汽車變速器性能試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)

1、本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)汽車變速器性能試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì) 院系名稱： 汽車與交通工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 職 稱： 黑 龍 江 工 程 學(xué) 院二一一年六月The Graduation Design for Bachelor's DegreeDesign Of Auto TransmissionPerformance Test BenchCandidate： Specialty： Class： Supervisor： Heilongjiang Institute of Technology2011-06·Harbin摘 要汽車變速器是汽車底盤的主要部件，換擋頻繁，磨損嚴(yán)重

2、，是汽車早期損壞的主要部件之一。利用變速器性能試驗(yàn)臺(tái)研究它的各項(xiàng)使用性能，對(duì)節(jié)省材料，降低成本，縮短研發(fā)周期，提高變速器的性能、使用壽命和工作效率，都是非常必要和重要的，而閉式變速器試驗(yàn)臺(tái)具有節(jié)約能源的特點(diǎn)，對(duì)于降低試驗(yàn)成本有著十分重要的意義。文中闡述了變速器性能閉式試驗(yàn)臺(tái)的布置結(jié)構(gòu)和工作原理，在確定了設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上完成了試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并對(duì)設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了布置合理性分析和力學(xué)剛度、強(qiáng)度的校核，使得此試驗(yàn)臺(tái)能夠完成如變速器效率試驗(yàn)、磨合試驗(yàn)、齒輪磨損試驗(yàn)，并根據(jù)所設(shè)計(jì)的各部分詳細(xì)參數(shù)，利用軟件AUTOCAD繪制了試驗(yàn)臺(tái)中傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的整體裝配圖和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的各部分零件圖。關(guān)鍵詞：汽車變速器；

3、試驗(yàn)臺(tái)；閉式；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；分析ABSTRACTThe trasmission is the most important component on the chassis,shifting frequent and wearing serious,its one of the main components early damage to the car.Use the test bench to test the trasmission on its various properties is very important and necessary for saving mater

4、ial,redcing cost, shorting the development cycle, improving the transmissions life and working efficiency.And the closed test bench has the advantages of saving energy and controling convenient.Its very important for saving the cost.This text expounded in the transmissions structure of layout and th

5、e working principle, I have a detailed transmit agencies design on the base of the design programmes determined,then I analysis the designs ,makes this test bench to complete such as the transmission efficiency testing, running-testing, gear wearing testing, and in accordance with the detailed desig

6、n parameters of various parts, using a pilot mapping software AUTOCAD map the transmit agencies assembly and some parts of the it.Key Words:Automobile trasmission;Test bench;Closed;Transmit agencies;Structure design; Analysis目 錄摘要IAbstractII第1章 緒論11.1 課題的來源和意義11.2 汽車試驗(yàn)裝置的發(fā)展概況11.3 汽車變速器性能試驗(yàn)臺(tái)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況21

7、.4 本課題的研究?jī)?nèi)容及主要工作3第2章 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)42.1 設(shè)計(jì)方案論證42.1.1 常見的機(jī)械式變速器損壞形式42.1.2 閉式試驗(yàn)臺(tái)與開式試驗(yàn)臺(tái)比較52.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理92.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇102.3.1 工作條件102.3.2 選擇電動(dòng)機(jī)的類型102.4 傳感器型號(hào)的選擇112.5 本章小結(jié)11第3章 變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)123.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核123.1.1 選擇齒輪材料及精度等級(jí)123.1.2 確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則123.1.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)123.1.4 主要尺寸計(jì)算143.1.5 按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核143.1.6 驗(yàn)算齒輪的圓周速度153.1.7 幾何尺寸

8、計(jì)算153.2 箱體結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算153.3 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)173.3.1 小齒輪軸的設(shè)計(jì)與校核173.3.2 大齒輪軸的設(shè)計(jì)與校核213.3.3 聯(lián)軸器型號(hào)的選擇253.3.4 鍵的選擇與校核263.4 軸承型號(hào)的選擇與校核273.4.1 小軸上軸承型號(hào)的選擇與校核273.4.2 大軸上軸承型號(hào)的選擇與校核293.4.3 軸承的潤(rùn)滑與密封303.4.4 軸組件軸向固定方式的確定313.5 軸承端蓋333.5.1 小軸上軸承端蓋333.5.2 大軸上軸承端蓋333.6 套筒343.7 桿式油標(biāo)343.8 本章小結(jié)34第4章 加載器的設(shè)計(jì)364.1 加載方法的比較與選擇364.2 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)

9、與設(shè)計(jì)384.2.1 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)384.2.2 蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)384.3 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)424.3.1 蝸輪軸的設(shè)計(jì)424.3.2 蝸桿軸的設(shè)計(jì)474.3.3 聯(lián)軸器型號(hào)的選擇514.3.4 鍵的選擇與校核514.4 加載器箱體的設(shè)計(jì)524.5 軸承型號(hào)的選擇與校核534.5.1 蝸輪軸上軸承型號(hào)的選擇與校核534.5.2 蝸桿軸上軸承型號(hào)的選擇與校核554.5.3 軸承組合設(shè)計(jì)584.6 軸承端蓋尺寸594.6.1 蝸輪軸上軸承端蓋尺寸594.6.2 蝸桿軸上軸承端蓋尺寸594.7 本章小結(jié)60第5章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)615.1單向離合器型號(hào)的選擇615.2 單向離合器處軸段的設(shè)計(jì)與校核625

10、.3 變速器間軸段的設(shè)計(jì)與校核645.4 本章小結(jié)65結(jié)論66參考文獻(xiàn)67致謝69附錄70附錄A 英文文獻(xiàn)70附錄B 中文翻譯72第1章 緒 論1.1 課題的來源和意義我國(guó)汽車行業(yè)在全世界來說應(yīng)該屬于那種旭日東升，蓬勃發(fā)展的一種類型。由于眾所周知的原因，我國(guó)的汽車工業(yè)雖起步于上世紀(jì)50年代，但卻躑躅于60年代，徘徊在70年代，直到改革開放我國(guó)政府提出把汽車工業(yè)作為支柱性產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展，才開始快速發(fā)展。正是由于這些曲折和波折，使我國(guó)汽車業(yè)的設(shè)計(jì)、制造、應(yīng)用等各領(lǐng)域的技術(shù)水平均大幅落后于其他發(fā)達(dá)國(guó)家，汽車試驗(yàn)領(lǐng)域也是沒有例外。改革開放以來，受政策的支持和資金的扶持，以及各廠家和相關(guān)單位及院校的共同努

11、力，我國(guó)的汽車工業(yè)大踏步向前發(fā)展，取得了不小的進(jìn)步，我國(guó)的汽車產(chǎn)量在2003年已經(jīng)躍居世界第5位，我國(guó)的技術(shù)水平也相應(yīng)取得了飛速的發(fā)展，我國(guó)汽車的大量出口已指日可待。作為汽車技術(shù)一部分的汽車試驗(yàn)領(lǐng)域也取得了一些顯著成果。由于一直緊跟國(guó)外先進(jìn)汽車的試驗(yàn)研究方法，從理論上也達(dá)到了較高的水平，基本上達(dá)到了世界的平均水平，但是受到技術(shù)和成本的限制，尚未普遍應(yīng)用于科研、教學(xué)和生產(chǎn)部門。汽車零部件試驗(yàn)在汽車設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域占據(jù)重要的地位，因此試驗(yàn)臺(tái)的種類也很多，有的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但耗費(fèi)較高，有的現(xiàn)代化程度高，適合規(guī)模大、效益高的大型試驗(yàn)部門使用，但造價(jià)昂貴。而一些小型科研單位以及高等院校受資金、場(chǎng)地、人員、環(huán)境

12、等的影響，不可能采用上述那些要求較高的試驗(yàn)臺(tái)。本課題在于研究一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用而且經(jīng)久耐用，便于操作，占地較小，適合于室內(nèi)安裝的試驗(yàn)臺(tái)，以供那些條件有限的單位使用。汽車變速器是汽車構(gòu)造上的一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用條件復(fù)雜、可靠性要求高的重要部件，因此從產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)直至使用都要對(duì)其進(jìn)行大量的試驗(yàn)，以確定其各種性能參數(shù)，為汽車的生產(chǎn)、銷售以及維修單位和汽車的使用者提供可靠的參考，防止出現(xiàn)重大的事故。在此領(lǐng)域各國(guó)都在潛心研究，以不斷提高試驗(yàn)的準(zhǔn)確性，從而提供更可靠的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，為社會(huì)服務(wù)。1.2 汽車試驗(yàn)裝置的發(fā)展概況十九世紀(jì)下半葉,德國(guó)的戴姆勒-奔馳公司、法國(guó)的標(biāo)致公司、美國(guó)的福特公司、意大利的菲亞特公司等先

13、后生產(chǎn)出了第一輛汽車。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，汽車結(jié)構(gòu)不斷完善，汽車性能也不斷提高。由于汽車工業(yè)與其他工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防和人民的日常生活密切相關(guān)，汽車質(zhì)量引起人們的廣泛重視。二十世紀(jì)初期，美國(guó)人亨利·福特創(chuàng)立了流水線作業(yè)的生產(chǎn)形式，使生產(chǎn)效率大幅提高，生產(chǎn)成本下降，使用范圍急劇擴(kuò)大，汽車的可靠性、壽命和性能方面的問題突出出來，要求開展試驗(yàn)研究工作。汽車試驗(yàn)的發(fā)展歷史經(jīng)歷了大致如下三個(gè)階段：第一個(gè)階段從十九世紀(jì)末葉到第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束，是汽車試驗(yàn)的逐步建立，主要包括基本試驗(yàn)臺(tái)的建立，基本試驗(yàn)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的形成；第二個(gè)階段從第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束到上世紀(jì)七十年代，由于相鄰工業(yè)的發(fā)展，相鄰學(xué)科的發(fā)展和

14、滲透，使汽車試驗(yàn)理論、試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范有了長(zhǎng)足的發(fā)展和進(jìn)步；第三個(gè)階段的主要標(biāo)志是電子計(jì)算機(jī)在汽車試驗(yàn)中的應(yīng)用和標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的完善。1.3 汽車變速器性能試驗(yàn)臺(tái)國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況汽車變速器是汽車構(gòu)造上的一個(gè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用條件復(fù)雜、可靠性要求高的重要部件，因此從產(chǎn)品開發(fā)到生產(chǎn)到使用都要對(duì)其進(jìn)行大量的試驗(yàn)。目前，傳統(tǒng)的汽車變速器試驗(yàn)臺(tái)的形式主要有以下幾種：1.開式功率流變速器試驗(yàn)臺(tái)常見的開式功率流汽車傳動(dòng)系零部件試驗(yàn)臺(tái)由驅(qū)動(dòng)裝置、加載裝置、測(cè)量裝置、被試裝置等四部分組成，如圖1.1所示。圖1.1 開式功率流變速器試驗(yàn)臺(tái)它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試驗(yàn)方法簡(jiǎn)單，通用性好，但是由于需采用原動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)電機(jī)來

15、驅(qū)動(dòng)，造價(jià)高，耗電量大，尤其是做耗時(shí)較長(zhǎng)的疲勞壽命試驗(yàn)時(shí)，更是如此。目前它適用于科研、教學(xué)和小型生產(chǎn)廠，例如吉林大學(xué)汽車試驗(yàn)室、哈爾濱齒輪廠研發(fā)部等。2.閉式功率流變速器試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)，是目前為止國(guó)內(nèi)汽車變速器驅(qū)動(dòng)橋齒輪試驗(yàn)中應(yīng)用最多的試驗(yàn)臺(tái)。它的特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作較復(fù)雜，控制繁瑣，通用性差，但是功耗少、投資省，適用于變速器性能試驗(yàn)。1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容及主要工作利用機(jī)械閉式功率流原理，設(shè)計(jì)一套變速器機(jī)械效率、剛度、疲勞強(qiáng)度和潤(rùn)滑測(cè)試裝置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，要求設(shè)計(jì)并研究可靠的傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。由于封閉式功率流試驗(yàn)臺(tái)只需在事先給系統(tǒng)加載的情況下，選擇小的測(cè)功機(jī)（僅提供封閉系統(tǒng)消耗的機(jī)械損

16、失功率），即可完成機(jī)械效率的測(cè)定以及用時(shí)較長(zhǎng)的疲勞壽命和潤(rùn)滑等的試驗(yàn)，具有功耗少、投資省、耗電少的特點(diǎn)，而且變速器的機(jī)械效率高、功率損失小，因此，本課題將對(duì)這種試驗(yàn)臺(tái)的傳動(dòng)系統(tǒng)部分進(jìn)行研究。在這部分里主要完成傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)（包括升速器、傳動(dòng)軸和鎖止裝置的設(shè)計(jì)、加載器的設(shè)計(jì)）以及電動(dòng)機(jī)及傳感器、單向離合器的選型。第2章 傳動(dòng)系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)2.1 設(shè)計(jì)方案論證本次設(shè)計(jì)的題目是汽車變速器性能閉式試驗(yàn)臺(tái)的設(shè)計(jì)，是在目前現(xiàn)有的開式試驗(yàn)臺(tái)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一次改進(jìn)性設(shè)計(jì)。2.1.1 常見的機(jī)械式變速器損壞形式1.外殼變速器外殼的主要損壞形式是殼體開裂。損壞原因是其強(qiáng)度不夠或存在鑄造缺陷，在齒輪徑向分力的作用下

17、開裂。也常出現(xiàn)因變速器內(nèi)的金屬塊（如斷齒、軸承碎塊等）擠壓進(jìn)齒輪嚙合處而將殼體脹裂的情況。2.齒輪變速器齒輪的損壞形式主要有以下幾種：（1）輪齒折斷輪齒折斷是指齒輪的一個(gè)或多個(gè)齒的整體或其局部的折斷，輪齒折斷通常有疲勞折斷和過載折斷兩種。（2）齒面點(diǎn)蝕輪齒進(jìn)入嚙合時(shí)，輪齒齒面接觸處在法向力的作用下將產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力，脫離嚙合后接觸應(yīng)力即消失。對(duì)齒廓工作面上某一固定點(diǎn)來說，它受到的是近似于脈動(dòng)變化的接觸應(yīng)力。如果接觸應(yīng)力超過了輪齒材料的接觸疲勞極限時(shí)，齒面上出現(xiàn)不規(guī)則的細(xì)微的疲勞裂紋，隨著裂紋的蔓延、擴(kuò)展而導(dǎo)致齒面表層上的金屬微粒剝落，形成麻點(diǎn)狀的凹坑，這種現(xiàn)象稱為齒面疲勞點(diǎn)蝕。點(diǎn)蝕發(fā)生后，破

18、壞了齒輪的正常工作，引起振動(dòng)和噪聲。實(shí)踐表明，由于輪齒在節(jié)線附近嚙合時(shí)，同時(shí)嚙合的齒對(duì)數(shù)少，且輪齒間相對(duì)滑動(dòng)速度小，潤(rùn)滑油膜不易形成，所以點(diǎn)蝕首先出現(xiàn)在靠近節(jié)線的齒根表面上。一般閉式傳動(dòng)中軟齒面易發(fā)生點(diǎn)蝕失效，設(shè)計(jì)時(shí)就應(yīng)保證齒面有足夠的接觸強(qiáng)度。（3）齒面膠合在高速重載的齒輪傳動(dòng)中，由于齒面間的壓力較大，相對(duì)滑動(dòng)速度較高，因而發(fā)熱量大，使嚙合區(qū)溫度升高、油膜破裂而引起潤(rùn)滑失效，相嚙合兩個(gè)齒面的局部金屬直接接觸并在瞬間互相粘連。當(dāng)兩齒面相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，較軟齒面上的金屬?gòu)谋砻姹凰郝湎聛?，而在齒面上沿滑動(dòng)方向出現(xiàn)條狀傷痕，這種現(xiàn)象稱為齒面膠合。在低速重載的傳動(dòng)中，由于齒面間壓力大，因而不易形成油膜，也會(huì)

19、出現(xiàn)膠合。（4）齒面磨損齒面磨損是齒輪在嚙合傳動(dòng)過程中，輪齒接觸表面上的材料摩擦損耗的現(xiàn)象。齒輪的磨損有磨粒磨損和跑合磨損兩種。（5）塑性變形當(dāng)輪齒材料較軟而載荷較大時(shí)，輪齒表面的材料將沿著摩擦力方向發(fā)生塑性變形，導(dǎo)致主動(dòng)輪齒面節(jié)線附近出現(xiàn)凹溝，從動(dòng)輪齒面節(jié)線附近出現(xiàn)凸棱，齒面的正常齒形被破壞，影響齒輪的正常嚙合，這種現(xiàn)象稱為齒面塑性變形。這種失效主要出現(xiàn)在低速、過載嚴(yán)重和起動(dòng)頻繁的齒輪傳動(dòng)中。3.軸類零件變速器軸類零件的損壞形式主要有：（1）斷裂（2）花鍵磨損 因花鍵磨損而導(dǎo)致軸類零件報(bào)廢，多見于變速器第一軸與離合器從動(dòng)盤連接的花鍵，主要由于側(cè)鍵磨損嚴(yán)重而報(bào)廢。（3）軸頸剝落 由于變速器第二

20、軸有的部位以軸頸作為軸承內(nèi)滾道用，直接與滾針接觸，所以在使用過程中易于出現(xiàn)軸頸剝落。4.軸承在變速器中，滾動(dòng)軸承的損壞主要有：（1）滾子、滾道表面剝落（接觸疲勞）。（2）保持架斷裂。（3）內(nèi)外圈斷裂。5.同步器 同步器的失效，主要是由于同步環(huán)磨損，致使后備行程消失造成的。2.1.2 閉式試驗(yàn)臺(tái)與開式試驗(yàn)臺(tái)比較 1.開式試驗(yàn)臺(tái)國(guó)內(nèi)外變速器總成疲勞試驗(yàn)臺(tái)的形式很多，但就其功率循環(huán)的方式而言，都可以歸納為兩大類，即開式試驗(yàn)臺(tái)和閉式試驗(yàn)臺(tái)，現(xiàn)分別闡述如下：開式試驗(yàn)臺(tái)與閉式試驗(yàn)臺(tái)相比較而言各有各的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，開式試驗(yàn)臺(tái)的特點(diǎn)是：由驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出功率，通過被試變速器和陪試變速器后，即被負(fù)載裝置（各種測(cè)功機(jī)）

21、全部吸收并消耗掉，下圖為幾種方案（圖中的幾種聯(lián)接方式都是針對(duì)變速器傳動(dòng)效率試驗(yàn)的，但也可以用來進(jìn)行變速器總成疲勞試驗(yàn)，只是不需要測(cè)量輸出扭矩的裝置）。1.測(cè)功機(jī)（或驅(qū)動(dòng)電機(jī)）2.扭矩測(cè)量?jī)x（或傳感器）3.被試變速器 4.陪試變速器5.加載裝置（測(cè)功機(jī)）（a）被試變速器位于傳感器中間式（b）傳感器位于兩變速器間式（c）無傳感器式圖2.1 應(yīng)用開式試驗(yàn)臺(tái)測(cè)定變速器效率的裝置示意圖由圖2.1可見，開式試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，它主要是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、負(fù)載裝置、被試變速器和陪試變速器幾部分組成：（1）驅(qū)動(dòng)電機(jī) 驅(qū)動(dòng)電機(jī)多用轉(zhuǎn)速可調(diào)的直流電機(jī)或電力測(cè)功機(jī)。（2）負(fù)載裝置 負(fù)載裝置種類很多，常見的有：直流電機(jī)或電力測(cè)

22、功機(jī)（作為負(fù)載裝置用時(shí)是發(fā)電機(jī)）、電渦流測(cè)功機(jī)、水力測(cè)功機(jī) （其負(fù)荷調(diào)節(jié)較為困難，不易穩(wěn)定，所以在變速器試驗(yàn)臺(tái)中這些年已很少使用了）和磁粉加載器。這種負(fù)荷裝置是近幾年才用于汽車試驗(yàn)領(lǐng)域的，其主要特點(diǎn)是：負(fù)荷控制方便、噪聲小、低速加載性能好，但其滑差功率?。ù笈ぞ貢r(shí)允許的轉(zhuǎn)速很低），所以只適用于小噸位車輛變速器疲勞壽命試驗(yàn)。 上述四種負(fù)載裝置中，目前應(yīng)用最多的是電渦流測(cè)功機(jī)和電力測(cè)功機(jī)。（3）載荷測(cè)定裝置 如果應(yīng)力測(cè)功機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，則載荷即可應(yīng)用測(cè)功設(shè)備配備的測(cè)力裝置測(cè)量，若應(yīng)用其他電機(jī)驅(qū)動(dòng)，則多使用扭矩測(cè)量?jī)x。（4）陪試變速器的作用 開式試驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)對(duì)陪試變速器的要求與機(jī)械封閉式變速器試驗(yàn)臺(tái)

23、不同。在機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)上，陪試變速器的速比一定要與被試變速器相同，而且每次試驗(yàn)時(shí)一定要掛同一擋位。在開式試驗(yàn)臺(tái)上，陪試變速器實(shí)際只起到一般升降速器的作用，為了滿足負(fù)載裝置的特性要求，而利用它將轉(zhuǎn)速變到一定范圍。因此，陪試變速器的速比可以與被試變速器不同。這一特點(diǎn)顯示了如下優(yōu)越性：可以選用被試變速器承載能力大得多的變速器做為陪試變速器，使其在試驗(yàn)中根本不會(huì)損壞。這樣，既可以降低陪試變速器的損耗，又能減少拆裝工作量，縮短試驗(yàn)輔助時(shí)間，加快試驗(yàn)進(jìn)度。這一點(diǎn)是閉式變速器試驗(yàn)臺(tái)難以辦到的。 因此，開式試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)歸納為：優(yōu)點(diǎn)：降低陪試變速器的損耗，縮短試驗(yàn)輔助時(shí)間，加快試驗(yàn)進(jìn)度。此外還有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控

24、制方便和便于進(jìn)行變負(fù)荷試驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)：試驗(yàn)功率不能循環(huán)，能量不能反饋，而是全變?yōu)闊崮苌⑹У袅?，所以耗電量大，不適用于進(jìn)行大噸位車輛的變速器試驗(yàn)。2.閉式試驗(yàn)臺(tái) 所謂閉式是對(duì)功率或能量封閉循環(huán)而言，按此意義閉式試驗(yàn)臺(tái)又可分為兩類：機(jī)械封閉式和電封閉式。（1）電封閉式電封閉式試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械裝置與開式試驗(yàn)臺(tái)相同，但其負(fù)載必須是電機(jī)或者發(fā)電機(jī)，所發(fā)電流通過控制系統(tǒng)反饋到驅(qū)動(dòng)電機(jī)或輸入電網(wǎng)，以便達(dá)到能量循環(huán)的目的。因此，電封閉式試驗(yàn)臺(tái)耗能少，適用于大噸位車輛的變速器試驗(yàn)。但是，電封閉試驗(yàn)臺(tái)的缺點(diǎn)是操縱控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)高。（2）機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)，是目前為止國(guó)內(nèi)汽車變速器驅(qū)動(dòng)橋齒輪試驗(yàn)

25、中應(yīng)用最多的試驗(yàn)臺(tái)，其結(jié)構(gòu)形式和加載方式有多種方案。介紹如下：盡管機(jī)械封閉式變速器疲勞試驗(yàn)臺(tái)都是由兩個(gè)輔助齒輪箱、兩個(gè)變速器通過傳動(dòng)軸和聯(lián)軸器連接而成的，但因其布置方案不同，可以分為如下三種布置方式的機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)，a方案是兩個(gè)變速器并聯(lián)；b、c兩種方案是兩個(gè)變速器串聯(lián)的。三種方案各有特點(diǎn)，下面對(duì)它們一一進(jìn)行論述：a方案的特點(diǎn)是：兩個(gè)輔助齒輪箱的受力情況不同，與變速器第一軸相連的輔助齒輪箱承受的扭矩小，但轉(zhuǎn)速高。與變速器第二軸連接的輔助齒輪箱承受的扭矩大但轉(zhuǎn)速低，這種方案的優(yōu)點(diǎn)是：可以使輔助齒輪箱的速比不等于1，即讓陪試變速器的扭矩低于被試變速器的扭矩，從而可以大大提高被試變速器的壽命。但因

26、此也會(huì)使試驗(yàn)臺(tái)的震動(dòng)和噪聲加大，這也是不利的。方案b和c相比較，因?yàn)榉桨竍是輔助齒輪箱與兩個(gè)變速器的第一軸相連，所以受力較小，因而輔助齒輪箱及其內(nèi)部的零件可以尺寸較小，但是這種方案因?yàn)檩o助齒輪箱和與其相聯(lián)的傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速較高，所以試驗(yàn)臺(tái)的噪聲和振動(dòng)較大。與之相反，c方案的兩個(gè)輔助齒輪箱受力雖大但轉(zhuǎn)速較低（尤其是在試驗(yàn)低速擋時(shí)），所以在試驗(yàn)中噪聲小，振動(dòng)輕。因此，可將試驗(yàn)轉(zhuǎn)速提高，加快試驗(yàn)進(jìn)度，只要輔助齒輪箱的設(shè)計(jì)尺寸加大，使其有足夠的使用壽命，c方案也是可取的。1.電動(dòng)機(jī) 2.輔助齒輪箱 3.被試變速器 4.陪式變速器（a）兩個(gè)變速器不同軸布置（b）兩變速器同軸相對(duì)布置（c）兩變速器同軸相反布置圖

27、2.2 機(jī)械封閉式變速器試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三種布置方案示意圖但是方案c也有一個(gè)不足之處，從上圖可以看出驅(qū)動(dòng)電機(jī)與被試變速器同處在一個(gè)軸上，由于變速器的轉(zhuǎn)速較高，電機(jī)很難達(dá)到變速器各種工況下的轉(zhuǎn)速要求，為此，將方案c的電機(jī)驅(qū)動(dòng)部位移到另外一個(gè)回路軸上，輔助箱內(nèi)采用齒輪傳動(dòng)，電機(jī)輸出軸與大齒輪軸通過聯(lián)軸器連接在一起，變速器輸入軸與小齒輪軸通過聯(lián)軸器連接在一起，達(dá)到升速的目的，即下圖所示的為機(jī)械封閉式變速器性能閉式試驗(yàn)臺(tái)的最佳方案。電 機(jī)齒輪箱加 載 器齒輪箱傳感器變速器傳感器傳感器圖2.3 機(jī)械封閉式變速器性能閉式試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)布置示意圖機(jī)械閉式試驗(yàn)臺(tái)與電封閉式試驗(yàn)臺(tái)相比，它們的共同點(diǎn)就是耗能少，適用

28、于大噸位車輛的變速器試驗(yàn)，但是電封閉試驗(yàn)臺(tái)操縱控制系統(tǒng)復(fù)雜，造價(jià)高，所以很少被采用。因此，我們這次選擇機(jī)械封閉式試驗(yàn)臺(tái)，而不選擇電封閉式試驗(yàn)臺(tái)。機(jī)械閉式與機(jī)械開式試驗(yàn)臺(tái)相比，它們有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，開式試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)點(diǎn)為降低陪試變速器的損耗，減少拆裝工作量，縮短試驗(yàn)輔助時(shí)間，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，控制方便和便于進(jìn)行變負(fù)荷試驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)為試驗(yàn)功率不能循環(huán)能量不能反饋，而是全部變?yōu)闊崮苌⑹У袅?，所以耗電量大，不適于進(jìn)行較大噸位車輛的變速器試驗(yàn)，而閉式試驗(yàn)臺(tái)正好彌補(bǔ)了這一缺點(diǎn)，它通過能量循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了能量再利用。因而大大節(jié)省了能量，可以進(jìn)行較大噸位的車輛的變速器試驗(yàn)。但閉式試驗(yàn)臺(tái)缺點(diǎn)是難以降低陪式變速的損耗，為了降

29、低噪聲，必須增大尺寸。但是這些缺點(diǎn)若通過合理的優(yōu)化設(shè)計(jì)是可以避免或降低的。綜上所述，本次設(shè)計(jì)采用機(jī)械閉式試驗(yàn)臺(tái)，是合理的也是最佳的。2.2 傳動(dòng)系統(tǒng)的工作原理傳動(dòng)系統(tǒng)組成如圖2.3所示，該試驗(yàn)臺(tái)傳動(dòng)系統(tǒng)是由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、轉(zhuǎn)矩傳感器、轉(zhuǎn)矩加載器、兩個(gè)齒輪箱、傳動(dòng)軸和兩個(gè)變速器（一個(gè)被試變速器，一個(gè)陪試變速器）組成的一個(gè)封閉的傳動(dòng)系統(tǒng)。傳動(dòng)系統(tǒng)的工作過程為： 1.電動(dòng)機(jī)及控制裝置系統(tǒng)工作中應(yīng)控制并讀取轉(zhuǎn)速，一方面在試驗(yàn)中保持系統(tǒng)工作轉(zhuǎn)速不變，另一方面要對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行多種轉(zhuǎn)速情況下試驗(yàn)，因此應(yīng)選擇調(diào)速電機(jī)并采用操縱方便數(shù)據(jù)讀取準(zhǔn)確的單片機(jī)通過鍵盤對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行模式輸入。2.加載裝置為使小功率驅(qū)動(dòng)電機(jī)能正常驅(qū)動(dòng)系

30、統(tǒng)，保持系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)，并且保證所測(cè)試變速器滿足在實(shí)際狀態(tài)工作的條件，應(yīng)事先給系統(tǒng)加載，以使內(nèi)部保持有相當(dāng)?shù)膬?nèi)力轉(zhuǎn)矩，因此設(shè)有轉(zhuǎn)矩加載裝置，轉(zhuǎn)矩加載裝置形式多樣，傳統(tǒng)的加載方式為平衡力矩加載法和行星齒輪加載法，在應(yīng)用中不便于對(duì)變速器進(jìn)行加載，為使加載方式可靠、操縱方便，本課題采用蝸輪蝸桿加載方式。通過旋轉(zhuǎn)蝸桿和觀察轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器上的讀數(shù)，控制加載力矩的大小。另外，由于蝸輪蝸桿的相互制約，系統(tǒng)被鎖死，保持系統(tǒng)儲(chǔ)備內(nèi)力而不運(yùn)轉(zhuǎn)。3.動(dòng)力傳遞部分工作時(shí)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。動(dòng)力既經(jīng)輔助齒輪箱經(jīng)傳動(dòng)軸帶動(dòng)變速器輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)并同時(shí)帶動(dòng)輔助齒輪箱從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)。由于變速器輸入軸和輸出軸轉(zhuǎn)速不同，為保證系統(tǒng)主動(dòng)部分軸及齒

31、輪轉(zhuǎn)速一致，特增加一臺(tái)陪試變速器，而且保持兩臺(tái)變速器相對(duì)布置即被試變速器的輸出軸和陪試變速器的輸出軸相連，動(dòng)力傳遞的方式是：第一輔助齒輪箱主動(dòng)齒輪軸電動(dòng)機(jī)被試變速器輸出軸被試變速器輸入軸 第二輔助齒輪箱主動(dòng)齒輪軸陪試變速器輸入軸陪試變速器輸出軸 圖2.4 動(dòng)力傳遞路線則所測(cè)機(jī)械效率為: = （2.1）4.疲勞壽命、剛度、強(qiáng)度和潤(rùn)滑試驗(yàn)這些試驗(yàn)為長(zhǎng)期試驗(yàn)，一方面要測(cè)定變速器工作到疲勞失效的時(shí)間及早期失效發(fā)生的部位，另一方面要根據(jù)觀察并測(cè)定在各擋位工作參數(shù)的變化情況。由于變速器從開始正常工作到發(fā)生疲勞失效需很長(zhǎng)的時(shí)間，因此在試驗(yàn)臺(tái)上需要按與實(shí)際相近的循環(huán)作長(zhǎng)期連續(xù)的工作。在此期間要加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)尤其是

32、對(duì)箱體的冷卻。2.3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇2.3.1 工作條件本試驗(yàn)臺(tái)選擇寶來（1.8T手動(dòng)擋）汽車變速器技術(shù)參數(shù)為基準(zhǔn)。該車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率120KW/5800r/min，最大轉(zhuǎn)矩220N·m/4700r/min。為了滿足試驗(yàn)臺(tái)應(yīng)用的廣泛性，選擇儲(chǔ)備系數(shù)K=1.5。寶來汽車的各擋傳動(dòng)比如下表所示。表2.1 寶來汽車各擋傳動(dòng)比擋 位1檔2檔3檔4檔5檔倒 檔傳動(dòng)比3.31.9441.3081.0290.8373.062.3.2 選擇電動(dòng)機(jī)的類型試驗(yàn)臺(tái)總傳動(dòng)效率等于各傳動(dòng)件傳動(dòng)效率的乘積，查閱相關(guān)手冊(cè)得齒輪傳動(dòng)的效率為0.98、滾動(dòng)軸承的傳動(dòng)效率為0.99、變速器的傳動(dòng)效率為0.95、聯(lián)軸器

33、的傳動(dòng)效率為0.99。則試驗(yàn)臺(tái)總傳動(dòng)效率= 0.998×0.98×0.98×0.994×0.95×0.95=0.77。此試驗(yàn)臺(tái)在工作過程中損失的功率由電機(jī)提供，根據(jù)寶來汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率120KW/5800r/min，確定電機(jī)所需容量為：Pw =P ×(1-)=120 ×0.23 = 27.6KW。電機(jī)的儲(chǔ)備系數(shù)K=1.5,則所選電機(jī)功率為：Pw =27.6×1.5=41.4KW。由同步轉(zhuǎn)速為1500r/min，查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)后，選用驅(qū)動(dòng)電機(jī)型號(hào)為Y225S-4。其參數(shù)為：額定功率42KW；滿載轉(zhuǎn)速1480r

34、/min；堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩1.9N·m；最大轉(zhuǎn)矩2.2N·m。2.4 傳感器型號(hào)的選擇 在進(jìn)行變速器性能試驗(yàn)時(shí)，需要一個(gè)裝置能夠記錄加載器加載轉(zhuǎn)矩的大小、顯示電機(jī)提供轉(zhuǎn)速是否達(dá)到了變速器在不同擋位時(shí)需要的轉(zhuǎn)速，以及工作后陪試變速器輸入軸的轉(zhuǎn)矩，比較被試變速器輸入軸轉(zhuǎn)矩與陪試變速器輸入軸的轉(zhuǎn)矩就可得到變速器的效率。因此需要在被試變速器輸入軸前、陪試變速器輸入軸后連接轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器。由于市面上傳感器的型號(hào)很多，只需根據(jù)需要選擇一個(gè)能夠滿足要求的傳感器即可。NJ型扭矩傳感器通過彈性軸、兩組磁電信號(hào)發(fā)生器，把被測(cè)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成具有相位差的兩組交流電信號(hào)，這兩組交流電信號(hào)的頻率相同且與軸的

35、轉(zhuǎn)速成正比，而其相位差的變化部分又與被測(cè)轉(zhuǎn)矩成正比。將傳感器的這兩組電信號(hào)用專用屏蔽電纜線送入NC型扭矩測(cè)量?jī)x或裝有扭矩卡的計(jì)算機(jī)，即可得到轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及功率的精確值。NJ型扭矩傳感器與NC-2A型扭矩儀或CB2000卡配套使用，是一種測(cè)量各種動(dòng)力機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)力矩、轉(zhuǎn)速、及機(jī)械功率的精密測(cè)量?jī)x器。其用途十分廣泛，在電機(jī)、風(fēng)機(jī)、水泵、齒輪及減速箱、鐵路機(jī)車、汽車拖拉機(jī)、飛機(jī)、船舶、礦山 機(jī)械、液壓氣動(dòng)元件等幾乎所有機(jī)械制造部門及其科研院所、大專院校均有廣泛的應(yīng)用。2.5 本章小結(jié)本章分析比較了開式試驗(yàn)臺(tái)與閉式試驗(yàn)臺(tái)的優(yōu)缺點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上對(duì)設(shè)計(jì)方案的可行性進(jìn)行了可靠的論證，確定了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總體布置方案，闡述

36、了傳動(dòng)系統(tǒng)的各部分工作原理，在粗估整個(gè)試驗(yàn)臺(tái)的功率損失后，為系統(tǒng)選擇電動(dòng)機(jī)的型號(hào)及傳感器的型號(hào)。第3章 變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)的參數(shù)可見，電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為1500 r/min，最大轉(zhuǎn)矩為2.2N·m。為滿足系統(tǒng)所需高轉(zhuǎn)速、小轉(zhuǎn)矩的需要，應(yīng)增加一套變速機(jī)構(gòu)，即升速器。升速器由單級(jí)斜齒圓柱齒輪副構(gòu)成，主要功能是在電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)變速器旋轉(zhuǎn)過程中提高輸出軸的轉(zhuǎn)速，降低轉(zhuǎn)矩。升速器的設(shè)計(jì)包括齒輪、軸、箱體的設(shè)計(jì)以及計(jì)算，軸承的選擇與校核，油封的選擇等，該套升速機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比為4。3.1 齒輪的設(shè)計(jì)與校核3.1.1 選擇齒輪材料及精度等級(jí) 制造齒輪最常用的材料為45號(hào)鋼，45號(hào)鋼經(jīng)過不同的熱處理方法可

37、以滿足不同的應(yīng)用范圍。正火是將鋼件加熱到相變點(diǎn)以上3050，保溫一段時(shí)間，然后在空氣中冷卻，冷卻速度比退火快，常用來處理低碳和中碳結(jié)構(gòu)鋼材及滲碳零件，使其組織細(xì)化，增加強(qiáng)度及韌度，減小內(nèi)應(yīng)力，改善切削性能。調(diào)質(zhì)處理是在淬火后高溫回火，用來使鋼獲得高的韌度和足夠的強(qiáng)度，很多重要零件是經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理的。在此次設(shè)計(jì)中，小齒輪選用45號(hào)鋼調(diào)質(zhì)，硬度為230HBS；大齒輪選45號(hào)鋼正火，硬度為170HBS。因?yàn)樵撋贆C(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速較高，初選6級(jí)精度，要求齒面粗糙度Ra0.801.60m。3.1.2 確定設(shè)計(jì)準(zhǔn)則由于該升速機(jī)構(gòu)為閉式齒輪傳動(dòng)，且兩齒輪均為齒面硬度HBS小于等于350的軟齒面，齒面點(diǎn)蝕是主要的失效

38、形式，應(yīng)先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，確定齒輪的主要參數(shù)和尺寸，然后再按彎曲疲勞強(qiáng)度校核齒根的彎曲強(qiáng)度。3.1.3 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)1.轉(zhuǎn)矩T1T1=220×1.5N·m=3.3×105N·mm2.載荷系數(shù)K設(shè)齒輪按6級(jí)精度制造，取載荷系數(shù)K=1.5。3.齒數(shù)Z1，螺旋角和齒寬系數(shù)d小齒輪Z1取24，則大齒輪齒數(shù)Z2=24×4=96，初選=15°。因單級(jí)直齒圓柱齒輪為對(duì)稱布置，而齒輪表面均為軟齒面，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，確定選取d=1。4.彈性系數(shù)ZE查有關(guān)齒輪手冊(cè)，得 ZE=189.8。5.許用接觸應(yīng)力H 查有關(guān)齒輪手冊(cè)，得 =

39、560MPa，=530MPa，SH=1；N1=60njLh=60×6000×1×(10×52×40)=7.488×109N2=N1/i=7.488×109/4=1.872×109查手冊(cè)，得ZN1=0.85，ZN2=0.92；=MPa=476MPa=MPa=487.6MPa故 =mm=95.86mm=mm=3.86mm材料半粗羊毛氈軸徑d氈 圈槽Dd1B1D0d0bBmin鑄鐵75947388292715（2）小齒輪軸上軸承密封方式的確定根據(jù)軸承孔徑d=45mm，n=6000r/min，得軸承的圓周速度為：m/s=1

40、4.13m/s30m/s因此采用密封圈密封，此種密封方式方便、可靠。耐油橡膠和塑料密封圈有O、J、U等形式，有彈簧箍的密封性能更好，故選擇旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈，內(nèi)包骨架。具體尺寸見表3.4。表3.4 旋轉(zhuǎn)軸唇形密封圈（GB 13871-92 摘錄） mm內(nèi)包骨架型d1Db45628 軸組件軸向固定方式的確定在機(jī)器中，軸（和軸上零件）的位置是靠軸承來固定的。工作時(shí)，軸和軸承對(duì)機(jī)座不允許有徑向移動(dòng)，軸向移動(dòng)也應(yīng)限制在一定限度之內(nèi)，并還要考慮軸在工作中有熱伸長(zhǎng)量能夠得到補(bǔ)償。限制軸的軸向移動(dòng)有三種方式。1.兩端固定如圖3.3所示，使軸的兩個(gè)支點(diǎn)中的每一個(gè)支點(diǎn)都能限制軸的單向移動(dòng)，兩個(gè)支點(diǎn)合起來就限制了軸

41、的雙向移動(dòng)，這種固定方法稱為兩端固定。這種支承形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于工作溫度變化不大的短軸（跨距350mm）。為了防止軸承因軸的受熱伸長(zhǎng)而被卡死，軸承外圈與端蓋之間須預(yù)留間隙。向心軸承預(yù)留間隙為0.20.3mm；向心角接觸軸承預(yù)留間隙要小些，可依靠軸承的內(nèi)部游隙來進(jìn)行調(diào)節(jié)。間隙和軸承游隙的大小可用墊片或調(diào)整螺釘?shù)葋碚{(diào)節(jié)。2.一端固定、一端游動(dòng)如圖3.4所示的支承結(jié)構(gòu)中，一個(gè)支點(diǎn)為雙向固定（圖中左端），另一個(gè)支點(diǎn)則可作軸向移動(dòng)（圖中右端），這種支承結(jié)構(gòu)稱為游動(dòng)支承。顯然它不能承受軸向載荷。選用深溝球軸承作為游動(dòng)支承時(shí)就在軸承外圈與端蓋間留適當(dāng)間隙；選用圓柱滾子軸承作為游動(dòng)支承時(shí)，依靠軸承本身具有內(nèi)

42、、外圈可分離的特性達(dá)到游動(dòng)目的，則軸承外圈應(yīng)作雙向固定，以免外圈同時(shí)移動(dòng)，造成過大錯(cuò)位。這種固定方式適用于工作溫度較高的長(zhǎng)軸（跨距L350mm）。3.兩端游動(dòng)兩端游動(dòng)是為了某種特殊需要而采用的支承固定形式。如圖3.5所示，人字齒輪嚙合時(shí)一齒輪軸需定位，而另一齒輪軸應(yīng)兩端游動(dòng)，以便自動(dòng)定位。若小齒輪軸的軸向位置也固定，將會(huì)發(fā)生干涉以至卡死現(xiàn)象。通過比較三種不同的軸向固定方式，由于兩根軸的跨距均小于350mm，工作溫度正常，并且無特殊要求，最終選擇兩端固定方式。圖3.3 兩端固定（深溝球軸承）圖3.4 固游支承圖3.5 兩端游動(dòng)支承3.5 軸承端蓋3.5.1 小軸上軸承端蓋如圖3.6（a）、（b）

43、所示。由6409型軸承外徑D=120mm110140mm，查有關(guān)軸承端蓋的手冊(cè)，得6409型軸承的軸承端蓋聯(lián)接螺栓直徑d3=10mm，螺釘數(shù)為6個(gè)。其余尺寸根據(jù)計(jì)算公式求得的數(shù)值如下所示。do=d3+1=（10+1）mm=11mmD0=D+2.5d3=（120+2.5×10）mm=145mmD2=D0+2.5d3=（145+2.5×10）mm=170mme=1.2d3=1.2×10mm=12mm，取e=15e1e，m由結(jié)構(gòu)確定D4=D-（1015）=120-（1015）mm=105110mm，取D4=108mmD5=D0-3d3=（145-3×10）mm

44、=115mmD6=D-（24）=120-（24）mm=116118mm，取D6=118 mmb1由密封件尺寸確定 大軸上軸承端蓋大軸上左右兩側(cè)軸承蓋相同，如圖（3.6）由6215型軸承外徑D=130mm110140mm，查有關(guān)軸承端蓋的手冊(cè)，得6215型軸承的軸承端蓋聯(lián)接螺栓直徑d3=10mm，螺釘數(shù)為6個(gè)。其余尺寸根據(jù)計(jì)算公式求得的數(shù)值如下所示。do= d3+1=（10+1）mm=11mmD0=D+2.5 d3=（130+2.5×10）mm=155mmD2= D0+2.5 d3=（155+2.5×10）mm=180mme=1.2 d3=1.2×10mm=12mm

45、e1e，m由結(jié)構(gòu)確定D4=D-（1015）=130-（1015）mm=115120mm，取D4=118mmD5=D0-3 d3=（155-3×10）mm=125mmD6=D-（24）=130-（24）mm=126128mm，取D6=128 mmb1e3.6 套筒齒輪與軸承之間采用套筒進(jìn)行軸向定位，套筒的寬度等于齒輪與軸承間的距離，高度應(yīng)滿足軸承安裝尺寸的要求，孔徑應(yīng)與軸徑大小相等。由小齒輪軸的設(shè)計(jì)部分可知，6409型深溝球軸承的安裝高度為5mm，軸徑為45mm，小齒輪與軸承之間的距離為19mm，則小軸套筒靠近軸承處外徑為55mm，寬10mm，取靠近小齒輪處套筒外徑為65mm。由大齒輪

46、軸的設(shè)計(jì)部分可知，6215型深溝球軸承的安裝高度為5mm，軸徑為75mm，大齒輪與軸承之間的距離為22mm，則大軸套筒靠近軸承處外徑為85mm，寬10mm，取靠近大齒輪處套筒外徑為95mm。套筒材料為Q235鋼，調(diào)質(zhì)處理后硬度為170HBS，因?yàn)樘淄仓黄鸬捷S向定位作用，受到的軸向力較小，所以采用此種型號(hào)的鋼可以滿足要求。3.7 桿式油標(biāo)桿式油標(biāo)的各部分結(jié)構(gòu)尺寸如表3.6所示，本次設(shè)計(jì)中選擇桿式油標(biāo)的d值為M16，其余尺寸查表可得。 3.8 本章小結(jié) 本章系統(tǒng)地進(jìn)行了整個(gè)變速機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，其中包括大齒輪與小齒輪的設(shè)計(jì)與校核、大齒輪軸與小齒輪軸的設(shè)計(jì)與校核、軸承型號(hào)的選擇與校核、聯(lián)軸器型號(hào)的選擇、鍵

47、型號(hào)的選擇與校核、密封與潤(rùn)滑方式的選擇、箱體尺寸的計(jì)算和軸承端蓋尺寸的計(jì)算等。 （a） （b）圖3.6軸承端蓋 表3.5 套筒 mm尺寸代號(hào)BLd1d2d3小軸套筒1019455565大軸套筒1022758595 表3.6 桿式油標(biāo) mmdd1d2d3habcDD1M1241262810642016M1641663512852622M20620842151063226第4章 加載器的設(shè)計(jì)4.1 加載方法的比較與選擇機(jī)械閉式變速器試驗(yàn)臺(tái)采用的加載方式很多，常見的有如下幾種，下面分別一一加以闡述：（1）盤式加載法這種加載法是將封閉回路中相鄰的兩個(gè)加載盤相對(duì)轉(zhuǎn)一定的角度，直至達(dá)到試驗(yàn)負(fù)荷時(shí)，再將兩個(gè)

48、加載盤鎖死，即可達(dá)到加載的目的。這種加載機(jī)構(gòu)常與扭力桿和刻度盤合用。這種加載方法操作費(fèi)力兼加運(yùn)加載時(shí)與靜止加載時(shí)的負(fù)荷不同（即轉(zhuǎn)運(yùn)后出現(xiàn)“負(fù)荷重新分配”現(xiàn)象，靜止加載時(shí)與轉(zhuǎn)運(yùn)中封閉回路各處的扭矩分配關(guān)系不同）所以影響負(fù)荷的準(zhǔn)確性，但是影響不大，而且體積較小，安裝容易。（2）平衡力矩加載法這種加載法又稱“反作用力矩加載法”或“搖擺箱加載法” 。用于機(jī)械封閉式變速器試驗(yàn)臺(tái)時(shí)，將被試變速器采用平衡支承法安裝（即變速器兩端支承在有滾動(dòng)軸承的支架上，使變速器能繞其主軸旋轉(zhuǎn)一定角度），在與變速器殼體相聯(lián)的力臂外端吊一定質(zhì)量的重塊，使力臂上的力矩與變速器在試驗(yàn)負(fù)荷作用下殼體上的反作用扭矩相平衡，按重塊的質(zhì)量

49、即可計(jì)算出試驗(yàn)扭矩。這種加載方法的優(yōu)點(diǎn)很多，如結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試驗(yàn)負(fù)荷準(zhǔn)確，運(yùn)轉(zhuǎn)中能觀察到試驗(yàn)負(fù)荷的變化，還可以在試驗(yàn)中出現(xiàn)損壞（如軸斷裂等）或試驗(yàn)臺(tái)發(fā)生嚴(yán)重故障等而導(dǎo)致試驗(yàn)負(fù)荷發(fā)生較大變化的情況下，通過安裝在力臂上下的限位開關(guān)作用實(shí)現(xiàn)自動(dòng)停車等等。因此，這種加載方法一直被廣泛采用。（3）行星機(jī)構(gòu)加載法 這種加載方法是借助于行星加載器施加載荷的。行星機(jī)構(gòu)有圓柱齒輪式和圓錐齒輪式兩種。這兩種加載方法的優(yōu)點(diǎn)是在試驗(yàn)臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)中能調(diào)整和改變負(fù)荷便于實(shí)現(xiàn)變負(fù)荷試驗(yàn)，其缺點(diǎn)是加載機(jī)構(gòu)復(fù)雜，制造難度大。因此，國(guó)內(nèi)很少采用這種加載方法。（4）液壓加載法液壓加載法是利用壓力油推動(dòng)液壓加載器的轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子旋轉(zhuǎn)一定角度加

50、載的。常用的液壓加載器有葉片式和凸輪（或斜齒）式兩種。在采用液壓加載法時(shí)，雖然能根據(jù)油壓計(jì)算負(fù)荷，但不夠精確。因此常配備扭矩測(cè)量?jī)x監(jiān)視負(fù)荷的變化。液壓加載法的優(yōu)點(diǎn)是在運(yùn)轉(zhuǎn)中可以非常方便地調(diào)整或改變負(fù)荷，便于進(jìn)行變負(fù)荷試驗(yàn)。但使用中必須經(jīng)常監(jiān)視和調(diào)整負(fù)荷，因油路故障和油溫變化等原因都會(huì)影響負(fù)荷的穩(wěn)定性。液壓加載器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜（除加載器之外，還要配備旋轉(zhuǎn)密封閥和液壓源站等），加工精度要求也較高。因此，在等負(fù)荷試驗(yàn)中不宜采用。因?yàn)橐簤杭虞d器的油溫等因素變化對(duì)負(fù)荷時(shí)時(shí)都有影響，所以液壓加載器即便用在變負(fù)荷試驗(yàn)中，也要通過閉環(huán)系統(tǒng)控制和調(diào)整負(fù)荷，以便彌補(bǔ)油壓的波動(dòng)對(duì)負(fù)荷造成的影響。在國(guó)內(nèi)外，有多種變速器總

51、成壽命的試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法。近十年來，國(guó)內(nèi)的試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法已經(jīng)有了很大的改進(jìn)，如改單一擋位試驗(yàn)為多擋位循環(huán)試驗(yàn)；改簡(jiǎn)單對(duì)比評(píng)價(jià)方法為指定通用評(píng)價(jià)指標(biāo)評(píng)價(jià)變速器總成壽命的方法等。現(xiàn)將國(guó)內(nèi)外幾種常用的試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法簡(jiǎn)述如下：（1）強(qiáng)化試驗(yàn)法強(qiáng)化試驗(yàn)是為了縮短試驗(yàn)時(shí)間，而在變速器第一軸施加等于或者大于發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩的試驗(yàn)方法。 在強(qiáng)化試驗(yàn)中，負(fù)荷的確定（即強(qiáng)化系數(shù)的選?。┦歉鶕?jù)預(yù)定達(dá)到的目標(biāo)損壞形式來選擇的。一般是根據(jù)變速器中有關(guān)齒輪的計(jì)算應(yīng)力值，并參照相近車型變速器壽命試驗(yàn)數(shù)據(jù)來確定的。在上海大眾寶來（1.8T）車型所用的變速器齒輪工藝試驗(yàn)中，按照疲勞試驗(yàn)時(shí)變速器第一軸扭矩規(guī)定為250N·m

52、（發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩220，即強(qiáng)化系數(shù)1.19）；彎曲疲勞試驗(yàn)時(shí)變速器第一軸扭矩定為305N·m（即強(qiáng)化系數(shù)為1.45），獲得了滿意的試驗(yàn)效果。這種強(qiáng)化試驗(yàn)方法，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)，只能用此對(duì)比的方法，用于工藝性試驗(yàn)是最合適的。（2）單一擋位壽命試驗(yàn)方法在試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)制定之前對(duì)于新設(shè)計(jì)的變速器總成的定型試驗(yàn)，多數(shù)采用單一擋位試驗(yàn)方法，即只試驗(yàn)擋（最多、兩個(gè)擋），然后將試驗(yàn)結(jié)果與舊車型或者同類車型進(jìn)行比較，借以評(píng)價(jià)被試變速器的好壞。這種試驗(yàn)及評(píng)價(jià)方法顯然不夠科學(xué)，試驗(yàn)擋位少，暴露的問題不夠全面。另外，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)價(jià)，完全依賴于同類車型的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，這也很不合理，尤其是在缺乏對(duì)比數(shù)據(jù)時(shí)，就更難

53、下結(jié)論了。（3）擋位循環(huán)試驗(yàn)法最近幾年，參考有關(guān)資料，并結(jié)合國(guó)內(nèi)部分生產(chǎn)廠家的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，制定了我國(guó)載貨汽車變速器總成擋位循環(huán)試驗(yàn)方法及評(píng)價(jià)指標(biāo)，即JB3987-85標(biāo)準(zhǔn)及JBn4152-85汽車機(jī)械式變速器臺(tái)架試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（以下簡(jiǎn)稱JBn4152-85標(biāo)準(zhǔn)）。（4）S-N曲線國(guó)外一些廠家消耗很多變速器齒輪進(jìn)行了大量的壽命試驗(yàn)，并繪制出各擋齒輪的S-N曲線（即齒輪臺(tái)架試驗(yàn)臺(tái)壽命與試驗(yàn)負(fù)荷的關(guān)系曲線），這樣只要給定一個(gè)負(fù)荷，就可查出各擋齒輪相應(yīng)的臺(tái)架試驗(yàn)壽命。總結(jié)上述可知：在等幅載荷試驗(yàn)中，采用盤式加載法加載最合適；在變負(fù)荷試驗(yàn)中，采用行星機(jī)構(gòu)加載法或液壓加載法較好。因?yàn)楸驹囼?yàn)臺(tái)是為變速器總成效率試驗(yàn)

54、而設(shè)計(jì)的，就效率試驗(yàn)的特點(diǎn)而言，應(yīng)該是負(fù)荷穩(wěn)定。所以選用平盤式加載法加載最合適。同時(shí)盤式加載法加載結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，試驗(yàn)負(fù)荷準(zhǔn)確，所以本試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì)方案中采用盤式加載法加載。4.2 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)與設(shè)計(jì) 蝸桿傳動(dòng)的特點(diǎn)蝸桿傳動(dòng)用來傳遞空間兩交錯(cuò)軸之間的運(yùn)動(dòng)與動(dòng)力。蝸桿傳動(dòng)由蝸桿與蝸輪組成，一般蝸桿主動(dòng)、蝸輪從動(dòng)，作減速運(yùn)動(dòng)。與齒輪傳動(dòng)相比，蝸桿傳動(dòng)具有下列特點(diǎn)：（1）傳動(dòng)比大、結(jié)構(gòu)緊湊在一般傳動(dòng)中，i=1080，在分度機(jī)構(gòu)中（只傳遞運(yùn)動(dòng)）i可達(dá)1000，因而結(jié)構(gòu)緊湊。（2）傳動(dòng)平衡、噪聲低由于蝸桿齒連續(xù)不斷地與蝸輪齒相嚙合，同時(shí)，蝸桿蝸輪嚙合時(shí)為線接觸，因而傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。（3）可具自鎖性當(dāng)蝸桿的螺旋線升角小于嚙合副材料的當(dāng)量摩擦角，蝸桿傳動(dòng)具有自鎖性。即只能蝸桿帶動(dòng)蝸輪，而蝸輪不能帶動(dòng)蝸桿。在起重裝置等機(jī)械中經(jīng)常利用此自鎖性。（4