2 齿轮的设计及校核 2.1 设计参数及基本参数
表2.1 设计对象主要参数
项目 前进档档数 最高时速 最大扭矩 最高转速 传动比范围
参数 5 140km/h
200Nm/1400r/min 4800r/min 0.5-5.57
2.1.1 基本参数表
表2.2 各档传动比
传动比/档位 计算值 实际值
一档 5.57 5.46
二档 3.14 3.20
三档 1.77 1.76
四档 1 1
五档 0.56 0.58
表2.3各档齿轮齿数
档位/齿数 输出轴齿轮
常啮合 21
一档 40
二档 36
三档 28
五档 18
倒档 36
中间轴齿轮 38 13 23 31 41 19
2.2 齿轮参数确定
2.2.1 齿形、压力角α、螺旋角β
汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角按表2.4选取。
表2.4汽车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角
项目/车型 齿形 轿车 一般货车
高齿并修形的齿形 GB1356-78规定的标准齿形
重型车
同上
低档、倒档齿轮22.5°，25°
小螺旋角
压力角α
螺旋角β
14.5°，15°，16°16.5° 25°~45° 20°
20°~30°
压力角
一般大的压力角，可提高齿轮的抗弯强度与表面强度，使承载能力加大；而小的压力角，会使重合度加大，降低轮齿刚度，但其减少了动载荷，使传动平稳，降低噪声。
本设计的商用汽车要求承载能力大，齿轮的强度高，采用大压力角，全部齿轮选用相同的压力角，按国家标准为20°。 2.2.2 齿宽 （1）设计齿宽的要求
设计变速器各齿轮齿宽，应考虑变速器的质量与轴向尺寸，同时
也要保证齿轮工作平稳以及轮齿的强度要求。齿宽可以设计得小，这样就可以减少变速器的轴向尺寸和减小质量，工作应力也会加大。而大的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，齿轮会受力不均匀产生偏载，所以应合理设计齿宽的大小。 （2）齿宽的设计方案
第一轴常啮合齿轮的齿宽可以设计得大一些，使接触应力降低，提高齿轮的传动平稳性，此外，对于选取相同的模数的各档齿轮，档位低的齿轮的齿宽（如一档齿轮齿宽）可以取得稍大一些。因而设计齿宽的时候，将影响总体设计中的变速器总的轴向尺寸。 通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽： 直齿 b=(4.5~8.0)m，mm 斜齿 b=(6.0~8.5)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。
一档齿轮：取Kc＝8，则齿宽为23.5mm。 二档齿轮：取Kc＝7.5，则齿宽为24.5mm。 三档齿轮： 取Kc＝7.5，则齿宽为25.5mm。 五档齿轮： 取Kc＝7.5，则齿宽为27mm。 常啮合齿轮：取Kc＝8.5，则齿宽为23.4mm。 2.2.3 齿轮的几何参数计算 一档齿轮副： 模数mn?3mm
压力角?n?20?
齿轮齿顶高系数：ha*?1mm 顶隙系数：c*?0.25mm
齿轮数和：Z??53
?84.6mm理论主中心距：a0
实际主中心距：a?85mm 啮合角：
（2.1）
???arccos(a0acos?)?20.09?…………………………………………
变位系数和：x?（2.2）
?z?2tan??inv???inv?????0.277202……………………………
小齿数变位系数：x大齿轮变位系数：x分度圆直径：d1? d2?n1?0.277202 ?x??xn1?0n2
mnz1cos?mnz2cos??3?40cos20?3?13cos20??127.7mm??41.50mm基圆直径：db1?d1cos? db2齿顶高：h（2.3）
a1?120.0mm
…………………………………………
?d2cos??39.0mm??m(han?Xn1??yn)?3.81mmha2?m(han?Xn2??yn)?3mm?
齿顶圆直径：da1?d1?2ha1?135.32mm…………………………………………
（2.4）
da2?d2?2ha2?47.5mm
??齿根圆直径：df1?d1?2(han?cn1?xn1)mn1?121.86mm…………………………
（2.5）
df2?d2?2(han2?cn2?xn2)mn?34mm??
2.2.4 计算各级齿轮的转矩 从发动机输入转矩：Tmax ① 常啮合齿轮：T1 T2?200N?m计算输出转矩：
?Tmax?200N?m
3821?0.99?292.7N?m?T1?Z2Z1??t?200?
（?t为传动效率，取0.99）。 ② 五档齿轮：T3?T1?i5??t?200?0.58?0.9922?113.7N?m
T4 ③ 三档齿轮：T5?T2?292.7N?m2
2?T1?i3??t?200?1.76?0.99?350.0N?m
T6 ④ 二档齿轮：T7?T2?292.7N?m2
2?T1?i2??t?200?3.20?0.99?627.26N?m
T8 ⑤ 一档齿轮：T9?T2?292.7N?m2
2?T1?i1??t?200?5.46?0.99?1070.27N?m
T10⑥倒档齿轮： T11 T13?T2?292.7N?m
2?200?(?4.44)?0.99?T1?iD1??t?200?2??870.33N?m?0.992
1913?331.73N?m2.2.5计算各级齿轮的转速 输入转速ne?1400r/min
① 中间轴上各档齿轮转速公式：