重型汽車變速器升速箱的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 11 摘 要 變速器作為汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽車技術(shù)水平 的一項(xiàng)重要依據(jù)。21 世紀(jì)能源與環(huán)境，先進(jìn)的制造技術(shù)，新型材料技術(shù)，信息與控 制技術(shù)等是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域。這些領(lǐng)域的科技進(jìn)步推動(dòng)了變速起的發(fā)展。 目前國(guó)內(nèi)外的變速器熬向著自動(dòng)變速器方向發(fā)展，有一半以上的交合和部分重型汽 車上使用的是自動(dòng)變速器。由于重型汽車需要發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷表較大，這就要求升速 箱的設(shè)計(jì)向著低成本，體積小的方向發(fā)展，有利于能源的節(jié)約。 隨著國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的發(fā)育成長(zhǎng)，變速器產(chǎn)品型譜逐步細(xì)化，產(chǎn)品的針對(duì)性越來(lái) 越強(qiáng)，因此在保證現(xiàn)有變速器生產(chǎn)和改進(jìn)的同時(shí)

2、，要充分認(rèn)識(shí)到加入 wto 后良好的 合作開(kāi)發(fā)機(jī)遇，取長(zhǎng)補(bǔ)短，同時(shí)更應(yīng)認(rèn)識(shí)到供方、買方、替代者、產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)者的巨 大壓力。要緊跟重型商用車行業(yè)向高檔、高技術(shù)含量和智能化方向發(fā)展的趨勢(shì)，要 緊跟客車低地板化、綠色環(huán)?；?、城市公交大型化的發(fā)展方向，開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)具有自 主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、適合我國(guó)國(guó)情的重型車用變速器。升速箱作為變速器的一種，它的特 點(diǎn)是工作穩(wěn)定，制造簡(jiǎn)單，工作效率高，能夠很好的達(dá)到使用者的要求?，F(xiàn)在很多 升速箱作為實(shí)驗(yàn)臺(tái)的一部分組成構(gòu)建，它能夠很好的完成實(shí)驗(yàn)所需要達(dá)到的要求， 是一種需要開(kāi)發(fā)和升入研究的裝置。 關(guān)鍵詞：重型汽車，變速器，升速箱，實(shí)驗(yàn)臺(tái)。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體

3、） 12 abstractabstract automobile transmission gearbox as an important component of its technology, automotive technology is a measure of the level of an important basis. 21st century energy and environment, advanced manufacturing technology, new materials technology, information and control technolo

4、gy is an important area of scientific and technological development. at home and abroad transmission automatic transmission direction toward the boil, more than half of intercourse and some heavy- duty vehicle is used on automatic transmission. since heavy vehicles need larger engine load table, whi

5、ch requires the design or speed box toward low-cost, small size direction, is conducive to energy conservation. with the development of the domestic car market growth, the transmission spectrum gradually refined products, products targeted getting stronger, and therefore ensure that the existing tra

6、nsmission manufacturing and improved at the same time, to fully understand the good cooperation after joining the wto development opportunities each other, but also should recognize suppliers, buyers, substitutes, products of competitors tremendous pressure. to keep heavy commercial vehicle industry

7、 to high-end, high-tech and intelligent direction of the trend, to be followed by low-floor buses, green environmental protection, urban public transport development direction of large-scale development and production with independent intellectual property rights for chinas national conditions of he

8、avy vehicle transmission. transmission or speed box as one, it is characterized by stable, simple to manufacture, efficient, very good to meet the users requirements. now a lot of bench or speed box as part of building components, it can be a good experiment to complete the requirements needed to ac

9、hieve is a need to develop and promoted research devices. 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 3 keywords: heavy vehicles, transmissions, or speed box, bench. 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 14 1 1 緒緒 論論 我國(guó)商用車主要分為重型商用車、中型商用車、輕型商用車和微型商用車四大類,其 中重型（略）長(zhǎng)最快,年均增幅最大.燃油價(jià)格的不斷上漲,國(guó)際上不斷嚴(yán)格的汽車尾 氣排放法規(guī),不斷惡化的道路交通擁堵?tīng)顩r以及技術(shù)熟練司機(jī)的短缺,這些因素都將 促使未來(lái)的商

10、用車,尤其是重型商用車的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生重大變化.針對(duì)國(guó)內(nèi)變速 器生產(chǎn)廠的現(xiàn)有條件,開(kāi)展重型商用車機(jī)器的關(guān)鍵技術(shù)研究,開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán) 的機(jī)械式自動(dòng)變速器,對(duì)打破國(guó)外的技術(shù)壟斷,掌握核心技術(shù),促進(jìn)我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā) 展與技術(shù)進(jìn)步的現(xiàn)實(shí)意義。 1.11.1國(guó)外手動(dòng)變速器研究國(guó)外手動(dòng)變速器研究 對(duì)整車制造商而言,據(jù)美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室在1999年發(fā)布的報(bào)告.對(duì)于一個(gè)典型 的微型車變速器大概占據(jù)其制造成本的7%。對(duì)于消費(fèi)者而言,變速器配置的豐富程度 在很大程度上會(huì)影響他們的購(gòu)買決定。另外，變速器和發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配將在很大程度 上決定整車的排放燃油經(jīng)濟(jì)性及整車的操控性。而另一項(xiàng)研究表明在變速器的制造 過(guò)程

11、中,越來(lái)越多的采用了大量的先進(jìn)設(shè)計(jì)和制造技術(shù)在ford/getrag6 變速器中采 用了激光焊接沖壓滑動(dòng)齒輪選擇器軸套這是一種由雷諾公司在5 速副軸原型變速箱 設(shè)計(jì)中發(fā)明的技術(shù)命名為eml曾在2000年展出并因?yàn)樗暮?jiǎn)單和輕便僅22公斤卻能提 供140nm 的轉(zhuǎn)矩而出名。這種激光焊接沖滑動(dòng)齒輪選擇器軸套替代了前一代變速 器的鑄鐵撥叉,可以減少對(duì)內(nèi)部的傷害。并且在這種設(shè)計(jì)中齒輪盤(pán)片的激光和摩擦焊 接同時(shí)保證了所需機(jī)器設(shè)計(jì)空間的降低此外設(shè)計(jì)人員也在其齒輪提供高轉(zhuǎn)矩輸出的 設(shè)計(jì)上認(rèn)真地研究過(guò)提高了耐久性和低噪聲水平. 1.21.2 國(guó)內(nèi)手動(dòng)變速器研究國(guó)內(nèi)手動(dòng)變速器研究 在中國(guó),手動(dòng)變速器因?yàn)槠涞土?/p>

12、價(jià)格和給駕駛者的良好的操控感,一直以來(lái)都占 據(jù)著變速器的主流.如在2007年手動(dòng)變速器大概占整個(gè)微型車市場(chǎng)的74%。這其中既 有歷史的原因也有現(xiàn)實(shí)的因素。從歷史上來(lái)看,長(zhǎng)期以來(lái)手動(dòng)變速器占據(jù)壓倒性的市 場(chǎng)份額,而且基本所有的駕駛員都接受手動(dòng)變速器的培訓(xùn)。從現(xiàn)實(shí)角度,雖然目前市 場(chǎng)自動(dòng)變速器的發(fā)展也很快,但相比之下,自動(dòng)變速器的價(jià)格相對(duì)昂貴,燃油經(jīng)濟(jì)性也 相對(duì)較差。普通消費(fèi)者的需求受到抑制,另一個(gè)很重要的原因是提供相對(duì)低廉汽車產(chǎn) 品的本土汽車生產(chǎn)商還沒(méi)有完全掌握自動(dòng)變速器的技術(shù)。所以傳統(tǒng)的齒輪變速器仍 以其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單效率高、功率大三大顯著優(yōu)點(diǎn)依然占領(lǐng)著汽車變速器的主流地位。 綜上所述,機(jī)械變速器有

13、著很大的發(fā)展空間,尤其在微型車輛的使用上。而國(guó)內(nèi) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 5 外也針對(duì)現(xiàn)在市場(chǎng)的需要在不斷研究和改進(jìn)變速器,本設(shè)計(jì)將參考國(guó)內(nèi)外關(guān)于變速器 設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)、汽車變速器等的相關(guān)書(shū)籍與文章,根據(jù)工作及傳動(dòng)比要求,對(duì)變速 箱構(gòu)造進(jìn)行設(shè)計(jì),再根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè),對(duì)部分零件進(jìn)行設(shè)計(jì),最后查閱相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),對(duì)設(shè)計(jì) 結(jié)果進(jìn)行全面的校核,保證其可行性及安全性。 1.31.3自動(dòng)變速器自動(dòng)變速器 最早在1904年出現(xiàn)了離合器和制動(dòng)器等摩擦元件操縱變速的行星齒輪機(jī)構(gòu)，該 機(jī)構(gòu)首先用于英國(guó)wilson picher汽車上。1907年福特車上大量使用行星齒輪變速器， 它的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了不切斷動(dòng)力進(jìn)

14、行的“動(dòng)力換擋”，并避免了固定軸式變速器中的 “同步問(wèn)題”。而液力耦合器的出現(xiàn)為自動(dòng)操縱的實(shí)現(xiàn)提供了可能，1938年至1941 年美國(guó)gm和chrysler公司采用液力耦合器代替離合器，省去了駕駛時(shí)的離合器踏板 操作。隨后出現(xiàn)了液力自動(dòng)變速去的前身，開(kāi)始了車速和油門(mén)兩個(gè)參數(shù)信號(hào)，用液 壓邏輯油路控制的液力自動(dòng)變速時(shí)代。 該階段以1939年的通用oldsmobile車上的hydromantic開(kāi)始，以液力自動(dòng)變速器 的普遍應(yīng)用和迅速推廣為特征。這個(gè)階段的液力自動(dòng)變速 由液力變矩器和行星齒輪 變速器組成，控制系統(tǒng)是通過(guò)液壓系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，控制信號(hào)的產(chǎn)生，主要是通過(guò)反 映油門(mén)開(kāi)度大小的節(jié)氣門(mén)閥和翻涌車

15、速高低的速控閥來(lái)實(shí)現(xiàn)，其控制系統(tǒng)是由若干 個(gè)復(fù)雜的液壓閥和油路構(gòu)成的邏輯控制系統(tǒng)，按照設(shè)定的換擋規(guī)律，控制換擋執(zhí)行 機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。代表性的產(chǎn)品有：豐田a40系列自動(dòng)變速器、通用 的4t60e、ef、chpe9等系列產(chǎn)品。但液壓系統(tǒng)的控制精度較低，難以適應(yīng)車輛行駛 狀況的變化，無(wú)法按使用者愿望實(shí)現(xiàn)精確的換擋品質(zhì)控制。 1969 年法國(guó)的雷諾 r16ta 轎車首先使用了電子控制自動(dòng)變速器，與全液壓的 區(qū)別在于自動(dòng)換擋的控制系統(tǒng)是由電腦來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但當(dāng)時(shí)電子技術(shù)不成熟，應(yīng)用范 圍較窄，到 20 世紀(jì) 80 年代末，電子控制逐步實(shí)用化，越來(lái)越多的自動(dòng)變速器采用 了電子控制。 自動(dòng)變速器的

16、控制系統(tǒng)包括電控和液控兩部分，電控系統(tǒng)由電腦，各 種傳感器、電磁閥及控制電路等組成，它將控制換擋的參數(shù)（如車速和油門(mén)開(kāi)度等） 通過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸送給電腦，電腦通過(guò)處理獎(jiǎng)?chuàng)Q擋的信號(hào)作用于換擋電磁 閥。從而利用液壓換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換擋。由于電腦能存儲(chǔ)和處理多種換擋規(guī) 律，在改善換擋品質(zhì)控制方面，由明顯的優(yōu)越性，并且與整車的其他控制系統(tǒng)的兼 容性號(hào)，最終可以實(shí)現(xiàn)車輛電子控制系統(tǒng)一體化。 隨著車輛技術(shù)和自動(dòng)變速技術(shù)的發(fā)展，人們不再滿足于簡(jiǎn)單的功能實(shí)現(xiàn)，車輛 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 6 自動(dòng)變速技術(shù)即將進(jìn)入智能化階段，控制策略的不斷改進(jìn)成為車輛自動(dòng)變速技術(shù)的 特點(diǎn)。德國(guó)的寶

17、馬公司從 1992 年起，陸續(xù)推出用于四檔和五檔自動(dòng)變速器的自適應(yīng) 控制系統(tǒng)，能夠自動(dòng)識(shí)別駕駛員的類型，環(huán)境條件和行駛狀況，并對(duì)換擋規(guī)律作出 適當(dāng)調(diào)整。尼桑的 e4n71b 自動(dòng)變速器，采用模糊推理對(duì)高速公路坡道進(jìn)行識(shí)別，采 取禁止升檔的措施消除循環(huán)換擋，三菱新型四檔自動(dòng)變速器，將各種輸入信息和駕 駛員的換擋通過(guò)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立聯(lián)系，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)功能，使得車輛能夠按照 駕駛員的意圖自動(dòng)換擋。 我國(guó)應(yīng)用液力傳動(dòng)始于五十年代，自行研制出了內(nèi)燃機(jī)車 和紅旗 ca770 三排座高級(jí)轎車的液力傳動(dòng)系統(tǒng)，隨后液力傳動(dòng)液在我國(guó)獲得了一定 發(fā)展，此外，部分均勻車輛上使用了液力自動(dòng)變速器，但發(fā)展速度要落后于發(fā)

18、達(dá)國(guó) 家。 20 世紀(jì) 90 年代末期，大眾汽車公司和博格華納公司攜手合作，生產(chǎn)第一個(gè)適 用于大批量生產(chǎn)和應(yīng)用于主流車型的 dual tronic 技術(shù)雙離合器自動(dòng)變速器，博格 華納公司通過(guò)使用新的電子液壓元件，是雙離合器自動(dòng)變速器變成了實(shí)用性很強(qiáng)的 變速器。2002 年德國(guó)大眾汽車公司首次向世界展示了這一技術(shù)創(chuàng)新，并給他命名為 直接換擋變速器 direct-shift gearbox（簡(jiǎn)稱 dsg） 。2003 年大眾汽車公司推出了 6 擋 dsg 變速器，成為首個(gè)提供雙離合器自動(dòng)變速器系統(tǒng)的整車廠，隨后 dsg 變速 器逐步推廣應(yīng)用在奧迪 tt3.2、大眾捷達(dá)、大眾途安、大眾第五代高爾夫、

19、寶來(lái)、 奧迪 a3、skoda 等眾多車型上。2008 年大眾汽車公司聯(lián)手舍弗勒集團(tuán)推出了更為先 進(jìn)的 7 擋 dsg 變速器。 我國(guó)也很重視雙離合器自動(dòng)變速器的自主研發(fā)，2007 年， 我國(guó)科技部“十一五” “863”計(jì)劃將雙離合器自動(dòng)變速器列為“汽車開(kāi)發(fā)先進(jìn)技 術(shù)”重大項(xiàng)目，由重慶青山、 吉利、杭齒三家公司承擔(dān)。2008 年，上海汽車公司 和沈陽(yáng)華晨汽車公司宣布聯(lián)合開(kāi)發(fā)雙離合器自動(dòng)變速器。同年，在國(guó)家發(fā)改委支持 下，國(guó)內(nèi) 12 家汽車企業(yè)聯(lián)合成立了“中發(fā)聯(lián)” ，與美國(guó)的博格華納公司進(jìn)行合作， 開(kāi)發(fā)雙離合器自動(dòng)變速器。在 2009 年上海車展上，吉利汽車公司展出了我國(guó)第一 款自主研發(fā)的 7

20、擋雙離合器自動(dòng)變速器，據(jù)說(shuō)，吉利汽車公司已經(jīng)基本掌握了雙離 合器自動(dòng)變速器的關(guān)鍵技術(shù)及雙離合器自動(dòng)變速器的開(kāi)發(fā)流程。 1.41.4重型變速器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀重型變速器技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 我國(guó)重卡主要以駕駛室的更新?lián)Q代為主，新產(chǎn)品重視的是駕駛室造型的新穎性及 其內(nèi)部的舒適性。然而，當(dāng)相對(duì)前些年豪華和舒適的駕駛室成為普遍基本屬性的情 況下，行業(yè)所關(guān)注的重點(diǎn)不再是“長(zhǎng)相”而是“內(nèi)涵” 。因?yàn)?，如果缺乏“?nèi)涵”而 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 7 僅靠“長(zhǎng)相”來(lái)提高產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力、來(lái)吸引消費(fèi)者，已非易事。在市場(chǎng)需求發(fā)生重大 變化的背景下，近年來(lái)，重卡的產(chǎn)品研發(fā)更加注重提升“內(nèi)涵”產(chǎn)品性能。在 與重

21、卡“內(nèi)涵”密切相關(guān)的多種性能中，動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性成為目前用戶關(guān)注的焦點(diǎn)、 產(chǎn)品銷售的賣點(diǎn)。因此，各重卡企業(yè)都不約而同地將產(chǎn)品研發(fā)的方向，轉(zhuǎn)向了底盤(pán) 特別是動(dòng)力系統(tǒng)總成的升級(jí)換代。在動(dòng)力系統(tǒng)總成升級(jí)換代的過(guò)程中，與大功率重 型發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，重型變速器的研發(fā)與應(yīng)用也已成為關(guān)注的重點(diǎn)。關(guān)于商用車變速器 的級(jí)別，雖然目前尚無(wú)明確的劃分標(biāo)準(zhǔn)，但業(yè)內(nèi)通常將標(biāo)定輸入扭矩在 900nm 以上 的汽車變速器稱為重型變速器，主要是指匹配于重型卡車及大型客車的變速器總成。 通過(guò)對(duì)重卡新品的觀察及對(duì)市場(chǎng)主流車型的分析發(fā)現(xiàn)，總體而言，我國(guó)重型變速器 產(chǎn)品技術(shù)目前呈現(xiàn)一種多擋化、輕量化和自動(dòng)化的發(fā)展局面。 升速箱實(shí)際上與變速

22、器的結(jié)構(gòu)相似，升速箱體是一種由封閉在剛性箱體內(nèi)的齒 輪傳動(dòng)組成的獨(dú)立部件，用在原動(dòng)機(jī)與工作機(jī)之間作為升速的傳動(dòng)裝置，升速器是 常見(jiàn)的升速裝置。它的特點(diǎn)是工作可靠，制造簡(jiǎn)單，效率高、傳動(dòng)比穩(wěn)定，在各工 業(yè)部門(mén)得到廣泛應(yīng)用。如汽車行業(yè)航天行業(yè)等等。在設(shè)計(jì)的的過(guò)程中其主要是聯(lián)系 實(shí)際加工，設(shè)計(jì)出來(lái)的工件要加能夠加工出來(lái)才行。還有不是單單把零件圖畫(huà)出來(lái) 就行，要考慮到裝配的時(shí)候，能否裝配得起來(lái)。所以在畫(huà)圖之前要綜合起要先看整 體然后現(xiàn)考慮每個(gè)零件的具體要求及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在設(shè)計(jì)過(guò)程中首先考慮的是減速箱的 整體框架，既上端蓋和底座，其次是齒輪方面的設(shè)計(jì)，也是最重要的一部分，其齒 輪設(shè)計(jì)的多少會(huì)直接影響到減速箱

23、的傳動(dòng)比而其它的絕大多分的零件都是根據(jù)這兩 個(gè)而設(shè)計(jì)的。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 18 2 2 重型商用車變速器試驗(yàn)臺(tái)升速箱的總體重型商用車變速器試驗(yàn)臺(tái)升速箱的總體方案設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì) 2.12.1 試驗(yàn)變速器的主要參數(shù)試驗(yàn)變速器的主要參數(shù) 變速器試驗(yàn)臺(tái)所試驗(yàn)變速器為綦江齒輪傳動(dòng)公司生產(chǎn)的 qj12s-150 變速器，選擇其 中的 qj12s2400，各檔傳動(dòng)比如下： 檔檔 位位 一一 檔檔 二二 檔檔 三三 檔檔 四四 檔檔 五五 檔檔 六六 檔檔 七七 檔檔 八八 檔檔 九九 檔檔 十十 檔檔 十一十一 檔檔 十二十二 檔檔 傳傳 動(dòng)動(dòng) 比比 13.2 4 9.1 0 6.

24、2 4 4.4 0 3.5 9 3.0 1 2.4 7 2.0 7 1.7 1 1.4 2 1.191.00 2.22.2 變速器試驗(yàn)臺(tái)的主參數(shù)變速器試驗(yàn)臺(tái)的主參數(shù) 試驗(yàn)功率400kw 輸入扭矩2865nm 轉(zhuǎn)速 1500r/min (1)(1)驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電機(jī) 電機(jī)功率 400kw450kw 額定轉(zhuǎn)速 1500r/min 最高轉(zhuǎn)速 2000r/min 額定轉(zhuǎn)矩 3000nm 基頻 50hz (20)(20)負(fù)載電機(jī)負(fù)載電機(jī) 電機(jī)功率 450kw 額定轉(zhuǎn)矩 5730 nm 恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速范圍為75750 rpm，恒功率調(diào)速范圍為7502000 rpm。 2.32.3 傳動(dòng)比的確定傳動(dòng)比的確定 升速

25、箱各檔傳動(dòng)比初步定為一檔1.5:1，二檔1:1.75，三檔1:4.58，四檔1:12 根據(jù)轉(zhuǎn)速要求判斷升速箱傳動(dòng)比選擇是否符合設(shè)計(jì)要求： 根據(jù)轉(zhuǎn)速要求判斷升速箱傳動(dòng)比選擇是否符合設(shè)計(jì)要求： 輸入轉(zhuǎn)速變速器傳動(dòng)比升速箱傳動(dòng)升速箱轉(zhuǎn)速升速箱轉(zhuǎn)速輸出是否在 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 9 （rpm）比輸出（rpm）負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)速范圍 0rpm1800rpm 內(nèi) 1500 13.24（一檔）1:8（四檔） 906.34 可用 1500 9.10（二檔）1:8（四檔） 1318.68 可用 1500 6.24（三檔）1:4（三檔） 961.54 可用 1500 4.40（四檔）1:4（三檔

26、） 1363.64 可用 1500 3.59（五檔）1:2.2（二檔） 919.22 可用 1500 3.01（六檔）1:2.2（二檔） 1096.35 可用 1500 2.47（七檔）1:2.2（二檔） 1336.03 可用 1500 2.07（八檔）1:2.2（二檔） 1594.20 可用 1500 1.71（九檔）1：1.1（一 檔） :964.91 可用 1500 1.42（十檔）1：1.1（一 檔） 1161.97 可用 1500 1.19（十一檔）1：1.1（一 檔） 1386.56 可用 1500 1.00（十二檔）1：1.1（一 檔） 1650 可用 根據(jù)轉(zhuǎn)矩要求確定各檔位選擇

27、是否符合設(shè)計(jì)要求： 輸入轉(zhuǎn)矩 （nm） 變速器傳動(dòng)比升速箱傳動(dòng) 比 升速箱轉(zhuǎn)矩 輸出（nm） 升速箱轉(zhuǎn)矩輸出是否在 負(fù)載電機(jī)轉(zhuǎn)矩允許范圍 0nm4456nm 內(nèi) 2650 13.24（一檔）1:8（四檔） 4385.75 可用 2650 9.10（二檔）1:8（四檔） 3014.38 可用 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 10 2650 6.24（三檔）1:4（三檔） 4134 可用 2650 4.40（四檔）1:4（三檔） 2915 可用 2650 3.59（五檔）1:2.2（二檔） 4324.32 可用 2650 3.01（六檔）1:2.2（二檔） 3625.68 可用 265

28、0 2.47（七檔）1:2.2（二檔） 2975.23 可用 2650 2.07（八檔）1:2.2（二檔） 2493.41 可用 2650 1.71（九檔）1：1.1（一 檔） 4119.55 可用 2650 1.42（十檔）1：1.1（一 檔） 3420.91 可用 2650 1.19（十一檔）1：1.1（一 檔） 2866.82 可用 2650 1.00（十二檔）1：1.1（一 檔） 2409.09 可用 所以升速箱傳動(dòng)比初步選擇合適，且各檔位使用時(shí)間如下： 變速變速 器檔器檔 位位 一檔一檔二二 檔檔 三三 檔檔 四四 檔檔 五五 檔檔 六六 檔檔 七七 檔檔 八八 檔檔 九九 檔檔 十

29、十 檔檔 十一十一 檔檔 十二十二 檔檔 變速變速 傳動(dòng)傳動(dòng) 比比 13.2 4 9.1 0 6.2 4 4.4 0 3.5 9 3.0 1 2.4 7 2.0 7 1.7 1 1.4 2 1.191.00 升速升速 箱檔箱檔 位位 四檔三檔二檔一檔 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 11 升速升速 箱傳箱傳 動(dòng)比動(dòng)比 1:81:41:21:1.25 根據(jù)初步選定的各檔傳動(dòng)比可知： z8/ z4=1:8 z7/ z3=1:4 z6/ z2=1:2.2 z5/ z1=1:1.1 因?yàn)樽兾幌禂?shù)為 0，所以 z8+ z4= z7+ z3= z6+ z2= z5+ z1=zh 由此可知齒輪8

30、齒數(shù)最少，因?yàn)樾饼X輪的齒數(shù)最少為11，所以取z812即四檔從動(dòng) 齒數(shù)。 2.42.4 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案分析 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 12 圖分別示出了幾種中間軸式變速器的傳動(dòng)方案。各種傳動(dòng)方案的共同特點(diǎn)是:變 速器的第一軸后端與常嚙合主動(dòng)齒輪做成一體。絕大多數(shù)方案的第二軸前端經(jīng)軸支 撐在第一軸的后端的孔內(nèi),并且保持兩軸軸線在同一直線上,經(jīng)嚙合套將它們連接后 可得到直接擋。使用直接擋,變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng) 變速器第一軸和第二軸直接輸出,此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高,可達(dá)到 90%以上,噪聲低,齒 輪和軸承的磨損減少。因?yàn)橹苯訐醯睦寐?/p>

31、要高于其它擋位,因而提高了變速器的使 用壽命;在其它前進(jìn)擋位工作時(shí),變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過(guò)設(shè)置在第一軸,中間軸和 第二軸上的兩對(duì)齒輪傳遞,因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大 的條件下,一擋仍然有較大的傳動(dòng)比;檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng),擋位低的齒 輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng),多數(shù)傳動(dòng)方案中除一擋以外的其它擋 位的換檔機(jī)構(gòu),均采用同步器或嚙合套換擋,少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套 換擋,還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。在除直接擋以外的其它擋 位工作時(shí),中間軸式變速器的傳動(dòng)效率略有降低,這是它的缺點(diǎn)。 中間軸式變速器 中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)

32、前置后輪驅(qū)動(dòng)汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)后 置后輪驅(qū)動(dòng)的客車上。變速器第一軸的前端經(jīng)軸承支撐在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上,第一軸上的 花鍵用來(lái)裝設(shè)離合器的從動(dòng)盤(pán),而第二軸的末端經(jīng)花鍵與萬(wàn)向節(jié)連接。 在擋數(shù)相同的情況下,中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù),軸的支撐方式,換 擋方式和倒擋傳動(dòng)方案以及擋位布置順序上有差別。 如圖中的中間軸式四檔變速器傳動(dòng)方案示例的區(qū)別為：圖 b 所示方案有四對(duì)常嚙 合齒輪，倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔,第二軸為三點(diǎn)支承,前端支承在第一軸的末端孔 內(nèi)，軸的中部和后端分別支承在變速器殼體和附加殼體上。圖 a 所示的傳動(dòng)方案又 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 13 能達(dá)到提高中間軸和第二軸剛度的

33、目的；圖 c 所示傳動(dòng)方案的二，三，四檔用常嚙 合齒輪傳動(dòng),而一檔和倒檔用直齒滑動(dòng)齒輪換檔,第二軸為支承點(diǎn)。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 114 3 3 變速器的主要參數(shù)選擇變速器的主要參數(shù)選擇 3.13.1中心距中心距a a的確定的確定 對(duì)中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距 a。對(duì)兩軸式變速器，將變速器輸入軸與輸出軸軸線之間的距離稱為變速器的中心距 a。它是一個(gè)基本參數(shù)，其大小不僅對(duì)變速器的外形尺寸、體積大小由影響，而且對(duì) 齒輪的接觸強(qiáng)度由影響。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力越大，齒輪的壽命越短。因 此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證齒輪必要的接觸強(qiáng)度來(lái)

34、確定。變速器軸經(jīng)軸承安裝 在殼體上，從布置軸承的可能與反便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過(guò) 小而影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。此外，受一擋小齒輪齒數(shù)不能過(guò)少 的限制，要求中心距也要大些。還有，變速器中心距取的過(guò)小，會(huì)使變速器長(zhǎng)度增 加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。 對(duì)于中間軸式變速器，初選中心距是可以根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算: a=ka 式中，a 為變速器中心距（mm） ；ka為中心距系數(shù)，商用車：ka=9.511；temax為 電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩（n.m）i1；為變速器的一檔傳動(dòng)比；ng為電機(jī)機(jī)的傳動(dòng)效率，取 96%。 已知變速器的傳動(dòng)比在8左右，取i1=7. 8，

35、；temax=2865 nm 帶入上式得出初選中心距的范圍 a=276.1-310.8mm 綜上所述選擇 a=300mm 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間齒輪和換擋機(jī)構(gòu)的布置 方案來(lái)初步確定。 影響殼體軸向尺寸的因素有擋數(shù)、換擋機(jī)構(gòu)形式以及齒輪形式。 乘用車四檔變速器殼體的軸向尺寸為（3.03.4）a 當(dāng)變速器選用的擋數(shù)和同步器較多時(shí)，上述中心距系數(shù)應(yīng)選取上限。為了檢測(cè)的 方便，中心距 a 最好為整數(shù)。 3.23.2 齒輪參數(shù)齒輪參數(shù) 3.2.13.2.1 模數(shù)的選取模數(shù)的選取 齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，并且影響他的選取因數(shù)又有很多，如齒輪的強(qiáng)度、 質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。 選取

36、模數(shù)應(yīng)該遵守以下原則： 在變速器中心距相同的情況下，選取較小的模數(shù)，就可以增加齒輪的齒數(shù)，同 時(shí)增加齒寬可是齒輪嚙合的重合度增加，并減少齒輪噪聲，所以為了減少噪聲應(yīng)合 理減少模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；為使質(zhì)量小些，應(yīng)增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；從工藝 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 15 方面考慮，各擋齒輪的應(yīng)該選取一種模數(shù)，而從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪要有不同 的模數(shù)；減少乘用車齒輪工作噪聲有較為重要的意義，因此齒輪的模數(shù)應(yīng)取得小些； 對(duì)于貨車減少質(zhì)量比減少噪聲重要，固齒輪應(yīng)選用大些的模數(shù)；變速器低檔應(yīng)選用 大些的模數(shù)，其他檔位應(yīng)選用另一種模數(shù)。少數(shù)情況下汽車變速器各檔的齒輪選用 相同的模數(shù)

37、。 表 3-1 汽車變速器齒輪的法向模數(shù)mn 乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量 v/l貨車的最大總質(zhì)量 ma/t 車 型 1.0v1.61.6v2.5 6.014.0 模數(shù) mn/mm 2.252.752.753.03.504.504.506.00 所選模數(shù)數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) gb/t13571987 的規(guī)定，見(jiàn)下表。選用時(shí)應(yīng)用第 一系列，括號(hào)內(nèi)的模數(shù)盡量不用。 表 3-2 汽車變速器常用的齒輪模數(shù) 第一 系列 1.2 5 1.5 2.0 0 2.5 0 3.0 0 4.0 0 5.0 0 第二 系列 1. 75 2.2 5 2.7 5 (3. 25) 3. 50 (3. 75) 4.5 0 5.5 0 表

38、 31 汽車變速器齒輪的法向模數(shù) n m 故根據(jù)以上三表格的內(nèi)容，一檔模數(shù)為 6，其余各檔的模數(shù) m=5mm 3.2.23.2.2 壓力角壓力角 齒輪壓力角較小時(shí)，重合度較大并降低了齒輪的剛度，為此能減少進(jìn)入嚙合和 退出嚙合是的動(dòng)載荷，是傳動(dòng)平穩(wěn)，有力與降低噪聲；壓力角較大時(shí)可提高齒的抗 彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。實(shí)驗(yàn)證明：對(duì)于直齒輪，壓力角在 28是強(qiáng)度最高，超過(guò) 28時(shí)強(qiáng)度增加的不多；對(duì)于斜齒輪,壓力角在 25時(shí)強(qiáng)度最高。 實(shí)際上因國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20，所以變速器的齒輪采用的壓力角普遍 是 20。嚙合套或同步器的結(jié)合壓力角有 20、25、30等，但普遍使用 30 的壓力角。 所以此次設(shè)

39、計(jì)中的齒輪鎖采用的壓力角為 20，同步器的壓力角為 30。 車型微型、輕型轎車中級(jí)轎車中型貨車重型汽車 n m 2.25-2.752.75-33.50-4.54.50-6 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 16 3.2.33.2.3 螺旋角螺旋角 斜齒輪在變速器中得到廣泛應(yīng)用。選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意他對(duì)齒輪工作噪 聲、齒輪的強(qiáng)度和軸向力有影響。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合 度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。實(shí)驗(yàn)還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也 隨著提高。不過(guò)當(dāng)螺旋角大于 30時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度繼續(xù)上升。 因此從高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，并不希望有

40、過(guò)大的螺旋角，以 1525為宜； 而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度和增加重合度著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。兩軸式 變速器為 2025 3.2.43.2.4 齒寬齒寬 b b 通常根據(jù)齒輪模數(shù) m（mn）的大小來(lái)確定齒寬 b： 直齒輪 b=kcm，kc為齒寬系數(shù)，為 4.58.0 斜齒輪 b=kcmn，kc取 6.08.5 采用嚙合套或同步器換擋時(shí)，其接合齒輪的工作寬度初選是可取 24mm 3.33.3 各檔齒數(shù)的分配與計(jì)算各檔齒數(shù)的分配與計(jì)算 此次所設(shè)計(jì)的兩軸四檔變速箱草圖如下圖所示，在分配齒數(shù)的時(shí)候，應(yīng)該 注意的是各檔齒輪的齒數(shù)應(yīng)該盡可能的不是整數(shù)，以便齒輪均勻磨損。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目

41、、小五、宋體） 17 3.3.13.3.1 一檔齒輪齒數(shù)的確定一檔齒輪齒數(shù)的確定 此次所設(shè)計(jì)的兩軸四檔變速器，已知負(fù)載電機(jī)的額定功率 400450kw,轉(zhuǎn)速 1500r/min,最大轉(zhuǎn)矩 2865nm,安全系數(shù)大于 2，載荷平穩(wěn)可靠。確定 1 檔齒輪齒數(shù)： （1） 一檔傳動(dòng)比 i1= （3-1） 為了求 z1和 z2的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 zh，公式如下： 直齒 zh= 斜齒 zh= （3-2） (2)選取中間軸一檔的齒數(shù) 一檔傳動(dòng)比 0.8，由于四檔為斜齒，從動(dòng)齒輪齒數(shù) z=12 z = zi=128=96 所以齒數(shù)和為 zh=108.中心距 a=300mm 8 20cos2 mzh 所以一檔

42、齒輪齒數(shù)和 zh= =100 所以z1=55.5 取整為 56，z2=45 重新計(jì)算傳動(dòng)比 6 3002x i=45/56=0.8 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 18 3.3.23.3.2 二擋齒輪齒數(shù)的確定二擋齒輪齒數(shù)的確定 i2= （3-3） 根據(jù)選的中心距 a=300，模數(shù)為 m=5。初選螺旋角 =20帶入上式（3-2）中， zh= =108 zh=108 先取二擋的傳動(dòng)比 i2=0.5，則帶入式（3-3）中得到，1.5z3=108, z3=72，則 z4=108-72=36 然后對(duì)中心距 a 進(jìn)行修正 由于齒輪齒數(shù)取整后會(huì)使中心距發(fā)生變化，固需要重新計(jì)算中心距： a=zh

43、mn/2cos a=300 故中心距 a,a=300mm。 3.3.33.3.3 三檔齒輪齒數(shù)的確定三檔齒輪齒數(shù)的確定 i = （3-4） 3 先取三檔的傳動(dòng)比為 i3=0.25，則帶入式（3-4）中得到， 1.25z5=108 z5=86.4，取整 z5=86 則 z6=108-86=22。 由于齒數(shù)的取整，傳動(dòng)比發(fā)生了變化，修正后的傳動(dòng)比為 i3=22/86=0.256 3.3.43.3.4 四檔齒輪齒數(shù)的確定四檔齒輪齒數(shù)的確定 i2= （3-5） 該擋為最高檔，傳動(dòng)比在 1/8 左右，初選四檔的傳動(dòng)比為 i4=0.125，則帶入式 （3-5）中得到，1.125z7=108 z7=96，則

44、 z8=108-96=12 螺旋角不變。 3.3.63.3.6 各擋齒輪參數(shù)表各擋齒輪參數(shù)表 一擋的齒寬系數(shù)應(yīng)取得稍微大些，因此去 kc=8，所以一檔的齒寬 b=kcm=86=48mm。 其余各擋的齒寬系數(shù)取 kc=6，b=kcmn=65/cos=31.9，取 b=32mm 各擋齒輪的參數(shù)如下表所示： 表 3-1 各擋齒輪的參數(shù) 擋數(shù) 主動(dòng)齒 輪 從動(dòng)齒 輪 中間齒 輪 齒寬 b（mm） 模數(shù) m （mm） 螺旋角 傳動(dòng)比 i 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 19 齒數(shù)齒數(shù)齒數(shù)（） 一擋 564548600.8 二擋 7236325200.5 三擋 8622325200.256 四

45、擋 9612325200.125 4 4變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 4.14.1 齒輪的損壞形式齒輪的損壞形式 變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面疲勞點(diǎn)蝕、移動(dòng)換擋齒輪端部 破壞以及齒面膠合。 齒輪折斷發(fā)生在以下幾種情況：齒輪收到足夠大的沖擊載荷作用，造成齒輪彎 曲折斷；齒輪在重復(fù)載荷作用下，齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴(kuò)展深度逐漸加大，然 后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中極其少見(jiàn)，而后者出現(xiàn)的多些。 齒輪工作時(shí)，一對(duì)齒輪相互嚙合，齒面相互擠壓，這時(shí)存在于齒面細(xì)小裂紋中 的潤(rùn)滑油壓升高，并導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展，然后齒面表層出現(xiàn)塊狀剝落而形成小麻點(diǎn)，稱 之為齒面點(diǎn)蝕。它使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載

46、荷，并可能導(dǎo)致齒輪折斷。 用移動(dòng)齒輪的方法完成的換擋的低檔和倒檔出論，由于換擋時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的 齒輪的存在角速度差，換擋瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷，并造成損壞。 負(fù)荷大、齒面相對(duì)滑動(dòng)速度又高的齒輪，在接觸壓力大且接觸處產(chǎn)生高溫作用 下的情況使齒面間的潤(rùn)滑油膜遭到破壞，導(dǎo)致齒面直接接觸，在局部高溫、高壓作 用下齒面互相熔焊粘連，齒面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡，稱之為齒面膠合。變速器 齒輪的這種破壞出現(xiàn)的較少。 4.24.2 齒輪的強(qiáng)度計(jì)算齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 （1）直齒輪彎曲應(yīng)力 w w= （4-1） 式中，w為彎曲應(yīng)力（mpa） ；f1為圓周力（n） ，f1=2tg/d；tg為計(jì)算載荷（n.mm） ；

47、d 為節(jié)圓直徑（mm） ；k為集中應(yīng)力系數(shù)，可取近似值 k=1.65；kf為摩擦力影響 系數(shù)，主、從動(dòng)輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向不同，對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同：主動(dòng) 齒輪 kf=1.4 從動(dòng)齒輪 kf=0.9；b 為齒寬（mm） ；t 為端面齒距（mm）t=m，m 為模 數(shù)；y 為齒形系數(shù)，如圖（4-1）所示。 應(yīng)為齒輪的節(jié)圓直徑為 d=mz，式中 z 為齒數(shù)，所以將上述有關(guān)參數(shù)帶入（4-1） 后得到當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，一檔得許用彎曲應(yīng)力在 98-250mpa，承受雙向交變載荷作用的倒檔齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 20 圖 4-1

48、 齒形系數(shù)圖（假定載荷作用在齒頂 =20，f0=10） w = w = （4-2） 已知電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為 temax=2865n. m=2865000n.mm， 輸入軸上的齒輪其 tg=temax，輸出軸上的齒輪其 tg=itemax 計(jì)算一檔主動(dòng)齒輪：齒數(shù) z1=56，根據(jù)上圖，取得 y=0.156 齒寬系數(shù) kc=8，帶 入式（4-2） ，一擋的許用彎曲應(yīng)力為 98250mpa。 w=139.7mpa。 856156 . 0 61214 . 3 65 . 1 2 . 128650002 3 故滿足許用彎曲應(yīng)力要求。 計(jì)算一檔從動(dòng)齒輪：齒數(shù) z2=45，根據(jù)上圖，取得 y=0.153 齒寬

49、系數(shù) kc=8，帶 入式（4-2） ，一擋的許用彎曲應(yīng)力為 98250mpa。 w= = 185.8mpa 45153 . 0 6814 . 3 9 . 065 . 1 8 . 028650002 3 x 滿足許用彎曲應(yīng)力要求。 （2）斜齒輪彎曲應(yīng)力 w w =（4-3） 式中，式中，w為彎曲應(yīng)力（mpa） ；f1為圓周力（n） ，f1=2tg/d；tg為計(jì)算載荷 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 21 （n.mm） ；d 為節(jié)圓直徑（mm）d=（mnz）/cos，mn為法向模數(shù)（mm） ；k為集中應(yīng) 力系數(shù)，可取近似值 k=1.50； b 為齒寬（mm） ；t 為法向齒距（mm）t

50、=mn；y 為 齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù) zn= z/cos3 在上圖中查得；k為重合度影響系數(shù)，k=2.0。 將上述有關(guān)參數(shù)帶入（4-3）后得到 w = （4-4） 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí)，對(duì)乘用車常嚙合和高檔齒輪， 許用應(yīng)力在 180350mpa 的范圍,對(duì)貨車在 100-250mpa. 在計(jì)算常嚙合齒輪時(shí)由于沒(méi)有采用變位，所以主、從動(dòng)齒輪的彎曲應(yīng)力大小只差在 y 上，而 y 隨著當(dāng)量齒數(shù)的增大而減小，所以計(jì)算時(shí)只要計(jì)算該對(duì)齒輪中彎曲應(yīng)力 大的，即齒數(shù)小的那個(gè)齒輪即可。 計(jì)算二擋常嚙合齒輪齒輪的彎曲應(yīng)力 已知 z3=72，kc=6，=20，zn=90，從表中查的 y=0

51、.165 w= = 138.36mpa。 165 . 0 6220cos/5 . 47214 . 3 5 . 120cos28650002 33 滿足許用彎曲應(yīng)力要求。 計(jì)算三檔常嚙合齒輪的彎曲應(yīng)力 已知 z5=86，kc=6，=20，zn=104 從表中查的 y=0.165 帶入式（4-4） w= =115.5mpa 165 . 0 6220cos/5 . 48614 . 3 5 . 1.20cos2865002 33 滿足許用彎曲應(yīng)力要求。 計(jì)算四檔常嚙合齒輪的彎曲應(yīng)力 已知 z8=96，kc=6，=20，zn=116 從表中查的 y=0.165 帶入式（4-4） w= =107.58mp

52、a 6218 . 0 20cos/5 . 49614 . 3 5 . 120cos28650002 33 滿足許用彎曲應(yīng)力要求。 2.齒輪接觸應(yīng)力 j j= 0.418 (4-5) 式中，j為齒輪的接觸應(yīng)力（mpa） ；f 為齒面法向力（n） ； 為節(jié)點(diǎn)處壓力角（） ；e 為齒輪材料的彈性模量（mpa） ；b 為齒輪接觸的實(shí)際寬度；z、b為主、從動(dòng) 輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm） ，直齒輪 z = rzsin、b = rbsin，斜齒輪 z = （rzsin）/cos2、b = （rbsin）/cos2；rz、rb為主、從動(dòng)輪節(jié)圓半徑 （mm） 。 將作用在變速器第一軸上的載荷 temax/2 作

53、為計(jì)算載荷時(shí)，變速器的許用接觸應(yīng)力見(jiàn) 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 22 下表所示： 表 4-1 變速器齒輪的接觸應(yīng)力 j/mpa 齒輪 滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 190020009501000 常嚙合齒輪和高檔 13001400650700 f=f1/cos.cos f1=2tg/d 輸出軸上的齒輪其 tg= temax/2 正常嚙合齒輪的節(jié)圓直徑 d 等于分度圓直徑所以 d=mz，齒輪所選用的材料為 20grmnti，表面滲碳處理，彈性模量 e=210000(mpa) 將各參數(shù)帶入式（4-5）后計(jì)算得出： 一擋齒輪的接觸應(yīng)力為：1253.52mpa 二擋齒輪的接觸

54、應(yīng)力為：1137.93mpa 三擋齒輪的接觸應(yīng)力為：1010.77mpa 四擋齒輪的接觸應(yīng)力為：929.77mpa 參照上表，計(jì)算所得出的數(shù)據(jù)滿足齒輪的許用接觸應(yīng)力。 綜合齒輪的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力，此次設(shè)計(jì)的齒輪均基本滿足強(qiáng)度要求。 變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度和心部的高韌性相結(jié)合，能大大 提高齒輪的耐磨性和抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。在選用剛才及熱處理時(shí)，可對(duì) 加工性及成本予以考慮。 國(guó)內(nèi)汽車常用的變速器齒輪材料有 20grmnti、20grmn2tib、15mncr5、20mncr5、25 mncr5、28 mncr5。滲碳齒輪的表 面硬度為 5863hrc，心部硬度為 3

55、348hrc。 本次設(shè)計(jì)中齒輪的材料選用 20grmnti，一般設(shè)計(jì)中軸與齒輪的材料選取應(yīng)相同，所 以此次設(shè)計(jì)中軸的材料也選用 20grmnti。 4.3 軸的強(qiáng)度計(jì)算 變速器在工作時(shí)，由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力作用，變速器的軸承受 轉(zhuǎn)矩和彎矩。要求變速器的軸應(yīng)有足夠的剛度和強(qiáng)度。因?yàn)閯偠炔蛔爿S會(huì)發(fā)生彎曲 變形，結(jié)果破壞了齒輪的正確嚙合，對(duì)齒輪的強(qiáng)度、耐磨性和工作噪聲的均有不利 影響。因此，在設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)，器剛度大小應(yīng)以保證齒輪能有正確的嚙合為前提 條件。設(shè)計(jì)階段可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已知條件來(lái)初選軸的直徑，然后根據(jù)公式進(jìn)行相關(guān)的 剛度和強(qiáng)度方面的驗(yàn)算。 4.3.1 初選軸的直徑 此次設(shè)計(jì)的變

56、速器為兩軸式四檔變速器，重強(qiáng)度的方面考慮，四擋齒輪處的 輸入軸，輸出軸部分器受力最大，所以此次的軸的直徑應(yīng)該是最粗的地方，直徑初輸入軸，輸出軸部分器受力最大，所以此次的軸的直徑應(yīng)該是最粗的地方，直徑初輸入軸，輸出軸部分器受力最大，所以此次的軸的直徑應(yīng)該是最粗的地方，直徑初 選選選 輸入軸花鍵部分直徑輸入軸花鍵部分直徑輸入軸花鍵部分直徑 d d d（mmmmmm）可按下式初選）可按下式初選）可按下式初選 d = k 式中，k 為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，k=4.04.6；temax為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩（n.m） ，計(jì)算后得 出 d=56.8mm65.32mm，先取 d=60mm 4.3.2 軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 重慶理工

57、大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 23 (1)軸的剛度驗(yàn)算 對(duì)齒輪工作的影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和周在水平面內(nèi)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)角。 前者是齒輪的中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正常嚙合；后者是齒輪相互歪斜，致 使沿齒長(zhǎng)方向的壓力分布不均勻。 在計(jì)算時(shí)可以按照下式計(jì)算： fc= eil baf 3 22 1 fs= eil baf 3 22 2 = eil baf 3 22 3 f1= cos tan2 max d tg f2= d tgmax2 fa= d tgtan2 max 式中，fc為軸在垂直面上內(nèi)的撓度，fs為軸在水平面的撓度， 為轉(zhuǎn)角；f1為齒輪 齒寬中間平面的徑向力（n） ；f2為

58、齒輪齒寬中間平面的圓周力（n）fa為軸向力；i 為傳動(dòng)比，d 為齒輪節(jié)圓直徑； 為節(jié)點(diǎn)處壓力角； 為螺旋角；e 為彈性模量 （mpa） ，e=2.1105mpa；i 為慣性矩（mm4） ，對(duì)于實(shí)心軸，i=d4/64；d 為軸的直 徑（mm） ，花鍵處按平均直徑計(jì)算；a、b 為齒輪上的作用力距支座 a、b 的距離 （mm） ；l 為支座間的距離（mm） 。 軸在垂直軸的全撓度 f=0.2mm。 面和水平面撓度的允許值為fc=0.050.10mm，fs=0.100.15mm。齒輪所在平面 的轉(zhuǎn)角不能超過(guò) 0.002rad。 (2)軸的強(qiáng)度計(jì)算 作用在齒輪是上的徑向力和軸向力，是軸在垂直面內(nèi)彎曲變形

59、，而 圓周力是軸在水平面內(nèi)彎曲變形。其盈利為 = 式中，m=(n.mm);d 為軸的直徑(mm)，花鍵取內(nèi)徑；w 為抗彎截面系數(shù) （mm3） 。 重慶理工大學(xué)畢業(yè)論文 （題目、小五、宋體） 24 在低檔工作時(shí),400mpa。 4.3.3 校核各擋齒輪處軸的強(qiáng)度和剛度 在本次設(shè)計(jì)中，由于是兩軸式變速箱，正常工作時(shí)只有一對(duì)齒輪嚙合，所以對(duì)其總 彎矩的計(jì)算可用以下公式： 對(duì)于直齒輪 m總=f合ab/l 其中 f合= m= 對(duì)于斜齒輪，由于多了一項(xiàng)軸向力，且軸向力產(chǎn)生的彎矩為 ma=1/2fad m= 各擋齒輪出軸的直徑如下所示： 一擋齒輪處軸的直徑 60mm 二檔齒輪處軸的直徑 三檔齒輪處軸的直徑

60、四檔齒輪處軸的直徑 60mm，花鍵內(nèi)徑 59 平均 60mm，花鍵內(nèi)徑 59 55mm 1 校核一擋齒輪處軸的強(qiáng)度和剛度， 一擋為一對(duì)直齒圓柱齒輪的嚙合， 已知 d=566=336mm，temax=2865n.m ， 壓力角 =20，螺旋角 =0傳動(dòng)比 i=0.8，a=191mm，b=24mm，l=215mm，e=210000mpa，i=d4/64=10173600mm4 計(jì)算徑向力： f1= cos tan2 max d tg = 22865000tg20/（336cos0） =18417.8n 計(jì)算圓周力： f2 = eil baf 3 22 2 = 22865000/ =51160.7n