三軸式五檔機械變速器

《三軸式五檔機械變速器》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《三軸式五檔機械變速器（26頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 三軸式五檔機械變速器 Three axis of mechanical transmission of five files Students: LiHanguang (professional: automobile service engineer

2、ing) Teacher: He Dongwei (unit: tongji university) 【 abstract 】 now, whenever people watch F1 competition, there would be that kind of extreme feeling tracks. At the moment, everyone seems to talk about is what most of the engine performance and drivers in technology. Also, don't f

3、orget when in driving read speed feel or in purchase attention to engine performance, this seems to be the horizontal quantity of a standard car quality quality. Indeed, with a single "healthy heart" is very important, because it is the power of the creator. But, control the machine speed, but it be

4、hind the transmission. From now on the market which different types of allocation of mainly divided into: see, transmission manual transmission (MT), automatic transmission (AT), manual/automatic transmission (AMT), variator (CVT). 【 keywords 】 input shaft; The output axis; Transmission; Oart...

5、 目 錄 1 前 言 1 2 變速器的基本設(shè)計方案 3 2.1變速器設(shè)計的基本要求： 3 2 變速器主要參數(shù)的選擇 4 3 變速器各檔齒輪的計算設(shè)計 6 3.1 模數(shù) 6 3.2 壓力角 7 3.3 螺旋角 7 3.4 確定一擋齒輪的齒數(shù) 8 3.5 確定二擋齒輪的齒數(shù) 9 3.6 確定三擋齒輪的齒數(shù) 11 3.7 確定四擋齒輪的齒數(shù) 12 3.8 確定五擋齒輪齒數(shù) 13 4 變速器軸的設(shè)計計算 15 5 變速器齒輪的的校核 16 6 變速器軸的校核 17 6.1 軸的工藝要求 18 6.2 計算齒輪的受力，選擇一檔受力分

6、析，進行軸的剛度和強度校核 18 6.2.1一擋齒輪1， 2的圓周力、 18 6.2.2 軸的剛度計算 18 6.2.3 軸的強度計算 19 7 變速器軸承校核 21 7.1 初選軸承型號 21 7.2輸入軸軸承校核 21 參考文獻 23 致 謝 24 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 1 前

7、 言 現(xiàn)在，每當(dāng)人們觀看F1大賽，總會被那種極速的感覺所折服。此刻，大家似乎談?wù)摰米疃嗟木褪前l(fā)動機的性能以及車手的駕駛技術(shù)。而且，不忘在自己駕車的時候體會一下極速感覺或是在買車的時候關(guān)注一下發(fā)動機的性能，這似乎成為了橫量汽車品質(zhì)優(yōu)劣的一個標(biāo)準(zhǔn)。的確，擁有一顆“健康的心”是非常重要的，因為它是動力的締造者。但是，掌控速度快慢的，卻是它身后的變速器。 從現(xiàn)在市場上不同車型所配置的變速器來看，主要分為：手動變速器（MT）、自動變速器（AT）、手動/自動變速器（AMT）、無級變速器（CVT）。 一、手動變速器(MT) 手動變速器（Manual Transmission）采用齒輪組，每檔的齒輪組

8、的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個定值(也就是所謂的“級” )。比如，一檔變速比是3.85,二檔是2.55,再到五檔的0.75,這些數(shù)字再乘上主減速比就是總的傳動比，總共只有5個值(即有5級)，所以說它是有級變速器。 曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點，阻礙了汽車高速發(fā)展的步伐，手動變速器會在不久“下課”，從事物發(fā)展的角度來說，這話確實有道理。但是從目前市場的需求和適用角度來看，筆者認(rèn)為手動變速器不會過早的離開。 首先，從商用車的特性上來說，手動變速器的功用是其他變速器所不能替代的。以卡車為例，卡車用來運輸，通常要裝載數(shù)噸的貨品，面對如此高的“壓力”，除了發(fā)動機需要強勁的動

9、力之外，還需要變速器的全力協(xié)助。我們都知道一檔有“勁”，這樣在起步的時候有足夠的牽引力量將車帶動。特別是面對爬坡路段，它的特點顯露的非常明顯。而對于其他新型的變速器，雖然具有操作簡便等特性，但這些特點尚不具備。 其次，對于老司機和大部分男士司機來說，他們的最愛還是手動變速器。從我國的具體情況來看，手動變速器幾乎貫穿了整個中國的汽車發(fā)展歷史，資歷郊深的司機都是“手動”駕車的，他們對手動變速器的認(rèn)識程度是非常深刻的，如果讓他們改變常規(guī)的做法，這是不現(xiàn)實的。雖然自動變速器以及無級變速器已非常的普遍，但是大多數(shù)年輕的司機還是崇尚手動，尤其是喜歡超車時手動變速帶來的那種快感，所以一些中高檔的汽

10、車（尤其是轎車）也不敢輕易放棄手動變速器。另外，現(xiàn)在在我國的汽車駕駛學(xué)校中，教練車都是手動變速器的，除了經(jīng)濟適用之外，關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實的基本功以及鍛煉駕駛協(xié)調(diào)性。 第三，隨著生活水平的不斷提高現(xiàn)在轎車已經(jīng)進入了家庭，對于普通工薪階級的老百姓來說，經(jīng)濟型轎車最為合適，手動變速器以其自身的性價比配套于經(jīng)濟型轎車廠家，而且經(jīng)濟適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。例如，夏利、奇瑞、吉利等國內(nèi)廠家的經(jīng)濟型轎車都是手動變速的車，它們的各款車型基本上都是5檔手動變速。 二、自動變速器（AT） 自動變速器（AutomaticTransmission），利用行星齒輪機構(gòu)進行變速，它

11、能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動地進行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。雖說自動變速汽車沒有離合器，但自動變速器中有很多離合器，這些離合器能隨車速變化而自動分離或合閉，從而達到自動變速的目的。 在中檔車的市場上，自動變速器有著一片自己的天空。使用此類車型的用戶希望在駕駛汽車的時候為了簡便操作、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時快樂的感覺。在高速公路上，這是個體現(xiàn)地非常完美。而且，以北京市來說，現(xiàn)在的交通狀況不好，堵車是經(jīng)常的事情，有時要不停地起步停步數(shù)次，司機如果使用手動檔，則會反復(fù)地掛檔摘檔，操作十分煩瑣，尤其對于新手來說更是苦不堪言。使用自動檔，就不會這樣麻煩了。

12、 在市場上，此類汽車銷售狀況還是不錯的，尤其是對于女性朋友比較適合，通常女性朋友駕車時力求便捷。而我國要普及這種車型，關(guān)鍵要解決的是路況問題，現(xiàn)在的路況狀況不均勻，難以發(fā)揮自動檔汽車的優(yōu)勢。 三、手動/自動變速器（AMT） 其實通過對一些車友的了解，他們并不希望摒棄傳統(tǒng)的手動變速器，而且在某些時候也需要自動的感覺。這樣手動/自動變速器便由此誕生。這種變速器在德國保時捷車廠911車型上首先推出，稱為Tiptronic，它可使高性能跑車不必受限于傳統(tǒng)的自動檔束縛，讓駕駛者也能享受手動換檔的樂趣。此型車在其檔位上設(shè)有“+”、“-”選擇檔位。在D檔時，可自由變換降檔(-)或加檔(+

13、)，如同手動檔一樣。 自動—手動變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式—為了駕駛樂趣使用手動檔，而在交通擁擠時使用自動檔，這樣的變速方式對于我國的現(xiàn)狀還是非常適合的。筆者曾在上面提到，手動變速器有著很大的使用群體,而自動變速器也能適應(yīng)女士群體以及解決交通堵塞帶來的麻煩，這樣對于一些夫妻雙方均會駕車的家庭來說，可謂是兼顧了雙方，體現(xiàn)了“夫妻檔”。雖然這種二合一的配置擁有較高的技術(shù)含量，但這類的汽車并不會在價格上都高不可攀，比如廣州本田飛度1.3L CVT 兩廂、南京菲亞特2004派力奧1.3 HL Speedgear、南京菲亞特 西耶那Speedgear EL這些“二合一”的車型價格均在10萬

14、元左右，這個價格層面還比較低的。 所以，手動/自動車在普及上還是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。而汽車廠商和配套的變速器廠家應(yīng)該以此為契機，根據(jù)市場要求精心打造此類變速器。因為這類變速器是有比較廣闊的市場的。 四、無級變速器 當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶對于汽車性能的要求是越來越高的。汽車變速器的發(fā)展也并不僅限于此，無級變速器便是人們追求的“最高境界”。無級變速器最早由荷蘭人范·多尼斯（VanDoorne’s）發(fā)明。無級變速系統(tǒng)不像手動變速器或自動變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個滑輪和一個鋼帶來變速，其傳動比可以隨意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動變速器“突然換檔”、油門

15、反應(yīng)慢、油耗高等缺點。通常有些朋友將自動變速器稱為無級變速器，這是錯誤的。雖然它們有著共同點，但是自動變速器只有換檔是自動的，但它的傳動比是有級的，也就是我們常說的檔，一般自動變速器有2～7個檔。而無級變速器能在一定范圍內(nèi)實現(xiàn)速比的無級變化，并選定幾個常用的速比作為常用的“檔”。裝配該技術(shù)的發(fā)動機可在任何轉(zhuǎn)速下自動獲得最合適的傳動比。 從市場走向來看，雖然無級變速器是一個技術(shù)分量比較高的部件，但是也已經(jīng)走進了普通轎車的“身體” 之中，廣本兩廂飛度每個排量都有一款配置了CVT無級變速器，既方便又省油，且售價也僅在9.68～11.68萬元。而且奇瑞汽車銷售公司表示QQ無級變速器型年底上市?？磥頍o

16、級變速器在中檔車中的運用將越為廣泛。 2 變速器的基本設(shè)計方案 變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、燃油經(jīng)濟性、換擋操縱的可靠性與輕便性，傳動的平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。采用優(yōu)化設(shè)計方法對變速器與主減速器，以及變速器的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動力性與燃油經(jīng)濟性；采用自鎖及互鎖裝置、倒檔安全裝置，對接合齒采取倒錐齒側(cè)（或越程接合、錯位接合、齒厚減薄、臺階齒側(cè)）等措施，以及其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不跳檔、亂檔、自行脫檔和誤掛倒檔；采用同步器可使換擋輕便、無沖擊及噪聲；采用高齒、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動平穩(wěn)、噪聲低。降低噪聲水平已成為提高變速器質(zhì)量和設(shè)計、工藝水平的關(guān)鍵。 2

17、.1變速器設(shè)計的基本要求： 1）保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性。 2）設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動機的動力傳輸。 3）設(shè)置倒擋，使汽車能變速倒退行駛。 4）設(shè)置動力輸出裝置。 5）換擋迅速、省力、方便。 6）工作可靠。變速器不得有跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。 7）變速器應(yīng)有高的工作效率。 8）變速器的工作噪聲低。 除此之外，變速器還應(yīng)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、維修方便等要求。 固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機械式變速器。 兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡單、輪廓

18、尺寸小、布置方便、中間擋位傳動效率高和噪聲低等優(yōu)點。兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，一擋速比不可能設(shè)計得很大。 圖1為發(fā)動機前置前輪驅(qū)動轎車的兩軸式變速器傳動方案。其特點是：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體；多數(shù)方案的倒擋傳動常用滑動齒輪，其它擋位均用常嚙合齒輪的傳動 倒擋布置方案 圖2為常見的倒擋布置方案。圖2-b方案的優(yōu)點是倒擋利用了一擋齒輪，縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換擋困難。圖2-c方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。圖-2d方案對2-c的缺點做了修改。圖2-e所示方案是將一、倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖2-f所示方案適用于全

19、部齒輪副均為常嚙合的齒輪，擋換更為輕便。 為了縮短變速器軸向長度，倒擋傳動采用圖2-g所示方案。缺點是一、倒擋各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機構(gòu)復(fù)雜一些。 2 變速器主要參數(shù)的選擇 主要參數(shù) 方案一 發(fā)動機功率 74kw 最高車速 167km/h 轉(zhuǎn)矩 167N·m 總質(zhì)量 1705kg 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速 3200r/min 車輪 185/60R14S —最高車速，=167km/h r —車輪半徑，r= 0.29 n—功率轉(zhuǎn)速 ，n=5000r/min —主減速器傳動比

20、—最高擋傳動比 / =1.4～2.0 即=（1.4～2.0）×3200=4480～6400r/min =9549× 所以，=4654～5500r/min 柴油機的轉(zhuǎn)速在3000～7000r/min 取=5000r/min 由經(jīng)濟性出發(fā)使最高檔最高車速時功率略低于發(fā)動機最高功率，即略小于3.0 初取 =0.75 =4.36 根據(jù)汽車行駛方程式 汽車以一擋在無風(fēng)、干砂路面行駛，公式簡化為 式中：G—作用在汽車上的重力，，—汽車質(zhì)量，—重力加速度， =16709N；

21、 =167N.m； —傳動系效率，=0.88； —車輪半徑，=0.29m； —滾動阻力系數(shù)，干砂路面（0.100～0.300）取=0.150； —坡度，=16.7°。 =2.28 滿足附著條件。 ·φ 在瀝青混凝土干路面，φ=0.5~0.6，取φ=0.6 =4.54 一般汽車各擋傳動比大致符合如下關(guān)系 式中：—常數(shù)，也就是各擋之間的公比；因此，各擋的傳動比為 ， ∴ 所以各擋傳動比與Ι擋傳動比的關(guān)系為 ， ， ，， （實際） 初選中心距時，可根據(jù)下述經(jīng)驗公式

22、 式中：—變速器中心距（mm）； —中心距系數(shù)，商用車：=8.9～93； —發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（N.m）； —變速器一擋傳動比，=3.2 ； —變速器傳動效率，取96% ； —發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，=167N.m 。 則， = =71.247～74.450（mm） 初選中心距=74mm。 3 變速器各檔齒輪的計算設(shè)計 3.1 模數(shù) 對貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，故齒輪應(yīng)該選用大些的模數(shù)；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)。 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。其取值范圍是：乘用車和總質(zhì)量在1.8～14.0t

23、的貨車為2.0～3.5mm；總質(zhì)量大于14.0t的貨車為3.5～5.0mm。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利于換擋。 車型 乘用車的發(fā)動機排量V/L 貨車的最大總質(zhì)量/t 1.0＞V≤1.6 1.6＜V≤2.5 6.0≤14.0 ≥14.0 模數(shù)/mm 2.25～2.75 2.75～3.00 3.50～4.50 4.5～6.00 表2　汽車變速器齒輪法向模數(shù) 一系列 1.00 1.25 1.5 2.00 2.50 3.00 4.00 5.00 6.00 二系列 1.75 2.25 2.75 3.25 3.50 3.75 4.5

24、0 5.50 — 表3　汽車變速器常用齒輪模數(shù) 根據(jù)表2及3，一二檔齒輪的模數(shù)定為3mm，三四五檔及倒檔的模數(shù)定為2.75mm,嚙合套和同步器的模數(shù)定為2.5mm。 3.2 壓力角 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° 3.3 螺旋角 實驗證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度也相應(yīng)提高。在齒輪選用大些的螺旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計時，應(yīng)力求使中間軸上同時工作的兩對齒輪產(chǎn)生的軸向力平衡，以減小軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。

25、為使工藝簡便，在中間軸軸向力不大時，可將螺旋角設(shè)計成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。 變速器螺旋角：23° 4、齒寬 直齒，為齒寬系數(shù)，取為4.5～8.0，取7.0； 斜齒，取為6.0～8.5，取7.0。 各擋齒輪齒數(shù)的分配 1-一軸一擋齒輪 2-二軸一擋齒輪 3-一軸二檔齒輪 4-二軸二擋齒輪 5-一軸軸三擋齒輪 6-二軸三擋齒輪 7-一軸四檔齒輪 8-二軸四檔齒輪9-一軸五檔齒輪 10-二軸五檔齒輪 11-一軸倒檔 12-二軸倒檔齒輪 13-倒檔齒輪 圖3變速器傳動示意圖 如圖3所示為變速器的傳動示意圖。在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動比和

26、傳動方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各擋齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。 變?yōu)橄禂?shù)圖 3.4 確定一擋齒輪的齒數(shù) 取模數(shù)=3mm 螺旋角=23° 齒寬系數(shù)=7 ∴z1=11 z2=34 mm 對一擋齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角 ∴ 端面嚙合角 = =22.58° U===3.09 變位系數(shù)之和 查表得=0.35

27、 分度圓直徑: =110.809mm 節(jié)圓直徑 mm mm 齒頂高 =3.819mm =2.469mm 齒根高 =2.550mm =3.900mm 全齒高 h

28、1=ha1+hf1=6.069mm 齒頂圓直徑 da1=d1+2ha1=43.488mm da2=d2+2ha2=115.747mm 齒根圓直徑 df1=d1-2hf1=30.750mm df2=d2-2hf2=103.009mm 當(dāng)量齒數(shù) ==14.102 ==43.590 分度圓直徑 mm mm 3.5 確定二擋齒輪的齒數(shù) 取模數(shù)=3mm 螺旋角=23° 齒寬系數(shù)=7 ∴z3=14 z2=31 mm

29、 對二擋齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角 ∴ 端面嚙合角 = =22.58° U===2.214 變位系數(shù)之和 查表得=0.35 分度圓直徑: 46.527mm =101.032mm 節(jié)圓直徑 mm mm 齒頂高 =3.459

30、mm =2.829mm 齒根高 =2.910mm =3.540mm 全齒高 h3=ha3+hf3=6.369mm 齒頂圓直徑 da3=d3+2ha3=53.445mm da4=d4+2ha4=106.690mm 齒根圓直徑 df3=d3-2hf3=40.707mm

31、 df4=d4-2hf4=93.952mm 當(dāng)量齒數(shù) = =17.949 = =39.744 3.6 確定三擋齒輪的齒數(shù) 取模數(shù)=2.75mm 螺旋角=23° 齒寬系數(shù)=7 ∴z5=20 z6=30 mm 對三擋齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角 ∴ 端面嚙合角 = =21.707° U===1.5 變位系數(shù)之和 查表得=0.42

32、 分度圓直徑: 59.750mm =89.625mm 節(jié)圓直徑 mm mm 齒頂高 =1.565mm =1.400mm 齒根高 =2.778mm =2.943mm

33、 全齒高 h5=ha5+hf5=4.343mm 齒頂圓直徑 da5=d5+2ha5=62.880mm Da6=d6+2ha6=92.425 mm 齒根圓直徑 df5=d5-2hf5=54.194mm Df6=d6-2hf6=83.739mm 當(dāng)量齒數(shù) = =25.461 = =38.462 3.7 確定四擋齒輪的齒數(shù) 取模數(shù)=2.75mm 螺旋角=23° 齒寬系數(shù)=7 ∴z7=24 z8=26 mm 對四擋齒輪進行角度變位：

34、分度圓壓力角 ∴ 端面嚙合角 = =21.707° U===1.083 變位系數(shù)之和 查表得=0.42 分度圓直徑: ==77.675mm 節(jié)圓直徑 mm mm 齒頂高 =1.510mm

35、 =1.458mm 齒根高 =2.832mm =2.886mm 全齒高 h7=ha7+hf7=4.342mm 齒頂圓直徑 da7=d7+2ha7=74.720mm Da8=d8+2ha8=80.591 mm 齒根圓直徑 df7=d7-2hf7=65.956mm Df8=d8-2hf8=71.907mm 當(dāng)量齒數(shù)

36、 == =30.770 = ==33.333 3.8 確定五擋齒輪齒數(shù) 取模數(shù)=2.75mm 螺旋角=23° 齒寬系數(shù)=7 ∴z9=29 z10=21 mm 對四擋齒輪進行角度變位： 分度圓壓力角 ∴ 端面嚙合角 = =21.707° U===1.38 變位系數(shù)之和 查表得=0.42 分度圓直徑

37、: ==62.737mm 節(jié)圓直徑 mm mm 齒頂高 =1.403mm =1.565mm 齒根高 =2.943mm =2.778mm 全齒高 h9=ha9+hf9

38、=4.333mm 齒頂圓直徑 da=d9+2ha9=89.443 mm Da10=d10+2ha10=65.867mm 齒根圓直徑 df9=d9-2hf9=80.751mm Df10=d10-2hf10=57.181mm 當(dāng)量齒數(shù) == =37.179 = ==26.923 確定倒檔齒數(shù) 倒擋齒輪選用的模數(shù)與一擋相同，倒擋齒輪的齒數(shù)一般在21～23之間，初選=22 為了保證齒輪12和13的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙 ∴ mm

39、 mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 4 變速器軸的設(shè)計計算 在已知中間軸式變速器中心距時，軸的最大直徑和支承距離的比值可在以下范圍內(nèi)選取：對輸入軸=0.16～0.18：對輸出軸0.18～0.21。 輸入軸花鍵部分直徑（mm）可按式下面公式初選 （5.1） 式中：—經(jīng)驗系數(shù)，=4.0～4.6； —發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（N.m）。 輸出軸最高檔花鍵部分直徑=22.0275～25.332mm取22mm；輸入軸最大直徑=29.6～40.8mm取35mm。輸出軸：；輸入軸：；，， 5 變速器

40、齒輪的的校核 斜齒輪彎曲應(yīng)力 式中：—計算載荷（N·mm）； —法向模數(shù)（mm）； —齒數(shù)； —斜齒輪螺旋角（°）； —應(yīng)力集中系數(shù)，=1.50； —齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖中查得； —齒寬系數(shù)=7.0 —重合度影響系數(shù)，=2.0。 當(dāng)計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時，對乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在180～350MPa范圍，對貨車為100～250MPa。 式中，為彎曲應(yīng)力；為圓周力，；為計算載荷；

41、d為節(jié)圓直徑；為應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=1.65；為摩擦力影響系數(shù)，主、從動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動齒輪=1.1，從動齒輪=0.9；b為齒寬；t為端面齒距，，m為模數(shù)；y為齒形系數(shù)，如圖5-1所示： 齒形系數(shù)圖 =209.476MPa<180～350MPa =197.974 MPa<180～350MPa 輪齒接觸應(yīng)力計算 式中：—輪齒的接觸應(yīng)力（MPa）； —計算載荷（N.mm）； —節(jié)圓直徑(mm)； —節(jié)點處壓力角（°），—齒輪螺旋角（°）； —齒輪材料的彈性模量（MPa）； —齒輪接觸的實際寬

42、度(mm)； MPa＜ MPa＜ 6 變速器軸的校核 發(fā)動機最大扭矩為146N m，最高轉(zhuǎn)速5400r/min，齒輪傳動效率99%，離合器傳動效率99%，軸承傳動效率96%。 輸入軸 ==146×99%×96%=138.8N.m 6.1 軸的工藝要求 倒擋軸為壓入殼體孔中并固定不動的光軸。變速器第二軸視結(jié)構(gòu)不同，可采用滲碳、高頻、氰化等熱處理方法。對于只有滑動齒輪工作的第二軸可以采用氰化處理，但對于有常嚙合齒輪工作的第二軸應(yīng)采用滲碳或高頻處理[14]。第二軸上的軸頸常用做滾針的滾道，要求有相當(dāng)高的硬度和表面光潔度，硬度應(yīng)在HRC58～63， 面光潔

43、度不低于▽8[15]。 對于做為軸向推力支承或齒輪壓緊端面的軸的端面，光潔度不應(yīng)低于▽7，并規(guī)定其端面擺差。一根軸上的同心直徑應(yīng)可控制其不同心度[16]。 對于采用高頻或滲碳鋼的軸，螺紋部分不應(yīng)淬硬，以免產(chǎn)生裂紋。 對于階梯軸來說，設(shè)計上應(yīng)盡量保證工藝簡單，階梯應(yīng)盡可能少[17]。 6.2 計算齒輪的受力，選擇一檔受力分析，進行軸的剛度和強度校核 6.2.1一擋齒輪1， 2的圓周力、 mm， mm =135.91N.m, =327.88N.m 初選軸的直徑 6.2.2 軸的剛度計算 若軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面內(nèi)

44、撓度為和轉(zhuǎn)角為δ，可分別用下列式計算 式中：—齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）； —齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）； —彈性模量（MPa），=2.1×105MPa； —慣性矩（mm4），對于實心軸，；—軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計算； 、—齒輪上的作用力距支座、的距離（mm）； —支座間的距離（mm）。 軸的全撓度為mm。 軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為=0.05～0.10mm，=0.10～0.15mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過0.002rad[18]。 （1）輸入軸的剛度 =2579.72N，軸頸=25mm，=17.75mm，=19

45、6mm， =2.1×105N N，N 6.2.3 軸的強度計算 輸入軸強度計算 =38.35mm，=135.91N.m，=17.75mm，=25mm,=196mm =7087.87N.m，=2579.77N.m，=2797.7N.m 17.75 168.25 水平 17.75 168.25 豎直 8400452 水平 豎直 34344.17 19301.96 90753.96 86193.48 135.91 合成 輸入軸受力彎矩圖 1) 求H面內(nèi)支反力、和彎矩

46、 2)求V面內(nèi)支反力、和彎矩 由以上兩式可得 N.mm 7 變速器軸承校核 7.1 初選軸承型號 由工作條件和軸頸直徑初選一軸軸承型號30204，30205，30206，轉(zhuǎn)速=5600r/min，查《機械設(shè)計實踐》該軸承的=？N，=？N，=0.35。 2、計算軸承當(dāng)量動載荷 =0.35。查《機械設(shè)計原理與設(shè)計》，則=0.4，查《機械設(shè)計實踐》。 ，為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見《機械設(shè)計原理與設(shè)計》。 （1.2～1.8）取=1.2 3、計算軸承的基本額定壽

47、命 ，為壽命系數(shù)，對球軸承=3；對滾子軸承=10/3。 7.2輸入軸軸承校核 1、初選軸承型號 由工作條件和軸頸直徑初選二軸軸承型號30206，查《機械設(shè)計實踐》該軸承的=32200N，=37N，=0.37。 2、計算軸承當(dāng)量動載荷 =0.42則查《機械設(shè)計原理與設(shè)計》，則=0.4，查《機械設(shè)計實踐》=1.4 為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見《機械設(shè)計原理與設(shè)計》 （1.2～1.8）取=1.2 水平 =132000N =132000N =132000N 3、計算軸承當(dāng)量動載荷 =841.77N =35.83N 查《機械設(shè)計實踐

48、書》；=0.4，=1.6，，分別查《機械設(shè)計原理與設(shè)計》和《機械設(shè)計實踐》。為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見《機械設(shè)計原理與設(shè)計》。 （1.2～1.8）取=1.2 =1.2（0.4×2579.77+1.6×2797.7）=8262.342N 4、計算軸承的基本額定壽命 ，為壽命系數(shù)，對球軸承=3；對滾子軸承=10/3 參考文獻 [1] 王望予主編. 汽車設(shè)計（第四版）. 北京：機械工業(yè)出版社, 2005 [2] 劉維信主編. 汽車設(shè)計. 北京：清華大學(xué)出版社, 2001 [3] 陳家瑞主編. 汽車構(gòu)造（下冊）.

49、北京：機械工業(yè)出版社, 2001 [4] 汽車工程手冊編輯委員會. 汽車工程手冊（設(shè)計篇）. 北京：人民交通出版社, 2001 [5] 劉維信編著. 機械最優(yōu)化設(shè)計（第二版）. 北京：清華大學(xué)出版社, 1994 [6] 汽車機械式變速器動力輸出孔連接尺寸. GB／T 13051一91 [7] 汽車機械式變速器分類的術(shù)語及定義. QC/T 465—1999 [8] 汽車機械式變速器臺架試驗方法. QC/T 568—1999 [9] 機械工程手冊：第五卷，機械零部件設(shè)計. 第二版. 北京：機械工業(yè)出版社, 1996 [10] 侯洪生，王秀英.機械工程圖學(xué).北京：科學(xué)出版社，2001：

50、225～333 [17] Cristian Cuevas, Eric Winandyb, Jean Lebrun. Testing and modelling of an automotive wobble plate compressor [J] .Accepted, 2007(7). [18] M.Fatouh,M. ElKafafy. Assessment of propane/commercial butane mixtures as possible alternatives to R134 aindomestic refrigerators [J]. Energy Conver

51、sion and Management, 2006,47:2644-2658. 致 謝 轉(zhuǎn)眼間，大學(xué)四年很快就要結(jié)束了。而作為大學(xué)生活的最后一個環(huán)節(jié)—畢業(yè)設(shè)計，經(jīng)過近12周的緊張準(zhǔn)備，也將接近尾聲。在這次畢業(yè)設(shè)計中，我不但鞏固了以前所學(xué)的知識，并從中學(xué)到了很多新的東西，尤其是《汽車設(shè)計》和《汽車?yán)碚摗愤@兩門課程。在這里，我向那些在這四年里給于過我巨大幫助的老師和同學(xué)們表示衷心的感謝，正是他們的幫忙才讓我得以圓滿的完成四年的學(xué)業(yè)和最后的畢業(yè)設(shè)計。 在這次設(shè)計的過程中，指導(dǎo)老師河?xùn)|偉一直

52、都關(guān)注著我的每一步進展，并給了我很多好的意見和建議，同時也對我提出了嚴(yán)格的要求。我之所以能很順利地完成畢業(yè)設(shè)計任務(wù)，這與何老師的指導(dǎo)是分不開的，在此，我對他表示感謝。 另外，遇到技術(shù)困難的時候，車輛工程專業(yè)的老師們也給了我很多幫助。其實他們中我大多都不認(rèn)識，平時很陌生，但在懇求他們幫助的時候，他們卻無微不至，因此我非常感謝他們。 共 23 頁 第 23 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 線 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊