第3章 变速器的设计与计算
3.1 变速器主要参数的选择
本次毕业设计是在给定主要整车参数的情况下进行设计，捷达整车主要技术参数如表3.1所示
表3.1 捷达GTX整车主要技术参数
发动机最大功率 发动机最大转矩 最大转矩时转速 总质量 74kw 155N·m 3800r/min 2150kg 车轮型号 最大功率时转速 最高车速 前轴载荷 185/60R14S 5200 r/min 165km/h 1300kg 3.1.1 档数的选择
近年来，为了降低油耗，变速器的档数有增加的趋势。目前，乘用车一般用4～5个档位的变速器。发动机排量大的乘用车变速器多用5个档。商用车变速器采用4～5个档或多档。载质量在2.0～3.5t的货车采用五档变速器，载质量在4.0～8.0t的货车采用六档变速器。多档变速器多用于总质量大些的货车和越野汽车上。
档数选择的要求：
1、相邻档位之间的传动比比值在1.8以下。
2、高档区相邻档位之间的传动比比值要比低档区相邻档位之间的比值小。
因此，本次设计的轿车变速器为5档变速器。 3.1.2 传动比范围
变速器传动比范围是指变速器最高档与最低档传动比的比值。最高档通常是直接档，传动比为1.0；有的变速器最高档是超速档，传动比为0.75～0.98。
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影响最低档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，总质量轻些的商用车在5.0～8.0之间，其它商用车则更大。
本设计最高档传动比为0.96。 3.1.3 变速器各档传动比的确定
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[12]：
ua?0.377式中：
rn （3.1） igi0； 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=190 km/h；最高档为超速档，传动比ig=0.85；
车轮滚动半径由所选用的轮胎规格185/60R14S得到r=29(mm)；发动机转速
；由公式（3.1）得到主减速器传动比计算公式： n=np=5800（r/min）
i0?0.377nr3800?0.286?0.377??2.48 igua1?1652、最低档传动比计算
按最大爬坡度设计，满足最大通过能力条件，即用一档通过要求的最大
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：
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式中：
Temaxi0ig?tr?Gfcos?max?Gsin?max （3.2）
G ——车辆总重量(N)；
f ——坡道面滚动阻力系数(对沥青路面μ=0.01~0.02)；
m)； Temax——发动机最大扭矩(N·
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）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?）
由公式（3.2）得： ig1?(G?cos?max?Gsin?max)r （3.3）
Temaxi0?t已知：m=1480kg；f?0.015；?max?16.7?；r=0.29m；Temax?170 N·m；
i0?3.93；g=9.8m/s2；?t?0.88，把以上数据代入（3.3）式：
(2150?9.8?0.012?cos16.7??2150?9.8?sin16.7?)?0.286ig1??3.56
155?2.48?0.9满足不产生滑转条件。即用一档发出最大驱动力时，驱动轮不产生滑转现象。公式表示如下：
Temaxi0ig1?tr?Fn?
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ig1?式中：
Fn?r （3.4）
Temaix0?tFn——驱动轮的地面法向反力，Fn?m1g；
? ——驱动轮与地面间的附着系数；对混凝土或沥青路面?可取0.5~0.6之间。
已知：m1?1300kg；?取0.6，把数据代入（3.4）式得：
ig1?2150?9.8?0.55?0.286?4.28
155?2.48?0.9所以，一档转动比的选择范围是：
3.56?ig1?4.28
初选一档传动比为3.56。 3、变速器各档速比的配置
按等比级数阶分配的各档速比的计算
汽车多在高档区工作，换档频率，高档区也多于低档区，为了节约燃料和操纵轻便起见，应尽量使高档区两档位之间的速度差值小些，所以高档区的速比阶K要比低档区的速比阶K要小。根据汽车的工作要求(长途运输、城市公交车、矿山运输等)和发动机特性的不同，速比阶K的偏离情况也不同.例如城市公交车和山区工作的汽车速比阶K的偏离值要小一些，而轿车的直接档的速比阶K要更小一些。 即： K??n?1?i1/i5?1.37
2档： i2? 3档： i3? 4档： i4?i13.56??2.59 K1.37i22.59??1.89 K1.37i31.89??1.38 K1.37
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