摘要
随着国民经济的持续发展，机械⼯业也在不断地发展，各种设备都在不断地进步，创新。特别是在汽车⽅⾯，轻型货车变速器得到⼴泛应⽤，在某些特定的场合，传统的轻型货车变速器得不到应⽤。⽐如，传动精度不好控制，保养维护费⽤较⾼；同时在安全⽅⾯也存在⼀定的问题等等。希望在保证安全的前提下，是⼯作⼈员更加舒适，⽅便的操作。即便是传统轻型货车变速器传动效率较⾼，但是对于⼈们的经济能⼒，它的价格还让⼈难以接受。所以研究⼀种新式轻型货车变速器势在必⾏！
轻型货车变速器作为机动车辆中的核⼼部件的⼀种，它⼯作时，发动机通过V带传动带动轻型货车变速器转动，从⽽间接地带动了车轮的转动，这样车辆就可以⾏驶了。
本⽂介绍了轻型货车变速器的结构组成、⼯作原理以及主要零部件的设计中所必须的理论计算和相关强度校验，以及对其结构进⾏创新设计，该轻型货车变速器的优点是传动链短、效率⾼、易加⼯、使⽤和维护都很⽅便，较适合在恶劣的环境下⼯作，最主要的是其传动效率很⾼。
关键词：轻型货车变速器；扭矩；结构；校验
Abstract
With the continuous development of national economy, machinery industry is in constant development, all sorts of equipment is in constant progress, innovation. Especially in the case of motor, transmission is widely used. In certain situations, the traditional transmission is very unpopular. Bad control precision and the maintenance cost is higher. At the same time there are also certain problems in security. Therefore, higher requirements for the safety of the whole machine, operation will also bring strong shock to the staff, makes the operation very uncomfortable. Although traditional gearbox transmission efficiency is higher, shifting effect is good, but the price is more expensive, general users are difficult to accept. So study a new type of transmission is imperative.
According to the market survey, Gearbox must satisfy today's people to the automobile speed regulating the flexibility control requirements, such as can not change the engine torque and rotational speed, driving force and speed change gear box. Under the condition of the engine crankshaft rotating direction invariable, the gearbox forward or backward;Under the condition of the engine does not put out, can make the gearbox parking or fixed operations for a long time.
Transmission as a core component of motor vehicle, it is working, engine driven by V belt transmission gearbox rotation, thus indirectly driven wheel rotation, so vehicles can drive.
This paper introduces the structure of planetary gear type automatic shift gearbox in the composition, working principle and design of main components necessary to theoretical calculation and strength check, as well as the innovative design on its structure, The advantage of the gearbox transmission chain is short, high efficiency, easy processing, use and maintenance is very convenient, suitable for working under harsh environment, is the most important of its transmission efficiency is very high.
Key words：Planetary gear type automatic transmission gearbox;Crankshaft;Processing craft;Fixture;
⽬录
第⼀章绪论 (1)
1.1课题的来源及研究的⽬的和意义 ........................ 错误！未定义书签。
1.2本课题研究的主要内容 (3)
第⼆章轻型货车变速器的总体⽅案设计 (5)
2.1 轻型货车变速器的结构形式 (6)
2.2 齿轮传动机构的特点 (8)
2.3 确定齿轮传动类型 (10)
第三章轻型货车变速器传动系统的设计 (11)
3.1 轻型货车变速器内部传动系统的具体结构 (12)
3.2 齿轮的计算 (12)
3.2.1 配齿计算 (13)
3.2.2 ⼏何尺⼨计算 (14)
3.2.3 装配条件验算 (16)
3.3⾏星轴的设计计算 (17)
3.3.1 初算轴的最⼩直径 (18)
3.3.2 输⼊轴的设计 (20)
3.3.3 输出轴的设计 (21)
第四章轻型货车变速器内部主要传动零件的强度校核 (23)
4.1 传动轴的强度校核 (24)
4.2 传动齿轮的强度校核 (25)
4.3 轴承强度的校核 (28)
第五章设计总结 (29)
结论 (30)
参考⽂献 (31)
致谢 (32)
第⼀章绪论
1.1课题的来源及研究的⽬的和意义
我国⽣产的货车变速器结构简陋，传动效率始终不⾼，虽然经过⼏⼗年的发展，近期产品的质量较早期
有所提⾼。但受国产配套件质量及设计⽔平等的影响，我国⽬前⽣产的货车变速器的总体⽔平与进⼝产品及港⼝⽤户的要求仍有较⼤差距，货车变速器的⽣产也是如此，为满⾜市场需求，开发出⼀种新型的货车变速器势在必⾏！
相信此种货车变速器的出现将会⼤⼤提⾼传统的货车变速器的传动能⼒和质量，为企业的⽣产的年产能⽅⾯，以及经济效益⽅⾯能够带来显著的进步，同时也在某种程度上推进了机械⼯业的不断发展。
随着国际标准化（SIO）的实施，世界货车变速器以采⽤新材料、新技术、新⼯艺、新结构为基础,⼆⼗世纪80年代，德国施耐都公司将新开发的货车变速器应⽤到该公司的⼦公司---⼀个⽣产轻型货车变速器的机械公司，经过⼏年的运⾏，为该公司创造了不菲的利润。继美国HUGER公司之后，英国的PROYY公司也看到了轻型货车变速器传动机的利润所在，投⼊了相当⼤的⼈⼒和精⼒来开发研制轻型货车变速器传动机，并且与⼆⼗世纪中期投⼊到了北美等市场。当前，全世界各⼤机械⼈⼚商为了提⾼产品的竞争⼒，都⼤⼒进⾏货车变速器的研发⼯作。现在国外等著名货车变速器的品牌中，都有货车变速器的销售，全世界货车变速器的应⽤越来越⼴泛。有⼀点值得注意的是，货车变速器的市场，由最初的⽇本，欧洲，已经渗透到北美市场，因此货车变速器是当今棒料⽣产加⼯企业⽐配的设备已经成为主要趋势。西⽅资本主义国家有巨⼤的货车变速器销售市场，机械⼈⼯业是西⽅资本主义国家的机械⼯业之⼀。
汽车波箱机械⼯业主导着国民经济，为国民经济提供资源，也为⼈民⽣活提供消费品。不管是以前的产业，还是
现代的产业，都离不开机械装备，与机械⼯业所提供的装备的性能、成本和质量与国民经济的进步密切相关。
全球经济的飞速发展，我国的各⾏各业⼏乎都被其他国家先进技术冲击，同时，与国外品牌企业也有了越来越多的沟通交流的机会。轻型货车变速器⾏业通过多种途径，努⼒的不断提⾼⾃⾝实⼒与核⼼竞争⼒，与发达国家的差距也逐步缩⼩。
轻型货车变速器设备在市场需求的促使下更快的更新和优化。国内轻型货车变速器设备⽣迅速发展，使轻型货车变速器械设备环保，节能，在我国飞速发展的农业中发挥着积极的作⽤。在⽣产设备时，各企业都尽量将设备在运⾏中可能出现问题减⼩到最少。如减少设备的噪⾳⼤、污染重等问题。
轻型货车变速器的发展与⼈类社会的进步和科学技术的⽔平密切相关。随着科学技术的进步，各个学科之间相互有着或⼤或⼩的联系，各⾏业间互相沟通，普遍使⽤新技术、新能源、新结构，⽬前轻型货车变速器正向着⼤型、⾼效、可靠、节能、降耗和⾃
动化⽅向发展。本设计选⽤的齿轮传动较合理。
1.2本课题研究的主要内容
国内轻型货车变速器的研发及制造要与全球号召的低碳经济、经久耐⽤主题保持⼀致。加⼤轻型货车变
速器新型多样化的研发及⽣产是⾏业发展的⼤趋势，同时也迎合了国内基础建设发展的需求。
本次设计的任务是轻型货车变速器的设计，通过让学⽣亲⾃了解轻型货车变速器内部的构造和组成部分，通过对轻型货车变速器内部⼯件的测绘来认识⼯件，通过利⽤计算机绘图软件例如CAD，来对⼯件进⾏零件图的绘制和装配，这样经过⼀系列的综合性训练，培养学⽣动⼿，动脑以及画图的能⼒。
（1）通过⽹络和图书馆查各种关于轻型货车变速器的相关资料，对轻型货车变速器进⾏⽅案的⽐较和预定。
（2）分析轻型货车变速器的结构与参数
（3）确定设计总体⽅案
（4）确定具体设计⽅案
（5）轻型货车变速器的图纸的绘制。
（6）说明书的整理
第⼆章轻型货车变速器的总体⽅案设计
2.1 轻型货车变速器的结构形式
轻型货车变速器作为车辆中最重要的核⼼部件的⼀种，⼴泛应⽤于汽车，⼯程车辆，运输机等等领域。它⼯作时，发动机通过V带传动带动轻型货车变速器转动，从⽽间接地带动了车轮的转动，这样汽车就可以⾏驶了，通过改变轻型货车变速器理论的档位来实现机动车辆的前进、后退、加速、减速等功能。在机动车辆的⼏个组成部分⾥，轻型货车变速器是机动车的⼼脏的部分，其组成机构及传动系统的布局图如下图所⽰：
图2-1
2.2 齿轮传动机构的特点
齿轮传动与普通齿轮传动相⽐较，具有以下⼏个优点：
（1）体积⼩，质量⼩，结构紧凑，承载能⼒⼤。
（2）传动效率⾼。
（3）传动⽐较⼤。
（4）运动平稳、抗冲击和振动的能⼒强，⼯作较可靠。
2.3 确定齿轮传动类型
根据设计要求：能实现连续运转且传动⽐⼩、结构紧凑、外廓尺⼨较⼩,2Z-X(A)型⼯作效率⾼，体积⼩⽽且机构简单，所以制造起来⽅便。齿轮传动适⽤于所有条件的
功率传动，在动⼒及辅助传动中应⽤较为⼴泛，⼯作制度不受限制。
第三章轻型货车变速器传动系统的设计
3.1 轻型货车变速器内部传动系统的具体结构
轻型货车变速器体内部主要有各档位传动齿轮，各传动轴以及端盖，轴承等等零件组成，通过发动机驱动V 带传动，从⽽带动轻型货车变速器内部的传动机构动作，继⽽实现机动车辆轮⼦的转动，于是车辆就可以⾏驶了。其具体内部传动结构图如下图所⽰：
3.2 齿轮的设计计算 3.2.1配齿计算
根据齿轮传动的传动⽐和其配齿可求得内齿轮b 和⾏星轮c 的齿数。因为齿轮传动的外廓尺⼨较⼩，故选择中⼼轮a 的齿数17=Z a Z 和⾏星轮3=n p .
根据内齿轮 a p b 1)z -(i =z
76.5=171)-(5.5=z b
圆整得，根据安装条件，取79=z b ，此时实际的p 值与给定的p 值稍有不同，但是必须控制在其传动⽐误差的范围内。
实际传动⽐为
5.647=79/17+1=/z z +1=i a b 其传动⽐误差
2.67%=/5.5|5.647-5.5=|/i |i -i | =Δp p i
由于外啮合采⽤⾓度变位的传动，⾏星轮c 的齿数z c 应按如下公式计算，即 c a b c Δz +/2z -z ='z 因为
62
=-a b z z 为偶数，故取齿数修正量为
1
-=?c z 。这样，⾓变位后，a-c 啮合
齿轮副的传动性能。得到改善，且该齿轮传动的径向尺⼨没有改变。故
c z =30
1-217
-79= 在考虑到安装条件为
322==+C z z b
a （整数）
初算中⼼距和模数
1. 试验齿轮的接触疲劳极限lim H σ=1282Mpa 试验齿轮的弯曲疲劳极限lim F σ=370MPa 齿形的最后⼯序为插齿，精度为7级。
2. 减速器的名义输出转速n 2
由 i =21
n n
得 n 2=n 1/i=1000/5.5r/min 2n =i n 1=5.51000
min r
=181.82r/min 3. 载荷不均衡系数P K 采⽤太阳轮浮动的均载机构，取
15
.1==P P F H K K
4. 齿轮模数m 和中⼼距a ⾸先计算太阳轮分度圆直径：
3
lim 21a 1
d u
u k k k T K H d H HP A td ±=∑σ?
式中： u ⼀齿数⽐为76
.11730
=
A K ⼀使⽤系数为1.25；
td K ⼀算式系数为768；
∑
H K ⼀综合系数为2；
1T ⼀太阳轮单个齿传递的转矩。ηηp
p a n n P
n T T 1119549==
=
985
.01000
3120
9549
m N ?
=376m N ?
其中η—⾼速级齿轮传动效率，取η=0.985 d ?—齿宽系数暂取a d b =0.5
lim H σ=1450Mpa
代⼊ 3
lim 21a 1d u
u k k k T K H d H HP A td ±=∑σ?
3
2
a 76.1)
176.1(1591
5.06.115.125.123.376768d +=
=78.66mm
模数 m=63.417
66
.78==a a z d
取 m=5
则
mm z z m a g a )3017(521
)(210+??=+=
=117.5mm 取 mm a 5.122=
齿宽 5.421755.0=??=?=d b d ? 取 b=62mm 3.2.2 ⼏何尺⼨计算
1. 计算变位系数 (1) a-c 传动啮合⾓ac α