輕型貨車變速器設(shè)計(4+1檔)【19張CAD圖紙+PDF圖】

喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的文件全都有，請放心下載，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 = 喜歡就充值下載吧。資源目錄里展示的文件全都有，請放心下載，有疑問咨詢QQ:414951605或者1304139763 = 廣西工學(xué)院2008屆畢業(yè)設(shè)計說明書前 言變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同條件下對驅(qū)動車輪牽引力及車速的不同要求的需要。變速器在汽車中起著重要的作用，它能使汽車以非常低且穩(wěn)定的車速行駛，而這種低的車速只靠內(nèi)燃機(jī)的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是難以達(dá)到的。隨著汽車工業(yè)的不斷壯大，以及汽車行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設(shè)計出更經(jīng)濟(jì)實惠，工作可靠，性能優(yōu)良，且符合中國國情的汽車已經(jīng)是當(dāng)前汽車設(shè)計者的緊迫問題，也是我們作為汽車工程本科畢業(yè)生，必須肩負(fù)的重任。在面臨著前所未有的機(jī)遇的同時，我們要努力為我們的汽車工業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。經(jīng)過四年的刻苦學(xué)習(xí)，我掌握了四十多門基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，閱讀了大量的專業(yè)書籍，為從事汽車行業(yè)的工作打下了堅實的基礎(chǔ)。在大學(xué)畢業(yè)，即將走向工作崗位之際，按國家教委的要求，進(jìn)行了這次設(shè)計。畢業(yè)設(shè)計是對我們在大學(xué)期間所學(xué)知識的一次檢閱，充分體現(xiàn)了一個設(shè)計者的知識掌握程度和創(chuàng)新思想。畢業(yè)設(shè)計總體質(zhì)量的好壞也直接體現(xiàn)了畢業(yè)生的獨立創(chuàng)造設(shè)計能力。由于畢業(yè)設(shè)計具有特殊的重要意義，在兩個多月的畢業(yè)設(shè)計時間里我們到單位實習(xí)，并閱讀了大量的汽車資料，虛心向老師請教，且在老師的指導(dǎo)下，將老師傳授的設(shè)計方法運用到自己的設(shè)計中，使本次畢業(yè)設(shè)計得以順利完成。本人的設(shè)計題目、要求及任務(wù)是：輕型貨車變速器設(shè)計（41）檔設(shè)計參數(shù)：發(fā)動機(jī): Memax=160 Nm ； 車速：Vmax=100 Km/h ； 額定轉(zhuǎn)速：n=2800 rpm ；車輪滾動半徑：R0=0.42 m ；汽車總質(zhì)量：2200 Kg ；爬坡度：30 ；主減速比：i0=4.5 ；驅(qū)動輪上法向反作用力：FZ=1300 Kg 。設(shè)計要求: 采用中間軸式、全同步器換檔。本次設(shè)計要求：對各檔齒輪的接觸強(qiáng)度、彎曲應(yīng)力及軸的強(qiáng)度、剛度以及軸承的載荷進(jìn)行校核計算。設(shè)計工作量:1、集資料、進(jìn)行方案論證、結(jié)構(gòu)分析，確定合理的結(jié)構(gòu)方案。2、選擇正確的參數(shù)，對變速器的強(qiáng)度及剛度進(jìn)行校核計算。3、繪制變速器總裝圖1張（0號圖）、殼體圖1張（0號圖）、操縱機(jī)構(gòu)總裝圖1張（0號圖）、齒輪零件圖折合1.5張（0號圖），其中用計算機(jī)繪圖折和4.0張A0，手繪圖折和0.5張A0?？倛D量為4.5張以上0號圖。4、設(shè)計中的計算要求編程，上機(jī)計算，打印程序、結(jié)果。5、英譯中大于5000字符（折合中文約大于3000字）。 6、設(shè)計說明書應(yīng)包括：目錄、中、英文摘要、設(shè)計說明、方案論證、計算過程、結(jié)論、畢業(yè)設(shè)計完成情況的自我評價及其它說明。要求大于1.2萬字。設(shè)計過程中，本人按時、按質(zhì)、按量完成了各階段的工作，最終順利完成了設(shè)計任務(wù)，設(shè)計出一臺適用于輕型貨車的四檔變速器。最后，由于本人的設(shè)計經(jīng)驗和知識水平有限，在設(shè)計中出現(xiàn)的問題敬請各位老師和同學(xué)的指正。 2008. 5第一章 變速器的功用和要求 現(xiàn)代汽車采用的活塞式內(nèi)燃發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩變化范圍較小，不能適應(yīng)汽車在各種條件下阻力變化的要求，因此在汽車傳動系中，采用了可以改變轉(zhuǎn)速比和傳動轉(zhuǎn)矩比的裝置，即變速器。變速器不但可以擴(kuò)大發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動車輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)汽車在各種條件下行駛的需要，而且能在保持發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動方向不變的情況下，實現(xiàn)倒車，還能利用空擋暫時地切斷發(fā)動機(jī)與傳動系統(tǒng)的動力傳遞，使發(fā)動機(jī)處于怠速運轉(zhuǎn)狀態(tài)。變速器的功用：（1）改變傳動比，擴(kuò)大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，如起步、加速、上坡等，同時使發(fā)動機(jī)在有利的工況下工作；（2）在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車能倒退行駛；（3）利用空擋，中斷動力傳遞，以使發(fā)動機(jī)能夠起動、怠速，并便于變速器換檔或進(jìn)行動力輸出。因此變速器通常還設(shè)有倒檔，在不改變發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向的情況下汽車能倒退行駛；設(shè)有空擋，在滑行或停車時發(fā)動機(jī)和傳動系能保持分離。變速器還應(yīng)能進(jìn)行動力輸出。為保證變速器具有良好的工作性能，設(shè)計變速器必須滿足以下的使用條件和基本要求：（1）應(yīng)該合理地選擇變速器的檔數(shù)和傳動比，使汽車具有良好的動力性和經(jīng)濟(jì)性；（2）工作可靠，在使用過程中不應(yīng)該有自動跳檔、脫檔和換檔沖擊現(xiàn)象發(fā)生；此外，還不允許出現(xiàn)誤掛倒檔的現(xiàn)象；（3）操縱輕便，以減輕駕駛員的勞動強(qiáng)度；（4）傳動效力高、噪音小。為了減少齒輪的嚙合損失，應(yīng)設(shè)有直接檔。此外合理地齒輪形式以及結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高其制造和安裝精度，都是提高效率和減小噪聲的有效措施。 （5）結(jié)構(gòu)緊湊，盡量做到質(zhì)量輕、體積小、制造成本底。（6）制造容易、成本低廉、維修方便、使用壽命長；（7）貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化及總成系列化等設(shè)計要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定；（8）需要時應(yīng)設(shè)置動力輸出裝置。 第二章 變速器的方案論證第一節(jié) 變速器類型選擇及傳動方案設(shè)計變速器的種類很多，按其傳動比的改變方式可以分為有級、無級和綜合式的。有級變速器根據(jù)前進(jìn)檔檔數(shù)的不同，可以分為三、四、五檔和多檔變速器；而按其軸中心線的位置又分為固定軸線式、螺旋軸線（行星齒輪）式和綜合式的。其中，固定式變速器應(yīng)用較廣泛，又可分為兩軸式，三軸式和多軸式變速器?，F(xiàn)代汽車大多都采用三軸式變速器。對發(fā)動機(jī)前置前輪驅(qū)動的轎車，如變速器傳動比小，則常采用兩軸式變速器。以下是兩軸式和三軸式變速器的傳動方案。要采用哪一種方案，除了汽車總布置的要求外，主要考慮以下四個方面：一、結(jié)構(gòu)工藝性兩軸式變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動機(jī)縱置時，主減速器可用螺旋圓錐齒輪或雙曲面齒輪，而發(fā)動機(jī)橫置時用圓柱齒輪，因而簡化了制造工藝。二、變速器的徑向尺寸兩軸式變速器的前進(jìn)檔均為一對齒輪副，而三軸式變速器則有兩對齒輪副。因此，對于相同的傳動比要求，三軸式變速器的徑向尺寸可以比兩軸式變速器小得多。三、變速器齒輪的壽命兩軸式變速器的低檔齒輪副大小相差懸殊，小齒輪工作循環(huán)次數(shù)比大齒輪要高得多，因此，小齒輪工作壽命比大齒輪要短。三軸式變速器的各前進(jìn)檔均為常嚙合齒輪傳動，大小齒輪的徑向尺寸相差較小，因此壽命比較接近。在直接檔時，齒輪只是空轉(zhuǎn)，不影響齒輪壽命。四、變速器的傳動效率兩軸式變速器，雖然可以有等于1的傳動比，但是仍要有一對齒輪傳動，因而有功率損失。而三軸式變速器，可以將輸入軸和輸出軸直接相連，得到直接檔，因而傳動效率高，磨損小，噪聲也較小。 轎車，尤其是微型汽車，采用兩軸式變速器比較多，這樣可將變速器和主傳動器組成一個整體，使傳動系的結(jié)構(gòu)緊湊，汽車得到較大的有效空間，便于汽車的總體布置。因此，近年來在歐洲的轎車中采用得比較多。而中、重型載貨汽車則多采用三軸式變速器。這次設(shè)計的變速器是輕型貨車使用，所以采用三軸式變速器。第二節(jié) 變速器傳動機(jī)構(gòu)的分析根據(jù)第一節(jié)所述，采用中間軸式變速器，在各檔數(shù)相同的條件下，各變速器的差別主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換檔方案和倒檔傳動方案。一、換檔結(jié)構(gòu)形式的選擇目前，汽車上的機(jī)械式變速器的換檔結(jié)構(gòu)形式有直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器換檔三種。（一）滑動齒輪換檔通常是采用滑動直齒輪換檔，但也有采用滑動斜齒輪換檔的?；瑒又饼X輪換檔的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、緊湊、容易制造。缺點是換檔時齒端面承受很大的沖擊會導(dǎo)致齒輪過早損壞，并且直齒輪工作噪聲大，所以這種換檔方式一般僅用在一檔和倒檔上。（二）嚙合套換檔用嚙合套換檔，可以將結(jié)構(gòu)為某傳動比的一對齒輪，制造成常嚙合的斜齒輪。用嚙合套換檔，因同時承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，而輪齒又不參與換檔，因此它們都不會過早損壞，但是不能消除換檔沖擊，所以仍要求駕駛員有熟練的操作技術(shù)。此外，因增設(shè)了嚙合套和常嚙合齒輪，使變速器的軸向尺寸和旋轉(zhuǎn)部分的總慣量增大。因此，這種換檔方法目前只在某些要求不高的檔位及重型貨車變速器上使用。這是因為重型貨車檔位間的公比較小，要求換檔手感強(qiáng)，而且在這種車型上又不宜使用同步器（壽命太短，維修不便）。（三）同步器換檔現(xiàn)在大多數(shù)汽車的變速器都采用同步器換檔。使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換檔，與操作技術(shù)熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性。同上述兩種換檔方法相比，雖然它有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大、同步環(huán)使用壽命短等缺點，但仍然得到廣泛應(yīng)用。近年來，由于同步器廣泛使用，壽命問題已得到基本解決。上述三種換檔方案，可同時用在同一變速器中的不同檔位上，一般倒檔和一檔采用結(jié)構(gòu)較簡單的滑動直齒輪或嚙合套的形式，對于常用的高檔位則采用同步器或嚙合套.本次設(shè)計方案一、二檔和三、四檔采用同步器換檔，倒檔使用倒檔軸上滑動直齒輪換檔。二、倒檔的形式及布置方案倒檔使用率不高，常采用直齒滑動齒輪方案換入倒檔。為實現(xiàn)傳動有些利用在前進(jìn)檔的傳動路線中，加入一個中間傳動齒輪的方案，也有利用兩個聯(lián)體齒輪的方案。圖2.1常見的倒檔結(jié)構(gòu)方案有以下幾種：方案1.（如圖2.1a）所示）在前進(jìn)檔的傳動路線中，加入一個傳動，使結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪處于正負(fù)交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。此方案廣泛用于轎車和輕型貨車的四檔全同步器式變速器中。方案2.（如圖2.1b）所示）此方案的優(yōu)點是可以利用中間軸上一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長度，但換檔時兩對齒輪必須同時嚙合，致使換檔困難。某些輕型貨車四檔變速器采用此方案。方案3.（如圖2.1c）所示）此方案能獲得較大的倒檔傳動比，突出的缺點是換檔程序不合理。方案4.（如圖2.1d）所示）此方案針對前者的缺點作了修改，因而經(jīng)常在貨車變速器中使用。方案5.（如圖2.1e）所示）此方案中，將中間軸上一檔和倒檔齒輪做成一體其齒體、寬加大，因而縮短了一些長度。方案6.（如圖2.1f）所示）此方案中，采用了全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔方便。方案7.（如圖2.1g）所示）為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有些貨車采用此方案，其缺點是一檔和倒檔得各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些，一般3、4、5、6、7五種方案用于五檔變速器。綜合考慮，本次設(shè)計采用輸出軸上直齒滑動換入倒檔換檔方式。其優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，直齒輪加工要求不太高，無軸向力，成本低。但換檔時容易發(fā)生沖擊，產(chǎn)生噪聲大壽命短。第三節(jié) 變速器操縱機(jī)構(gòu)方案分析一、變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用變速器操縱機(jī)構(gòu)的功用是保證各檔齒輪、嚙合套或同步器移動規(guī)定的距離，以獲得要求的檔位，而且又不允許同時掛入兩個檔位。二、設(shè)計變速器操縱機(jī)構(gòu)時，應(yīng)該滿足的基本要求（一）要有鎖止裝置，包括自鎖、互鎖和倒檔鎖;（二）要使換檔動作輕便、省力，以減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度;（三）應(yīng)使駕駛員得到必要的手感。三、換檔位置設(shè)計操縱機(jī)構(gòu)首先要確定換檔位置。換檔位置的確定主要從換檔方便考慮。為此應(yīng)該注意以下三點：（一）按換檔次序來排列 ；（二）將常用檔放在中間位置，其它檔放在兩邊；（三）為了避免誤掛倒檔，往往將倒檔安排在最靠邊的位置，有時于1檔組成一排。第四節(jié) 變速器傳動方案的設(shè)計各齒輪副的相對安排位置，對于整個變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。各檔位置的安排，應(yīng)考慮以下四個方面的要求：一、整車總布置根據(jù)整車的總布置，對變速器輸入軸與輸出軸的相對位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機(jī)構(gòu)提出要求。比如說是該車是采用發(fā)動機(jī)前置前驅(qū)動還是發(fā)動機(jī)前置后驅(qū)動等等，這些問題都牽連著變速器的設(shè)計方案。二、駕駛員的使用習(xí)慣人們習(xí)慣于按檔的高低順序，由左到右或由右到左排列來換檔，如下圖b和c。值得注意的是倒檔，雖然它是平常換檔序列之外的一個特殊檔位，然而卻是決定序列組合方案的重要環(huán)節(jié)。例如在四檔變速器中采用的基本序列組合方案有三種，見圖2.2。其中b和c是倒檔與序列不結(jié)合的方案，即掛檔時，需先換位再掛倒檔。倒檔與序列結(jié)合與不結(jié)合兩者比較，前者在結(jié)構(gòu)上可省去一個撥叉和一根變速滑桿，后者如布置適當(dāng)，則可使變速器的軸向長度縮短。按習(xí)慣，倒檔最好與序列不結(jié)合。否則，從安全考慮，將倒檔與一檔放在一起較好。 圖 2.2根據(jù)以上的要求，本次設(shè)計的檔位布置方案如圖2.3所示： 圖 2.3三、提高平均傳動效率為提高平均傳動效率，在三軸式變速器中，普遍采用具有直接檔的傳動方案，并盡可能地將使用時間最多的檔位實際成直接檔。四、改善齒輪受載狀況各檔齒輪在變速器中的位置安排，應(yīng)考慮齒輪的受載狀況。承受載荷大的低檔齒輪，一般安置在離軸承較近的地方，以減小軸的變形，使齒輪的重疊系數(shù)不致下降過多。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過高而造成表面點蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支承較遠(yuǎn)處較好。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小，故齒輪的偏載也小。 本次設(shè)計傳動方案如圖2.3所示傳動路線：檔：一軸12中間軸87二軸5、7齒輪間的同步器輸出檔：一軸12中間軸655、7齒輪間的同步器二軸輸出檔：一軸12中間軸431、3齒輪間同步器二軸輸出檔：一軸11、3齒輪間同步器二軸輸出R檔：一軸12中間軸10119二軸輸出 圖2.4 第三章 變速器設(shè)計計算第一節(jié) 變速器主要參數(shù)的選擇一、軸的直徑第一軸花鍵部分直徑d(mm)初選 d=式中： 經(jīng)驗系數(shù)，4.04.6，取4.3；發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）；d=23.34mm ，取d32mm。二、傳動比的選擇汽車在最大爬坡路面上行使時，最大驅(qū)動力應(yīng)能克服輪胎與路面間滾動阻力及上坡阻力。由于汽車上坡行使時，車速不高，故可以忽略空氣阻力，這時： （3.1） 式中：最大驅(qū)動力；即 = / 滾動阻力；即 =cos 最大上坡阻力。即 =sin 把以上參數(shù)代入（3-1）得： (3.2) 以上是根據(jù)最大爬坡度確定一檔傳動比，式中：發(fā)動機(jī)最大扭矩，=160 Nm；變速器一檔傳動比；主傳動器傳動比，=4.5；汽車總質(zhì)量，2200kg；道路滾動阻力系數(shù)取0.020；傳動系機(jī)械效率，取0.84；重力加速度；取=9.8；驅(qū)動輪滾動半徑，取0.42 m；汽車最大爬坡度為30，即=4.3 取=4.8 由 式中，為常數(shù)，也就是各檔之間的公比，一般認(rèn)為不宜大于1.71.8。 由中等比性質(zhì)；得：檔位數(shù)，取=2,3,4,檔數(shù)，n=4 ；=4.82/3=2.846=4.81/3=1.687=1.0(直接檔)=1.687=1.687=1.687符合q的要求。=4.8, =2.864, =1.687, =1.00。三、中心矩A對于中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距A初選中心矩A時，可根據(jù)經(jīng)驗公式計算= (3.3) 中心距系數(shù)：=9.511.0,取9.8； 變速器一檔傳動比； 變速器傳動效率：取96； 發(fā)動機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩，單位為（Nm）；A=9.8(1604.80.96)1/3取=89mm四、齒輪參數(shù)選擇（一）模數(shù)的選擇影響齒輪模數(shù)選取的因素很多，如齒輪強(qiáng)度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。選取齒輪模數(shù)時一般遵循的原則是：合理減少模數(shù)，增加齒寬會使噪聲降低；為了減輕變速器的質(zhì)量，應(yīng)增加模數(shù)，同時減小齒寬；從工藝方面考慮，各檔齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從齒輪強(qiáng)度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)該有不同的模數(shù)。對貨車，減輕質(zhì)量比減小噪聲更重要，故齒輪應(yīng)選用大些的模數(shù)。 初選模數(shù)時，可參考同類型汽車的齒輪模數(shù)確定；也可以根據(jù)經(jīng)驗公式確定，即： = =2.52 高檔齒輪K=1 = =2.935 一檔齒輪式中： 為斜齒輪法向模數(shù)； 為直齒輪模數(shù)； 發(fā)動機(jī)最大扭矩；=160 Nm 變速器一檔傳動比； 變速器傳動效率：取96；該設(shè)計選用同一模數(shù)進(jìn)行，故斜齒輪法向模數(shù)取=3；直齒輪模數(shù)取=3（二）壓力角的選擇壓力角較小時，重合度較大，傳動平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對于轎車，為提高重合度以降低噪聲，應(yīng)采用14.5,15，16，16.5等小些的壓力角；對貨車，為提高齒輪的承載能力，應(yīng)選用22.5或25等大些的壓力。實際上，因國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為20。（三）螺旋角選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)注意到它對齒輪工作噪聲，輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。在齒輪選取大的螺旋角時，齒輪嚙合重合度增加，工作平穩(wěn)，噪聲降低。隨著增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高，不過，當(dāng)螺旋角大于30時，抗彎強(qiáng)度急劇下降，會使軸向力及軸承載荷過大。貨車變速器斜齒螺旋角的選擇范圍：1826。初選1,2=25，（四）齒寬b齒寬的選擇，應(yīng)注意到齒寬對變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)行、齒強(qiáng)度和齒輪工作時受力的均勻程度。通常根據(jù)模數(shù)（）來選擇齒寬：直齒：=,為齒寬系數(shù)，取4.58.0斜齒：=，取為6.08.5； 小齒輪的齒寬在計算上認(rèn)為加寬約510，所以有1、直齒 =(4.58.0)3=13.524(mm)=20mm, =22mm, =20mm2、斜齒 =(6.08.0)3=19.525.5(mm) 因為本設(shè)計中間軸上預(yù)定用寶塔齒輪，所以取:=22mm, =20mm, =22mm, =20mm=18mm, =20mm, =18mm, =20mm（五）各檔齒數(shù)Z齒數(shù)確定原則：各檔齒輪齒數(shù)比應(yīng)盡可能不是整數(shù), 且各檔齒數(shù)無公約數(shù)。1、一檔齒輪齒數(shù) 斜齒=2 (3.4)選取20，=289cos20/3=55.76 取=56由進(jìn)行大小齒輪齒數(shù)分配，為使的傳動比更大些，取=38,=18；=(+)/(2cos) (3.5)=2.5(3818)/(2 cos20)=89.39mm取90mm；/ (3.6)=4.818/38=2.274；由= (+)/(2cos) (3.7)+290cos25/3=54.38取=17，=37（圓整）；修正=/() (3.8)=3738/（1728）=4.59%=|4.59-4.8|/4.8=4.3%5% (合格)；修正由(+)/（2cos） (3.9)得arccos(+)/（2A）= 25.842同理arccos(+)/（2A）= 21.0392、確定二檔齒輪齒數(shù)（取20）/=/ (3.10)=2.84617/37=1.3076+=2cos/ (3.11) =290cos20/3 = 56.38取=24, =32(圓整)；修正/（） (3.12)3732/（1724）2.90|2.90-2.846|/2.846100%1.966%5% (合格)；修正5.6arccos(+)/（2A）=21.039 (3.13) 從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，齒數(shù)還必須滿足下列關(guān)系式：tg /tg=/(+)(1+/)tg /tg=1.2571/(+)(1+/)=1.5988|1.5988 -1.2571|=0.34170.5 兩者相差不大，近似認(rèn)為軸向力平衡。3、確定三檔齒輪齒數(shù)（3.420）/ (3.14) 1.6817/37 0.775由(+)/2cos (3.15)取20,得2cos/ =290cos20/3=56.38取24，32（圓整）；修正=/（） (3.16)=3724/（1732）=1.632i3%=|1.632-1.687|/1.687100%=3.26%5%(合格)修正arccos(+)/（2A） (3.17)=21.039;從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，齒數(shù)還必須滿足下列關(guān)系式：tg/tg=/(+)(1+/)tg/tg=1.257/(+)(1+/)=1.102|1.257-1.102|=0.123=90mm齒輪9和齒輪10的齒頂圓之間的間隙 =90-3(38+17)/2.0-213 =1.50.5 所以齒輪能正常嚙合且不發(fā)生運動干涉。修正后各檔的傳動比為：i1 =4.590, i2 =2.902,i3 =1.632,i4 =1.000, ir =4.865（六）齒輪精度的選擇根據(jù)推薦，提高高檔位齒輪的性能，取Z1Z4為6級，Z5Z11為7級。（七）螺旋方向由于斜齒輪傳遞扭矩時要產(chǎn)生軸向力，故設(shè)計時應(yīng)要求中間軸上的軸向力平衡。關(guān)于螺旋角的方向，第一、二軸齒輪采用左旋，這樣可使第一、二軸所受的軸向力直接經(jīng)過軸承蓋作用在變速器殼體上，而不必經(jīng)過軸承的彈性檔圈傳遞。中間軸齒輪全部采用右旋，因此同時嚙合的兩對齒輪軸向力方向相反，軸向力可互相抵消一部分。（八）齒輪變位系數(shù)的選擇及計算采用變位系數(shù)，除了避免齒輪產(chǎn)生干涉、根切和配湊中心距以外，還因為變速器不同檔位的齒輪在彎曲強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度、使用平穩(wěn)性、耐磨性及抗膠合能力等方面有不同的要求，采用齒輪變位就能分別予以兼故。齒輪變位是提高齒輪壽命的有效方法。對實際中心距等于已知中心距時，采用高度變位，反之采用角度變位。由于角度變位可獲得良好的齒合性能及傳動質(zhì)量,故較多被采用.變速器齒輪是斷續(xù)工作的,各檔使用條件不同,齒輪經(jīng)常承受循環(huán)負(fù)荷,有時還承受沖擊負(fù)荷。使用表明,變速器齒輪大多是因為齒面剝落和疲勞斷裂而損壞的,因此,變位系數(shù)只要應(yīng)按提高接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。對于常用的高檔齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度,應(yīng)使所選用的變位系數(shù)盡可能取大些,這樣兩齒輪的齒廓漸開線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對于低擋齒輪，由于齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞的載荷較大，有時會出現(xiàn)小齒輪的彎曲強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)危險斷面齒厚相等的條件來選擇大、小齒輪的變位系數(shù)，此時小齒輪的變位系數(shù)大于零。為提高耐磨性及抗膠合能力，應(yīng)使所選用的變位系數(shù)能降低兩齒合齒輪的相對滑動系數(shù)，并使兩齒輪齒根外的滑動系數(shù)趨于平齊。利用變位系數(shù)封閉圖分配變位系數(shù)是目前較好的一種方法，它比較全面地綜合了各種限制條件和各種傳動質(zhì)量指標(biāo)。使用該圖分配變位系數(shù)可不必校核是否干涉，根切，齒頂變尖以及重合系數(shù)過低等情況。變位系數(shù)的計算： 已知實際中心距A，mn，Z 標(biāo)準(zhǔn)中心距A=mn(Z1+Z2)/(2*cos) 端面壓力角t: tgt=tgn/cos 端面齒合角t : invt=invt+2*(Xt1 +Xt2)*tgt /(Z1 +Z2) (invt =tgt t) A =A*cost /cost t =arccos(A*cost /A ) 代入式并整理得： X=Xt1+Xt2 =(invt invt )*(Z1 +Z2 )/2*tgt 根據(jù)以上各式計算得： X(1,2) = 0.198 X(3,4) =-0.3001 X(5,6) =0.120 X(7,8) =0.120 X(9,11) =0 X(10,11) =0 表 3.1ZiZ1Z2Z3Z4Z5Z6Z7XI0.25-0.250.125-0.125-0.1250.125-0.25Z8Z9Z10Z110.25000表2為計算所得齒數(shù)： 表 3.2 Z1737243232243818381722b222022201820182020222025.84221.03921.03921.03903.333.213.213.2133333320202020203.752.253.3752.252.633.3752.253.7533334.53.3754.54.133.3754.5303.753.753.75d56.67123.3377.14102.85102.8577.14122.1457.86114516664.17127.8383.89108.11108.1183.89126.6465.36120577250.67114.3370.3994.6194.6170.39113.1451.86106.543.558.5 y0.1450.1300.1420.1350.1350.1510.1320.1480.1480.1190.132（1）直齒圓柱齒輪： (2) 斜齒圓柱齒輪：分度圓直徑：d=Zm 端面模數(shù)=cos齒頂高h(yuǎn)a=m（+） 分度圓直徑：d=Zmt齒根高h(yuǎn)f=(ha*c*-Xt)m 齒頂高：ha=ha*mt+Xtmt齒頂圓直徑：da=d+2ha 齒全高：h=(2ha*+C*)mt齒高h(yuǎn)=ha+hf 齒頂圓直徑da=d+2ha齒頂高系數(shù)ha*=1.0齒根高系數(shù)c*=0.25（九）材料選擇現(xiàn)代汽車變速器的齒輪材料大部分采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與心部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。本次設(shè)計的齒輪的材料選用40Cr。五、齒輪的強(qiáng)度校核1、齒輪的損壞形式變速器齒輪的損壞有以下幾種形式：（1）輪齒折斷齒輪在嚙合過程中，齒輪表面承受有集中載荷的作用?？梢园妖X輪看作是懸臂梁，輪齒根部彎曲應(yīng)力很大，過渡圓角處又有應(yīng)力集中，故輪齒根部很容易發(fā)生斷裂。輪齒折斷有兩種情況，一種是輪齒受到足夠大的突然載荷的沖擊作用，導(dǎo)致輪齒斷裂。另一種是受到多次重復(fù)載荷的作用，齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，裂縫逐漸擴(kuò)展到一定深度以后，齒輪突然折斷。 為避免齒輪輪齒折斷，需降低輪齒的彎曲應(yīng)力，提高齒輪的彎曲強(qiáng)度。采用下列措施，可提高輪齒的彎曲強(qiáng)度：增大輪齒根部齒厚；加大輪齒根部過渡圓角半徑；采用長齒齒輪傳動；提高重合度；使同時嚙合的輪齒對數(shù)增多；使齒面及齒根部過渡圓角處盡量光滑；提高材料的許用應(yīng)力，如采用優(yōu)質(zhì)鋼材等。（2）齒面點蝕 齒面點蝕是閉式齒輪傳動經(jīng)常出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪在潤滑油中工作，齒面長期受到脈動的接觸應(yīng)力作用，會逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。而裂縫中油壓增高，使裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，最后導(dǎo)致齒面表層一塊塊剝落，齒面出現(xiàn)大量的扇形小麻點，這就是齒面點蝕現(xiàn)象。 提高接觸強(qiáng)度的措施：一方面是合理選擇齒輪參數(shù)，使接觸應(yīng)力降低；另一方面是提高齒面硬度，如采用許用應(yīng)力大的鋼材等。（3）齒面膠合 高速重載齒輪傳動、軸線不平行的螺旋齒輪傳動及雙曲面齒輪傳動，由于齒面相對滑動速度大，接觸應(yīng)力大，使齒面間潤滑油膜破壞，兩齒面之間金屬材料直接接觸，局部溫度過高，互相熔焊粘連，齒面沿滑動方向形成撕傷痕跡，這種損壞形式叫膠合。 防止膠合的措施有：一方面采用較大或加有耐壓添加劑的潤滑油，提高油膜強(qiáng)度，使油膜不破壞，就可以不產(chǎn)生局部溫升；另一方面可提高齒面硬度，或嚙合齒輪采用不同材料等。2、圓柱齒輪強(qiáng)度的簡化計算方法（1）接觸強(qiáng)度計算 用下列公式計算接觸應(yīng)力 （N/mm2） (3.21)式中：法面內(nèi)基圓周切向力，=；端面內(nèi)分度圓切向力，=；計算轉(zhuǎn)矩，Nmm；節(jié)圓直徑；節(jié)圓壓力角；螺旋角；輪齒材料的彈性模量；齒輪接觸的實際寬度；、主、被動齒輪節(jié)圓處齒廓曲率半徑；=，=；、主、被動齒輪節(jié)圓半徑；計算轉(zhuǎn)矩=時的許用應(yīng)力為： 常嚙合齒輪：13001400 MPa 一檔及倒檔齒輪：19002000 MPa這里是發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩。（2）彎曲強(qiáng)度計算直齒輪用下式計算彎曲應(yīng)力： = （MPa） (3.22)斜齒輪用下列公式計算： = （MPa） (3.23)式中：圓周力，=，N； 應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪取1.65，斜齒輪取1.5； 摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取1.1，被動齒輪取0.9； b 齒面寬 端面周節(jié)，=； 法面周節(jié)，=； 齒形系數(shù)； 重合度影響系數(shù)，=2.0。許用應(yīng)力為400-850 MPa（直齒輪），倒檔齒承受雙向交變載荷作用，取下限；100-250 MPa（貨車斜齒輪）。(齒輪的接觸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度的計算程序及結(jié)果見附錄)第二節(jié) 變速器軸的設(shè)計計算一、軸的功用及設(shè)計要求變速器軸在工作時承受轉(zhuǎn)矩，彎矩，因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。軸的剛度不足，在負(fù)荷作用下，軸會產(chǎn)生過大的變形，影響齒輪的正常嚙合，產(chǎn)生過大的噪聲，并會降低齒輪的使用壽命。設(shè)計變速器軸時主要考慮以下幾個問題：軸的結(jié)構(gòu)形狀、軸的直徑、長度、軸的強(qiáng)度和剛度、軸上花鍵型式和尺寸等。軸的結(jié)構(gòu)主要依據(jù)變速器結(jié)構(gòu)布置的要求，并考慮加工工藝、裝配工藝而最后確定。二、軸尺寸初選在變速器結(jié)構(gòu)方案確定以后，變數(shù)器軸的長度可以初步確定。軸的長度對軸的剛度影響很大。為滿足剛度要求，軸的長度須和直徑保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。軸的直徑與支承跨度長度之間關(guān)系可按下式選?。?第一軸及中間軸：=0.160.18 第二軸： =0.180.21 軸直徑與軸傳遞轉(zhuǎn)矩有關(guān)，因而與變速器中心距有一定關(guān)系，可按以下公式初選軸直徑：中間軸式變速器的第二軸和中間軸最大軸徑： =（0.450.6）（mm）第一軸花鍵部分直徑(為mm)可按下式初選： =（4.04.6）式中：變速器中心距，mm； 發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，Nm。軸的尺寸還與齒輪、花鍵、軸承有一定聯(lián)系，要根據(jù)具體情況，按其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正。以下是軸的計算尺寸：第二軸： （C是由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)） (3.24) T=9.55106P1/n1T=Temaxi 因發(fā)動機(jī)最大扭矩不大，故C取較小值，由機(jī)械設(shè)計（第八版）表15-3選取C100 P1/n1=T/9.55106dmin=C(Temaxi/9.55106)1/3 （mm）齒輪1處： dmin=100（1.61051.0000.96/9.55106）1/325.24(mm)；齒輪3處： dmin=100（1.61051.6320.96/9.55106）1/329.72(mm);齒輪5處： dmin=100（1.61052.9020.96/9.55106）1/336.00(mm);齒輪7處： dmin=100（1.61054.5900.96/9.55106）1/341.95(mm);齒輪9處： dmin=100（1.61054.8650.96/9.55106）1/342.77(mm);中間軸：齒輪2、4處：dmin=100（1.61052.1760.96/9.55106）1/332.71(mm); 當(dāng)軸截面上開著鍵槽時，應(yīng)增大軸徑以考慮對軸的強(qiáng)度減弱，同步器花鍵增加5。修正后，軸徑如下：齒輪9處： d=42.77（1+5）45.00（mm） 齒輪2、4處：d=32.71（1+5）35.50（mm）與檔同步器軸徑：d小徑32mm與檔同步器軸徑：d小徑40mm 其它尺寸查看標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件來定。三、軸的結(jié)構(gòu)形狀 軸的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)保證齒輪、同步器及軸承等的安裝、固定。并與工藝要求有密切關(guān)系。 除前置發(fā)動機(jī)前輪驅(qū)動、后置發(fā)動機(jī)后輪驅(qū)動的汽車變速器采用兩個軸外，絕大多數(shù)汽車變速器都是三軸式。 在三軸式變速器中，第一軸通常和齒輪做成一體，前端支承在發(fā)動機(jī)飛輪內(nèi)腔的軸承上。其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。第一軸花鍵尺寸與離合器從動盤轂內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。第一軸的長度根據(jù)離合器總成軸向尺寸確定。確定第一軸后軸徑時，希望軸承外徑比第一軸上常嚙合齒圈外徑大，以便于裝拆第一軸。 第二軸前軸頸通過軸承安裝在第一軸常嚙合齒圈的內(nèi)腔里，它受齒輪徑向尺寸的限制，前軸頸上安裝長或短圓柱滾子軸承或滾針軸承或散滾針。第二軸安裝同步器齒轂的花鍵采用漸開線花鍵，漸開線花鍵固定連接的精度要求比矩形花鍵低，定位性能好，承載能力大，花鍵齒短，其小徑相應(yīng)增大，可提高軸的剛度。選用漸開線花鍵時以大徑定心更合適。第二軸各檔齒輪與軸之間有相對旋轉(zhuǎn)運動，因此，無論裝滾針軸承，襯套（滑動軸承）還是鋼件對鋼件直接接觸，軸的表面粗糙度均要求很高，不應(yīng)低于0.8，表面硬度不應(yīng)低于HRC5863。在一般情況下軸上應(yīng)開螺旋油槽，以保證充分潤滑。在低檔的滑動掛檔齒輪處，軸上花鍵采用矩形花鍵，因為掛檔時，齒輪須軸向滑動，要求定心好，滑動靈活。所以除要求定心的外徑磨削外，一般鍵齒側(cè)面也需要磨削，而矩形花鍵鍵側(cè)面磨削比漸開線花鍵容易。 第二軸制成階梯式，便于齒輪安裝，從受力和合理使用材料看，這也是需要的。各截面尺寸要避免相當(dāng)懸殊，軸上供磨削用的砂輪越程槽產(chǎn)生應(yīng)力集中，易造成軸折斷。輕型汽車變速器各檔齒輪常用彈性擋圈軸向定位，彈性擋圈定位簡單，但拆裝不方便，并且與旋轉(zhuǎn)件端面油相對摩擦，同時彈性擋圈亦不能傳遞很大的軸向力，這是很不利的，因此只在輕型汽車變速器中采用。 變速器中間軸有旋轉(zhuǎn)式和固定式兩種。 固定式中間軸是根光軸，僅起支承作用，其剛度由安裝在軸上的寶塔齒輪結(jié)構(gòu)保證。軸和寶塔齒輪之間用滾針軸承或長、短圓柱滾子軸承。軸常輕壓于殼體中。固定式中間軸用鎖片或雙頭螺柱固定。輕型汽車變速器中心距較小，殼體上無足夠位置設(shè)置滾動軸承和軸承蓋，因而多采用固定式中間軸。 旋轉(zhuǎn)式中間軸支承在前后兩個滾動軸承上，一般軸向力常由后軸承承受。由于中間軸上一檔齒輪尺寸較小，常與軸做成一體，成為中間齒輪軸，而高檔齒輪則通過鍵或過盈配合與中間軸結(jié)合，以便齒輪損壞后更換。 本次設(shè)計輕型貨車變速器，由于輕型汽車變速器中心距較小，殼體上無足夠位置設(shè)置滾動軸承和軸承蓋，因而采用固定式中間軸。四、軸的受力分析 計算軸的強(qiáng)度、剛度及選擇軸承都要首先分析軸的受力和各支承反力。這些力取決于齒輪輪齒上的作用力。 不同檔位時，軸所受的力及支承反力是不同的，須分別計算。 齒輪上的作用力認(rèn)為作用在有效齒面寬中點。軸承上支承反力作用點，對于向心球軸承取寬度方向中點；對向心推力軸承，取滾動體負(fù)荷向量與軸中心線匯交點；對于圓錐滾子軸承，取滾動體寬中點處滾動體中心線的法線與軸中心線的匯交點，其尺寸可查有關(guān)軸承的標(biāo)準(zhǔn)手冊。 求支承反力，先從第二軸開始，然后計算第一軸。中間軸是根光軸，僅起支承作用，其剛度由安裝在軸上的寶塔齒輪結(jié)構(gòu)保證，無需進(jìn)行強(qiáng)度分析。軸的受力分析，根據(jù)軸的受力情況，可畫出軸的彎矩圖和轉(zhuǎn)矩圖，再確定軸的危險截面，從而可對軸進(jìn)行強(qiáng)度和剛度校核。（一）齒輪的受力分析：圓周力：Ft2M/d (3.25)徑向力：Fr=Fttann/cos (3.26)軸向力：Fa=Fttan (3.27)其中：M計算轉(zhuǎn)矩n法向壓力角分度圓壓力角（二）方向Ft：主動輪與旋轉(zhuǎn)方向相反，從動輪與旋轉(zhuǎn)方向相同。Fr：分別指向各齒輪中心Fa：受力方向通常用“主動輪左、右手法則”來判定，左旋齒輪用左手，右旋齒輪用右手，拇指指向軸向力Fa的方向，從動輪Fa與主動輪Fa方向相反。不同檔位時，軸所承受力及支承反力是不同的，須分別計算。 二軸 圖 3.1 一軸 齒輪上的作用力認(rèn)為作用有效齒面寬中心。軸承支承反力作用點，對于向心軸承取寬度方向中點：對于向心推力軸承取滾動體負(fù)荷響亮與軸中心線匯交點；對于圓錐滾子軸承取滾動體寬中心點滾動中心線的匯交點，其尺寸可查有關(guān)軸承的標(biāo)準(zhǔn)手冊。（三）各力的作用點齒輪上的作用力，均為作用在有效齒寬中心，軸承上支承反力作用點取軸承寬度方向中點。 五、軸的強(qiáng)度計算及校核由變速器結(jié)構(gòu)布置并考慮到加工和裝配而確定的軸的尺寸，一般來說強(qiáng)度是足夠的，僅對其危險斷面進(jìn)行驗算。求出不同檔位時的各支承反力，可計算軸的各截面的彎曲力矩： 表 3.3軸軸支點水平面內(nèi)支承反力垂直面內(nèi)支承反力二軸CC1=Px*mx/lC2=(Rx*mx-Qx*rx)/lDD1=Px*nx/lD2=(Rx*nx+Qx*rx)/l一軸BB1=C1*(g+k) Pc* (h+g)/gB2=Rc*(h+g)-C2*(k+g)-Qc*rc/gAA1=( C1*k-PC*h)/gA2=( Rc*h -C2*k -Qc*rc)/g畫出軸的彎矩圖，確定危險斷面，取危險處合成彎矩和轉(zhuǎn)矩最大值，計算彎曲應(yīng)力和扭曲應(yīng)力以及合成應(yīng)力。求出不同檔位時的各支承反力，可以計算軸的各截面的彎曲力矩 (3.28)式中：支承中心至計算斷面距離。 畫出軸的彎矩圖，確定危險斷面，取危險斷面處合成彎矩和轉(zhuǎn)矩最大值，計算彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力以及合成應(yīng)力。 彎曲應(yīng)力： (3.29) 扭轉(zhuǎn)應(yīng)力： (3.30) 合成應(yīng)力： (3.31)式中：軸截面抗彎截面系數(shù)； 軸截面抗扭截面系數(shù)。對圓截面： (3.32) (3.33)對外徑為D,內(nèi)徑為的空心軸： = =花鍵按小徑計算。當(dāng)以發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計算軸的強(qiáng)度時，其安全系數(shù)(按金屬材料的屈服極限計算)在510范圍內(nèi)選取。第一軸取上限，中間軸和第二軸取下限。安全系數(shù)：s=s/ 取s=5 中間軸：20CrMnTi s=850Mpa第二軸：20CrMnTi s=850Mpa所以中間軸和第二軸 =170 Mpa二軸應(yīng)力的計算設(shè)， 得：水平彎矩： (3.34)垂直彎矩： (3.35)合成彎矩： (3.36)扭矩： (3.37)彎曲應(yīng)力：