摘要
本设计的任务是设计一台用于轿车上的五档手动变速器。合理的设计和布置变速器能使发动机功率取得最合理的利用，从而提高汽车动力性和经济性。
设计部份表达了变速器的功用与设计要求，对该变速器进行了方案论证，选用了三轴式变速器。说明了变速器要紧参数的确信，齿轮几何参数的计算、列表，齿轮的强度计算、强度校核，轴的设计及强度校核。
该变速器具有两个突出的优势：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情形下仍然能够取得较大的一档传动比。
关键词：变速器齿轮轴
目录
第一章绪论 (1)
第二章变速器的整体方案设计 (6)
变速器的功用及设计要求 (6)
变速器传动机构的型式选择与结构分析 (7)
三轴式变速器与两轴式变速器 (7)
变速器主传动方案的比较 (9)
倒档的布置方案 (10)
变速器要紧零件的结构方案分析 (11)
齿轮型式 (11)
换档结构型式 (11)
轴承型式 (12)
传动方案的最终设计 (12)
第三章变速器要紧参数的选择与齿轮设计 ........................ - 12 -变速器要紧参数的选择....................................... - 13 -档位数和传动比.......................................... - 13 -
中心距.................................................. - 14 -
齿轮模数................................................ - 14 -
齿形、压力角α、螺旋角β和齿宽b ....................... - 15 -
齿轮的变位系数.......................................... - 15 -各档传动比及其齿轮齿数的确信.................................................................. - 16 - 确信一档齿轮的齿数............................................................................... - 16 -
确信常啮合齿轮副的齿数....................................................................... - 16 -
确信其他档位的齿数............................................................................... - 17 -
确信倒档齿轮的齿数............................................................................... - 17 - 齿轮要紧参数表 (18)
第四章变速器齿轮的强度计算与材料选择 (20)
齿轮的损坏缘故及形式 (20)
齿轮的强度计算及材料接触应力 (20)
齿轮弯曲强度计算 (20)
齿轮材料接触应力 (22)
第五章变速器轴的设计与校核........................................................................... - 23 - 变速器轴的结构和尺寸.................................................................................. - 23 - 轴的结构................................................................................................... - 23 -
轴的尺寸................................................................................................... - 23 - 轴的校核.......................................................................................................... - 24 - 第一轴的强度与刚度校核....................................................................... - 24 -
第二轴的强度与刚度校核....................................................................... - 25 -
第六章变速器同步器与操纵机构的设计........................................................... - 27 - 同步器设计...................................................................................................... - 27 - 同步器的工作原理................................................................................... - 28 -
同步环要紧参数的确信 (30)
变速器的操纵机构 (32)
第一章绪论
变速器的进展现状
在汽车变速箱100连年的历史中，要紧经历了从手动到自动的进展进程。目前世界上利用最多的汽车变速器[3]为手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、手自一体变速器（AMT）、无级变速器（CVT）、双聚散变速器（DCT）五种型式。
它们各有优缺点：MT的节能成效最好、经济性娱乐性强，但对驾驶技术要求高；AT 的节能成效差一些，可是操作简单、舒适性好、元器件靠得住性高；AMT具有前二者的优势，但在换挡时会有短暂的中断，舒适性差一些；CVT结构简单、效率高、功率大、车速转变平稳，但它的传动带容易损坏，无法经受较大的载荷；DCT结合了手动变速器的燃油经济性和自动变速器的舒适性，它是从传统的手动变速器演变而来，目前代表变速器的最高技术。
在我国，据调查2007年手动变速器的市场比重为74%，占据较大的市场份额。从2002到2007年间自动档变速器市场占有率从9%增加到26%，Global Insight公司估量到2021年自动档变速器将占据33%的份额，而乘用车市场自动档所占的比例可能达到44%。从2002-2006年间，女性用户从%增加到%，而自动档变速器利用方便特点深受女性用户群的喜爱。另外在消费者调查中最受关注的汽车配件中，第一名是平安气囊，第二确实是自动档的变速器。在中国，自动档变速器的市场是十分乐观的。同时手动档变速器的节能型，经济性和驾驶娱乐性也决定了其不可替代性。
针对中国变速器市场进展趋势，G LOBAL I NSIGHT的亚洲区技术分析师段诚武博士论述了几点自己的观点：
一、在短时间内，手动档变速器仍然占据要紧份额，而自动档变速器将有更大的增加空间。
二、鉴于中国市场情形的复杂性，长期来看变速器不是单一式的进展趋势，没有哪一种形式变速器会成为最后的赢家。
三、在中国市场，从技术支持、目前的市场份额和设备提供这几个方面来看AMT与LPG、AUTOE和汽油、CVTE和混合动力和DCT和柴油都具有相似性。
四、从久远来看，中国本土的企业应该加倍关注DCT那个产品，因为它将有超级好的前景。
第二章变速器的整体方案设计
变速器的功用及设计要求
变速器是能固定或分档改变输出轴和输入轴传动比的齿轮传动装置，又称变速箱。它作为汽车动力系统重要的组成部份，要紧用于转变从发动机曲轴传出的转矩和转速，以适
应汽车在起步、加速、行驶和克服各类道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同需求。另外，变速器还用于使汽车能倒退行驶和在起动发动机和汽车滑行或停车时使发动机与传动系维持分离；必要时还应有动力输出功能。
为保证变速器具有良好的工作性能，对变速器应提出如下设计要求。
1.应保证汽车具有高的动力性和经济性指标。在汽车整体设计时，依照汽车载重量、发动机参数及汽车利用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来知足这一要求。
2.设置空档，以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时刻分离；设置倒档，使汽车能够倒退行驶。
3.工作靠得住，操纵轻便。汽车在行驶进程中，变速器内不该有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶平安性，操纵轻便的要求日趋显得重要，这可通过采纳同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现。
4.重量轻、体积小。阻碍这一指标的要紧参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采纳合理的热处置，设计适合的齿形，提高齿轮精度和选用圆锥滚柱轴承能够减小中心距。
5.传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，应有直接档。提高零件的制造精度和安装质量，采纳适当的润滑油都能够提高传动效率。
6.噪声小。采纳斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声。
7.贯彻零件标准化、部件通用化和变速器总成系列化等设计要求，遵守有关标准和法规。
8.需要时应设计动力输出装置。
变速器传动机构的型式选择与结构分析
变速器的种类很多，按其传动比的改变方式能够分为有级、无级和综合式的。有级变速器按依照前进档档数的不同，能够分为三、四、五档和多档变速器；而按其轴中心线的位置又分为固定轴线式、螺旋轴线式和综合式的。其中固定轴式应用普遍，有两轴式和三轴式之分，前者多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，而后者多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。
三轴式变速器与两轴式变速器
现代汽车大多都采纳三轴式变速器。以下是三轴式和两轴式变速器的传动方案。
三轴式变速器如图2-1所示，其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮别离与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩那么称为直接档。现在，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。因此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的要紧优势。其他前进档需依次通过两对齿轮传递转矩。因此。在齿轮中心距（阻碍变速器尺寸的重要参数）较小的情形下仍然能够取得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一优势。其缺点是：处直接档外其他各档的传动效率有所下降。
图2-1 轿车三轴式四档变速器
1.第一轴；
2.第二轴；
3.中间轴
两轴式变速器如图2-2所示。与三轴式变速器相较，其结构简单、紧凑且除最到档外其他各档的传动效率高、噪声低。轿车多采纳前置发动机前轮驱动的布置，因为这种布置使汽车的动力-传动系统紧凑、操纵性好且可使汽车质量降低6%~10%。两轴式变速器那么方便于这种布置且传动系的结构简单。如下图，两轴式变速器的第二轴（即输出轴）与主减速器主动齿轮做成一体，当发动机纵置时，主减速器可用螺旋锥齿轮或双面齿轮；当发动机横置时那么可用圆柱齿轮，从而简化了制造工艺，降低了本钱。除倒档经常使用滑动齿轮（直齿圆柱齿轮）外，其他档均采纳常啮合斜齿轮传动；个档的同步器多装在第二轴上，这是因为一档的主动齿轮尺寸小，装同步器有困难；而高级的同步器也能够装在第一轴的后端，如图示。
两轴式变速器没有直接档，因此在高级工作时，齿轮和轴承均承载，因此噪声比较大，也增加了磨损，这是它的缺点。另外，低档传动比取值的上限（i g
Ⅰ=~）也受到较大限制,但这一缺点可通过减小各档传动比同时增大主减速比来取消。
图2-2 两轴式变速器
1.第一轴；
2.第二轴；
3.同步器
由于本设计的汽车是发动机前置，后轮驱动，因此采纳三轴式变速器。
变速器主传动方案的比较
图2-3是三轴式五档变速器传动方案。它们的一起特点是：变速器第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，经啮合套将它们连接取得直接档。利用直接档，变速器的齿轮和轴承及中间轴均不承载，发动机转矩经变速器第一轴和第二轴直接输出，现在变速器的传动效率高，可达90%以上，噪声低，齿轮和轴承的磨损减少因为直接档的利用率高于其它档位，因此提高了变速器的利用寿命；在其它前进档位工作时，变速器传递的动力需要通过设置在第一轴，中间轴和第二轴上的两对齿轮传递，因此在变速器中间轴与第二轴之间的距离（中心距）不大的条件下，一档仍然有较大的传动比；档位高的齿轮采纳常啮合齿轮传动，档位低的齿轮（一档）能够采纳或不采纳常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一档之外的其他档位的换档机构，均采纳同步器或啮合套换档，少数结构的一档也采纳同步器或啮合套换档，还有各档同步器或啮合套多数情形下装在第二轴上。再除直接档之外的其他档位工作时，三轴式变速器的传动效率略有降低，这是它的缺点。在档数相同的条件下，各类三轴式变速器要紧在常啮合齿轮对数，换档方式和倒档传动方案上有不同。
图2-3a所示方案，除一，倒档用直齿滑动齿轮换档外，其余各档为常啮合齿轮传动。图2-3b、c、d所示方案的各前进档，均用常啮合齿轮传动；图2-3d所示方案中的倒档和超速档安装在位于变速器后部的副箱体内，如此布置除能够提高轴的刚度，减少齿轮磨损和降低工作噪声外，还能够在不需要超速档的条件下，形成一个只有四个前进档的变速器.
以上各类方案中，凡采纳常啮合齿轮传动的档位，其换档方式能够用同步器或啮合套来实现。同一变速器中，有的档位用同步器换档，有的档位用啮合套换档，那么必然是档位高的用同步器换档，档位低的用啮合套换档。
变速器用图2-3c所示的多支承结构方案，能提高轴的刚度。这时，如用在轴平面上可分开的壳体，就能够较好地解决轴和齿轮等零部件装配困难的问题。图2-3c所示方案的高级从动齿轮处于悬臂状态，同时一档和倒档齿轮布置在变速器壳体的中间跨距里，而中间档的同步器布置在中间轴上是那个方案的特点。
倒档的布置方案
常见的倒档结构方案有以下几种：
图2-4a为常见的倒挡布置方案。在前进档的传动线路中，加入一个传动，使结构简单，但齿轮处于正负交替对称转变的弯曲应力状态下工作。此方案普遍用于轿车和轻型货车的四档全同步器式变速器中。
图2-4b所示方案的优势是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，因此缩短了中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合，使换挡困难。某些轻型货车四档变速器采纳此方案。
图2-4c所示方案能取得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。
图2-4d所示方案针对前者的缺点做了修改，因此常常在货车变速器中利用。
图2-4e所示方案是将中间轴上的一，倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。
图2-4f所示方案适用于全数齿轮副均为常啮合齿轮，换挡更为轻便。
为了充分利用空间，缩短变速器轴向长度，有的货车倒挡传动采纳图2-4g所示方案。其缺点是一、倒挡须各用一根变速器拨叉轴，致使变速器上盖中的操纵机构复杂一些。
综合考虑，本次设计采纳图2-4f所示方案的倒档换档方式。
变速器要紧零件的结构方案分析
变速器的设计方案必需知足利用性能、制造条件、保护方便及三化等要求。在确信变速器结构方案时，也要考虑齿轮型式、换档结构型式、轴承型式等因素。
齿轮型式
齿轮形式有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。
有级变速器结构的进展趋势是增多常啮合齿轮副的数量，从而可采纳斜齿轮。与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有利用寿命长，工作时噪声低等优势；缺点是制造时稍复杂，工作时有轴向力。变速器中的常啮合齿轮均采纳斜齿圆柱齿轮，尽管如此会使常啮合齿轮
数增加，并致使变速器的转动惯量增大。
直齿圆柱齿轮仅用于低档和倒挡。可是，在本设计中由于倒档采纳的是常啮合方案，因此倒档也采纳斜齿轮传动方案，即除一档外，均采纳斜齿轮传动。
换档结构型式
此刻大多数汽车的变速器都采纳同步器换档。采纳同步器换档可保证齿轮在换档时不受冲击，使齿轮强度得以充分发挥，同时操纵轻便，缩短了换档时刻，从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶平安性，另外，该种型式还有利于实现操纵自动化。其缺点是结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸有所增加，铜质同步环的利用寿命较短。目前，同步器普遍应用于各式变速器中。
在本设计中所采纳的是锁环式同步器，该同步器是依托摩擦作用实现同步的。但它能够从结构上保证结合套与待啮合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，以避免齿间冲击和发生噪声。其结构及工作原理将在第六章重点讲解。
轴承型式
变速器轴承常采纳圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴套等。
在本设计中，第一轴常啮合齿轮及第二轴上齿轮由于内腔尺寸较小，因此采纳滚针轴承。变速器第一轴、第二轴的后部轴承按直径系列选用深沟球轴承或圆柱滚子轴承。中间轴前、后轴承采纳圆锥滚子轴承。
传动方案的最终设计
通过对变速器型式、传动机构方案及要紧零件结构方案的分析与选择，并依照设计任务与要求，最终确信的传动方案如图2-5所示。其传动线路：
1档：一轴→1→2→中间轴→10→9→九、11间同步器→二轴→输出
2档：一轴→1→2→中间轴→8→7→五、7间同步器→二轴→输出
3档：一轴→1→2→中间轴→6→5→五、7间同步器→二轴→输出
4档：为直接档，即一轴→1→一、3间同步器→二轴→输出
5档：一轴→1→2→中间轴→4→3→一、3间同步器→二轴→输出
倒档：一轴→1→2→中间轴→12→13→11→九、11间同步器→二轴→输出
图2-5 五档变速器结构简图
第三章 变速器要紧参数的选择与齿轮设计
变速器要紧参数的选择
主减速比：
最高时速：190km/h
最大扭矩：170Nm/4500rpm
最高转速：6000r/min
0-100km/h 加速时刻：12s
发动机功率：120马力
3.1.1档位数和传动比
最近几年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。目前，乘用车一样用4~5个档位的变速器。本设计也采纳5个档位。
选择最低档传动比[5]时，应依照汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳固车速和主减速比和驱动轮的转动半径等来综合考虑、确信。
汽车爬陡坡时车速不高，空气阻力可忽略，那么最大驱动力用于克服轮胎与路面间的转动阻力及爬坡阻力。故有
max max max 0max )sin cos (ψααηmg f mg r i i T r T
gI e =+≥[6] 那么由最大爬坡度要求的变速器Ⅰ档传动比ηψ0max max i T r mg i e r g ≥ （3-1）
式中 m ——汽车总质量；
g ——重力加速度； ψmax
——道路最大阻力系数；
r r
——驱动轮的转动半径；
T emax
——发动机最大转矩；
i 0——主减速比；
η ——汽车传动系的传动效率。 依照驱动车轮与路面的附着条件ϕη2max G r i T r
T
gI e ≤
求得的变速器I 档传动比为：
T
e r
gI i T r G i ηϕ0max 2≤
（3-2）
式中 G 2——汽车满载静止于水平路面时驱动桥给路面的载荷； φ ——路面的附着系数，计算时取φ=~。
由已知条件：满载质量 1800kg ；r r =337.25mm ；T e max =170Nm ；i 0=；η=。 依照公式（3-2）可得：i gI =。
超速档的的传动比一样为~，本设计取五档传动比i g Ⅴ=。 中间档的传动比理论上按公比为：
1
min
max -=n g g i i q （3-3）
的等比数列，事实上与理论上略有出入，因齿数为整数且经常使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。依照上式可得出：q =。
故有：55.2=gII i 、69.1=gIII i 、12.1=gIV i （修正为1）。
3.1.2中心距
中心距对变速器的尺寸及质量有直接阻碍，所选的中心距、应能保证齿轮的强度。三轴式变速器的中心距A ，可依照对已有变速器的统计而得出的体会公式进行初选。
3Im ax A T K A = （3-4） 式中K A ——中心距系数，对轿车取K A =~；
T I max
——变速器处于一档时的输出扭矩：
T I max =T e max i g I η =﹒m
故可得出初始中心距A=77.08mm 。
3.1.3齿轮模数
齿轮模数选取的一样原那么：
1）为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；
2）为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；
3）从工艺方面考虑，各挡齿轮应该选用一种模数；
4）从强度方面考虑，各挡齿轮应有不同的模数。
关于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得小些；关于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应选得大些。所选模数值应符合国家标准的规定。
建议用以下各式选取齿轮模数，第一轴常啮合斜齿轮的法向模数m n
m=（3-5）n
T=170Nm，可得出m n=。
其中
e
max
一档直齿轮的模数m
m=（3-6）
通过计算m=3。
同步器和啮合套的接合多数采纳渐开线齿形。变速器中齿轮上的花键和结合套模数取或2。
3.1.4齿形、压力角α、螺旋角β和齿宽b
汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角[7]按表3-1选取。
表3-1 汽车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角
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。在本设计中变速器齿轮压力角α取20°,啮合套或同步器取30°。
应该注意的是选择斜齿轮的螺旋角时应力求使中间轴上是轴向力彼此抵消。为此，中间轴上的全数齿轮一概去右旋，而第一轴和第二轴上的的斜齿轮去左旋，其轴向力经轴承盖由壳体经受。
齿轮宽度b 的大小直接阻碍着齿轮的承载能力，b 加大，齿的承载能力增高。但实验说明，在齿宽增大到必然数值后，由于载荷分派不均匀，反而使齿轮的承
载能力降低。因此，在保证齿轮的强度条件[8]下，尽可能选取较小的齿宽，以有利于减轻变速器的重量和缩短其轴向尺寸。
通常依照齿轮模数的大小来选定齿宽： 直齿 b=~m ，mm 斜齿 b=~m ，mm
第一轴常啮合齿轮副齿宽的系数值可取大一些，使接触线长度增加，接触应力降低，以提高传动的平稳性和齿轮寿命。
3.1.5齿轮的变位系数
变位齿轮要紧有两类：高度变位和角度变位。高度变位齿轮副的一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一对齿轮的强度，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。角度变位可取得良好的啮合性能及传动质量指标，故采纳得较多。
变位系数的选择原那么 ：
1）关于高级齿轮，应按保证最大接触强度和抗胶合及耐磨损最有利的原那么选择变位系数。
2）关于低档齿轮，为提高小齿轮的齿根强度，应依照危险断面齿厚相等的条件来选择大、小齿轮的变位系数。
3）总变位系数越小，齿轮齿根抗弯强度越低。但易于吸收冲击振动，噪声要小一些。 为了降低噪声，关于变速器中除去一、二档之外的其它各档齿轮的总变位系数要选用较小一些的数值。一样情形下，随着档位的降低，总变位系数应该逐档增大。一、二档和倒档齿轮，应该选用较大的值。
各档传动比及其齿轮齿数的确信 3.2.1确信一档齿轮的齿数
已知一档传动比9
10
12z z z z i gI ⋅=
（3-7） 为了确信Z 9和Z 10的齿数，先求其齿数和∑Z ：m
A
z 2=
∑ （3-8） 其中 A =77.08mm 、m =3；故有4.51=∑Z 。选择齿轮的齿数时应注意最好不使相配齿
91
.3=gI i 轮的齿数和为偶数，以减少因大、小齿轮的齿数间有公约数的机遇，不然会引发齿面的不均匀磨损。那么取∑Z =51。当轿车三轴式的变速器9.3~5.3=gI i 时，那么
范围内选择可在17~1510Z ，此处取10Z =16，那么可得出9Z =35。
上面依照初选的A 及m 计算出的∑Z 可能不是整数，将其调整为整数后，从式（3-8）看出中心距有了转变，这时应从∑Z 及齿轮变位系数反过来计算中心距A ，再以那个修正后的中心距作为以后计算的依据。
那个地址∑Z 修正为51，那么依照式（3-8）反推出A =76.5mm 。
3.2.2确信常啮合齿轮副的齿数
由式（3-7）求出常啮合齿轮的传动比
9
1012
z z i z z gI ⨯= （3-9） 由已知数据可得：
76.11
2
=z z 而常啮合齿轮的中心距与一档齿轮的中心距相等，且斜齿轮中心距
β
cos 2)
(21z z m A n +=
（3-10）
由此可得：n
m A z z β
cos 221=
+ （3-11） 依照已知数据可计算出：5321=+Z Z 。 联立方程式可得：1Z =1九、2Z =34。
那么依照式（3-7）可计算出一档实际传动比为： 。 3.2.3确信其他档位的齿数
二档传动比
8
7
12z z z z i gII ⋅=
（3-12） 而55.2=gII i 故有：425.1/87=z z ，关于斜齿轮：
n
m A z β
cos 2=
∑ （3-13） 故有：5387=+Z Z 联立方程式得：223187==Z Z 、。
按一样的方式可别离计算出：三档齿轮 272665==Z Z 、；五档齿轮
371643==Z Z 、。
3.2.4确信倒档齿轮的齿数
一样情形下，倒档传动比与一档传动比较为接近，在本设计中倒档传动比gr i 取。中间轴上倒档传动齿轮的齿数比一档主动齿轮10略小，取1312=Z 。而通常情形下，倒档轴齿轮13Z 取21~23，此处取13Z =23。
由1
2
12131311z z z z z z i gr ⋅⋅=
（3-14） 可计算出2711=Z 。
因本设计倒档齿轮也是斜齿轮，故可得出中间轴与倒档轴的中心距
1213()
'522cos n m z z A mm β
+=
=
而倒档轴与第二轴的中心距
1113()
''72.52cos n m z z A mm β
+=
=
第四章 变速器齿轮的强度计算与材料选择
齿轮的损坏缘故
齿轮的损坏形式分三种：轮齿折断、齿面疲劳剥落和移动换档齿轮端部破坏。
102/t g F T d =齿轮的强度计算及材料接触应力
与其他机械设备利用的变速器比较，不同用途汽车的变速器齿轮利用条件仍是相似的。另外，汽车变速器齿轮所用的材料、热处置方式、加工方式、精度品级、支撑方式也大体一致。如汽车变速器齿轮用低碳合金钢制造，采纳剃齿或齿轮精加工，齿轮表面采纳渗碳淬火热处置工艺，齿轮精度不低于7级。因此，比用于计算通用齿轮强度公式更为简化一些的计算公式来计算汽车齿轮，一样、能够取得较为准确的结果。在那个地址所选择的齿轮材料为40Cr 。
4.2.1齿轮弯曲强度计算
（1） 直齿轮弯曲应力W σ
bty
K K F f
t w σσ10=
（4-1）
式中W σ——弯曲应力（MPa ）；
10t F ——一档齿轮10的圆周力（N ）， ；其中g T 为计算载荷（N ·mm ），
d 为节圆直径。
K σ——应力集中系数，可近似取；
f K ——摩擦力阻碍系数，主动齿轮取，从动齿轮取；
b ——齿宽（mm ），取20 t ——端面齿距（mm ）； y ——齿形系数
当处于一档时，中间轴上的计算扭矩为：
92
max 101
g e z z T T z z =⋅
⋅ （4-2） 可求得 g T =659668Nm
故由d T F g /210=能够得出10t F ；再将所得出的数据代入式（4-1）可得
10651.3w MPa σ=
9533.01w MPa σ=
当计算载荷取作用到变速器第一轴上的最大扭矩max e T 时，一档直齿轮的弯曲应力[10]在400~850MPa 之间。
（1） 斜齿轮弯曲应力w σ
t w F K btyK σ
τ
σ=
（4-3） 式中 K ε为重合度阻碍系数，取；其他参数均与式（4-1）注释相同， 1.50K σ=，选择齿形系数y 时，按当量模数3/cos n z z β=在图（4-1）中查得。
二档齿轮圆周力：
878
2g t t T F F d ==
（4-4）
依照斜齿轮参数计算公式可得出：87t t F F ==
齿轮8的当量齿数3/cos n z z β==，可查表（4-1）得：80.153y =。 故可求得： 8212.28w MPa σ= 同理可得： 7231.99w MPa σ=。
依据计算二档齿轮的方式能够得出其他档位齿轮的弯曲应力，其计算结果如下：
三档：5276.2w MPa σ=；6266.4w MPa σ= 四档：1211.5w MPa σ=；2197.4w MPa σ= 五档：3218.8w MPa σ=；4216.98w MPa σ=
当计算载荷取作用到第一轴上的最大扭矩时，对常啮合齿轮和高级齿轮，许用应力在180~350MPa 范围内。
因此，上述对直齿轮和斜齿轮的计算结果均符合弯曲强度要求。
4.2.2齿轮材料接触应力
齿轮接触应力[11]
j σ= （4-5） 式中j σ——齿轮的接触应力（MPa ）；
F ——齿面上的法向力（N ），1/(cos cos )F F αβ=； 1F ——圆周力在（N ）；
α——节点处的压力角（°）； β——齿轮螺旋角（°）
； E ——齿轮材料的弹性模量（MPa ），查资料可取319010E MPa =⨯； B ——齿轮接触的实际宽度，20mm ；
z b ρρ、——主、从动齿轮节点处的曲率半径（mm ）；
直齿轮：
sin z z r ρα= （4-6） sin b b r ρα= （4-7） 斜齿轮：
2(sin )z z r ραβ= （4-8） 2(sin )cos b b r ραβ= （4-9） 其中，z b r r 、别离为主从动齿轮节圆半径（mm ）。
将作用在变速器第一轴上的载荷max e T 作为计算载荷时，变速器齿轮的许用接触应力j
ρ见下表：
表4-1 变速器齿轮的许用接触应力
通过计算能够得出各档齿轮的接触应力别离如下： 一档：1j σ=；二档：2j σ=；三档：3j σ= 四档：4j σ=；五档：5j σ=；倒档：jr σ=
对照上表4-1可知，所设计变速器齿轮的接触应力大体符合要求。
第五章变速器轴的设计与校核
变速器轴的结构和尺寸
5.1.1轴的结构
第一轴通常和齿轮做成一体，前端多数支撑在飞轮内腔的轴承上，其轴径依照前轴承内径确信。该轴承不经受轴向力，轴的轴向定位一样由后轴承用卡环和轴承盖实现。第一轴长度由聚散器的轴向尺寸确信，而花键尺寸应与聚散器从动盘毂的内花键统一考虑。第一轴如图5-1所示：
图5-1 变速器第一轴
中间轴分为旋转轴式和固定轴式。本设计采纳的是旋转轴式传动方案。由于一档和倒档齿轮较小，通常和中间轴做成一体，而高级齿轮那么别离用键固定在轴上，以便齿轮磨损后改换。其结构如以下图所示：
一档齿轮倒档齿轮
图5-2 变速器中间轴
5.1.2轴的尺寸
变速器轴的确信和尺寸，要紧依据结构布置上的要求并考虑加工工艺和装配工艺[12]要求而定。在草图设计时，由齿轮、换档部件的工作位置和尺寸可初步确信轴的长度。而轴的直径可参考同类汽车变速器轴的尺寸选定，也可由以下体会
第一轴和中间轴：(0.4~0.5),d A mm = （5-1）
第二轴：d mm = （5-2） 式中max e T ——发动机的最大扭矩，N ·m
为保证设计的合理性，轴的强度与刚度应有必然的和谐关系。因此，轴的直径d 与轴的长度L 的关系可按下式选取：
第一轴和中间轴：d/L =~； 第二轴：d/L =~。
轴的校核
由变速器结构布置考虑到加工和装配而确信的轴的尺寸，一样来讲强度是足够的，仅对其危险断面进行验算即可。关于本设计的变速器来讲，在设计的进程中，轴的强度和刚度[13]都留有必然的余量，因此，在进行校核时只需要校核一档处即可；因为车辆在行进的进程中，一档所传动的扭矩最大，即轴所经受的扭矩也最大。由于第二轴结构比较复杂，故作为重点的校查对象。下面对第一轴和第二轴进行校核。
5.2.1第一轴的强度与刚度校核
因为第一轴在运转的进程中，所受的弯矩很小，能够忽略，能够以为其只受扭矩。其中情形下，轴的扭矩强度条件公式为
[]3
95500000.2T T
T
P
T n W d ττ=
≈≤ （5-3）
式中T τ ——扭转切应力，MPa ；
T ——轴所受的扭矩，N ·mm ；
T W ——轴的抗扭截面系数，3mm ；
P ——轴传递的功率，kw ； d ——计算截面处轴的直径，mm ； [T τ] ——许用扭转切应力，MPa 。
其中P =95kw ，n =5750r/min,d =24mm ；代入上式得：
3
95
9550000575050.50.225T MPa τ⨯
=
=⨯
摘要 随着汽车工业的迅猛发展，车型的多样化、个性化已经成为汽车发展的趋势。而变速器设计是汽车设计中重要的环节之一。它是用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，因此它的性能影响到汽车的动力性和经济性指标，对轿车而言，其设计意义更为明显。在对汽车性能要求越来越高的今天，车辆的舒适性也是评价汽车的一个重要指标，而变速器的设计如果不合理，将会使汽车的舒适性下降，使汽车的运行噪声增大。本设计针对乘用车变速器进行系统深入的研究. 本设计结合机械变速器的设计方法，深入研究了变速器传动比的计算，挡数的分配，齿轮参数的计算，轴及轴承的选择等，从而使乘用车的舒适性和动力性有很大的提高。 关键字：传动比；齿轮参数；轴；轴承
ABSTRACT With the rapid development of automobile industry, the diversity of models, individual has become a developing trend. The transmission design is an important part of automotive design one. It is used to change the engines torque and reached the driving wheel speed, so its impact on vehicle dynamic performance and economy indicators, on cars, its more obvious sense of design. Performance in increasingly high demand on the car today, the vehicles comfort is an important index for evaluation of car, and transmission design, if unreasonable, will decrease the comfort of the automobile, so that the car is running the noise increases. The design for the passenger car transmission system in-depth study carried out The design combined with mechanical transmission design, in-depth study of the transmission gear ratio calculation, the distribution of the number block, the calculation of gear parameters, choice of shaft and bearing, so passenger comfort and dynamic have greatly improved. Key words: Transmission Ratio; Keeps Off The Number; Axis; Bearings
轿车（五档位）变速器设计开题报告全套设计(图纸)加 401339828 毕业设计,论文,开题报告 1、本课题的研究内容、重点及难点 研究内容: 本毕业设计题目是:轿车变速箱(五档变速器)设计 (1)、选题的目的: 每当人们观看F1大赛，总会被那种极速的感觉所折服。此刻，大家似乎谈论得最多的就是发动机的性能以及车手的驾驶技术。而且，不忘在自己驾车的时候体会一下极速感觉或是在买车的时候关注一下发动机的性能，这似乎成为了衡量汽车品质优劣的一个标准。的确，拥有一颗“健康的心脏”是非常重要，因为它是动力的缔造者。但是，掌控速度快慢的，却是它身后的变速器。 回顾变速器技术的发展可以清楚地知道, 变速器作为汽车传动系统的主要组成部分, 其技术的发展,是衡量汽车技术水平的一项主要依据。世纪能源与环境、先进制造技术、新型材料技术、信息与控制技术等是科学技术发展的重要领域, 这些领域的科技进步推动了变速器技术的发展。 三轴变速器是常见变速器之一，它的前进档主要由输入(第一)轴、中间轴和输出(第二)轴组成。三轴五档变速器有五个前进档和一个倒档，由壳体、第一轴(输入轴)、中间轴、第二轴(输出轴)、倒档轴、各轴上齿轮、操纵机构等几部分组成。 三轴式变速器，其第一轴的常啮合齿轮与第二轴的各档齿轮分别与中间轴的相应齿轮相啮合，且第一、第二轴同心。将第一、第二轴直接连接起来传递扭矩则称为直接档。此时，齿轮、轴承及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递转矩。因
此，直接档的传递效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。其它处还有进档需依次经过两对齿轮传递转矩。在齿轮中心距(影响变速器尺寸的重要参数)较小的情况下仍然可以获得大的一档传动比，这是三轴式变速器的另一优点。其缺点是:直接档外其它各档的传动效率有所下降。 (2)、选题的意义: 经过大学期间的刻苦学习，我掌握了多门理论基础知识和专业知识;在大学毕业，即将走上工作岗位之际，根据学院要求，我进行了轿车变速箱的设计;毕业设计是对每个大学生进行知识掌握与实际运用的一次大检阅，充分体现一个设计者的知识掌握程度和创新思想。设计利用CAD、Pro/E软件技术来完成三轴五档汽车变速器的设计;通过本次设计，不仅可以巩固所学的理论知识，还可以培养运用所学专业理论知识的能力，同时提高了应用Pro/E软件的运用能力，因而是一次很好的理论和实践相结合的锻炼机会。设计结合生产实际，对于我们今后从事实际技术工作有很大的帮助，有利于我们掌握压铸模设计的过程和要点，熟悉Pro/E软件在压铸模设计中的应用步骤，为日后的工作打下一个坚实的基础。 专业论文设计图纸资料在线电子版提供，优质质量，答辩必过 全套设计(图纸)加 401339828 (3)、预期成果 查阅相关文献资料，完成开题报告;运用CAD、Pro/E软件绘图，按照齿轮轴排列顺序和齿轮啮合情况，输出完整的图纸，并撰写设计说明书。在这个过程中，巩固以往所学的理论知识，熟悉变速器结构，掌握变速器的设计方法和CAD、Pro/E 软件在变速器设计中的应用步骤，提高运用操作能力，为将来从事具体的技术工作打下良好的基础。 研究重点及难点:
学号101102073029 毕业设计 EQ5050 汽车五档变速器设计 教学系：汽车工程系 指导教师：甘泉 专业班级：车辆工程1073班 学生姓名：陈育怀 2011年6月
摘要 本设计的题目是为中型载货汽车东风EQ5050设计变速器。该变速器为五档变速器，其中包括五个前进档和一个倒档。采用先进的整体式中间轴结构，三叉轴远距离操纵换档机构，使用锁销式同步器换档。该变速箱结构紧凑，体积小，传动效率高，有较大的速比范围，具有很好的经济性和动力性。 设计说明书包括以下一些内容： 1.绪论； 2.结构方案论证及选择； 3.变速器传动参数设计与计算，其中包括中心距、档位数，最大、最小传动比的确定，齿轮 各参数的选择与计算，轴的直径的选择，最后还有精确的配齿； 4.同步器设计理论及参数的确定； 5.齿轮的强度校核,轴的强度和刚度校核,变速器中渐开线花键和半圆键的校核,轴承寿命的 校核； 6.变速器工艺性与经济性分析； 7.列出本次设计的参考文献 最后是对本次设计的感想和对指导教师的致谢。 关键词传动比;中心距;同步器;强度;刚度;寿命
Abstract This paper is mainly about the gearbox design for EQ5050. The gearbox includes 5forward gears of speed, and one reverse gear. It uses advanced intermediate axis of the overall structure, proposes three-pronged axle remote control shifting gears agencies, and its shift organization uses lock-ring synchronizer. The transmission is cohesive, small size, has high transmission efficiency and has a good fuel economy and power. This paper mainly consists of under mentioned chapters: 1. Introduction; 2.Model comparison and selection; 3.Parameter selection and calculation, Including shaft distance，the number of gears, the determine of the largest and smallest gear ratio, gear various parameters choice and computation, axis diameter`s choice ,the final allocation of accurate teeth and so on; 4.Synchronizer design theory and and determination of parameters; 5.Check the intension of gears; Check the intension and rigidity of axles; Check the intension of splines and woodruff keys; Check the lift-span of bearings; 6.About the technical characteristics and economy properties of the gearbox; 7.List all those references in the final design. And finally is the thanks to instructs teacher and the expressing to this design. Keywords gear ratio; shaft distance; synchronizer; intension; rigidity; lift-span
a 毕业论文（设计） 题目：汽车5挡手动变速器设计 学生： 专业：车辆工程 学号： 指导老师： 2014年6月
汽车5挡手动变速器设计 摘要：变速器是连接发动机与传动系统的至关重要的部分，对它的合理设计能够保证汽车在各种不的工况下满足需求，而且他的合理与否决定了发动机的动力能否高效发挥。 本次针对前置后驱形式设计一台五档手动变速器，并且采用三轴式。这次设计主要考虑的是动力输出平顺、传动效率高、磨损消耗小、使用寿命长。同时在设计时还会尽量考虑工艺的优化和经济性的要求。 设计采用三轴式，所以其中设计了一个直接档，提高传动效率。变速器的换挡通过锁环式同步器实现，同时合理设计了一套与之相匹配的操作机构。在整个过程中，通过基本参数计算出变速器的各种数据，并且严格校核，保证能够满足设计和使用要求。 关键词：变速器锁环式同步器中间轴
Design on Car 5 Manual Transmission Abstract：Transmission is connecting to the engine and transmission system is the important part with its reasonable design can ensure the normal order of the vehicle under various conditions, and he is reasonable or not determines the power of the engine can be efficient. This design for the front drive form a three shaft five file manual mechanical transmission, the design main consideration is power output smooth consumption, high transmission efficiency, wear small, long life of service. At the same time also will try to consider in the design of process optimization and economy requirements. Because of using three axis type, so designed a direct file, improve transmission efficiency . Transmission shift by the lock ring synchronizer, at the same time, the reasonable design a set of matching operator. Through the basic parameter to calculate the transmission of all kinds of data, another checking strictly, guaranteed to meet design ，use requirements. Keywords：transmission synchronizer intermediate shaft
摘要 本设计的任务是设计一台用于轿车上的五档手动变速器。合理的设计和布置变速器能使发动机功率取得最合理的利用，从而提高汽车动力性和经济性。 设计部份表达了变速器的功用与设计要求，对该变速器进行了方案论证，选用了三轴式变速器。说明了变速器要紧参数的确信，齿轮几何参数的计算、列表，齿轮的强度计算、强度校核，轴的设计及强度校核。 该变速器具有两个突出的优势：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情形下仍然能够取得较大的一档传动比。 关键词：变速器齿轮轴 目录 第一章绪论 (1) 第二章变速器的整体方案设计 (6) 变速器的功用及设计要求 (6) 变速器传动机构的型式选择与结构分析 (7) 三轴式变速器与两轴式变速器 (7) 变速器主传动方案的比较 (9) 倒档的布置方案 (10) 变速器要紧零件的结构方案分析 (11) 齿轮型式 (11) 换档结构型式 (11) 轴承型式 (12) 传动方案的最终设计 (12) 第三章变速器要紧参数的选择与齿轮设计 ........................ - 12 -变速器要紧参数的选择....................................... - 13 -档位数和传动比.......................................... - 13 - 中心距.................................................. - 14 - 齿轮模数................................................ - 14 -
本科毕业设计说明书 某型乘用车五挡手动变速器设计PASSENGER CAR MANUAL TRANSMISSION DESIGN 学院（部）：机械工程 专业班级：车辆工程11-1 学生姓名：*** 指导教师：*** 2015 年06 月02 日
某型乘用车五挡手动变速器设计 摘要 本次设计针对小型前置前驱乘用车，综合考虑乘用车对乘坐舒适性、操作简便性、动力性以及燃油经济性等方面需求，进行五挡机械式变速器设计。变速器结构采用两轴式，同时采用锁环式同步器换挡机构，使换挡更及时、更准确、更平稳。设计过程包括动力参数分析、传动比分配、变速器结构设计以及各个零部件强度的校核。在结构设计中，运用CATIA软件进行三维建模和结构分析，最后根据确定的参数完成工程图纸的绘制。 关键词：乘用车，机械式变速器，结构分析，强度校核
PASSENGER CAR MANUAL TRANSMISSION DESIGN ABSTRACT The design is directed at small front precursor passenger cars. It takes various requirements into comprehensive consideration, such as comfort, ease operation, power performance and fuel economy.With two shaft type transmission structure, and using the lock ring synchronizer shifting mechanism at the same time, makes the shifting more timely, more accurate, more stable.Design process including analysis, dynamic parameters distribution of transmission ratio, the transmission structure design and strength check every parts and components.In structure design, using CATIA software for 3 d modeling and structure analysis, according to the determined parameters to complete drawing engineering drawings. KEYWORDS: passenger vehicles, mechanical transmission, structure analysis and strength check
金杯小海狮X30三轴五档变速器 1 绪论 1.1变速器的简介 1.1.1手动变速器（MT） 手动变速器（Manual Transmission，简称MT,又称机械式变速器）采用齿轮组[1]，，它的原理是用手拨动变速杆改变变速器内齿轮的啮合位置，而改变传动比，以达到变速的目的。现代轿车的手动变速器大多为五挡的有级式齿轮传动变速器，由于大多采用同步器的原因，所以，噪音小，换挡方便。但是，手动变速器在操纵时必须踩下离合，才能拨得动变速杆。 曾有人预言，驾驶操作繁杂等缺点，阻碍了汽车迅猛的发展，手动变速器会在不久便会被淘汰，从事物发展的角度来说，的确有它的道理所在。但从目前市场的适用角度和需求来看，我认为手动变速器暂时还不会离开太快。 首先，从微车的特性上来说，其他变速器的功用不能完全代替手动变速器。以货车为例，货车用于运输，通常要装载大量的货物，面对如此高的重力，除了需要强劲的发动机动力之外，还需要变速器的全力配合。大家都知道一挡功率最大，这样，在起步的时候才有足够大的牵引力将车带动。尤其是在爬坡路段，它的优势就更加明显了。与其他新型的变速器相比较，它们虽然具有简便的操作等优势，但这些优势却十分欠佳。 其次，虽然自动变速器和无级变速器已非常普遍，但是大多数年轻的司机还是喜欢手动，尤其是喜欢在超车时手动变速器带来的那种快速超越感。所以，一些中高级别的汽车（特别是轿车）也不敢果断的换掉手动变速器。还有一个原因是，我国的汽车驾驶学校中大部分教练车都是使用的手动变速器，除了经济性之外，关键是能够让学员打好扎实的基本功以及驾驶协调性。 第三，现在轿车已经进入了生活水平不断提高的寻常百姓中，对于一般的家庭来说，经济适用型轿车最为合适。经济型轿车厂家采用性价比高的手动变速器，
摘要 汽车动力总成是汽车的核心部分。他的工作是将发动机功率的转换，功率有效地传递到驱动轮上和经济上适应，以满足汽车的需求。传输是一个重要的组成部分完成的动力总成的任务，而且关键部件，以确定车辆的性能之一。设计这款车的动力性，燃油经济性，可靠性和可移植性切换操作，稳定性和传输效率等的传输水平有直接的影响。随着汽车工业，汽车越来越多传动设计的发展趋势权力移交重量转移重量和需要传输具有更小的体积和良好的性能。 本文介绍了发动机的选择，程序确定的传输，传输设计，变速器同步设计，变速箱的设计。捷达在给定的发动机输出扭矩，速度和最大速度，最大爬坡能力条件。在齿轮轴等结构尺寸的设计计算的结构参数 关键词：变速器；齿轮；同步器；设计；结构
ABSTRACT Automotive Powertrain is the core of the car. His job is to convert the engine power, the power effectively transmitted to the drive wheels and economically adapt to meet the demand for cars. Power transmission is an important part of the completion of assembly mission, but the key component to determine the performance of the vehicle. Have a direct impact on the design of this car's power, fuel economy, reliability and portability switching operation, stability and transmission efficiency of the transmission level. With the auto industry, more and more cars drive design trends devolution weight and weight transfer required transmission with a smaller footprint and a good performance. This article describes the engine choice, the program determines the transmission, transmission design, transmission synchronous design, the gearbox design. Jetta at a given engine output torque, speed and the maximum speed, maximum gradeability condition. Structural parameters of gear shaft structure size design calculation Key words: Transmission；Gear；Synchronizer ；Design；Structure
三轴五档手动变速器设计 手动变速器是一种传动装置，用于改变发动机输出转速和转矩，以适 应不同道路条件和车速要求。三轴五档手动变速器是一种常见的手动变速 器设计，本文将详细介绍该变速器的设计原理和结构。 首先，三轴五档手动变速器由三根轴组成，分别是输入轴、中间轴和 输出轴。输入轴连接发动机和变速器，通过输入轴将发动机的转矩传递给 变速器。中间轴作为变速器的中间传动轴，承担着传递输入轴和输出轴间 的力矩负荷的任务。输出轴连接车轮，将变速器输出的力矩传递给车轮， 使车辆运行。 在设计变速器的齿轮传动系统时，需要考虑到变速器的传动比和传动 效率。传动比是指输入轴转速与输出轴转速的比值，决定了车辆的速度。 传动效率是指变速器传递输入轴功率至输出轴的效率，影响了车辆的燃油 消耗和行驶性能。 为了实现不同档位的变速，三轴五档手动变速器采用了不同的齿轮组合。对于较高的档位，一般使用直齿轮和斜齿轮传动，以提高传动效率。 而对于较低的档位和倒档，常使用螺旋锥齿轮和斜齿轮传动，以提供较大 的传动比。 此外，为了方便换挡操作，三轴五档手动变速器还需要设计换挡机构。换挡机构一般由操纵杆、同步器和齿轮选择机构组成。操纵杆通过控制同 步器的摩擦片接触，实现齿轮的切换。同步器则能够使得齿轮间的转速同步，以减少换挡时的冲击和磨损。 最后，为了提高变速器的可靠性和耐用性，还需要注意变速器的冷却 和润滑系统的设计。冷却系统通过散热片等部件来降低变速器的温度，以
保证变速器正常工作。润滑系统则通过齿轮箱内的润滑油来减少齿轮磨损和摩擦，延长变速器寿命。 综上所述，三轴五档手动变速器是一种常见的手动变速器设计，通过精确的齿轮传动和合理的换挡机构设计，实现了不同档位和速度的变速功能。在设计过程中需要考虑传动比、传动效率、换挡机构以及冷却和润滑系统等因素，以提高变速器的性能和可靠性。
摘要 汽车变速器，是一套用于来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度的变速装置，用于发挥发动机的最佳性能。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性能状态下。 本设计的任务是设计一台用于轿车上的机械式手动五档变速器。这台变速器具有五个前进档（包括一个超速档五档）和一个倒档，并通过锁环式同步器来实现换档。本设计采用中间轴式变速器，该变速器具有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。 根据轿车的外形、轮距、轴距、最小离地间隙、最小转弯半径、车辆重量、满载重量以及最高车速等参数结合自己选择的适合于该轿车的发动机型号可以得出发动机的最大功率、最大扭矩、排量等重要的参数。再结合某些轿车的基本参数，选择适当的主减速比。根据上述参数，再结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识，计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性。 关键词：变速器锁环式同步器中间轴
Abstract Automobile transmission is one set of speed-transformation which is used to coordinate the speed of the engine and the actual speed of the wheels , so that it can play the best performance of engine. In the running process of the automobile, the transmission can produce different transmission ratio between the engine and the wheel, and the engine can work in the best state of dynamic performance by shifting. The task of this design is to design a mechanical manual five gear transmission used in the saloon. This gearbox has five forward gears (including a overdrive gear—fifth gear) and a reverse gear, and through the inertial type of synchronizer to realize shift gears. This design uses the intermediate bearing type of transmission. This transmission has two prominent merits: Firstly , the direct transmission has a high transmission efficiency, the attrition and the noise are also minimal ; Secondly , it’s allowed to obtain bigger gear ratio of the first gear when the center distance is smaller. According to the saloon track，wheel base，the smallest ground clearance, the smallest turning radium, the vehicles weight, the all-up weight as well as the highest speed and so on, consider the choosing engine model we can obtain the important parameters such as the max power, the max torque, the displacement and so on. According to the basic parameters of the certain saloon, we can
桑塔纳五档变速器设计 摘要：汽车的动力来自于发动机，而发动机输出的转矩和转速变化范围较小。因此，在 汽车传动系统中设置了变速器，主要是为了改变发动机传至汽车驱动轮上的扭矩和转速，以 满足汽车的各种行驶工况。 汽车变速器的设计趋势是增大其传递功率，并要求其具有更小的尺寸和良好的性能。本 次设计部分叙述了变速器的功用与设计要求，对变速器的选取进行了方案论证。确定了变速 器的基本结构，设计传动部分的各零部件，主要包括齿轮、轴、同步器等零部件的设计,并 对各齿轮和各轴的强度、刚度进行校核，从而保证变速器的安全使用。同时对操纵机构和同 步器的结构进行设计。设计计算完成后采用制图软件CAD对所设计的变速器进行绘图。 本次设计的是桑塔纳的变速器，选用了机械两轴式变速器,由五个前进挡和一个倒挡组成。这种变速器具有结构简单、容易布置和传动效率高等优点。 关键词：变速器；设计；校核；操纵机构 1绪论 汽车变速器经历了100多年的发展，已经成为了汽车上最重要的部件之一。 从最初采用侧链传动到手动变速器，再到现在无级自动变速器的普及，在汽车工 业技术不断前进的同时，变速器也向着更平顺、更省油、更富驾驶乐趣的方向不 断发展。纵观市场情况而言，手动变速器是经典不衰的变速器。早期的手动变速 器操作远不如现在方便，因为不带同步器，所以换挡要判断发动机转速和汽车速 度是否同步才能进行。直到后来在相邻齿轮间装上了同步器，换挡才不需要再去 判断车速了。手动变速器几乎贯穿了汽车的整个发展历史，而在今后很长的一段 时间内是不会被市场淘汰的，因为手动变速器的功用是其他变速器所不能替代的。 [1] 虽然自动变速器以及无级变速器已经普遍，但还是有很多的司机喜欢开手动 变速器的车，尤其是喜欢超车时手动变速器带来的优点，所以汽车厂家也不敢轻 易放弃使用手动变速器。另外，现在在我国的汽车驾驶学校中，教练车都是用手
高级轿车三轴五档手动机械式变速器 设计说明书 目录 一、设计任务书 (4) 二、机械式变速器的概述及总体方案论证 (4) 2.1 变速器的功用、要求、发动机布置形式分析 (4) 2.2 变速器传动机构布置方案 (5) 2.2.1 传动机构布置方案分析 (5) 2.2.2 倒挡布置方案 (7) 2.3 变速器零部件结构方案分析 (8) 三、变速器主要参数的选择与主要零件的设计 (11) 3.1 变速器主要参数选择 (11) 3.1.1 档数与传动比 (13) 3.1.2 中心距 (14) 3.1.3 外形尺寸 (14) 3.1.4 齿轮参数 (15) 3.2 各档齿轮齿数的分配 (15) 3.2.1 确定一档齿轮的齿数 (15) 3.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数 (16) 3.2.3 确定其他档位的齿数 (18) 3.2.4 确定倒挡齿轮的齿数 (18) 3.3 齿轮变位系数的选择 (19) 四、变速器齿轮的强度计算与材料的选择 (22) 4.1 齿轮的损坏原因及形式 (22) 4.2齿轮的强度计算与校核 (22) 4.2.1齿轮弯曲强度计算 (23) 4.2.2齿轮接触应力 (24)
五、变速器轴的强度计算与校核 (26) 5.1变速器轴的结构和尺寸 (26) 5.1.1 轴的结构 (26) 5.1.2 确定轴的尺寸 (26) 5.2轴的校核 (27) 5.2.1 第一轴的强度与刚度校核 (28) 5.2.2 第二轴的校核计算 (29) 六、变速器同步器的设计及操纵机构 (30) 6.1 同步器的结构 (31) 6.2 同步环主要参数的确定 (33) 6.3 变速器的操纵机构 (35) 参考文献 (36)
摘要 本设计的任务是设计一台用于越野车上的FR 式的手动变速器。本设计采用中间 轴式变速器，该变速器具有两个突出的优点：一是其直接档的传动效率高，磨损及噪 声也最小；二是在齿轮中心距较小的情况下仍然可以获得较大的一档传动比。 根据越野车的外形、轮距、轴距、最小离地间隙、最小转弯半径、车辆重量、满 载重量以及最高车速等参数结合自己选择的适合于该越野车的发动机型号可以得出 发动机的最大功率、最大扭矩、排量等重要的参数。再结合某些越野车的基本参数， 选择适当的主减速比。根据上述参数，再结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关 知识，计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性。 变速器的功用是：①改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经 常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在有利的工况下工作；② 在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；③利用空档，中断动力传递， 以使发动机能够起动、怠速，并便于发动机换档或进行动力输出。 变速器的基本要求是：①保证汽车有必要的动力性和经济性。②换档迅速、省力、 方便。③工作可靠。变速器不得有跳档、乱档及换档冲击等现象发生。④变速器应有 高的工作效率。⑤变速器的工作噪声低。 变速器由变速传动机构和操纵机构组成，变速器传动机构有前进档位数和轴的 形式两种分类方法。 根据前进档数 根据轴的型式 固定轴式 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧多挡变速器五挡变速器四挡变速器三挡变速器 ⎪⎩⎪⎨⎧旋转轴式固定轴式 ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧多中间轴上变速器双中间轴式变速器 中间轴式变速器两轴式变速器 固定轴式应用广泛，其中两轴式变速器多用于发动机前置前轮驱动的汽车上，中 间轴式变速器多用于发动机前置后轮驱动的汽车上。 这台变速器具有五个前进档（包括一个超速档五档）和一个倒档，并通过锁环式 同步器来实现换档。 关键词：变速器，锁环式同步器，传动比，中间轴，第二轴，齿轮。
第1章绪论 1.1 本次设计的目的意义 随着经济和科学技术的不断发展，汽车工业也渐渐成为我国支柱产业，汽车的使用已经遍布全国。而随着我国人民生活水平的不断提高，微型客货两用车、轿车等高级消费品已进入平常家庭。 全套图纸，加153893706 在我国，汽车工业起步较晚。入世后，我国的汽车工业面临的是机遇和挑战。随着我国汽车工业不断的壮大，以及汽车行业持续快速发展，如何设计出经济实惠，工作可靠，性能优良，且符合中国国情的汽车已经是当前汽车设计者的紧迫问题。在面临着前所未有机遇同时不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还存在着一定的差距。 发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩在一定的转速区出现。为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置，来协调发动机的转速和车轮的实际行驶速度。在经济方面考虑合适的变速器也非常重。本次设计对轿车变速器的结构进行了介绍，阐述了轿车主要参数的确定，在机构方面选择了机械式变速器确定变速设计的主要参数，在变速器的寿命方面以及与变速器相关的操纵机构也进行了介绍。 1.2 变速器的发展现状 汽车问世百余年来，特别是从汽车的大批量生产及汽车工业的大发展以来，汽车已经成为世界经济的发展、为人类进入现代生活，产生了无法估量的巨大影响，为人
类社会的进步做出了不可磨灭的巨大贡献，掀起了一场划时代的革命。自从汽车采用内燃机作为动力装置开始变速器就成为了汽车重要的组成部分，现代汽车广泛采用的往复活塞式内燃机具有体积小、质量轻、工作可靠和使用方便等优点，但其转矩和转速变化范围较小，而复杂的使用条件则要求汽车的牵引力和车速能在相当大的范围内变化，故其性能与汽车的动力性和经济性之间存在着较大的矛盾，这对矛盾靠现代汽车的内燃机本身是无法解决的。因此在汽车传动系中设置了变速器和主减速器，以达到减速增矩的目的。变速器对整车的动力性与经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率都有着较为直接的影响。汽车行驶的速度是不断变化的，即要求汽车变速器的变速必要尽量多，尽管传统的齿轮变速器并不理想但以其结构简单、效率高、功率大三大显著特点依然占领者汽车变速器的主流地位。虽然传统机械师的手动变速器具有换挡冲击大，体积大，操纵麻烦等诸多缺点，但仍以其传动效率高、生产制造工艺成熟以及成本低等特点，广泛应用于现代汽车上。 早在1889年，法国标致研制成功世界上第一台手动机械式4挡齿轮传动汽车变速器。在现在汽车中，变速器的结构对汽车的动力性、经济性、操纵的可靠性与轻便性、传动的平稳性与效率等都有直接影响。变速器与主减速器及发动机的参数作优化匹配，可得到良好的动力性与经济性；采用自锁及互锁装置，倒档安全装置可使操纵可靠，不跳档、乱档、自动脱档和误挂倒档；采用同步器可使换挡轻便，无冲击及噪声；采用高齿、修形及参数优化等措施可使齿轮传动平稳、噪声低，降低噪声水平已成为提高变速器质量和设计、工艺水平的关键。随着汽车技术的发展，增力式同步器，双中间轴变速器，后置常啮合传动齿轮变速器，各种自动、半自动以及电子控制的自动换挡机构等新结构也相继问世]9[。 到目前为止变速器主要经历了以下发展阶段： 1)手动变速器 手动变速器（MT:Manual Transmission）主要采用了齿轮传动的降速原理。变速器内多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶的换挡工作，也就是通过操纵机构式变速器内不同的齿轮副工作。如在低速时，让让传动比大的齿轮副工作，而在高速时让传动比小的齿轮副工作。由于每档的齿轮组的齿数是固定的，所以各档的速度比是个定值。手动变速器是最常见的变速器，它的基本构造用一句话概括，就是两轴一中轴，即指输入轴、输出轴和中间轴，它们构成了变速器的主体，当然还有一根倒档轴。手动变速器又称为手动齿轮变速器，含有可以在轴向滑动的齿轮，通过不同齿轮的啮合达到变速变矩的目的。手动变速器的换挡操作可以完全遵从驾驶者的意志，且结构简单、故障相对较低、物美价廉。
摘要 变速器是汽车传动系统中比较关键的部件，它的设计好坏将直接影响到汽车的实际使用性能。变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步，爬坡，转弯，加速等各种行驶工况下，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利工况范围内工作。变速器设有空挡和倒挡。需要时变速器还有动力输出功能。 因为变速箱在低档工作时作用有较大的力，所以一般变速箱的低档都布置靠近轴的后支承处，然后按照从低档到高档顺序布置各档位齿轮。这样做既能使轴有足够大的刚性，又能保证装配容易。变速箱整体结构刚性与轴和壳体的结构有关系。一般通过控制轴的长度即控制档数，来保证变速箱有足够的刚性。 本文设计研究了两轴式五挡手动变速器，对变速器的工作原理做了阐述，变速器的各挡齿轮和轴做了详细的设计计算，并进行了强度校核，对一些标准件进行了选型。变速器的传动方案设计并讲述了变速器中各部件材料的选择。 关键词挡数；传动比；齿轮；轴；强度校核
Abstract 全套图纸，加153893706 Transmission is more cruical in automotive driveline components, it is dseigned to ditectly affect the quality of the actual use of performance automobiles. Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function. Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order of the layout of stalls gear. This will not only allow axis are large enough for a rigid, but also ensures easy assembly. Gear box overall structure and rigid axle and the shell structure of relations. Generally through the control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid. This paper describes the design of two-axis five block manual trans mission,