汽车五级变速箱的设计.doc

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1、仲恺农业工程学院毕 业 设 计汽车五级变速箱的设计姓 名 王博玄 院（系） 机电工程学院 专业班级 机械设计制造及自动化152 学 号 201520824331 指导教师 施俊侠 钟经山职 称 教授 高级工程师论文答辩日期 2019 年 5 月 17 日仲恺农业工程学院教务处制Design of Five Shift CAR Manual TransmissionWangboxuanCollege of Computational ScienceZhongkai University of Agriculture and EngineeringGuangzhou,ChinaSupervisor

2、: Prof. ShijunxiaSenior engineer. Zhongjingshan （Extramural Tutor）学生承诺书本人郑重承诺：所呈交的毕业设计是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。除了文中已用特别标志加以标记的引述内容之外，本设计不含有任何其他个人或集体已经发表或撰写的研究成果。对本文研究做出过重要贡献的个人或集体，均已在文中以明确的方式标明。若在毕业论文（设计）的各项检查、评比中被发现有抄袭、剽窃或其他的违规行为，本人愿按学校有关规定接受处理，并承担相应的法律责任。学生（签名）：2019年5月17日摘 要变速器的发明，是汽车历史上一次伟大的变革。变速器使

3、汽车以不同的牵引力、不同的速度在转弯、爬坡、起步、加速、停止等各种工况下行驶，并且使发动机以最高效率工作。手动式五档变速器不仅成本低廉，操控感强，而且适用于不同路段。因此对发动机来说，设计一个适合的变数器可以有效提高发动机的性能。本设计设计的是一种普通轿车的变速器。设计一开始，根据参数计算出变速器传动啮合齿轮的主传动比，选定啮合齿轮的相关参数，比如模数、齿数、分度圆、齿轮布置方式等，然后校核啮合齿轮的强度。输出一档齿轮轴所受弯曲应力为306Mpa350Mpa,符合强度要求。由设计手册查轴的强度和刚度计算公式，计算得出输出轴受应力150Mpa400Mpa，符合强度要求。并运用AUTO CAD、U

4、G等画图软件绘制出装配图及各种零件图。由此设计出汽车五档变速箱的传动比和齿轮参数，经过严格校核，弯曲强度和接触强度符合设计要求。传动轴的选用，并经过强度和刚度校核后符合标准。轴承的选用，同步器的选用。以及变速器相关的设计图纸。关键词：变速箱;传动机构;齿轮校核;轴校核；三维建模ABSTRACTTransmission is an integral part of the car, its purpose is to make the car start, climbing, cornering, acceleration and other driving conditions get dif

5、ferent traction and speed while the engine in the most favorable conditions of work. Five-speed manual transmission has a low cost, control and strong sense of superiority therefore, of great significance for improving engine performance. This design is designed as a transmission for ordinary cars.

6、At the beginning of the design, the main transmission ratio of the transmission meshing gear is calculated according to the parameters, relevant parameters of the meshing gear are choice, such as modulus, indexing circle, gear arrangement mode, etc., and then the strength of the meshing gear is chec

7、ked.Output shaft gear bending stress is 306 （Mpa） which is less than 350 （Mpa）, which meets the strength standard. According to the strength and rigidity calculation formula of the shaft in the design manual, the stress of the output shaft is calculated to be 150Mpa400Mpa, which meets the strength r

8、equirements.And use drawing software such as AUTO CAD drawing transmission part drawings and assembly drawing。The final design of the five-speed manual gearbox counter shaft type transmission ratio, gear parameters, after checking, the bending strength and contact strength are standard. Selection of

9、 transmission shaft meets the standard after checking the strength and rigidity. Dra related part drawings.Key words: speed changing box;Transmission mechanism;Gear checking;shaft checking;3D modeling目 录1 前言11.1本设计的目的和意义11.2 本设计的任务22 变速器的整体结构方案设计22.1传动机构的型式选择与结果分析22.2确定传动方案23 变速器主要参数的设计与齿轮设计33.1选择变速

10、器原始数据33.2选择变速器的主要参数33.2.1挡数和传动比33.2.2确定中心矩53.2.3确定轴向尺寸53.3计算并选用各档齿轮的主要参数64 校核各档齿轮强度144.1齿轮损坏失效形式144.2变速器齿轮加工工艺及选用材料154.3计算各轴转矩154.4齿轮弯曲强度计算154.5齿轮接触应力计算195 传动轴的设计及校核235.1选择轴的材料235.2选择轴的直径235.3轴的强度计算245.3.1一档时输出轴和中间轴的刚度255.3.2二档时输出轴和中间轴的刚度275.3.3三档时输出轴与中间轴的刚度285.3.4四档时输出轴和中间轴的刚度305.3.5校核倒档时变速器输出轴和中间轴

11、的刚度315.4 校核传动轴的强度326 变速器轴承的选择367 选择变速器的同步器367.1选择同步器类型367.2变速箱同步器的工作原理377.4摩擦锥面半锥角387.5摩擦锥面半径R397.6设计锥面工作长度b397.7同步环的径向厚度397.8设计锁止角397.9同步时间t408 三维模型40参 考 文 献41致 谢421 前言1.1本设计的目的和意义变速箱广泛用于机械工程设备，如汽车、卡车、机床和各类机械。自动化程度的提高使得变速箱成为动力传动系统中最重要的部件之一，吸引了越来越多的人去探索和研究1。在工程机械传动系统中，根据传动比的变化分为几种类型：一种是步进式传动，是最广泛使用的

12、一种。这种传动也成为有级变速传动，其特点是具有固定传动比率2。两种变速器类型可分为轴向变速器和轴向旋转变速器两大类型，可根据车辆的不同类项进行选用。前进档的数量便是传动数。普通轿车的变速器一般有四到五个前进挡和一个倒挡，并且为了提高传动效率，目前轿车档位数也越来越多。另外一种是无级变速器，即传动比可以在一定可控的数值范围内进行变化，比较常见的变速器是电动变速器和液压变速器两种3。DC系列电动机是电动无级变速器最主要的变速部件。他不仅在超重型自卸车上应用广泛，更多用于无轨电车的传动系统。而今国内汽车业的发展有了明显的提高，但我们在变速箱设计现制造中与国际水平却相差很远，主要缺陷明显的表现在精度不

13、高，技术含量底、换挡不平衡等缺点,严重的阻碍着我国汽车自主品牌的发展4。由于人类生活水平的提高，对汽车产品的需求越来越多，不但要求有量，而且不要有质，因此变速箱的设计开发将成为必然。通过毕业设计使学生达到以下目的：1)、让学生从实际出发，设计变速箱的结构，研究其工艺性和性能与成本的合理性，选择合理的运动和动力参数。2)、能利用有关设计软件，正确设计变速箱。3)、熟悉并应用国际和国家相关的技术标准。4)、全面应用所学知识，提高理论与实践相结合的应用能力。1.2 本设计的任务首先查看参考文献，查阅与变速器相关的资料，分析变速器的机械结构组成，理解变速器工作原理-变速器如何进行变速、变速器的整体布置

14、，以如何实现在行驶过程中换挡任选某档次的汽车产品进行五级变速箱设计，分析其使用性能和特点，根据其作用要求设计其结构。具体需要完成以下任务：1)、设计计算说明书1份。2)、三维和二维变速箱装配图1张。3)、三维和二维变速箱非标准件图纸。2 变速器的整体结构方案设计2.1传动机构的型式选择与结果分析当前市场有着各种类型的变速器，可根据变速比的变化方式分为分级，无级和集成。根据传动数即前进挡的数量，有级变速器可分为三、四、五以及多档变速器5。最常用的变速器是固定轴型变速器，与另外两种变速器-螺旋轴型和综合轴型变速器不同的是，它有两轴型和中间轴型。两轴式变速器和中间轴式变速器都属于固定轴式变速器6，但

15、由于两轴式变速器应用于发动机前轮驱动，而普通轿车一般以后轮驱动，因此本论文设计选用的中间轴式变速器。2.2确定传动方案变速器的布置：第一轴后端经过轴承支撑与输出轴前端结合形成同输入轴线的结构。第一轴为输入轴，前端是花键轴，后端用平键连接常啮合主动齿轮。第二轴充当输出轴，主要用平键连接各档位的从动齿轮，通过同步器啮合套与中间轴的各档主动齿轮传递转矩。由于一档齿轮与二档齿轮齿数较少，模数较低，中间轴上的一、二档主动齿轮与中间轴做成齿轮轴。此方案所有前进挡均为常啮合齿轮传动，变速器同步器都集中在输出轴上使变速器操作方便，反应时间短。倒挡齿轮采用的拥有较高的传动比直齿齿轮，倒挡速度快。3 变速器主要参

16、数的设计与齿轮设计3.1选择变速器原始数据本设计的主要参数：最大转速r: 6600r/min最大功率P： 84KW最大扭矩Temax：146N.m主减速器传动比i0：4.782整车质量m：1240kg车轮半径r：0.352m传动系机械效率：0.96最大爬坡度：数据来源于雪佛兰2018款全新科鲁兹L3G发动机，该发动机适用于大多数后轮驱动的手动挡轿车。3.2选择变速器的主要参数3.2.1挡数和传动比最近几年来，汽车变速器的档位都在不断增加以达到更好的燃油经济性。经济适用性乘用车目前大多采取四到五个前进档位7。本设计采用的是五档的手动变速器。汽车在无风、干砂路面以一档行驶时，公式简化为： G汽车的

17、重力，汽车质量，g重力加速度，Mg=G=1240*9.8=12152N=Ttq=Tmax=146N*m；T传动系效率，T=0.96；r车轮半径，r=0.352m；f滚动阻力系数，干砂路面：f=0.1000.300，取f=0.150；i坡度，i=16.7 满足附着条件： 于是变速器的一挡传动比：式中 表示当轿车在水平路面满载静止时，轿车的驱动桥对路面施加的载荷；若是沥青混凝土干路面，则=0.50.6，取=0.6汽车传动比采用等比级数分： 式中：常数，也就是各挡之间的公比；因此： 所以各档传动比： 3.2.2确定中心矩本设计选用了中间轴式变速器，首先确定输出轴与中间轴的布置方式，确定其中心距。中心

18、距与变速器的其他零部件的各种参数息息相关。比如，尺寸、质量等等。通过保证啮合齿轮具有一定的接触强度可以确定输出轴与中间轴的最小允许中心距。两轴之间的中心距越大，传动齿轮的接触应力越大，对齿轮的磨损越大，齿轮失效速度快，会降低齿轮的使用寿命8。因此，两轴之间的中心距A应选小一些。但两轴之间的距离过小会影响轴承的装入与取出，还会影响倒箱体的强度，从这两处考虑，中心距应该取大一些。可查阅设计手册由经验公式初选中心距A： 公式中的符号表示：KA为中心距系数，一般来说，（乘用车）；为一档传动比，由上可知i=3.82；A为变速器中心距；为最大转矩；为机械传动效率，取0.96。则： 取 A=75mm3.2.

19、3确定轴向尺寸根据中心距与各档齿轮直径初步确定变速箱的轴向尺寸。档数、中心距、拨叉尺寸等因素会影响变速器壳体轴向尺寸9。一般轿车五档变速箱壳体的轴向尺寸为l=（3.74.3）A，所以轴向尺寸取316365mm。初选变速箱箱体的轴向尺寸为 360mm。3.3计算并选用各档齿轮的主要参数3.3.1选择恰当的模数各类工艺要求、强度、质量以及工作时是否产生噪声等等，都是选择齿轮模数需要考虑的重要因素10。因为它是齿轮重要参数，对齿轮的齿轮尺寸、接触强度等都有着决定性的作用。选取齿轮模数时，为了保证能够正确啮合，模数应该选取同一数据。同时，各种车型变速器的齿轮模数选择也不尽相同。一般来说，轻型轿车齿轮模

20、数应该选的小些，可以降低齿轮工作噪音。重型货车齿轮模数要选的大些，这样可以有效减少变速器的质量11。对于不同车型的变速箱来说，齿轮模数选择范围如下：表3-1 各类车型的齿轮模数轻型轿车中级轿车重型货车2.25-2.752.75-3.04.25-6.0渐开线啮合齿是套筒和同步器的大多数齿形。由于技术原因，同一传动装置中的啮合齿数是相同的12。由表3-1得知轻型汽车车所取模数一般为2.252.75，选择较小的模数值可以增加齿数，这有利于换档。所以初选变速箱所有挡模数选用2.75mm，啮合套筒和同步器的模数定为1.1mm。3.3.2确定压力角齿轮压力角与齿轮的刚度有关。压力角较小则重合度大并且刚度降

21、低，啮合动态载荷降低使得传动更加平稳，同时噪音会降低。反之，较大的压力角会使齿轮抗拉强度和表面接触强度有所提高13。变速器的啮合齿轮通常采用国家规定标准压力角20。本设计选用直齿压力角：，斜齿压力角：。同步器或啮合套啮合的压力角一般从三个角度20、25、30中选取，本设计选用应用较为广泛的30压力角。3.3.3确定螺旋角与直齿齿轮相比，斜齿轮具有传动更稳定、传动效率更高的特点。当今市面上变速器广泛应用的是斜齿轮。螺旋角是斜齿轮的一个重要的基本参数，它的选取影响着产生的轴向力大小以及齿轮本身的强度。斜齿轮的螺旋角越大，齿轮啮合重合度越大，齿轮工作状态越平稳，噪声越小。当齿轮螺旋角大于或等于30时

22、，齿轮的强度与螺旋角成正比关系。齿轮接触强度随着螺旋角的增大而持续上升，但齿轮弯曲强度随着其上升而突然降低14。因此，为了提高传动低速齿轮的弯曲强度，应该选用较小的螺旋角，优选为1525。但若是为了提高高速传动齿轮的接触强度和增加齿轮重合度,螺旋角应当选用较大的角度，所以优选的螺旋角=24。3.3.4确定齿宽齿宽是齿轮啮合的一个重要因素。考虑到齿轮的轴向尺寸以及工作时齿轮运行的稳定性，齿宽与齿轮的接触强度和力的均匀性息息相关。从减小变速器质量和传动系统的轴向尺寸的最小化这两方面来考虑，齿宽应选的小一些。但斜齿轮传动平滑性和稳定性会随着尺宽的减小而减小。虽然这个问题可以通过增加齿轮螺旋角来解决，

23、但同时会增大轴承的轴向力，使轴承使用寿命降低。齿轮模数对于齿轮齿宽具有决定性的作用，同时不同类型的齿轮选取的齿宽系数一般也不同。对于直齿齿轮： ，kc是齿宽系数，一般取4.58.0，本论文取。对于斜齿齿轮： ，kc一般取6.08.5，本设计取。同步器和啮合套在换挡时，选取结合齿上3mm的工作宽度b。3.3.5确定各档齿轮的齿数分配根据传动比可初步设计出传动方案，确定各档齿轮的齿数。如图3-1变速器传动图所示，齿轮传动分配：图3-1 变速器传动图z14、z15-常啮合从动齿轮 z19、z2-一档主、从齿轮 z18、z17-二挡主、从动齿轮 z5、z6-三档主、从齿轮 z7、z8-四档主、从齿轮

24、z9、z10-五档主、从齿轮 z11、z13-倒档主、从齿轮 z12-倒挡中间齿轮（1）确定一档齿轮齿数首先由一档齿轮的传动比： 与直齿轮齿数和 斜齿齿轮齿数和，可确定一档齿轮z2和z19的齿数。中间轴上的一档齿轮的最小齿数与中间轴的直径有关。乘用车中间轴传动装置的第一齿轮的齿数=1417，本设计选取=14，初选，代入公式得：；取整为53，则；（2）确定常啮合齿轮的齿数由公式 可得其中心距等于输出轴与中间轴轴线的距离，因此： 代入的： ，齿数取整：。（3） 确定二档齿轮齿数由： 齿数取整：（4）三档齿数的确定： 已知： 由式子： 齿数取整： （5）四档齿数的确定：已知：由式子： 齿数取整： （

25、6）五档齿数的确定：已知：由式子： 齿数取整： （6）倒挡齿数的确定：初选： （21-23之间)，小于取为13，为37 不发生运动接触，所以合适： 中间轴与倒挡轴间距离确定： 输出轴与倒挡轴间的距离： 3.3.6选择各挡齿轮齿轮参数（1） 计算一档齿轮参数法向模数： 端面模数：分度圆直径：，齿顶圆直径： 齿根圆直径： 当量齿数: （2）二档齿轮参数法向模数： 端面模数：分度圆直径：，齿顶圆直径： 齿根圆直径： 当量齿数: （3） 三档齿轮参数 法向模数： 端面模数： 分度圆直径：，齿顶圆直径： 齿根圆直径： 当量齿数: （4）四档齿数参数法向模数： 端面模数：分度圆直径：，齿顶圆直径：，齿根圆

26、直径：当量齿数: （5）五档齿轮参数法向模数： 端面模数：分度圆直径：，齿顶圆直径： 齿根圆直径： 当量齿数: （6） 倒挡齿轮参数模数:分度圆直径： 齿顶圆直径： 齿根圆直径： 综上所述，各档齿轮的主要参数如下表所示：表3-2 各档齿轮主要参数主要参数齿数模数（mm）螺旋角变位系数分度圆直径（mm）齿根圆直径（mm）齿顶圆直径（mm）1档Z2142.75240117111.84121.84Z193903326.739.72档Z17352.7524010699.6111.6Z181404236.5848.583档Z5192.7522+0.045650.761.7Z632-0.259591.12

27、99.124档Z7242.7522-0.067162.1676.16Z827-0158072.6684.665档Z9282.75250.078578.8690.86Z100.156453.370.3常啮Z14102.750027.52233Z15450123.75118.25129.25倒档Z11132.750035.7530.2541.25Z1223063.2558.7568.75Z13370101.7595.75107.754 校核各档齿轮强度4.1齿轮损坏失效形式变速器一般都是在密封式的工作环境下运行，对于密封环境下齿轮的最常见失效损坏形式是齿面点蚀和齿轮疲劳磨损15。齿面点蚀一般发生于

28、软齿轮齿面上，而齿轮疲劳磨损一般发生在齿根节点处。4.2变速器齿轮加工工艺及选用材料与其他机械工业相比，用于不同用途车辆的传动齿轮仍然相似。此外，用于汽车传动齿轮的材料，热处理方法，加工方法，精度水平和支撑方法也基本相同。例如，汽车传动齿轮由低碳合金钢制成，主要的加工方式是磨齿或剃齿。传动齿轮的表面金属加工工艺采用的是渗碳淬火，其精度大于或等于7级16。本设计论文选用20GrMnTi金属，进行渗碳淬火等金属工艺加工后作为齿轮的制造材料。4.3计算各轴转矩由已知的LG3发动机最大转矩是146Nm，斜齿轮的传动效率高达99%。滚动轴承的传动效率一般为96%，汽车离合器传动效率高达99%。由此计算：

29、轴 中间轴轴 一档:二档：三档：四档：五档：倒挡： 4.4齿轮弯曲强度计算斜齿轮弯曲应力 以上的公式中：法向模数（mm）；计算载荷（Nmm）； 齿轮齿数； 螺旋角（）； 应力集中系数，查手册可得=1.50； 齿形系数，可在图4-1查得当量齿数；齿宽系数，可在图4-1中查得 重合度影响系数，=2.0。变速器的第输入轴上的最大扭矩受到计算载荷的作用时，常啮合传动齿轮和轿车高档齿轮，在180-350MPa之间可允许的许用应力，并且对于卡车来说，范围应该在100-250MPa之内。 图4-1 齿形系数图（1）计算一档齿轮2，19的弯曲应力（2）计算二档齿轮17，18的弯曲应力 （3）计算三档齿轮5，6

30、的弯曲应力（4）计算四档齿轮7，8的弯曲应力 （5）计算五档齿轮9，10的弯曲应力（6）计算倒档直齿轮的弯曲应力 以上公式中：-计算载荷（N.mm）-弯曲应力（MPa）；-应力集中系数，取=1.5；-摩擦影响系数，主动啮合齿轮的摩擦系数：=1.1。从动啮合齿轮的摩擦系数：=0.9；Z-齿数；M-模数；Y-齿形系数，如图4-1。倒挡啮合直齿轮的许用弯曲应力有一定的限制，在400850Mpa范围之内它可以随意变化，尤其是变速器输入轴上的最大扭矩在受到到计算载荷作用时更是如此。第一，计算倒档啮合齿轮11,12,13的弯曲应力 4.5齿轮接触应力计算 式中：轮齿的接触应力（MPa）；节圆直径(mm)；

31、计算载荷（N.mm）；斜齿轮压力角（），斜齿轮螺旋角（）；啮合齿轮材料的弹性模量（MPa）；啮合齿轮接触的实际宽度(mm)；、啮合齿轮节点处的曲率半径(mm)，对于啮合直齿圆柱齿轮、，斜齿圆柱齿轮、；、主、从动齿轮的节圆半径(mm)。（1） 一档传动齿轮z2，z19接触应力的计算 （2） 计算二档齿轮17，18的接触应力 （3） 计算三档齿轮5，6的接触应力（4） 计算四档齿轮7，8的接触应力（5） 计算五档齿轮9，10的接触应力（6） 计算倒档齿轮11，12，13的接触应力5 传动轴的设计及校核传动轴在工作时会产生弯曲变形，影响齿轮的正确啮合，要求传动轴不仅需要具备一定的的刚度，同时也要具备

32、一定的强度。如果轴的弯曲变形程度过大会导致工作时出现噪音，并且降低齿轮的强度和齿面的耐磨性。传动轴在设计过程中应该基于齿轮可正确啮合传动为前提来确定齿轮的刚度。开始设计轴时，先选择轴的材料，经过材料的力学性能和设计公式来初步确定传动轴的直径，再由校核公式进行校核。校核时，应该严格按照设计的步骤，不能有丝毫的偏差。5.1选择轴的材料如今市面上应用最多的轴的材料是45钢，其特点是价格低廉，可塑性高。但强度稍显不足。因为变速器一般持续处于高速的运转中，轴的材料性能一定要好，一定要由足够的强度。本设计选用CrMnTi钢，经金属表面加工，然后进行渗碳淬火回火处理，再根据设计确定轴的尺寸和布置。以下是Cr

33、MnTi钢的力学性能数据，从几个方面来表示：弯曲疲劳极限：扭转疲劳极限：表面硬度：5662hHRC抗拉强度：屈服强度：5.2选择轴的直径由已知变速器中间轴与输出轴的中心距A=75mm，根据设计手册，中间轴中部直径d=（0.45-0.6）A，输出轴中部直径d=（0.45-0.6）A。对于中间轴， 对于输出轴，。初选输入轴常啮合齿轮部分直径d：，K=4.04.6取d=16mm输出轴和中间轴中部直径，初选输出轴中部直径为45mm，初选中间轴中部直径为24mm。第输入轴长度初选： L取173mm。初选中间轴长度： 取：初选输出轴长度： 取：5.3轴的强度计算查手册可知，传动轴的垂直挠度为，传动轴水平挠

34、度为，其转角与弹性模量、圆周力等参数有关。 以上：啮合齿轮上的圆周力（N）；E材料的弹性模量（MPa），由上可知E=2.1105MPa；径向力（N）；d轴的直径（mm）；a、 b啮合齿轮支架的作用力矩距离（mm）；L支座距离（mm）；I传动轴上的惯性力矩（mm4），本设计：。传动轴全挠度为对于一般的实心轴来说，允许的垂直挠度值范围为=0.050.10mm，允许的水平挠度值范围为=0.100.15mm。啮合齿轮选用的平面角一般小于或等于0.002弧度。图5-1 各轴的传动受力图5.3.1一档时输出轴和中间轴的刚度由图5-1可知输入轴的受力分析： 中间轴轴上受力分析：输出轴轴上受力分析：输出轴刚度

35、校核：中间轴一档处刚度校核：一档时输出轴和中间轴满足要求，校核通过。校核中间轴常啮合齿处的刚度：5.3.2二档时输出轴和中间轴的刚度由图5-1可得输入轴的受力分析： 中间轴的受力分析： 输出轴轴上受力分析： 输出轴刚度校核： 中间轴刚度校核： 二档时输出轴和中间轴满足要求，校核通过。5.3.3三档时输出轴与中间轴的刚度由图5-1可得输入轴轴上受力分析： 中间轴的受力分析： 输出轴轴上受力分析： 输出轴刚度校核： 校核中间轴的刚度： 三档时输出轴和中间轴满足要求，校核通过。5.3.4四档时输出轴和中间轴的刚度由图5-1得输入轴轴上受力分析： 中间轴的受力分析： 输出轴轴上受力分析： 输出轴刚度校

36、核： 在四档时变速器输出轴满足刚度要求。中间轴刚度校核： 当在第四档中工作时，变速器的中间轴满足刚度要求，刚度校核通过5.3.5校核倒档时变速器输出轴和中间轴的刚度由图5-1可知第输入轴轴上受力分析： 中间轴轴上受力分析： 输出轴轴上受力分析： 输出轴刚度校核： 变速器输出轴在倒档工作时满足刚度要求。中间轴刚度校核： 当在倒挡中工作时，变速器的中间轴满足刚度要求，刚度校核通过。5.4 校核传动轴的强度首先校核的是变速器输入轴的强度，由于常啮合齿轮在输入轴上，其距离支撑点很近，负荷和挠度都小，可以不用计算。校核变速器输出轴的强度：挠度最大的地方是输出轴处于三档时，受力最大最危险，所以直接校核一档

37、的受力：输出轴三档受力图如图所示。图5-2 输出轴三档受力图图5-3 水平面受力图5-4竖直受力得：根据： 输出轴刚度校核通过。变速器中间轴的强度校核：同理，经比较倒档轴的挠度较大。所以验算倒档轴的受力。 图5-5 中间轴受力图图5-6 水平受力图图5-7 竖直受力图 根据： 中间轴刚度校核通过。6 变速器轴承的选择当今市场上，变速器采用的轴承多种多样，各不相同。但应用圆柱滚子轴承，滚针轴承，圆锥滚子轴承等轴承的变速器依旧是最主流的选择。本设计中，输入轴使用圆锥滚子轴承。型号为30304。变速器输出轴后轴承采用圆锥滚子轴承，型号为320/32。由于圆锥滚子轴承径向结构紧凑，故输出轴齿轮和轴优选

38、选取。齿轮与轴之间采用滚针轴承支撑，输出轴上一二档齿轮选取BK5520；三四档齿轮选取BK4520；五档和倒挡齿轮选取BK3512。由于圆锥滚子轴承直径较小、宽度较宽因而润滑油容量大，可承受低速高负荷，故中间轴的前后轴承均采用圆锥滚子轴承，型号为30204。7 选择变速器的同步器7.1选择同步器类型目前，汽车变速器的同步器大多分为三种：常压式，惯性式和自行增力式同步器。惯性式同步器由于换挡便捷，不易卡齿的特点，目前广泛应用于各类车辆变速器中。本设计中采用惯性式锁环同步器，结构简单，见图7-1：图7-1 惯性锁环式同步器1、9-变速器齿轮 2-滚针轴承 3、8-结合齿圈 11-结合套 4、7-锁

39、环（同步环） 5-弹簧 6-定位销 10-花键毂 7.2变速箱同步器的工作原理 变速器在换档工作时，作用在接合套筒上的轴向换挡力推动接合套筒，带动定位销和锁定环移动，直到锁环和锥体的速度差等于零，啮合齿轮面接触，传动力矩。这就是惯性锁环式同步器的工作原理。接触后因为锥形表面存在的法向力导致两个锥形表面之间的角速度有所差异，相对于套筒来说锁定环旋转了一定的角度，并且有一个滑块定位它。接下来，接合套筒的齿端与锁定环的齿端的锁定表面接触，使得接合套筒的运动被阻挡，同步器处于锁定状态，并且第一阶段转移结束。移动力继续将锁环压向锥形表面并增加摩擦力矩，同时在锁定表面上以与推动力矩相反的方向进行挤压，利用摩擦使传动齿轮的角速度降低。最后实现两者角速度相等。之后，锁环会随着摩擦力矩消失而复位，同步器由于两个锁止面分离而解锁。而套筒在换挡力矩的作用下啮合档位齿轮，完成同步变化档位。图7-2 同步器工作原理7.3锥面螺纹槽的设计摩擦锥面之间的油膜会阻碍结合齿的啮合，所以要设计较窄的螺纹槽螺线顶部。但过窄的顶部宽度会使得换挡不流畅，操作手感变差。所以从这方面考虑，螺纹槽应选的得大些。但螺纹槽变大，螺距也会随着增大，接触面积减少从而磨损加快。如图7