摘 要

本次设计的对象是重卡变速器，为了使设计内容更加清晰，我们将整个设计分为了对国内外研究现状分析，对重卡变速器总体设计的确定，对变速器主要参数进行选取确定，对所选参数进行校核计算，总结共计五个过程。由于国家经济的高速发展，现今汽车行业正在向个性化，多样化的方向不断迈进。其中，至关重要的一个部分就是变速器的设计。变速器的作用是在发动机和驱动桥的传输动力过程中通过减速增力矩的方式，使得汽车在各种工况下都可以获得合适的动力和速度，使得车辆的操纵稳定性和动力性得到显著提高。一个好的变速器设计，在提高车辆运行的平稳性和驾驶员的舒适性上也会起到至关重大的的作用。为了便于提高动力性，易于轻量化我们在确定变速器类型为多档位变速器后，选取双中间轴变速器作为设计对象。在经过具体参数的确定后，我们对选取的参数校核并修改得到最终结果。

关键词：重卡变速器；参数选定；校核计算

Abstract

The object of this design is the heavy card transmission. In order to make the design more clear, the whole design is divided into the analysis of the current research status at home and abroad, the determination of the overall design of the heavy card transmission, the selection and determination of the main parameters of the transmission, the calculation of the selected parameters and the sum of five processes. Due to the rapid development of the national economy, the automotive industry is moving forward towards the direction of individuation and diversification. One of the most important parts is the design of transmission. The function of the transmission is to increase the power and speed of the vehicle in various working conditions by reducing the torque and increasing the force moment in the transmission power process of the engine and the driving bridge, so that the vehicle's handling stability and power can be greatly improved. A good transmission design will also play an important role in improving the smoothness of the vehicle and the comfort of the driver. In order to improve the power performance and light weight, we choose double intermediate shaft transmission as the design object after determining the transmission type is multi gear transmission. After the determination of the specific parameters, we checked and revised the selected parameters and got the final result.

Key words: heavy truck transmission; parameter selection; checking calculation

目录

摘要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 汽车变速器概述 1

1.1.1 汽车变速器的功用 1

1.1.2 变速器的主要类别 2

1.2 双中间轴变速器概述 2

1.2.1 双中间轴变速器的原理 2

1.2.2 双中间轴变速器的特点 2

1.2.3 汽车变速器国内外发展状况 3

1.3 课题设计意义 3

1.4 课题设计内容和方案 4

1.4.1 变速器设计应满足的基本要求 4

1.4.2 课题设计内容 4

1.4.3 课题设计方案 5

第2章 九档变速器总体方案设计 6

2.1 车型及基本参数的选择 6

2.2 变速器的型号选择及基本功能 7

2.2.1 变速器的基本功能 7

2.2.2 变速器的型号设定 8

2.3 变速器传动机构布置方案 8

2.3.1 变速器传动方案分析与选择 8

2.3.2 倒档布置方案 9

2.3.3 零部件选型 10

第3章 变速器主要参数的选取和计算 12

3.1 档位数的选择 12

3.2 传动比确定 12

3.2.1 初选传动比范围 12

3.2.2 各档传动比的确定 12

3.2.3 变速器各档传动比的计算校核 13

3.2.4 中心距初选 17

3.2.5 变速器轮廓尺寸 17

3.2.6 齿轮参数选取 18

3.2.7 各档齿轮齿数的确定及传动比的计算 19

第4章 变速器校核 25

4.1 对齿轮进行校核 25

4.1.1 齿轮材料选用要求 25

4.1.2对齿轮进行弯曲强度应力校核 25

4.1.3变速器齿轮轮齿接触应力校核 31

4.1.4对齿轮疲劳强度的校核 37

4.2 轴的结构与尺寸设计 40

4.2.1 最小轴径的选取 40

4.2.2 轴的刚度计算 41

4.2.3轴的强度计算 43

4.3 轴承的选取与校核 45

4.3.1轴承的选择 45

参考文献 48

致谢 49

第1章 绪论

由于国家经济的高速发展，现今汽车行业正在向个性化，多样化的的方向不断迈进。其中，至关重要的一个部分就是变速器的设计。变速器的作用是在发动机和驱动桥的传输动力过程中通过减速增力矩的方式，使得汽车在各种工况下都可以获得合适的动力和速度，使得车辆的操纵稳定性和动力性得到显著提高。一个好的变速器设计，在提高车辆运行的平稳性和驾驶员的舒适性上也会起到至关重大的的作用。

1.1 汽车变速器概述

汽车变速器的工作原理是：通过改变车桥获得的转矩和转速，使得车辆在启动，上坡，转向，加速等各种工况运行时，可以获得适合的动力和速度。除了前进档位外，变速器还设有空挡和倒挡，分别用来中断发动机传来的动力以及使汽车反向前进的能力。很多变速器还设有取力以及制动功能。

1.1.1 汽车变速器的功用

活塞式内燃机被广泛用作现代汽车中的动力源，扭矩和转速变化的范围很小。但是，复杂的使用条件要求汽车的驱动力和车速能够在较大的范围内变化。 为了解决这个矛盾，变速器安装在传动系统中。

变速器主要有以下功能：

（1）设有空档，中断动力传递，使发动机便于启动，并且易于换挡或输出动力。

（2）设有倒档，可以让车辆后退行驶。

（3）设有取力装置，便于进行动力输出。

1.1.2 变速器的主要类别

按照传动比的变化是否连续，通常可以将变速器分为3种有级式、无级式和综合式。

(1) 有级式变速器是应用最广泛的。采用齿轮传动，有多个固定传动比。根据所使用的齿轮系的类型，等级传动可分为两种类型：轴向固定传动和轴向旋转传动。

目前，轿车和轻中型汽车变速器的传动比通常有3-5档前进档和一个倒挡；在重型货车的复合传动装置中，挡位数较多。所谓挡位数都是指前进挡的数量。

(2)在一定范围内，无级变速器的传动比可以在无限数量的水平上改变。动力传动型式有电力式和液压式两种。

电力式变速器也广泛应用于传输系统中，它们的功率传输部件是直流串联电动机。液力变速器的传动部件是液力变矩器。

(3)综合式变速器指由液力变矩器和齿轮式阶梯传动组成的液压机械传动装置，其传动比可在最大值与最小值之间的几个中断范围内无级变速。更受市场欢迎。

1.2 双中间轴变速器概述

双中间轴变速器是当今多级变速的重要发展方向，其意图主要是为了降低多挡定轴式变速器的轴向尺寸，同时也有助于精简变速器结构、减少成本等。

1.2.1 双中间轴变速器的原理

双中间轴变速器是当今多级变速的重要发展方向，其意图主要是为了降低多挡定轴式变速器的轴向尺寸，同时也有助于精简变速器结构、减少成本等。

1.2.2 双中间轴变速器的特点

对于大吨位重型汽车，其需要变速器的承载能力大、挡位多等要求。双中间轴变速器的优点在此得以显示，主要点列举如下：

（1）中心距、壳体长度两个关键参数上强于单中间轴式变速器，有助于降低整车的重量，增强承载能力。

（2）速比范围显著大于单中间轴变速器，同样功率条件下直接影响整车的最高车速和最大爬坡度这两个重要参数。

（3）比单中间轴式变速器多1～2个前进挡挡位，有助提高整辆车的加速性能，明显减少污染物质排放以及燃油使用。

（4）双中间轴式的变速器，各个中间轴和其两端的轴承，还有之上的齿轮只受一半的传动力，输入轴同主轴各齿轮的轮齿受力也是仅传动力的一半。

（5）在结构上确保了其在设计时能缩小中心距，使变速器的轴向长度缩变短、重量减小。

（6）各齿轮及其轴承受力的降低使得变速器的使用寿命得到延长，增强工作稳定性和性价比。

1.2.3 汽车变速器国内外发展状况

由于近两年市场对于产品创新性要求的提高和大吨位变速器需求量比例增加，双中间轴式变速器受到了国内外重型汽车商家的关注。

因为道路状况良好、交通法规健全，西欧等发达国家，重型汽车大多使用单中间轴式变速器。而美国、澳大利亚等这些偏好使用超大功率、长距离运输的国家，双中间轴式变速器则被大面积应用。很多发展中国家、不发达地区如亚洲、非洲等，受到道路状况、超载行驶等多种因素干扰，重型汽车大多也是配套选取双中间轴式变速器。

从中国市场的变速器产品应用情况看，双中间轴式变速器更贴近中国国情，贴合国家对汽车业发展指出的有着高可靠性，能够低噪声、低消耗和低污染的总体要求。

近几年推向市场的两款12挡和16挡重型式变速器，一定程度上显示了国内的新技术成就。我国多挡位机械重型变速器的研究空白被一些自主创新产品在关键、核心技术上的创造性成果填补，取得能够规模发展的竞争优势，击破了跨国公司竖起的知识产权壁垒。

1.3 课题设计意义

社会的高速前行和人们生活品质的大幅提升，汽车作为一种至关重要的交通运输设备已走入万户和千家。一个国家基础性工业和国民经济的重要实力从汽车业的发展水平上能够可见一斑。我国未来10年，经济型汽车最少翻一倍。因而设计一种贴合我国实际国情的经济型汽车的变速器有着及其关键的作用，同时也贴合全球人类对环护的要求，未来汽车的主力必然是低耗排放、少污染的经济型汽车。

此研究设计的目标就是针对我国当下的发展情况研究开发一种贴合我国国情、满足家庭需求的中小型、性价比高、发动机前置前驱动或前置后驱的一种变速器。变速器作为汽车重要的系统之一，若把为动力源的发动机当作汽车的心脏，那传递动力需求的变速器可谓是汽车的动脉。

1.4 课题设计内容和方案

1.4.1 变速器设计应满足的基本要求

（1）确保汽车有充足的经济性、动力性。

（2）设有空档，中断动力传递，使发动机便于启动，并且易于换挡或输出动力。

（3）设有倒档，可以让车辆后退行驶。

（4）设有取力装置，便于进行动力输出。

（5）换挡过程省力，方便，准确。

（6）可靠性高。在行驶过程与换挡过程中，不出现跳挡，乱挡或换挡冲击的情况。

除此，变速器还需满足尺寸、质量小巧，制作性价比高，维修便捷等要求。变速器档数，传动比范围等与汽车必要的动力性和经济性指标息息相关。

1.4.2 课题设计内容

本课题目的要对9档双中间轴式变速器的传动方案进行设计,包括主要零件轴、齿轮结构，同时对其他零件进行结构与外型上的设计。进行齿轮的设计:涉及材料选取、计算参数值、强度值校核；轴的设计：涉及结构设计并进行轴的计算简图、强度值校核；轴承选取和其他零件产品的结构设计。

1．齿轮的设计

齿轮的设计应当秉承先设计后校核的方式。即先通过经验公式和相关资料初选齿轮参数，然后对设计进行齿面解除疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度两个方面的校核。最终在校核完成后确定齿轮传动方案的设计。

2．轴的设计

对于轴的结构设计包含确定轴的最佳外形和各结构大小。其结构主要被轴在机器中的安装位置及其形式；轴上零件类型、尺寸大小、数目及与轴联接的方式；轴的加工技术等等因素影响。

3．轴承的选用

考虑到本次设计的轴承既要承受径向载荷又要承受轴向载荷，所以轴端轴承应当选用角接触球轴承。

4．其他零件的结构设计

主要包括部分标准件如螺母螺栓油毡挡圈等等，以及一部分非标准件如轴承盖，垫圈等等。具体设计可以参照线管的设计书目进行确定，并验证校核。

1.4.3 课题设计方案

由于变速器的设计是一个十分重要的课题，所以我们要站在前人的肩膀上充分研读文献资料，逐渐加强对变速器的认识。

在我们对于变速器产生较深的认识后，便开始着手对变速器的各部分进行分步骤设计规划。