三轴五档变速器设计与校核

摘 要

变速器是汽车传动系统中一个比较关键的部位，它设计的好坏直接影响到汽车的实际使用性能。本文主要说明了轻型客车变速器的设计计算过程，主要分为设计和校核两大部分。

设计部分叙述了轻型汽车手动变速器的功用，要求，对比了变速器各种结构方案，说明了变速器主要参数的确定方法，齿轮的几何计算和校核过程，轴的尺寸确定和校核过程，轴承等标准件的选用方法和同步器的选用方法。同时分析设计了与之相适应的操纵机构，最后给变速器壳体的设计方案图纸。校核部分主要包括齿轮强度校核程序，轴的强度校核程序和轴的刚度校核程序。

关键词：手动变速器 齿轮 轴 同步器 壳体

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ABSTRACT

AS a common type of commercial car, the light-duty coach makes our living more convenient.The transmission a key component in the drivel of an automotive vehicle.This paper,which mainly consists of two parts-the part design and check.

The design part introduces the function of the transmission and the demand. By comparing some kinds of alignment ,the paper made an optimization.The paper also introduces how to choose the main parameters of transmission,the gears, the shafts,the synchronizers etc. The paper gives some MATLAB programs to check the gears and shafts in order to ensues that transmission is safe enough when it is working .The main program of the calculation and the result will be explained in details in another appendix.

Keywords :Manual transmission Gear Shaft Synchronizers Housing

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1 绪 论

1.1 本次设计的目的及意义....................................... 1

1.2 变速器的发展现状 ........................................... 1 1.3 变速器设计面临的主要问题 ................................... 2 2 变速器的总体设计方案设计........................................ 3

2.1 毕业设计任务及要求 ......................................... 3 2.2 变速器的功用及设计要求 ..................................... 3 2.3 变速器传动机构的型式选择与结构分析 ......................... 4

2.3.1 三轴式变速器与两轴式变速器............................ 4 2.3.2变速器主传动比方案的比较 ............................... 6 2.3.3 倒档的布置方案........................................ 8 2.4 变速器主要零件的结构方案分析 ............................... 9

2.4.1 齿轮型式.............................................. 9 2.4.2 换挡结构型式.......................................... 9 2.4.3 轴承型式.............................................. 9 2.5 传动方案的最终设计 ........................................ 10 3 变速器主要参数的选择与齿轮设计.................................. 11

3.1 变速器主要参数的选择 ..................................... 11

3.1.1 档位数和传动比....................................... 11 3.1.2 中心距............................................... 13 3.1.3 齿轮模数............................................. 14 3.1.4 齿形、压力角 α、螺旋角 β和齿宽b.................. 14 3.1.5 齿轮的变位系数....................................... 16 3.2 各档传动比及其齿轮齿数的确定 .............................. 17

3.2.1 确定一档齿轮的齿数................................... 17 3.2.2 确定常啮合齿轮副的齿数............................... 17 3.2.3 确定其他档位的齿数................................... 18 3.2.4 确定倒档齿轮的齿数................................... 18

3 3.3 齿轮主要参数表 ............................................ 19 4 变速器齿轮的强度计算与材料选择.................................. 20

4.1 齿轮的损坏原因 ............................................ 20 4.2 齿轮材料的选择原则 ......................................... 20 4.3 齿轮设计与计算 ............................................. 21 4.4 齿轮的强度计算及材料接触应力 .............................. 21

4.4.1 齿轮弯曲强度计算..................................... 21 4.4.2 齿轮材料接触应力..................................... 24

5 变速器轴的设计与校核............................................ 25

5.1 变速器轴的结构和尺寸 ...................................... 25

5.1.1 轴的结构............................................. 26 5.1.2 轴的尺寸............................................. 26 5.2 轴的校核 .................................................. 27

5.2.1 第一轴的强度和刚度校核............................... 27 5.2.2 第二轴的强度与刚度校核............................... 28

结论............................................................... 33 参考文献........................................................... 34 致谢............................................................... 40

4 1 绪 论

1.1 本次设计的目的及意义

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。而随着我国加入WTO，人们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。

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。随着我国汽车工业的不断长大，以及汽车行业持续快速的发展，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。在面临着前所未有的机遇同时，不得不承认在许多技术上，我国与发达国家还有一定的差距，所以我们要努力为我国的汽车工业做出应有的贡献。

经过这几年的刻苦学习，我掌握了多门基础知识和专业知识。在大学毕业，即将走向工作岗位之际，按学校的要求，进行了对汽车变速器的设计。毕业设计是对每个大学生进行知识掌握与实际应用的一次大检阅，充分体现了一个设计者的知识掌握程度和创新思想，通过本次设计，我将进一步巩固所学知识，提高实际运用能力，并为以后参加工作打下良好的基础。

1.2 变速器的发展现状

在汽车变速器100多年的历史中，主要经历了从手动到自动的发展过程。目

前世界上使用最多的变速器为手动变速器（MT）、自动变速器（AT）、手自一体变速器（AMT）、无级变速器(CVT)、双离合变速器（DCT）五种型式。

他们各有优缺点：MT的节能效果好、经济性娱乐性强，但对驾驶技术要求高；AT的节能效果差一些，但是操作简单，舒适行好、元器件可靠性好；AMT具备前两者的优点，但在换挡时会有短暂的中断，舒适性差一点；CVT结构简单、

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效率高、功率大、车速变化平稳，但它的传动带容易损坏，无法承受较大的载荷；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演变而来，目前代表变速器的最高技术。

在我国，据调查2007手动变速器的市场比重为74%，占有较大的市场份额。从2002到2007年间自动变速器市场占有率从9%增长到26%，Global lnsight公司预计到2012年自动变速器将占据33%的份额，而乘用车市场自动挡所占的比例可能达到44%.从2002-2006年间，女性用户从20.3%增长到30.9%，而自动变速器使用方便特点深入女性用户群的喜爱。另外在消费者调查中最受关注的汽车配件中，第一名是安全气囊，第二就是变速器。在我国，自动变速器的市场是十分乐观的，同时手动变速器的节能性，经济性以及驾驶娱乐性也决定了其不可替代性。

针对中国变速器市场发展趋势，Global lnsight的亚洲区技术分析师段诚武博士阐述了几点自己的见解：

一、在短期内，手动变速器仍然占据主要份额，而自动变速器将有更大的增长空间。

二、鉴于中国市场情况的复杂性，长期看来变速器不是单一式的发展趋势，没有哪一种变速器会成为最后的赢家。

三、在中国市场，从技术支持、目前的市场份额以及设备提供这几个方面来看AMT与LPG、AUTOE和汽油、CVTE和混合动力以及DCT和柴油机都具有相似性。

四、从长远来看，中国本土的企业应该更关注DCT这个产品，因为它将具有非常好的前景。

1.3 变速器设计面临的主要问题

在汽车工业高速发展的今天，随着世界燃油价格的日益上涨和运用在汽车各

种配件上的技术日趋成熟，变速器发展面临的主要问题如下：

1. 如何设计出更加节能环保、经济型的变速器，将是变速器乃至汽车发展所要面临的一个巨大问题。

2. 自动变速器之所以发展的如此迅速是因为它操纵起来简单方便，但同时

2 也减少了驾车的乐趣。因此，在不减少驾车娱乐性的同时，又能使操纵更加方便快捷，也是变速器设计时要考虑的一个重要问题。

3. 如何设计出结构更简单、传动效率更高、使汽车车速变化更加平稳以及驾车舒适性更高的变速器，则一直都是变速器设计所要攻克的技术难关。

2 变速器的总体设计方案设计

2.1 毕业设计任务及要求

本次毕业设计的任务是设计一台用于轿车上的五档变速器，其主要参数参考东风风神变速器。因此本设计所选用的变速器型号为FR式手动变速器，是基于东风风神发动机而展开的，设计中所采用的相关参数详见第三章。

要求完成变速器的造型、设计计算并绘制相关图纸。

2.2 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，又称变速器。它作为汽车动力系统重要的组成部分，主要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、行驶以及克服各种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。此外，变速器还用于使汽车能倒退行驶和再起动发动机以及汽车滑行或停车时使发动机与传动系统保持分离；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，根据汽车载重量、发动机参数及汽车使用要求，选择合理的变速器档数及传动比，来满足这一要求。

2. 设置空挡，以保证汽车在必要时能将发动机与传动系长时间分开；设置倒档，使汽车可以倒退行驶。

3 3. 工作可靠，操纵方便。汽车在行驶过程中，变速器内不应有自动跳档、乱档、换挡冲击等现象出现。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过同步器和预选气动换挡或自动、半自动换挡来实现。

4. 重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是变速器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用圆锥滚柱轴承可以减小中心距。

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，采用适当的润滑油都可以提高传动效率。

6. 噪声小。采用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。

2.3 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可以分为有级、无级和综合式。

有级变速器按根据前进挡挡数的不同，可以分为三、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。其中固定轴式应用广泛，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。

2.3.1 三轴式变速器与两轴式变速器

现代汽车多采用三轴式变速器。以下便是三轴式变速器和两轴式变速器的传动方案。

三轴式变速器如图2-1所示，其第一轴的啮合齿轮与第二轴的各档传动比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

4 起来传递扭矩则称为直接档。此时，轴承、齿轮及中间轴均不承载，而第一、第二轴也传递扭矩。因此，直接档的传动效率高，磨损及噪音也最小，这是三轴式变速器的主要优点。其它前进挡需依次经过两对齿轮的啮合来传递扭矩。因此，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：除直接档外其它各档的传动效率有所下降。

两轴式变速器没有直接档，如图2-2所示。与三轴式变速器相比，其结构简单、紧凑且除倒档外其它各挡的传动效率高、噪声低。轿车多采用前置发动机前

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%。两轴式变速器则方便于这种布置且传动系的结构简单。如图所示，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；当发动机横置时则可用圆柱齿轮，从而简化了制造工艺，降低了成本。除倒档常用滑动齿轮（直齿圆柱齿轮）外，其他各档均采用常啮合斜齿轮传动；各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；而高档的同步器也可以装在第一轴的后端，如图示。

两轴式变速器没有直接档，因而在高档工作时，齿轮和轴承均承载，因而噪声比较大，也增加了磨损，这是他的缺点。另外，低档传动比取值的上限（ig1=4.0-4.5）也受到较大的限制，但这一缺点可通过减小各档传动比同时增

5 大主减速器比来取消。

由于本设计的汽车是发动机前置，后轮驱动，因而采用三轴式变速器。

2.3.2变速器主传动比方案的比较

图2-3是三轴五档变速器传动方案。他们的共同特点是：变速器第一轴和第二轴的轴线在同一直线上，经啮合套将他们连接得到直接档。使用直接档，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周直接输出，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小因为直接档的利用率高于其他档位，因而提高了变速器的使用寿命；在其他档位工作时，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，一档仍然有较大的传动比；档位高的齿轮采用常啮合齿轮传动，档位低的齿轮（一档）可以采用或不采用常啮合齿轮传动；多数传动方案中除一档以外的其他档位的换挡机构，均采用同步器或啮合套换挡，少数结构的一档也采用同步器或啮合套换挡，还有个当同步器或啮合套多数情况下装在第二轴上。再除直接档以外的

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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。在档数相同的情况下，各种三轴式变速器主要在常啮合齿轮对数，换挡方式和倒档传动方案上有差异。

图2-3α所示方案，除一，倒档用直齿滑动齿轮换挡外，其余各档为常啮合齿轮传动。图2-3b、c、d所示方案的各前进挡，均采用常啮合齿轮传动；图2-4d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，这样布置除可以提高轴的刚度，减小齿轮磨损和降低工作噪音外，还可以在不需要超速挡的条件下，形成一个只有四个前进挡的变速器。

以上各种方案中，凡采用常啮合齿轮传动的档位，其换挡方式可以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，有的档位用啮合套换挡，那么一定是档位高的用同步器换挡，档位低的用啮合套换挡。

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，如果在轴平面上可分开的壳体，就能较好地解决轴和齿轮等零件装配困难的问题。图2-3c所示方案的高档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这个方案的特点。

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2.3.3 倒档的布置方案

常见的倒档结构方案有以下几种：

图2-4α为常见的倒档布置方案。在前进档的传动方案中，加入一个传动，使结构简单，但齿轮处于正负交替对称变化的弯曲应力状态下工作。此方案广泛用于轿车和轻型货车的四档全部同步器式变速器中。

图2-4b所示方案的优点是换挡倒档时利用了中间轴上的一档齿轮，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。某些轻型货车四档变速器采用此方案。

图2-4c所示方案能获得较大的倒档传动比，缺点是换挡程序不合理。 图2-4d所示方案针对前者的缺点作了修改，因而经常在货车变速器中使用。 图2-4e所示方案是将中间轴上的一、倒档齿轮做成一体，将其齿宽加长。 图2-4f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，有的货车倒档传动采用图2-4g所示方案。其缺点是一、倒档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，本次设计采用图2-4f所示方案的倒档换挡方式。

8 2.4 变速器主要零件的结构方案分析

变速器的设计方案必须满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。在确定变速器结构方案时，也要考虑齿轮型式、换挡结构型式、轴承型式等因素。

2.4.1 齿轮型式

齿轮型式有直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮。

有级变速器结构的发展趋势是增多常啮合齿轮副的数目，从而可采用斜齿轮。与直齿圆柱齿轮比较，斜齿圆柱齿轮有使用寿命长，工作噪声低等优点；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用斜齿圆柱齿轮，尽管这样会使常啮合齿轮数增加，并导致变速器的转动惯量增大。

直齿圆柱齿轮仅用于抵挡和倒档。但是，在本设计中由于倒档采用的是常啮合方案，因此倒档也采用斜齿轮传动方案，即除一档外，均采用斜齿轮传动。

2.4.2 换挡结构型式

现在大多数汽车的变速器都采用同步器换挡。采用同步器换挡可保证齿轮在换挡时不受冲击，使齿轮强度得以充分发挥，同时操纵轻便，缩短了换档时间，从而提高了汽车的加速性、经济性和行驶安全性，此外，该种型式还有利于实现操作自动化。其缺点是结构复杂，制造精度要求高，轴向尺寸有所增加，铜质同步环的使用寿命较短。目前，同步器广泛应用于各种各样变速器中。

在本设计中所采用的是锁环式同步器，该同步器是依靠摩擦作用实现同步的。但它可以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，以免齿间冲击和发生噪声。其结构及工作原理将在随后章节重点讲解。

2.4.3 轴承型式

变速器轴承常采用圆柱滚子轴承、球轴承、滚针轴承、圆锥滚子轴承、滑动轴承等。

9 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，所以采用滚针轴承。变速器第一轴、第二轴的后颈轴承按直径系列选 用深沟球轴承或圆柱滚子轴承。中间轴前、后轴承采用圆锥滚子轴承。

2.5 传动方案的最终设计

通过对变速器型式、传动机构方案及主要零件结构方案的分析与选择，并根

据设计任务与要求，最终确定的传动方案如图2-5所示。其传动路线：

1档：一轴→1→2→中间轴→10→9→9、11间同步器→二轴→输出 2档：一轴→1→2→中间轴→8→7→5、7间同步器→二轴→输出 3档：一轴→1→2→中间轴→6→5→5、7间同步器→二轴→输出 4档：为直接档，即一轴→1→1、3同步器→二轴→输出 5档：一轴→1→2→中间轴→4→3→1、3同步器→二轴→输出 倒档：一轴→1→2→中间轴→12→13→11、9间同步器→二轴→输出

10 3 变速器主要参数的选择与齿轮设计

本设计是根据东风风神H30发动机而展开的，设计中所采用的相关参数均来源于此型发动机：

最高时速:183km/h 轮胎型号：205/50 R16 最大扭矩：142Nm/4000rpm 最大功率：78kw/5750rpm 主减速比：4.782

图3-1东风风神尊雅型

3.1 变速器主要参数的选择

3.1.1 档位数和传动比

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近年来，为了降低油耗，变速器的挡数有增加的趋势。目前，乘用车一般用4～5个档位的变速器。本设计也采用5个档位。

选择最低档传动比[1]时，应根据汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、确定。

汽车爬陡坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面的滚动阻力及爬坡阻力。故有

T

emaxg10rii?rT?mg?fcos?max?sin?max??mg?[2]

max

则有最大爬坡度要求的变速器 Ι档传动比 ig?mg?Temax0i?maxrr (3-1)

T式中 m—汽车总质量 g—重力加速度

?max —道路最大阻力系数

rr—驱动轮滚动半径 Temax—发动机最大转矩 i0—主减速比

?—汽车传动系的传动效率

根据驱动车轮与路面的附着条件求的变速器 Ι档传动比为：

Temaxg1i?RRT?G2?

?rG i?Ti?2rg1emax0 （3-2）

T

12 式中 G2—汽车满载静止于水平路面式驱动桥给路面的载荷； ?—路面的附着系数，计算时取值?=0.5～0.6。

由有已知条件：满载质量 1600kg； rr=297.2293mm ； Temax=142Nm；

i0=4.782； ?=0.95

根据公式（3-2）可得: ig1=3.85

超速档的传动比一般为0.7～0.8。本设计取五档传动比ig5=0.75。 中间档的传动比理论上按公比为：

q=n?1igmaxi （3-3）

imin 的等比数列，实际上与理论上略有出入，因齿数为整数且常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。根据上式可得出：q=1.51。

故有：ig2=2.55、ig3=1.69、ig4=1.12（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影响，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，可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式进行初选。

A=KA3T1max (3-4) 式中 KA—中心距系数，对轿车取KA=8.9～9.3; T1max—变速器处于一档时的输出扭矩； T1max=Temaxig1?=519.36N˙m

故可得出初始中心距A=72.34mm

13 3.1.3 齿轮模数

齿轮模数选取的一般原则：

1） 为了减小噪声应合理减小模数，同时增加齿数； 2） 为使质量小些，应该增加模数，同时减小齿宽； 3） 从工艺方面考虑，各档齿轮应该应该选用一种模数； 4） 从强度方面考虑，各档齿轮应有不同的模数。

对于轿车，较少噪声较为重要，因此模数应选的小些；对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应选的大些。所选模数值应符合国家标准的规定。

建议用下列各式选取齿轮模数，第一轴常啮合斜齿轮的法向模数mn mn=0.473Temaxmm （3–5） 其中Temax=142Nm，可得出mn=2.5 一档直齿轮的模数m

m=0.333T1maxmm （3–6） 通过计算m=2.75

变速器用齿轮模数的范围见表3-1：

表3-1汽车变速器齿轮的法向模数mn乘用车的发动机排量V/L 车型 1.0＜V≤1.6 模数mn/mm 2.25~2.75 1.6＜V≤2.5 2.75~3.00 6.0＜mg≤14.0 3.50~4.50

货车的最大总质量mg/t mg>14.0 4.50~6.0

所选模数值应符合国家标准GB/T1357-1987的规定，见表3-2。选用时，应优先选用第一系列，括号内的模数尽可能不用。

同步器和啮合套的接合大都采用渐开线齿形。变速器中齿轮上的花键和结合套模数取2.5或2。

3.1.4 齿形、压力角 α、螺旋角 β和齿宽b

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汽车变速器齿轮的齿形、压力角及螺旋角按表3–2选取。

表3–2汽车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角

轿车 齿形 高齿并修形的齿形 压力角α 14.5°、15°、16°、 16.5° 螺旋角β 25°～45° 一般货车 GB/T1356–2001规 定的标准齿形 20° 20°～30° 重型车 GB/T1356–2001规 定的标准齿形 低档、倒档齿轮22.5° 25° 小螺旋角

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，为加大重合度降低噪声，取小些。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力求使中间轴上是轴向力相互抵消。为此，中间轴上的全部齿轮一律右旋，而第一轴和第二轴上的斜齿轮左旋，其轴向力经轴承盖由壳体承受。

齿轮宽度b的大小直接影响着齿轮的承受能力，b加大，齿的承受能力增高。但实验表明，在齿宽增加到一定数值时，由于载荷分布不均匀，反而使齿轮的承受能力降低。所以，在保证齿轮的强度条件[3]下，尽量选择较小的齿宽，以有利于减轻变速器的重量和缩短其轴向尺寸。

通常根据齿轮模数的大小来选择齿宽： 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。

15 3.1.5 齿轮的变位系数

`

表3-3 齿轮变位系数表

变位齿轮主要有两类：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，也很难降低噪音。角度变位齿轮副的变位之和不等于零。角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用得较多。

变位系数的选择原则：

1）对于高档齿轮，应按保证最大接触强度和抗胶合及耐磨损最有利的原则选择变位系数。

2）对于低档齿轮，为提高小齿轮的齿根强度，应根据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。但容易吸收冲击振动，噪声要小一些。

为了降低噪声，对于变速器中除去一、二裆以外的其他各档的总变位系数要选用较小一些的数值。一般情况下，随着档数的降低，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。

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32 结论

变速器是车辆不可或缺的一部分，其中机械式变速箱设计发展到今天，其技术已经成熟，但对于我们还没有踏出校门的学生来说，其中的设计理念还是很值得我们去探讨、学习的。

对于本次设计的变速箱来说，其特点是：扭矩变化范围大可以满足不同的工况要求，结构简单，易于生产、使用和维修，价格低廉，而且采用结合套挂挡，可以使变速器挂挡平稳，噪声降低，轮齿不易损坏。在设计中采用了4+1档手动变速器，通过较大的变速器传动比变化范围，可以满足汽车在不同的工况下的要求，从而达到其经济性和动力性的要求；变速器挂档时用结合套，虽然增加了成本，但是使汽车变速器操纵舒适度增加，齿轮传动更平稳。本着实用性和经济性的原则，在各部件的设计要求上都采用比较开放的标准，因此，安全系数不高，这一点是本次设计的不理想之处。但是，在以后的工作和学习中，我会继续学习和研究变速器技术，以求其设计更加合理和经济。经过几个月的学习，完成了3吨载重货车变速器设计的相关理论计算，以及变速器整体构造和各零、部件的设计绘制。

通过本次的设计，得出了以下结论：

1）变速器通过改变传动比，扩大驱动轮扭矩和转速的变化范围，以实现变速变扭；设有倒挡，在发动机旋转方向不变的情况下使汽车实现倒向行驶；设有空挡，实现中断动力传递。

2）变速器的设计应便于制造、使用、维修以及质量轻、尺寸紧凑。 3）变速器的设计应使汽车具有良好的动力性和经济性指标，并具有较高的传动效率。

4）变速器应操作轻便，工作可靠，噪声小。

5）变速器的齿轮安排应从整车的总布置、驾驶员的使用习惯、提高平均传动效率、改善齿轮受灾状况等方面进行考虑。

紧张忙绿的毕业设计已接近尾声，这次设计是对我大学生活的一次综合的检验，更是一次综合的学习的过程。毕业设计不仅是我学习和巩固了专业知识而且了解了不少相关专业的知识，个人能力得到很大的提高，为以后我打入社会工作打下了良好的基础。

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参考文献

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致谢

紧张忙碌的毕业设计已经接近尾声，这次设计是对我大学以来来的学习的一次最综合的检验，也更是一次综合的学习过程。毕业设计不仅使我学习和巩固了专业课知识而且了解了不少相关专业的知识，个人能力得到很大提高。同时也锻

34 炼了与人协作的精神。

通过本次毕业设计，使我深刻体会到自己的知识的不足，懂得了学海无崖的道理，也使我学到了许多课本之外的知识，能让自己去学习未知领域的知识，也对自己即将步入社会奠定了一定的基础。 在我的毕业设计期间朱从云老师给我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，朱老师一丝不苟的工作作风， 严谨求实的态度使我深深地感动，没有这样的帮助和关怀，我就不会顺利的完成毕业设计，在此向朱老师表示深深的感谢和崇高的敬意。在以后的学习和生活中注意学习，不断总结经验，做一个有用之人。

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