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1、电动汽车两档变速器匹配设计 学 生：学 号：指导教师： 专 业： Graduation Design(Thesis) of Chongqing UniversityTwo-speed Transmission Matching Design Of Electric Vehicle Undergraduate: Supervisor: Major: Mechanical Design and Manufacture and Automation 摘 要电动汽车是一个复杂的系统，其研制与开发是一个涉及多个学科的高科技项目。鉴于电动汽车的主要性能指标是由最高车速、加速能力、爬坡能力和续驶里程等来表征
2、，这些指标的高低直接与其动力传动系统优劣密切相关，因此，要提高整车的性能，就必须解决动力传动系统的问题。目前电动汽车由于电池技术未取得实质性突破，导致整车的能量利用率、续驶里程性能参数不够理想。在整车性能参数不变的情况下，通过两档变速器的匹配设计能够降低对于电机的要求，有效的减少成本，同时还能使得电机工作效率增加，提高能量利用率，增加续驶里程。其主要工作内容如下： 分析了电动汽车动力传动系统的基本构成，根据汽车的基本性能要求，对驱动电机、传动系主要性能参数进行匹配研究。并从车辆性能影响因素考虑，利用MATLAB/Simulink软件对模型进行仿真，绘制相应的规律曲线，并对模型进行优化。 初步求
3、得性能匹配参数后，针对变速器模型，对电动汽车的爬坡能力、最高车速等基本性能进行校核。校核合格后，最终得出适合给定电动汽车车型的变速器性能匹配参数，即根据动力性要求完成配齿、齿轮设计、轴设计、同步器选择、轴承设计、换档机构设计等工作； 最后根据变速器匹配参数，通过CATIA软件绘制出相应的变速器三维模型，并完成变速器某一齿轮和轴的设计图纸工作。 关键词：电动汽车，传动系统，两档变速器，匹配设计ABSTRACTThe electric vehicle is a complex system, which is a research and development of high-tech proj
4、ects involving multiple disciplines. The key performance indicators of electric vehicle are the maximum speed, acceleration, gradability and the driving range etc., which are directly related to the level of the drivetrain, therefore we must solve the problem of the drivetrain for improving vehicle
5、performance. Because the current electric vehicle battery technology is not made substantial breakthroughs, it causes that the vehicle in energy efficiency and the driving range performance parameters are not ideal. In the case of unchanged vehicle performance parameters, by using two-speed matching
6、 design of the transmission reduces requirements of the motor, which effectively reduces costs while still making the motor increase work efficiency and improve energy efficiency and increase the driving range. The main contents are as follows:Analysis of the basic structure of the electric vehicle
7、powertrain, matching the main study on the drive motor, drive train performance parameters according to the basic performance requirements of the vehicle. Considerations of affecting vehicle performance, using MATLAB/Simulink simulation software to model, draw the corresponding rule curve and the mo
8、del optimization.After the initial performance matching parameters obtained, the basic performance of electric vehicles such as gradability, maximum speed will be checked for transmission model.After checking passing, eventually gets the appropriate matching performance of the transmission for a giv
9、en electric vehicle models, next accomplishes selection of teeth number, gear design, shaft design, simultaneous selection, bearing design and the shift mechanism design based on power requirements.Finally, draws the corresponding three-dimensional model of the transmission by CATIA software accordi
10、ng to the matching transmission parameter and accomplishes a gear and shaft design drawings of the transmission.Key words：electric vehicle, powertrain, two-speed transmission, matching design目 录摘 要IABSTRACTII1 绪 论11.1研究背景11.2电动汽车自动变速器2 1.2.1自动变速器概述及选型2 1.2.2自动变速器国内外研究现状41.3论文的主要内容5 1.3.1课题研究的目的及意义5
11、1.3.2课题研究的内容52 电控机械式自动变速器设计72.1变速器设计基本方案7 2.1.1给定的整车参数7 2.1.2给定的理想电机特性7 2.1.3变速器传动机构布置方案8 2.1.4变速器主要参数的选择92.2齿轮设计计算13 2.2.1各档齿轮齿数分配的分配13 2.2.2齿轮强度计算与校核152.3整车动力性能及动力传动系统参数匹配23 2.3.1电动汽车动力性能指标分析23 2.3.2电动汽车的驱动特性场分析23 2.3.3加速能力与动力传动系统参数的匹配25 2.3.4爬坡能力与动力传动系统参数的匹配27 2.3.5最高车速与动力传动系统参数的匹配28 2.3.6 Matlab
12、/simulink 建模仿真292.4轴的设计计算32 2.4.1初选轴的直径32 2.4.2轴的刚度验算322.5同步器及操纵机构设计38 2.5.1同步器的设计38 2.5.2操纵机构设计412.6轴承的选择及寿命校核43 2.6.1输入轴轴承校核43 2.6.2输出轴轴承校核44 2.6.3中间轴轴承校核452.7 键选择及强度计算453 变速器部分三维模型及工程图473.1 齿轮模型47 3.1.1常啮合齿轮47 3.1.2一档齿轮48 3.1.3二档齿轮49 3.1.4内部齿轮啮合503.2 输出轴模型503.3 变速器整体模型513.4 变速器工程图51参 考 文 献531 绪 论
13、1.1研究背景汽车的发展面临两大考验，一是汽车对环境的污染，二是日益短缺的资源所带来的严峻考验。其一汽车排放的尾气包含硫化物、氮氧化物、氟氯烃等使温室效应加剧、臭氧层破坏和酸雨形成等大气环境问题，据估计汽车排入大气的污染物已达到大气污染物排放总量的16.9%；随着汽车保有量的进一步加剧，汽车队环境的污染越来越严峻。其二是汽车排出的 CO2、CO、NOX、未燃碳氢化合物、颗粒物和臭味气体等造成的局部空气污染，进而对人类和动植物产生危害。特别是在大城市中，汽车行驶时排出的气体、微粒污染物、蒸发排放物等已经成为城市空气污染物的主要来源。随着人们生活水平的提高，人类对生存环境的要求越来越高，降低汽车有
14、害排放的呼声与日俱增，美国已经出台了部分汽车零排放的法规，我国汽车排放法规的执行也更加严格，目前我国已实行轻型汽车污染物排放限值计测量方法（中国、阶段）（即欧、标准）。因此，环境公害是汽车行业面临的最大挑战1。汽车工业面临的挑战之二是能源问题。从人类对可持续发展的观点出发，人类应设法减少对有限的石油资源的消耗，并且应积极研究石油资源枯竭后汽车的替代能源。随着汽车保有量的增长，石油的供应日趋紧张。随着世界经济的持续增长和世界人口的增加、人民生活水平的提高，世界汽车保有量将会在较长一段时间内持续增长。可以预见，全世界在未来对传统车用燃料的需求将持续大幅增长，因此，开发并使用传统燃料的代用燃料和电动
15、汽车、降低单位里程的燃料消耗量对缓解环境污染和保障能源供给具有重要的战略意义2。电动汽车是指以车载电源为动力，用电动机驱动车轮行驶，且满足道路安全法规对汽车的各项要求的车辆。电动汽车能够实现零排放，可以解决汽车对环境的污染问题，对保护环境和生态具有重大意义。电动汽车采用电动机为驱动单元，使用的电能来源十分广泛，如水电、煤炭、核能、潮汐能、氢能、风能、太阳能等。即使将发电厂的污染考虑在内，电动汽车也比燃油汽车造成的空气污染小得多。与传统车相比，电动汽车的行驶噪声很小，可大大降低城市噪声污染。电动汽车可实现 Drive-by-Wire 的思想，使系统结构简化，操纵简便，同时电动汽车的能量基本上是通
16、过电缆传输的，各部件的放置具有很大的灵活性，方便车辆的布置。电动汽车可以实现制动能量回收，提高能源的使用效率。电动汽车减速制动时的动能，可以通过再生制动转化为电能并贮存在蓄电池中，停车时不必让电动机空转，从而降低能源消耗。电动机控制响应时间短，转矩控制准确，有利于改善车辆的动态性能。电动机不像燃油发动机那样辐射大量的热能，有利于缓解城市热岛效应。电动汽车可利用夜间富裕的电力充电，有利于电网均衡负荷，维持电厂经济运行，提高电网经济效益。综上所述，无论从环境保护、节约能源，还是安全及可靠性方面，电动汽车开发都具有重要意义。随着石油资源的日渐短缺和对环境污染要求的不断提高，世界范围内对电动汽车的需求
17、尤为迫切，可以预测，随着能源危机和环境污染的日益严重，电动汽车相对内燃机汽车的优势愈加明显。同时，随着技术的发展进步，电动汽车的各项性能指标将会接近传统汽车，而其价格也将进一步降低。所以，电动汽车必将成为未来的主要交通工具之一3。1.2电动汽车自动变速器1.2.1自动变速器概述及选型 经过上百年的发展，目前传统汽车上使用的自动变速器主要包括液力机械式自动变速器、无级自动变速器、电控机械式自动变速器和双离合自动变速器。 液力机械式自动变速器 液力机械式自动变速器（Atuomatic Transmission, AT）是最早实现变速操纵自动化的车辆变速系统。它主要由液力变矩器、行星齿轮变速机构、换
18、档执行机构、液压自动操纵系统、电子控制系统五部分组成。AT 自动变速系统简化了操纵，换档过程没有动力中断，提高了舒适性。但它具有传动效率低、行星齿轮结构复杂、制造工艺要求高、价格昂贵、修理困难等缺点。 无级自动变速器CVT（Continuously Variable Transmission）即无级变速传动，由于 CVT 可以实现传动比的连续改变，因此可以得到传动系与发动机的最佳匹配，保证发动机在最佳工况下运转。CVT 能够提高整车的燃油经济性和动力性，在变速过程中无动力中断，具有较好的加速性能；传动比连续变化，动力传动系统所受的冲击小，可提高乘坐的舒适性；控制发动机转速在较小范围内变化，就可
19、使车速在较宽范围内变化，所以它是理想的汽车传动装置。CVT 传动系统包括：起步装置、行星齿轮机构、无级变速机构、自动变速操纵系统和中间减速机构，它采用传动带和工作直径可变的主、从动轮相配合传递动力。 电控机械式自动变速器电控机械式自动变速器（Auotomatic Mechanical Transmission, AMT）是在原有固定轴式有级手动变速器的基础上增加自动变速操纵系统构成的，它与手动变速器最大的区别在于换档执行机构自动运行。AMT的基本工作原理是：电子控制单元根据驾驶员的操纵(油门踏板、制动踏板、换档杆的操纵)和车辆的运行状态(车速、发动机转速、变速器输入轴转速)，确定驾驶员的意图以
20、及路面情况，并采用相应的控制规律，发出控制指令，控制液压、气动或电动执行机构模拟驾驶员的操纵动作，自动完成离合器的分离与接合、选换档操作以及发动机节气门的调节等动作，以实现车辆起步和换档过程的自动化。它的主要功能是靠软件实现的，通过软件的优化，保证起步迅速而平稳、换档快捷且冲击小。AMT 既保留了原手动变速器传动效率高、结构简单、工作可靠、制造和维护成本低的特点，同时又实现了换档自动操纵，被公认为是一种较有前途的自动变速方式。但 AMT换档过程中的动力中断是它的一大弊端。 双离合自动变速器 为了既可以充分利用电控机械式自动变速器所具有的优点，又可以消除其中断动力换档的缺点，一种采用双离合器结构
21、的自动变速器就应运而生了，即双离合自动变速器（Dual Clutch Transmission, DCT）。该变速器的动力传递是通过两个离合器分别连接两根输入轴，两个离合器分别在不同的速度接合。对于每个离合器，输入轴都要单独连到发动机上。换档过程中通过离合器的控制使得发动机的动力持续传递到驱动轮，能够实现在不切断动力的情况下转换传动比，从而缩短换档时间，有效提高换档品质和提高乘坐的舒适性、保证车辆的动力性与经济性。综上所述，四种主要的自动变速器的优劣如表 1.1 所示4。表 1.1 四种自动变速器优缺点比较自动变速器类型 优点缺点AT实现车辆平稳起步和迅速加速；利用液力传动本身的特性降低振动，
22、提高乘坐舒适性；液力传动效率较低；结构复杂CVT 重量轻、体积小、零件少、燃油经济性与动力性提高的潜能较大；金属带制造困难，可传递扭矩范围相对较小DCT 传动效率高、生产继承性好、可传递较大扭矩；双离合器总成制造困难，控制复杂AMT效率高、成本低、结构简单；生产继承性好，维修保养方便；换档过程有动力中断，舒适性较差 对于电动汽车，由于电机的调速范围较宽，并且其转矩特性为低速恒转矩、高速恒功率，比较符合车辆行驶的要求，因此传统的电动汽车采用的是固定速比的减速器。但是由于固定速比仅有一个档位，使得电机经常处于低效率区，这就浪费了电池能量，使得本来就不多的续驶里程进一步减少；同时，一个档位也需要电机
23、有较高的转速范围以满足整车车速的需求。因此，为提高电机效率、电池能量利用率、整车续驶里程、降低电机要求和整车成本，电动汽车传动系统应该多档化5。为此，电动汽车采用自动变速器是必要的。考虑到电机本身的特性、车辆未来的发展趋势以及成本问题，结构简单、继承性强、控制容易的AMT是最适合电动汽车所使用的自动变速器种类。综上所述，两档AMT是目前电动汽车的最佳选择。1.2.2自动变速器国内外研究现状在20世纪60年代，欧洲的一些汽车公司就开始了AMT技术的研究工作，并于20世纪80年代开发出第一代AMT产品，而后装配在重型车辆上进行尝试。从20世纪90年代开始，美国、德国生产的一些重型汽车也开始使用AM
24、T。目前，AMT在美国和欧洲已实现了商品化。这其中，比较经典的代表是德国ZF公司的ZF-AS Tronic系列的变速器，它代表了当前AMT的发展水平；据预测，在未来几年，欧洲近50的MT将被AMT取代，部分AT市场也会被AMT占据6。此外，除了传统的AMT外，世界各大厂商也开始着手开发新一代的AMT。例如，英国一家公司推出的一种全新结构的ZeroShift变速器7-8。这种变速器颠覆了AMT的传统结构，用一种咬合的机械装置（Dog teeth）来代替传统的同步器，实现了无缝换档，即无动力中断换档，并且在捷豹的一款实车上得到验证。德国FEV公司推出7H-AMT，采用两根输入轴、一根输出轴的方式，
25、仅仅利用4个同步器来实现7个档位，并且整合了一个电机，实现转矩补充，同样可以做到无动力中断换档9。日本本田公司也在AMT换档控制策略上做出了研究，提出了基于滑膜控制的同步器接合套运动方式，减小了换档过程中的冲击，使得换档过程更平顺快捷10。与此同时，通用汽车公司就变速器速比优化研究而开发出的GPSIM(General Purpose Automatic Vehicle Performance and Economy Simulator)整车性能通用预测程序可以用于汽车不同行驶工况下整车性能的模拟计算，包括时间、油耗等，最重要的是可以同时对整车质量、变速器传动比等对汽车动力性与燃油经济性的影响进
26、行仿真11。对于我国而言，早在80年代便开始了对 AMT 的研究，凝聚了高等院校、科研院所科研人员和众多企业科技工作者的心血与创造性劳动。我国科研人员先后对 AMT 的理论原理、产品设计和各类试验作了大量探索性的工作，在新型AMT理论与设计、离合器自动控制技术以及多种形式选换档执行机构等方面的研究和试验都取得了突破性进展，完成了多个品种多种车型的 AMT 装车试验。在电动汽车传动系统的匹配及优化上，郑州宇通重工有限公司在汽车机械式变速器的基础上提出了新一代的设计方法，将该方法运用于AMT设计中，可以缩短开发周期，减少设计成本12。此外，国内学者基于可拓学理论，通过研究构建出变速器设计方案评价模
27、型，能够从燃油经济性、动力性、换档平顺性和制造成本等四个方面对变速器设计方案进行可拓综合评价，通过综合评价能对同一种变速器的不同设计方案进行快速高效的优选13。江淮汽车齿轮制造有限公司则对同步器组件的接合齿结构进行了创新设计和研究，阐明了不对称接合齿结构的设计思想和计算方法，运用该研究成果可以有效的提高变速器换档的操作舒适性和降低变速器运转时的噪声14。武汉理工大学也专门针对电动汽车提出了一种创新性的齿轮离合式自动变速器的设计概念，其设计的核心结构是齿轮离合器。齿轮离合器采用与传统摩擦片式离合器不同的同步原理和传动换档结构，使得齿轮离合式自动变速器的整体结构、工作原理和控制策略完全区别与传统自
28、动变速器。该新型自动变速器相比传统自动变速器零件更简单、更易布置、成本更低廉15。对于离合器的控制，国内的各大高校和企业也做了大量研究，提出了例如优化控制、模糊控制、滑膜控制等方法来控制离合器的结合与分离。这其中，北京理工大学提出了基于转速信号的离合器自适应控制策略，使得车辆在不同的道路条件(包括坡道)和路面条件下(铺面路、泥泞路、砂地、雪地等)，均可实现离合器的平稳接合，而且离合器的接合过程可以适应车辆自身参数的变化(离合器的磨损、发动机参数的变化、载重量的变化等)，有效解决了 AMT产品开发中离合器控制的难题6；吉林大学则提出在重型车用 AMT 中使用不分离离合器的换档方法16。同时，国内
29、企业如一汽集团、吉利汽车、奇瑞汽车、重庆青山工业等都开始了AMT的研发和生产。1.3论文的主要内容1.3.1课题研究的目的及意义电动汽车是一个复杂的系统，其研制与开发是一个涉及多个学科的高科技项目。鉴于电动汽车的主要性能指标是由最高车速、加速能力、爬坡能力和续驶里程等来表征，这些指标的高低直接与其动力传动系统优劣密切相关，因此，要提高整车的性能，就必须解决动力传动系统的问题。目前电动汽车由于电池技术未取得实质性突破，导致了整车的能量利用率、续驶里程性能参数不够理想。在整车性能参数不变的情况下，通过两档变速器的匹配设计能够降低对于电机的要求，有效的减少成本，同时还能使得电机工作效率增加，提高能量
30、利用率，增加续驶里程。1.3.2课题研究的内容 根据课题给定的电动机、整车参数以及换档的动力性技术要求，广泛查阅资料，选取一套合适的匹配策略，通过建立两档自动变速器的模型，利用软件对模型进行仿真，求出满足动力性的电动汽车自动变速器匹配参数，实现对电动汽车两档变速器动力性优化，达到电动汽车降低能耗，提高整车性能，延长续航里程等方面的要求。虽然电动汽车的性能主要取决于电机和蓄电池，但是对于变速器的选择一样不容忽视，采用何种两档变速器对整车性能有着十分重要的影响。本课题针对某款电动汽车的整车参数进行了匹配研究，通过建立整车模型，对整车的动力性能进行分析、传动比进行优化，对变速器的齿轮、轴、箱体进行设
31、计计算，并建立三维模型，确定变速器的实体模型方案，其主要研究内容如下： 分析了电动汽车动力传动系统的基本构成，根据汽车的基本性能要求，对驱动电机、传动系主要性能参数进行匹配研究。并从车辆性能影响因素考虑，利用MATLAB/Simulink软件对模型进行仿真，绘制相应的规律曲线，并对模型进行优化。 初步求得性能匹配参数后，针对变速器模型，对电动汽车的爬坡能力、最高车速等基本性能进行校核。 校核合格后，最终得出适合给定电动汽车车型的变速器性能匹配参数，即根据动力性要求完成配齿、齿轮设计、轴设计、同步器选择、轴承设计、换档机构设计等工作； 最后根据变速器匹配参数，通过CATIA软件绘制出相应的变速器
32、三维模型，并完成变速器某一齿轮和轴的设计图纸工作。2 电控机械式自动变速器设计2.1变速器设计基本方案2.1.1给定的整车参数 课题给定的电动商用车整车参数如表2.1所示：表2.1 整车参数表项目名称 数值 项目名称数值 m汽车质量（kg）1200 r车轮滚动半径（m） 0.269 g重力加速度(m/s2)0.015 汽车旋转质量换算系数 1.15 CD空气阻力系数0.5 i0主减速器传动比 5.125 A迎风面积（m2）2.56 最大车速（km/h）80 最大爬坡度20%2.1.2给定的理想电机特性 课题给定的电机额定功率8kW，峰值功率20kW，额定转速2400rpm，相关技术参数如表2.
33、2所示：表2.2 电机相关参数项目名称技术参数备注额定功率（kw）8峰值功率（kw）20额定扭矩（Nm）32峰值扭矩（Nm）80额定转速（rmp）2400最高转速（rmp）3800用户可调（控制器软件进行控制）最大效率92%电机理想效率特性曲线如图2.1所示：图2.1 电机理想效率特性2.1.3变速器传动机构布置方案现在常用的电动汽车两档变速器有AMT结构和DCT结构。采用DCT结构时，由于变速箱只有两个档位，此时双离合器结构会使成本增加很多。而采用AMT结构时，要使用同步器，换档冲击较大，但避免了DCT中因为使用双离合器机构而使成本增加。考虑到成本因素，本设计选择传统的AMT结构。由于设计对
34、象电动汽车的驱动方式为前置后驱，故采用三轴式变速器的设计方案。拟定的布置方案如图2.2所示：图2.2 自动变速器布置图 该变速器的传动路线为： 1档：输入轴齿轮1齿轮2齿轮5齿轮6输出轴 2档：输入轴齿轮1齿轮2齿轮3齿轮4输出轴 倒档（电机反转）：输入轴齿轮1齿轮2齿轮5齿轮6输出轴2.1.4变速器主要参数的选择 档数及数比的选择电动汽车两档变速器速比选择的基本原则：一档速比在满足汽车爬坡要求的同时，要兼顾在常用低速段电机运行在高效率区间；二档在满足最高车速的同时，尽量降低电机的输入轴转速，同时要满足常用高速段运行时电机转速尽量落在电机运行的高效区域。同时，在速比选择过程中还要考虑档位切换过
35、程中平顺性控制问题，过大的1档速比和过小的2档速比将极有可能造成档位切换过程中电机输出总功率不能保持平衡，影响平顺性。1）根据汽车最大爬坡度确定1档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间的滚动阻力及爬坡阻力。故有根据汽车行驶方程式 （2.1） 汽车以1档在无风、干砂路面行驶，公式简化为 （2.2） 即 （2.3） 则由最大爬坡度要求的变速器1档传动比为 （2.4） 式中，为 1 档速比；为电机最大转矩；为最大爬坡度；为机械效率，；m为整车质量；r为车轮半径；f为滚动阻力系数；为主减速比，其中=0.95，=80N.m。带入数据计算的： =2.740 2）根据驱动车
36、轮与路面的附着条件确定 （2.5） 式中，：汽车满载静止于水平路面时后驱动桥给地面的载荷；=mg60%；：道路的附着系数，在沥青混凝土干路面，=0.70.8，取=0.75。则= =9.746 由（2-4）（2-5）得2.7409.746；所以，初选=3.2。3）根据汽车最高车速确定2档 （2.6） 式中，为电机最高转速，为最高车速=0.940所以，初选=1。4）倒档传动比的确定由于电机可以实现反转，故电动汽车的变速器无需像传统内燃机变速器一样专为倒档功能设置倒档机构，只需借助前进档即可。考虑到安全问题，倒车时车速应该较低，则可借助1档实现倒档功能。=-3.2列出变速器传动比如表2.3所示：表2
37、.3传动比分配表项目名称参数档位1档2档R倒档传动比3.21 -3.2变速器中心距对中间轴式变速器，是将中间轴与第输出轴之间的距离成为变速器中心距。其大小不仅对变速器的外形尺寸，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。变速器轴经轴承安装在壳体上，从布置轴承的可能与方便和不影响壳体的强度考虑，要求中心距取大些。此外受一档小齿轮齿数不能过少的限制，要求中心距也要大些。三轴式变速器的中心距A（mm）可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初选： = （2.7） 式中，：中心距系数,对商用车8.69.6；：
38、变速器处于1档时的输出转矩，；：电机最大转矩，Nm；：变速器的1档传动比；：变速器的传动效率，取0.96。 则 =71.2279.50（mm）。初选中心距A=72mm。齿轮参数1）法向模数的选取选取齿轮模数时一般要遵守的原则是：为了减少噪声应合理减小模数，同时增加齿宽；为使质量小些，应该增加模数，同时减少齿宽；从工艺方面考虑，各档齿轮应该选用一种模数；从强度方面考虑，各档齿轮应有不同的模数。对于轿车，减少工作噪声较为重要，因此模数应选得小些；对于货车，减小质量比减小噪声更重要，因此模数应选得大些。表2.4汽车变速器常用齿轮法向模数 (mm) 项目名称数值一系列1.001.251.502.002
39、.503.004.005.006.00二系列1.752.252.75(3.25)3.50(3.75)4.505.50-初选=2.00，并依照传动方案，本设计选用二级展开式斜齿圆柱齿轮传动。2）压力角压力角较小时，重合度较大，传动平稳，噪声较低；压力角较大时，可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。表2.5 汽车变速器齿轮的齿形、压力角与螺旋角 项目 车型 齿形压力角螺旋角轿车高齿并修形的齿形14.5，15，1616.52545一般货车GB1356-78规定的标准齿形201826重型车同上低档、倒档齿轮22.5，25小螺旋角对于轿车，为了降低噪声，应选用 14.5 、15、16 、16.5等小些的压
40、力角。 对商用车，为提高齿轮强度，应选用 22.5 或 25等大些的压力角。国家规定的标准压力角为 20，所以普遍采用的压力角为 20。啮合套或同步器的压力角有 20、25、30等，普遍采用 30压力角。本变速器为了加工方便，故全部选用标准压力角 20 。螺旋角 齿轮的螺旋角对齿轮工作噪声、轮齿的强度和轴向力有影响。选用大些的螺旋角时，使齿轮啮合的重合度增加，因而工作平稳、噪声降低。试验证明：随着螺旋角的增大，齿的强度相应提高，但当螺旋角大于 30 时，其抗弯强度骤然下降，而接触强度仍继续上升。因此，从提高低档齿轮的抗弯强度出发，并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，应当选用
41、较大的螺旋角。斜齿轮螺旋角的选用范围：对乘用车，两轴式变速器为 2025，中间轴式变速器为 2234；对于货车，变速器为 1826。因此选取=18。齿宽齿宽对变速器的轴向尺寸、质量、齿轮工作平稳性、齿轮强度和齿轮工作时的受力均匀程度等均有影响。考虑到尽可能缩短变速器的轴向尺寸和减小质量，应该选用较小的齿宽。另一方面，齿宽减小使斜齿轮传动平稳的优点被削弱，此时虽然可以用增加齿轮螺旋角的方法给予补偿，但这时轴承承受的轴向力增大，使其寿命降低。齿宽较小又会使齿轮的工作应力增加。选用较大的齿宽，工作中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造成偏载，导致承载能力降低，并在齿宽方向磨损不均匀
42、。通常根据齿轮模数m（mn）的大小来选定齿宽：斜齿b=，取6.09.0取=9，则=18 mm齿顶高系数齿顶高系数对重合度、轮齿强度、工作噪声、轮齿相对滑动速度、轮齿根切和齿顶厚度等有影响。若齿顶高系数小，则齿轮重合度小，工作噪声大；但因轮齿受到的弯矩减小，轮齿的弯曲应力也减少。因此，从前因齿轮加工精度不高，并认为轮齿上受到的载荷集中齿顶上，所以曾采用过齿顶高系数为 0.750.80 的短齿制齿轮。在齿轮加工精度提高以后，包括我国在内，规定齿顶高系数取为 1.00。为了增加齿轮啮合的重合度，降低噪声和提高齿根强度，有些变速器采用齿顶高系数大于1.00 的细高齿。所以齿顶高系数=1.00。变速器基
43、本参数列入表2.6：表2.6变速器参数 参数法向模数压力角螺旋角齿宽系数b齿顶高系数值 22018912.2齿轮设计计算2.2.1各档齿轮齿数分配的分配本设计的变速器结构示意图如图2.3：图2.3变速器结构简图确定一档齿轮的齿数一档传动比 （2.8）如果，齿数确定了，则与的传动比可求出，为了求，的齿数，先求其齿数和 斜齿=2A/ （2.9）因为一档用的是斜齿轮，所以 =2A/ =68.476 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/的传动比大些，在已定的情况下，的传动比可分配小些，使输入轴常啮合齿轮的齿数多些，以便在其内腔设置第输出轴的前轴承并保证轮轴有足够的厚度。考虑到壳体上的输入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，还受中间轴轴经尺寸的限制，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。 因为=3.226 取中间轴上一档齿轮=19输出轴上一档齿轮=-=69-19=50对中心距进行修正因为计算齿数和后，经过取整数使中心距有了变化，所以应根据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。mm （2.8） 故修正后中心距A=72.551m
