基于GPS與加速計測量車速系統(tǒng)設(shè)計.doc

變速器各擋傳動比的確定初選傳動比：設(shè)10擋為直接擋，則 =1 = 0.377 式中： 最高車速 發(fā)動機最大功率轉(zhuǎn)速 車輪半徑 變速器最小傳動比 主減速器傳動比=9549 （轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)=1.11.3）所以，=9549=231.32r/min 由上述兩兩式取=2400 r/min=0.377=5.107雙曲面主減速器，當(dāng)6時，取=90%在5.08.0范圍，=96%， =90%96%=86.4%最大傳動比的選擇：滿足最大爬坡度。根據(jù)汽車行駛方程式 汽車以一擋在無風(fēng)、瀝青混凝土干路面行駛，公式簡化為 即，式中：g作用在汽車上的重力，汽車質(zhì)量，重力加速度，發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，=1025n.m；主減速器傳動比，=5.107傳動系效率，=86.4%；車輪半徑，=0.508；滾動阻力系數(shù)，對于貨車取=0.02；爬坡度，取=16.7 計算得8.43 滿足附著條件。 在瀝青混凝土干路面，=0.70.8，取=0.75即12.38 得8.4312.38；傳動比取=7.45其他各擋傳動比的確定： 按等比級數(shù)原則， 式中：常數(shù)，也就是各擋之間的公比；因此，各擋的傳動比為：= =1.25=7.45，=5.96 ， =4.77，=3.81，=3.05， =2.44 ，=1.95，=1.56，=1.25，=1齒輪參數(shù) 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1.814.0t的貨車為2.03.5mm；總質(zhì)量大于14.0t的貨車為3.55.0mm。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利于換擋。 表1汽車變速器齒輪法向模數(shù)車型乘用車的發(fā)動機排量v/l貨車的最大總質(zhì)量/t1.0v1.61.6v2.56.014.014.0模數(shù)/mm2.252.752.753.003.504.504.506.00表2汽車變速器常用齒輪模數(shù)一系列1.001.251.52.002.503.004.005.006.00二系列1.752.252.753.253.503.754.505.50根據(jù)表1及2，齒輪的模數(shù)定為5.0mm。壓力角理論上對于乘用車，為加大重合度降低噪聲應(yīng)取用14.5、15、16、16.5等小些的壓力角；對商用車，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用22.5或25等大些的壓力角。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。 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。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。貨車變速器螺旋角：1826初選一擋斜齒輪齒輪螺旋角為24 齒寬直齒，為齒寬系數(shù)，取為4.58.0，斜齒，取為6.08.5。 齒頂高系數(shù)在齒輪加工精度提高以后，包括我國在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00。 中心距a初選中心距時，可根據(jù)下述經(jīng)驗公式 因為該變速器為主副箱變速器，需根據(jù)主變速器來確定中確定。則：式中：變速器中心距（mm）；中心距系數(shù)，多檔變速器：=9.511.0；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩（n.m）；變速器一擋傳動比， =3.05；變速器傳動效率，取96% ；發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩，=1025n.m 。 則， =136.99158.62初選中心距=153mm。輪齒強度計算輪齒彎曲強度計算圖3 齒形系數(shù)圖式中：彎曲應(yīng)力（mpa）；計算載荷（n.mm）；應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=1.65；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；齒寬（mm）；模數(shù)；齒形系數(shù)，如上圖3當(dāng)計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時，一、倒擋直齒輪許用彎曲應(yīng)力在400850mpa，貨車可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒擋齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。斜齒輪彎曲應(yīng)力式中：計算載荷（nmm）；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180350mpa范圍，對貨車為100250mpa。計算常嚙合齒輪1，2的彎曲應(yīng)力=24，=32， =0.153，=0.113，=964.32n.m，=1221.99n.m，=24.62，=6.0 = =103.63mpa100250mpa = =133.35mpa100250mpa常嚙合齒輪1，2的接觸應(yīng)力=964.32n.m，=1221.99n.m，=2154/（1.33+1）=132.19mm，=175.8mm=11.56mm=27.52mm =763.37mpa13001400mpa= 691.46mpa13001400mpa齒輪材料的選擇原則1、滿足工作條件的要求 不同的工作條件，對齒輪傳動有不同的要求，故對齒輪材料亦有不同的要求。但是對于一般動力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。2、合理選擇材料配對 如對硬度350hbs的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在3050hbs左右。為提高抗膠合性能，大、小輪應(yīng)采用不同鋼號材料。3、考慮加工工藝及熱處理工藝 變速器齒輪滲碳層深度推薦采用下列值：時滲碳層深度0.81.2時滲碳層深度0.91.3時滲碳層深度1.01.3表面硬度hrc5863；心部硬度hrc3348對于氰化齒輪，氰化層深度不應(yīng)小于0.2；表面硬度hrc485312。對于大模數(shù)的重型汽車變速器齒輪，可采用25crmnmo，20crnimo，12cr3a等鋼材，這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理，以提高表面硬度，細(xì)化材料晶面粒。 速器最大輸入扭矩：735nm，齒輪傳動效率99%，離合器傳動效率98%，軸承傳動效率97%。第一軸： =/()=735/98%97%=773.2n.m第一軸花鍵部分的直徑可根據(jù)發(fā)動機的最大轉(zhuǎn)矩(nm)按下式初選： 則 =35.842.3mm 花鍵處周徑取36mm第一軸通常和齒輪做成一體，前端大都支撐在飛輪內(nèi)腔的軸承上，其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。該軸承不承受軸向力，軸的軸向定位一般由后軸承用卡環(huán)和軸承蓋實現(xiàn)。第一軸長度由離合器的軸向尺寸確定，而花鍵尺寸應(yīng)與離合器從動盤轂的內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。第一軸見圖1.2.1齒輪和軸上的受力計算根據(jù)受力簡圖1.1，可計算出變速器的齒輪和軸上的作用力。第一軸：n n2、 求第一軸支反力 圖1.1 =3459.1n =-1785.3n下面計算各軸在彎矩和轉(zhuǎn)矩作用下的軸應(yīng)力。（1）第一軸的軸應(yīng)力計算在垂直方向的彎矩為 =-92740mpa 在水平方向的彎矩為 =62485.5mpa則在彎矩和轉(zhuǎn)矩的聯(lián)合作用下 =531994.1528mpa故一軸的軸應(yīng)力為 =116mpa400mpa所以第一軸的強度合格。 工藝分析該零件材料為20crmnti，毛坯為模鍛件，硬度為156207hbs，是國內(nèi)某型號汽車變速器上的零件，為大量上產(chǎn)類型產(chǎn)品。該零件由徑向孔、內(nèi)孔、外圓柱面、外援錐面、過度圓角、內(nèi)外環(huán)槽等，適合在數(shù)控車床上加工 技工技術(shù)要求分析該零件在熱處理前既有眾多的精度要求：打端內(nèi)孔鉆孔直徑24，大端內(nèi)控直徑33，大端內(nèi)孔倒角1.3 x 30度和1.1 x 45度,大端內(nèi)孔里外兩環(huán)槽底徑34.5，小齒輪上外環(huán)槽底徑45.2，小齒輪齒頂外圓直徑47.5，大齒輪齒頂外圓直徑66，右側(cè)外圓軸頸直徑36.4和直徑36.4，大齒輪左側(cè)外圓軸頸右環(huán)槽底徑32.5和左環(huán)槽底徑32，外圓錐小徑及外圓軸頸直徑32，圓錐角度5，小端軸頸17.4及倒角4.5 x 15度，倒角30度及小端軸頸直徑25，小端過度圓弧r2，小徑直徑26.2，小端外圓軸頸和矩形花鍵外圓對基準(zhǔn)a b徑向圓跳動0.04，右側(cè)外圓軸頸直徑36.4對基準(zhǔn)a b徑向圓跳動0.03，大齒輪左、右端面對基準(zhǔn)a b端面圓跳動0.02，以及其他個軸向尺寸、粗糙度要求等。 定為基準(zhǔn)選擇該零件先在銑端面打中心孔機床上完成兩端面及中心孔的加工，為下道工序的加工提供了定位基準(zhǔn)，大端鉆、車孔后，則以大端內(nèi)孔倒角和小端中心孔為該零件的大多數(shù)工序的定為基準(zhǔn)。另有些工序的軸向定位基準(zhǔn)為大齒輪左端面，徑向定為基準(zhǔn)為36.4外圓軸頸。工藝方案擬定兩端面和中心孔銑端面鉆中心孔外表面各部粗車精車大端內(nèi)孔鉆孔直徑24擴孔直徑32.2532.15倒角1.3*30度和1.1*45度車內(nèi)孔直徑33-32.9各內(nèi)外環(huán)槽車 加工設(shè)備選擇銑端面打中心孔采用銑端面打中心孔機床加工，外表面各部粗、精車采用數(shù)控車床，鉆孔采用立式鉆孔，擴孔、車端面及倒角采用數(shù)控車床，精車大端各部采用數(shù)控車床，倒兩端齒形角采用齒形角采用齒形倒角機，鉆油孔采用臺式鉆床，剃齒采用萬能剃齒機。有關(guān)加工順序、工序尺寸及工序要求、夾具、刀具、量具及檢具、切削用量、冷卻潤滑液等工藝問題詳見變速器一軸工藝過程卡和工序卡 表1-1 變速器一軸工藝過程卡零件名稱零件材料毛胚種類毛胚硬度毛重/kg凈重/kg車型每車件數(shù)變速器一軸20crmnti模鍛件156-207hbs3.83.2工序號工序名稱設(shè)備名稱夾具進給量/（mm/r）主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）切削速度/（m/min）冷卻液t單負(fù)荷/%1銑端面打中心孔銑端面打中心孔機床專用夾具0.30.1530012005047.12粗精車小端各部數(shù)控車床隨即夾具0.10.2510002000100.5414.7乳化液3鉆孔立式鉆床專用夾具0.6218013.57乳化液4擴孔、車端面及倒角數(shù)控車床專用夾具0.385062乳化液5精車大端各部數(shù)控車床專用夾具0.10.28002000108.4295乳化液6倒兩端齒形角齒形倒角機隨即夾具yq-157鉆油孔臺式鉆床專用夾具手動315024.7乳化液8剃齒、去內(nèi)孔毛刺萬能剃齒機隨即夾具0.04粗剃0.02精剃7025yq-159清洗清洗機10j熱前檢查編制審核批準(zhǔn)共1頁第1頁 表1-2變速器-軸工序卡（工廠）工序卡片產(chǎn)品名陳和代號零件名稱材料零件圖號變速箱-軸20crmnti工序號工序名稱夾具使用設(shè)備車間1銑端面打中心孔專用夾具銑端面打中心孔機床工步號工步內(nèi)容刀具量具及檢具進給量/(mm/r)主軸轉(zhuǎn)速/(mm/r)切削速度/(mm/r)1銑端面：保證軸線尺寸直徑38.5 267.75267.45 圓盤銑刀（2）0300；0.02深度尺樣板0.3300502打中心孔：保證尺寸55.1直徑4直徑12.5 60度 120度 中心孔鉆（2）0.151 20047.1編制審核批準(zhǔn)共1頁第1頁表1-3變速箱-軸工序卡（工廠）工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號變速箱軸20crmnti工序號工序名稱夾具使用設(shè)備車間2粗精車小端各部專用夾具數(shù)控車床工步號工步內(nèi)容刀具量具及檢具進給量/（mm/r）主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）切削速度/（m/min）i刀位（保證下列各尺寸1直徑17.4直徑17.3 ra3.2 4.5x15度機夾車刀tnmg220408lfkc935刀片17.4-17.3v卡規(guī)0.252 000109.32直徑25 30度 r20150；0.02游標(biāo)卡尺0.252 0001573直徑 36.4直徑36.35 ra1.636.4-36.35iv卡規(guī)0.252 000228.64直徑32 直徑50 5度0150；0.02游標(biāo)卡尺0.252 0002013145直徑36.4直徑36.3 ra1.636.436.3v卡規(guī)0.252 000228.66直徑66直徑65.86軸向231.25230.7 192.23191.77 4.5 46 64 36.736.5卡規(guī)0300； 0.02深度尺樣板0150；0.02游標(biāo)卡尺0.252 000414.7ii刀位74直徑32直徑31.9機夾車刀n151.2-400-40-5g/526刀片0-150；0.02游標(biāo)卡尺0.11 000100.5iii刀位81.7-1.8 直徑32.5直徑32.422.522.56ra1.6機夾車刀l154.0g-16cc01-169/1020刀片1.71.8vii塞板 卡規(guī)量規(guī)0.11 000102編制審核批準(zhǔn)共1頁第1頁表1-4速箱-軸工序卡（工廠）工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號變速箱軸20crmnti工序號工序名稱夾具使用設(shè)備車間3鉆孔專用夾具立式鉆床工步號工步內(nèi)容刀具量具及檢具進給量/（mm/r）主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）切削速度/（m/min）1保證下列尺寸;36.436.724 ra12.524gb143885鉆頭0200；0.02深度尺 0150 ；0.02游標(biāo)卡尺0.6218013.57編制審核批準(zhǔn)共1頁第1頁表1-5速箱-軸工序卡（工廠）工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號變速箱軸20crmnti工序號工序名稱夾具使用設(shè)備車間4擴孔、車端面及倒角專用夾具數(shù)控車床工步號工步內(nèi)容刀具量具及檢具進給量/（mm/r）主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）切削速度/（m/min）1保證下列尺寸;3232.15 ra3.2 深26 倒角1.5 x 45內(nèi)孔車刀0150；0.02游標(biāo)卡尺0200；0.02深度尺0.385062編制審核批準(zhǔn)共1頁第1頁表1-6 變速器一軸工序卡（工廠）工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號變速箱軸20crmnti工序號工序名稱夾具使用設(shè)備車間5精車小端各部專用夾具數(shù)控車床工步號工步內(nèi)容刀具量具及檢具進給量/（mm/r）主軸轉(zhuǎn)速/（r/min）切削速度/（m/min）i刀位 （保證下列各尺寸）122.1622.10直徑47.457直徑47.207機夾車刀tnmg220408lfkc935刀片0-25；0.01千分尺卡規(guī)0.22 00029521*45度 36.3636.10 ra6.30150；0.02游標(biāo)卡尺ii刀位3保證3 22.1622.10直徑40.5機夾車刀n151.2-300-400-5g/525刀片0-150；0.02游標(biāo)卡尺0-25；0.01千分尺0.151000147iii刀位4保證：11.1511.05直徑45.2直徑44.951.21.3 ra3.22*r0.2 (刀具保證)機夾車刀n154.0g-16cc01-110/1020刀片卡板卡規(guī)塞規(guī)0.1800125.6iv刀位5保證：直徑33直徑32.901.3 1.1 60度 90度pa3.2 深26機夾車刀cnmg090308-pm4025塞規(guī)32.90-33塞規(guī)0-200；0.02深度尺0.12000198v刀位6保證；26.5026.80 直徑34.5 3 ra3.2焊接車刀0-200：0.02深度尺vi刀位7保證；19.3019.51 1.31.2直徑34.50直徑34.60ra6.3機夾車刀r154.0g-16cc01-110-1020刀片量規(guī)塞板0.151000108.4直徑17.04直徑17.3直徑36.4直徑36.3外徑處對基準(zhǔn)ab 徑跳；0.04偏擺儀0-10；0.01百分表vi刀位直徑36.4直徑36.35軸徑處對基準(zhǔn)ab 徑跳：0.0322.1622.10兩端面對基準(zhǔn)ab 端跳：0.02大頂尖小頂尖編制審核批準(zhǔn)共1頁第1頁 表1- 7變速箱 軸工序卡（工廠）工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號變速器軸20crmnti工序號工序名稱夾具使用設(shè)備車間 9倒兩端齒形角隨機夾具齒形倒角機工步號工步內(nèi)容刀具量具及檢具進給量/(mm/r)主軸轉(zhuǎn)速/(mm/min)切削速度/(mm/min)1保證（兩端）1 x 45度沿齒廓倒去銳角 去掉端面毛刺倒棱刀左刮刀有刮刀編制審核批準(zhǔn)共1頁第1頁 表1-8變速箱 軸工序卡(工廠)工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號變速器軸20crmnti工序號工序名稱夾具使用設(shè)備車間10鉆油孔專用夾具臺式銑床工步號工步內(nèi)容刀具量具及檢具進給量/(mm/r)主軸轉(zhuǎn)速/(mm/min)切削速度/(mm/min)1保證軸向尺寸43 x直徑 2.5均布 直徑2.5gb 143678鉆頭0150；0.02游標(biāo)卡尺手動3 15024.7編制審核批準(zhǔn)共1頁第1頁表1 - 9變速箱 軸工序卡(工廠)工序卡片產(chǎn)品名稱或代號