变速器设计(计算实例)

二、确定中心距 …………………………………………………………………………2

三、确定齿轮的基本参数  …………………………………………………………………3

四、确定各挡齿轮齿数  ……………………………………………………………………3

五、齿轮的变位与齿轮各参数的确定  ……………………………………………………7

六、齿轮强度校核  …………………………………………………………………………8

七、初选轴的直径  …………………………………………………………………………14

八、轴的强度校核  …………………………………………………………………………15

九、选择轴承  ………………………………………………………………………………18

十、参考文献  ………………………………………………………………………………18

 变速器型号：CAS5-20A型

 各挡传动比：     

 传递的最大转矩：

一、变速器传动机构布置方案的选择

  CAS5-20A型变速器为中间轴式机械变速器，有5个前进挡和1个倒挡。前进挡均带有滑块式同步器。壳体采用前、后对开式结构。具体传动示意图如下：

二、确定中心距

中间距A为中间轴与第二轴的间距

A=  其中为中心距系数，对于货车=8.6～10.6。为0.96。

试选=10.0，则：

  =101.56mm

三、确定齿轮的基本参数

  1、模数

 第一轴常啮合斜齿轮法向模数

 = = =2.73

 取=3.0

 一挡采用直齿轮，则：

 ==3.35

 取m=3.5

 考虑到齿轮的加工方便，不少变速器采用几种模数。即抵挡齿轮用大模数，高档齿轮采用小模数。变速器所用模数大致范围：轻型货车为2.5～3.5

 所以最终确定：第一挡和倒挡齿轮采用直齿，模数m=3.5；

 其余各挡齿轮、常啮合齿轮模数=3.0；

  2、压力角

 因国家规定的标准压力角为20º，所以变速器齿轮普遍采用的压力角为20º，即=20º。

  3、螺旋角

 对于货车斜齿轮螺旋角的初选范围为=18º～26º

 初选螺旋角=20º

  4、齿宽

 根据齿轮模数m（）的大小来选定齿宽：

 直齿b=，为齿宽系数，取为4.5～8.0

 斜齿b=，取为6.0~8.5

 所以初选：======24mm

 ======28mm

 ===倒挡  b==28mm

四、确定各挡齿轮齿数

◆= 

直齿=  =52.23

对于中型货车，初选=13

 ==39.23  取整=40

◆修正中心距

 =

             =92.75mm            取整A=93mm

◆常啮合齿轮副齿轮确定

== ………………1

A===93  ………………2

  联立1、2得：

 ==38

  此时，==5.568

 与设计传动比一致

  修正螺旋角：==0.9516

 则：=19º12´48”

◆二挡齿轮副齿数确定

 =  = ……………1

 =……………2

 = ……………3

 联立1、2、3得：

 =15.48º 取整后， ==36 

 则  ==2.832

 与设计传动比一致

 修正螺旋角：=   则  =17.º

◆三挡齿轮副齿数确定

= =  ……………1

A= =……………2

=  ……………3

联立1、2、3得： 

 =19.85º 取整后，  ==28

 则 = =1.634

 与设计传动比一致

 修正螺旋角：=  

 则  =17.46º

◆四档为直接挡

◆五挡齿轮副齿数确定

 = =  ……………1

 Ａ= =……………2

 =  ……………3

联立1、2、3得： 

 =24.87º 取整后， ==18

 则 = =0.794

 与设计传动比一致

 修正螺旋角：  = 

 则 =25.12º

◆倒挡齿轮副齿数确定

             m=3.5    初选  =21

 则：

=

=

  =5.011

 则：=1.637 ……………1

 为了保证不发生干涉：

 = 

 =

 可得：

 6……………2

 联立1、2得：

 =39.295

 取整 =24

 =39

 则：     

 =

 与设计传动比相差不大

◆最终各挡传动比为：

 ==2.832

 ==1.000

 ==4.974

 中间轴与第二轴中心距：

 中间轴与倒档轴中心距：

 =

 取整后  =60mm

 倒档轴与第二轴中心距：

 ==110.25mm

 取整后 =110mm

五、齿轮的变位与齿轮各参数的确定

中间轴一档小齿轮=13，产生根切，应采用变位

  最小变为系数:

 =  =0.235

为保证中心距不变和计算方便，取一对相啮合齿轮的总变位系数为0

变为系数越大，正变位齿轮的强度越大，但相对应的负变位齿轮强度越小，故在保证不根切和齿轮强度的情况下，适当选取变为系数。

  故选择变位系数=0.4

  利用下列公式计算各齿轮的参数：

 对于变位齿轮：

六、齿轮强度校核

 、轮齿弯曲强度计算：

 许用应力范围：

 货车常啮合齿轮和高挡齿轮：许用应力100~250Mpa

 一挡、倒挡齿轮：许用应力400~850Mpa

●常啮合齿轮副

 齿轮1       

=1.50  =2.0  查表得y=0.134

 pa

 满足强度要求

 齿轮2

 查表得 y=0.153

 pa

 满足强度要求

●一挡齿轮副

 齿轮9

 查表得  y=0.124

 pa

 满足强度要求

 齿轮10

 查表得  y=0.155

 pa

 满足强度要求

●二挡齿轮副

 齿轮7：

 查表得  y=0.148

 =221.85Mpa

 满足强度要求

 齿轮8：

 查表得  y=0.136

 pa

 满足强度要求

●三挡齿轮副

 齿轮5：

 查表得  y=0.14

 pa

 满足强度要求

 齿轮6：

 查表得  y=0.145

 pa

 满足强度要求

●五挡齿轮副

 齿轮3：

 查表得  y=0.144

 =187.17

 满足强度要求

 齿轮4：

 查表得  y=0.158

 pa

 满足强度要求

●倒挡齿轮副：

齿轮11：

 （y=0.115）

满足强度要求

齿轮12：

 满足强度要求

齿轮13：

 （y=0.148）

满足强度要求

压力偏大，将.调整为

此时：满足强度要求

2齿轮接触应力计算：

许用接触应力：一档和倒档:1900~2000Mpa

 常啮合齿轮和高档：1300~1400Mpa

a 常啮合齿轮副：

 满足接触应力要求

b 一档齿轮副;

 满足接触应力要求

c 二档齿轮副：

 满足接触应力要求

d 三档齿轮副：

 满足接触应力要求

e 五档齿轮副：

 满足接触应力要求

f 倒档齿轮副：

  齿轮10、11：

 满足接触应力要求

 齿轮12、13：

 满足接触应力要求

七.初选轴的直径：

 第二轴： 

(取d=62 mm)

 第一轴和中间轴：  

(取d=40 mm)

 又第一轴和中间轴： 故L=222~250 mm

 第二轴：  故L=285.7~333 mm

八.轴的强度校核：

 选择校核档工作副的第二轴：

 轴的受力简图：

1. 

2、求支反力

 对A点求矩

  得

  得

   得

  得

3、弯矩图、扭矩图

4、校核

 则：  

 则按第三强度准则可得：

 故满足强度要求

九、选择轴承

第一轴采用深沟球轴承    276-1994

第二轴后端采用圆柱滚子轴承  N209E  283-1994

中间轴采用圆锥滚子轴承  297-1994

十、参考文献

1、张炳力 《汽车设计》  合肥工业大学出版社 10年8月

2、陈家瑞 《汽车构造》  机械工业出版社 年1月

3、濮良贵  纪名刚 《机械设计》 高等教育出版社  2006年5月

4、朱家诚 《机械设计课程设计》  合肥工业大学出版社  2005年8月

 、 朱诗顺 《机械课程设计简明手册》  化学工业出版社  2006年8月