二軸五檔機械式變速器傳動機構設計【含12張CAD圖紙、說明書】

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The design of th e data through the calculation and analysis, select the appropriate two-axis spacing, an d then determine the various parameters of the gear, and finally from the gear force a nd wear analysis, to determine the gear used materials, and the required heat treatmen t of gear , And then the gear shaft and bearing force analysis calculation to ensure th at its strength to meet the requirements. The 2D and 3D graphs are drawn by CAD a nd CATIA drawing software. Through the design, a more profound understanding of t he structure of the transmission and the working principle of the University of knowle dge has been further grasp, and this design of the transmission design industry also pr ovides some reference.Key Words：Transmission；Gear ratio；Gear；Shaft目錄II摘要IABSTRACTII目錄I1 緒論11.1 概述11.2 變速器的類型：11.3 變速器的工作原理21.4 變速器的發(fā)展現(xiàn)狀21.5 研究的目的、依據(jù)和意義31.6 研究的方法32 變速器設計方案的確定42.1 倒擋布置形式的選擇42.2 齒輪形式的選擇42.3 變速器換擋機構的選擇53 變速器主要參數(shù)選擇和零件設計63.1 變速器最大傳動比的選擇63.2 變速器其他傳動比的選擇73.3 中心距的確定73.4 齒輪的參數(shù)選擇74 各擋齒數(shù)的分配94.1 一擋齒輪參數(shù)的計算94.2 二擋齒輪參數(shù)的計算104.3 三擋齒輪參數(shù)的計算124.4 四擋齒輪參數(shù)的計算134.5 五擋齒輪參數(shù)的計算144.6 倒檔齒輪參數(shù)計算165 變速器零件校核175.1 齒輪材料的選擇原則175.2 計算各軸的轉矩175.3 輪齒的校核185.4 軸的結構和尺寸設計255.5 軸承選擇與壽命計算336 變速器同步器的設計376.1 同步器的結構376.2 同步環(huán)主要參數(shù)的確定38結論40參考文獻41致謝421 緒論1.1 概述本研究主要研究了捷達汽車的汽車變速器，因為在水平、爬坡加速等過程中汽車所需的動力不同，所需的牽引力也不同，所以在不同環(huán)境下通過變速器調節(jié)動力。根據(jù)不同的路況在最適合的動力下工作對發(fā)動機或者傳輸裝置的損壞最小，因此對汽車壽命有利。當需要時，變速箱也可以提供汽車所需的一些動力。（1） 對變速器有如下基本要求：（2） 可以保證汽車的動力支撐足夠，（3） 當希望切斷發(fā)動機帶動后輪驅動時，可以利用設置空擋的方式。（4） 希望汽車后退時，將檔位設置為倒擋。（5） 具備動力裝置，且可以將動力傳輸出去。（6） 更換檔位時既省力又方便快捷。（7） 工作穩(wěn)定可靠，在變速器工作過程中不能出現(xiàn)亂檔或者跳檔的現(xiàn)象，且換擋時不能出現(xiàn)大的沖擊力。（8） 盡量能有較高效率。（9） 變速器的工作噪聲低。此外，變速箱還要盡可能符合工效學要求，保證質量 降低成本 便于拆卸與維修。車輛的必要動態(tài)和經(jīng)濟指標與傳動比，道路狀況越來越復雜，傳動比越大。1.2 變速器的類型：（1） 手動變速箱：手動變速器的操縱機構是比較節(jié)能的變速方式之一，并且在當今社會，中國企業(yè)掌握著手動變速箱的核心技術，積累了長期實際操作的經(jīng)驗，無論在價格還是質量上都會有更大的優(yōu)勢。短期內(nèi)將繼續(xù)主流化。其缺點是操作不便，特別是在城市路況較為擁擠的情況下。1（2） 自動變速器：由于其技術不斷發(fā)展，使用越來越多，越來越數(shù)字化。AISIN AW 公司是日本目前最大的一家自動變速器公司，在 11 年前，AISIN AW 公司在研制方面較為領先，成功做出了自動變速器-八前速變速器，型號為 AA80E 型。當汽車采用該款變速器進行變速時將具有較大的整體傳動比。其結果便是駕駛者可以在幾乎任何行駛條件下選擇最好的傳動比。2電子控制模塊可以提供多種大小不同的傳動比，因此可以調節(jié)到任何需要的轉速和轉矩，從而降低燃油消耗，增加反向平穩(wěn)度。發(fā)動機轉速和驅動狀態(tài)達到匹配的理想狀態(tài)時，發(fā)動機的輸出動力增加，而且動力使用效率提高，因此更加節(jié)省汽車燃油量，而且因為動力切合而在一定程度上降低了噪音。3- 59 -（3） 無級變速器（CV T）：無齒輪傳動需要兩組移動錐體和一個皮帶或傳動鏈， 可以在無限數(shù)量的前進檔中進行.CVT 傳動皮帶，鏈條和動力，可變槽寬度錐輪和傳動選擇比例，即變錐齒輪槽的寬度，從而傳動輪和驅動輪的傳輸比發(fā)生變化。CVT 實際上沒有等級，比 AT AT 更有效率，燃油效率更低。投入市場后，在市場上得到良好的反響，應用模式不斷增加，如雨后春筍般發(fā)展了起來。目前，世界上所有的大規(guī)模汽車制造商都在為提高產(chǎn)品的競爭力，強烈要求通用， 尼桑等知名品牌的無級變速器汽車銷售配備。CVT 年產(chǎn)量目前達到 五十萬車次之多。不得不提的是，之前在日本市場配有 CVT 的車輛占據(jù)主流，但是這個趨勢正不斷向歐洲北美等市場蔓延，就目前來說，在汽車行業(yè)裝備 CVT 變速器的汽車前景優(yōu)良。1.3 變速器的工作原理普通齒輪傳動即固定軸傳動，由齒輪箱，齒輪等部件組成，可以改變汽車發(fā)動機的轉速，而且通過調節(jié)還可以改變旋轉方向。（1）.變速原理傳動比 = 主動齒輪的轉速 = 從動齒輪的齒數(shù)從動齒輪的轉速主動齒輪的齒數(shù)自動變速器是基于齒輪傳動這一原理，并使用多種不同尺寸的齒輪來換檔。（2）.變向原理汽車發(fā)動機的工作過程是一個順序過程，這個過程是不可逆轉的，但是為了是汽車不僅可以前進而且可以后退，我們在變速器中將倒擋“R”功能加入其中，使汽車可以后退。倒擋是有一個傳動機構產(chǎn)生的，這個傳動機構是在汽車傳動機構中間加入一個齒輪，這個齒輪可以用來改變傳動軸的傳動方向，從而實現(xiàn)汽車后退。1.4 變速器的發(fā)展現(xiàn)狀作為傳遞動力和改變傳動速度的重要手段，變速箱的制造要求在國外也越來越苛刻。中國汽車傳動市場處于目前正在蓬勃發(fā)展的喜人狀態(tài)。在二零一零年，中國汽車在一年 內(nèi)的銷量已達一千八百萬輛，與同期相比有了大幅度增加，增長率為百分之四十六，而 僅僅過了四年，在二零一五年汽車年銷量便已經(jīng)突破了四千萬輛。中國傳動業(yè)面臨巨大 市場增長的重大機遇。在兩千零九年，僅僅在中國汽車的汽車傳動市場，銷售額已經(jīng)超 過了五十二億，獲得了較大進步年均增長 20以上。近幾年以來，汽車乘用車銷量不斷攀升，在兩千零七年，僅在中國國內(nèi)，乘用車變速器銷量便達到了驚人的六百萬件以上，可謂規(guī)模龐大，雖然其中手動變速器仍然為主要部分，但是隨著技術不斷發(fā)展，機械式自動變速器技術趨于成熟，所以在國內(nèi)自動變速器銷量越來越好，需求不斷攀升，而且在近幾年，商用車銷量也在不斷攀升，僅僅在兩千零七年一年，商用變速器在國內(nèi)的市場便達到了二百萬件， 現(xiàn)在市場主流依然是較為輕便的輕型貨車使用的變速器，但是隨著運輸業(yè)發(fā)展，重型車變速器也將在國內(nèi)市場逐漸發(fā)力。對于手動變速器來說，基本上為國產(chǎn)產(chǎn)品，這對于我國汽車制造業(yè)來說無疑是個好消息，但是不幸的是， 自動變速器它的核心技術國內(nèi)還未掌握，大部分核心還在國外，國內(nèi)自動變速器多為進口，因此 面對國外的挑戰(zhàn)，中國制造企業(yè)壓力很大。1.5 研究的目的、依據(jù)和意義在二十一世紀，汽車工業(yè)為我國經(jīng)濟發(fā)展提供了不可磨滅的貢獻，而且這個貢獻還在提升。事實上，像人們一樣，汽車與衛(wèi)生系統(tǒng)有機結合。發(fā)動機是心臟 車輪 底盤和懸架則化為軀干和四肢，但連接類似于身體的經(jīng)向速度傳輸系統(tǒng)。如果車輛失去傳播的中心部分 心臟 四肢和軀干要是再好，汽車也是廢鐵一堆。傳動裝置是汽車行業(yè)不可或缺的產(chǎn)物，這是汽車的必需品。用于將發(fā)動機轉矩和轉速改變?yōu)轵寗虞喌尿寗?，在某種程度上，變速器決定了汽車動力的性能，而且還影響了汽車燃油消耗，因此變速器對于汽車的本身來說，設計具有十分明顯的意義。當今社會，人們對于汽車的各方面性能要求越來越高，大家的品味也越累越高，因此乘客駕駛體驗等也成為了汽車評價的一個重要參考量。綜合學習運用汽車結構 汽車設計 機械設計 等其他大學課程知識，可以實現(xiàn)理論實踐相結合，而且可以對汽車變速器有更深一步的認識。1.6 研究的方法通過分析學習近幾年來國內(nèi)外傳輸設計的文獻綜述，結合自身在大學期間學習的各種專業(yè)知識，靈活構思，最終得出如下的設計。比較不同的方案以及方法來設計最合適的解法，計算每個齒輪比和齒輪箱結構的參數(shù)。為了計算軸和軸承，需要查閱相關手冊及參考資料。 此外，現(xiàn)有的傳統(tǒng)傳輸結構可以得到改善，提高效率。2 變速器設計方案的確定2.1 倒擋布置形式的選擇常見的倒檔布置方案如圖 1-1 所示圖 1-1 倒檔布置方案圖 2-3（b）方案的優(yōu)點在于防止多對齒輪之間互相嚙合。如果是在換擋時，有兩對齒輪同時進入了嚙合的狀態(tài)，則會導致?lián)Q擋困難。圖 2-3（c）方案雖然倒擋傳動比比較大，但是換擋的程序不夠科學合理。圖 2-3（d）方案在 2-3（c）的基礎上對其缺點做了修改。圖 2-3（e）所示的方案是倒擋的齒輪設計成一個整體，加長了它齒寬。圖 2-3（f） 方案，常嚙合的齒輪可以被所有齒輪所通用，方便換擋。本文選擇 2-3（f）作為倒檔傳動布置方案。2.2 齒輪形式的選擇齒輪形式有兩種形式，第一個是直齒圓柱齒輪，第二個是斜齒圓柱齒輪。后者使用的時間長，工作時產(chǎn)生的噪聲低，這是其優(yōu)勢，但是制造時較為復雜，耗費時間精力。 4本設計倒檔采用前者，其他檔位采用后者。2.3 變速器換擋機構的選擇變速器換擋機構有三種方式 第一個是直齒滑動的齒輪 第二個是嚙合套 第三個是同步器換擋。使用軸向第一個換擋，會沖擊輪齒端面 磨損齒輪的端部，與此同時， 伴隨著噪聲污染。使用第二個換擋，能夠承受換擋沖擊載荷接合齒的齒數(shù)量比較多 會使其過早損壞，并且不能消除換擋的沖擊。第三個一般會選擇慣性式的變速器，它可以使得換擋更快、沒有沖擊、沒有噪聲污染，應用廣泛。5故本設計均采用第三種方式進行換擋，如圖 2-4 所示：圖 2-4 鎖環(huán)式同步器示意圖3 變速器主要參數(shù)選擇和零件設計3.1 變速器最大傳動比的設計變速器最大傳動比根據(jù)所要滿足的最大爬坡度的要求，其汽車行駛方程式Temax igi0hT= Gf +CD A u2 + Gi + dm dur21.15 adt當汽車使用一檔在無風 平順的道路上行駛時，公式可簡化為Te m aigxi0hTr即：i= Gfc o sa + Gs i na Gr( fcosa + sina )（3 -1）g1T i htq 0 TTmax 發(fā)動機輸出最大轉矩（ N m ）; m 汽車的質量（kg）; g 重力加速度（N / kg） G 作用在汽車上的重力（N）;i0 主減速傳動比;hT 傳動系統(tǒng)的效率；r 車輪半徑（m）;f 滾動阻力系數(shù); a 爬坡度（ o ）。根據(jù)滾動阻力系數(shù)圖，初選 f = 0.025 。將 m = 1210kg ；hT = 71.8%； r = 0.317m ； f = 0.025 代入式（3 -1），求得：根據(jù)需滿足的附著條件：ig1 2.783 。Tmax i0 ig1 hT2 F f（3 - 2）在水平的混凝土路面，取f = 0.75 。將數(shù)據(jù)代入式（3-2），求得：i F f r = 9 2 700 .7 50=. 3 1 6g1Ti h2 1 13 . 4 . 1 7m a x0 T4 70 . 7 1 8由式（3-1）和（3-2）可知： 4.179 ig1 2.783。現(xiàn)如今，乘用車一檔的傳動比在 3 以上4.5 以下，初步選取一檔傳動比ig1 = 3.2 。3.2 變速器其他傳動比的選擇由上述條件初選一擋傳動比為ig1 = 3.2 。汽車傳動系的各擋傳動比例一般按等比來分步：即：ig1ig 2= ig 2ig 3= q ， ig 3= q2 ,i= q3 ,i= q4g 2g1初選：3.3 中心距的確定ig2 = 2.26,ig 3 = 1.6,ig 4 = 1.13,ig 5 = 0.8初選中心矩的計算參照下述公式：A = KA 3 Te m a xi1 hg（3-3）式中Te m a 發(fā)動機最大轉矩（ N m ）；Te max = 155N mKA 中心距系數(shù)；KA 取值范圍 8.69.6。取 KA = 8.97 ；i1 變速器一擋傳動比i1 = 3.2 ；hg 變速器傳動效率h g = 0.96 。將數(shù)據(jù)代入式（3-3）求得： A = 68mm 。3.4 齒輪的參數(shù)選擇（1） 齒輪模數(shù)根據(jù)實際使用情況選擇合適的齒輪模數(shù) m=25。（2） 壓力角乘用車選擇較小的壓力角可以降低噪聲而選擇較大的壓力角則會增加強度本設計根據(jù)國家標準壓力角的規(guī)定選擇20 壓力角。（3） 螺旋角汽車的變速器齒輪大多采用斜齒輪在倒擋齒輪和一擋齒輪的情況下用直齒輪，這樣做可以減少工作的噪聲，提高強度。螺旋角的確定需要注意下面的問題。如果螺旋角越大，齒輪嚙合的重合程度越大從而工作會平穩(wěn)，噪聲會降低，與此同時，有相關數(shù)據(jù)表明，當螺旋角越大，齒輪的強度會越高。若螺旋角大于30齒輪的抗彎強度就會變低然而其接觸強度卻會變高。7應該在這之間選擇最均衡的方式。 最后由于嚙合齒輪模數(shù)、齒數(shù)不同等緣由導致中心距不等的現(xiàn)象可以調整螺旋角，消除其影響。對于斜齒輪螺旋角的初始取值范圍：18o 29o 。（4） 齒寬設計增加齒輪螺旋角，可以減少軸向尺寸和質量，減小齒寬，削弱齒輪傳動平穩(wěn)的程度， 但是這種方式，會增大軸承的軸向力，從而減少使用時間8，齒的寬度還會增加齒輪工作應力。確定齒寬：直齒齒寬b = KC mKC 齒寬系數(shù)4.5 8.0 。斜齒齒寬b = KC mnKC 齒寬系數(shù) 6.0 8.5 。4 各擋齒數(shù)的分配傳動比結構圖如下所示：圖 4-1 變速器簡圖1.輸入軸一擋齒輪 2.輸出軸一擋齒輪 3.輸入軸二擋齒輪 4.輸出軸二擋齒輪5.輸入軸三擋齒輪 6.輸出軸三擋齒輪 7.輸入軸四擋齒輪 8.輸出軸四擋齒輪9.輸入軸五擋齒輪 10.輸出軸五擋齒輪 11.輸入軸倒擋齒輪 12.輸出軸倒擋齒輪13.倒檔中間齒輪4.1 一擋齒輪參數(shù)的計算Z一擋斜齒輪模數(shù)2.5 ，初選cos b1-2 = 22一擋傳動比： ig1 =2Z1求 Z1Z 2 的齒數(shù)和Zh=Z2Acos b1-2mhn= 2 66cos22 = 48.96 取整為492.5修正中心距AZ1 = 11.65取12Z 2 = 49 -12 = 37一擋齒輪角度變位：A0 =mn Zh2cosb= 2.5（12 + 37）= 69.06mm2cos22端面壓力角a t ：t aa t = t aa n / cos b1-2 = 0.392a t = 2 1 . 4嚙合角a , ：c o a , = Ao c o as= 0 . 9 3ttAtta , = 2 1 . 2(z + z1)(i n av, - i n av )變位系數(shù)之和xnS =2t2 t a na nt= -0.11查變位系數(shù)線圖得： u = z2 = 3.2z1x1 = 0.41x2 = -0.52計算一擋齒輪1、2 參數(shù)： 分度圓直徑d1 = mn z1 / c o bs1-2 = 2 . 51 2 / c o s 2=23 2 .annd2 = mn z2 / c o bs1-2 = 2 . 53 7 /2 2=9 9 . 7齒頂高ha1= (h*+ x1- Dyn )m= 3 . 7 4 mha2= (h*+ x2- Dyn )m= 1. 4 1 5 mann式中：yn =（A - A0）/m n =（6 6 - 6 6 .）0 6/ =2 .-5Dyn = xn - yn =- 0 . 1 1+0 . 0 2=4 -齒根高h= (h*+ c* - x )m= 2 . 1 mf 1hf 2anan= (h*1n2n+ c* - x )m= 4 . 4 2 5 m齒頂圓直徑齒根圓直徑當量齒數(shù)da1 = d1 + 2ha1 = 3 9 . 8 3 6da2 = d2 + 2ha2 =1 0 2 . 0 6 2d f 1 = d1 - 2hf 1 = 2 8 . 1 5 6d f 2 = d2 - 2hf 2 = 9 0 . 9 1 4v111-2z= z / c o 3sb= 1 5 . 0v221-2z= z / c o 3sb= 4 6 . 44.2 二擋齒輪參數(shù)的計算二擋斜齒輪模數(shù)2.25 ，初選b3-4 = 24i= Z 4g 2Z3A = mn (Z3 + Z 4 )2cosb3-4Z3 + Z 4= 2Acosb3-4Zmn= 2 66cos24 = 53.592.5取整為54Z = 15.81，取整為17Z = 37 則， i= Z 4= 37= 2.1765 i= 2.39033二擋齒輪角度變位4217g 2理論中心距Ao =mn (Z3 + Z 4 )2 c o sb3-4= 6 9 . 7 5 m端面壓力角t aat = t aa n / c o b3-4at = 2 1. 5 7端面嚙合角c o as , = Ao c o as = 66.499 cos 21.574tAt66變位系數(shù)之和xn Sa , = 20.451t34tt=(z + z )(i n av , - i n av )2 t a na n= - 0 . 2查變位系數(shù)線圖得：u = z4 = 2.297z3xn S= -0.216x3 = 0 . 3二擋齒輪參數(shù)：x 4 = xn S - x3 = -0.566分度圓直徑d =z3 mn= 4 1. 8 7 03c o sb3-4d =z4 mn= 9 1. 1 2 84c o sbn3-4齒頂高ha3= (h*+ x3- Dyn )m= 3 . 0 2 9 manha4= (h*+ x4- Dyn )m= 0 . 9 6 7 5ann式中：yn =（A - A0）/m n = - 0 . 2anDyn = xn - yn = -0 . 0 0齒根高hf 3= (h*+ c * - x )mn34n= 2 . 0 2 5 mhf 4= (h*+ c * - x)mn = 4 . 0 8 6 mann齒頂圓直徑齒根圓直徑da3 = d3 + 2ha3 = 4 7 . 9 2 8da4 = d4 + 2ha 4 = 9 3 . 0 6 3d f 3 = d3 - 2hf 3 = 3 7 . 3 7 0當量齒數(shù)d f 4 = d4 - 2hf 4 = 8 2 . 9 5 6 z= z / c o 3sb= 2 2 . 2 z= z / cos3b= 49.843v333-4v443-44.3 三擋齒輪參數(shù)的計算三擋斜齒輪初選 b5-6 = 22 ，模數(shù)2.25i = Z63Z= 1 . 6 45A = mn (Z5 + Z 6 )2 cos b5-6h56Z = Z + Z = 5 4 . 3取整為55Z 5 = 19.727 取整21， Z 6 = 34Zg 3g 3i = Z6 = 34 = 1.619 i= 1.788三擋齒輪角度變位： 理論中心距521A = mn (Z5 + Z 6 ) = 6 9 . 7 4 mo2 c o sb5-6端面壓力角t aat = t aa n / c o b5-6 = 0 . 3 8at = 2 1. 2 1端面嚙合角c o as , = Ao c o as = 66.734 cos 21.218 = 0 . 9 4tAt66變位系數(shù)之和xnS =a , = 19.511t56tt(z + z )(i n av , - i n av )2 t a nan= - 0 . 3查變位系數(shù)線圖得三擋齒輪5、6 參數(shù)：u = z5 = 1.649z6x5 = 0.19x6 = - 0 . 5分度圓直徑d =z5 mn= 5 0 . 9 1 65c o sb5-6d =z6 mn= 8 2 . 5 0 86c o sb5-6齒頂高ha5 ha6= (h*anan= (h*+ x5+ x6- Dyn )mnn- Dyn )m= 2 . 6 4 2 m= 1. 0 8 9 m式中：yn =（A - A0）/m n = - 0 . 3Dyn = xn - yn = 0 . 0 1齒根高hf 5hf 6= (h*anan= (h*+ c * - xnn56+ c * - x)mn)mn= 2 . 3 8 5 m= 3 . 9 3 8 m齒頂圓直徑齒根圓直徑當量齒數(shù)da5 = d5 + 2ha5 = 5 6 . 2 4 5da6 = d6 + 2ha 6 = 8 4 . 6 8 6d f 5 = d5 - 2hf 5 = 4 6 . 1 9 1d f 6 = d6 - 2hf 6 = 7 4 . 6 3 3v555-6z= z / c o s3 b= 2 6 . 3v665-6z= z / c o s3 b= 4 2 . 64.4 四擋齒輪參數(shù)的計算四擋斜齒輪初選 b7-8 = 24 模數(shù)mn = 2.5i= Z8g 4Z= 1.1847A = mn (Z7 + Z8 )2cos b7-8Z7 + Z8 = 48.24取整49Z 7 = 20.614取整為23Z8 = 26Z7i = Z8 = 26 = 1. 1 3 0 i= 1 . 3 7四擋齒輪角度變位： 理論中心距g 823g 8A = mn (Z7 + Z8 ) = 6 7 . 0 6 4o2 c o sb端面壓力角t aat = t a7-8a n / c o b7-8 = 0 . 3 9at = 2 1 . 4端面嚙合角c o as , = Ao c o as = 67.046 cos 21.42 = 0 . 9 4tAt66t)a , = 21.02變位系數(shù)之和x= (z7+ z8)(i n av, - i n avt = - 0 . 3tnn S2 t a na查變位系數(shù)線圖得四擋齒輪7、8 參數(shù)u = z8 = 1.184z7x 7 = - 0.03x8 = - 0 . 3分度圓直徑d =z7 mn= 6 2 . 9 4 27c o sb7-8d =z8 mn= 7 1. 1 5 18c o sbn7-8齒頂高ha7= (h*+ x7- Dyn )m= 2 . 3 7 5 manha8= (h*+ x8- Dyn )m= 1. 5 5 mann式中yn =（A - A0）/m n = -0 . 4ann7Dyn = xn - yn = -0 . 0齒根高hf 7= (h*+ c * - x)mn= 3 . 2 mhf 8= (h*+ c * - x)mn= 4 . 0 2 5 mann8齒頂圓直徑齒根圓直徑當量齒數(shù)da7 = d7 + 2ha7 = 6 7 . 6 9 2da8 = d8 + 2ha8 = 7 4 . 2 5 1d f 7 = d7 - 2hf 7 = 5 6 . 5 4 2v777-8v887-8d f 8 = d8 - 2hf 8 = 6 3 . 1 0 1 z = z / c o 3sb = 3 0 . 1 z = z / c o 3sb = 3 4 . 14.5 五擋齒輪參數(shù)的計算9-n10五擋斜齒輪初選b= 22 模數(shù)m = 2.25i= Z10g 5Z= 0.859A = mn (Z9 + Z10 )2 cos b9-10Z9 + Z10 = 54.39取整55Z9 = 29.4取整31Z10 = 24Z9i = Z10 = 24 = 0 . 7 740五擋齒輪角度變位理論中心距g 531A = mn (Z9 + Z10 ) = 6 6 . 7 3 4o2 cos b端面壓力角t aat = t a9-10a n / c o b9-10 = 0 . 3 8at = 2 1. 2 1端面嚙合角c o as , = Ao c o as = 66.734 cos 21.218 = 0 . 9 4tAt66ta , = 19.511變位系數(shù)之和xn S(z + z )(inva , - inva )910tt=2 tana n= - 0 . 3查變位系數(shù)線圖得五擋齒輪1、2 參數(shù)u = Z9 = 1.292Z10x9 =0.19x10= - 0 . 5分度圓直徑d =z9 mn= 7 5 . 2 2 89cos b9-10d=z10mn= 8 0 . 5 1 210cos b9-10齒頂高ha9 h= (h*an= (h*+ x9+ x- Dyn )mn- Dy )m= 2 . 6 4 2 m= 1. 0 8 9 ma10an10nn式中yn =（A - A0）/m n = -0.326Dyn = xn - yn = -0 . 0 8齒根高hf 9= (h* + c * - x )m = 2 . 3 8 5 mann10n9nf 10annh= (h*+ c * - x)m = 3 . 9 3 8 m齒頂圓直徑齒根圓直徑da9 = d9 + 2ha9 = 8 0 . 5 1 2da10 = d10 + 2ha10 = 6 0 . 4 1 9d f 9 = d9 - 2hf 9 = 7 0 . 4 5 8d f 10 = d10 - 2hf 10 = 5 0 . 3 6 5當量齒數(shù)4.6 倒檔齒輪參數(shù)計算z= z / cos3b= 3 8 . 8v999-10v10109-10z= z/ cos3b= 30.112根據(jù)一般原則倒擋齒輪應選擇與一擋齒輪相近的模數(shù)倒擋齒輪Z12 的齒數(shù)在2123之間進行選擇 計算輸入軸與倒擋軸的中心距 A，。初選 Z11 = 21Z12 = 13A， = 1 m(Z211+ Z12) = 1 2.5 (13 + 21) = 42.5mm2為確保倒擋齒輪不會發(fā)生運動干涉齒輪11和12 的齒頂圓之間應具有大于0.5mm的間距 則齒輪12 的齒頂圓直徑 De12 ：De12 + 0.5 + De11 = A22De12 = 2A - De11 -1 = 2 662.5(13 + 2)1 = 93.5mmZ = De12 - 2 = 93.5 2 = 35.4nm2.5齒輪11、12 的齒頂圓要有大于0.5mm的間距計算倒擋 輸出兩軸間中心距 AZ12 = 34A, = m(z12 + z11 ) = 2.5(21+ 34) = 68.75mm倒擋的傳動比為2i = z13 z122= 2.615z11z135 變速器零件校核5.1 選擇齒輪材料1. 在不同的工作環(huán)境下，齒輪受力等方面均不一樣，因此我們可以對其選擇不同的不同的材質的材料，但是一般來說，齒輪都需要一定的強度和硬度、耐磨度，但是由于硬度和韌性，因此在增加硬度的時候韌性會下降，所以應選用表面處理工藝，得到表面硬度高人內(nèi)部韌性好的材料。2. 選擇合適的材料搭配，齒輪大小不同，受力不同，受磨損或者其他消耗也不相同， 因此對于大小齒輪搭配來說，小齒輪的硬度總是應該略大于大齒輪，這樣可以保證二者有著相似的使用壽命，一般為了讓大小齒輪使用壽命相似，硬度差一般在三十到五十布氏硬度。此外，大小齒輪一般使用不同牌號的材料，這是因為這樣可以提高弱者的膠合能力。93. 對其進行后期熱處理以改變材料性能，一般是提高材料的加工性能。一般來說， 對于較大尺寸的齒輪，因熱處理空間難以達到，所以一般是采用鑄造件，材料一般采用鑄鋼材料或者鑄鐵材料，對于那些大尺寸的齒輪 在生產(chǎn)中一般直接使用鑄造毛坯，這個也可以選擇使用鑄鋼件或者選擇使用鑄鐵件。對于尺寸不大的齒輪，一般要采用鍛造鋼材來制造，對于那些尺寸小，熱切對于質量的要求又不高的齒輪，一般可以選擇圓鋼材料。根據(jù)需要的齒輪的硬度要求，適當選擇中碳鋼或者合金鋼，然后進行正火、淬火等后續(xù)的熱處理工藝，如果有需要還可以進行表面滲碳、表面滲氮等工藝進行處理，提高表面抗磨損度，以及提高表面硬度。 10。由于變速器中齒輪是在一直運動的，它們呢的轉動需要磨損材料，而且受理較大， 所以還需要一定的剛度來保證零件不會發(fā)生彎曲變形現(xiàn)象，因此需要對齒輪進行表面強化處理。5.2 計算軸的轉矩發(fā)動機輸出的最大扭矩192Nm 98 %軸承傳遞效率96 %齒輪之間的傳遞效率99 %離合器的傳遞效率輸入軸T1 = Te m a= 1 5 0 N輸出軸T2 = T1h承h齒 =1 5 09 6 %9 9=%1 4 2 .輸出軸一擋輸出軸二擋輸出軸三擋T21 = T2i1 =1 4 2 . 563=. 24 5 6 . 1T22 = T2i2 =1 4 2 . 562 . 2=9 73 3 4.T23 = T2i3 =1 4 2 . 561. 6=4 92 4 0.輸出軸四擋輸出軸五擋T24 = T2i4 =1 4 2 . 561. 1=8 41 7 2.T25 = T2i5 =1 4 2 . 560 .=8 51 2 3 .倒擋5.3 輪齒校核T倒 = T（1h承h齒）i倒 = 1 5 0 0.960.99 3 0 . 8 =53 7 2 . 8 41. 輪齒彎曲強度計算倒檔齒輪彎曲應力s w圖5.1 齒輪系數(shù)圖o= 2Tg Ks K f（5 -1）cwpm3 zK yo 彎曲應力（MP ）； T 計算載荷（N.mm） K 應力集中系數(shù) K= 1.68wagssK f 摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪 K f= 1.1從動齒輪 K f= 0.9b 齒寬（mm） m 模數(shù)； y 齒形系數(shù)齒輪11，12，13 的彎曲應力s w11s w12s w13z11= 21z12= 13z13= 34y11= 0.141y12= 0.145y13= 0.162T 倒 = 372.849NmT2 =142.56Nmo =2T Ks K f w11pm3 z K y= 719.114MPa 400850MPa11 c 1112o =2T1Ks K f=21501.651.1103 = 735.948MPa 400850MPaw12pm3 zKc y12p 2.53 138 0.145.o= 2T倒Ks K fw13pm3 z K y= 2 372.8491.65 0.9 103 = 512.219MPa 400850MPap 2.53 348.0 0.16213 c 13斜齒輪彎曲應力s wo= 2Tg cos bKs（5 - 2）nwpzm3 yKc KeTg 計算載荷Nmmmn 法向模數(shù)；z 齒數(shù)；b 斜齒輪螺旋角；Ks 應力集中系數(shù)Ks = 1.50y 齒形系數(shù) 可按當量齒數(shù) zn = zcos3 b 在圖中查得；Kc 齒寬系數(shù)； Ke 重合度影響系數(shù)Ke = 2.0（1） 計算一擋齒輪1，2 的彎曲應力s w1o w2z1 = 12z2 = 37y1 = 0.118y2 = 0.155T21 = 456.129NmT1 =150Nmo= 2T1 cos b1-2 Ks2150 cos 22。1.503w1pz m3 y K K= p12 2.53 0.16 7.0 2.0 101 n 1ce= 316.37MPa 180350MPao= 2T21 cos b1-2 Ks2 456.129 cos 22。1.50 3n22cw2pzm3 y K Ke= p 37 2.53 0.127 8.0 2.0 10= 344.001MPa 180350MPa（2） 計算二擋齒輪3，4 的彎曲應力z3 = 17z4 = 37y3 = 0.164y4 = 0.122T22 = 334.351NmT1 =150Nmo= 2T1 cos b3-4 Ks2150 cos 24。1.503w3pz m3 y K K= p17 2.253 0.164 7.0 2.0 103 n 3ce= 294.47MPa 180350MPao= 2T2 cos b3-4 Ks2 334.351 cos 24。1.50 3n44cw4pzm3 y K Ke= p 37 2.253 0.1228.0 2.0 10= 345.728MPa 180350MPa（3） 計算三擋齒輪5，6 的彎曲應力z5 = 21z6 = 34y5 = 0.152y6 = 0.121T23 = 240.028NmT1 = 150Nmo= 2T1 cos b5-6 Ksw5pz m3 y K K5 n 5 c e2150 cos 22。1.50= p 21 2.253 0.152 7.0 2.0103= 261.042MPa 180350MPao= 2T23 cos b5-6 Ksw6pz m3 y K K6 n 6c e2 240.028 cos 22。1.50= p 34 2.253 0.1218.0 2.0103= 283.588MPa 180350MPa（4） 計算四擋齒輪7，8 的彎曲應力z7 = 23z8 = 26y7 = 0.145y8 = 0.125T24 =172.343NmT1 = 150Nmo= 2T1 cos b7-8 Ks2150 cos 24。1.503n77cw7pzm3 y K Ke= p 23 2.53 0.145 7.0 2.0 10= 147.791MPa 180350MPao= 2T24 cos b7-8 Ks2172.343 cos 24。1.50 3w8pz m3 y K K= p 26 2.53 0.1258.0 2.0 108 n 8ce= 185.136MPa 180350MPa（5） 計算五擋齒輪9，10 的彎曲應力z9 = 31z10 = 24y9 = 0.156y10 = 0.148T1 =150NmT25 =123.726N m2T cos bK2150 cos 22。1.50o= 19-10 s =103n99cw9pzm3 y K Kep 31 2.253 0.156 7.0 2.0= 172.301MPa 180350MPao= 2T25 cos b9-10 Ks2123.726 cos 22。1.50 3w10pz m3 y K K= p 24 2.253 0.1158.0 2.0 1010 n 10ce= 217.892MPa 180350MPa2. 接觸應力s jo j = 0.418（5 - 3）o j 輪齒接觸應力（MPa）Tg 計算載荷（N mm）d 節(jié)圓直徑（mm）a 節(jié)點所在地方的壓力角（） b 齒輪的螺旋角度（） E 彈性模量（MPa）b 兩個齒輪重合寬度(mm)。由公式可知，輸入軸受力載荷為Te max / 2 ，可以看出其許用接觸應力s j 為表 5.1 所示數(shù)據(jù)。彈性模量 E = 20.6104 Nmm-2齒寬b = Kc m = Kc mn表 5.1變速器齒輪的許用接觸應力齒輪 o j MPa滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一擋和倒擋190020009501000常嚙合齒輪和高擋13001400650700（1） 齒輪1，2 的接觸應力T21 = 456.192NmT1 =150Nmz1 = 12z2 = 37b1-2 = 22d1 = 2A / u +1 = 31.429mmr z1rd 2 = u d1 =1 0 0 . 5 7 3= d1 sin a / cos 2 22 = 6.434mm2= d2 sin a / cos 2 22 =19.838mmb22o j1 = 0.418= 0.418= 1445.184MPa 19002000MPao j 2 = 0.418= 0.418= 1342.598MPa 19002000MPa（2） 計算二擋齒輪3，4 的接觸應力T22 = 334.351NmT1 =150Nmz3 = 17z4 = 37b3-4 = 24d