GD1091型商用车变速器、传动轴设计.doc

1、机电工程学院毕业设计说明书设计题目: GD1091型商用车变速器、传动轴设计 学生姓名： 学 号： 专业班级： 指导教师： 年 月 日目录1 概述22 变速器结构方案的确定2 2.1传动机构的布置方案2 2.2零部件结构方案设计33 变速器主要参数的选择4 3.1变速器的传动比范围、档位数及各档传动比4 3.2变速器中心距6 3.3变速器外型尺寸6 3.4齿轮参数6 3.5各档齿轮齿数的分配94 变速器齿轮及轴的计算与校核11 4.1齿轮的失效形式11 4.2齿轮的强度计算与校核11 4.3轴的设计145 同步器设计计算19 5.1同步器简介19 5.2同步器主要参数196传动轴的设计计算21

2、 6.1传动轴的简介21 6.2万向传动轴的设计计算21 6.3十字轴万向节的设计22 6.4传动轴结构分析与设计25设计总结29参考文献30致谢311 概述随着现在科学技术的发展，社会的不断进步，汽车作为一种方便快捷的交通工具，给人们的生活带来了诸多便利，起着越来越重要的作用。变速箱的良好的性能在日常驾驶中发挥着非常重要的作用。发动机扭矩的力量再大,也得通过变速箱的输出。如果遇到一个糟糕的变速器,开始启动就会容易停滞,转变不平稳,振动,是再好的匹配引擎也是徒劳的。因此设计好的变速器很重要。对变速器的设计有以下基本要求:（1）保证汽车有要求的经济性和动力性；（2）汽车的变速器需要有很好的工作

3、效率；（3）应该安置P挡(空档)，用来阻止发动机和驱动轮之间的动力传输；（4）应安置R档（倒档），使汽车能够向后倒退运动；（5）应该把功率输出装置，用于输出功率需要；（6）换挡迅速，便捷，轻快 ，准确；（7）变速器工作时，应当噪声很低；2 变速器结构方案的确定2.1 传动机构布置方案 变速器由变速传动机构和操纵机构组成。根据前进档数的不同，变速器有三、四、五和多档几种；依据轴的类型分为固定轴式和旋转轴式。而固定轴式可以分为两轴式、三轴式和中间轴式变速器。2.1.1 固定轴式变速器 固定轴式又分为两轴式和中间轴式变速器。固定轴式很常用，一般放在FR车上用。中间轴式高效率，传动基本不会产生大的声音

4、，使用过程中损耗也小。它的缺点是除直接档外其他各档位的传动效率低。将中间轴式和两轴式放在一起，能看出两轴式内部的不复杂，且零件之间布置间隙很紧密，此外它的工作效率也比较高，传动产生声音小，它多用在RR布置中。经过综合对比后，此次设计选用中间轴式变速器。2.1.2 倒档布置方案倒档R是一个很重要的附加装置，它方便了驾驶者，但用到它的地方很少，例如停车，其他情况一般不会用到。所以换倒档一般用直齿滑动齿轮方式。下图为倒档的布置方案。 (a) (b) (c) (d) 图2.1 倒档布置方案(c)(b)(a)(d)上图的倒档布置方案各有各的优点，各有各的缺点。（a）图优点是中间轴短，缺点是换挡困难。（b

5、)图优点倒档传动比大，缺点是混乱的换挡次序。(c)图优点是齿宽变长。(d)图换挡顺序合理，很容易换挡。综上所述，本设计选择方案(d)较为适合。2.2 零、部件结构方案设计2.2.1 齿轮形式变速器用齿轮包括直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。把斜齿和直齿圆柱齿轮放在一起，斜齿在寿命，运转工况，产生噪音方面都优异些；在制造方面困难一些。斜齿圆柱齿轮多用于常啮合齿轮在变速器中。低档和倒档仅用直齿圆柱齿轮。2.2.2 换档机构形式换挡机构形式很多，有些频繁应用，有些只在少数位置得到使用。比如直齿滑动齿轮，啮合套，同步器等等。直齿滑动齿轮换挡方式具有简单的结构，而且比较方便维修的优势。但这种转变将影响齿面,噪

6、音大,造成齿轮磨损和损伤,转变时间很长。除一档、倒档外很少使用。啮合套换档时，使齿轮处于常啮合状态。这种情况下可以使换档行程缩短，并增加承受换挡冲击的接合齿齿数，而轮齿又不参与换档，进而延长轮齿寿命；但换挡会产生残余冲击，对驾驶者有很高的要求。 同步器换档能保证快速,没有影响,没有噪音,没有需求的驾驶技术,能提高汽车的加速度,燃油经济性和驾驶安全，得到广泛应用。虽然同步器换挡的轴向尺寸相对较大，有较高的制造精度要求，结构相对复杂的缺点，但在综合对比分析的时候考虑到以上所述的具体优点和在实际中的应用方便性，在实际中应用依然较大。通过对同步器的具体结构作具体的了解和分析，并加以认识和揣摩，最终决定

7、本次设计选用同步器换挡形式。 3 变速器主要参数的选择3.1 变速器的传动比范围、档位数及各档传动比3.1.1 档数320个档位通常是变速器的档数变化范围，变速器的档数一般在6档以下。变速器挡数的变化，使汽车更省油，跑得更快，马力更大。档数越多，变速器的结构越复杂，并且使轮廓尺寸和质量加大，同时操纵机构复杂，因此，需要设计者综合考虑设计要求来选取合适的档位，本次设计采用5+1档。3.1.2 传动比范围变速箱比率是最低的和最高的变速比的比率。这次设计的最大档5档，变速比取1。在发动机发出最大的动力和最低传输引擎速度下，车辆的爬坡能力最大,车轮所要求的径向距离，与主减速比，以及选择低传输引擎速度都

8、会影响最小的稳定的比率。总质量范围中型商用车的齿轮比目前，介于5.0至8.0。所选用的技术参数如下：整车整备质量最高车速爬坡度最大总质量主减速器的传动比3500Kg80Km/h30%9000Kg6.25发动机的额定功率 额定转速 最大扭矩最大扭矩转速99Kw3000rpm373N.m1300rpm 汽车的省油能力会影响传动齿轮最高变速比的值，一般最高变速比取值小于等于1.然后，驱动轴齿轮比确定的汽车的动力，油耗。汽车翻过的最陡坡度对传动比有影响，它可以通过计算得出1挡的变速比值。 汽车从下往上爬坡的时候，由于是上坡，所以行车的速度不是很高，再者空气阻力可忽略，则发动机提供的动力传输到驱动轮的力

9、用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力，查文献1可知： （3-1）式中：汽车总质量；重力加速度； 道路最大阻力系数；驱动车轮的滚动半径； 发动机最大转矩；主减速比；汽车传动系的传动效率； 最大爬坡度；滚动阻力系数；变速器一档传动比。 查文献1由最大爬坡度要求的变速器一档传动比可知： （3-2） 3.91根据驱动车轮与路面的附着条件有： （3-3）上式：车辆上在地面上完全装载的一个水平面上固定轴重；道路的附着系数，计算时取。查文献1,一档传动比可知： （3-4）=12.3根据本设计要求的具体情况和上述条件可以初选一档传动比为7.31。3.1.3 各档传动比 变速器最高档的传动比与最低档的传动比

10、确定以后，中间各档的传动比理论上是按公比（查文献1可知）： （3-5）的几何级数排列，式中为档位数（n=5），五档传动比。 由于齿的数量是整数，也可以配置稍有不同，使用小档位之间的共同的比率，方便切换档位。另外，请考虑到发动机的合理配，因此，每个齿轮比初选为： 3.2 变速器中心距A 中间轴式变速器的中心距离是指一段距离，这段距离的数值代表着第一和第二中间轴，这两根轴中心线之间的距离。这段中心距离对变速器影响很大，尤其是在尺寸和质量方面。中心距A可根据下列公式进行选取（查文献1）： （3-6）式中： 中心距系数，货车（=8.69.6）； 发动机最大转矩，Nm；变速器1档传动比；变速器的传动效率

11、，取。本设计变速器的中心距为：=130mm3.3 变速器外型尺寸 传动装置的横向尺寸可以通过该齿轮装置和倒档齿轮和变速机构的直径来初步确定。传动档数的多少，齿轮切换部件的形态以及齿轮的样式会影响传动装置的在轴线方向的尺寸。 商用车传动装置外廓在轴向方向的尺寸参考： 五档3.4 齿轮参数3.4.1 模数 在相同条件下的传输的中心距，选择较小的弹性模量可以增加齿的数目，并且增大齿宽可以增加齿轮的重叠部分，并降低齿轮噪音，因此为了降低噪声应降低模量，选取合理数，同时增加齿宽;较小的质量，应增加模量，同时减少齿宽;从工艺方面的考虑，各种齿轮，应使用一个模数，并从强度的观点来看，每个齿轮应不同的模量;第一轴常啮合斜齿轮的法向模数mn (3-7)其中=357.2Nm，可得出mn=3.33。一档直齿轮的模数m mm (3-8)通过计算本次设计取同步器和啮合套的接合大都采用渐开线齿形。由于工艺上的原因，一个传输机构中的接合套模数取相同，总质