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第3章 变速器的设计与计算
3.1 变速器的主要参数
整车主要技术参数如表3.1所示：
表3.1整车主要技术参数
发动机功率 最大功率转速 最大转矩转速 前轮胎规格 75KW 6300r/min 4800r/min 185/65 R14 最高车速 最大转矩 总质量 182Km/h 138Nm 1520Kg 3.1.1 挡数
近年来，为了降低油耗，变速器的挡数有增加的趋势。目前，乘用车一般用4～5个挡位的变速器。发动机排量大的乘用车变速器多用5个挡。商用车变速器采用4～5个挡或多挡。
挡数选择的要求：
1、相邻挡位之间的传动比比值在1.8以下。
2、高挡区相邻挡位之间的传动比比值要比低挡区相邻挡位之间的比值小。 本次设计的轿车变速器为5挡变速器。 3.1.2
传动比范围
最高挡通常是直接挡，传动比为1.0；有的变速器最高挡是超速挡，传动比为0.7～0.8。影响最低挡传动比选取的因素有：发动机的最大转矩和最低稳定转速所要求的汽车最大爬坡能力、驱动轮与路面间的附着力、主减速比和驱动轮的滚动半径以及所要求达到的最低稳定行驶车速等。目前乘用车的传动比范围在3.0～4.5之间。
本设计最高挡传动比为0.8。 3.1.3
变速器各挡传动比的确定
1、主减速器传动比的确定
发动机转速与汽车行驶速度之间的关系式为：
ua?0.377rn （3.1） igi0式中：
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ua——汽车行驶速度（km/h）；
n ——发动机转速（r/min）； r ——车轮滚动半径（m）；
ig ——变速器传动比； i0 ——主减速器传动比。
已知：最高车速uamax=vamax=155km/h；最高挡为超速挡，传动比ig=0.76；车轮滚动半径由所选用的轮胎规格185/60R14S得到r=28(mm)；发动机转速n=np=6300（r/min）；由公式（3.1）得到主减速器传动比计算公式：
i0?0.377nr6300?0.29805?0.377??4.86 igua0.8?1822、最抵挡传动比计算
按最大爬坡度设计，满足最大通过能力条件，即用一挡通过要求的最大坡道角
?max坡道时，驱动力应大于或等于此时的滚动阻力和上坡阻力（加速阻力为零，空气阻力忽略不计）。用公式表示如下：
式中：
G ——车辆总重量(N)；
Temaix0ig?tr?Gfco?smax?Gsin?ma x （3.2）
f ——坡道面滚动阻力系数(对沥青路面μ=0.01~0.02)；
Temax——发动机最大扭矩(N·m)； i0 ——主减速器传动比；
ig ——变速器传动比；
?t ——为传动效率（0.85~0.9），取0.864 r ——车轮滚动半径；
?max——最大爬坡度（一般轿车要求能爬上30%的坡，大约16.7?）取16.7?
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由公式（3.2）得： ig1?(G?co?smax?Gsin?ma)xr （3.3）
Temaix?0t已知：m=1520kg；f?0.015；r=0.28m；m；i0?4.58；Temax?149 N·?max?16.7?；g=9.8m/s2；?t?0.88，把以上数据代入（3.3）式：
(1520?9.8?0.015?cos16.7??1520?9.8?sin16.7?)?0.298ig1??2.35
138?4.86?0.85满足不产生滑转条件。即用一挡发出最大驱动力时，驱动轮不产生滑转现象。公式表示如下：
Temaigx1i0?Tr?G2φ
在沥青混凝土干路面，φ=0.8~0.9，取φ=0.9 ig1 ≤3.45
初选一挡传动比为3。 3、变速器各挡速比的配置
按等比级数分配其它各挡传动比，即：
i1i2i3i4i3????q q?41?4?1.4
i50.8i2i3i4i5i13??2.1q0.8i2.1i3?2??1.5
q1.4i1.5i4?3??1.1q1.4i2?3.1.4
中心距的选择
初选中心距可根据经验公式计算：
A?KA3Temaix 1?g （3.5）
式中：
A ——变速器中心距（mm）；
KA ——中心距系数，乘用车KA=8.9~9.3取9.2
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Temax——发动机最大输出转距为138（N·m）； i1 ——变速器一挡传动比为3；
?g ——变速器传动效率，取96%。
A?9.2?3138?3?0.96=67.64mm
轿车变速器的中心距在60～80mm范围内变化。初取A=68mm。 3.1.5
齿轮参数的选择
1、模数
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，各挡齿轮应该选用一种模数；从强度方面考虑，各挡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3.2 汽车变速器齿轮的法向模数
乘用车的发动机排量V/L 1.0
mn?2.75，其余格挡模数为mn?2.5由于轿车对降低噪声和振动的水平要求较高，所
以各挡均采用斜齿轮。
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。
对于轿车，为了降低噪声，应选用14.5°、15°、16°、16.5°等小些的压力角。对货车，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°。 3、螺旋角?
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