第1章 变速器主要参数的计算及校核
学号：15
最高车速：Uamax=113Km/h 发动机功率：Pemax=65.5KW 转矩：Temax=206.5Nm 总质量：ma=4123Kg
转矩转速：nT=2200r/min 车轮：R16（选6.00R16LT）
1.1设计的初始数据
表1.1已知基本数据
最高车速 发动机率 额定转矩Temax 总质量 转矩转速 主减速器传车轮半径 r（mm） Uamax（Km/h） Pemax（Kw） ma（Kg） nT（r/min） 动比i0 113 65.5 206.5 4123 2200 4.36 337 车轮：R16（选6.00R16LT ） 查GB/T2977-2008 r=337mm
1.2变速器传动比的确定
确定Ι档传动比：
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：
Temaxigi0?Tr?Gfcos ??Gsin?=mg?max （1.1）
式中：G----作用在汽车上的重力，G?mg；
m----汽车质量；
g----重力加速度，G?mg?4123?9.8?40405.4N；
Temax—发动机最大转矩，Temax?174N?m；
精选
i0—主减速器传动比，i0?4.36；
?T—传动系效率，?T?86.4%；
r—车轮半径，r?0.337m；
f—滚动阻力系数，对于货车取f?0.02；
?—爬坡度，30%换算为??16.7o。
则由最大爬坡度要求的变速器I档传动比为：
ig1?mgrr?max4123?9.8?0.294?0.337?5.17 （1.2） =
206.5?4.36?86.4%Temaxi0?T驱动轮与路面的附着条件：
Temaxig1i0?Trr?G2? （1.3）
G2----汽车满载静止于水平路面时驱动桥给地面的载荷；
??0.7~0.8取??0.75
ig1?G2?rr0.6?4123?9.8?0.75?0.337??7.9Temaxi0?T206.5?4.36?86.4%
综上可知：5.17?ig1?7.9 取ig1?5.8 其他各档传动比的确定： 按等比级数分配原则：
ig1ig2?ig2ig3?ig3ig4?ig4ig5 ?q （1.4）
式中：q—常数，也就是各挡之间的公比；因此，各挡的传动比为：
ig1?q4，ig2?q3，ig3?q2，ig4?q q?n?1ig1=45.8?1.55
高档使用率比较高，低档使用率比较低，所以可使高档传动比较小，所以取其他各挡传动比分别为：
ig2=q3?3.7；ig3?q2?2.4；ig4?q?1.55
精选
1.3中心距A
1.3.1初选中心距 可根据下述经验公式
A?KA3Temaxi1?g （1.5）
式中：A—变速器中心距（mm）；
KA—中心距系数，商用车：KA?8.6?9.6； Temax—发动机最大转矩（N.m）；
i1—变速器一挡传动比，ig1?5.8；
?g—变速器传动效率，取96% ；
Temax—发动机最大转矩，Temax?206.5N?m。
则，A?KA3Temaxi1?g
?(8.6:9.6)3206.5?5.8?96%
?86.49?100.57mm
初选中心距A?96mm。 1.3.2变速器的轴向尺寸
货车变速器壳体的轴向尺寸:(2.7?3.0)A?(2.7?3.0)?96?259.2?288mm。
1.4齿轮参数及齿轮材料的选择
1.4.1齿轮模数
同步器与啮合套的接合齿多采用渐开线齿形。出于工艺性考虑，同一变速器的接合齿采用同一模数。轻中型货车为2.0-3.5，选取较小的模数并增多齿数有利于换挡。
变速器一档及倒档模数为3.5mm，其他档位为3.0。 1.4.2齿形、压力角?及螺旋角?
根据刘维信的《汽车设计》表6-3汽车变速器齿轮的齿形，压力角及螺旋角分别为：
精选
表1.2
齿形 GB1356 78规定的标准齿形 压力角? 200 螺旋角? 200~260 选择斜齿轮的螺旋角时应力求使中间轴上的轴向力相互抵消。为此，中间轴上的全部齿轮一律取右旋，而第一，第二轴上的斜齿轮一律取左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。 1.4.3齿宽b
通常是根据齿轮模数来确定齿宽b
直齿b?kcm，kc为齿宽系数，取为4.4～8.0，小齿轮取8 .0 大齿轮取7.0； 斜齿b?kcmn，kc取为7.0～8.6，小齿轮取8.0 大齿轮取7.0。
一档及倒档小齿轮齿宽b?8.0?3.5?28mm 大齿轮齿宽b?3.5?7?24.5; 其他档位小齿轮齿宽b?8.0?3.0?24mm 大齿轮齿宽b?3.0?7?21。
第一轴常啮合齿轮副的齿宽系数可取大些，以提高传动的平稳性和齿轮的寿命。 采用啮合套或同步器换挡时，其接合齿的工作宽度初选时可取为2～4mm，取2.5mm。 1.4.4齿顶高系数
f0
一般规定齿顶高系数取为1.00。 1.4.5齿轮材料的选择原则
1、满足工作条件的要求
不同的工作条件，对齿轮传动有不同的要求，故对齿轮材料亦有不同的要求。但是对于一般动力传输齿轮，要求其材料具有足够的强度和耐磨性，而且齿面硬，齿芯软。
2、合理选择材料配对
如对硬度≤350HBS的软齿面齿轮，为使两轮寿命接近，小齿轮材料硬度应略高于大齿轮，且使两轮硬度差在30～50HBS左右。为提高抗胶合性能，大、小轮应采用不同钢号材料。
3、考虑加工工艺及热处理工艺 变速器齿轮渗碳层深度推荐采用下列值：
m法?3.5时渗碳层深度0.8～1.2
精选
m法?3.5时渗碳层深度0.9～1.3 m法?5时渗碳层深度1.0～1.3
表面硬度HRC58～63；心部硬度HRC33～48
对于氰化齿轮，氰化层深度不应小于0.2；表面硬度HRC48～53[12]。
对于大模数的重型汽车变速器齿轮，可采用25CrMnMO，20CrNiMO，12Cr3A等钢材，这些低碳合金钢都需随后的渗碳、淬火处理，以提高表面硬度，细化材料晶面粒[13]。
1.5一档齿轮参数的计算、齿轮校核、受力计算
图3.1 中间轴式五档变速器简图
1.5.1一挡齿轮参数的计算
中间轴一挡齿轮齿数，货车可在12~17之间选用，最小为12-14，取Z10?12，一挡齿轮为斜齿轮。
一挡传动比为 ig1?Z2Z9 （1.6） Z1Z10为了求Z9，Z10的齿数，先求其齿数和Zh， Zh?=
2Acos? （1.7） mn2?96?cos21?=51.25 取 51
3.5即Z9=Zh-Z10=51-12=39 对中心距A进行修正
精选
变速器设计说明书-正文
