9吨中型载货汽车三轴式五档变速器设计【分图】【总质量9.2吨】【8张CAD图纸+PDF图】

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变速器的设计系列按输出转矩分级，供各种车型选用。传动比应按动力一传动系参数的匹配要求调整、更换。也可根据具体车型的使用寿命要求进行设计。可根据同类车型在典型路段上实测的随机载荷，用统计分析法组成载荷谱，进行变速器的疲劳寿命计算。这种可靠性设计方法比较符合实际，如果再以优化设计方法选择有关设计参数及与发动机参数作最佳匹配，则可得到以最小零部件尺寸满足设计所要求的寿命和性能的设计方案。有时亦可辅以有限元分析。 对汽车变速器进行了多日标可靠性优化设计。从优化结果与原值的对比看到，该方法对提高设计效率、减小变速器体积、改善传动平稳性、降低成本和保证传动可靠性等都具有重要意义。材质上选取优良的齿轮钢20 CrMnTi,同时兼备结构紧凑、工艺完善、材质优良、操纵方便、换挡平稳准确、使用可靠、寿命长等特点。 目前为止，变速器经历了几个发展阶段，主要为： （1）手动变速器 手动变速器主要采用齿轮传动的降速原理。变速器内有多组传动比不同的齿轮副，而汽车行驶时的换挡工作，也就是通过操纵机构使变速器内的不同的齿轮副工作。手动变速器又称手动齿轮式变速器，含有可以在轴向滑动的齿轮，通过不同齿轮的啮合达到变速变矩的目的[3]。手动变速器的换挡操作可以完全遵从驾驶者的意志，且结构简单、故障率相对较低、价廉物美。 （2）自动变速器 自动变速器是根据车速和负荷（油门踏板的行程）来进行双参数控制，挡位根据上面的两个参数来自动升降。自动变速器与手动变速器的共同点，就是二者都属于有级式变速器，只不过自动变速器可以根据车速的快慢来自动实现换挡，可以消除手动变速器“顿挫”的换挡感觉。 自动变速器是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵机构组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩的目的。 （3）无级变速器 无级变速器又称为连续变速式无级变速器。这种变速器与一般齿轮式自动变速器的最大区别，是它省去了复杂而又笨重的齿轮组合变速传动，而只用了两组带轮进行变速传动。无级变速器结构比传统变速器简单，体积更小，它既没有手动变速器的众多齿轮副，也没有自动变速器复杂的行星齿轮组，主要靠主动轮、从动轮和传动带来实现速比的无级变化。 （4）无限变速式机械无级变速器（IVT） 无限变速式机械无级变速器与其它自动变速器的差别之一是不使用变矩器。变矩器的作用是通过油液介质将发动机动力传递给变速器，它的传递效率通常只有80%。IVT由于不使用变矩器，与其它变矩器比较，IVT具有效率高、不易打滑、油耗低、不需要工艺复杂造价高昂的金属传送带、结构简单、成本低等一系列优点，加上传递扭矩大，长时间使用也不会过度发热，不但使用于轿车，也使用于越野车，是一种新型变速器。 回顾汽车变速器的发展可以清楚的知道，变速器作为汽车传动系统的重要组成部分，其技术的发展，是衡量汽车技术水平的一个重要依据。现代汽车变速器的发展趋势，是向着可调自动变速器或无级变速器的方向发展。 自动变速器多挡化虽能扩大自动变速的范围，但它并非安全迅速。理想的无级变速器是在整个传动范围内能连续的、无挡比的切换变速比，是变速器始终按最佳换挡规律自动变速。无级化是对自动变速器的理想追求。 现代无级变速器传动效率提高，变速反应快、油耗低。随着电子技术的发展，变速器的自动控制进一步完善，在各种使用工况下能实现发动机与传动系的最佳匹配，控制更加精确、有效，性能价格比大大提高。无级变速器装有自动控制装置，行车中可以根据车速自动调整挡位，无需人工操作，省去了换挡及踩踏离合器踏板的操作。其不足之处在于价格昂贵、维修费用很高，而且使用起来比手动挡车费油，尤其是低速行驶或堵车中走走停停时，更会增大油耗。 按照我国汽车工业产业政策的规划,到2010年我国轿车产量将达400万辆,不过这个目标可能过于乐观。笔者认为,届时年产200万辆轿车是完全有可能的,而由于大量非职业驾驶人员的出现和对汽车性能要求的提高,装备自动变速器的至少占10%,再加上部分大客车也采用自动变速器,对自动变速器的需求量将在20万台以上,这对于我国的汽车工业而言,将是一个极好的机遇,同时也是一场新的挑战。 2、选题目的和意义 设计一台匹配性好的变速器，是汽车设计的一项重要工作。在设计过程中可以详细了解、掌握变速器中齿轮、轴的设计方法，不同条件下轴承的选取方法，操纵机构的设计和分析方法以及箱体的设计方法。 汽车变速器是汽车传动系的重要组成，变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况范围内工作，对汽车的动力性、燃油经济性有重要的影响。因此，依据整车的主要技术指标、发动机功率、转速和车辆行驶条件，来确定变速器的结构型式的选择、设计参数的选取及各大零部件的设计计算。 变速器的设计对汽车性能至关重要。变速器组成零件较多，零件之间的装配关系相当复杂。对于车辆工程专业的本科学生，通过本毕业设计可以充分复习所学知识，并能提高计算机及软件使用水平，为以后的工作打下坚实基础。 二、设计（论文）的基本内容、拟解决的主要问题 1、研究的基本内容 （1）变速器传动机构布置方案确定； （2）变速器各档传动比的分配确定； （3）变速器齿轮参数的选择； （4）变速器各档齿轮齿数的分配； （5）变速器齿轮的设计计算； （6）变速器轴和轴承的设计计算； （7）利用CAD画装配图、零件图。 2、拟解决的主要问题 （1）变速器各参数的确定； （2）变速器齿轮的设计、计算及校核； （3）变速器轴的设计、计算及校核和轴承的设计计算； （4）同步器和操纵机构的设计； （5）利用CAD画装配图、零件图。 三、技术路线（研究方法） 收集资料，知识准备 选择车型，确定基本性能参数 变速器传动机构布置方案 挡数及各挡传动比的确定 同步器和操纵机构的设计选用 主要零部件的设计及计算 齿轮参数确定及各挡齿轮齿数分配 轮齿强度计算 轴的设计及校核 轴承的选择及校核 轴向尺寸的确定 变速器中心距的确定 变速器基本参数的确定 CAD绘制装配图、零件图 完成设计说明书 四、进度安排 （1）知识准备、调研、收集资料、完成开题报告 第1～2周（2.28-3.11） （2）整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、绘制装配草图 第3～5周（3.14-4.1） （3）理论联系实际分析问题、解决问题，完成各挡传动比等参数确定；各挡齿轮的设计及校核；传动轴的设计及校核；轴承的选择及校核；同步器和操纵机构的设计选用； CAD绘图部分图纸等内容，中期检查 第6～8周（4.4-4.22） （4）改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改 第9～12周（4.25-5.20） （5）评阅教师评阅、学生修改 第13周 （5.30-6.3） （6）毕业设计预答辩 第14周（5.30-6.3） （7）毕业设计修改 第15～16周（6.6-6.17） （8）毕业设计答辩 第17周（6.20-6.24） 五、参考文献 [1] 王望予.汽车设计（第四版）北京：机械工业出版社，2004，5 [2] 臧杰，阎岩.汽车构造（下册） 北京：机械工业出版社，2005,3 [3] 成大先．机械设计手册[M]．北京:化学工业出版社，2004,5 [4] 余志生.汽车理论［M］.第4版.北京:机械工业出版社,2006，5 [5] 殷玉枫.机械设计课程设计［M］.北京:机械工业出版社,2006，6 [6] 李华敏，李瑰贤.齿轮机构设计与应用［M］.北京:机械工业出版社,2007，6 [7] 刘选．变速器锁销式同步器的设计计算[J]．机械工程与自动化，2006，10 [8] 冯樱. 汽车变速器自顶向下设计方法研究[J]. 北京汽车，2007，5 [9] 石允国. 汽车变速器的现状与前景[J].机械研究与应用, 2007,4 [10] 韦志林. 汽车变速器轴承寿命的校核计算[J]. 广西工学院学报,20004,6 [11] 林绍义. 一种汽车变速器设计[J]. 机电技术,2004,1 [12] 丁华.汽车变速器齿轮的强度分析[J]. 机械研究与应用,2004,12 [13] 罗春香. 汽车变速器设计中速比分配问题的研究[J]. 西南民族大学学报,2004,6 [14] 刘法顺.乘用车两轴式机械变速器的设计[J].交通科技与经济,2008,4 [15] 田文明.变速器操纵机构的开发[J] 现代零部件，2009,07 [16] Leitermann.Modern manual transmissions – innovative solutions for a mature technology.VDI – Berichte Nr.1943,2006(Germany) [17] Domian,Grumbach.Passenger car transmissions – today and in the future；ATZ, Germany,2006,2 六、备注 指导教师意见： 签字： 年 月 日 SY-025-BY-9 毕业设计（论文）成绩评定表 学生姓名 杨德龙 性别 男 院系 汽车与交通工程学院 专业 车辆工程 班级 9班 设计（论文）题目 9吨中型载货汽车三轴式五档变速器设计 指导教师姓名 石美玉 职称 教授 指导教师 评分（X） 评阅教师姓名 职称 评阅教师 评分（Y） 答辩组组长 职称 答辩组 评分（Z） 毕业设计（论文）成绩 百分制 五级分制 答辩委员会评语： 答辩委员会主任签字（盖章）： 系部公章： 年 月 日 注：1、指导教师、评阅教师、答辩组评分按百分制填写，毕业设计（论文）成绩百分制=0.3X+0.2Y+0.5Z 2、评语中应当包括学生毕业设计（论文）选题质量、能力水平、设计（论文）水平、设计（论文）撰写质量、学生在毕业设计（论文）实施或写作过程中的学习态度及学生答辩情况等内容的评价。 SY-025-BY-1 毕业设计（论文）题目审定表 指导教师姓名 石美玉 职称 教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 □是■否 题目名称 9吨中型载货汽车三轴式五档变速器设计 课题适用专业 车辆工程 课题类型 毕业设计 课题简介：（主要内容、意义、现有条件、预期成果及表现形式。） 基本内容：在保证汽车有必要的动力性和经济性的前提下，进行齿轮和传动轴设计，设置动力输出装置，保证换挡迅速、省力、方便，工作可靠。有较高的工作效率，除此之外，还要保证变速器满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维修方便等要求。在设计中要解决的的主要问题：在设计中需要解决变速器是否能有效预防脱档，跳档并方便挂档。减小噪音并尽量能达到轻量化、高承载、低噪声、换档操纵好和经济实用性。 手动变速器可以完全遵从驾驶者的意志，且结构简单、传动效率高、故障率相对较低、物美价廉,因此在市场上仍占有一席之地，开发手动变速器也适应当代世界经济的发展。随着科技的高速发展，节能与环境保护、应用新型材料、高性能及低成本都可将作为汽车新型变速器的研究方向。. 成果及表现形式： 1．CAD绘制变速器设计装配图、零件图折合0号图纸3张以上。 2．设计说明书一份（1.5万字以上）。 指导教师签字： 年 月 日 教 研 室 意 见 1 选题与专业培养目标的符合度 □好 □较好 □一般 □较差 2 对学生能力培养及全面训练的程度 □好 □较好 □一般 □较差 3 选题与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 □好 □较好 □一般 □较差 4 论文选题的理论意义或实际价值 □好 □较好 □一般 □较差 5 课题预计工作量 □较大 □适中 □较小 6 课题预计难易程度 □较难 □一般 □较易 教研室主任签字： 年 月 日 系（部）教学指导委员会意见： 负责人签字： 年 月 日 注：课题类型填写 W.科研项目；X.生产（社会）实际；Y.实验室建设；Z.其它。 SY-025-BY-2 毕业设计（论文）任务书 学生姓名 杨德龙 院系 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆工程07-9班 指导教师姓名 石美玉 职称 教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 □是■否 题目名称 9吨中型载货汽车三轴式五档变速器设计 一、设计（论文）目的、意义 汽车发动机的输出转速非常高，最大功率及最大扭矩仅在一定的转速区域出现，为了发挥发动机的最佳性能，就必须有一套变速装置。变速器可以在汽车行驶过程中，在发动机和车轮之间产生不同的变速比，通过换挡可以使发动机工作在其最佳的动力性、经济性状态下。变速器是汽车传东西的重要组成部分，其发展无疑代表着汽车工业的发展，它的设计也是汽车设计的一个重要部分。通过进行变速器的齿轮、轴、等设计，使学生综合运用所学专业知识，熟练CAD绘图技能，力求设计合理，理论联系实际，结构和性能有所改进，设计手段具有一定先进性。 变速器的设计对汽车性能至关重要。变速器组成零件较多，零件之间的装配关系相当复杂。对于车辆工程专业的本科学生，通过本毕业设计可以充分复习所学知识，并能提高计算机及软件使用水平，为以后的工作打下坚实基础。 二、设计（论文）内容、技术要求（研究方法） 1.设计内容： （1）选题的背景、目的及意义； （2）以9吨中型载货汽车及发动机参数为依据，进行三周式五档手动变速器设计方案确定，各档传动比等参数确定； （3）各档齿轮的设计及校核； （4）.传动轴的设计及校核，轴承的选择及校核； （5）同步器和操纵机构的设计选用； （6）CAD绘制装配图、零件图等。 2.技术要求： 发动机排量 5.42 最大功率(Kw(ps)/rpm): 99/ 最大扭矩 353 最高车速(Km/h)90 要求：三轴式五档手动变速器； 生产纲领：成批生产。 三、设计（论文）完成后应提交的成果 CAD绘制变速器设计装配图、零件图折合0号图纸3张以上，设计说明书15000字以上。 四、设计（论文）进度安排 （1）知识准备、调研、收集资料、完成开题报告 第1、2周（2.28-3.11） （2）整理资料、提出问题、撰写设计说明书草稿、绘制装配草图 第3～5周（3.14-4.1） （3）理论联系实际分析问题、解决问题，完成各挡传动比等参数确定；各挡齿轮的设计及校核；传动轴的设计及校核； CAD绘图部分图纸等内容，中期检查 第6～8周（4.4-4.22） （4）改进完成设计，改进完成设计说明书，指导教师审核，学生修改 第9～12周（4.25-5.20） （5）评阅教师评阅、学生修改 第13周 （5.30-6.3） （6）毕业设计预答辩 第14周（5.30-6.3） （7）毕业设计修改 第15-16周（6.6-6.17） （8）毕业设计答辩 第17周（6.20-6.24） 五、主要参考资料 [1] 王望予.汽车设计（第四版）北京：机械工业出版社，2004，5 [2] 臧杰，阎岩.汽车构造（下册） 北京：机械工业出版社，2005,3 [3] 成大先．机械设计手册[M]．北京:化学工业出版社，2004,5 [4] 余志生.汽车理论［M］.第4版.北京:机械工业出版社,2006，5 [5] 殷玉枫.机械设计课程设计［M］.北京:机械工业出版社,2006，6 [6] 李华敏，李瑰贤.齿轮机构设计与应用［M］.北京:机械工业出版社,2007，6 [7] 刘选．变速器锁销式同步器的设计计算[J]．机械工程与自动化，2006，10 [8] 冯樱. 汽车变速器自顶向下设计方法研究[J]. 北京汽车，2007，5 [9] 石允国. 汽车变速器的现状与前景[J].机械研究与应用, 2007,4 [10] 韦志林. 汽车变速器轴承寿命的校核计算[J]. 广西工学院学报,2004,6 [11] 林绍义. 一种汽车变速器设计[J]. 机电技术,2004,1 [12] 丁华.汽车变速器齿轮的强度分析[J]. 机械研究与应用,2004,12 [13] 罗春香. 汽车变速器设计中速比分配问题的研究[J]. 西南民族大学学报,2004,6 [14] 刘法顺.乘用车两轴式机械变速器的设计[J].交通科技与经济,2008,4 [15] 田文明.变速器操纵机构的开发[J] 现代零部件，2009,07 [16] Leitermann.Modern manual transmissions – innovative solutions for a mature technology.VDI – Berichte Nr.1943,2006(Germany) [17] Domian,Grumbach.Passenger car transmissions – today and in the future；ATZ, Germany,2006,2 六、备注 指导教师签字： 年 月 日 教研室主任签字： 年 月 日 SY-025-BY-4 毕业设计（论文）指导记录 日期 地点 指导方式 指导记录 （指导内容、存在问题及解决思路） 学生（记录人）签名： 指导教师签名： 日期 地点 指导方式 指导记录 （指导内容、存在问题及解决思路） 学生（记录人）签名： 指导教师签名： 日期 地点 指导方式 指导记录 （指导内容、存在问题及解决思路） 学生（记录人）签名： 指导教师签名： SY-025-BY-5 毕业设计（论文）中期检查表 填表日期 09年 4 月 25 日 迄今已进行 8 周剩余 8 周 学生姓名 罗辉 系部 汽车工程系 专业、班级 车辆工程B05-16班 指导教师姓名 苏清源 职称 副教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 □是■否 题目名称 轻型商用车变速器设计 学 生 填 写 毕业设计（论文）工作进度 已完成主要内容 待完成主要内容 　 通过查阅近几年来有关国内外变速器设计的文献资料，已完成开题报告，各档位传动比计算及常啮齿轮齿数分配的计算，各档位齿轮设计计算及一轴、中间轴及输出轴的设计和校核的工作，同步器的的设计，变速器箱体的设计，装配图A0图（部分未完成）。 　 完成变速器装配图一张A0,零件图输入轴、输出轴、中间轴 A1两张其他重要零件图合计A0 一张，变速器箱A0一张，轻型商用车变速器设计说明书。 存在问题及努力方向 　 通过几周的设计，对变速器的基本数据进行了系统的计算,熟悉了变速器的基本机构和各个零件的功用，并着手用计算机辅助软件开始画图，发觉自己的绘图能力比较弱，希望自己能够提高绘图能力，并熟练的掌握，努力把CAD图画好。 学生签字： 指导教师 意 见 指导教师签字： 年 月 日 教研室 意 见 教研室主任签字： 年 月 日 SY-025-BY-6 毕业设计指导教师评分表 学生姓名 杨德龙 院系 汽车与交通工程学院 专业、班级 车辆07-9班 指导教师姓名 石美玉 职称 教授 从事 专业 车辆工程 是否外聘 □是■否 题目名称 9吨中型载货汽车三轴式五档变速器设计 序号 评 价 项 目 满分 得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 10 3 综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力 15 4 设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力 20 5 计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 10 6 插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等） 5 8 科学素养、学习态度、纪律表现；毕业论文进度 10 得 分 X= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点） 工作态度： 好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 研究能力或设计能力：强□ 较强□ 一般□ 较弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 较大□ 适中□ 较少□ 很少□ 说明书规范性： 好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 图纸规范性： 好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 成果质量（设计方案、设计方法、正确性） 好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 其他： 指导教师签字： 年 月 日 SY-025-BY-7 毕业设计评阅人评分表 学生 姓名 杨德龙 专业 班级 车辆07-9班 指导教 师姓名 石美玉 职称 教授 题目 9吨中型载货汽车三轴式五档变速器设计　 序号 评 价 项 目 满分 得分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况；题目难易度 10 2 题目工作量；题目与生产、科研、实验室建设等实际的结合程度 10 3 综合运用知识能力（设计涉及学科范围，内容深广度及问题难易度）；应用文献资料能力 15 4 设计（实验）能力；计算能力（数据运算与处理能力）；外文应用能力 25 5 计算机应用能力；对实验结果的分析能力（或综合分析能力、技术经济分析能力） 15 6 插图（图纸）质量；设计说明书撰写水平；设计的实用性与科学性；创新性 20 7 设计规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等） 5 得 分 Y= 评 语：（参照上述评价项目给出评语，注意反映该论文的特点） 回答问题： 正确□ 基本正确□ 基本不正确□ 不能回答所提问题□ 研究能力或设计能力：强□ 较强□ 一般□ 较弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 较大□ 适中□ 较少□ 很少□ 说明书规范性： 好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 图纸规范性： 好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 成果质量（设计方案、设计方法、正确性） 好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 其他： 　 评阅人或预答辩组长签字： 年 月 日 SY-025-BY-8 毕业设计答辩评分表 学生 姓名 杨德龙 专业 班级 车辆工程07-9班 指导 教师 石美玉 职 称 教授 题目 9吨中型载货汽车三轴式五档变速器设计 答辩 时间 月 日 时 答辩组 成员姓名 出席 人数 序号 评 审 指 标 满 分 得 分 1 选题与专业培养目标的符合程度，综合训练情况，题目难易度、工作量、与实际的结合程度 10 2 设计（实验）能力、对实验结果的分析能力、计算能力、综合运用知识能力 10 3 应用文献资料、计算机、外文的能力 10 4 设计说明书撰写水平、图纸质量，设计的规范化程度（设计栏目齐全合理、SI制的使用等）、实用性、科学性和创新性 15 5 毕业设计答辩准备情况 5 6 毕业设计自述情况 20 7 毕业设计答辩回答问题情况 30 总 分 Z= 答辩过程记录、评语： 自述思路与表达能力：好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 回答问题： 正确□ 基本正确□ 基本不正确□ 不能回答所提问题□ 研究能力或设计能力：强□ 较强□ 一般□ 较弱□ 很弱□ 工作量： 大□ 较大□ 适中□ 较少□ 很少□ 说明书规范性： 好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 图纸规范性： 好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 成果质量（设计方案、设计方法、正确性） 好□ 较好□ 一般□ 较差□ 很差□ 其他： 　 答辩组长签字： 年 月 日 SY-025-BY-10 优秀毕业设计（论文）推荐表 题 目 9吨中型载货汽车三轴式五档变速器设计 类别 毕业设计 学生姓名 杨德龙 院（系）、专业、班级 汽车与交通工程学院 车辆工程07-9班 指导教师 石美玉 职 称 教授 设计成果明细： 答辩委员会评语： 答辩委员会主任签字（盖章）： 系部公章： 年 月 日 备 注： 注：“类别”栏填写毕业论文或毕业设计 本科学生毕业设计 9 吨中型载货汽车 三轴式五档变速器设计 院系名称： 汽车与交通工程学院 专业班级： 车辆工程 07-9班 学生姓名： 杨德龙 指导教师： 石美玉 职 称： 教授 黑 龙 江 工 程 学 院 二○一一年六月 The Graduation Design for Bachelor's Degree Design of 9 t Medium-sized Truck Three-axis Five-speed Gearbox Candidate：Yang Delong Specialty：Vehicle Engineering Class：07-9 Supervisor：P rofessor.Shi Meiyu Heilongjiang Institute of Technology 2011-06·Harbin 黑龙江工程学院本科生毕业设计 摘 要 变速器是汽车传动系的重要组成部分，其发展无疑代表着汽车工业的发展，它的设计也是汽车设计的一个重要部分。本设计的任务是设计一台用于9吨中型载货汽车上的FR式三轴式的手动变速器，以使变速器结构更加紧凑、合理，承载能力大，满足匹配中型载货汽车发动机之所需。 本设计从后驱动变速器的总体方案开始，对传动系统的方案进行分析，档位的布置形式进行研究分析，变速器基本参数的选择，零部件结构方案的分析确定，同步器、操纵机构及箱体的设计选用。根据所配车型，结合上述参数，再结合汽车设计、汽车理论、机械设计等相关知识，计算出相关的变速器参数并论证设计的合理性。最终，用AutoCAD软件完成变速器装配图和零件图的绘制。 设计三轴式变速器，以进一步提升后驱动变速器的性能，增加后驱动中型载货汽车市场，满足不同层次的需求。 关键词：变速器；轴；齿轮；同步器；设计 ABSTRACT Transmission is an important of automobile transmission system.Undoubtedly,it represents the development of the automobile industry,its design is also an important part of automotive design. This design task is to design a used for 9 tons of FR SHPMT automobile in three of the manual transmission shaft type r.The purpose is to enable the transmission has more compact and reasonable structure,carry capacity of large,meet the needs of SHPMT-car engines. In this paper,from the beginning of the overall program of rear-wheel drive transmission,analyse the program of transmission system.Choose basic parameters of the transmission,determine the structure of the program components,design the synchronizer,manipulation of body and the box.According to the model selection,combine these parameters and the related knowledge of Auto Design,Automotive Theory,Mechanical design ,calculate related parameters of transmission and prove the rationality of the design.Finally,achieve the assembly drawing and parts chart to use the soft ware of AutoCAD. Design the three-axis rigid support transmission to upgrade the performance of rear-wheel drive transmission,increase the market of rear-wheel drive SHPMT -cars,in order to satisfy the needs of different levels. Key words: Transmission;Shaft; Gear ; Synchronizer; Design II I 目 录 摘要 Ⅰ Abstract Ⅱ 第 1章 绪 论 1 1.1 概述选题的目的及意义 1 1.2 国内外研究状况 1 1.3 变速器的设计思想 3 1.4 设计的主要内容 4 第 2章 变速器结构方案的设计 5 2.1两轴式和三轴式变速器 5 2.1.1变速器的径向尺寸 5 2.1.2变速器的寿命 5 2.1.3变速器的效率 6 2.2齿轮安排 6 2.2.1整车总布置 6 2.2.2驾驶员的使用习惯 6 2.2.3提高平均传动效率 6 2.2.4改善齿轮受载状况 7 2.3换档结构方式 7 2.3.1滑动齿轮换档 7 2.3.2啮合套换档 7 2.3.3同步器换档 7 2.4倒档的结构方案及倒档轴的位置 8 2.5变速器最低档传动比的确定 8 2.6中心距的确定 10 2.7变速器的传动方案及相关参数 11 第3章 变速器齿轮的设计 12 3.1齿轮传动的失效形式 12 3.1.1齿轮折断 12 3.1.2齿面点蚀 12 3.1.3齿面胶合 13 3.2 变速器齿轮设计步骤 13 3.2.1模数的选取 13 3.2.2压力角 14 3.2.3螺旋角 14 3.2.4齿宽b 15 3.2.5变位系数的选择原则 15 3.3各档齿轮齿数的分配 17 3.3.1确定一档齿轮的齿数 17 3.3.2对中心距进行修正 18 3.3.3确定常啮合传动齿轮副的齿数 18 3.3.4确定其他各档的齿数 18 3.3.5确定倒档齿轮齿数 19 3.3.6齿数和螺旋角具体计算如下 19 3.4 齿轮的材料及其选择原则 21 3.4.1常用的齿轮材料 21 3.4.2齿轮材料的选择原则 22 3.5圆柱齿轮强度的简化计算方法 23 3.5.1接触强度计算 23 3.5.2弯曲强度计算 24 第4章 变速器轴的设计 29 4.1轴的设计 29 4.1.1轴的功用及其设计要求 29 4.1.2轴的尺寸 29 4.1.3轴的结构设计 30 4.1.4接合器设计 31 4.2轴的受力分析与校核计算 31 4.2.1轴的受力分析 31 4.2.2轴的强度计算 34 4.2.3轴的刚度计算 37 第5章 同步器设计 40 5.1惯性式同步器 40 5.2同步器工作原理 42 5.3同步器的主要参数的确定 43 5.3.1摩擦系数 43 5.3.2同步环主要尺寸的确定 44 5.3.3锁止角 45 5.3.4同步时间t 45 第6章 变速器操纵机构 46 6.1操纵机构的功用 46 6.2 换档位置图 46 6.3变速杆的布置 47 6.3.1直接操纵手动换挡变速器 47 6.3.2远距离操纵手动换挡变速器 47 6.4锁止装置 47 6.4.1互锁装置 47 6.4.2自锁装置 49 6.4.3倒档锁装置 49 结 论 51 参考文献 52 致 谢 53 附 录 54 附录A 英文文献 54 附录B 文献翻译 58 黑龙江工程学院本科生毕业设计 第1章 绪 论 1.1选题的目的及意义 现代汽车上广泛采用内燃机作为动力源，其转矩和转速的变化范围很小，而复杂的使用条件要求汽车的驱动力和车速能在相当大的范围内变化。为解决这一矛盾，在传动系统中设置了变速器，用来改变传动比，扩大驱动轮转矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，如起步、加速、上坡等，同时使发动机在最有利的工况范围下工作；在发动机旋转方向不变的前提下，使汽车能倒退行驶；利用空挡，中断动力传递，以使发动机能够起动、怠速，并便于变速器换挡或进行动力输出。变速器设计的目的就是为了满足上述的要求，使汽车在特定的工况下稳定的工作。 变速器除了要能满足一定的使用要求外，还要保证使其和汽车能有很好的匹配性，可以提高汽车的动力性和经济性，保证发动机在有利的工况范围内工作提高汽车的使用寿命、降低能源消耗、减少汽车的使用噪声等。这就要求设计人员依据汽车的技术参数，合理的选择变速器的参数，使所设计的变速器能和整车具有很好的匹配性。 对变速器的要求。除一般便于制造、使用、维修以及质量轻、尺寸紧凑外，主要还有以下几点： 1）保证汽车有必要的动力性和经济性。 2）设置空挡，用来切断发动机动力向驱动轮的传输。 3）设置倒档，使汽车能倒退行驶。 4）设置动力输出装置，需要时能进行功率输出。 5）换挡迅速，省力，方便。 6）工作可靠。汽车行驶过程中，变速器不得有跳挡，乱挡以及换挡冲击等现象发生。 7）变速器应当有高的工作效率。 8）变速器的工作噪声低。 1.2 国内外研究状况 现代汽车工业的飞速发展以及人们对汽车的要求不断的变化，机械式变速器不能满足人们的需要。从40年代初，美国成功研制出两挡的液力-机械变速器以来，自动变速器技术得到了迅速发展。80年代，美国已将液力自动变速器作为轿车的标准装备。1983年时，美国通用汽车公司的自动变速器装车率已经达到了94%。近些年来，由于电子技术和电子计算机技术的发展，自动变速器技术已经达到了相当高的水平。自动变速器与机械式变速器相比，具有许多不可比拟的优势：提高发动机和传动系的使用寿命；提高汽车的通过性；具有良好的自适应性；操纵更加方便。 目前，国内变速器厂商都朝无级变速器和自动变速器方向发展，国内现已有好几款轿车已经应用上无级变速器，而重型汽车则采用多中间轴的形式，将低速档和高速档区分开。 汽车行驶的速度是不断变化的，这就要求汽车的变速器的变速比要尽量多，这就是无级变速(Continuously Variable Transmission简称"CVT") 。尽管传统的齿轮变速箱并不理想，但其以结构简单、效率高、功率大三大显着优点依然占领着汽车变速箱的主流地位。 在跨越了三个世纪的一百多年后的今天，汽车还没有使用上满意的无级变速箱。这是汽车的无奈和缺憾。但是,人们始终没有放弃寻找实现理想汽车变速器的努力,各大汽车厂商对无级变速器(CVT)表现了极大的热情，极度重视CVT在汽车领域的实用化进程。这是世界范围尚未根本解决的难题，也是汽车变速器的研究的终极目标。 围绕汽车变速箱四个研究方向，各国汽车变速器专家展开了激烈的角逐。 1．摩擦传动CVT 金属带式无级变速箱(VDT-CVT)的传动功率已能达到轿车实用的要求，装备金属带式无级变速箱的轿车已达100多万辆。据报道：大排量6缸内燃机（2.8L）的奥迪A6轿车上装备的金属带式无级变速箱Multitronic CVT ，能传动142kw（193bhp）功率，280Nm扭矩。这是真正意义的无级变速器。 另一种摩擦传动CVT(名为Extroid CVT)是滚轮转盘式。日产把它装在概念车XVL上首次于去年东京车展展示，新款公爵(Cedric)车也装用这种CVT。可与3L以上排量的大马力内燃机(XVL的引擎输出为330Nm/194kw)搭配使用，可谓汽车变速箱发展史上又一重要进步。 从V形橡胶带CVT到V型金属带CVT再到滚轮转盘式CVT，摩擦传动CVT的研究已持续了整整一个世纪，尽管摩擦传动无级变速器的发展已经达到很高的水平，也已经装备上汽车达到了实用的水平。但齿轮变速箱依然占据着半壁河山，这至少说明了四个问题： （1）无级变速（CVT）是汽车变速箱始终追逐的目标。 （2）摩擦传动CVT实现大功率的无级变速传动是极为困难的。 （3）摩擦传动CVT传动效率低是必然的。 （4）摩擦传动CVT的效率，功率无法与齿轮变速相比。 2．液力传动 人们经常把液力自动变速器（AT）和无级变速器（CVT）两个概念混为一谈。实际上这两种变速器工作原理完全不同。液力自动变速器免除了手动变速器繁杂的换档和脚踩离合器踏板的频繁操作，使开车变得简单、省力。但是, 液力自动变速器（AT）不是无级变速，是有级变速的自动控制，没有从根本上满足汽车对变速器的要求。从原始橡胶带无级变速箱到现代金属链无级变速箱、滚轮转盘式CVT，百年大回转说明：无级变速箱是汽车变速箱的最终归属，液力自动变速器只不过是一种过渡产品。 3．电控机械式自动变速器 电控机械式自动变速器(Automated Mechanical Transmission简称"AMT")和液力自动变速器（AT）一样，不是无级变速器，是有级变速器的自动换档控制。其特点是机械传动部分沿用了传统的有级变速箱，但控制参量太多，实现自动控制相当困难。 4．齿轮无级变速器 齿轮无级变速器（Gear Continuously Variable Transmission）这是一种全新的设计思想，是利用齿轮传动实现高效率、大功率的无级变速传动。 据最新消息：一种"齿轮无级变速装置"(Gear Continuously Variable Transmission简称"G-CVT")已经试制成功，并已经进行了多次样机试验。"齿轮无级变速装置"结构相当简单，只有不足20种非标零件，51个零件，生产成本甚至低于手动变速箱。预计今年进行装车试验。 齿轮无级变速器的优势表现为： （1）传动功率大，200KW的传动功率是很容易达到的； （2）传动效率高，90%以上的传动效率是很容易达到的； （3）结构简单，大幅度降低生产成本，相当于自动变速箱的1/10； （4）对汽车而言，提高传动效率，节油20%； （5）发动机在理想状态下工作，燃料燃烧完全，排放干净，极大的减少了对环境的污染。 1.3 变速器的设计思想 根据发动机匹配的载货汽车的基本参数，及发动机的基本参数，设计能够匹配各项的新型后驱动变速器。 新型后驱动变速器应满足： （1）发动机排量5.42升； （2）五个前进挡，一个倒档； （3）输入、输出轴保证两点支承； （4）采用同步器，保证可靠平稳换挡； （5）齿轮、轴及轴承满足使用要求。 1.4 设计的主要内容 中间轴式变速器主要用于后轮驱动变速器，所以，根据实际汽车发动机匹配所需，本文计划对适用于后驱动发动机固定中间轴式变速器作为总的布置方案。 1.确定合适的布置结构 变速器中各档齿轮按照档位先后顺序在轴上排列；各档的换挡方式；齿轮与轴的配套方案；轴承支承位置等结构。 2.进行主要参数的选择 确定变速器的档位数；各档传动比；中心距；轴向长度等。 3.进行主要零部件及其他结构的设计 齿轮参数；各档齿轮齿数分配；轮齿强度计算；轴的设计及校核；轴承的设计及校核；同步器主要参数的选取；操纵机构的设计等。 4.绘制图纸 根据设计方案，通过CAD完成装配图及零件图的绘制。 第2章 变速器结构方案的设计 目前，汽车上采用的变速器结构形式是多种多样的，这是由于各国汽车的使用、制造、修理等条件不同，也是由于各种类型汽车的使用要求不同所决定的。尽管如此，一般变速器的结构形式，仍具有很多共同点。各种机构形式都有其各自的优缺点，这些优缺点随主观和客观条件的变化而变化。因此，设计人员应深入实际，收集资料，调查研究，对结构进行分析比较，并尽可能地考虑到产品的系列化、通用化和标准化，最后确定较合适的方案。 2.1两轴式和三轴式变速器 现代汽车大多数采用三轴式变速器。两轴式变速器只用于发动机前置、前轮驱动或发动机后置、后轮驱动的轿车上。究竟采用哪种形式，除了汽车总布置的要求外，主要考虑以下三个方面： 2.1.1变速器的径向尺寸 两轴式变速器的前进档均由一对齿轮传递动力。当需要大的传动比时，需将主动齿轮做得小些，而将从动齿轮做得大些，因此两轴的中心距和变速器壳体的相关尺寸也必然增大。而三轴式变速器由两对齿轮传递动力，在同样传动比的情况下，可将大齿轮的径向尺寸做得小些，因此中心距及变速器壳的相关尺寸均可减小。 2.1.2变速器的寿命 两轴式变速器的低档齿轮幅大小相差悬殊，小齿轮工作循环次数比大齿轮要高得多，因此小齿轮的寿命比大齿轮的寿命短。三轴式变速器各前进档（除直接档），均为常啮合斜齿轮传动，大小齿轮的径向尺寸相差较小，工作循环次数和寿命也比较接近，用直齿轮工作时，因第一轴与第二轴直接连接在一起，齿轮只是空转，并不传递动力，故不影响齿轮的寿命。 2.1.3变速器的效率 两轴式变速器虽然可以由等于1的传动比，但仍要经过一对齿轮传递动力，因此用功率损失。而三轴式变速器可将输入轴和输出轴直接相连，得到直接档，这种动力传递方式几乎无功率损失，且噪声较小。 轿车、尤其是微型汽车，采用两轴式变速器比较多，这样可将变速器和主传动器组成一个整体，使传动系的结构紧凑，汽车得到较大的有效空间，便于汽车的总体布置。因此，近年来在欧洲的轿车中采用的比较多。 2.2齿轮安排 各齿轮副的相对安装位置对于整个变速器的结构布置有很大的影响。各档位置的安排应考虑以下四个方面： 2.2.1整车总布置 根据整车的总布置，对变速器输入轴和输出轴的相对位置和变速器的轮廓形状以及换档机构提出要求。 2.2.2驾驶员的使用习惯 有人认为人们习惯于按档的高低顺序，由左到右或由右到左排列来换档。但是也有人认为应该将常用档位放在中间位置。值得注意的是倒档，虽然他是平常换档序列之外的一个特殊档位，然而却是决定序列组合方案的重要环节。按习惯，倒档最好与序列不接合。否则，从安全角度考虑，将倒档与一档放在一起较好。 在五档变速其中，倒档与序列接合与不接合两者比较，前者在结构上可省去一个拨叉和一根变速滑杆，后者的布置适当，则可使变速器的轴向长度缩短。 2.2.3提高平均传动效率 为提高平均传动效率，在三轴式变速器中，普遍采用具有直接档的传动方案，并尽可能地将使用时间最多的档位设计成直接档。 2.2.4改善齿轮受载状况 各档齿轮在变速器中的位置安排，应考虑齿轮的受载状况。承受载荷大的低档齿轮，一般安置在离轴承较近的地方，以较小轴的变形，使齿轮的重叠系数不致下降过多。变速器齿轮主要是因接触应力过高而造成表面点蚀损坏，因此将高档齿轮安排在离两支撑较远处较好。该处因轴的变形而引起齿轮的偏转角较小，故齿轮的偏载也小。 2.3换档结构方式 目前汽车上的机械式变速器采用的换档结构形式有三种： 2.3.1滑动齿轮换档 通常是采用滑动直齿轮进行换档，但也有采用滑动斜齿轮换档的。滑动直齿轮换档的优点是结构简单、紧凑、容易制造。缺点是换档使齿面承受很大的冲击，会导致齿轮过早损坏，并且直齿轮工作噪声大，所以这种换档方式一般仅用在倒档上。 2.3.2啮合套换档 用接合套换档，可将构成某传动比的一对齿轮，制成常啮合斜齿轮。而斜齿轮上另外有一部分做成直的结合齿，用来与啮合套向啮合。这种结构具有斜齿轮的传动优点，同时克服了滑动齿轮换档时冲击力集中在1~2个轮齿上的缺陷。因为在换档时，有啮合套以及相啮合的结合齿上所有的轮齿共同承担所受到的冲击，所以啮合套和结合齿的轮齿所受的冲击损伤和磨损较小。它的缺点是增大了变速器的轴向尺寸，未能彻底消除齿轮端面所受到的冲击。 2.3.3同步器换档 现在大多数汽车的变速器都采用同步器。使用同步器可减轻结合齿在换档时引起的冲击及零件的损坏。并且具有操纵轻便，经济性和缩短换档时间等优点，从而改善了汽车的加速性，经济性和山区行使的安全性。其缺点是零件增多，结构复杂，轴向尺寸增加，制造要求高，同步环磨损大，寿命低。但是近年来由于同步器的广泛使用，受命问题已解决。 上述三种换档方案，可同时用在同一变速器中的不同档位上。一般考虑原则是不常用的倒档和一档采用结构较简单的滑动直齿轮或啮合套的形式。对于常用的档位则采用同步器或啮合套。 2.4倒档的结构方案及倒档轴的位置 倒档齿轮的结构及其轴的位置，应与变速器的整体结构方案同时考虑。在结构布置上，要注意在不挂入倒档时，不能与第二轴齿轮有啮合情况。换倒档时能顺利换入倒档，而不和其它齿轮发生干涉。 在轿车和其它轻型汽车中，经常只采用一个倒档齿轮，结构较简单。载货汽车由于需要较大的倒档传动比，则多采用由两个齿轮组成的齿轮组。为缩短变速器的轴向尺寸充分利用空间。但一档和倒档需各用一根变速滑杆，这比通常的换档机构多用一根变速滑杆和拨叉，使变速器的上盖结构变得复杂。 倒档齿轮安排在变速器的左侧或右侧，关系到操纵杆拨动的方向和倒档轴的受力状况。挂倒档时，操纵杆向左侧拨动，比较符合习惯要求。但此时倒档齿轮需安排在右侧，这是倒档轴的轴向承受较大的作用力。反之，操纵杆向右侧，虽不符合习惯，但可以减轻倒档轴的负荷。 2.5变速器最低档传动比的确定 在选择最低档传动比时，应根据汽车最大爬坡度、驱动车轮和地面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动车轮的滚动半径等来综合考虑、确定。 汽车爬坡时车速不高，空气阻力可忽略，则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力[4]。故有 则由最大爬坡度要求的变速器1档传动比为 (2.1) 式中：为汽车总质量，Kg； 为重力加速度，m/s2； 为道路最大阻力系数，； 为驱动车轮的滚动半径，mm； 查刘惟信《汽车设计》48页，滚动半径 =0.509m； 为发动机最大转矩，mm； 为主减速比，； 为汽车传动系的传动效率，。 将各数据代入式(3.1)中得 根据驱动车轮与路面的附着条件 可求得变速器一档传动比为 (2.2)式中：为汽车满载静止与水平路面时驱动桥给地面的载荷，.4N； 为道路的附着系数，计算时取～。 其他参数同式(3.1)。将各数据代入式(3.2)得 通过以上计算可得到6.70＜＜8.94，在本设计中，取 2.6中心距的确定 初选中心距时，可根据下述经验公式 (2-3) 式中：—变速器中心距（mm）； —中心距系数，商用车：=8.6～9.6； —发动机最大转矩（N.m）； —变速器一挡传动比，=7.1； —变速器传动效率，取96% ； —发动机最大转矩，=353N.m 。 则， = =115.24～128.64（mm） 初选中心距=125mm。 本设计是根据东风中型货车EQ1090E车型而开展的，设计中所采用的相关参数均来源于此种车型： 表2.2 设计基本参数表 项目 参数值 车型 东风EQ1090E 发动机 东风EQ6100-1 额定功率（kw/r/min） 99/3000 最大扭矩(N·m/n) 353/1200～1600 额定总质量（kg） 9200 车长/宽/高（mm） 69100/2470/2455 最高车速（km/h） 90 最大爬坡度 28% 轮胎 9．00-20 2.7变速器的传动方案 图2.1变速器传动方案图 第3章 变速器齿轮的设计 3.1齿轮传动的失效形式 汽车变速器的齿轮都是装载经过精确加工而且封闭严密的变速箱里，属于闭式齿轮传动。它与开式或半开式齿轮传动相比，润滑及防护等条件都要好得多。一般地说，齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，而轮齿的失效形式又是多种多样的，较为常见的有轮齿折断、齿面点蚀、齿面胶合等形式。至于齿轮的其它部分（如齿圈、轮辐、轮毂等），除了对齿轮的质量大小需要严格限制外，通常指按经验设计，所定的尺寸对强度及刚度来说均较富裕，实践中也极少失效。 3.1.1齿轮折断 轮齿折断有多种形式，在正常工况下，主要是齿根弯曲疲劳折断，因为轮齿受载时，齿根处产生的弯曲应力最大，再加上齿根过渡部分的截面突变及加工刀痕等引起的应力集中作用，当轮齿重复收载后，齿根处就会产生疲劳裂纹，并逐步扩展，致使轮齿疲劳折断。 此外，在轮齿受到突然过载时，也可能出现过载折断或剪断；在轮齿经过严重磨损后齿后过分减薄时，也会在正常载荷作用下发生折断[2]。 在斜齿轮传动中，轮齿工作面上的接触线为一斜线，轮齿受载后，如有载荷集中时，就会发生局部折断。如制造及安装不良或轴的弯曲变形过大，轮齿局部受载过大时，即使是直齿轮，也会发生局部折断。 为了提高轮齿的抗折断能力，可采取下列措施：1）用增大齿根过渡圆角半径及消除加工刀痕的方法来减小齿根应力集中；2）增大轴及支撑的刚度，使轮齿接触线上受载较为均匀；3）采用合适的热处理方法使齿芯材料具有足够的韧性；4）采用喷丸、滚压等工艺措施对齿根表层进行强化处理。 3.1.2齿面点蚀 点蚀是齿面疲劳损伤的现象之一。在润滑良好的闭式齿轮传动中，常见的失效形式多为点蚀。所谓点蚀就是齿面材料在变化着的接触应力作用下，由于疲劳而产生的麻点状损伤现象。齿面上最初出现的点蚀仅为针状大小的麻点，如工作条件未加改善，麻点就会逐步扩大，甚至数点连成一片，最后形成了明显的齿面损伤。 轮齿在啮合过程中，齿面间的相对滑动起着形成润滑膜的作用，而且相对滑动速度越高，润滑也就越好。当轮齿在靠近接线处啮合时，由于相对滑动速度低，形成油膜的条件差，润滑不良，摩擦力较大，特别是直齿轮传动中，通常这时只有一对齿啮合，轮齿受力也最大，因此，点时也就首先出现在靠近节线的齿根面上，然后再向其它部位扩展。从相对意义上来说，也就是靠近节线处的齿根面抵抗点蚀的能力最差。 提高接触强度的措施，一方面是合理选择齿轮参数，使接触应力降低；另一方面是提高齿面硬度，如采用需用应力大的钢材等。 3.1.3齿面胶合 对于高速重载的齿轮传中，齿面间的压力大，瞬时温度高，润滑效果差，当瞬时温度过高时，相啮合的两齿面就会粘在一起，由于此时两齿面又在相对运动，向粘结的部位即使撕破，于是在齿面上演相对滑动的方向形成伤痕，成为胶合。 加强润滑措施，采用抗胶合能力强的润滑油，在润滑油中加入极压添加剂等，均可防止或减轻齿面的胶合。 3.2 变速器齿轮设计步骤 齿轮设计主要是对齿轮参数的选取 3.2.1模数的选取 遵循的一般原则：为了减少噪声应合理减小模数，增加齿宽；为使质量小，增加模数，同时减少齿宽；从工艺方面考虑，各档齿轮应选用同一种模数，而从强度方面考虑，各档齿数应有不同的模数。减少轿车齿轮工作噪声有较为重要的意义，因此齿轮的模数应选小；对货车，减小质量比噪声更重要，故齿轮应选大些的模数。 低档齿轮应选大些的模数，其他档位选另一种模数。少数情况下汽车变速器各档齿轮均选用相同的模数。 啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线齿轮。由于工艺上的原应，同一变速器的接合齿模数相同。选取较小的模数值可使齿数增多，有利换档。 3.2.2压力角 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，为加大重合度已降低噪声，取小些；对货车，为提高齿轮承载力，取大些。变速器齿轮用20°,啮合套或同步器的接合齿压力角用30°。 3.2.3螺旋角 斜齿轮在变速器中得到广泛的应用。选斜齿轮的螺旋角，要注意它对齿轮工作噪声齿轮的强度和轴向力的影响。从提高低档齿轮的抗弯强度出发，不希望用过大的螺旋角；而从提高高档齿轮的接触强度着眼，应选用较大螺旋角。 斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力并作用到轴承上。设计时应力求中间轴上同时工作的两对齿轮产生轴向力平衡，以减少轴承负荷，提高轴承寿命。因此，中间轴上的不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的。为使工艺简便，在中间轴轴向力不大时，可将螺旋角设计成一样的，或者仅取为两种螺旋角。中间轴上全部齿轮的螺旋方向应一律取为右旋，则第一、第二轴上的斜齿轮应取为左旋。轴向力经轴承盖作用到壳体上。一挡和倒挡设计为直齿时，在这些挡位上工作，中间轴上的轴向力不能抵消(但因为这些挡位使用得少，所以也是允许的)，而此时第二轴则没有轴向力作用。 根据图4.1可知，欲使中间轴上两个斜齿轮的轴向力平衡，须满足下述条件 ； （3.1） 由于T=，为使两轴向力平衡，必须满足 （3.2） 式中：Fa1，Fa2为轴向力，Fn1，Fn2为圆周力r1，r2为节圆半径；T为中间轴传递的转矩。 图3.1中间轴轴向力的平衡 最后可用调整螺旋角的方法，使各对啮合齿轮因模数或齿数和不同等原因而造成的中心距不等现象得以消除。 斜齿轮螺旋角可在下面提供的范围内选用： 两轴式变速器为 20°～30°； 中间轴式变速器为 22°～34°； 货车变速器：18°～34°。 3.2.4齿宽b 应注意齿宽对变速器的轴向尺寸，齿轮工作平稳性，齿轮强度和齿轮工作时受力的均匀程度均有影响。 考虑到尽可能的减少质量和缩短变速器的轴向尺寸，应该选用较小的齿宽。减少齿宽会使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，还会使工作应力增加。使用宽些的齿宽，工作时会因轴的变形导致齿轮倾斜，使齿轮沿齿宽方向受力不均匀并在齿宽方向磨损不均匀。 通常跟据齿轮模数mn的大小来选定齿宽。 直齿：b=KCmn, KC为齿宽系数，取为4.5～8.0 斜齿：b= KCmn，KC取6.0～8.5 第一轴常啮合齿轮副的齿宽系数，KC可取大些，使接触线长度增加、接触应力降低，以提高传动平稳性和齿轮寿命。 3.2.5变位系数的选择原则 齿轮的变位是齿轮设计中一个非常重要的环节。采用变位齿轮，除为了避免齿轮产生根切和配凑中心距以外，它还影响齿轮的强度，使用平稳性，耐磨性、抗胶合能力及齿轮的啮合噪声。 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想接近的程度。高度变位齿轮副的缺点是不能同时增加一对齿轮的强度，也很难降低噪声。角度变位齿轮副的变位系数之和不等于零。角度变位既具有高度变位的优点，有避免了其缺点。 有几对齿轮安装在中间轴和第二轴上组合并构成的变速器，会因保证各档传动比的需要，使各相互啮合齿轮副的齿数和不同。为保证各对齿轮有相同的中心距，此时应对齿轮进行变位。当齿数和多的齿轮副采用标准齿轮传动或高度变位时，则对齿数和少些的齿轮副应采用正角度变位。由于角度变位可获得良好的啮合性能及传动质量指标，故采用的较多。对斜齿轮传动，还可通过选择合适的螺旋角来达到中心距相同的要求。 变速器齿轮是在承受循环负荷的条件下工作，有时还承受冲击负荷。对于高档齿轮，其主要损坏形势是齿面疲劳剥落，因此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。为提高接触强度，应使总变位系数尽可能取大一些，这样两齿轮的齿轮渐开线离基圆较远，以增大齿廓曲率半径，减小接触应力。对于低档齿轮，由于小齿轮的齿根强度较低，加之传递载荷较大，小齿轮可能出现齿根弯曲断裂的现象。 总变位系数越小，一对齿轮齿根总厚度越薄，齿根越弱，抗弯强度越低。但是由于轮齿的刚度较小，易于吸收冲击振动，故噪声要小些。 根据上述理由，为降低噪声，对于变速器中除去一、二档和倒档以外的其它各档齿轮的总变位系数要选用较小的一些数值，以便获得低噪声传动。 齿轮可与轴设计为一体或分开，然后用花键，过盈配合或滑动支承等方式与轴连接。 图3.2变速器齿轮控制图 齿轮尺寸小又与轴分开时，其内孔直径到齿根圆处的厚度b(图4.2)影响齿轮强度，要求尺寸b应该大于或等于轮齿危险断面处的厚度。为了使齿轮装到轴上以后保持足够大的稳定性，齿轮轮毂部分宽度尺寸C，在结构允许条件下应尽可能取大些，至少满足尺寸C=(1．2～1．4)d2，d2为花键内径。为了减小质量，轮辐处厚度δ应在满足强度的条件下设计得薄些。图4.2中尺寸D1，可取为花键内径的1．25～1．40倍。 齿轮表面粗糙度数值降低，则噪声减小，齿面磨损速度减慢，提高了齿轮寿命。汽车齿轮齿面的表面粗糙度应在0．80～0．40m范围内选用。 3.3各档齿轮齿数的分配 在初选中心距，齿轮模数和螺旋角以后，可根据变速器的档数，传动比和传动方案来分配各档齿轮的齿数。以本次设计五档变速器为例，说明分配齿数的方法。尽可能使各档齿轮的齿数比应该不是整数。 3.3.1确定一档齿轮的齿数 一档传动比： i1=(z23z12)/(z2z18) (3.3) 如果z12z18齿数确定了，则z23与z2的传动比可求出。为了求z12z18的齿数，先求其齿数和Zh； 直齿Zh=2A/m 斜齿Zh=2Acosb/Mn 计算后取整，然后进行大小齿轮齿数的分配。中间轴上的一档小齿轮的齿数尽可能取小些，以便使z12/z18的传动比大些，在i1已定的情况下，z23/z2的传动比可分配小些，使第一轴常啮合齿轮的齿数多些，以便在其内腔设置第二轴的前轴承并保证轮轴有足够的厚度。考虑到壳体上的第一轴轴孔尺寸的限制和装配的可能性，该齿轮齿数又不宜取多。 中间轴上小齿轮的最少齿数，还受中间轴轴径尺寸的限制，即受刚度的限制。在选定时，对轴的尺寸及齿轮齿数都要统一考虑。轿车中间轴式变速器一档传动比i1=3.5～3.8时，中间轴上一档齿轮数可在15～17间取，货车在2～17间取。 3.3.2对中心距进行修正 因为计算齿数和zh后，经过取整数使中心距有了变化，所以应根据zh和齿轮变位系数新计算中心距，在以修正后的中心距作为各档齿轮齿数分配的依据。 3.3.3确定常啮合传动齿轮副的齿数 求出传动比z23/z2=i1z18/z12，而常啮合传动齿轮中心距和一档齿轮的中心距相等，即： A=mn(z2+z23)/2cos (3.4) 解方程式（3-3）和式（3-4）求z2与z23,求出的z2，z23都应取整数；然后核算一档传动比与原传动比相差多少，如相差较大，只要调整一下齿数即可；最后根据所确定的齿数，按式（3-2）算出精确的螺旋角值。 3.3.4确定其他各档的齿数 若二档齿轮是直齿轮，模数与一档齿轮相同时，则得： i2=z23z7/z2z21 (3.5) A=m(z7+z21)/2 (3.6) 解两方程式求出z7,z21。用取整后z7,z21的计算中心距，若与中心距A有偏差，通过齿轮变位来调整。 二档齿轮是斜齿轮，螺旋角与常啮合齿轮的不同时，由式(3-5)得 Z7/z21=i2z2/z23,而 A=Mn(z7+z21)/2cos 此外，从抵消或减少中间轴上的轴向力出发，还必须满足下列关系式 tan/tan=z2(1+z7/z21)/(z2+z23) (3.7) 联解上述三个方程式，可求出z7,z21和三个参数。但借此方程组比较麻烦，可采用比较方便的试凑法，即先选定螺旋角，解式(3-6)和（3-7)式，求出z7,z21，再把z7,z21及代入式(3-4)中，检查是否满足或近似满足轴向力平衡的关系。如相差太大，则要调整螺旋角，重复上述过程，直至符合设计要求为止。其他各档齿轮的齿数用同一方法确定。 3.3.5确定倒档齿轮齿数 倒档齿轮选用的模数往往与一档相同。图3-3所是倒档齿轮z10的齿数，一般在21-23之间，初选z10后，可计算出中间轴与倒档轴的中心距A’； A’=m(z18+z17)/2 为保证倒档齿轮的啮合和不产生运动干涉，齿轮18和19的齿顶圆之间应保持在以上的间隙，则齿轮9的齿顶圆直径应为： De18/2+0.5+De19/2=A’;De19=2A’-De18-1 根据求得的De19，再选择适当的齿数及采用变位齿轮，使齿顶圆De19符合上式。最后计算倒档轴与第二轴的中心距。 3.3.6齿数和螺旋角具体计算如下 初取中心矩A=125，直齿轮的模数m=4.5, 则Zh==55.56,取整Zh=56. 又货车的z18在12～17之间选用[7]， 选用z18=13,z12=Zh－z18=56－13=43, 修正A=4.5×56/2=126mm =2.21; 126= 由以上两式，再取螺旋角为25°，求得： z2=19,z23=42. 二档齿轮的齿数和螺旋角的计算： A=，, 由以上三个方程，解得： z11=39,z20=20,=20.73°。 三档齿轮的齿数和螺旋角的计算： A=，， 由以上三个方程解得; z7=31,z21=28,=21.14° 四档齿轮的齿数和螺旋角： A=，， 由以上三个方程解得: z6=25,z22=36,=24.95° 倒档齿轮齿数的确定： 初选z19=22, =78.75mm。 De18/2+0.5+De19/2=A’;De19=2A’-De18-1 修正中间轴与倒档轴之间的距离 mm. 综上所述，本次设计变速器的齿轮参数如表3.1。 表3.1齿轮参数 齿轮编号 齿数 分度圆直径 模 数 螺旋角 齿宽 2 19 79 3.75 25 26 6 25 103.4 3.75 24.95 30 7 31 132.95 4 21.14 28 11 39 166.8 4 20.73 30 12 43 193.9 4.5 0 28 17 21 94.5 4.5 0 22 18 13 58.5 4.5 0 50 19 22 99 4.5 0 26 20 20 85.56 4 20.73 30 21 28 119.45 4 21.14 30 22 36 148.96 3.75 24.95 30 23 42 173.4 3.75 25 28 变速器各档传动比： 一档传动比：= 二档传动比： 三档传动比： 四档传动比： 五档传动比： 倒档传动比： 3.4齿轮的材料及其选择原则 由齿轮的失效形式可知，设计齿轮传动时，应是齿面具有较高的抗磨损、抗点蚀、抗胶合及抗塑性变形的能力。因此，对齿轮材料性能的基本要求为：齿面要硬，齿芯要韧。 3.4.1常用的齿轮材料 3.4.1.1钢 刚才的韧性较好，耐冲击，还可通过热处理或化学处理来改善其力学性能及提高齿面的硬度，故最适合用来制造齿轮。 ①锻钢 除尺寸过大或者是结构形状复杂只宜铸造者外，一般都用锻钢制造齿轮，常用的是含碳量再0.15%～0.6%的碳钢或合金钢。 制造齿轮的锻钢可分为： 经热处理后切齿的齿轮所用的锻钢 度与强度、速度及精度都要求不高的齿轮，应采用软齿面（硬度≤350HBS）以便切齿，并使刀具不致迅速磨损变钝。因此，应将齿轮毛坯经过常化（正火）或调质处理后切齿。切制后即为成品。其精度一般为8级，精切时可达7级。这类齿轮制造简便、经济、生产率高。 需进行精加工的齿轮所用的锻钢 高速、重载及精密机器（如精密机床、航空发动机）所用的主要传动齿轮，除要求材料性能外，轮齿具有高强度及齿面的高硬度（如58～65HRC）外，还应进行磨齿等精加工。 合金钢材根据所含金属的成分及性能，可分别是材料的韧性、耐冲击、耐磨及抗胶合的性能等获得提高，也可通过热处理或化学热处理改善材料的力学性能及提高齿面的硬度。所以对于及时高速、重载，又要求尺寸小、质量轻的航空齿轮，就都用性能优良的合金钢来制造。 ②铸钢 铸钢的耐磨性及强度均较好，但应经过退火及常化处理，必要时也可进行调质处理。铸钢常用于尺寸较大的齿轮。 3.4.1.2铸铁 灰铸铁性质较脆，抗冲击及耐磨性均较差，但抗胶合及抗点蚀的能力较好。灰铸铁齿轮常用于工作平稳，速度较低，功率不大的场合。 3.4.1.3非金属材料 对于高速、轻载及精度不高的齿轮传动，为了降低噪声，常用非金属材料（日夹布塑胶、尼龙等）作小齿轮，大齿轮仍用钢或铸铁制造。为使大齿轮具有足够的抗磨损及抗点蚀的能力，齿面的硬度应为250～350 HBS。 3.4.2齿轮材料的选择原则 齿轮材料的种类很多，在选择时应考虑的因素也很多，下述几点可供选择材料时参考； (1)齿轮材料必须满足工作条件的要求。例如，用于飞行器上的齿轮，要满足质量轻、传动功率达和可靠性高的要求，因此必须选择力学性能高的合金钢；矿山机械钟的齿轮传动，一般功率很大、工作速度较低、周围环境中粉尘行量极高，因此往往选择铸钢或铸铁等材料；家用及办公用的机械的功率很小，但要求传动平稳、低噪声或无噪声、以及能再少润滑货物润滑状态下正常工作，因此常选用工程塑料作为齿轮材料。总之，工作条件的要求是选择齿轮材料时首先应考虑的因素。 (2)应考虑齿轮尺寸的大小、毛坯成型方法及热处理和制造工艺。大尺寸的齿轮一般采用铸造毛坯，可选用铸钢或铸铁作为齿轮材料。中等或中等以下尺寸要求较高的齿轮常选用锻造毛坯，可选择锻钢制作。尺寸较小而要求不高时，可选用圆钢作毛坯。 齿轮表面硬化的方法有：渗碳、氮化和表面淬火。采用渗碳工艺时，应选用低碳钢或低碳合金钢作齿轮材料；氮化钢和调质钢能采用氮化工艺；采用表面淬火时，对材料没有特别的要求。 (3)正火碳钢，不论毛坯的制作方法如何，只能用于制作载荷平稳或轻度从几下工作的齿轮，不能承受大的冲击载荷；调制碳钢可用于制作在中等冲击载荷下工作的齿轮。 (4)合金钢常用于制作高速、重载并在冲击载荷下工作的齿轮。 (5)飞行器中的齿轮传动，要求齿轮尺寸尽可能小，应采用表面硬化处理的高强度合金钢。 金属制的软齿面，配对两轮齿面的硬度差应保持为30～50HBS或更多。当小齿轮与大齿轮的齿面具有较大的硬度差（如小齿轮齿面为淬火并磨制，大齿轮齿面为常化或调质），从而提高了大齿轮齿面的疲劳极限。因此，当配对的两齿轮齿面具有较大的硬度差时，大齿轮的解除疲劳许用盈利可提高约20%，但应注意硬度高的齿面，粗糙度值也要相应地减小。 3.5圆柱齿轮强度的简化计算方法 变速器齿轮多数采用渗碳合金钢，其表层的高硬度和芯部的高韧性相结合，能大大提高齿轮的耐磨性及抗弯曲疲劳的能力。在选用钢材及热处理时，对切削加工性能及成本也应考虑。值得指出的是，对齿轮进行强力喷丸处理之后，齿轮弯曲疲劳寿命和解除疲劳寿命都能提高。齿轮在热处理之后进行磨齿，能消除齿轮热处理的变形；磨齿齿轮精度高于热处理前剃齿和挤齿齿轮精度，使得传动平稳、效率提高；在同样符合的条件下，磨齿的弯曲疲劳寿命比剃齿的要高[5]。 3.5.1接触强度计算 用下列公式计算接触强应力 MPa （3.8） 式中：——法面内基圆周切向力，； ——端面内分度圆切向力，； ——计算扭矩，N·mm； ——节圆直径； ——节圆压力角； ——螺旋角； ——齿轮材料弹性模量，2×； ——齿轮接触实际宽度； ，——主动及被动齿轮节圆处齿廓曲率半径，其中： ， ； 、 ——主动及被动齿轮节圆半径。 3.5.2弯曲强度计算 直齿轮用下式计算弯曲应力 MPa （3.9） 斜齿轮用下列公式计算 MPa （3.10） 式中：——圆周力，，; ——应力集中系数，直齿轮取1.65，斜齿轮取1.5； ——摩擦力影响系数，主动齿轮取1.1，被动齿轮取0.9； ——端面周节，； ——法面周节；； ——重合度影响系数，=2。 许用应力为400～850MPa（直齿轮）；180～350MPa（轿车斜齿轮）；100～250MPa （货车斜齿轮）。 3.5.3各个齿轮的强度[12]具体计算如下： （1） 变速器第一轴齿轮(齿轮2)； 端面内分度圆切向力： = = 4468.355N 法面内基圆周切向力： ==5246.5N =16.5 ， =21.5 接触强度 ： =261.6MPa 弯曲强度： ==87.57MPa 选用钢正火加表面淬火处理。 （2）中间轴常啮合齿轮（齿轮23）； 齿轮23与齿轮2啮合其接触强度相等 =261.6MPa 弯曲强度： ==73MPa 选用钢正火加表面淬火处理。 （3）中间轴一档齿轮（齿轮18）； 端面内分度圆切向力： ==13245.7N 法面内基圆周切向力： =14095.8N =10 =33.16 接触强度： =447.6MPa 弯曲强度： ==379.8MPa 选用40Mn调质加表面淬火处理。 （4）第二轴一档齿轮（齿轮12）； 齿轮12与齿轮18啮合其接触强度相等=447.6MPa 弯曲应力==286.2MPa 选用40Mn调质加表面淬火处理。 （5）中间轴二档齿轮（齿轮20）； 端面内分度圆切向力==9055.8N 法面内基圆周切向力==10306.6N =16.7 =32.6 接触强度=318.5 MPa 弯曲强度==162.8MPa 选用钢正火加表面淬火处理。 （6）第二轴二档齿轮（齿轮11）； 齿轮11与齿轮20啮合，其接触强度相等=318.5MPa 弯曲强度==138.6MPa 选用钢正火加表面淬火处理。 （7）中间轴三档齿轮（齿轮21）； 端面内分度圆切向力==7400N 法面内基圆周切向力==7436.0N =23.48 =26.1 接触强度= 265.5MPa 弯曲强度== 113.2MPa 选用钢正火加表面淬火处理。 （8）第二轴三档齿轮（齿轮7）； 齿轮7与齿轮21啮合，其接触强度相等=265.5MPa 弯曲强度==113.2MPa 选用钢正火加表面淬火处理。 （9）中间轴四档齿轮（齿轮22）； 端面内分度圆切向力==5201.5N 法面内基圆周切向力==6105.1N =31.0 =21.5 接触强度=225MPa 弯曲强度==76.2MPa 选用钢正火加表面淬火处理。 （10）第二轴四档齿轮（齿轮6）； 齿轮6与齿轮22相啮合，其接触强度相等=225MPa 弯曲强度==78.9MPa 选用钢正火加表面淬火处理。 3.6 本章小结 本章主要对新型后驱动变速器齿轮的设计及校核，计算了传动比、中心距，按国家标准的规定选择了变速器齿轮的参数。依据所选择的参数首先分配了一档齿轮的齿数，在此基础上对中心距进行了修正，以修正后的中心距再分配其他各档齿轮的齿数，在分配的过程中经过反复的调整，最终确定了各档齿轮的齿数和主要参数，作为变速器齿轮几何尺寸和齿轮应力计算的依据。 第4章 变速器轴的设计 4.1轴的设计 4.1.1轴的功用及其设计要求 变速器在工作是承受力扭矩、弯矩，因此应具备足够的强度和刚度。轴的钢的不足，在负荷作用下，轴会产生过大的变形，影响齿轮的正常啮合，产生过大的噪声，并会降低齿轮的使用寿命。这一点很重要，与其它零件的设计不同。 设计变速器轴时主要考虑以下几个问题：轴的结构形状，轴直径、长度、轴的强的和刚度，轴上花键型式和尺寸。 轴的结构主要依据变速器结构布置的要求，并考虑加工工艺，装配工艺而最后确定。 4.1.2轴的尺寸 轴的直径与支承跨度长度之间关系可按下式选取[1]： 第一轴及中间轴：=0.16～0.18 （4.1） 第二轴： =0.18～0.21 （4.2） 第二轴及中间轴最大轴径： （4.3） 第一轴最细处： （4.4） 第一轴花键部分直径 ： （4.5） 式中：－发动机最大扭矩， －变速器中心距， 4.1.3轴的结构设计 轴的结构形状应保证齿轮、同步器部件及轴承等安装、固定。并与工艺要求有密切关系。 在三轴式变速器中，第一轴通常和齿轮做成一体，前端支承在发动机飞轮内腔的轴承上。其直径根据前轴承内径确定。公差一般选。第一轴花键尺寸与离合器从动盘毂内花键统一考虑。第一轴的长度根据离合器总称轴向尺寸确定。确定第一轴后径时，希望轴承外径比第一轴上常啮合齿圈外径大，便于装拆第一轴。 第二轴前颈通过轴承安装在第一轴常啮合齿圈的内腔里，它受齿轮径向尺寸的限制，前轴颈上安装长或短圆柱滚子轴承或滚针轴承或散滚针轴承。第二轴安装同步器齿毂的花键采用渐开线花键，渐开线花键固定连接的精度要求比矩形花键低，定位性能好，承载能力大，花键齿短，其小径相应增大，可提高轴的刚度。选用渐开线花键是以大径定心更合适。第二轴各档齿轮与轴之间有相对旋转运动，因此，无论装滚针轴承、衬套还是钢件对钢件直接接触，轴的表面粗糙度均要求很高，不应低于0.8。表面硬度不应低于HRC58～63。在一般情况下轴上还应开螺旋油槽，以保证充分润滑。在低档时，齿轮须轴向滑动挂挡（有些变速器）齿轮处，轴上花键采用矩形花键，因为挂挡时，齿轮须轴向滑动，要求定中心好滑动灵活。所以除要求定中心的外径磨削外，一般键齿侧面也需要磨削，而矩形花键键侧面磨削比渐开线花键容易。 第二轴制成阶梯式，便于齿轮安装，从受力和合理使用材料看，这也是需要的。各截面尺寸要避免相差悬殊，轴上供磨削用的砂轮越程槽产生应力集中，易造成轴折断。轻型汽车变速器各档位常用弹性挡圈轴向定位，弹性挡圈定位简单，但拆装不方便，并且与旋转件端面有相对摩擦，同时弹性挡圈亦不能传递很大的轴向力，这是很不利的。因此只在轻型汽车上采用。第二轴尾端螺纹不应淬硬。 轻型汽车（尤其是轿车）为了缩短传动轴的长度，常常将第二轴做得很长，在长的后体设有辅助支承。有些变速器低档、倒档或超速档传动往往不只在后体上。 变速器中间轴有旋转式和固定式两种： 固定式中间轴是根光轴，近期支撑作用，其刚度由安装在轴上的宝塔齿轮结构保证。轴和宝塔齿轮之间用滚针轴承、或短圆柱滚子轴承。轴常轻压于壳体中。因此光轴有两种配合公差的轴径。固定式中间轴用锁片或双头螺柱固定。轻型汽车的中心距较小，壳体上无足够位置设置滚动轴承和轴承盖。因而多采用固定式中间轴。 旋转式中间轴支承在前后两个滚动轴承上，一般轴向力常由后轴承承受。由于中间轴上一档齿轮尺寸较小，常和轴做成一体，成为中间齿轮轴，而高档齿轮则通过键或过盈配合与中间轴结合，以便齿轮损坏后更换。如结构尺寸允许，应尽量用旋转式中间轴而不用固定式中间轴。 我这次设计的中型货车的变速器就是采用的旋转式中间轴。中间轴的前轴承运用圆柱滚子轴承，从前之后依次是常啮合齿轮，四档齿轮，三档齿轮，二档齿轮，一档齿轮由于尺寸较小，就与中间轴制成一体，并且中间轴一档也和倒档齿轮啮合，后轴承使用球轴承，轴后端用螺纹锁紧，再加后轴承改其定位密封作用。 4.1.4接合器设计 设计接合器时主要考虑三个问题：接合器强度、尺寸；换档方便，不允许自行脱档等。 接合器参数选择,接合器采用渐开线齿线，齿形参数应尽量按渐开线花键标准选取。花键模数依使用条件、传递的最大扭矩与同类汽车比较选取。近似公式如下：