农用三轮车变速箱设计
农用三轮车变速箱的设计
设计者：000000 指导教师：00000
（工学院机制）
摘要在汽车传动系中，变速器用来改变发动机传到驱动轮上的转矩和转速，目的是在原地起步、爬坡、转弯、加速等各种行驶工况下使汽车获得不同的牵引力和速度，同时使发动机在最有利的工况围工作。主要由变速传动机构和操纵机构组成，近年来，变速器设计有向自动操纵方向发展的趋势。变速箱设计包括：（一）变速箱总体尺寸和参数的确定（二）变速箱齿轮零件的设计计算（三）变速箱轴、轴等零件的设计计算（四）同步器的设计选择。
本次毕业设计的是农用三轮车的变速箱，主要是参照7Y-975A2型多功能农用三轮车变速箱结构设计。通过已知选定的参数，计算选择设计过程中需要的装配图和零件图各个参数。然后根据这些参数绘制零件图和总装配图。在设计过程中对传统的设计方法、步骤以及设计的技巧做适当的改进，以达到创新的目的。
关键词：变速器传动比圆柱直齿轮
1 引言本人毕业设计的题目是农用三轮车变速箱设计，这也是一次对本科毕业生所学专业知识、思维、创新以及动手能力的最系统的一次综合测试。
农用三轮运输车是我国农村市场的一种价廉适用的新型运输工具，特别是农用三轮车经济实惠，一机多用，深受广大农民兄弟的欢迎，多年来蓬勃发展，方兴未艾！
“春风”牌7Y-975A2型多功能农用三轮车为方向把操纵乘坐式，皮带传动，连体后桥，3+1档变速，配用S1100单杠柴油机为动力，使1h功率达到12.1kw车架为矩形截面焊管整体框架式，前后悬架分别为简式液压件震器和双端滑板式弹簧，前后轮胎规格分别为4.50-14（条形） 6.50-16（人字形）。设计紧跟近年来农用运输车生产先进技术，真正
做到价格低廉、结构简单、容易上手，一机多用更受到农民朋友的青睐。
7Y-975A2型多功能农用三轮车传动系统采用四根皮带将发动机输出的动力经离合器传到变速箱连体后桥，经变速箱齿轮变速后带动差速器齿轮，再由半轴带动轮毂实现车轮运动。三轮车变速箱和一般汽车变速箱的功用都差不多，将从离合器传来的动力经齿轮变速后再经减速器、差速器、驱动半轴，经轮毂带动驱动轮，在柴油机转速不变的的情况下通过变速齿轮的不同速比，来改变车辆的行使速度和驱动力，可在柴油机不熄火的情况下，使车辆加速、减速、行车、倒车。
设计图纸共四，其中变速箱总装配图一（A0）。零件图纸三（A2、A3）。由于主体呈竖形，为表达清楚起见，在视图中主要采用简单三视图的方式。
本论文参考了大量的资料，从结构设计到cad制图均得到指导老师许伟的尽力辅导，并提了很多很多宝贵意见，同时在此表示忠心的感！
由于本人水平有限，此次设计又仅由本人单独完成，设计中难免有错误之处，恳请各位老师和同学批评指出，以便本人改进。
2 设计的基础依据
本次设计的原始参数是“春风”牌7Y-975A2型多功能农用三轮车的基本参数，主要有：
发动机的额定功率12.1kw 、最大扭矩55N.m
各档传动比：Ⅰ23.5 Ⅱ9 Ⅲ2.96 R21.5
各档转速：Ⅰ4.5 Ⅱ11.7 Ⅲ35.6 R4.9
变速箱包括变速传动机构和变速操纵机构，变速传动机构的作用是改变发动机输出轴的转速、传动比和螺旋方向；变速操纵机构作用是实现传动比和转向的改变——换档。变速箱设计主要包括以下几点：（一）变速箱总体尺寸和参数的确定（二）变速箱齿轮零件的设计计算（三）变速箱、轴、轴承等零件的设计计算（四）同步器的设计选择
2.1 变速箱总体尺寸和参数的确定
2.1.1 中心距
变速箱齿轮的中心距是变速器很重要的参数，它对变速器整体尺寸、体积及质量有很大的影响。通常根据经验公式初选中心距A（单位m）
M（1-1）
A=k3m ax
ie
式中：k——中心距系数，对轿车，k=8.9～9.3；对货车，k=8.6～9.6；对多档主变速器，k=9.5～11；
M
——变速器在一档时，第二轴输出的转距，M iemax= M emax·i1·ηg，单位为N·m；
iemax
i
——变速器一档传动比；
1
η
——变速器传动效率，取0.96。
g
在良好的路面上行使A取小值，同时A 还受齿轮接触强度、几何参数及结构要求等的制约，过小会使放置的滚动轴承有困难。
2.1.2 变速器的轴向尺寸
货车变速器壳体的轴向尺寸与档数有关，可参考下列数选用：
四档（2.2～2.7）A
五档（2.7～3.0）A
六档（3.2～3.5）A （1-2）
轿车四档变速器壳体轴向尺寸为（3.0～3.4）A （1-3）
2.1.3 档数及各传动比
变速器档数多少对汽车动力性、经济性影响很大。档数多，可以使发动机经常在最大功率附近的转速工作，而且使发动机转速变化围小，平均功率高，可提高汽车的加速能力和爬坡能力，同是档数多也增加了发动机在低油耗区工作的可能性，也提高了燃料经济性。档数多少还影响相邻的抵挡和高档间传动比的比值，档数多，则比值小，换档容易。档数多的缺点是使变速器的结构复杂，质量增大，操纵不方便。
档数及传动比：三个前进档，一个倒档，皮带传动V带B型。
Ⅰ档传动比：i1=iⅠ/i v=23.5/2.8=8.39；
Ⅱ档传动比：i2=iⅡ/i v=9/2.8=3.21；
Ⅲ档传动比：i3=IⅢ/i v=2.96/2.8=1.06
倒档传动比：i r=i r/i v=21.5/2.8=7.68
（注：为使V 带传动轮廓尺寸不致过大，初取i v =2.8，实际iv 要在设计V 带传动时所选此处从略。）
图1 总装图
2.2变速箱齿轮零件的设计计算
已知各档传动比以及查表得主要效率有：v 带 η1=0.96 ；离合器η2=0.99；轴承一对η
3
=0.98；齿轮η4=0.97计算各档各轴的转矩和转速分别如下：
Ⅰ档：
n 3=78660106 ×4.5??π=30.4 r/min n 2=
3910
n Z Z ?==?4.309
39131.7 r/min n 1=n 2×
1
2
Z Z =131.7×2=263.4 r/min T 1=T ×i v η1η2=55×2.8×0.96×0.99=146.36N.m T 2=T 1×
1
2
Z Z η3η4=146.36×2×0.98×0.97=278.26 N.m
T 3=T 2×910Z Z η4η3=278.26×9
39
×0.97×0.98=1146.23 N.m Ⅱ档：
n 3=
=???786
607.1110
6
π78.97 r/min
n 2=
39
10
n Z Z ?=342.20 r/min n 1=n 2×
34.57018
3020.34256=?=Z Z r/min T 1=T ×iv η1η2=146.36 N.m T 2=T 1×5
6
Z Z =243.93 N.m T 3=T 2×9
10
Z Z η4η3=1214.90 N.m Ⅲ档：
n 3=
=???78660106
6.35π240.28 r/min n2=39
10
n Z Z ?=1041.21 r/min n 1=
=?=?21.104131
17
278n Z Z 570.99 r/min T1=T ×iv η1η2=146.36 N.m T 2=T 1×7
8
Z Z = 80.26 N.m T 3=T 2×9
10
Z Z η4η3=330.62 N.m 倒档：
n 3=
=???78660106
9.4π33.07 r/min n2=
39
10
n Z Z ?=143.32 r/min
n r =n
2
×=
?
=
16
20
30
.
143
1
4
Z
Z
179.15 r/min
T 1=T×i
v
η
1
η
2
=146.36 N.m
T r =T
1
×
4
1
Z
Z
=117.09 N.m
T 2=T
r
×
1
4
Z
Z
η
4
η
3
=139.13 N.m
T 3=T
2
×
9
10
Z
Z
=602.90 N.m
2.2.1 齿轮参数的确定
2.2.1.1 模数m的确定
决定齿轮模数的因素很多，其中最重要的是齿轮的强度、传动噪声和质量。减少模数，增加齿宽会使噪声降低，反之则能减轻变速器的质量。降低噪声对轿车有很大的意义，减轻质量对货车比较重要，农用三轮车的设计要综合考虑噪声。直齿轮模数m与弯曲应力бw 之间有如下关系：
m= 3
2
w
s
c
f
g
Y
K
K
K
K
T
σ
π
σ
（2-1）
斜齿轮法面模数m与弯曲应力бw之间有如下关系：
m= 3
Y
K
ZK
cos
2
w
s
cб
π
β
g
T
（2-2）
式中：T g——计算载荷，[T g]为N.m；
K f——摩擦力的影响系数，主动齿轮和被动齿轮在啮合点上的摩擦力方向不同，对弯曲应力影响也不同：主动齿轮K f=1.1，被动齿轮K f=0.9；
K
б——应力集中系数，直齿轮K
б
=1.65，斜齿轮K
б
=1.5；
Z——齿轮齿数；y——齿形系数；
б
w ——弯曲应力，[б
w
]单位为N/mm2，当T g取作发动机最大转矩时，一档、倒档直齿轮[б
w
]=400～850 N/mm2，货车可取下限，对货车长啮合齿轮和高档齿轮，其值为100～250 N/mm 2，对轿车为180～350 N/mm2;
β——斜齿轮螺旋角；K
c ——齿宽系数；K
s
——重合度系数K s=2。