saori-黄牛票
本科生毕业设计（论文）
摘
要
随着石油资源的日益减少和环境保护要求的提高，电动汽车的发展越来越受到
人们的重视，以往对于纯电动汽车的研究主要集中在能量存储系统，电驱动系统和
控制策略的研究开发方面。然而，在动力电池和其他技术取得有效突破之前，对动
力传
动系统部件的设计参数进行研究是提高电动汽车性能的重要手段之一。变速器
是汽车重要
的传动系组成，在较大范围内改变汽车行驶速度的大小和汽车驱动轮上
扭矩的大小。
本设计的变速箱采用两轴式两挡和锁环式同步器换挡，这种布置形
式缩短了变
速器轴向尺寸，在保证挡数不变的情况下，减少齿轮数目，从而使变速器结构
更加
紧凑。电动汽车的变速器与普通变速器相比，其结构有所不同。因为驱动电机的旋<
/p>
向可以通过电路控制实现变换，所以电动汽车无需内燃机汽车变速器中的倒档而设
置倒档轴，只需应用电机反转来实现倒车行驶。设计中利用已知参数确定变速器各
挡传动比、中心矩，齿轮的模数、压力角、齿宽等参数，由中心矩确定箱体的长度、
高度、轴径，对轴和各挡齿轮进行校核，绘制出装配图及零件图。结论表明，变速
器
齿轮及各轴尺寸达到设计要求，
齿轮及各轴强度的校核满足强度要求，
< br>结构合理。
同时本设计对电
动汽车的动力传动系统进行了匹配设计计算，计算结果表明达
到性能要求。
关键词
：
电动汽车；传动系；变速箱；匹配
I
本科生毕业设计（论文）
Abstract
With oil resources
dwindling and environmental improvement, the
development of
electric
vehicles
is
receiving
increasing
attention,
in
the
past,
pure
electric
vehicle
for
research
mainly
concentrated
in
the
energy
storage
system,
electric
drive
systems
and
control
research
and
development
strategy .
However,
in
the
motive
power
and
other
technical breakthroughs made effective
before the powertrain components of the design
parameters
of
the
study
is
to
improve
the
performance
of
electric
vehicles,
one
of
the
important
means.
Transmission
is
important
automotive
powertrain
components,
a
change in a wide range of
size of vehicle speed and torque of the motor
vehicle wheel
size.
The
design
of
a
two-axis
of
the
transmission
block
and
the
two
lock
ring
synchronizer shift, the layout of the
form of reducing the transmission of axial size,
while
ensuring the same block a few
cases, to reduce the number of gears, so that
transmission
structure
compact.
The
transmission
of
electric
vehicles
as
compared
with
ordinary
transmission, its
structure is
different.
Because of the rotary drive motor
circuit can be
controlled
to
achieve
the
transformation,
so
no
internal
combustion
engine
for
electric
vehicles
in
the
automobile
transmission
and
set
up
reverse
reverse
axis,
simply
the
application of inversion to achieve the
reversing motor traffic. Known parameters of the
design
of
transmission
of
the
block
to
determine
the
transmission
ratio,
the
center
moment, the modulus gear, pressure
angle, tooth width and other parameters determined
by the central
moment
of the box length,
height,
shaft
diameter, the
gear
shaft
and the
block to
check, drawn plans and parts assembly. Concluded
that the transmission gears
and
the
shaft
size
to
meet
the
design
requirements,
the
gear
shaft
and
checking
the
strength to meet the strength
requirements of a reasonable the same time, the
design of a matching calculation
results show that the performance requirements to
meet.
Key words: electric
vehicle
；
gearbox
；
powertrain
；
matchin
II
本科生毕业设计（论文）
目
录
第
1
章
绪论
.........................
...............................
1
1.1
电动汽车的简介
.............................................
...
1
1.2
电动汽车传动装置的特点
........................................
1
1.3
电动汽车变速器的功用
..........................................
1
第
2
章
电动汽车动力传动系统匹配计算
................................
1
2.1
计算最高车速
..............................................
....
1
2.2
车辆加速时间的计算
...........................................
.
2
2.3
车辆爬坡的计算
.............................................
...
2
2.4
续驶里程的计算
.............................................
...
2
第
3
章
电动汽车变速器设计方案及论证
................................
3
3.1
电动汽车变速器的要求：
........................................
3
3.2
变速器设计方案论证
...........................................
.
3
第
4
章
变速器各主要参数的设计计算及校核
............................
6
4.1
主要参数设计
.
................................................ .
6
4.2
齿轮强度计算
..............................................
...
10
4.3
确定轴的尺寸
..............................................
...
13
第
5
章
同步器的设计
...............................................
15
5.1
同步器的工作原理
.
............................................
15
5.2
同步器的功用同步器的种类
.....................................
16
5.3
同步器的参数的确定
.
..........................................
16
5.3.1
摩擦因数
..............................................
...
16
5.3.2
同步环主要尺寸确定
.......................................
17
第
6
章
变速器操纵机构
.............................................
19
6.1
对变速器操纵机构的要求
......................................
19
6.2
直接操纵手动换挡变速器
......................................
19
6.3
远距离操纵手动换挡变速器
....................................
20
III
本科生毕业设计（论文）
6.4
变速器自锁、互锁、倒挡锁装置
................................
20
6.4.1
自锁装置
..............................................
...
20
6.4.2
互锁锁装置
.............................................
..
21
第
6
章
变速器轴承
.................................................
22
第
8
章
变速器的润滑与密封
.........................................
23
第
9
章
零件的加工工艺
.............................................
24
9.1
齿轮轴加工工艺
.
< br>..............................................
24
9.2
齿轮加工工艺
..............................................
...
25
9.3
端盖加工工艺
..............................................
...
26
第
10
章
结
论
..
..................................................
.
27
参考文献
.......
..................................................
.
28
致
谢
..........................
...................................
30
附录
1
计算程序
............
........................................
31
动力传动系统匹配程序
............................................
31
齿轮校核程序
.......
.............................................
33
齿轮参数计算程序
................................................
33
附录
2
专业外文语翻译
.........
.....................................
35
译文一：纽约时报
................................................
35
译文二：
.........
...............................................
42
IV
本科生毕业设计（论文）
第
1
章
绪论
1.1
电动汽车的简介
电动
汽车
是指
以车
载
电源
为动
力，
用电
机
驱动
车轮
行驶
，符
合
道路交
通、
安全
法规
各项
要
求的
车辆
。电
动汽
车
的优
点是
：它
本身
不
< br>排放
污染大
气的
有害
气体
，即
使
按所
耗电
量换
算为
发
电厂
的排
放，
除硫<
/p>
和
微粒
外，其
它
污
染物
也显
著减
少
，由
于电
厂大
多建
于
远离
人口
< br>密集
的城
市
，对
人类伤
害较
少，
而且
电厂
是
固定
不动
的，
集中
的
排放
，清
除各
种有
害<
/p>
排放
物较容
易，也已
有了
相关
技
术。由于
电力
可以
从
多种
一次
能源
获得
，如煤
、核
能、
水力
、风
力等
，解
除
人
们
对石
油资
源日
见
枯竭
的担
心
。
电动
汽
车还
可以充
分利
用晚
间用
电低
谷
时富
余的
电力
充电
，
使发
电设
备日
夜都
能
充分
利用，
大大
提高<
/p>
其经
济效
益
。有
关研
究表
明，
同
样的
原油
经过
粗炼
，
送至
电厂发
< br>电，
经充
入电
池，
再
由电
池驱
动汽
车，
其
能量
利用
效率
比经
过
精炼
变为汽
油，
再经
汽油
机驱
动
汽车
高
，
因此
有利
于
节约
能源
和减
少二
氧
化碳
的排
量，
< br>正是
这些
优点
，使
电
动汽
车的
研究
和应
用
成为
汽车
工业
的一
个
“
热
点
”
。
1.2
电动汽车传动装置的特点
电动
汽车
传动
装置
的
作用
是将
电
动
机的
驱
动转
矩传
给汽
车的
驱
动轴，
当采
用电
动轮
驱动
时
，传
动装
置的
多数
部
件常
常可
以忽
略。
因
为电
动机可
以带
负载<
/p>
启动
，所
以
电动
汽车
上无
需传
统
内燃
机汽
车的
离合
器
。因
为驱动
< br>电机
的旋
向可
以通
过
电路
控制
实现
变换
，
所以
电动
汽车
无需
内
燃机
汽车变
速器
中的
倒档
。当
采
用电
动
机
无级
调速
控
制时
，电
动汽
车可
以
忽略
传统汽
车的
变速
器。
在采
用
电动
轮驱
动时
，电
动
汽车
也可
以省
略传
统
内燃
机汽车<
/p>
传动
系统
的差
速
器
。
1.3
电动汽车变速器的功用
(1)
改变
传动
比，
满
足不
同行
驶条
件对
牵
引力
的需
要，使
发动
机尽
量工
1
本科生毕业设计（论文）
作在
有利
的工
况下
，
满足
可能
的行
驶速
度
要求
。
<
/p>
在
较大
范围
内改
变汽
车行
驶速
度的
大小
和汽
车
驱动
轮上
扭矩
的大
< br>小
。由
于汽
车行
驶条
件
不同
，要求
汽车
行驶
速度
和驱
动
扭矩
能在
很大
范围
内
变化
。例<
/p>
如，
在高
速
路上
车速应
能达
到
100km/h
，而
在市
区内
，车
速常
在
50km/
h
左
右。空
车在
平直
的公
路
上行
驶时
，行
驶阻
力
< br>很小
，则
当满
载上
坡
时，
行驶
阻力
便很
大
。而
汽车发
动机
的特
性是
转速<
/p>
变
化范
围较
小，
而转
矩
变化
范
围
更不
能满
足
实际
路况需
要。
(3)
中断
动力
传递，在
电
动机
起动，怠速
运转
，汽车
换档
或需
要停
< br>车进
行动
力输
出时
，中
断
向驱
动轮
的动
力传
递
。
(4)
实现
空档
，当离
合器
接合
时，
变速
箱
可以
不输
出动
力。例
如，可以
保证
驾驶
员在
电
动
机
不熄
火时
松开
离合
器
踏板
离开
驾驶
员座
位
。
汽车
变速
器
是
通过
改
变传
动比
，适
应在
起
步、
加速
、行
驶以
及
克服各
种道
路阻
碍等
不同
行
驶条
件下
对驱
动车
< br>轮
牵引
力及
车速
不同
要
求的
需要。
通
俗
上
分
为
手
动
变
速
器
(MT)
，
< br>自
动
变
速
器
(AT)
，
手
动
/
自
动
变
速
器
，<
/p>
无
级
式变
速器<
/p>
。
变
速器
能
汽车
倒挡
行驶
；利
用
空挡
，中
断
动
力传
递
，能
使汽车
启动
行驶
，怠
< br>速，
提
高速
度等
。
2
本科生毕业设计（论文）
第
2
章
电动汽车动力传动系统匹配计算
汽车
的动
力性
是指
汽
车在
良好
的路
面上
直
线行
驶时
由汽
车受
到
的纵向
外力
决定
的，
所能
达
到的
平均
行驶
速
度
。
汽车
是一
种高
效率
的
运输
工具，
运输
效率<
/p>
的高
低在
很
大程
度上
取决
于汽
车
的动
力性
。所
以，
动
力性
使汽车
< br>各种
性能
中最
基本
、
最重
要的
性能
。
普通
汽车
的动
力性
能
指标
包括
最高
车速
、
加速
时间
、和
最大<
/p>
坡
度。但
对于
电
动
汽车
还必
须
包括
续驶
里程
。
2.1
计算最高车速
?
F
?
?
ma
?
mb
?
g
cos
?
?
f
?
?
ma
< br>?
ma
?
g
sin
?
?
CdAua
其
中
：
?
F
为车辆
行驶
的
总阻
力，
N
；
2
21
.
15
?
?
（
ma
?
mb
）
dua
3
.
6
dt
(2-1)
ma
为出
去电
池组
的整
车
质量
，
kg
；
ma
=845kg
；
mb
为电
池组
质量
，
kg
；
mb
=400kg
；
f
为
滚动
阻力
系数
；
f=0.013
；
?
为坡
道角
；
?
=15%
；
Cd
为空
气阻
力系
数
；
Cd=0
.35
；
A
为
迎风
面积
；
A=1.5
；
ua
< br>为行
驶车
速，
km/h
；
ua=45
；
?
为车
辆旋
转质<
/p>
量换
算
系数
：<
/p>
2
2
?
?
1
?
?
I
w
mr
2
?
I
f
i
< br>g
i
0
?
T
mr
2
(2-2)
其
中
：
I
f
为飞轮
转动
惯
量
，
I
f
?
0
.
7
；
I
w
为车轮
转动
惯
量
，<
/p>
I
w
?
0
.
5
；
i
0
为主减
速比
，
i<
/p>
0
?
4
.
714
；
F
t
?
?
F
n
m
?
n
max
u
a
?
0
.
377
rn
m
i
0
?
91
.
2
km/h
其
中
：
Ft=
主驱
动电
机
一
最大
限流
工作
时
车辆
获得
的驱
动力
；
1
本科生毕业设计（论文）
n
m
为主
驱动
电机
的工
作
转速
，
r/min
；
n
m
=3567rpm
n
为主
驱动
电机
的最
高
工
作
转速
，
r/min
< br>；
n
max
=6000rpm
max
r
为车
轮半
径；
r=0.2724
i
0
为主
减速
比；
i
0
?
4
< br>.
714
2.2
车辆加速时间的计算
t
?
1
3
.
6
?
v
2
v
?
?
?
ma
?
mb
?
F
?
< br>?
ma
?
mb
< br>?
gf
?
C
A
a
2
21
.
1
t
d
u
15
?
du
a
其
中
：
v
1
加速行
驶起<
/p>
始
车速
m/h
，
v
1
=0
v
2
加速
行驶
终止<
/p>
车速
m/h
，
v
2
=45 km/h
2.3
车辆爬坡的计算
由公
式计
算得
：
F
2
t
?
C
d
u
a
21
.
15
?
ma
?
mb
?
g
1
?
f
2
i
?
tan
?
?
tan
?
arcsin
?
?
?
arctan
f
?
= 15.5%
2.4
续驶里程的计算
s
?
E
e
< br>?
w
b
m
b
?
ma
?
mb
?
e
0
=113km
其
中
：
E
为电
池组
充
满电
时的
总能
量，
kwh
，
E=16kwh
；
< br>e
为
电动
车辆
< br>单位
里
程能
耗，
kwh/kw
；
w
b
为电
池比
能量
，
wh/kg
，
w<
/p>
b
=36.7
wh/kg
；
e
0
为电
动车
辆行
< br>驶的
比
耗，
kwh/
km
。
2
(2-3)
(2-4)
(2-5)
(2-6)
本科生毕业设计（论文）
第
3
章
电动汽车变速器设计方案及论证
3.1
电动汽车变速器的要求：
正确
选择
变速
器的
挡
位数
和传
动
比
，使
之
与
电
动机
参数
优化
匹
配，以
保证
电
动
汽车
具有
良
好动
力性
能；
1
）保
证汽
车有
< br>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<
/p>
）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<
/p>
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
。
除此
以外
，变
速器
还
应当
达
到
轮廓
尺寸
和
质量
小，
制造
成本
低
，维修
方便<
/p>
的目
标
。
满足<
/p>
汽
车有
必要
的动
力性
和
经济
性
指
标，
这与
变
速器
的档
数，
传动
比范
围和
各挡
传
< br>动比
有关
。
汽
< br>车工
作
的道
路条
件越
复杂
，
比功
率越
小，
变速
器的
传动
比范
围
越大
。近
年来
，变
速
器操
纵机
构有
向自
动
操纵
方向发
展的
趋势
。
为
满足
以
上使
用性
能要
求，
本
变速
器采
用有
级式
变
< br>速器
。变速
器由
变速
传动
机构
和
操纵
机构
构成
。变
速
器传
动机
构包
括换<
/p>
挡
齿轮
、传动
齿
轮
、传
动轴
。实
现
操作
需要
避免
、避
免
冲击
布置
< br>的同
步器
，
操纵
机构还
要求
有自
锁和
互锁
装
置。
轿
车
多采
用两
轴
式变
速器
，货
车多
采
用三
轴式变
速器
。同
步器
设计
采
用锁
环式
同步
器。
3.2
变速器设计方案论证
1
）传
动机
构布
置方
案分
析
变速
器传
动机
构有<
/p>
两
种分
类方
法。
根据
轴
的形
式
不
同，
分为
固
定轴式
和旋
转轴
式（
< br>常配
合
行星
齿轮
传动
）两
类
。固
定轴
式又
分为
两
轴式
，中间
3
本科生毕业设计（论文）
轴式
，双
中间
轴式
变
速器
。固
定轴
式应
用
广泛
，其
中
两
轴式
变
速器
多用于
发动
机前
置前
< br>轮驱
动
的汽
车上
，
中
间轴
式
< br>变速
器
多
用于
发动
机前
置后
轮驱
动的
汽车
上。
旋转
轴
式主
要用
于液
力机
械
式变
速器
。与
中
间
轴
式变
速器比
较，<
/p>
两轴
式变
速器
有
结构
简单
，轮
廓尺
寸
小，
布置
方便
。此
外
，因
为其经
过
一
对齿
< br>轮啮
合传
递
动力
，故
传动
效率
高
同时
噪声
也低
。三
轴
式变
速器与
两轴
式相
比各
挡多
了<
/p>
一对
齿轮
传动
，
因
而
传递
机械
效率
低噪
声
大。
所以选
择
本
设计
两轴
式双
挡
变速
< br>器。
2)
变速
器主
要参
数
的选
择
(1)
档
数
增加
变速
器的
档数
能
改善
汽车
的动
力性
和
经济
性。
档数
越多
，
< br>变速器
的结
构越
复杂
，并
且
是尺
寸轮
廓和
质量
加
大。
同时
操纵
机构
复
杂，
而且在
使用
时
换
档频
率也
增
高。
由于
电动
汽车
的
发展
起步
晚，
< br>受技
术
限制
所以选
用两
挡变
速箱
，倒
挡
由电
机反
转来
实现
。
(2)
传
动比
范围
变
速
器
的
传
动
比
范
围
是
指
变
速
器
最
低
< br>档
传
动
比
与
最
高
档
转
动
比
的
比
值。
转动
比范
围的
确
定与
选定
的
发
动机
参
数，
汽车
的最
高车
速
和使
用条件
等因
素有
关。
(3)
中
心距
A
对
两
轴
式
变
速
器
,
是
输
入
轴
与
第
二
轴
之
< br>间
的
距
离
称
为
变
速
器
中
心
距
.
其
大
小
不
仅
对
变
速
器
的
外
形
< br>尺
寸
,
体
积
和
质
量
大
小
,
而
且
对
轮
齿
的
接
触
强
度
有
影响
。中
心距
越小
，
齿轮
的接
触应
力大
，
齿轮
寿命
短。
最小
允
许中
心距当
有保
证
齿
轮有
必要
的
接触
强度
来确
定。
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
，
可更
据变
速器
的档
数
，传动<
/p>
比和
传动
方案
来
分
配
各档
齿轮
的齿
数。
两
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
。
4)
变速
器的
设计
与
计算
(1)
齿
轮的
< br>损坏
形式
轮齿
折断
，齿
面疲
劳
剥落
，移
动换
档齿
轮
端部
破坏
。
轮齿
折断
分两
种：
轮
齿受
足够
大的
冲击
载
荷作<
/p>
用，
造成
轮齿
弯
曲折
断；
轮齿
再重
复载
荷作
用
下齿
根产
生疲
劳裂
< br>纹
，裂
纹扩
展深
度逐
渐
加大
，然后
出现
弯曲
折断
。前
者
在变
速器
中出
现的
很
少，
后者<
/p>
出现
的多
。
(2)
齿
轮强
度计
算
与其
他机
械行
业相
比
，不
同用
途汽
车的
变
速器
齿轮
使用
田间
仍
是相
似
的。此
外，机车
变速
器齿
轮用
的材
料，
热
处理
方法，加工
方法
，精度
级别
，
4
本科生毕业设计（论文）
支承
方式
也基
本一<
/p>
致
。如
汽车
变速
器齿
轮
用低
碳
钢
制作
，采
用
剃赤
和磨赤
精加
工
，
齿
轮表
面
采用
渗碳
淬火
热处
理
工艺
，齿
< br>轮精
度
为
JB179
—
83
，
6
级
和
7
< br>级
。
5)
轴承
的选
择
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
轴套
等。
至于
何
处应
当采
用何
种轴
承
，是
受结
构限
制并
随<
/p>
所承
受的载
荷特
点不
同而
不同
。
汽车
变速
器结
构紧
凑
，尺
寸小
< br>，采
用尺
寸
大些
的轴
承结
构受
限
制，常
在布
置上
有困
难。
如
变速
器的
第二
轴前
端
支承<
/p>
在第
一轴
常啮
合
齿轮
的内腔
中，
内腔
尺寸
足够
时
可布
置圆
柱滚
子轴
承
，若
空间
不足
则采
用
滚针
轴承。
变速
器第
一轴
前端
支
承在
飞轮
的内<
/p>
腔里
，
因有
足够
大的
空间
长
采
用
球轴承
来承
受向
力。
6
）变
速器
操纵
机构
< br>根据
汽车
使用
条件
的
需要
，驾
驶员
利用
变
速器
的操
纵机
构完
成
选挡和
实现
换挡
或退
到空
挡
的工
作。
变速
器操
纵机
构应
当
满足
如下
主要
要求
：
换挡
时只
能挂
人一
个
< br>挡位，
换挡
后应
使齿
轮在
全
齿长
上啮
合，
防止
自
动脱
挡或
自动
挂挡
，
防止
误挂倒
挡，
换
挡
轻便
。
用
于
机械
式变
速器
的
操纵
机构
，常
见的
是
由变
速杆
< br>、拨
块、
拨
叉、变
速叉
轴及
互锁
、自
锁
和倒
挡锁
装置
等主
要
件组
成，
并依
靠驾
驶
员手<
/p>
力完成
选挡
、换
挡或
退到
空
挡工
作，
称为
手动
换
挡变
速器
。
5
本科生毕业设计（论文）
第
4
章
变速器各主要参数的设计计算及校核
4.1
主要参数设计
1)
传
动比
范围
变
速
器
的
传
动
比
范
围
是
指
变
速
器
最
低<
/p>
档
传
动
比
与
最
高
档
转
动
比
的
比
值。
最高
档通
常是
直
接挡
，传
动比为
1.0;
有的
变速
器最
高档
是
超
速
档，传
动比
为
0.7~0.8
。
本
设计
选用
直接
档，
传
动比
为
1
，
即减
速比
为
1
。
T
max
?
1
?
T
G
(
f
cos
?
max
?
sin
?
max
)
r
(4-1)
可得
< br>经传
动系
输出
最
小转
矩为
443.3178N*m
。由
T
?
30*4.388*1.2*
i
g
?
443.3178
(4-2)
得
到
i
g
?
2.4905
。
所以
，新
设计
变
速
器
两个
档位
传动
比分
别
为
1
和
2.4905
取
1
和
2.5
。
2
）中
心距
的计
算
中心
距对
变速
器的
尺
寸及
质量<
/p>
有直
接影
响
，所
选的
中心
距、
应
能保证
齿轮
的强
度。两
轴
式
变速
< br>器的
中心
距
A
< br>（
mm
）可
根据
对已
有
变速
器的
统计
而得
出的
经验
公式
初
定：
A
A
3
T
I
(4-3)
?
K
max
式
中
K
A
---
-
中
心距
系数
。
对
轿车
，
K
A
=8.9~9.3
；
对货
车，
K
A
=8.6~9.6
；
对多
档主
变速
器，
K
A
=9.5~11
；在
此取
K
A
=9.3
。
式
中
T
I
max
----
变速
器
处于
一档
时的
输出
扭
矩：
T
Im
ax
?
T
e
max
i
gt
?
?
107
?
2
.
5
?
0
.
93
?
248
.
775
故可
得出
初始
中心
距
A=
58.5mm,
取
60mm
。
3
）外
型尺
寸
变速
箱的
横向
外型
尺
寸，
根据
齿轮
直径
以
及换
挡机
构的
布置
初
步确
定。
影响
变速
箱壳
体轴
向
尺寸
的因<
/p>
素有
挡数
、
换挡
机构
形式
以及
齿
轮形
式。
另
外根
据变
速箱
在电
动
汽车
中的
安装
< br>空间
来
设计
。
< br>
4
）齿
轮参
< br>数
6
N
﹒
m
本科生毕业设计（论文）
(1)
模
数
齿轮
模数
是一
个重
要
参数
，并
且影
响它
的
选取
因素
有很
多，
如
< br>齿轮的
强度
、
质
量、
噪声
和
工艺
要求
等。
根据
变
速器
用齿
轮模
数的
范
围
（
见表
4-1
、
表
4-2
）
及计
算得
本
设计
所用
变速
箱齿
轮
模数
如下
：
斜齿
轮：
m
n
?
0
.
47
3
Te
max
?
0
.
47<
/p>
3
107
?
2<
/p>
.
23
根据
汽车
设
计书
P91
的
表格
选择
第一
系列
的模
数
所以
取
m
n
?
2
.
5
直齿
轮：
m
?
3<
/p>
表
4-1<
/p>
汽
车
变
速
器
齿
轮
的
法
向
模
数
mm
车
型
乘
用
车
的
发
动
机
排
量
V/L
1.0>V>1.6
模<
/p>
数
ma/mm
表
4-2
汽
车
变
速
器
常
用
的
齿
轮
模
数
mm
第
一
系
列
第
二
系
列
1.00
1.25
1.5
2.0
2.5
2.75
3.0
2.25~2.75
1.6>V>2.5
2.75~3.00
< br>货
车
的
最
大
总
质
量
m
a/t
力角 <
br>β 按表
<
br>器
6.0
3.50~4.50
Ma>14.0
4.50~6.00
1.75
2.25
(2)
齿形
、压
α
、螺
旋角
和齿
宽
b
汽车
变速
器
齿
轮的
齿形
、压
力角
、及
螺
旋角
4-3
选取
。
表
4-3
汽
车
变
速
齿
轮
的
齿
形
、
压
力
角
与
螺
旋
角
齿
形
压
力
角
α
14.5
°，
15
°<
/p>
轿
车
<
/p>
高
齿
并
修
形
的
齿
形
16
°，
16.5
°
GB1356-78
< br>规
定
的
标
准
一
般
货
车
齿
形
25
°～
45
°
螺
旋
角<
/p>
β
20
°
20
°～
30
°
低
档
、倒<
/p>
档
齿
轮
22.5
°，
重
型
车<
/p>
同
上
25
°
<
/p>
小
螺
旋
角
7
本科生毕业设计（论文）
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
< br>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
。在
本设
计中
变速
器齿
轮
压力
< br>角
α
取
15
?
,
啮合
套或
同步
器
取
30
°；斜
齿轮
螺
旋角
β
取
20
°。
应该
注意
的是
选择
斜
齿轮
的螺
旋角
时应
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
去
右旋
，而
第一
轴和
第
二轴
上的的
斜齿
轮去
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
载能
力，
b
加
大，
齿
的承
载能
力增
高。<
/p>
但试
验表
明
，在
齿宽
增大
到一
定
数值
后，
由于
载荷
分
配不
均匀，
< br>反而
使齿
轮的
承载
能
力降
低。
所以
，在
保
证齿
轮的
强度
条件
下
，尽
量选取
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
< br>来选
定齿
宽：
直
齿
b=(4.5~8.0)m
，
mm
b=8
×
3=24mm
斜
齿
b=(6.0~8.5)m
，
mm
b=7
×
2.5=17.5mm
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。
5)
齿轮
齿数
的确
定
在初
选了
中心
距、
齿
轮的
模数<
/p>
和螺
旋角
后
，可
根据
预先
确定
的
变速器
档数
、传
动比
和结
构
方案
< br>来分
配各
档齿
轮
的齿
数。
下面
结合
本
设计
来说明
分配
各档
齿数
的方
法
。
图
4.1 <
/p>
变
速器
结构
简图
(1)
确
定
一档
齿轮
的
齿数
（如
图
3.1
）
一档
传动
比
8
本科生毕业设计（论文）
i
g1<
/p>
?
Z
2
Z
1
(4-4)
为了
< br>确定
Z1
和
Z2
的齿
数，
先求
其齿
数
和
Z
?
:
Z
?
?
2
A
m
(4-5)
其
中
A
=59mm
、
m
=3
；
故
有
Z
?
?
39<
/p>
.
33
i
1
?
2
.
5
?
Z
2
Z
1
；
< br>Z
1
?
Z
2
?
39
.
3
；
Z
1
?<
/p>
11
.
2
；
Z
2
?
28
.
1
。
取
Z
1
?
11
；
Z
2
?
28
。
上面<
/p>
根据
初选的
A
及
m
计算出
的
Z
?
可能
不是
整
数
，将
其调
整
为整
数
后，看
出中
心距
有了
变化，这时
应从
Z
?
及齿
轮变
位系
数反
过来
计
算中
心距
A
，再
以
这个
修正
后
的中
心距
作为
以后
计
算的
依据
。
这
里
Z
?
修正
为
39
，反
推出
A=60mm
。
(2)
确定
< br>其他
档位
的
齿数
二档
传动
比
的
计算
A
?
m
n
(
Z
1
?
Z
2
)
2
< br>cos
?
(4-6)
Z
3
?
Z
4
?
2
A
co
s
?
m
n
?<
/p>
2
?
59
?
cos
20
?
2<
/p>
.
5
?
44
.
35
(4-7)
i
2
?
Z
4
Z
3
?
1
Z
3
?
Z
4
?
22
(3)
齿轮
变位
系
数
的
选择
齿
轮
的变
位是
齿轮
设
计中
一个
非常
重要
的
环节
。采
< br>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<
/p>
用平稳
性，
耐磨
性、
抗胶
合
能力
及齿
轮的
啮合
噪
声。
变位
齿轮
< br>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<
/p>
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<
/p>
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
< br>。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<
/p>
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<
/p>
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
< br>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<
/p>
，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
< br>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
< br>大接触
9
本科生毕业设计（论文）
强度
和抗
胶合
剂耐
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
< br>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<
/p>
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
更总
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
< br>收
冲击
振动
，故
噪声
要
小些
。
根据
上述
理由
，为
降
低噪
声，
变速
器中
除
去一
、二
档和
倒档
以
外的其
他各
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。
其中
，一
档主
动齿
轮
10
的齿
数
Z10
，
因此
一档
齿轮
需要
变
位。
变位
系数
?
?
17
?
Z
17
(4-8)
式
中
Z
为
要变
位的
齿轮<
/p>
齿数
。
因为<
/p>
齿轮
1
的
齿数<
/p>
为
11
，所
以会
发生
根切
，所
以需
要变
位
。变
为系
数
为
?
?
(
17
?
1
1
)
17
?
0
.
35
。
4.2
齿轮强度计算
齿轮
的强
度计
算与
校
核与
其他
机械
设备
使
用的
变速
器比
较，
有
所不
同。
但
不
同用
途汽
车的
变
速器<
/p>
齿轮
使用
条件
仍
是相
似的
。此
外，
汽
车变
速器齿
轮所
用的
材料
、热
处
理方
法、加工
方法
、精度
等级
、支
撑方<
/p>
式
也基
本一
致。
如汽
车变
速器
齿轮
用
低碳
合
金
钢制
造，
采
用剃
齿或
齿轮
精加
工
，齿
轮表面
采用
渗碳
淬火
热处
理
工艺
，齿
轮精
度不
低
于
7
级。
因此
，比
用
于计
算通用
齿轮
强
度
公式
更为
简
化一
些的
计算
公式
来<
/p>
计算
汽车
齿轮
，
同
样
、可
以获得
较为
准确
的结
果。
< br>在
这里
所选
择的
齿轮
材
料为
45
。
1
）直
齿轮
弯曲
应力
?
W
?
W
?
F
1
K
?
K
f
bty
(4-9)
式
中
：
?
W
----
< br>弯
曲应
力
（
MPa
）
；
F
1
----
一
档齿
轮
1
的圆
周力
（
N
）
d
---
节圆
直径。
（
mm
）
K
?
-
---
应力
集中
系数
< br>，可
近似
取
1.65
；
K
f
----
摩
擦力
影
响系
数，
主
动
齿轮
取
1.1
，从
动齿
轮
取
0.9
；
b
----
齿
宽（
mm
）
，取
24mm
；
t
?
?
m
?
3
.
14
?
3
?
9
.
42
t
----
端面
齿距
（
mm
）
y----
齿
形
系
数，
如齿
形系
数图
4.1
10
本科生毕业设计（论文）
图
4.2
齿
形系
数图
当处
于一
档时
,
故
由
F
1
?
2
Tg
d
1
(4-10)
T
g
< br>?
T
e
max
< br>?
i
1
?
107
?
2
.
5
?
1000
?
267500
Nm
(4-11)
< br>d
1
?
mz
1
?
3
?
11
?
33
mm
(4-12)
.
12
N
(4-13)
F
1
?
2
Tg
d
1
?
2
?
267500
33
?
16212
?
w
1
?
16212
.
12
?
< br>1
.
65
?
1
.
1
24
?
9
.
42
?
0
.
18
?
611
.
3
Mpa
(4-14)
?
< br>w
2
?
16212
.
12
?
1
.
65
?
0
< br>.
9
24
?
9
.
42
?
0
.
18
?
591
.
6
MPa
(4-15)
当
计
< br>算
载
荷
取
作
用
到
变
速
器
第
一
轴
上
的
最
大
扭
矩
T
e
m
a
x
时
< br>，
一
档
直
齿
轮
的弯
曲应
力在
400~850MPa
之间
。<
/p>
2)
斜齿
轮
弯
曲应
力
?
w
?
F
1
K
?
btyK
?
(4-16)
式
中
< br>K
?
为重
合度
< br>影响
系
数，
取
< br>2.0
；其
他参
数均
与直
齿轮
注释
相
同，
K
?
?
1.50
选
择
齿
形
系
数
y
时
，
按
当
量
模
数
< br>z
n
?
z
cos
3
?
在
齿
形
系
数
表
中
查
得
，
11
本科生毕业设计（论文）
y=0.14
二档
齿轮
圆周
力：
T
g
?
T
e
max
Z
4
Z
3
?
107000
Nm
(4-17)
d
3
< br>?
m
n
z
cos
?
?
2
.
5
?
22
cos
20
?
58
.
5
mm
(4-18)
N
(4-19)
< br>?
w
3
?
5035
.
3
?
1
.
5
17
.
5
?
7
.
85
?
0
.<
/p>
14
?
2
?
196
.
4
Mpa
(4-20)
?
w
< br>4
?
196
.
< br>4
Mpa
当计
算载
荷
取
作用
到
第一
轴上
的最
大扭
矩
时，
对常
啮合
齿轮
< br>和
高档齿
轮，
许用
应力
在
180~350MPa
范
围内
，
因此
，上
述计
算结
果
均符
合弯
曲强
度要
求
。
2
）齿
轮接
触应
力
< br>?
j
?
j
?
0.418
?
?
?
(4-21)
b
?
?
z
?
b
?
式
中
?
j
<
/p>
----
齿
轮的
接触
应力
（
MPa
）
；
F
---
-
齿面
上的
法
向力
（
N
）
，
F
?
F
1
?
c
o
s
?
c
o
s
?
?
；
F
1
----
圆周
力在
（
N
）<
/p>
，
F
1
?
2
T
g
d
；
?
---
-
节点
处的
压
力角
（
20
°）
；
FE
?
1
1
?
F
3<
/p>
?
2
T
g
d
3
?
2
?
107000
58
.<
/p>
5
?
5035
.
3
?
---
-
齿轮
螺旋
角（
°）
；
3
E----
齿
轮材
料的
弹性
模量
（
MPa
）
，
材料
为
45
可
取
E
?
190
?
10
MPa
；
b----
齿
轮
接
触
的
实
际
宽
度
（
mm
）
；
直
齿
轮
b=20mm
、
斜
齿
轮
b=17.5mm
；
?
z
?
b
----
主、
从动
齿轮
节
点处
的曲
率半
径（
mm
）
直齿
轮：
?
z
?
r
z
sin
?
(4-22)
?
b
?
r
b
sin
?
(4-23)
斜齿
轮：
?
z
?
(
r
z
sin
?
)
cos
2
?
(4-24)
< br>2
?
?
(
r
sin
?
)
cos
?
(4-25)
b
z
其
中
，
r
z
r
b
分别为
主从
动
齿轮
节圆
半径
（
mm
）
。
将
作用
在
变
速
器
第一
轴
上的
载
荷
T
e
max
作
为
计算
载
荷时
，
变
速
器
< br>齿轮
的
许用
接触
应力
?
j
见下
表
：
12
本科生毕业设计（论文）
表
4-4
变
速
器
齿
轮<
/p>
的
许
用
接
触
应
力
?
j
齿
轮
/MPa
液
体
碳
氮
共
渗
齿
轮
950~1000
650~700
渗
碳
齿
轮
一
档
和
倒
档
常
啮
合
齿
轮
和
高
档
1900~2000
1300~1400
通过
计算
可以
得出
各
档齿
轮的
接触
应力
分
别如
下：
一档
：
1856.74MPa
二档
：
1290.45MPa
对照
上表
4
-4
可知
，
所设
计变
速器
齿轮
的
接触
应力
基本
符合
要
求。
4.3
确定轴的尺寸
变速
器轴
的确
定和
尺
寸，
主要
依据
结构
布
置上
的要
求并
考虑
加
工工艺<
/p>
和装
配工
艺要
求
而
定
。在
草图
设计
时，
由
齿轮
、换
档部
件的
工
作位
置和尺
寸可
初步
确定
轴的
长
度。
而轴
的直
径可
参
考同
类汽
车变
速器
轴
的尺
寸选
定，<
/p>
也可
由下
列经
验
公
式
初步
选定
：
第一
轴：
d
?
(
0
.<
/p>
4
~
0
.
5
)
A
?
0
.
45
A
?
0
.
45
?
59
?
26
.
55
mm
第二
轴：
d
?
1
.
07
3
T
e
max
?
1
.
07
3
< br>107
?
50
.
8
mm
d
与
l
关系
：
< br>
一轴
：
d
l
?
0
.
16
~
0
.
1
8
?
0
.
17
二轴
：
d<
/p>
l
?
0
.
18
~
0
.
21
?
0
.
2
所以
，一
轴
l
?
d
0
.
17
?
< br>26
.
55
0
< br>.
17
?
156
.
2
mm
二
轴
l
?
d
0
.
2
?
50
.
8
0
.
2
?
254
mm
轴的
校核
是评
定变
速
器是
否满
足所
要求
的
< br>强度
、刚
度等
条件
，
是否满
足使
用要
求，
是设
计
过程
中的
重要
步骤
，
主要
是为
了对
设计
的
数据
校核，
达到
设计
的要
求。
变速
器齿
轮在
< br>轴上
的
位置
如图
4-3
所
示
：
13
本科生毕业设计（论文）
图
4.3
轴
受力
简图
轴在
垂直
面内
挠度
为
f
c
，
在
水平
面为
f
s
，转
角
为
?
，则
f
c<
/p>
?
F
1
a
2
b
2
3
EIL
；
f
s
?
F
2
a
2
b
2
3
EIL
；
?
?
F
1
ab
(
b
?
a
)
3
EIL
；
F
1
～为
轮齿
齿
宽
在中
间
平面
上的
圆周
力。
F
2
～为
齿轮
齿宽
在中
间
面上
的径
向力
。
E
～为
弹性
模量
< br>，
E
?
2
.
1
?
1
0
5
Mpa
I
～为
惯性
力矩
，对
< br>于
实心
轴：
I
< br>?
?
d
4
64
D
～为
轴的
直径
，花
键
处按
平均
直径
< br>a
、
b
～为齿
< br>轮上
作用
力
矩与
支座
A
、
B
< br>的距
离
L
～为
支座
间的
距离
轴的
全挠
度为
：
f
?
f
< br>c
?
f
s
2
2
在其
作用
下应
力为
：
?
?
M
W
?
32
M
?
d<
/p>
3
2
M
~
M
?
M
c
2
?
M
s
2
?
M
n
W
~
为抗
弯截
面系
数
轴
在
垂
直
面
和
水
平
面
挠
度
的
允
许
值
为
f
c
=0.05
—
0.10mm
，
f
s<
/p>
=0.10
—
0.15mm.
齿轮
所在
平
面的
转角
不应
超过
0.00
2rad
。
经
过计
算校
核后
该轴
满足
要求
。
14
本科生毕业设计（论文）
第
5
章
同步器的设计
同步
< br>器有
常压
式、
惯
性式
和惯
性增
力式
三
种。
常压
式同
步器
结
构虽然
简
单
，
但
有
不
能
保
证
啮
合
件
在
同
步
状
态
下
(
即
角
速<
/p>
度
相
等
)
换
挡
的
缺
点
，
现
已不
用。
得到
广泛
应
用的
是惯
性式
同步
器
。
惯
性式
同步
器是
依
靠摩
擦作用
实现
同步
的，
在其
上
面设
有
专
设机
构保
证
接合
套与
待接
合的
花
键齿
圈在达
到同
步之
前不
可能
接
触，
从而
避免
了齿
间
冲击
。
由于
变速
器输
入轴
与
输出
轴以
各自
的速
度
旋转
，变<
/p>
换挡
位时
合
存在
一
个
同
步
问
题
。
两
个
旋
转
速
度
不
一
样
齿
轮
强
行
啮
合
必
然<
/p>
会
发
生
冲
击
碰
撞
，
损
坏
齿
轮
。
因
此
，
旧
式
变
速
器
的
换
挡
要<
/p>
采
用
两
脚
离
合
的
方
式
，
升
挡
在
空
挡位
置停
留片
刻，
减
挡要
在空
挡位
< br>置加
油
门，
以减
少齿
轮的
转
速差
。但这
个
操
作
比
较
复
杂
< br>，
难
以
掌
握
精
确
。
因
此
设
计
师
创
造
出
同
步
器
< br>，
通
过
同
步
器使
将要
啮合
的齿
轮
达到
一致
< br>的转
速而
顺
利啮
合。
变速
器的
换挡
操作
，
尤其
是从
高挡
向低
挡
的换
挡操
作比
较复
杂
，而且
很容
易产
生轮
齿或
花
键
齿
间的
冲击
。为
了
简化
操作
，并
避免
齿
间冲
击，可
以在
换挡
装置
中设
置
同步
器。
5.1
同步器的工作原理
同步
器
换
挡过
程由
三
个阶
段组
成。
第一
阶
段：
同步
器离
开中
间<
/p>
位置，
做轴
向移
动并
靠在
摩
擦面
上。
摩擦
面相
互
接触
瞬间
，
假
如齿
轮
3
的角
速度
ω3
，和
滑动
齿套
1
的角
速度
ωl
不同
，
在摩
擦力
矩作
用下
锁
销相
对滑
动齿
套
1
转动
一个
不大
的
角度
，并
占据<
/p>
锁止
位
置。
此时
锁止
面接
触
，
阻
止了滑
动齿
套向
换挡
方向
移
动。
< br>第二
阶段
：来
自
手柄
传至
换挡
拨叉
并
作用
在滑动
齿套
上的力
F
，
经过
锁止
元件
又作
用到
摩
擦面
上。
由
于
，
ω3
和
ω
l
不等
，
在上
述表
面产
生摩
擦
力。
滑动
齿套
1
和
齿
轮
3
分别
与整
车和
变
速器
输入轴
转动
零件
相连
接。
于
是，
在摩
擦力
矩作
用
下，
滑动
齿套
1
和
齿
轮
3
的
转速
逐渐
接
近
，其
角速
度
差
Δω=|ω1
-
ω3|<
/p>
减
小
了。
在
Δω=0
瞬
间同
步
过
程结
束。
第三
阶段：
Δω=0
，摩擦
力矩
消失，而轴
向力
F
仍作
用在
锁止
元件
上，使
之
解除
锁止
状态
，此
时
滑动
< br>齿套
和锁
销上
的
斜面
相对
移动
，从
而
使滑
动齿套
占据
了换
挡位
置。
相
邻
挡
位相
互转
换时
，
应该
采取<
/p>
不同
操作
步
骤的
道理同
15
本科生毕业设计（论文）
样适
用于
移动
齿轮
换
挡
的
情况
，只
是前
者
的待
接合<
/p>
齿圈
与接
合
套的
转动角
速度
要求
一致
，而
后
者的
待接
合齿
轮啮
合
< br>点的
线速
度要
求一
致
，但
所依据
的速
度分
析原
理是
一
样的
。
5.2
同步器的功用同步器的种类
<
/p>
同步
器有
常压
式
和
惯
性式
。
目前
全部
同步
式变
速
器上
采用
的是
惯性
同
步器
，它
主要
由接
合
< br>套、同
步锁
环等
组成
，它
的
特点
是依
靠摩
擦作
用
实现
同步
。
接合
套、同步
锁环
和
待接
合齿
轮的
齿圈
上
均有
倒角（锁
止角
< br>）
，同
步锁
环的
内锥
面与
待接
合
齿轮
齿圈
外锥
面接
触
产生
摩擦
。锁
止角
与
锥面
在设计<
/p>
时已
作了
适当
选
择
，
锥面
摩擦
使得
待啮
合
的齿
套与
齿圈
迅速
同
步，
同时又
会产
生一
种锁
止作
用
，防
止齿
轮在
同步
前
进行
啮合
。
当同
步锁
环内
锥面
与
待接
合齿
轮齿<
/p>
圈外
锥
面接
触后
，在
摩擦
力
矩
的作
用下
齿轮
转速
迅速
降
低（
或升
< br>高
）到
与同
步锁
环转
速相
等，两
者同
步旋
转，
齿轮
相对
于同
步锁
环
的转<
/p>
速为
零，
因而
惯
性力
矩也
同时
消失
，
这时
在作用
力的
推动
下
，
接合
套
不受
阻碍
< br>地与
同步
锁
环齿
圈接
合，
并进
一
步与
待接合
齿轮
的齿
圈接
合而
完
成换
挡过
程。
5.3
同步器的参数的确定
5.3.1
摩擦因数
摩擦
因数
除与
选用
的
材料
有关
外，
还与
工
作面
的表
面粗
糙度
、
润滑油<
/p>
种类
和温
度等
因
素
有
关。
作为
与同
步环
锥
面接
触的
齿轮
上的
锥
面部
分与齿
轮做
成一
体，
用低
碳
合金
钢制
成。
对锥
面
的表
面粗
糙度
要求
较
高，
用来保
证在
使用
过程
中摩
擦
因数
变化
小。
若锥
面
的表
面粗
糙度
差，
在
使用
< br>初期容
易损
害同
步环
锥面
。
同步
环常
选用
能保
证
具有
足够
高的
强度
和
硬度
、耐磨
性能
良
好
的黄
铜合
金
制造
，如
锰黄
铜、
铝
黄铜
和锡
黄铜
< br>等。
早
期用
青铜
合
金制
造的
同步
环因
使
用寿
命短
，已
遭淘
汰
。由
黄铜
合金
与钢
材
构成
的摩擦
副
，
在
油
中
工
作
的
摩
擦
因
数
取
为
< br>0.1
。
摩
擦
< br>因
数
对
换
挡
齿
轮
和
轴
的
角
速
度
能迅
速达
到相
同有
重
要作
用。
摩
擦
因数
大
，换
挡省
力或
缩短
同
步时
间；摩
擦因
数小
则反
之，
甚
至失
去同
步作
用。
为
此，
在同
步环
锥面
处
制有
破坏油
膜的<
/p>
细牙
螺纹
槽及
与
螺纹
槽垂
直的
泄油
槽
，用
来保
证摩
擦面
之
间有
足够的
16
本科生毕业设计（论文）
摩擦
因数
。
5.3.2
同步环主要尺寸确定
同步
环锥
面上
的螺
纹
槽
如果
螺纹
槽螺
线的
顶
部设
计得
窄
些
，则
刮
去存
在于
摩擦
锥面
之
间的油
膜效
果好
。但
顶部
宽
度过
窄会
影响
接触
面
压强
，使
磨损
加快
。试验
还证
明：
螺纹
的齿
顶宽
对的
影
响
很
大，
随
齿
顶
的
磨损
而降
低，换挡
费
力，故齿
顶宽
不易
过大
。
螺
纹槽
设
计得
大些
，
可
使被
刮
下来
的油
存于
螺纹
之
间的
间隙
中，
但螺
距增
大又
会使<
/p>
接
触面
减少
，增
加磨
损
速度
。
通
常轴
向泄
油
槽为
6
～
12
个
,
槽
宽
3
～
4mm
。
锥面
半锥
角
?
摩擦
锥面
半锥
角越
小
，摩<
/p>
擦力
矩越
大。
但
过小
则摩
擦锥
面将
产
生自锁
现象
，避
免自
锁的
条
< br>件是
tana≥
。一
般
取
<
/p>
=6°
～
8°
。
=6°
时
，
摩
擦力
矩较
大，
但
在锥
面的
表
面
粗糙
度
控制
不严
时
，
则有
粘
着和
咬住
的
倾
向；
在
=7°
时就
很少
出现
< br>咬住
现
象。
锁止
角
锁止
角选
取的
正确
，
可以
保证
只有
在换
档
的两
个部
分之
间角
速
度差达
到零
值才
能进
行换
档
。
影
响锁
止角
选取
的
因素
主要
有摩
擦因
数
擦锥
面的平
均半
径
R,
锁
止面
平
均半
径和
锥面<
/p>
半锥
角
。已<
/p>
有结
构的
锁止
角
在
26?~46?
范
围内
变化
。
摩擦
锥面
平均
半径
R
R
往往受
结构
限制
，
包括
变速
器中<
/p>
心距
及
相关
零件
的尺
寸和
布
置
的限
制，
尽可
能将
R
取
大些
。
同步
时间
同步
器工
作时
，要
< br>连
接的
两个
部分
达到
同
步的
时间
越短
越好
。
除去同
步器
的结
构尺
寸，
转
动惯
量对
同步<
/p>
时间
有
影响
以外
，变
速器
输
入
轴
，输出
轴的
角速
度差
及作
用
在同
< br>步器
摩擦
追面
上
的轴
向力
，
均
对同
步
时间
有影
响。
轴向
力大
，同
步时
间
减少
。而
轴向
力与
作
用在
变速
杆手
柄上
的<
/p>
力有
关，不
同车
型要
求作
用到
手
柄上
的力
也不
相同
< br>。
为此
，同
步时
间与
车
型有
关，计
算时
可在
下属
范围
内
选取：
对轿
车变<
/p>
速器
高档
取
0.
15~0.30s,
低
档取
0~0.8
0s;
对货
车变
速器
< br>高档
取
0.30~0.80s
，
低
档
取
1.00~1.50s
转动
惯量
的计
算
换档
过程
中依<
/p>
靠同
步
器改
变转
速的
零件
统
称
为
输入
端零
件，
它
包括第
一轴
及离
< br>合器
的从
动
盘，
中间
轴及
其上
的
齿轮
，与
中间
轴上
齿
轮相
啮合的
17
本科生毕业设计（论文）
第二
周上
的常
啮合
齿
轮。
其转
动
惯
量的
计
算：
首先
求得
各零
件
的转
动惯
量，
然后
< br>按不
同
档
位转
< br>换
到被
同步
的零
件上
。
对已
有的
零件
，其
转
动惯
量值通
常
用
扭
摆
法
测
出
;
若
零
件
未
制
成
,
可
将
这
些
零<
/p>
件
分
解
为
标
准
的
几
何
体
,
并
按数
学公
式合
成求
出转
动
惯量
。
18
本科生毕业设计（论文）
第
6
章
变速器操纵机构
变速
器操
纵机
构能
让
驾驶
员使
变速
器挂
上
或摘
下某
一档
，从
而
改变变
速器<
/p>
的工
作状
态。
根
据汽
车使
用条
件的
需
要，
驾驶
员利
用变
速
器的
操纵机
构完
成选
挡和
实现
换
挡或
退到
空挡
的工
作
。变
速器
操纵
机构
按
照变
速操纵
杆
(
变速
杆
)
位置
的不
同，
可分
为<
/p>
直
接操
纵
式和<
/p>
远距
离操
纵式
两
种类
型。
变
速
器操
纵机
构应
当
满足
如下
主要
要求
：
换挡
时只
< br>能挂
入一
个
挡位，
换挡
后应
使齿
轮在
全
齿长
上
啮
合，
防止
自
动脱
挡或
自动
挂挡
，
防止
误挂倒
挡，
换挡
轻便
。
用于
机械
式变
速器
的
操纵
机构
，常
见的
是
由变
速杆
、拨
块、
拨
叉、变
速叉
轴及
互锁
、自
锁
等主
要件
组成
，并
依
靠驾
驶员
手力
完成
选
挡、
换挡或
退到
空挡
工
作
，称
为
手动
换挡
变速
器。
6.1
对变速器操纵机构的要求
为了
保证
变速
器的
可
靠工
作，
变速
器操
纵
机构
应能
满
足
以下
要
求：
（
1
）
挂挡<
/p>
后应
保证
结合
套
于
与结
合齿
圈
的全
部套
合
（
或滑
动
齿轮
换挡
时，全齿
长都
进入
啮
合）
。在
振动
等条
件
影响
下，操纵
机构
应
保证
变速
器不<
/p>
自行
挂挡
或自
行
脱
挡
。为
此在
操纵
机构
中
设有
自锁
装置
。
（
2
）
为了
防止
同时
挂上
两个
挡而
使变
速
器卡
< br>死或
损坏
，
在
< br>操
纵机
构中
设有
互锁
装置
。
（
3
）为
了防
止在
汽
车前
进时
误挂
倒挡
，导致
零件
损坏
，在
操
纵机
构中
设有
倒挡
锁装
置。
6.2
直接操纵手动换挡变速器
这种
形式
的变
速器
布
置在
驾驶
员座<
/p>
椅附
近
，
变
速杆
由驾
驶室
底<
/p>
板伸
出，
驾驶
员
可
以直
接操
纵
，
本
次设
计的
五挡
变
速器
的操
纵机
构就
采
用这
种形
式，
多用
于发
动机
前置
后
轮驱
动的
车辆
。
拨叉
轴的
两
端
均支
承
于变
速器
盖的
相应
孔
中，
可以
轴向
滑动
< br>。
所有的
19
本科生毕业设计（论文）
拨叉
和拨
块都
以弹
性
销固
定于
相应
的拨
叉
轴上
。三
、
四
挡拨
叉
的上
端具有
拨块
。拨
叉和
< br>拨块
的
顶部
制有
凹槽
。变
速
器处
于空
挡时
，各
凹
槽在
横向平
面内
对齐
，叉
形拨
杆
下端<
/p>
的球
头即
伸人
这
些凹
槽中
。选
挡时
可
使变
速杆绕
其中
部球
形支
点横
向
摆动
，则
其下
端推
动
叉形
拨杆
绕换
挡轴
的
轴线
摆动，
从而
使叉
形拨<
/p>
杆下
端
球头
对准
与所
选挡
位
对
应
的拨
块凹
槽，
然
后使
变速杆
纵向
< br>摆动
，带
动拨
叉
轴及
拨叉
向前
或向
后
移动
，即
可实
现挂
挡
。例
如，横
向摆
动变
速杆
使叉
形
拨杆
下端
球
头
深入
拨
块顶
部凹
槽中
，拨
块
连同
拨叉轴
和拨
叉沿
纵向
向前
移
动一
定距
离，
便可
挂
挡；
若向
后移
动一
段
距离
，则挂
人另<
/p>
一挡
。
各种
变速
器由
于挡
位
数及
挡位
排
列
位置
不
同，
其拨
叉和
拨义
轴
的数量
及排
列位
置也
不相
同
。例
如，
上述
的五
挡
变速
器的
五个
前进
挡
和一
个倒挡
用了
三根<
/p>
拨叉
轴，
而
东风
解放
CAl091
的
< br>六挡
变速
器具
有四
根
拨叉
轴，其
倒档
占一
根拨
叉轴
。
6.3
远距离操纵手动换挡变速器
在有
些汽
车上
，由
于<
/p>
变速
器离
驾驶
员
座
位
较远
，则
需要
在变
速
杆与拨
叉之
间加
装一
些辅
助
杠杆
或一
套传
动机
构
，构
成远
距离
操纵
机
构。
这种操
纵机
构多
用于<
/p>
发动
机
前置
前轮
驱动
的轿
车
，
如
桑塔
纳
20
00
轿
车
的五
挡手动
变速
器，
由于
< br>其变
速
器安
装在
前驱
动桥
处
，远
离驾
驶员
座椅
，
因此
需要采
用这
种操
纵方
式。
而
在变<
/p>
速器
壳体
上则
具
有类
似于
直接
操纵
式
的内
换挡机
构。
另外
，有
些轿
车和
轻
< br>型货
车的
变速
器，
将
变速
杆安
装在
转向
柱
管上
。
因此
，在
变速
杆与
变
速器
之间
也是
通过
一
系列
的传<
/p>
动件
进行
传
动，
这也是
远距
离操
纵方
式。
它
具有
变速
杆占
据驾
驶
< br>室空
间小
，乘
坐方
便
等优
点。
6.4
变速器自锁、互锁、倒挡锁装置
6.4.1
自锁装置
自锁
装置
用于
防止
变
速器
自动
脱挡
或挂
挡
，
并
保证
轮齿
以全
齿
宽啮
合。
大多
数变
速器
的自
锁
装置<
/p>
都是
采用
自锁
钢
球对
拨叉
轴进
行轴
向
定位
锁止。
在变
速器
盖中
钻有
三
个深
，孔
中装
入自
锁
钢球
和自
锁弹
簧，
其
位置
正处于
拨叉
轴的
正上<
/p>
方，
每
根拨
叉轴
对着
钢球
的
表
面
沿轴
向设
有三
个
凹槽
，槽的
深度
< br>小于
钢球
的半
径
。中
间的
凹槽
对正
钢
球时
为空
挡位
置，
前
边或
后边的
20
本科生毕业设计（论文）
凹槽
对正
钢球
时则
处
于某
一工
作挡
位置
，
相邻
凹槽
之
间
的距
离
保证
齿轮处
于全
齿长
啮合
< br>或是
完
全退
出啮
合。
凹槽
对
正钢
球时
，钢
球便
在
自锁
弹簧的
压力
作用
下嵌
入该
凹
槽内<
/p>
，拨
叉轴
的轴
向
位置
便被
固定
，不
能
自行
挂挡或
自行
脱挡
。
当
需要
换
挡时
，
驾
驶员
通过
变
速杆
对拨
叉轴
施加
一
定的
轴向
力，
克服
自锁
弹簧
的压
力
而将
自锁
钢球
从拨
叉
轴凹
槽中
挤出
并推
回
孔中<
/p>
，拨叉
轴便
可滑
过钢
球进
行
轴向
移动
，并
带动
拨
叉及
相应
的接
合套
或
滑动
齿轮轴
向移
动，
当拨
叉轴
移
至其
另一
凹槽
与钢
球
相对
正时
，钢<
/p>
球又
被
压入
凹槽
，
驾驶
员具
有很
强的
手
感，
此时
拨叉
所带
动
的接
< br>合套
或
滑
动齿
< br>轮
便被
拨入空
挡或
被拨
入另
一工
作
挡位
。
6.4.2
互锁锁装置
互锁
装置
用
于
防止
同
时挂
上两
个挡
位。
互
锁装
置由
互锁
钢球
< br>和
互锁销
组成
。当
变速
器处
于
空挡
时，
所有
拨叉
轴
的侧
面凹
槽同
互锁
钢
球、
互锁销
都在
一条
直线
上。
当
移动
中间
拨叉
轴
2
时
，轴
2
两
侧的
内钢
球
从其
侧凹槽
中被
挤出
，而
两外
钢
< br>球则
分别
嵌入
两根
拨
叉轴
的侧
面凹
槽中
，
因而
将两根
拨叉
轴刚
性地
锁止<
/p>
在
其空
挡位
置。
若欲
移
动拨
叉
轴
，则
应先
将
拨叉
轴退回
到空
挡位
< br>置。
于是
在
移动
拨叉
轴时
，钢
球
便从
轴的
凹槽
中被
挤
出，
同时通
过互
锁销
和其
他钢
球<
/p>
将轴
和轴
均锁
止
在
空
挡位
置。
同理
，
当
移
动
拨
叉轴
时
，
则
两
根轴
被锁
止在
空
挡位
置，
由此
可知
，
互锁
装置
< br>：作
用的
机
理是
当驾驶
员用
变速
杆推
动某
一
拨叉
轴时
，即
可自
动
锁止
其余
的拨
叉轴
，<
/p>
从而
防止同
时挂
上两
个挡
位。
21
本科生毕业设计（论文）
第
6
章变速器轴承
变速
器轴
承常
用圆
柱
滚子
轴承
，球
轴承
，
滚针
轴承
、圆
锥滚
针
轴承、
滑动
轴套
等，
轴承
在
变速
器中
起支
撑作
用
，其
选择
需依
据轴
的
直径
，公差
配合
，还
要
保
证能
够
轴向
定位
，饶
径向
转
动。
本设
计的
变速
器多
处
采用
< br>滚针
轴承
，
在
< br>箱
体处
的支
撑采
用深
沟
球轴
承。
因此
，其
选用
对变
速
器的
实用
性能
有很
大
影响
。
一轴
导向
轴采
用内
径
12mm
，
外
径
32mm
，厚
10mm
的
深沟
球轴
承，即
选自
GB/T276-1994
深沟
球轴
承，轴
承型
号为
60000
型
0
2
系
列。二
轴前
采
用内
径
20mm
< br>，外
径
50mm
，
厚
14mm
深
沟球
轴承
。即
选自
GB/T
283-1994
圆柱
滚子
轴承
N
型
02
系列
。后
面的
圆
柱滚
子轴
承采
用内
径<
/p>
25mm
，
外径
47mm
，
厚
11mm
的
圆柱
滚子
轴承
，
即
GB/T283-1994
。
轴承
型号
为
N 202 E
。
本设
计
选
用的
轴
承
符
合国
家标
准规
定的
系
列，
同时
包括
轴的
直
径，
以
齿轮
作为
选取
轴承
的
标准<
/p>
，因
为轴
承是
标
准件
。
同
时这
样
可
实
现系<
/p>
列化，
并
尽
量能
满足
三化
的
要
求
。
22
本科生毕业设计（论文）
第
8
章
变速器的润滑与密封
本设
计
在
第一
轴常
啮
合传
动齿
轮和
第二
轴
上的
齿轮
上钻
有径
向
油孔或<
/p>
是开
有径
向油
槽
，
以
便润
滑所
在部
位的
滚
针轴
承。
为了
防止
润
滑油
从第一
轴与
轴承
盖之
间的
间
隙流
入离
合器
而影
响
其摩
擦性
能，
在轴
承
盖内
安装了
橡胶
油封
，并
在壳
体
上开
有回
油孔
。为
了
防止
润滑
油从
第二
轴
后端
< br>流到中
央制
动器
的工
作表
面
上，
在变
速器
后盖
内
也装
有橡
胶油
封，
并
在各
轴承
盖、
后盖
、上
盖等
集合
面
间装
入密
封纸
垫。
近
年来
，在
这些
表面
上
又涂
< br>了密封
胶，
对防
止漏
油有
明
显效
果。
为了
防止
变
速器
工作
时油
温升
高
，气
压增大
而造
成
润
滑油
渗漏
现
象，
在变
速器
上装
有
通气
塞。
为减
< br>少内
摩
擦引
起的零
件磨
损和
功率
损失
，
须在
壳体
内注
入齿
轮
油，
采用
飞溅
方式
润
滑各<
/p>
齿轮
副，
轴与
轴
承
等零
件表
面
。因
此，
壳体
一侧
有
加油
口，
壳体
< br>底部
有
放油
塞，油
面高
度即
由加
油口
控
制。
除此
之外
，对
脂润
滑
与稀
油润
滑等
予以<
/p>
区
分，
并掌
握润
滑方
式
和密封
方式
，他
们对
变速
器
的密
封与
润滑
< br>起
决
定
性作
用。
采用
的不
同
< br>密封
材料，
对于
掌握
和进
行设
计
有很
好的
帮助
23