变速器壳体基础特征设计原则

变速器壳体基础特征设计原则

李世启卫亚可

长城汽车股份有限公司技术中心河北省汽车工程技术研究中心河北保定071000

摘要:变速器壳体是变速器上关键的零部件，他将变速器中轴、齿轮、轴承、拨叉等有关零件组装成一个整体，并保证相互之间的正确位置，按照一定的传递关系传递动力。本文主要从变速器壳体的基本尺寸及结构、合箱螺栓的布置、加强筋及拔模角度、降噪等方面进行设计分析,为变速器壳体结构设计提供借鉴方法。

关键词:变速器壳体、基本尺寸、拔模角、降噪

1前言:

变速器壳体尺寸对整个变速器设计及整车的搭载而言至关重要。壳体在变速器部分的基本尺寸决定于齿轮旋转运动和控制机构运动的有足够大的刚度，同时需要匹配安装各种零部件的接口结构，用来保证轴和轴承工作时不会歪斜并且各零部件正常协同工作。若壳体尺寸选用不合理会影响壳体刚度，工作过程中壳体变形严重使内部运转中的齿轮啮合不充分，导致齿面磨损严重甚至造成齿轮断裂使变速器失效。

2变速器的基础设计特征及原则

壳体的基础特征设计主要有：壳体壁厚设计、合箱螺栓位置的设计，加强筋的设计、圆角的设计以及壳体铸造拔模角度的选择等。

2.1壳体壁厚设计

2.1.1壳体的壁厚设计

壳体整体壁厚不宜过大，超过临界壁厚的壳体，容易产生缩孔等质量问题，壁厚应尽可能均匀，避免金属堆积（常见金属型铸造壳体的壁厚如下表）。

2.3加强筋的设计

当正常壁厚的壳体，强度和刚度不能满足使用要求的时候，需采用加强筋来确保壳体的强度和刚度，避免壳体的塑性变形，而且加强筋可以防止或减少铸件收缩变形，避免工件从模型内顶出时发生铸件变形，铝液填充时用以辅助回路。筋的宽度要合理的选取，如果太薄，会导致壳体易弯曲，且工艺性差；太厚，会导致壳体重量大，容易产生缩孔，壳体加强筋的设计可参考以下原则：

1）宽度：大致等于0.5-1倍的壁厚；

2）高度：壁厚＜高度＜5倍的壁厚；

3）加强筋的间距大致等于5倍壁厚；

4）方向尽量与拔模方向相同，筋的厚度要均匀。

2.4圆角的设计

压铸件上壁与壁的连接处设计成圆角，圆角的作用是有助于金属的流动，减少涡流，避免零件产生应力集中而导致开裂，可以延长模型的使用寿命，不致因尖角的存在而导致崩角或开裂。壳体壁与壁的连接处或是孔的根部都需要圆角且过度圆角越大，应力峰值越小，避免壳体过载受到破坏。

2.5壳体降噪音设计

变速器传动系统产生的噪音是整车噪音的主要来源之一，优化变速器壳体结构有利于降低整箱噪音，改善整箱的模态从而提高整车的舒适性，壳体设计时采用以下结构可有利于降低壳体噪音：

1）设计成近似椭圆形、梯级形状；

2）改善箱体结构的动态特性，增加刚度减少共振；

3）箱体形状应能使其噪音辐射面积减少，避免大平面过渡表面，应设计成法向方向各异的小面相连接，以降低箱壁振动和减小辐射能量；

4）内侧不应当有过多的凸起以减少润滑油与之摩擦产生的噪音；

5）选取合适的材料，达到吸振阻音性能；

6）离合器壳体设计合理布筋及窗口，以减小振动噪音。

2.6拔模角的选择

拔模角又称铸造斜度。为了便于压铸件从压铸模中脱出及防止划伤铸件表面，铸件上所有与模具运动方向(即脱模方向)平行的孔壁和外壁均需具有脱模斜度。拔模角度应当选择恰当，角度过小不利于壳体铸造造成铸件拉伤；拔模角过大会造成铸件根部壁厚过厚，导致铸件内部缺陷并且增加产品重量。铸件的拔模角一般拔模角在1°～3°，侧面抽芯尽可能少，且应具有足够的强度适用于大量生产。

结束语：

本文介绍了变速器壳体设计的基本原则，并通过从壳体壁厚设计、合箱螺栓位置的设计，加强筋的设计、圆角的设计以及壳体铸造拔模角度的选择等方面进行了分析对比，对后期变速器壳体设计的基本参数的选择及模型建立具有指导意义。

参考文献：

邓小梅、刘海云.变速器壳体设计探讨[J]江西化工2011（1）162-165

邓小梅、邓方贞.变速器接合面的密封[J]江西化工2016（4）175-177

成大先主编.《机械设计手册》.北京：化学工业出版社，2004.1