目 录
任务书............................................................. 1 第一部分 机械式变速器的概述及其方案的确定 ................. 2
1.1 变速器的功能与设计要求 ...................................... 2 1.2 变速器传动方案的确定 ........................................ 2 1.3 变速器主要零件结构方案分析 .................................. 5
第二部分 变速器结构设计与主要参数的选择 .................... 5
2.1 变速器主要参数的选择 ........................................ 6 2.2 齿轮参数 ................................................... 8
第三部分 齿轮强度的校核 ..................................... 13
3.1 齿轮材料的选择原则 ........................................ 13 3.2 计算各轴的转矩 ............................................ 14 3.3 轮齿的弯曲强度校核 ........................................ 14 3.4 轮齿接触强度计算 .......................................... 18
第四部分 轴的设计与校核 ..................................... 24
4.1 轴的工艺要求 .............................................. 24 4.2 轴的结构 .................................................. 24 4.3 轴的尺寸设计 .............................................. 25 4.4 轴的校核 .................................................. 26
第五部分 轴承的选择与校核 ................................... 35
5.1 第二轴上轴承的校核 ........................................ 35 5.2 中间轴上轴承的校核 ......................................... 36
第六部分 结论 ................................................. 38 第七部分 参考文献 ............................................ 39
任务书
一、设计参数：
最高车速： 120 km/h
整车总质量： 4800 kg 最大功率： 55 kw 最大功率转速： 5500 r/min 最大转矩： 201 N.m 最大转矩转速： 2250 r/min
轮胎： 178（7 in）/60 R14
主传动传动比： 由学生依据设计需求自行调整，范围在4.1~6.7之间 发动机布置方式： 纵置 车辆驱动方式： 后驱
二、档位：
轴数： 2或3轴（自定） 档位数： 4~6（自定） 最低档与最高档比值(传动比范围）： 4.5~8（自定） 相邻挡比值： <1.8
三、其余参数：
其余参数（如风阻、迎风面积，道路阻力系数等）参照公路运输车辆相关法律、法规。
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汽车设计课程设计说明书
第一部分 机械式变速器的概述及其方案的确定
1.1 变速器的功能与设计要求
现代汽车上广泛采用活塞式内燃机作为动力源，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。为了解决这一矛盾，在传动系中设置了变速器。根据汽车在不同的行驶条件，汽车变速器应具有以下功能：
1. 改变发动机的扭矩和转速，使汽车具有合适的牵引力和速度，并同时保持发动机在最有利的工况范围内工作。
2. 为保证汽车倒车及使发动机和传动系能够分离，变速器应具有倒挡和空挡。一般的，变速器设有倒挡和空挡，以使在不改变发动机旋转方向的情况下，汽车能够倒退行驶和空挡滑行、或停车时发动机和传动系能保持分离。
3. 在有动力输出需要时，还应有功率输出装置。
汽车变速器的设计要求应满足以下几点：
1. 应该合理的选择变速器的挡数和传动比，使汽车具有良好的动力性和经济性；
2. 工作可靠稳定，操纵轻便。汽车在行驶过程中，变速器内不可以有自动跳挡、乱挡、换挡冲击等现象的发生。
3. 传动效率高。采用直接当可以提高传动效率，减少轴承磨损；提高零件的制造精度和安装质量，采用适当的润滑油也可以提高传动效率。提高变速器的传动效率也是保证汽车具有较高动力性和经济性的一个有效手段。
4. 变速器结构要紧凑，尽量做到质量轻、体积小、制造成本底。 5. 噪音小、为了减少齿轮的啮合损失，应设有直接挡，此外，还有合理的齿轮型式以及结构参数，提高其制造和安装精度。
1.2 变速器传动方案的确定
由于本次设计给定了主减速比，所以不适用两轴式变速器。因此选用三轴式变速器。
1.前进挡布置方案
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图1-1示出了几种中间轴式五挡变速器传动方案。其共同特点是：变速器第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，经啮合套将两轴连接到直接挡。使用直接挡，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，此时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挡的利用率高于其他挡位，因而提高了变速器的使用寿命；在其他前进挡位工作时，变速器传递的动力需要经过设置在第一轴，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，一挡仍然有较大的传动比；挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，挡位低的齿轮（一挡）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一挡以外的其他挡位的换挡机构，均采用同步器或啮合套换挡，少数结构的一挡也采用同步器或啮合套换挡，还有各挡同步器或啮合套多数情况下装载第二轴上。除直接挡以外的其他挡位工作时，中间轴变速器的传动比效率略有降低，这是它的确点。在挡位相同的条件下，各种中间轴式变速器主要在常啮合齿轮对数，换挡方式和倒挡传动方案上有差别。
发动机前置后轮驱动的轿车采用中间轴式变速器，为缩短传动轴长度，可将变速器后端加长，伸长后的第二轴有时装在三个支承上，其最后一个支承位
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于加长的附加壳体上。如果在附加壳体内，布置倒挡传动齿轮和换挡机构，还能减少变速器主体部分的外形尺寸。
变速器用图1-3c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，就能较好地解决轴和齿轮等零部件装配困难的问题。图1-3c所示方案的高挡从动齿轮处于悬臂状态，同时一挡和倒挡齿轮布置在变速器壳体的中间跨距内，而中间挡的同步器布置在中间轴上是这个方案的特点。
2. 倒挡传动方案
图1-4为常见的倒挡布置方案。图1-6b所示方案的优点是换倒挡时利用了中间轴上的一挡齿轮，因而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。图1-4c所示方案能获得较大的倒挡传动比，缺点是换挡程序不合理。图1-4d所示方案针对前者的缺点做了修改，因而取代了图1-4c所示方案。图1-4e所示方案是将中间轴上的倒挡齿轮做成一体，将其齿宽加长。图1-4f所示方案适用于全部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用图1-4g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。
考虑到轻型货车不需要很大的倒挡动力或者倒挡速度，但是提高可操作性能很好地提高轻型货车在同类型车中的竞争力，所以选用操纵更为轻便的1-4f的倒挡方案。
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