車輛工程畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-三軸式五檔手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)【全套圖紙】

本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)汽車與交通工程學(xué)院DesignofTheFivegearCandidate:Specialty:VehicleEngineeringClass:B07-2Supervisor:Associateprofessor.HeilongjiangInstituteofTechnology黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)I變速器用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，是汽車總成部件中的重要組成部分，是主要的傳動(dòng)系統(tǒng)。變速器的結(jié)構(gòu)要求對汽車的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、換檔操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。本文設(shè)計(jì)研究了三軸式五檔手動(dòng)變速器，其目的主要是基于對機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、AutoCAD等知識的熟練運(yùn)用和掌握，同時(shí)運(yùn)用汽車構(gòu)造、汽車設(shè)計(jì)、材料力學(xué)、互換性測量等學(xué)科知識，對三軸式變速器的各部件進(jìn)行設(shè)計(jì)，并利用AutoCAD軟件繪制裝配圖和零件圖等六項(xiàng)內(nèi)容。首先，本文將概述變速器的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，介紹變速器領(lǐng)域的最新發(fā)展?fàn)顩r。其次，對工作原理做了闡述，對不同的變速器傳動(dòng)方案進(jìn)行比較，選擇合理的結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)。再次，對變速器的各檔齒輪和軸以及軸承做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了受力分析、強(qiáng)度和剛度校核計(jì)算，并為為這些元件選擇合適的工程材料及熱處理方法。對一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型以及變速器的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)。簡單講述了變速器中各部件材料的選擇。最后，本文將對變速器換檔過程中的重要部件一同步器以及操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行闡述，講述同步器的類型、工作原理、選擇方法以及重要參數(shù)。題目審定表A0-裝配圖A2-中間軸A1-中間軸四檔齒輪A2-倒擋輔助齒輪開題報(bào)告A2-輸出軸A2-輸出軸四檔齒輪設(shè)計(jì)說明書[83頁]關(guān)鍵詞：變速器；傳動(dòng)比；軸；齒輪；花鍵；校核黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)TransmissiontochangetheAutomotivetransmissionpartsintheautomobileassemblyofanimportantpartofthemaindrivesystem.Transmissionofthepowerstructureofthevehicle,economy,manipulationofthereliabilityandportability,thesmoothdriveandhaveadirectimpaThisdesignstudyofthethree-axis5-speedmanualtransmission,thepurposeisbasedontheskillfulofusingmechanictheory,mechanicdesign,AutoCAD.Meanwhile,mypaperisincorporatedstructureofvehicle,designofvehicle,mechanicofmaterials,andsurveyofinterchangeability.Iwilldesignthepartsofthree-shafttransmission,andusingAutoCADsoftware,drawingassemblydrawingsandpartsdiagramsoffiveelements.Atthesametimetheuseofvehicleconstruction,automotivedesign,materialmechanics,interchangeabilityofmeasurementknowledgeofthesubjectsontheandthetendencyofdevelopmentofthevehicletransmission,andintroducethelatestdevelopmentstateinthefieldofthetransmission.Thesecond,Iwillcomparethetransmittingschemeofdifferenttransmission,andchooseabetterstructurescheme.Next,Iwilldosomemechanicanalyses,strength,stiffnesscheckoftheshaftsandgears,whicharetheimportantpartsofthetransmission,andchooseappropriatematerialsandheattreatment.Atlast,Iwillintroducetheoperationmechanismandthesynchrwhichplaysanimportantroleinchanginggear.Iwillgiveanaccountofthetype,operation,designprocedureandmajorparameterofthesynchronizer.Atthesupplement,ⅡKeywords:Transmission;TransmissionRatio;Shaft;Gear;spline;Checking IAbstract I 11.1汽車變速器的概述 11.2汽車變速器研究狀況、發(fā)展趨勢及成果 21.3汽車變速器設(shè)計(jì)的目的和意義 41.4汽車變速器的設(shè)計(jì)方法和研究內(nèi)容 5第2章變速器的結(jié)構(gòu)方案的確定 62.1變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析和布置方案的設(shè)計(jì) 62.1.1兩軸式變速器和中間軸式變速器的特點(diǎn)分析 62.1.2變速器倒擋布置方案分析確定 72.1.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置中齒輪安排的分析確定 82.2變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析確定 92.2.1齒輪形式 92.2.2變速器自動(dòng)脫檔機(jī)構(gòu)形式分析確定 2.3本章小結(jié) 第3章變速器主要參數(shù)的選擇 3.1變速器檔位數(shù)目及各檔傳動(dòng)比 3.1.1變速器檔位數(shù)目的確定 3.1.2主減速比的確定 3.1.3變速器I檔傳動(dòng)比的確定 3.1.4變速器各檔傳動(dòng)比的確定 3.2變速器中心距的確定 3.3變速器的外形尺寸 3.4變速器的齒輪參數(shù)的確定 3.4.1齒輪齒數(shù) 3.4.2齒輪模數(shù) 3.4.3齒形、壓力角及螺旋角 3.4.4齒寬 213.4.5齒頂高系數(shù) 213.4.6齒輪的修正 213.5變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配 3.5.1確定一擋齒輪的齒數(shù) 233.5.2對中心距A進(jìn)行修正 233.5.3確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 243.5.4確定其他各檔的齒數(shù) 263.5.5確定倒檔齒輪齒數(shù) 3.6本章小結(jié) 第4章變速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核 4.1齒輪的材料選擇 4.1.1齒輪壞損形式及避免錯(cuò)失 4.1.2齒輪的材料選擇 4.2計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 4.3齒輪的強(qiáng)度計(jì)算 4.3.1輪齒的彎曲應(yīng)力 4.3.2輪齒接觸應(yīng)力 4.3.3各檔齒輪的強(qiáng)度計(jì)算校核 404.4計(jì)算各檔齒輪的受力 484.5本章小結(jié) 第5章變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)及校核 5.1軸的設(shè)計(jì) 5.1.1軸的功用及其設(shè)計(jì)要求 5.1.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5.1.3軸的尺寸 5.2軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 5.2.1軸的剛度驗(yàn)算 5.2.2軸的強(qiáng)度計(jì)算 5.2.3軸承的選擇及校核 5.3本章小結(jié) 6.1鎖銷式同步器 6.2鎖環(huán)式同步器 6.3本章小結(jié) 第7章操縱機(jī)構(gòu)和箱體的確定 7.1操縱機(jī)構(gòu)的功用 7.2換檔位置 7.3變速桿的布置 7.3.1直接操縱手動(dòng)換擋變速器 7.3.2遠(yuǎn)距離操縱手動(dòng)換擋變速器 7.4鎖止裝置 7.4.1互鎖裝置 7.4.2自鎖裝置 7.4.3倒檔鎖裝置 7.5變速器箱體的設(shè)計(jì) 7.6本章小結(jié) 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)11.1汽車變速器的概述汽車是一種快速機(jī)動(dòng)的道路交通工具。一般是指自帶動(dòng)力裝置的可以獨(dú)立行駛并完成運(yùn)載任務(wù)的輪式車輛，具有四個(gè)或四個(gè)以上的車輪。按照國家標(biāo)準(zhǔn)中有關(guān)規(guī)定，汽車可分為載貨汽車，越野汽車，自卸汽車，牽引汽車，專業(yè)汽車，客車，轎車等種類。汽車的基本組成是相同的，均由發(fā)動(dòng)機(jī)，底盤，車身和電氣設(shè)備四大部分組成，現(xiàn)代汽車將以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)為主要?jiǎng)恿υ?，而發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速與汽車的牽引力、車速要求之間的矛盾，靠現(xiàn)代汽車的內(nèi)燃機(jī)本身是無法解決的。為此，在汽車傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器和主減速器。既可使驅(qū)動(dòng)車輪的扭矩增大為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的若干倍，同時(shí)又可使其轉(zhuǎn)速減小到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的若干分之一。變速器用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下，滿足驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速不同要求的需要。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，今后要求汽車車型的多樣化、個(gè)性化、智能化已成為汽車的發(fā)展趨勢。但變速器設(shè)計(jì)一直是汽車設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一，它是用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作。因此它的性能影響到汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)。變速器能使汽車以非常低的穩(wěn)定車速行駛，而這種低的車速只靠內(nèi)燃機(jī)的最低穩(wěn)定車速是難以達(dá)到的。變速器的倒檔使汽車能倒退行駛；其空檔使汽車在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、停車和滑行時(shí)能長時(shí)間將發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系分離[1]。變速器的結(jié)構(gòu)除了對汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有影響同時(shí)對汽車操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。變速器與主減速器及發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖及互鎖裝置，倒檔安全裝置，其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不產(chǎn)生跳檔、亂檔、自動(dòng)脫檔和誤掛倒檔；采用同步器可使換檔輕便，無沖擊及噪聲；采用斜齒輪、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低，不同的傳動(dòng)比還可以使在其不同路面提高汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，使汽車和發(fā)動(dòng)機(jī)有良好的匹配性。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)21.2汽車變速器研究狀況、發(fā)展趨勢及成果現(xiàn)代汽車工業(yè)的飛速發(fā)展以及人們對汽車的要求不斷的變化，機(jī)械式變速器不能滿足人們的需要。從40年代初，美國成功研制出兩檔的液力-機(jī)械變速器以來，自動(dòng)變速器技術(shù)得到了迅速發(fā)展。80年代，美國已將液力自動(dòng)變速器作為轎車的標(biāo)準(zhǔn)裝備。1983年時(shí)，美國通用汽車公司的自動(dòng)變速器裝車率已經(jīng)達(dá)到了94%。近些年來，由于電子技術(shù)和電子計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)變速器技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了相當(dāng)高的水平。自動(dòng)變速器與機(jī)械式變速器相比，具有許多不可比擬的優(yōu)勢：提高發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系的使用壽命；提高汽車的通過性；具有良好的自適應(yīng)性；操縱更加方便。目前，國內(nèi)變速器廠商都朝無級變速器和自動(dòng)變速器方向發(fā)展，國內(nèi)現(xiàn)已有好幾款轎車已經(jīng)應(yīng)用上無級變速器，而重型汽車則采用多中間軸的形式，將低速檔和高速檔區(qū)分開。汽車行駛的速度是不斷變化的，這就要求汽車的變速器的變速比要盡量多，這就是無級變速(ContinuouslyVariableTransmission簡稱"CVT")。盡管傳統(tǒng)的齒輪變速箱并不理想，但其以結(jié)構(gòu)簡單、效率高、功率大三大顯著優(yōu)點(diǎn)依然占領(lǐng)著汽車變速箱的在跨越了三個(gè)世紀(jì)的一百多年后的今天，汽車還沒有使用上滿意的無級變速箱。汽車廠商對無級變速器(CVT)表現(xiàn)了極大的熱情，極度重視CVT在汽車領(lǐng)域的實(shí)用化進(jìn)程。這是世界范圍尚未根本解決的難題，也是汽車變速器的研究的終極目標(biāo)。圍繞汽車變速箱四個(gè)研究方向，各國汽車變速器專家展開了激烈的角逐。1.摩擦傳動(dòng)CVT金屬帶式無級變速箱13](VDT-CVT)的傳動(dòng)功率已能達(dá)到轎車實(shí)用的要求，裝備金屬帶式無級變速箱的轎車已達(dá)100多萬輛。據(jù)報(bào)道：大排量6缸內(nèi)燃機(jī)(2.8L)的奧迪A6轎車上裝備的金屬帶式無級變速箱MultitronicCVT,能傳動(dòng)142kw(193bhp)功率，280N-m扭矩。這是真正意義的無級變速器4]。另一種摩擦傳動(dòng)CVT(名為ExtroidCVT)是滾輪轉(zhuǎn)盤式。日產(chǎn)把它裝在概念車XVL上首次于去年東京車展展示，新款公爵(Cedric)車也裝用這種CVT?？膳c3L以上排量的大馬力內(nèi)燃機(jī)(XVL的引擎輸出為330N·m/194kw)搭配使用，可謂汽車變速箱發(fā)展史上又一重要進(jìn)步。從V形橡膠帶CVT到V型金屬帶CVT再到滾輪轉(zhuǎn)盤式CVT,摩擦傳動(dòng)CVT的研究已持續(xù)了整整一個(gè)世紀(jì)，盡管摩擦傳動(dòng)無級變速器的發(fā)展已經(jīng)達(dá)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3到很高的水平，也已經(jīng)裝備上汽車達(dá)到了實(shí)用的水平I?]。但齒輪變速箱依然占據(jù)著半壁河山，這至少說明了四個(gè)問題：(1)無級變速(CVT)是汽車變速箱始終追逐的目標(biāo)。(2)摩擦傳動(dòng)CVT實(shí)現(xiàn)大功率的無級變速傳動(dòng)是極為困難的。(3)摩擦傳動(dòng)CVT傳動(dòng)效率低是必然的。(4)摩擦傳動(dòng)CVT的效率，功率無法與齒輪變速相比。人們經(jīng)常把液力自動(dòng)變速器(AT)和無級變速器(CVT)兩個(gè)概念混為一談。實(shí)際上這兩種變速器工作原理完全不同。液力自動(dòng)變速器免除了手動(dòng)變速器繁雜的換檔和腳踩離合器踏板的頻繁操作，使開車變得簡單、省力。但是，液力自動(dòng)變速器(AT)不是無級變速，是有級變速的自動(dòng)控制，沒有從根本上滿足汽車對變速器的要求。從原始橡膠帶無級變速箱到現(xiàn)代金屬鏈無級變速箱、滾輪轉(zhuǎn)盤式CVT,百年大回轉(zhuǎn)說明：無級變速箱是汽車變速箱的最終歸屬，液力自動(dòng)變速器只不過是一種過渡產(chǎn)品。3.電控機(jī)械式自動(dòng)變速器電控機(jī)械式自動(dòng)變速器(AutomatedMechanicalTransmission簡稱"AMT")和液力自動(dòng)變速器(AT)一樣，不是無級變速器，是有級變速器的自動(dòng)換檔控制。其特點(diǎn)是機(jī)械傳動(dòng)部分沿用了傳統(tǒng)的有級變速箱，但控制參量太多，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制相當(dāng)困難。4.齒輪無級變速器齒輪無級變速器(GearContinuouslyVariableTransmission)這是一種全新的設(shè)計(jì)思想，是利用齒輪傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)高效率、大功率的無級變速傳動(dòng)。稱"G-CVT")已經(jīng)試制成功，并已經(jīng)進(jìn)行了多次樣機(jī)試驗(yàn)。"齒輪無級變速裝置"結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，只有不足20種非標(biāo)零件，51個(gè)零件，生產(chǎn)成本甚至低于手動(dòng)變速箱。預(yù)計(jì)今年進(jìn)行裝車試驗(yàn)I?]。齒輪無級變速器的優(yōu)勢表現(xiàn)為：(1)傳動(dòng)功率大，200KW的傳動(dòng)功率是很容易達(dá)到的；(2)傳動(dòng)效率高，90%以上的傳動(dòng)效率是很容易達(dá)到的；(3)結(jié)構(gòu)簡單，大幅度降低生產(chǎn)成本，相當(dāng)于自動(dòng)變速箱的1/10;(4)對汽車而言，提高傳動(dòng)效率，節(jié)油20%;(5)發(fā)動(dòng)機(jī)在理想狀態(tài)下工作，燃料燃燒完全，排放干凈，極大的減少了對環(huán)境41.3汽車變速器設(shè)計(jì)的目的和意義現(xiàn)代汽車的動(dòng)力設(shè)置，幾乎都采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)。它具有體積小，質(zhì)量輕，工作可靠，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。但其性能與汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性之間存在著較大的矛盾。大家知道，汽車需要克服作用在它上面的阻力，才能起步和正常的行駛。即使在平坦的柏油路上，汽車以低速等速直線行駛，也需要克服約占汽車總質(zhì)量1.5%的滾動(dòng)汽車，滿載時(shí)總質(zhì)量為5360kg,其滾動(dòng)阻力為800N左右。若需要滿載汽車在坡度為9%的道路上等速上坡行駛，僅上坡阻力就達(dá)4824N。如果用發(fā)動(dòng)機(jī)直接帶動(dòng)汽車驅(qū)動(dòng)輪，則發(fā)動(dòng)機(jī)需要發(fā)出2050N·m的扭矩。而NJ130汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩只有205N·m,此時(shí)，所產(chǎn)生的最大牽引力為482N,和上坡阻力相差10倍之多。顯然，如此小的牽引力，不僅不能上坡行駛，即使在平坦的道路上也不能行另一方面，NJ130汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，最大功率為51.5kW,此時(shí)曲軸的轉(zhuǎn)速為2800r/min。如發(fā)動(dòng)機(jī)和車輪直接相連，則對應(yīng)于該轉(zhuǎn)速所換算的汽車速度，竟達(dá)到458km/h。顯然，這樣高的車速是不能實(shí)現(xiàn)的。上述發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速與汽車的牽引力、車速要求之間的矛盾，靠現(xiàn)代汽車的內(nèi)燃機(jī)本身是無法解決的。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩變化范圍小，而多變的使用環(huán)境要求汽車的驅(qū)動(dòng)力和車速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化。為此，在傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器，用于轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速的不同要求的需要，以適應(yīng)汽車經(jīng)常變化的行駛條件，并與發(fā)動(dòng)機(jī)配合工作，使汽車具有良好的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。既可使驅(qū)動(dòng)車輪的扭矩增大為發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的若干倍，同時(shí)又可使其轉(zhuǎn)速減小到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的若干分之一。此外，汽車的使用條件頗為復(fù)雜，變化很大。如汽車的載貨量、道路坡度、路面好壞以及交通情況等。這就要求汽車的牽引力和車速具有較大的變化范圍，以及適應(yīng)使用的需要。當(dāng)汽車在平坦的道路上，以高速行駛時(shí)，可掛入變速器的高速檔；而在不平的路上或爬較大的坡道時(shí)，則應(yīng)掛入變速器的低速檔。根據(jù)汽車的使用條件，選擇合適的變速器檔位，不僅是汽車動(dòng)力性的要求，而且也是汽車燃料經(jīng)濟(jì)性的要求。例如，汽車在同樣的載貨量、道路、車速等條件下行時(shí)，往往可掛入較高的變速器檔位，也可掛入較低的檔位工作。此時(shí)只是發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)氣門開度和轉(zhuǎn)速或大或小而已，5可是發(fā)動(dòng)機(jī)在不同的工況下，燃料的消耗量是不一樣的。一般變速器具有四個(gè)或更多的檔位，駕駛員可根據(jù)情況選擇合適的檔位，使發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗量減小。汽車在某些情況下，如進(jìn)出停車場或車庫，或在較窄的路上掉頭等需要倒向行駛。然而，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)不能倒轉(zhuǎn)工作，因此在變速器設(shè)立倒檔。此外，變速器還設(shè)有空檔，可中斷動(dòng)力傳遞，以滿足汽車暫時(shí)停止行駛和對發(fā)動(dòng)機(jī)檢查調(diào)整的需要。1.4汽車變速器的設(shè)計(jì)方法和研究內(nèi)容在本次設(shè)計(jì)中，由于是對傳統(tǒng)的變速器進(jìn)行改進(jìn)性設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)中參考了一汽集團(tuán)的CA1051K26L4-3中型貨車的變速器，采用了鎖環(huán)式同步器的換檔方式18]。在設(shè)計(jì)中，我們除了對汽車變速器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的布置外，還運(yùn)用了材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等知識，對變速器的重要零件—軸和齒輪進(jìn)行受力分析，強(qiáng)度、剛度的校核，以及為這些零件選擇合理的工程材料和熱處理方法，同時(shí)也為變速器選擇合理的同步器和操縱機(jī)構(gòu)。通過參考CA1051K26L4-3中型貨車的變速器，對變速器進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)布置，校核軸和齒輪的強(qiáng)度、剛度，選擇材料和熱處理方法；后面的主要任務(wù)是繪制變速器的裝配圖和重要的零件圖，確定個(gè)零件的精度等級及其它參數(shù)；最后，是對整體論文的編寫整理整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的各種資料，以及對前期設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤做出修改。本設(shè)計(jì)是依據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)車型的變速器作為設(shè)計(jì)原型，在給定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，自己獨(dú)立設(shè)計(jì)出符合要求的中間軸式五檔變速器。其中本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分是檔位傳動(dòng)比的選擇及計(jì)算依據(jù)、齒輪參數(shù)的選擇計(jì)算及校核、二軸及中間軸的強(qiáng)度校核等。6第2章變速器的結(jié)構(gòu)方案的確定2.1變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)分析和布置方案的設(shè)計(jì)目前，汽車上采用的變速器結(jié)構(gòu)形式是多種多樣的，這是由于各國汽車的使用、制造、修理等條件不同，也是由于各種類型汽車的使用要求不同所決定的。盡管如此，一般變速器的結(jié)構(gòu)形式，仍具有很多共同點(diǎn)。各種機(jī)構(gòu)形式都有其各自的優(yōu)缺點(diǎn)，這些優(yōu)缺點(diǎn)隨主觀和客觀條件的變化而變化。因此，設(shè)計(jì)人員應(yīng)深入實(shí)際，收集資料，調(diào)查研究，對結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析比較，并盡可能地考慮到產(chǎn)品的系列化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化，最后確定較合適的方案。機(jī)械式變速器具有結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)效率高、制造成本低和工作可靠等優(yōu)點(diǎn)，故在不同形式的汽車上得到廣泛應(yīng)用[9。通常，有級變速器具有三個(gè)、四個(gè)、五個(gè)前進(jìn)檔；重型載貨汽車和重型越野車則采用多檔變速器，其前進(jìn)檔位數(shù)多大6～16個(gè)甚至20個(gè)。變速器檔位的增多可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用率、汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性和平均車速，從而可提高汽車的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。但檔位數(shù)的增多也使變速器的尺寸及質(zhì)量增大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本提高，操縱也復(fù)雜。某些轎車和貨車的變速器，采用僅在良好的路面和空載行駛時(shí)才使用的超速檔。采用傳動(dòng)比小于1(約為0.7～0.8)的超速檔，可充分地利用發(fā)動(dòng)機(jī)功率，降低單位行駛里程的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸總轉(zhuǎn)數(shù)，因而會(huì)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損，降低燃料消耗。但與傳動(dòng)比為1的直接檔比較，采用超速檔會(huì)降低傳動(dòng)效率。機(jī)械式變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括齒輪副的數(shù)目、齒輪的轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。2.1.1兩軸式變速器和中間軸式變速器的特點(diǎn)分析1.兩軸式變速器兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。其特點(diǎn)是：變速器輸出軸與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器采用弧齒錐齒輪或準(zhǔn)雙曲面齒輪，發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則采用斜齒圓柱齒輪；多數(shù)方案的倒檔傳動(dòng)常用滑動(dòng)齒輪，其他檔位均采用常嚙合齒輪傳動(dòng)。與中間軸式變速器相比，它具有軸和軸承黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)7數(shù)少，結(jié)構(gòu)簡單、輪廓尺寸小、易布置等優(yōu)點(diǎn)。此外，各中間檔因只經(jīng)一對齒輪傳遞動(dòng)力，故傳動(dòng)效率高，同時(shí)噪聲低。但兩軸式變速器不能設(shè)置直接檔，所以在高檔工作時(shí)齒輪和軸承均承載，工作噪聲增大且易損壞；受結(jié)構(gòu)限制其一檔速比不能設(shè)計(jì)的很大；對于前進(jìn)檔，兩軸式變速器輸入軸的傳動(dòng)方向與輸出軸的傳動(dòng)方向相反。2.中間軸式變速器中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)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)的汽車上。其特點(diǎn)是：變速器一軸后端與常嚙合齒輪做成一體。絕大多數(shù)方案的第二軸前端經(jīng)軸承支承在第一軸后端的孔內(nèi)，且保持兩軸軸線在同一條直線上，經(jīng)嚙合套將它們連接后可得到直接檔，使用直接檔，變速器齒輪和軸承及中間軸不承載，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)90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少。因?yàn)橹苯訖n的利用率要高于其他檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其他前進(jìn)檔位工作時(shí)，變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸、中間軸和第二軸之間的距離(中心距)不大的條件下，一檔仍然有較大的傳動(dòng)比；檔位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng)，檔位低的齒輪(一檔)可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動(dòng)；多數(shù)傳動(dòng)方案中除了一檔以外的其他檔位的換擋機(jī)構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或結(jié)合套換擋，還有各檔同步器或結(jié)合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。在除直接檔以外的其他檔位工作時(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)。2.1.2變速器倒檔布置方案分析確定倒檔齒輪的結(jié)構(gòu)及其軸的位置，應(yīng)與變速器的整體結(jié)構(gòu)方案同時(shí)考慮。倒檔設(shè)計(jì)在變速器的左側(cè)或右側(cè)在機(jī)構(gòu)上均能實(shí)現(xiàn)，不同之處是掛倒檔時(shí)駕駛員移動(dòng)變速桿的方向改變了。在結(jié)構(gòu)布置上，要注意的是在不掛入倒檔時(shí)，為了防止意外掛入倒檔，一般在掛倒檔時(shí)設(shè)有一個(gè)掛倒檔時(shí)需克服彈簧所產(chǎn)生的力，用來提醒駕駛員注意。倒檔齒輪不能與第二軸齒輪有嚙合的狀況。換倒檔時(shí)能順利換入倒檔，而不和其它齒輪與前進(jìn)檔位比較，倒檔使用率不高，而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒檔，故多數(shù)方案采用直齒滑動(dòng)齒輪方式換倒檔。為實(shí)現(xiàn)倒檔傳動(dòng)，有些方案利用在中間軸和第二軸上的齒輪傳動(dòng)路線中，加入一個(gè)中間傳動(dòng)齒輪的方案；也有利用兩個(gè)聯(lián)體齒輪方案的。前者雖然結(jié)構(gòu)簡單，但是中間傳動(dòng)齒輪的輪齒，是在最不利的正、負(fù)交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作；而后者是在較為有利的單向循環(huán)彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作，并使倒檔傳動(dòng)比略有增加。也有少數(shù)變速器采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜和使成本增加的8嚙合套或同步器方案換入倒檔。h)圖2-1倒檔布置方案圖2-1為常見的倒檔布置方案。圖2-1b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒檔時(shí)利用了中間軸上的一檔齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時(shí)有兩對齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換檔困難。圖2-1c所示方案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理。圖2-1d所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更為輕便，且能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比。圖2-le所示方案針對圖2-1c所示方案的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖2-1c所示方案。圖2-1f所示方案是將中間軸上的一、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖2-1g所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換檔更為輕便。為了充分利用空間，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒檔傳動(dòng)采用圖2-1h所示方案。其缺點(diǎn)是倒檔須各用一根變速器撥叉軸，致使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。故采用2-1a方案。2.1.3傳動(dòng)機(jī)構(gòu)布置中齒輪安排的分析確定各齒輪副的相對安裝位置對于整個(gè)變速器的結(jié)構(gòu)布置有很大的影響。各檔位置的安排應(yīng)考慮以下四個(gè)方面：1.整車總布置根據(jù)整車的總布置，對變速器輸入軸和輸出軸的相對位置和變速器的輪廓形狀以及換檔機(jī)構(gòu)提出要求。2.駕駛員的使用習(xí)慣有人認(rèn)為人們習(xí)慣于按檔的高低順序，由左到右或由右到9左排列來換檔。但是也有人認(rèn)為應(yīng)該將常用檔位放在中間位置。值得注意的是倒檔，雖然他是平常換檔序列之外的一個(gè)特殊檔位，然而卻是決定序列組合方案的重要環(huán)節(jié)。按習(xí)慣，倒檔最好與序列不接合。否則，從安全角度考慮，將倒檔與一檔放在一起較在五檔變速其中，倒檔與序列接合與不接合兩者比較，前者在結(jié)構(gòu)上可省去一個(gè)撥叉和一根變速滑桿，后者的布置適當(dāng)，則可使變速器的軸向長度縮短。3.提高平均傳動(dòng)效率為提高平均傳動(dòng)效率，在三軸式變速器中，普遍采用具有直接檔的傳動(dòng)方案，并盡可能地將使用時(shí)間最多的檔位設(shè)計(jì)成直接檔。4.改善齒輪受載狀況各檔齒輪在變速器中的位置安排，應(yīng)考慮齒輪的受載狀況。承受載荷大的低檔齒輪，一般安置在離軸承較近的地方，以較小軸的變形，使齒輪的重疊系數(shù)不致下降過多。變速器齒輪主要是因接觸應(yīng)力過高而造成表面點(diǎn)蝕損壞，因此將高檔齒輪安排在離兩支撐較遠(yuǎn)處較好。該處因軸的變形而引起齒輪的偏轉(zhuǎn)角較小，故齒輪的偏載也小。因?yàn)樽兯倨髟谝粰n和倒檔工作時(shí)有較大的力，所以無論是兩軸式變速器還是中間軸式變速器的低檔與倒檔，都應(yīng)當(dāng)布置在靠近軸的支承處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低檔到高檔順序布置各擋齒輪，這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝配。倒檔的傳動(dòng)比雖然與一檔的傳動(dòng)比接近，但因?yàn)槭褂玫箼n的時(shí)間非常短，從這點(diǎn)出發(fā)有些方案將一檔布置在靠近軸的支承處，然后再布置倒檔。此時(shí)在倒檔工作時(shí)，齒輪磨損與噪聲在短時(shí)間內(nèi)略有增加，與此同時(shí)在一檔工作時(shí)齒輪的磨損與噪聲有所減少。綜上所述，由于本次設(shè)計(jì)的為中型貨車變速器，布置形式采用發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)，變速器布置的空間較大，對變速器的結(jié)構(gòu)要求較高，要求運(yùn)行時(shí)噪聲要小，故選用三軸五檔變速器，并且五檔為直接檔。采用圖2-1d的倒檔布置形式。2.2變速器零、部件結(jié)構(gòu)方案分析確定變速器齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。與直齒圓柱齒輪比較，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn)；缺點(diǎn)是制造時(shí)工藝復(fù)雜，工作時(shí)有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪，盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加，并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒檔。變速器齒輪可以與軸設(shè)計(jì)為一體或與軸分開，然后用花鍵、過盈配合或者滑動(dòng)支黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)承等方式之一與軸連接。齒輪尺寸小又與軸分開，其內(nèi)徑直徑到齒根圓處的厚度b(圖2-2)影響齒輪強(qiáng)度。要求尺寸b應(yīng)該大于或等于輪齒危險(xiǎn)斷面處的厚度。為了使齒輪在結(jié)構(gòu)允許條件裝在軸上以后，保持足夠大的穩(wěn)定性，齒輪輪轂部分的寬度尺寸c,在結(jié)構(gòu)允許條件下應(yīng)盡可能取大些，至少滿足尺寸要求：C=(1.2～1.4)d,圖2-2變速器齒輪尺寸控制圖為了減小質(zhì)量，輪輻處厚度8應(yīng)在滿足強(qiáng)度條件下設(shè)計(jì)得薄些。圖3-2中的尺寸D可取為花鍵內(nèi)徑的1.25～1.40倍。齒輪表面粗糙度數(shù)值降低，則噪聲減少，齒面磨損速度減慢，提高了齒輪壽命。變速器齒輪齒面的表面粗糙度應(yīng)在R,0.40～0.80μm范圍內(nèi)選用。2.2.2變速器自動(dòng)脫檔機(jī)構(gòu)形式分析確定自動(dòng)脫檔是變速器的主要故障之一。由于接合齒磨損、變速器剛度不足以及振動(dòng)等原因，都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)脫檔。為解決這個(gè)問題，除工藝上采取措施以外，目前在結(jié)構(gòu)上采取措施且行之有效的方案有以下幾種：1.將兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開，如圖2-3a所示。這樣在嚙合時(shí)，使接合齒端部超過被接合齒的1～3mm。使用中兩齒接觸部分受到擠壓同時(shí)磨損，并在接合齒端部形成凸肩，可用來阻止接合齒自動(dòng)脫檔。2.將嚙合齒套齒座上前齒圈的齒厚切薄(切下0.3～0.6mm),這樣，換檔后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住，從而阻止自動(dòng)脫檔，如圖2-3b所示。3.將接合齒的工作面設(shè)計(jì)并加工成斜面，形成倒錐角(一般傾斜2～3°),使黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)接合齒面產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫檔的軸向力，如圖2-3c所示。這種方案比較有效，應(yīng)用較多。將接合齒的齒側(cè)設(shè)計(jì)并加工成臺階形狀，也具有相同的阻止自動(dòng)脫檔的效果。b)圖2-3防止自動(dòng)脫擋的機(jī)構(gòu)措施本章主要針對變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析和布置方案方案的確定以及變速器零、部件的結(jié)構(gòu)的確定，為下面的設(shè)計(jì)過程作鋪墊。第3章變速器主要參數(shù)的選擇3.1變速器檔位數(shù)目及各檔傳動(dòng)比3.1.1變速器檔位數(shù)目的確定對不同類型的汽車，具有不同的傳動(dòng)系檔位數(shù)，其原因在于它們的使用條件不同、對整車性能要求不同、汽車本身的比功率不同。而傳動(dòng)系的檔位數(shù)的多少對汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性影響很大。檔數(shù)多，可以使發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)常在最大功率附近的轉(zhuǎn)速工作，而且發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速變化范圍小，發(fā)動(dòng)機(jī)平均功率高，故可提高汽車的動(dòng)力性。即提高汽車的加速能力和爬坡能力。檔數(shù)多也增加了發(fā)動(dòng)機(jī)在低油耗區(qū)工作的可能性，因而提高了汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性。檔數(shù)多少還影響相鄰的低檔與高檔間傳動(dòng)比的比值。檔數(shù)多，則此比值小，換檔容易。相鄰的低檔與高檔間傳動(dòng)比的比值不應(yīng)大于1.8,而且高檔區(qū)相鄰檔位之間的傳動(dòng)比比值要比低檔區(qū)相鄰檔位之間的比值小。檔數(shù)多的缺點(diǎn)是使變速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、質(zhì)量增大、操縱不輕便等。發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率車輪滾動(dòng)半徑發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩額定轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)矩時(shí)轉(zhuǎn)速最高車速總質(zhì)量最大功率時(shí)轉(zhuǎn)速3.1.2主減速比的確定u, 汽車行駛速度(km/h); 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(r/min);r車輪滾動(dòng)半徑(m):i、主減速器傳動(dòng)比。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)a——轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)α=1.1～1.3n,——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩轉(zhuǎn)速(r/min);轉(zhuǎn)矩適應(yīng)系數(shù)a=1.1～1.3;由公式(3.2)和(3.3)得到發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速3.1.3變速器一檔傳動(dòng)比的確定在選擇最低檔傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動(dòng)車輪和地面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車輪的滾動(dòng)半徑等來綜合考慮來確定。汽車爬坡時(shí)車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎與路面間的滾動(dòng)阻力及爬坡阻力。故有：一般貨車的最大爬坡度約為30%,即α=16.7°則由最大爬坡度要求的變速器1擋傳動(dòng)比為：=5.313根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與路面的附著條件：可求得變速器一檔傳動(dòng)比為：=6.0063.1.4變速器各檔傳動(dòng)比的確定變速器各檔傳動(dòng)比之間的關(guān)系基本是幾何級數(shù)，故相鄰檔位傳動(dòng)比比值就是幾何級數(shù)的公比；但是實(shí)際上與理論值略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的合理匹配。此變速器的最高檔為直接檔，其傳動(dòng)比為1.0,一檔傳動(dòng)比初選為5.625中間各檔的傳動(dòng)比按理論公(其中n為檔位數(shù))求得公比。ig?=ig/q=5.625/1.54=3.653ig=i/q3=5.625/1.543=1.543.2變速器中心距的確定對中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距A;對兩軸式變速器，將變速器輸入軸與輸出軸線之間的距離稱之為變速器中心距A。它是一個(gè)基本參數(shù)，其大小不僅對變速器的外形尺寸、體積和質(zhì)量大小有影響，而且對輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。中心距越小，輪齒的接觸應(yīng)力越大，齒輪壽命越短。因此，最小允許中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強(qiáng)度來確定。變速器軸經(jīng)軸承安裝在殼體上，從布置變速器的可能與方便和不因同一垂直面上的兩軸承孔之間的距離過小而影響殼體的強(qiáng)度考慮，要求中心距取大些。此外，受一檔小齒輪齒數(shù)不能過少的限制，要求中心距也要取大些。還有，變速器中心距取得過小，會(huì)使變速器長度增加，并因此使軸的剛度被削弱和使齒輪的嚙合狀態(tài)變壞。中間軸式變速器的中心距A(mm)可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計(jì)而得出的經(jīng)驗(yàn)公式初選，經(jīng)驗(yàn)公式為：也可以由發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩按下式直接求出：14.5～16.0;對商用車取17.0～19.5A=K√T綜上所述，初選中心距4=110mm。3.3變速器的外形尺寸變速器的外形尺寸主要指變速器的軸向尺寸，其軸向尺寸與檔位數(shù)、齒輪型式、換檔機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)型式等都有直接關(guān)系，設(shè)計(jì)初可根據(jù)中心距a的尺寸參照下列關(guān)系式初選。商用車變速器殼體的軸向尺寸可參考下列數(shù)據(jù)選用：四檔五檔六檔(3.2～3.5)A此變速器為五檔，故外形尺寸為(2.7～3.0)a=291～330mm3.4變速器的齒輪參數(shù)的確定3.4.1齒輪齒數(shù)確定變速器齒輪齒數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮：1.盡量符合動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性等對各檔傳動(dòng)比的要求；2.最少齒數(shù)不應(yīng)產(chǎn)生根切。通常，變速器中間軸一檔齒輪是齒數(shù)最少的齒輪，此齒輪不應(yīng)產(chǎn)生根切，而且齒根圓直徑應(yīng)大于中間軸直徑；3.互相嚙合的齒輪，齒數(shù)間不應(yīng)有公因數(shù)，速度高的齒輪更應(yīng)注意這點(diǎn)；4.齒數(shù)多，可降低齒輪傳動(dòng)的躁聲。3.4.2齒輪模數(shù)齒輪模數(shù)由輪齒的彎曲疲勞強(qiáng)度或最大載荷作用下的靜強(qiáng)度所決定。選擇模數(shù)時(shí)應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時(shí)將降低變速器的噪聲，而為了減小變速器的質(zhì)量，則應(yīng)增大模數(shù)并減小齒寬和中心距。降低噪聲水平對轎車很重要，而對載貨汽車則應(yīng)重視減小質(zhì)量。直齒輪模數(shù)K?！獞?yīng)力集中系數(shù)，直齒齒輪取1.65;k,——摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪取1.1,被動(dòng)齒輪取0.9z——齒輪齒數(shù)；K——齒寬系數(shù)，直齒齒輪取4.4～7.0;黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)斜齒輪法向模數(shù)K?！獞?yīng)力集中系數(shù)，斜齒齒輪取1.5;K?！Σ亮τ绊懴禂?shù)，主動(dòng)齒輪取1.1,被動(dòng)齒輪取0.9;K——齒寬系數(shù)，斜齒齒輪取7.0～8.6;y——齒形系數(shù)，見圖3-1;[o]=100～250MPa。應(yīng)盡量統(tǒng)一，多采用折衷方案。表3.1給出了汽車變速器齒輪模數(shù)范圍。表3.1汽車變速器齒輪的法向模數(shù)(mm)車型乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/L貨車的最大總質(zhì)量m。/6.0<m?！?4.0m。>14.0模數(shù)m./mm設(shè)計(jì)時(shí)所選模數(shù)應(yīng)符合國標(biāo)GB1357-78規(guī)定(表3.1)并滿足強(qiáng)度要求。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)表3.2汽車變速器常用齒輪模數(shù)(mm)一系列二系列—圖3-1齒形系數(shù)y(當(dāng)載荷作用在齒頂，α=20°,f。=1.0)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m。在1.8～14.0t的貨車為2.0~3.5mm;總質(zhì)量m。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，有利于換檔。由表3.1和表3.2并且參照同類車型選取模數(shù)3.4.3齒形、壓力角及螺旋角壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。變速器齒輪用20°,嚙合套或同步器的接合齒壓力角用30°。斜齒輪在變速器中得到廣泛的應(yīng)用。選斜齒輪的螺旋角，要注意它對齒輪工作噪黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)聲齒輪的強(qiáng)度和軸向力的影響。從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā)，不希望用過大的螺旋角；而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，應(yīng)選用較大螺旋角。斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用：兩軸式變速器為：20°~30°中間軸式變速器為：22°~34°貨車變速器：18°~34°汽車變速器的齒形、壓力角及螺旋角按表3.3選取。表3.3汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角車型齒形壓力角α螺旋角β轎車高齒并修形的齒形14.5°,15°,16°,16.5°25°~45一般貨車GB1356-78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形18°~26重型車GB1356-78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形低檔、倒檔齒輪22.5°,25小螺旋角在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)的受力均勻程度等均有影響?？紤]到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減少質(zhì)量，應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面，齒寬減小使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，此時(shí)雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予補(bǔ)償，但這時(shí)軸承承受的軸向力增大，使其壽命降低。齒寬窄又會(huì)使齒輪的工作應(yīng)力增加。選用寬些的齒寬，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻造成偏載，導(dǎo)致承載能力降低，并在齒寬方向磨損不均勻。通常根據(jù)齒輪模數(shù)m(mn)的大小來選定齒寬直齒b=k,m,k。為齒寬系數(shù)，取為4.5～8.0;斜齒b=km,,k取為6.0～8.5。采用嚙合套或同步器換檔時(shí)，其接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為2～4mm。第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)k。可取大些，使接觸線長度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動(dòng)平穩(wěn)性和齒輪壽命。對于模數(shù)相同的各檔齒輪，檔位低的齒輪的齒寬系數(shù)取的稍大。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)3.4.5齒頂高系數(shù)齒頂高系數(shù)對重合度、輪齒強(qiáng)度、工作噪聲、輪齒相對滑動(dòng)速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小，則齒輪重合度小，工作噪聲大；但因輪齒受到的彎矩減小，輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此，從前因齒輪加工精度不高，并認(rèn)為輪齒上受到的載荷集中齒頂上，所以曾采用過齒頂高系數(shù)為0.75～0.80的短齒制齒輪。我國規(guī)定，齒頂高系數(shù)取為1.00。3.4.6齒輪的修正為了改善齒輪傳動(dòng)的某些性能，常對齒輪進(jìn)行修正。修正的方法有三種：1.加工時(shí)改變刀具與齒輪毛坯的相對位置，又稱變位；2.改變刀具的原始齒廓參數(shù)；3.改變齒輪齒廓的局部漸開線，又稱修形。齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。高度變位可增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度想接近的程度。高度變位齒輪副的缺點(diǎn)是不能同時(shí)增加一對齒輪的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又避免了其缺點(diǎn)。有幾對齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會(huì)因保證各檔傳動(dòng)比的需要，使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為保證各對齒輪有相同的中心距，此時(shí)應(yīng)對齒輪進(jìn)行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒輪副采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動(dòng)或高度變位時(shí)，則對齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用的較多。對斜齒輪傳動(dòng)，還可通過選擇合適的螺旋角來達(dá)到中心距相同變速器齒輪是在承受循環(huán)負(fù)荷的條件下工作，有時(shí)還承受沖擊負(fù)荷。對于高檔齒輪，其主要損壞形勢是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強(qiáng)度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些，這樣兩齒輪的齒輪漸開線離基圓較遠(yuǎn)，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強(qiáng)度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)總變位系數(shù)越小，一對齒輪齒根總厚度越薄，齒根越弱，抗彎強(qiáng)度越低。但是由于輪齒的剛度較小，易于吸收沖擊振動(dòng)，故噪聲要小些。根據(jù)上述理由，為降低噪聲，對于變速器中除去一、二檔和倒檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動(dòng)。3.5變速器各檔齒輪齒數(shù)的分配圖3-3變速器傳動(dòng)示意圖在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動(dòng)比和傳動(dòng)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是，各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該盡可能不是整數(shù)，以使齒面磨損均勻。3.5.1確定一檔齒輪的齒數(shù)3.5.2對中心距A進(jìn)行修正因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和z。后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的z,和齒輪變位系數(shù)重新計(jì)算中心距A,再以修正后的中心距?作為各檔齒輪齒數(shù)分配的依對一檔齒輪進(jìn)行角度變位：確定實(shí)際螺旋角β:端面壓力角α:中心距變動(dòng)系數(shù)λn:變位系數(shù)之和與：計(jì)算一檔齒輪13、14參數(shù)：h?=(h+ξ-σn)m。=(1+0.36-0.2425)×4=4.47mm黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)齒根圓直徑：da4=d?+2h?=56.07+2×4.47=65.01mmdg=d?-2h=163.93-2×5.48d/?=d?-2h,?=56.07-2×5.56=48.95mm3.5.3確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)由式(3.15)求出常嚙合傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比常嚙合傳動(dòng)齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等，即對常嚙合齒輪進(jìn)行角度變位：確定實(shí)際螺旋角β:端面嚙合角a;:中心距變動(dòng)系數(shù)λn:變位系數(shù)之和ξ:計(jì)算常嚙合齒輪1、2參數(shù)：d=d?+2h?=74.8+2×4.06=82.92mmd?=d?+2h??=145.2+2×3.18=151.56mm黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)d?=d?-2h,?=145.2-2×4.52=136.16mm3.5.4確定其他各檔的齒數(shù)對二檔齒輪進(jìn)行角度變位：確定實(shí)際螺旋角β:理論中心距A。:端面壓力角α:端面嚙合角a;:計(jì)算二檔齒輪7、8參數(shù)：d?=d?+2h,?=142.6+2×2.71=148.02mmd=d?+2h??=577.4+2×3.72=84.84mmdrg=d?-2hrg=77.4-2×3.64=70.12mm黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)2.三檔齒輪為斜齒輪，模數(shù)m。=3.5mm,初選β=24°端面壓力角α:5?=5x-5=0.45計(jì)算三檔齒輪5、6參數(shù)：h??=(h+ξ-σ,)m。=(1+0.43-0.65)×3.5=2.73mmhs=(h+c-5s)m。=(1+0.25-0.45)×3.5=2.8mmhe=(h+c1-56)m。=(1+0.25-0.43)×3.5=2.87mmd?=d?+2h??=100.35+2×2.73=105.81mm對二檔齒輪進(jìn)行角度變位：確定實(shí)際螺旋角β:中心距變動(dòng)系數(shù)λn:計(jì)算二檔齒輪3、4參數(shù)：h?=(h齒頂圓直徑：ha=(h+c?-ξ?)m。=(1+0.25-0.11)×3.5=3.99mmh=(2h+c-0)m。=(2+0.5-0.33)×3.5=6.725mmd=d?+2h?=94.83+2×2.73=100.29d?=d?+2h??=125.17+2×1.995=129.16mmd?=d?-2h??=94.83-2×3.99=86.85mm3.5.5確定倒檔齒輪齒數(shù)=74mm為保證倒檔齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪9和11的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙，則齒輪9的齒頂圓直徑D。應(yīng)為=2×110—4×(14+2)-1=155黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)為了保證齒輪9和11的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙，取z。=35參照同類車型齒輪zio一般齒數(shù)小于zi?,i值與i?值相近，取zio=21=112mm=5.315查表得ξ=0.4,ξ?=-0.4==23×4=92mmho=(h+ξ。)m=(1-0.4)×4=2.4mmh=(h+5)m=(1+0.4)×4=5.6mmhu=(h+ξn)m=(1+0.4)×4=5.6mm黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)h,o=(h+c?-5。)m=(1+0.25+0.4)×4h,o=(h+c?-5)m=(1+0.25-0.4)×4=3.4mmhm=(h+c?-5n)m=(1+0.25-0.4)×4=3.4mmhμ=(h+c1-ξ)m=(1+0.25+0.4)×4h=(2h?+c?)m=(2+0.25)×4=10mmd?=d?+2h?=84+2×5.6=95.2mmda=d+2h。=56+2×5.6=67.2mmda?=d?+2h?=92+2×2.4=96.8mmd-o=d-2h-=84-2×3.4=77.2mmdu=du-2hu=56-2×3.4=49.2mmdμ=d?-2h3.6本章小結(jié)本章首先根據(jù)所學(xué)汽車?yán)碚摰闹R計(jì)算出主減速器的傳動(dòng)比，然后計(jì)算出變速器的各檔傳動(dòng)比；接著確定齒輪的參數(shù)，如齒輪的模數(shù)、壓力角、螺旋角、齒寬、齒頂高系數(shù)；介紹了齒輪變位系數(shù)的選擇原則，并根據(jù)各檔傳動(dòng)比計(jì)算各檔齒輪的齒數(shù)，根據(jù)齒數(shù)重新計(jì)算各檔傳動(dòng)比，同時(shí)對各檔齒輪進(jìn)行變位。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第4章變速器齒輪的設(shè)計(jì)及校核4.1齒輪的材料選擇4.1.1齒輪壞損形式及避免錯(cuò)失變速器齒輪的損壞形式主要有三種：齒輪折斷、齒面點(diǎn)蝕、齒面膠合。1.齒輪折斷齒輪在嚙合過程中，輪齒表面承受有集中載荷的作用?？梢园演嘄X看作懸臂梁，輪齒根部彎曲應(yīng)力很大，過渡圓角處又有應(yīng)力集中，故輪齒根部很容易發(fā)生斷裂。齒輪折斷有兩種情況，一種是齒輪受到足夠大的突然載荷的沖擊作用，導(dǎo)致齒輪斷裂，這種破壞的斷面為粗粒狀。另一種是受到多次重復(fù)載荷的作用，齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，裂縫逐漸擴(kuò)展到一定深度后，齒輪突然折斷。這種破壞的斷面在疲勞斷裂部分呈光滑表面，在突然斷裂部分呈粗粒狀表面。變速器中齒輪的折斷以疲齒面點(diǎn)蝕是閉式齒輪傳動(dòng)經(jīng)常出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪傳動(dòng)齒輪在潤滑油中工作，齒面長期受到脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用，會(huì)逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。面裂縫中充滿了潤滑油，嚙合時(shí)，由于齒面互相擠壓，裂縫中油壓增高，使裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，最后導(dǎo)致齒面表層一塊塊剝落，齒面出現(xiàn)大量扇形小麻點(diǎn)，這就是齒面點(diǎn)蝕現(xiàn)象。若以節(jié)圓為界，把齒輪分為根部及頂部兩段，則靠近節(jié)圓的跟部齒面處，較靠近節(jié)圓的頂部齒面處點(diǎn)蝕嚴(yán)重；兩個(gè)互相嚙合的齒輪中，主動(dòng)的小齒輪點(diǎn)蝕嚴(yán)重。點(diǎn)蝕的后果不僅是齒面出現(xiàn)許多小麻點(diǎn)，而且由此使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)載荷，也可能引起輪齒折斷。3.齒面膠合高速重載齒輪傳動(dòng)、軸線不平行的螺旋齒輪傳動(dòng)及雙曲面齒輪傳動(dòng)，由于齒面相對滑動(dòng)速度大，接觸壓力大，使齒面間滑動(dòng)油模破壞，兩齒面間金屬材料直接接觸，局部溫度過高，互相熔焊粘聯(lián)，齒面沿滑動(dòng)方向形成撕傷痕跡，這種損壞形式叫膠合。在汽車變速器齒輪中，膠合損壞情況不多。增大輪齒根部齒厚，加大齒根圓角半徑，采用高齒，提高重合度，增多同時(shí)嚙合的輪齒對數(shù)，提高輪齒柔度，采用優(yōu)質(zhì)材料等，都是提高輪齒彎曲疲勞強(qiáng)度的措施。合理選擇齒輪參數(shù)及變位系數(shù)，增大齒廓曲率半徑，降低接觸應(yīng)力，提高齒面強(qiáng)度等，可提高齒面的接觸強(qiáng)度。采用黏度大、耐高溫、耐高壓的潤滑油，提高油膜強(qiáng)度，提高齒面強(qiáng)度，選擇適當(dāng)?shù)凝X面表面處理方法和鍍層等，是防止齒面膠合的措施。齒輪材料的種類很多，在選擇時(shí)應(yīng)考慮的因素也很多，下述幾點(diǎn)可供選擇材料時(shí)1.齒輪材料必須滿足工作條件的要求。例如，用于飛行器上的齒輪，要滿足質(zhì)量輕、傳動(dòng)功率達(dá)和可靠性高的要求，因此必須選擇力學(xué)性能高的合金鋼；礦山機(jī)械中的齒輪傳動(dòng)，一般功率很大、工作速度較低、周圍環(huán)境中粉塵行量極高，因此往往選擇鑄鋼或鑄鐵等材料；家用及辦公用的機(jī)械的功率很小，但要求傳動(dòng)平穩(wěn)、低噪聲或無噪聲、以及能再少潤滑貨物潤滑狀態(tài)下正常工作，因此常選用工程塑料作為齒輪材料?？傊ぷ鳁l件的要求是選擇齒輪材料時(shí)首先應(yīng)考慮的因素。2.應(yīng)考慮齒輪尺寸的大小、毛坯成型方法及熱處理和制造工藝。大尺寸的齒輪一般采用鑄造毛坯，可選用鑄鋼或鑄鐵作為齒輪材料。中等或中等以下尺寸要求較高的齒輪常選用鍛造毛坯，可選擇鍛鋼制作。尺寸較小而要求不高時(shí)，可選用圓鋼作毛坯。齒輪表面硬化的方法有：滲碳、氮化和表面淬火。采用滲碳工藝時(shí)，應(yīng)選用低碳鋼或低碳合金鋼作齒輪材料；氮化鋼和調(diào)質(zhì)鋼能采用氮化工藝；采用表面淬火時(shí)，對材料沒有特別的要求。不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作載荷平穩(wěn)或輕度沖擊下工作的齒輪，不能承受大的沖擊載荷；調(diào)制碳鋼可用于制作在中等沖擊載荷下工作的齒輪。4.合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。5.飛行器中的齒輪傳動(dòng)，要求齒輪尺寸盡可能小，應(yīng)采用表面硬化處理的高強(qiáng)度合金鋼。金屬制的軟齒面，配對兩輪齒面的硬度差應(yīng)保持為30～50HBS或更多。當(dāng)小齒輪與大齒輪的齒面具有較大的硬度差(如小齒輪齒面為淬火并磨制，大齒輪齒面為常化或調(diào)質(zhì)),從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。因此，當(dāng)配對的兩齒輪齒面具有較大的硬度差時(shí)，大齒輪的解除疲勞許用盈利可提高約20%,但應(yīng)注意硬度高的齒面，粗黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)糙度值也要相應(yīng)地減小。現(xiàn)在汽車變速器齒輪的常用材料是20CrMnTi,也有采用20Mn2TiB,20MnVB20MnCr5的。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)化材料晶粒。為消除內(nèi)應(yīng)力，還要進(jìn)行回火。4.2計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為245N·m,齒輪傳動(dòng)效率99%,離合器傳動(dòng)效率98%,軸承傳動(dòng)效率96%。I軸：T?=TT=245×98%×96%=230.496N-m二檔T?=T?ni,=425.241×0.96×0.99×35/19=744.485N-m三檔T=T?n=425.241×0.96×0.99×31/26=481.87N·n四檔T=T?ni=425.241×0.96×0.99×25/33=306.174N-m倒檔T=T?(n7)3i-ni4.3齒輪的強(qiáng)度計(jì)算汽車的變速器齒輪使用條件是相似的。此外，汽車變速器齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級別、支撐方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或磨齒精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于7級。因此，比用于通用齒輪強(qiáng)度公式更為簡化一些的計(jì)算公式來計(jì)算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。1.直齒輪彎曲應(yīng)力公式為：黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)b——齒寬(mm);t——端面齒距(mm),t=πm;m——模數(shù)；y——齒形系數(shù)，如圖4-1所示。Zn.*圖4-1齒形系數(shù)圖因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑·=…,式中z為齒數(shù)，所以將上述有關(guān)參數(shù)代入式后得：彎曲應(yīng)力在400～850MPa范圍，貨車可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒檔齒輪的許用應(yīng)力取下限。2.斜齒輪的彎曲應(yīng)力公式為t——法向齒距(mm),t=πm。;將上述有關(guān)參數(shù)代入公式后，可得到斜齒輪的彎曲應(yīng)力公式為：高擋齒輪，許用應(yīng)力在180～350MPa范圍，對貨車為100～250MPa范圍。4.3.2輪齒接觸應(yīng)力F——齒面上的法向力(N),p,p?——主動(dòng)及被動(dòng)齒輪節(jié)圓處齒廓曲率半徑(mm)直齒輪——p。=r,sina,p?=r,sina。、r,——主動(dòng)及被動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑(mm)oom——直齒輪模數(shù)黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)z——斜齒輪當(dāng)量齒數(shù)觸應(yīng)力見表4.1。表4.1變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一檔和倒檔常嚙合齒輪和高檔1300～1400650～7004.3.3各檔齒輪的強(qiáng)度計(jì)算校核1.計(jì)算倒檔直齒輪9,10,11,12的彎曲應(yīng)力=4mm,z,=35,z?=21,z?=14,z=23,y。=0.12,y。=4mm,=585.91MPa<400～850MPa=580.10MPa<400～850MPa黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)=582.15MPa<400～850MPa=690.00MPa<400～850MPa2.計(jì)算一檔斜齒輪13,14的彎曲應(yīng)力z=38,z?=13,y?=0.146,y?=0.157,T=1181.359N·m,T?=425.241N·m,=245.501MP?<100～250MPa=240.214MPa<100～250MPa3.計(jì)算二檔斜齒輪7,8的彎曲應(yīng)力z,=35,z.=19,y,=0.153,y,=0.157,T=744.485Nm,T,=425.241N·m,β,=23.01°,m=3.75mm,K。=6.0=193.102MP?<100～250MPa=198.003MPa<100～250MPa4.計(jì)算三檔斜齒輪5,6的彎曲應(yīng)力m,=3.5mm,k=6.0=150.358MPa<100～250MPa=160.045MPa<100～250MPa5.計(jì)算四檔斜齒輪3,4的彎曲應(yīng)力z?=25,z=33,y?=0.151,y.=0.143,T=306.174N·m,r,=425.241N·m,β=22.67°,m=3.5mm,K。=6.0=138.905MPa<100～250MPa=154.33MPa<100～250MPa6.計(jì)算常嚙合齒輪1,2的彎曲應(yīng)力z?=17,z?=33,y?=0.162,y?=0.158,T=230.496N-m,T?=425.241N-m,β?=24.62°,m,=4mm,k=7.0=81.091MP?<100～250MPa=79.020MPa<100～250MPa7.計(jì)算一檔斜齒輪13,14的接觸應(yīng)力z=38,z=13,z=47.66,z=16.31,T=1181.359N·m,T?=425.241N·m,β=21.99°,K=6.0,m,=4mm=1221.44MPa<1900～2000MPa=1253.03MPa<1900～2000MPa8.計(jì)算二檔斜齒輪7,8的接觸應(yīng)力2,=35,z=19,z,=44.88,z=24.37,T=744.485N-m,T?=425.241N-m,β?=23.01°,=945.36MPa<1300～1400MPa=969.79MPa<1300～1400MPa9.計(jì)算三檔斜齒輪5,6的接觸應(yīng)力zs=31,z?=26,zs=41.57,z=34.87,T?=481.87N·m,T?=425.241N-m,β?。=24.93°,=790.26MPa<1300～1400MP。=810.62MPa<1300～1400MP,10.計(jì)算四檔斜齒輪3,4的接觸應(yīng)力z?=25,z?=33,z=31.82,zm=42.00,T=306.174N-m,T?=425.241N-m,β=22.67°,K。=6.0,m,=3.5mm=826.01MPa<1300～1400MPa=736.33MPa<1300～1400MP11.常嚙合斜齒輪1,2的接觸應(yīng)力z?=17,z?=33,z=22.63,z?=43.92,T?=230.496N-m,T?=425.241N-m,β=24.62°,=673.72MPa<1300～1400MPa黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)=656.80MPa<1300～1400MPa12.計(jì)算倒檔直齒輪9,10,11,12的接觸應(yīng)力T=663.959Nm==4×21=84mm==4×14=56mm==4×23=92mm=1126.70MPa<1900～2000MPa黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)=1185.50MPa<1900～2000MPa=1426.70MPa<1900～2000MPa=1390.87MPa<1900～2000MPa4.4計(jì)算各檔齒輪的受力1.一檔斜齒輪13,14的受力d?=163.93mm,d=56.07mm,T?=1181.359Nm,T,=452.241N·m,βFa=Ftanβ?-4=11412.97tan21.99°=4608.82NF?=Ftanβ?-?=15168.20tan21.99°=61252.二檔斜齒輪7,8的受力d,=142.60mm,d?=77.40mm,T=744.485Nm,T?=425.241N·m,β,=21.99°=23.01°F?=Ftanβ?g=10441.58tan23.01”=4434.34NF=Ftanβ?g=10988.14tan23.01“=4666.45N3.三檔齒輪5,6的受力ds=119.65mm,d?=100.35mm,T?=481.87N-m,T?=425.241N-m,β?=24.93°F?s=Ftanβs=8054.66tan24.93°=3743.98NF?=Ftanβs?=8475.16tan24.93°=3939.43Nd?=94.83mm,d?=125.17mm,T?=306.174N-m,T?=425.241N-m,β?=22.67*F?=Ftanβ?=6457.32tan22.67°=2697.18NF??=F?tanβ?-4=6794.62tan22.67°=2838.07Nd?=74.80mm,d?=145.20mm,T?=230.496N·m,T?=425.241N-m,β=24.62°F=Ftanβ-?=6162.99tan24.62“=2824.24NF?=Ftanβ?=5857.31tan24.62“=2684.16N6.倒檔齒輪9,10,11,12的受力Fd,=140mm,d=84mm,d=56mm,d=92mm,T=999.546N·m,T,=425.241N-m,T?=663.959N·mF=Ftana=14279.23tan20°=5197.22NF,1=Ftana=15808.55tan20°=5753.84NF=Ftana=15187.18tan20°=5527.68NF=Ftana=14433.89tan20°=5253.51N4.5本章小結(jié)本章首先簡要介紹了齒輪材料的選擇原則，即滿足工作條件的要求、合理選擇材料配對、考慮加工工藝及熱處理，然后計(jì)算出各檔齒輪的轉(zhuǎn)矩。計(jì)算輪齒的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力。最后計(jì)算出各檔齒輪所受的力，為下章對軸及軸承進(jìn)行校核做準(zhǔn)備。黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)第5章變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)及校核5.1軸的設(shè)計(jì)變速器在工作是承受力扭矩、彎矩，因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。軸的鋼的不足，在負(fù)荷作用下，軸會(huì)產(chǎn)生過大的變形，影響齒輪的正常嚙合，產(chǎn)生過大的噪聲，并會(huì)降低齒輪的使用壽命。這一點(diǎn)很重要，與其它零件的設(shè)計(jì)不同。設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)主要考慮以下幾個(gè)問題：軸的結(jié)構(gòu)形狀，軸直徑、長度、軸的強(qiáng)的和剛度，軸上花鍵型式和尺寸。軸的結(jié)構(gòu)主要依據(jù)變速器結(jié)構(gòu)布置的要求，并考慮加工工藝，裝配工藝而最后確軸的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)保證齒輪、同步器部件及軸承等安裝、固定。并與工藝要求有密切關(guān)系。在三軸式變速器中，第一軸通常和齒輪做成一體，前端支承在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪內(nèi)腔的軸承上。其直徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。公差一般選f6。第二軸前頸通過軸承安裝在第一軸常嚙合齒圈的內(nèi)腔里，它受齒輪徑向尺寸的限制，前軸頸上安裝長或短圓柱滾子軸承或滾針軸承或散滾針軸承。第二軸各檔齒輪與軸之間有相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，無論裝滾針軸承、襯套還是鋼件對鋼件直接接觸