环 4—齿轮接合齿
（2）分度尺寸 a
种状态滑块锁环缺口相接状态啮合套接合齿锁环接合齿二者中心线间相差长度(图73) 分度尺寸a接合齿齿距÷4
述两种概念尺寸实际设计中均具十分重参考作维护步器安稳运行加强锁止位精度等方面具重价值前期设定准备时必须精准控相关数
（3）滑块转动距离c
图74距离c够分度尺寸a产生极影响时距离c滑块宽度d齿距t二者间具相互影响作公式：
c
图64 滑块转动距离
1—啮合套2—锁环3—滑块4—锁环缺口
（4）滑块端隙
指滑块锁环缺口间空隙具体指二者端面空隙（图75）端面间空隙齿合套锁环间果设计中想b始终正数应令>时保证锁止功受换档影响正常运转具体实践中通常均会令保证换档会相关作发挥造成影响
外样指端面间空隙锁环端面齿轮结合断面间称备行程存备行程直存降低步器耗损延长寿命会受锁环运作影响会着锁环运作逐渐减设计时定留距离保证会汽车事件增加消失通常言
图65 滑块端隙
62 变速器操机构
路况速度求驾驶需求调档操作驾驶员驾驶车辆程中必少调档动作工作原理调节变速器操机构该动作严格操作标准：调档档位允许挂禁止乱挂脱挂误挂等行
常见手动换档变速器称机械式变速操控机构顾名思义该换档机构需力手动操作常见操作形式变速杆拨叉等等国目前车辆驾驶中较普遍换档装置篇文设计手动换档型
手动调档型汽车说适高效便捷方法：变速器放驾驶员座椅面附保障驾驶员采符合体力学简便省事方式操控变速杆充足空间进行种操作效节省车空间篇文结构采便种方法[20]
变速器设计求需满足求[10]：
1配备安全保护装置该结构说非常重例锁者互锁等
2互锁机构工作原理进行换挡操作时候需移动拨叉外拨叉锁保障变速器部结构装置互锁结构种样式：转动摆动锁消式等等
3锁机构防止车辆驾驶程中变速器部突发状况者某原受力致档位托脱掉配备装置功定位保证齿轮正常啮合工作原理驾驶员进行换挡操作时通身配备弹簧装饰钢球推入叉轴档位脱掉时锁机构钢球法进入叉轴驾驶感受齿轮否正常啮合保障车辆安全驾驶
4整机构需倒挡时应安全机制设置倒挡锁等该机制效防护驾驶员倒挡程中出现失误操作进避免倒挡失误引发安全事倒挡装置样必须具驾驶员提示功例车辆高速行驶程中变速器会受某种程度破坏时倒挡装置需驾驶员发出明显信号提示
5换挡结构装置必须具简易性操作高效便捷驾驶员方便操作安全性高防止设计合理导致驾驶危险系数增高
6提示需驾驶者感应力通驾驶者接触方传递座椅等
首先根具体情况调整调档位置进行调整工作时充分考虑操控否便利应考虑点：
1）调档需序进行
2）易操作位置放置档位般中间部位两侧放置档位
3）边缘处放置倒档档位降低操作失误现象发生
63 变速器箱体选取
减速器总成中器箱体发挥着举足轻重作器箱体零件组接成整体支撑传动轴确保传部件够运行作传动零件基座应具足够强度刚度齿轮轴等零件位置准确性直接受变速器体质量影响外减速器寿命运行性等素受影响
名称
符号
减速形式结构尺寸
箱座壁厚度
箱盖壁厚度
箱体凸缘厚度
箱座加强筋厚度
m
箱盖加强筋厚度
脚螺钉直径
脚螺钉数
轴承旁链接螺栓
箱盖箱座链接螺栓直径
径
观察孔盖螺钉直径
表63 箱体结构尺寸
64 章结
章变速器步器进行详细具体阐述步器部分尤强调锁环式步器构成工作原理锁环式步器相关数进行具体计算文章分析种操模式变速箱变速箱设计制作操作等环境进行全面具体阐述
结
次设计中间轴五档式总体思路总设计五挡位（含倒档档位）结构包括轴承括轴齿轮等外操部件步器等进行选择性挑选发动机产生动步器作传输发动机输入输出轴程中量传递效率高92％外 通变速器低速档倒档装配轴承附载处档位预定方式运行效轴变形概率降低
次设计变速器具点明显特征：
（1） 变速器手动五档变速器挂挡时配合步器运行实现高效稳定便捷换挡避免齿轮非常规损耗时提升户驾控体验
（2） 扭矩活动范围宽效应情况部件构成简便易量产化售工作开展更重成投入较少
然次设计利完成笔者相关知识掌握然进步空间设计中许完美方学工作生活中笔者断充实提升实力努力设计出事适时高性价方案
参考文献
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[7] 朱波新型汽车锁环式步器研究[D]重庆理工学2016
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[12]陈家瑞 汽车构造[M]第3版北京：机械工业出版社2014
[13]余志生 汽车理[M]第5版北京：机械工业出版社2015
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五菱宏光轻型货车机械式变速器设计
系 ： 交通工程系
专 业： 车辆工程专业
年 级： 车辆工程15级
学 号： 2015060143
学生姓名： 朱冠宇
指导老师： 李春波
成 绩：
摘
汽车传动系统中变速器代重环节驾驶操作感受汽车发动机性体现汽车运行稳定性等均变速器技术参数构造性直接相关汽车运行程中必须满足变速换挡起步倒挡等基操作性利总设计变速器部实现简单迅速方便操作流程
次进行变速器设计充分结合务书中定基参数选取五菱宏光款车型作设计基础翻阅量专业书籍国家相关标准结合市场调研情况实现变速器完整设计
次设计容车辆手动变速器研究予变速器具体详介绍针变速器换挡结构传动机构档位布置等加述时利计算确认变速器齿轮结构等部分计算车辆整体中心距传动档位齿轮等次核算零部件计算容选择适性标准度更高零部件
关键词：机械式变速器中间轴传动机构设计
Abstract
Transmission in the transmission system of vehicle is the most important link its structure performance technical parameters such as the experience of automobile engine performance driving human operating experience and the stability of the vehicle to run work has an immediate impact Need to be in the car running start and shift gears shifting the basic operations through the transmission within the integrated design can make the engine is simple convenient and rapid to achieve the basic operation
The graduation design according to specification given basic parameters choose the DF xiaokang as the basis of design through to the related literature query and national standards of learning and through market research its transmission is a complete design
The graduation design selection of models is byd F3R this model is more common models on the market In this study in view of the selected models was carried out detailed analysis and calculation especially for the gear parameters the basic parameters such as total transmission ratio center distance and the intensity etc Based on the research of the graduation design formed a system of transmission
Key words Mechanical Mechanic Intermediate ShaftDesign Checking Transmission Mechanism
目 录
摘 1
Abstract 1
第1章 绪 1
11研究目意义 1
12研究现状 1
13 设计容 2
14 章结 2
第2章 总体方案设计 4
21 基设计参数 4
22 设计变速器基求 4
23 变速器结构分析 5
24 章结 5
第3章 基参数设计计算 7
31 档传动确定 7
32 关档传动选定 8
33中心距计算 9
34变速器外形尺寸 9
35 章结 9
第4章 齿轮设计计算 10
41 齿轮参数 10
411 模数选取 10
412 齿形压力角螺旋角 10
413 齿宽b 10
42 分配挡位齿轮齿数 11
421 挡齿轮齿数 11
422 余挡位齿数变位系数 13
43齿轮设计校核 15
431齿轮损坏形式 15
432计算齿轮强度 16
433 计算齿轮弯曲强度 16
434计算轮齿接触应力 18
44 章结 19
第5章 轴设计计算 20
51轴基尺寸计算 20
52轴强度验算 21
53计算轴承寿命 27
54章结 29
第6章 步器操机构选择箱体选取 30
61 步器选择 30
611 锁环式步器构造 30
612 锁环式步器运作机理 30
613确定尺寸 31
62 变速器操机构 33
63 变速器箱体选取 34
64 章结 35
结 36
致 谢 37
参考文献 38
第1章 绪
11研究目意义
20世纪起汽车行业发展形势十分迅猛外涵盖领域十分牵涉专业范围广泛逐渐成推动国济发展力军汽车系统中变速器着取代重位汽车市场中引起量学者相关专业研究员重视变速器领域研发工作停止
生活济水日益提升物质财产逐渐丰富汽车功已仅仅满足代步传统济耐皮实等标准逐渐转变速度性舒适度耗等方位角度求述种种汽车新需求均利发动机变速器研发实现汽车济性操作性传动效率动力性受变速器结构直接影响利优化变速器发动机技术设计汽车济性操作性够达前标准
目前变速器技术研发方已实质性进展动变速离合器研发工作受广工作者追捧相言传统机械变速离合器具着十分显著优势提占构造简单运行稳定成低廉变速器市场中机械变速离合器始终保持着导位
想真正设计意优化汽车性科学合理机械变速离合器具较难度程十分繁琐变速器设计工作者提出逢高求必须具备足够强心理素质全面专业技术首先进行系统性查探明确组成变速器构件形成初步总体设计思路确保传动轴够空间优化布置次充分结合力学原理制图标准机械原理等设计齿轮轴进行计算分析受力情况合理选择定型产品变速器步器操作系统相配合
篇设计拟五菱宏光机械变速系统构成传动系统布置设计理念等方认识解传动齿轮受力传动轴受力作研究入手点传动加优化项尺寸计算更加精准完成变速器组成具体布局零部件进行校验篇设计变速器进行十分全面专业剖析前系统性理念中设计步骤完成具定代表性金钩变速器设计提供更发展方
12研究现状
着国际汽车工业迅速发展国领先变速器制造企业国外领先技术水种先进设备引入结合学交流方式实现变速器步器轴齿轮等重零部件设计力时国产品装配水提升逐渐国际技术接壤国发展时期较短国际先进水相较存着明显差距尤体现震动噪声齿轮产品强度抗疲劳等领域国国齿轮行业技术水落原较低数控水装备技术差没强开发力具备足够质量控制力等导致成品制造全程欠缺
世界第辆汽油汽车德国工程师卡尔 茨戈特利布戴姆勒1886年时宣告制成卡尔 茨制造三轮汽车者制造四轮汽车三轮汽车中汽油机发动动力齿轮链条传轴轴系两半轴中间装差速器利车辆转弯前轮架位叉形结构架类似现代行车前叉装置面转手柄操车辆转弯辆车装变速杆改变链条传动车速快慢国外研究制造方逐渐转化动挡领域然整体汽车市场中手动挡导位尚未动挡取代深入探析原尚未形成够满足稳定性高效率高机械变速器法驾驶体验感加提升
总国汽车变速器始终保持着元化发展路线种变速器着独特优势足处种技术应发展国始终保持着鼓励姿态力求种变速器飞速发展种变速器取国应充分发挥目前变速器种类优势加快技术创新发展形成独特具中国特色变速器创新思维久国成国际变速器发展领先者
13 设计容
次设计容货车机械式变速器研究针变速器换挡结构传动机构档位布置等加述时利计算确认变速器齿轮结构等部分计算车辆整体中心距传动档位齿轮等次核算零部件确保便换挡结构简单稳定性强目够实现
篇毕业设计目十分明确：完成款够满足构造简单便换挡机械式变速器够保证稳定运作较高投入产出提高汽车项性延长汽车年限未驾驶者提供更驾驶体验二希够利该篇文容逐渐完善补充身知识点漏洞够加深力学机械学等专业知识日业提供更帮助
14 章结
想真正设计意优化汽车性科学合理机械变速离合器具较难度程十分繁琐相言传统机械变速离合器具着十分显著优势提占构造简单运行稳定成低廉变速器市场中机械变速离合器始终保持着导位
篇设计拟五菱宏光机械变速系统构成传动系统布置设计理念等方认识解传动齿轮受力传动轴受力作研究入手点传动加优化项尺寸计算更加精准完成变速器组成具体布局
第2章 总体方案设计
21 基设计参数
次毕业设计课题中笔者车型选择五菱宏光微型货车基础进行系列计算基参数表21示：
表21 五菱宏光基参数表
名称
数
发动机功率
79kw
高车速
135kmh
总质量
2400kg
扭矩
145N·m
外形尺寸
450016101875mm
轮胎规格
17575R15
22 设计变速器基求
汽车动力系统中变速器决定性零部件变速器工作程中满足车辆种需求发动机输出速度扭矩利变速器实际工作需求参数传递驱动轮整车辆传统系统性优良变速器息息相关整体车轮操作性稳定性济性受变速器动力性影响年中着汽车工业飞速发展迎合需求轿车变速器进行调整方提升载荷承受力缩变速器体积变速器更新换代功基结构始终变变速器求体[1]：
（1）保证变速器传动档位数量设计合理性综合考量发动机基参数车辆性二者相关性实现优化匹配
（2）空档位设计变速器燃机传动时切断
（3）倒挡设计结合车辆日常应需求
（4）更换档位时应具备快速简洁易操作属性
（5）运转稳定性高工作性便期维护装配
23 变速器结构分析
三轴式变速器图21示中间轴齿轮输出轴输入轴齿轮相互啮合外输出轴输入轴中心线均处条直线种变速器具着列两点优势：杂音抗损耗程度强变速器机体相较扭矩较直接车轮重空间问题加解决微型车中等车中十分常见二提升直接输出档传动效率
图21 中间轴式变速器
1 第轴2第二轴3中间轴
次选取五菱宏光货车作设计车型进行变速器结构布置选取前置驱发动机种类结合该车型原变速器结构次选中间轴五档式变速器该种类型变速器中齿轮轴轴做成确保第二轴第轴位直线利啮合套原理确保直接档实现直接档直接输出传递时达佳投入产出三轴式变速器相较言高档位传递效率降运转震动相较缩短轴承齿轮寿命
变速器说倒挡存十分特殊承认存重价值倒挡次数相档位说少般车辆停车状态中采取齿轮滑动方式完成操作求档位互相干[2]
24 章结
汽车动力系统中变速器决定性零部件整车辆传统系统性优良变速器息息相关整体车轮操作性稳定性济性受变速器动力性影响次选中间轴五档式变速器该种类型变速器中齿轮轴轴做成确保第二轴第轴位直线利啮合套原理确保直接档实现直接档直接输出传递时达佳投入产出
第3章 基参数设计计算
31 档传动确定
计算传动应结合发动机转速车辆行驶时二者相关性计算公式：
（31）
式中 ——汽车总重量（N）
——滚动阻力系数路面情况良时取
——发动机扭矩（）
——减速器动轮转速动轮转速值
——变速器动轮转速动轮转速值
——汽车运行程中传动效率取值范围
——车轮滚动半径
——爬坡度该次设计务书中求爬30坡约
（32）
式中 ——汽车运行时速度（）
——汽车发动机运行时转速（）
——汽车跑动中轮胎滚动周半径（）
——变速器动轮转速动轮转速值
——减速器动轮转速动轮转速值
汽车基参数已文章节中明确出135kmh车辆行驶快速度汽车档位中高档超速档传动汽车车轮轮胎规格已确认17575R15车轮滚动半径加计算求结果51225mm3600rmin
车轮传动计算须根车辆爬坡斜度进行数情况通坡度时车轮处档位运行状态够满足车辆整体强度需求满足必须驱动力条件滚动阻力涵盖
式中提汽车总质量m2400kg爬坡角度车轮滚动半径r052125m汽车扭矩145N·m传动效率传动g98ms2
述公式（31）：
（33）
实际计算程中必须满足档位运动时驱动力种附着力合力条件方满足爬坡滑需求具体计算公式34：
（34）
：
（35）
式中 ——驱动轮面法反力
——驱动轮面间附着系数混凝土沥青路面05~06间取
数代入（35）式：
综述档位传动范围求：
进行档位传动选择时暂取值51
32 关档传动选定
文计算程解档位传动初值已定设计变速器结构时直接档位高档位常见设计方式根工计算中间档位传动公式（36）[4]
（36）
发动机参数符合度实际齿轮数等影响素存法避免计算量实际量间误差
33中心距计算
中心距计算优选工作利验公式完成公式37示：
（37）
式中 ——变速器中心距（）
——中心距系数货车取
——发动机输出转距145（）
——变速器档传动
——变速器传动效率取
综合考量中心距特点计算结果中心距值暂取90mm
34变速器外形尺寸
中心距变速器外形尺寸产生决定性影响集合述容中暂取中心距进行计算示：
378mm次设计外形尺寸
35 章结
变速器基参数设计章完成变速器传动浮动区间档数作入手点根定车型参数利相关公式加计算求传动浮动区间基础结合齿轮数完成选定档位分配齿数进行计算确保中心距数准确
第4章 齿轮设计计算
41 齿轮参数
411 模数选取
确定适宜模数应综合考虑素：首先需降低噪声适度减低模数增加齿宽时想缩减质量必须减低齿宽模数加提升够符合制造工艺够满足传动组成求总言拟设计汽车属种类作参系统进行深入分析利模数低方式实现噪声减少
运作程中低档位齿轮扭矩需求相较应适调模数高档位选取相模数步器汇啮合套中选渐开式齿轮次设计程中选取齿轮法模数初步选择齿轮模数[5]
412 齿形压力角螺旋角
保证传动程稳定程度运行中噪声减少齿轮重合度提升结合型轿车齿轮压力角般选择较值进行计算拟定压力角20°
变速器中斜齿轮十分常见啮合距离相较长具更高稳定工作性工作运行时轴力产生根轴总强度选择适斜齿轮斜齿轮处正常工作状态轴承接受传递轴力应斜齿轮设计中会设置相两队齿轮时运转轴力抵消中间轴中斜齿轮设置右旋状态第二轴时斜齿轮设置左旋状态进行螺旋角拟定时区间22°34暂取30°[5]
413 齿宽b
齿轮工作否保持状态稳定性重点关注象齿轮强度轴尺寸均应予重视保证受力均匀性
想实现变速器质量轴尺寸智应选低齿宽方式正齿轮齿宽具优势特征减弱提升工作量正受影响具备宽齿齿轮正常运作程中变形轴线倾斜影响导致齿宽方法保持连续性遭程度磨损般情况齿宽尺寸进行确定时参齿轮模数m数值
直齿 齿宽系数取值范围45~80取6
斜齿取值范围60~85 取6
第轴常啮合齿轮副齿宽系数提高设计值实现接触线增加接触应力减进保证传动程稳定性延长齿轮年限
斜齿 b62515 mm
42 分配挡位齿轮齿数
根述章节中暂定中心距模数螺旋角数传动齿轮齿数加计算确定量保持设计程中齿数非整数延长齿轮寿命[5]
图41 五挡变速器传动方案
421 挡齿轮齿数
进行第档位传动计算十分重计算公式41：
（41）
利该公式进行计算先明确齿数求传动齿数开始着手加计算明确齿数公式4243：
直齿： （42）
斜齿： （43）
档位采齿轮类型斜齿轮根公式4243计算：
首先圆整前产生结果出生明确数目位中间轴处齿轮应选取值确定传动时想值第轴长啮合齿轮传动降低定数值
齿轮轴两者间存定尺寸关系必须加兼顾齿轮位中间轴尺寸中间轴尺寸存定相关性目前商型汽车中间轴齿轮选区间1217拟定齿轮14输出轴中档齿轮601446
根文拟定中心距求捏合脚公式44：
（44）
：总变位 高度变位
利齿数u 查：
清晰发现发生变位两互相啮合齿轮分度保持中着节园重合相切状态齿轮高发生改变
针齿数齿数加计算基础进行实际计算中心距会产生辩护需利反推方式中心距加计算修正中心距作档位加述修正中心距A取值90mm
公式45求传动：
（45）
常啮合传动齿轮中心距档位齿轮中心距公式46：
A2 （46）
列公式46计算知常啮合齿轮齿数23 34
核验算 接受误差范围
齿轮12精确螺旋角182°
凑配中心距：
斜齿端面模数：
啮合角
齿数144 查变位系数
422 余挡位齿数变位系数
二挡齿轮斜齿轮螺旋角常啮合齿轮存定差异
（46）
（47）
正常运转程中两齿轮间轴力需满足公式：
（48）
述公式464748加连接螺旋角度2054°时候求二档位齿数：
凑配中心距：
斜齿面模数：
啮合角：
结合齿数 查变位系数
列公司推导求三挡齿轮齿数 时方满足轴力衡状态求
中心距：
斜齿端面模数：
啮合角：
参考齿数 查变位系数
四挡齿轮齿数 时轴力呈现相互衡状态
凑配中心距：
斜齿端面模数：
啮合角：
参考齿数 查变位系数
倒挡齿轮模数档更加相初步暂时23选择倒挡齿轮齿数进行输入轴倒档轴中心距计算设
中心距：
想实现啮合程中倒挡齿轮间零干扰需齿轮1112制高点预留定空隙等05mm44时满足距离需
假设齿轮11齿轮12啮合时中心距：
885Amm
倒档轴中间轴中心距：
根齿数 查
综述计算出次设计变速器齿轮参数表41
表41 齿轮参数
齿轮
齿数
分度圆直径
模数
螺旋角
齿宽
Z1
23
7278
316
182
18
Z2
34
1076
316
182
45
Z4
28
912
326
232
20
Z6
39
7260
316
184
20
Z8
18
5319
321
207
21
Z13
44
122
321
0
18
43齿轮设计校核
431齿轮损坏形式
导致齿轮日产运转中发生损坏情况三种分齿轮端部折断端部受损齿面剥落
形成齿轮折断现象体原两：击荷载超齿轮承受范围二齿轮时间断累积加荷载反复击导致齿轮根部出现裂痕旦破界值会发生疲劳折断情况相言该现象变速器部发生较常见
更加具象说齿轮运作程中受荷载影响相互啮合齿面始终处挤压碰撞状态时润滑油遭受压力导致温度攀升扩裂纹导致齿面表面逐渐脱落称点蚀长久着点蚀情况愈加严重间扩空隙形成啮合间动载荷终导致齿轮折断[7]
432计算齿轮强度
变速器齿轮运作条件发生改变时齿轮进行加工制作中选取工艺流程原材料精确度等项基相篇设计容中选取亚迪车型40Cr齿轮材料制造方式剃齿插齿结合淬火渗碳等热处理方式确保齿轮精度高七级[7]
433 计算齿轮弯曲强度
1．直齿轮弯曲应力
（431）
（432）
公式（431）公式（432）整理
（433）
式中
——齿轮运转受弯曲应力（）
——圆周力（N）
——应力集中系数取165
——摩擦力影响系数动轮取值11动轮取值09
——齿轮齿宽（）
——齿轮断面齿距取π（）
——齿轮齿型系数
——齿轮模数
——计算载荷（）
——齿轮节圆直径（）
计算载荷作第轴转矩作取值倒档直齿轮许弯曲应力400850MPa[8]
挡动齿轮
挡动齿轮
倒挡直齿轮作弯曲应力400850Nmm满足求
2．斜齿轮弯曲应力
（434）
（435）
（436）
（437）
（438）
式中 ——齿轮运作中承受弯曲应力（）
——齿轮承受圆周力（N）
——应力集中系数取15
——齿轮齿宽（）
——齿轮齿型系数量齿数
——法模数（）
——计算载荷（）
——齿轮节圆直径（）
——斜齿轮螺旋角
——齿数
——重合度影响系数取20
述参数带入计算：
（439）
四挡齿轮弯曲应力
作第轴处转矩设计算载荷取值高档位常啮合齿轮许应力处180350MPa需求相匹配
434计算轮齿接触应力
接触应力计算公式：
（4310）
（4311）
（4312）
式中 ——轮齿接触应力（）
——齿面法力（N）
——计算载荷（）
——齿轮节圆直径（）
——节点处压力角（度）
——齿轮采材料弹性模量设计手册值206×104
——实际中齿轮啮合程中接触宽度（）
——动齿轮节点处曲率半径直齿轮
斜齿轮 动齿轮节圆半径
挡齿轮接触应力：
δ0418
12499MPa
四挡齿轮接触应力：
δ0418
7137
述校验工作均处适宜区间参考相应标准加匹配
假设计算载荷作第轴载荷时齿轮许接触应力表51[9]
表431 变速器许应力
齿轮
44 章结
章节容中第分析齿轮参数加选第二档位齿轮具备数量加明确第三述基础完成档齿轮变位系数齿数确定齿轮损坏情况说明分计算齿轮强度时选齿轮强度刚度加校验确保满足求分计算档位齿轮接触应力
第5章 轴设计计算
变速器正常运作程中会受种素干扰例种转矩种弯矩复合作力等旦轴刚性难满足标准受复合波动导致预设挠度超逐渐产生轴变形降低变形器啮合紧密程度导致寿命缩减轴刚度强度着较高标准设计变速器结构时针轴设计刚度计算强度计算结构设计三者综合考量
51轴基尺寸计算
旦确定中间轴式变速器中心距轴直径支承距离位区间：输入轴 016018输出轴018021
该式输入轴花键部分直径（mm）进行初选：
（51）
式中 ——验系数40～46
——发动机转矩（）
输入轴花键部分直径：
2378～2734mm
初选输入输出轴支承间长度310mm
根扭转强度条件轴直径：
（52）
式中 d——轴直径（mm）
——轴许剪应力（）
P——发动机功率（）
n——发动机转速（）
：
mm
25mm拟定轴直径
52轴强度验算
谓轴刚度种作力轴工作时产生齿轮相互作形成种作力产生挠度水面完成定影响会导致齿轮发生位移完全咬合般情况进行系统设计时需考虑刚度问题
轴挠度转角见图61果垂直面挠度调整水面挠度调整转角δ算法[9]：
图61 变速器轴挠度转角
（53）
（54）
（55）
式中 ——齿轮齿宽中间面径力（N）
——齿轮齿宽中间面圆周力（N）
——弹性模量（）21×105
——惯性矩（mm4）实心轴
——轴直径（mm）花键处应均直径算
——支座AB齿轮中作力长度（mm）
——支座间相距长度（mm）
轴全挠度mm
位垂直面挠度会低005会超01位水面挠度会低01会超015（单位均毫米）齿轮处面转角＜0002rad
（1） 变速器中齿轮圆周力切力轴力
轴：
二轴：
中间轴：
（2） 变速器输入轴刚度
档运作时：
已知条件：a248mmb22mmL270mmd32mm
二档运作时：
已知条件：a99mmb1145mmL214mmd46mm：
三档运作时
已知条件：a77mmb1365mmL214mmd42mm：
运作处四五档状态时方面支撑出长度较短方面受力没档位高挠度转角影响忽略计
（3）变速器输出轴刚度
档运作时：
已知条件： ：
二档运作时：
已知条件： ：
三档运作时：
已知条件 ：
运作处四五档状态时方面支撑出长度较短方面受力没档位高挠度转角影响忽略计
输入轴校核
处档状态时轴中支反力代入公式：
已知条件：
垂直面支反力：
计算C点支反力通取矩B点述公式计算：
（56）
相关数代入66：
理
力矩衡力衡够知晓：
（57）
（58）
相关数代入 中：
B点弯矩：
水面弯矩：
合成弯矩：
般讲轴工作时产生轴力会水面垂直面造成定影响轴齿轮会发生变形现象受应力通计算弯矩具体计算公式66[10]：
（59）
式中
D代表轴直径W代表轴抗弯系数具体数代入情况：
运作状态处抵挡时符合相应标准
中间轴校核
齿轮受力：
已知条件：
垂直面支反力：
计算C点支反力通取矩B点述公式计算：
（510）
相关数代入610中：
理：
水面支反力：
力矩力衡原理知：
（511）
（512）
相关数代入611612中：
B点弯矩：
N·mm
水面弯矩：
N·mm
合成弯矩：
受转矩T弯矩二者影响轴应力613：
（513）
（514）
相关数代入613614中：
低档运作时匹配相应求[13]
53计算轴承寿命
般说某种型号选择汽车变速器轴承时参标准身特征时参考相关文献研究情况目前尚没统标准参轴承寿命计算方面国家进行统规定必须求计算检验轴承否符合标准般说轴承寿命计算计算滚子轴承接触面寿命
前文述文标准文选择30205型号轴承该轴承配置圆锥滚子基参数轴承预期寿命：
量载荷计算轴承寿命时必须考虑问题设计预期实际情况差距轴承寿命计算预期承受力作计算数计算时实际承受力基础通计算实际载荷系数进行定转换工作量动载荷值计算公式615[15]：
（515）
式中 代表径载荷系数代表轴载荷系数：
代表载荷系数中载荷系数需包含载荷性质果计算汽车载荷系统取区间1218处取代入615：
目前国际轴承寿命求少满足二十五万千米通计算汽车车速总里程轴承寿命计算公式616：
（516）
汽车均车速
汽车轴承失效前行驶时长：
轴承年限计算公式617：
（517）
中代表轴承寿命系数根相关研究知滚子轴承寿命系数103n代表运转状态轴承转速代入617计算：
739463h
通述计算程结果知文研究选择第轴承宜
根前面设计输出选择型号圆锥滚子轴承30206根GBT2971994查出基轴承预期寿命：
求第二轴轴承量动载荷P
第二轴轴承寿命877445
第二轴轴承寿命符合求
54章结
章首先述轴承常见尺寸计算轴承刚度强度寿命通相关寿命计算总体设计求选择轴承型号
第6章 步器操机构选择箱体选取
61 步器选择
步器市场说惯性式常压式增力式时步器类型基实现相关领域全覆盖中惯性式应广泛根型号具体划分含锁环锁销式锥式等等类常压式角速度固定档位更换具定缺陷加结构存问题目前已基见文研究象型轿车根型轿车特点选择锁环式步器构造运行原理等进行说明[16]
611 锁环式步器构造
图71锁环式步器基结构图知锥形斜面基础摩擦原件放置锁止元件顶部斜面锁止面保持水相邻齿轮保持咬合状态锁止面发挥作档位发生改变情况滑块凸出部分会嵌进啮合套座中间槽中
图61 锁环式步器
14—锁环 2—滑块 3—弹簧圈 58—齿轮 6—啮合套座 7—啮合套
612 锁环式步器运作机理
汽车行驶路途中步器换档步骤：
（1）操机构媒介利操机构产生推力滑块运动完成锁环动作确定需换挡齿轮锁环碰触椎体然椎体表面受作力产生摩擦力矩推动锁环转动通锥面运动完成锁止步器动作
（2）种推力直持续椎体锁环间断产生力矩产生力矩具断提升特点时反面断产生反力矩拉齿环锁环间距离直二者相连接
（3）档位更换摩擦力矩碰触需进行拔环动作复位时确定步器处锁止状态实现步换档操作
然锁环式步器具运行稳定成低廉等方面优势存转矩容量等方面缺陷进行步器选择时需根汽车具体型号特点进行选择果更重优势选择锁环式步器 [17]
步器锁止位置 步器换挡位置
图62 锁环式步器工作原理
1—锁环 2—啮合套 3—啮合套接合齿 4—滑块
613确定尺寸
（1）接尺寸 b
种状态滑块锁环缺口相接状态种情况常出现次调换档位初始步骤锁环接合齿倒角部位啮合套接合齿二者间相差长度（图73）接尺寸
图63 接尺寸分度尺寸
1—啮合接合齿 2—滑块 3—锁环 4—齿轮接合齿
（2）分度尺寸 a
种状态滑块锁环缺口相接状态啮合套接合齿锁环接合齿二者中心线间相差长度(图73) 分度尺寸a接合齿齿距÷4
述两种概念尺寸实际设计中均具十分重参考作维护步器安稳运行加强锁止位精度等方面具重价值前期设定准备时必须精准控相关数
（3）滑块转动距离c
图74距离c够分度尺寸a产生极影响时距离c滑块宽度d齿距t二者间具相互影响作公式：
c
图64 滑块转动距离
1—啮合套2—锁环3—滑块4—锁环缺口
（4）滑块端隙
指滑块锁环缺口间空隙具体指二者端面空隙（图75）端面间空隙齿合套锁环间果设计中想b始终正数应令>时保证锁止功受换档影响正常运转具体实践中通常均会令保证换档会相关作发挥造成影响
外样指端面间空隙锁环端面齿轮结合断面间称备行程存备行程直存降低步器耗损延长寿命会受锁环运作影响会着锁环运作逐渐减设计时定留距离保证会汽车事件增加消失通常言
图65 滑块端隙
62 变速器操机构
路况速度求驾驶需求调档操作驾驶员驾驶车辆程中必少调档动作工作原理调节变速器操机构该动作严格操作标准：调档档位允许挂禁止乱挂脱挂误挂等行
常见手动换档变速器称机械式变速操控机构顾名思义该换档机构需力手动操作常见操作形式变速杆拨叉等等国目前车辆驾驶中较普遍换档装置篇文设计手动换档型
手动调档型汽车说适高效便捷方法：变速器放驾驶员座椅面附保障驾驶员采符合体力学简便省事方式操控变速杆充足空间进行种操作效节省车空间篇文结构采便种方法[20]
变速器设计求需满足求[10]：
1配备安全保护装置该结构说非常重例锁者互锁等
2互锁机构工作原理进行换挡操作时候需移动拨叉外拨叉锁保障变速器部结构装置互锁结构种样式：转动摆动锁消式等等
3锁机构防止车辆驾驶程中变速器部突发状况者某原受力致档位托脱掉配备装置功定位保证齿轮正常啮合工作原理驾驶员进行换挡操作时通身配备弹簧装饰钢球推入叉轴档位脱掉时锁机构钢球法进入叉轴驾驶感受齿轮否正常啮合保障车辆安全驾驶
4整机构需倒挡时应安全机制设置倒挡锁等该机制效防护驾驶员倒挡程中出现失误操作进避免倒挡失误引发安全事倒挡装置样必须具驾驶员提示功例车辆高速行驶程中变速器会受某种程度破坏时倒挡装置需驾驶员发出明显信号提示
5换挡结构装置必须具简易性操作高效便捷驾驶员方便操作安全性高防止设计合理导致驾驶危险系数增高
6提示需驾驶者感应力通驾驶者接触方传递座椅等
首先根具体情况调整调档位置进行调整工作时充分考虑操控否便利应考虑点：
1）调档需序进行
2）易操作位置放置档位般中间部位两侧放置档位
3）边缘处放置倒档档位降低操作失误现象发生
63 变速器箱体选取
减速器总成中器箱体发挥着举足轻重作器箱体零件组接成整体支撑传动轴确保传部件够运行作传动零件基座应具足够强度刚度齿轮轴等零件位置准确性直接受变速器体质量影响外减速器寿命运行性等素受影响
名称
符号
减速形式结构尺寸
箱座壁厚度
箱盖壁厚度
箱体凸缘厚度
箱座加强筋厚度
m
箱盖加强筋厚度
脚螺钉直径
脚螺钉数
轴承旁链接螺栓
箱盖箱座链接螺栓直径
径
观察孔盖螺钉直径
表63 箱体结构尺寸
64 章结
章变速器步器进行详细具体阐述步器部分尤强调锁环式步器构成工作原理锁环式步器相关数进行具体计算文章分析种操模式变速箱变速箱设计制作操作等环境进行全面具体阐述
结
次设计中间轴五档式总体思路总设计五挡位（含倒档档位）结构包括轴承括轴齿轮等外操部件步器等进行选择性挑选发动机产生动步器作传输发动机输入输出轴程中量传递效率高92％外 通变速器低速档倒档装配轴承附载处档位预定方式运行效轴变形概率降低
次设计变速器具点明显特征：
（1） 变速器手动五档变速器挂挡时配合步器运行实现高效稳定便捷换挡避免齿轮非常规损耗时提升户驾控体验
（2） 扭矩活动范围宽效应情况部件构成简便易量产化售工作开展更重成投入较少
然次设计利完成笔者相关知识掌握然进步空间设计中许完美方学工作生活中笔者断充实提升实力努力设计出事适时高性价方案
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