汽車、奇瑞A3轎車兩軸式五擋手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)含8張CAD圖,汽車,A3,轎車,兩軸式五擋,手動(dòng),變速器,設(shè)計(jì),CAD
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奇瑞A3汽車手動(dòng)變速器設(shè)計(jì)
摘 要?
???
變速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中比較關(guān)鍵的部件，它的設(shè)計(jì)好壞將直接影響到汽車的實(shí)際使用性能。變速器用來(lái)改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在原地起步，爬坡，轉(zhuǎn)彎，加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利工況范圍內(nèi)工作。變速器設(shè)有空擋和倒擋。需要時(shí)變速器還有動(dòng)力輸出功能。
因?yàn)樽兯傧湓诘蜋n工作時(shí)作用有較大的力，所以一般變速箱的低檔都布置靠近軸的后支承處，然后按照從低檔到高檔順序布置各檔位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性，又能保證裝配容易。變速箱整體結(jié)構(gòu)剛性與軸和殼體的結(jié)構(gòu)有關(guān)系。一般通過(guò)控制軸的長(zhǎng)度即控制檔數(shù)，來(lái)保證變速箱有足夠的剛性。
本文設(shè)計(jì)研究了兩軸式五擋手動(dòng)變速器，主要分為設(shè)計(jì)和校核兩大部分。對(duì)變速器的工作原理做了闡述，變速器的各擋齒輪和軸做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)計(jì)算，并進(jìn)行了強(qiáng)度校核，對(duì)一些標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行了選型。變速器的傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)并講述了變速器中各部件材料的選擇。
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關(guān)鍵詞：手動(dòng)變速器?齒輪?軸?傳動(dòng)比 校核強(qiáng)度?
ABSTRACT
??Transmission is more cruical in automotive driveline components, it is dseigned to ditectly affect the quality of the actual use of performance automobiles. Transmission to change the engine reached on the driving wheel torque and speed, is aimed at marking start, climbing, turning, accelerate various driving conditions, the car was different traction and speed Meanwhile engine in the most favorable working conditions within the scope of the work. And the trans mission in neutral gear with reverse gear. Transmission also need power output function.
Gearbox because of the low-grade work at a larger role, In general, the low-grade gearbox layout are close to the axis after support, Following from low-grade to high-grade order of the layout of stalls gear. This will not only allow axis are large enough for a rigid, but also ensures easy assembly. Gear box overall structure and rigid axle and the shell structure of relations. Generally through the control shaft length control over several stalls to ensure that adequate gear box rigid.
This paper describes the design of Chery A3 car two-axis five block manual trans mission, The design is divided into two parts and check the transmission principle of work elaborated, Transmission of the gear shaft and do a detailed design, and the intensity of a school. For some standard parts for the selection. Transmission Trans mission program design. A brief description of the trans mission of all components of the material choice.
Keywords?:Manual?transmission???Gear? ?Shaft?? Transmission ratio Check the strength ??
目????錄
?
摘 要? I
ABSTRACT II
第一章 緒 論 1
1.1?變速器的發(fā)展現(xiàn)狀 1
1.2?研究的目的、依據(jù)和意義 2
第二章 變速器的總體方案設(shè)計(jì) 3
2.1畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求 3
2.2變速器的功用及設(shè)計(jì)要求 3
2.3變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式選擇與結(jié)構(gòu)分析 3
2.3.1三軸式變速器與兩軸式變速器 4
2.3.2倒檔傳動(dòng)方案 5
第三章?變速器主要參數(shù)的選擇 7
3.1?設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)?????? 7
3.2?變速器各擋傳動(dòng)比的確定 7
3.3?中心距A的選擇 7
3.4齒輪參數(shù) 7
3.4.1模數(shù) 7
3.4.2?壓力角a? 8
3.4.3?螺旋角β??? 8
3.4.4?齒寬b? 8
3.4.5?齒頂高系數(shù)? 8
第四章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核? 9
4.1?齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算???? 9
4.1.1?各擋齒輪齒數(shù)的分配? 9
4.1.2?齒輪材料的選擇原則? 14
4.1.3?計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩? 15
4.2?輪齒的校核? 15
4.2.1?輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算? 15
4.2.2?輪齒接觸應(yīng)力σj 18
第五章 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算及軸承的選擇與校核 23
5.1?軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 23
5.1.1?軸的工藝要求? 23
5.1.2?初選軸的直徑? 23
5.1.3?軸的強(qiáng)度計(jì)算? 23
5.2?軸承的選擇及校核 28
5.2.1?輸入軸的軸承選擇與校核 28
5.2.2?輸出軸軸承校核 29
第六章??變速器同步器的設(shè)計(jì) 31
6.1、?同步器的結(jié)構(gòu) 31
6.2、??同步環(huán)主要參數(shù)的確定 32
6.2.1、?同步環(huán)錐面上的螺紋槽?? 32
6.2.2??錐面半錐角α 33
6.2.3??摩擦錐面平均半徑R 33
6.2.4??錐面工作長(zhǎng)度b 33
6.2.5??同步環(huán)徑向厚度 33
6.2.6??鎖止角β 34
6.2.7??同步時(shí)間t 34
第七章??變速器的操縱機(jī)構(gòu) 35
結(jié)??論 36
致??謝 37
參考文獻(xiàn)? 38
V
第一章 緒 論
1.1?變速器的發(fā)展現(xiàn)狀
近年來(lái)，汽車變速器的發(fā)展速度呈現(xiàn)出日新月異的勢(shì)頭，而先進(jìn)制造技術(shù)在汽車變速器上的運(yùn)用更是奇光異彩。所謂先進(jìn)制造技術(shù)，是指集機(jī)械工程技術(shù)、電子技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)等多種技術(shù)為一體，用于制造產(chǎn)品的技術(shù)、設(shè)備和系統(tǒng)的總稱，基本包含計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、集成制造系統(tǒng)等。?
汽車變速器作為用來(lái)協(xié)調(diào)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和車輪的理論行駛速度的變速裝置。其能夠經(jīng)過(guò)換擋可以使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在它的最佳的動(dòng)力功能狀態(tài)下。
手動(dòng)變速器由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、變速器殼體、操縱機(jī)構(gòu)組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可按前進(jìn)擋數(shù)或軸的形式不同分類。按照前進(jìn)擋數(shù)可以分為三檔、四檔、五檔、多檔變速器；按照軸的形式可以分為固定軸式（齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線固定不動(dòng)）和旋轉(zhuǎn)軸式（齒輪的旋轉(zhuǎn)軸線也是轉(zhuǎn)動(dòng)的，如行星齒輪變速器），其中固定軸式手動(dòng)變速器可以根據(jù)軸數(shù)的不同，分為兩軸式、中間軸式、雙中間軸式、多中間軸式。
手動(dòng)變速器是與自動(dòng)變速器相對(duì)而言的，其實(shí)在自動(dòng)變速器出現(xiàn)之前所有的汽車都是采用手動(dòng)變速器。手動(dòng)變速器是利用大小不同的齒輪配合而達(dá)到變速的。最常見(jiàn)的手動(dòng)變速器多為5擋位（4個(gè)前進(jìn)擋 、1個(gè)倒擋），也有的汽車采用6擋位變速器。一般來(lái)說(shuō)，手動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率要比自動(dòng)變速器的高，因此駕駛者技術(shù)好，手動(dòng)變速的汽車在加速、超車時(shí)比自動(dòng)變速車快，也省油。
據(jù)前瞻產(chǎn)業(yè)研究院公布的《2014-2018年中國(guó)汽車變速器行業(yè)產(chǎn)銷需求與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》數(shù)據(jù)可知：早在2011年，中國(guó)汽車全年產(chǎn)銷量就已經(jīng)突破了1800萬(wàn)輛，穩(wěn)坐全球第一寶座。然而那時(shí)中國(guó)千人汽車擁有量仍不到100輛，從全球范圍來(lái)看，千人汽車保有量為120輛，與全球發(fā)達(dá)國(guó)家比較，千人汽車保有量仍非常低，預(yù)計(jì)將來(lái)5-10年，汽車消費(fèi)需求仍將保持在5%-10%平穩(wěn)較快發(fā)展勢(shì)頭，預(yù)計(jì)到2015年時(shí)汽車銷售規(guī)模將會(huì)達(dá)到2500萬(wàn)輛。在汽車行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)的情況下，中國(guó)汽車變速器行業(yè)將面臨著非常重大機(jī)遇。2011年中國(guó)汽車變速器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)近870億元人民幣，而且以每年以15%以上的速度增長(zhǎng)，估計(jì)2015年將會(huì)達(dá)到1700億元。綠色汽車、節(jié)能減排已經(jīng)成為當(dāng)今汽車工業(yè)發(fā)展的主要方向，將來(lái)新能源汽車的利用與車輛“智能化”結(jié)合，也是汽車工業(yè)發(fā)展的目標(biāo)。發(fā)達(dá)國(guó)家車輛變速器發(fā)展情況和需要各有特點(diǎn)，手動(dòng)與自動(dòng)并存，不同地域需求比例不同。國(guó)內(nèi)變速器主要以手動(dòng)為主，自動(dòng)變速器占有率正在不斷提升。?
汽車變速器的發(fā)展與先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用是相輔相成的。變速器的發(fā)展能拉動(dòng)先進(jìn)制造技術(shù)的利用，先進(jìn)制造技術(shù)的應(yīng)用可以不斷促進(jìn)變速器的發(fā)展。
1.2?研究的目的、依據(jù)和意義
改革開(kāi)放30年來(lái),我國(guó)汽車變速器行業(yè)隨著整車行業(yè)的飛速發(fā)展而發(fā)展壯大,形成了一大批具有規(guī)模的變速器企業(yè).大多數(shù)國(guó)內(nèi)變速器企業(yè)在引進(jìn)消化吸收國(guó)外先進(jìn)技術(shù)方面取得了顯著成績(jī),并不斷的堅(jiān)持自主創(chuàng)新,在手動(dòng)變速器領(lǐng)域,尤其在重型車用和微型車用手動(dòng)變速器上,涌現(xiàn)了大量的自主創(chuàng)新的變速器.另外,一些跨國(guó)企業(yè)或合資的變速器企業(yè)開(kāi)始陸續(xù)在中國(guó)開(kāi)設(shè)工廠,為滿足持續(xù)高速增長(zhǎng)的中國(guó)汽車市場(chǎng)需要作出了非常大的貢獻(xiàn).?
21世紀(jì)汽車工業(yè)成為中國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)之一,汽車對(duì)各系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)需求旺盛.其實(shí),汽車與人一樣,也是有著整套健康系統(tǒng)的結(jié)合體.發(fā)動(dòng)機(jī)是心臟,車輪、底盤(pán)與懸掛是軀干與四肢，然而連接他們的，是類似于人體神經(jīng)的變速器系統(tǒng)。如果汽車喪失了這個(gè)變速器這個(gè)中心環(huán)節(jié)，心臟、四肢與軀干再好，汽車只是如同植物人般成為廢鐵一堆。所以說(shuō)，變速器是伴隨著汽車工業(yè)出現(xiàn)的必然產(chǎn)物，是汽車上的必需品。在完成了最基本的傳動(dòng)功能之外，我們對(duì)變速器的要求也是越來(lái)越高。這是變速箱演變過(guò)程的首要催產(chǎn)素。由此可見(jiàn)，對(duì)汽車的變速器進(jìn)行研究是具有十分重要的意義。
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是完成奇瑞A3汽車變速器的設(shè)計(jì)。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，不僅可以鞏固我們上課所學(xué)的理論知識(shí)，還可以培養(yǎng)運(yùn)用所學(xué)專業(yè)理論知識(shí)的能力，同時(shí)提高了應(yīng)用AUTOCAD軟件的能力，是一次非常好的理論和實(shí)踐相結(jié)合的鍛煉機(jī)會(huì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)源于生產(chǎn)實(shí)際，對(duì)于我們今后從事實(shí)際技術(shù)工作有很大的幫助，為日后的工作和學(xué)習(xí)打下一個(gè)非常堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！
第二章 變速器的總體方案設(shè)計(jì)
2.1畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)及要求
變速器設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)中重要的環(huán)節(jié)之一。它是用來(lái)調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，所以它的功能影響到汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，對(duì)汽車而言，其設(shè)計(jì)意義更為明顯。本課題基于奇瑞A3型汽車，結(jié)合機(jī)械變速器的設(shè)計(jì)方法，深入研究了變速器傳動(dòng)比的計(jì)算，擋數(shù)的分配，齒輪參數(shù)的計(jì)算，軸及軸承的計(jì)算和選擇等，從而使乘用車的動(dòng)力性和舒適性有很大的提升。擬采用五檔手動(dòng)變速器的設(shè)計(jì)方案。并要進(jìn)行總圖和各部裝圖、零件圖的設(shè)計(jì)。經(jīng)過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，全面系統(tǒng)地進(jìn)行一次機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)訓(xùn)練，使我對(duì)所學(xué)課程能綜合運(yùn)用，融會(huì)貫通，并得到深化鞏固。
2.2變速器的功用及設(shè)計(jì)要求
對(duì)變速器如下基本要求：?
1.保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)型。?
2.設(shè)置空擋。用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸。?
3.設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛。?
4.設(shè)置動(dòng)力傳輸裝置，需要時(shí)進(jìn)行功率輸出。?
5.換擋迅速、省力、方便。?
6.工作可靠，汽車行駛過(guò)程中，變速器不得有跳擋、亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。?
7.變速器應(yīng)有高的工作效率。?
8.變速器的工作噪聲低。?
除此之外，變速器還應(yīng)該滿足輪廓尺寸和低制造成本、質(zhì)量小、容易拆裝、方便維修等要求。滿足汽車必要的經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性指標(biāo)，這與變速器傳動(dòng)比范圍、擋數(shù)和各擋傳動(dòng)比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜、比功率越小，變速器傳動(dòng)比范圍越大。
2.3變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的型式選擇與結(jié)構(gòu)分析
變速器的種類很多，按其傳動(dòng)比的改變方式能夠分為有級(jí)、無(wú)級(jí)和綜合式的。有級(jí)變速器依據(jù)前進(jìn)檔檔數(shù)的不同，能夠分為三、四、五檔和多檔變速器；而按其軸中心線的位置又可以分為螺旋軸線式、固定軸線式和綜合式的。其中固定軸式應(yīng)用最為普及，有兩軸式和三軸式之分，前者多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，而后者多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。
2.3.1三軸式變速器與兩軸式變速器
現(xiàn)代汽車基本都采用兩軸式變速器和三軸式變速器。以下是三軸式和兩軸式變速器的傳動(dòng)方案說(shuō)明。?
三軸式變速器如下圖2-1所示，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。將第一、第二軸直接連接起來(lái)傳遞扭矩則稱為直接檔。此時(shí)，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、第二軸也傳遞轉(zhuǎn)矩。所以，直接檔的傳遞效率高，磨損及噪音也非常小，這是三軸式變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。其余前進(jìn)檔需順序通過(guò)兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。因此。在齒輪中心距較小的情況下依然可以獲得大的一檔傳動(dòng)比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。其缺陷是：處直接檔外其余各檔的傳動(dòng)效率有所下降。
兩軸式變速器如下圖2-2所示。與三軸式變速器比較，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除最低檔外其他各檔的傳動(dòng)效率高、噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的布置，因?yàn)檫@種布置使汽車的動(dòng)力-傳動(dòng)系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質(zhì)量降低6%~10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如下圖所示，兩軸式變速器的輸出軸（即第二軸）與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)縱置時(shí)，主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪，從而降低了成本，簡(jiǎn)化了制造工藝。除倒檔常用滑動(dòng)齒輪（直齒圓柱齒輪）外，其他檔均采用常嚙合斜齒輪傳動(dòng)；個(gè)檔的同步器多裝在第二軸上，這是因?yàn)橐粰n的主動(dòng)齒輪尺寸小，裝同步器有困難；而高檔的同步器也可以裝在第一軸的后端，如圖示。?
兩軸式變速器是它沒(méi)有直接檔，因此在高檔工作時(shí)，齒輪和軸承均承載，因而噪聲比較大，也增加了磨損。另外，低檔傳動(dòng)比取值的上限（igⅠ=4.0~4.5）也受到較大限制,但這一缺點(diǎn)是可以通過(guò)減小各檔傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來(lái)取消。
本次設(shè)計(jì)采用兩軸式變速器。
2.3.2倒檔傳動(dòng)方案
圖2-3為常見(jiàn)的倒擋布置方案。圖2-3b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但其缺點(diǎn)是換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換擋困難。圖2-3c所示方案優(yōu)點(diǎn)是能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖2-3d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改，因而取代了圖2-3c所示方案。圖2-3e所示方案是將中間軸上的一，倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長(zhǎng)。圖2-3f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪，換擋更為輕便。為了充分利用空間，縮短了變速器軸向長(zhǎng)度。
綜合以上因素考慮，為了換擋更為輕便，減小噪音，故本設(shè)計(jì)采用圖2-3f所示的傳動(dòng)方案。
第三章?變速器主要參數(shù)的選擇
3.1?設(shè)計(jì)初始數(shù)據(jù)??????
最高車速：maxau=202Km/h?
發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率：maxeP=116KW
最大功率：93KW?
額定轉(zhuǎn)速：5500r/min
最大功率轉(zhuǎn)速(rpm)：6550r/min
最大扭矩轉(zhuǎn)速(rpm)：3900r/min?????
額定轉(zhuǎn)矩：Temax=190mN
最大扭矩：184Nm*
整備質(zhì)量：1360kg?
3.2?變速器各擋傳動(dòng)比的確定
奇瑞A3轎車變速箱QR519MHE傳動(dòng)比為：
i0=3.9 i1=2.7 i2=1.97 i3=1.44 i4=1.07 i5=0.79
i倒=3.333
3.3?中心距A的選擇
初選中心距：發(fā)動(dòng)機(jī)前置前驅(qū)的乘用車變速器中心距A，可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量與變速器中心距A的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)初選
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式A=KA3√Temaxi1ηg
KA為中心距系數(shù)，一般乘用車KA=8.9~9.3；
Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出扭矩=190N·m
i1=2.7
ηg為變速器傳動(dòng)效率，取96%
A=(8.9~9.3)×3√190×2.7×0.96=(8.9~9.3)×8.167=72.68~77.95mm
轎車變速器的中心距在60~80mm范圍內(nèi)變化，初取A=77mm
3.4齒輪參數(shù)
3.4.1模數(shù)
齒輪模數(shù)選取的一般原則：?
1）為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；?
2）為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；?
3）從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)；?
4）從強(qiáng)度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。??
對(duì)于轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些；對(duì)于貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更為重要，所以模數(shù)應(yīng)選得大些。所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。?
建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù)
=0.473√Temax
Temax=190N·m
得=2.75，取2.75mm
3.4.2?壓力角a?
國(guó)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°。
3.4.3?螺旋角β???
實(shí)驗(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度提高，因此工作平穩(wěn)、噪聲減小。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。?
乘用車兩軸式變速器螺旋角：20°～30°
3.4.4?齒寬b?
直齒b=kc·m，kc為齒寬系數(shù)，取為4.5～8.0，取7.5；?
斜齒b=kc·m，kc取為6.0～8.5。?
采用嚙合套或同步器換擋時(shí)，其接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為2～4mm，本次取2mm。
3.4.5?齒頂高系數(shù)?
在齒輪加工精度提高以后，包括我國(guó)在內(nèi)，規(guī)定齒頂高系數(shù)取為1.00。
第四章 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算與校核?
4.1?齒輪的設(shè)計(jì)與計(jì)算????
4.1.1?各擋齒輪齒數(shù)的分配?
一擋齒輪為斜齒輪，模數(shù)為2.75，初選β=20°
一擋傳動(dòng)比為i1=Z2/Z1=2.7
為了求Z1，Z2的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和Zh
斜齒Zh=2Acosβ／mn=52.6,取整為53
取Z1=14,Z2=39
對(duì)中心距A進(jìn)行修正?
由于計(jì)算齒數(shù)和Zh后，經(jīng)過(guò)取整數(shù)而使中心距發(fā)生了變動(dòng)，所以應(yīng)根據(jù)取定的Zh和齒輪變位系數(shù)再次計(jì)算中心距A，再以修正后的中心距A作為各擋齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。
A=·Zh/2cosβ=77.55mm,取整A=78mm
修正螺旋角度β，
β=20.89°
分度圓直徑 d1=Z1/cosβ=41.209mm
d2=Z2/cosβ=114.796mm
端面嚙合角 αt ?tanαt=tanαn/cosβ
αt=21.28°
斜齒端面模數(shù) mt=/cosβ=3
故采用高度變位
當(dāng)量齒數(shù):ZV1=Z1/cos3β=17.16 ZV2=Z2/cos3β=47.8
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》變位系數(shù)線圖得:ζ1=0.18 ζ2=-0.18
一檔齒輪1、2的參數(shù)
齒頂高h(yuǎn)a1=(f0+ζ1)=3.548mm
Ha2=(f0+ζ2)=1.952mm
齒根高h(yuǎn)f1=(1.25-ζ1)=2.64mm
Hf2=(1.25-ζ2)=4.235mm
齒頂圓直徑da1=d1+2ha1=40.097mm
da2=d2+2ha2=120.907mm
齒根圓直徑df1=d1-2hf1=27.721mm
df2=d2-2hf2=108.533mm
齒全高 h=ha1+hf1=6.188mm
齒寬 b=kc=7×2.75=19mm
二擋齒輪為斜齒輪，模數(shù)為2.5，初選β=25°
二擋傳動(dòng)比為i2=Z4/Z3=1.97
為了求Z3，Z4的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和Zh
斜齒Zh=2Acosβ／=56.5,取整為57
取Z3=20,Z4=37
修正螺旋角度β，
β=24.01°
分度圓直徑 d3=Z3/cosβ=49.217mm
D4=Z4/cosβ=100.777mm
端面嚙合角 αt ?tanαt=tanαn/cosβ
αt=21.72°
斜齒端面模數(shù) mt=/cosβ=2.28
故采用高度變位
當(dāng)量齒數(shù):ZV3=Z3/cos3β=26.92 ZV4=Z4/cos3β=55.12
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》變位系數(shù)線圖得:ζ3=0.22 ζ4=-0.22
二檔齒輪3、4的參數(shù)
齒頂高h(yuǎn)a3=(f0+ζ3)=2.562mm
Ha4=(f0+ζ4)=1.638mm
齒根高h(yuǎn)f3=(1.25-ζ3)=2.163mm
Hf4=(1.25-ζ4)=3.087mm
齒頂圓直徑da3=d3+2ha3=53.029mm
da4=d4+2ha4=101.367mm
齒根圓直徑df3=d3-2hf3=43.579mm
df4=d4-2hf4=91.917mm
齒全高 h=ha4+hf4=4.725mm
齒寬 b=kc=7×2=14mm
三擋齒輪為斜齒輪，模數(shù)為2.5，初選β=23°
三擋傳動(dòng)比為i3=Z6/Z5=1.44
為了求Z5，Z6的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和Zh
斜齒Zh=2Acosβ／=57.43,取整為57
取Z5=23,Z6=35
修正螺旋角度β，
β=23.79°
分度圓直徑 d5=mnZ5/cosβ=62.228mm
d6=mnZ6/cosβ=83.768mm
端面嚙合角 αt ?tanαt=tanαn/cosβ
αt=21.38°
斜齒端面模數(shù) mt=/cosβ=2.39
故采用高度變位系數(shù)
當(dāng)量齒數(shù):ZV5=Z5/cos3β=33.48 ZV6=Z6/cos3β=45.06
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》變位系數(shù)線圖得:ζ5=0.22 ζ6=-0.22
三檔齒輪5、6的參數(shù)
齒頂高h(yuǎn)a5=(f0+ζ5)=2.684mm
Ha6=(f0+ζ6)=1.716mm
齒根高h(yuǎn)f5=(1.25-ζ5)=2.266mm
Hf6=(1.25-ζ6)=3.234mm
齒頂圓直徑da5=d5+2ha5=67.596mm
da6=d6+2ha6=87.2mm
齒根圓直徑df5=d5-2hf5=57.696mm
df6=d6-2hf6=77.3mm
齒全高 h=ha5+hf5=4.95mm
齒寬 b=kc=7×2.5=18mm
四擋齒輪為斜齒輪，模數(shù)為2.5，初選β=24°
四擋傳動(dòng)比為i4=Z8/Z7=1.07
為了求Z7，Z8的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和Zh
斜齒Zh=2Acosβ／=57,取整為57
取Z7=27,Z8=31
修正螺旋角度β，
β=21.64°
分度圓直徑 d8=Z7/cosβ=71.974mm
D7=Z8/cosβ=74.030mm
端面嚙合角 αt ?tanαt=tanαn/cosβ
αt=21.5°
斜齒端面模數(shù) mt=/cosβ=2.06
故采用高度變位系數(shù)
當(dāng)量齒數(shù):ZV8=Z8/cos3β=44.37 ZV7=Z7/cos3β=45.64
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》變位系數(shù)線圖得:ζ8=0.21 ζ7=-0.21
四檔齒輪7、8的參數(shù)
齒頂高h(yuǎn)a8=(f0+ζ8)=2.299mm
Ha7=(f0+ζ7)=1.501mm
齒根高h(yuǎn)f8=(1.25-ζ8)=1.976mm
Hf7=(1.25-ζ7)=2.774mm
齒頂圓直徑da8=d8+2ha8=76.572mm
da7=d7+2ha7=77.032mm
齒根圓直徑df8=d8-2hf8=68.022mm
df7=d7-2hf7=68.482mm
齒全高 h=ha7+hf7=4.275mm
齒寬 b=kc=7×2.5=18mm
五擋齒輪為斜齒輪，模數(shù)為2.5，初選β=25°
五擋傳動(dòng)比為i5=Z10/Z9=0.79
為了求Z9，Z10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和Zh
斜齒Zh=2Acosβ／=56.55,取整為57
取Z9=32,Z10=25
修正螺旋角度β，
β=23.07°
分度圓直徑 d9=Z9/cosβ=82.520mm
d10=Z10/cosβ=63.477mm
端面嚙合角 αt ?tanαt=tanαn/cosβ
αt=21.55°
斜齒端面模數(shù) mt=/cosβ=2.12
故采用高度變位系數(shù)
當(dāng)量齒數(shù):ZV9=Z9/cos3β=49.83 ZV10=Z10/cos3β=38.33
查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》變位系數(shù)線圖得:ζ9=0.22 ζ10=-0.22
五檔齒輪9、10的參數(shù)
齒頂高h(yuǎn)a9=(f0+ζ9)=2.379mm
Ha10=(f0+ζ10)=1.521mm
齒根高h(yuǎn)f9=(1.25-ζ9)=2.0085mm
Hf10=(1.25-ζ10)=2.8665mm
齒頂圓直徑da9=d9+2ha9=87.278mm
Da10=d10+2ha10=66.519mm
齒根圓直徑df9=d9-2hf9=78.503mm
Df10=d10-2hf10=57.744mm
齒全高 h=ha10+hf10=4.3875mm
齒寬 b=kc=7×2.5=18mm
確定倒擋齒輪
已知i倒=3.333 Z11=12 Z12=40
倒擋齒輪選用的模數(shù)與一擋相同,m=2.75
由于要保證倒擋齒輪的嚙合和不發(fā)生運(yùn)動(dòng)干涉，齒輪11和13的齒頂圓之間應(yīng)該保持有0.5mm以上的間隙，即得出以下公式：
（Z11+Z13）/2cosβ+2+0.5=A
β=27°A=75mm Z11=14 Z12=23
則Z13=38
倒檔軸到輸入軸之間的距離：
A’=(Z11+Z13)/2cosβ=67.12mm
倒檔軸到輸出軸之間的距離：
A”=(Z12+Z13)/2cosβ=107.97mm
倒檔齒輪基本參數(shù)
分度圓直徑d11=Z3=31.2mm
d13=Z13=88.4mm
4.1.2?齒輪材料的選擇原則?
1、滿足工作條件的要求?????
根據(jù)不同的工作條件，因此對(duì)齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對(duì)齒輪材料亦有不同的要求。但是對(duì)于一般動(dòng)力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的耐磨性和強(qiáng)度，而且齒芯軟，齒面硬。?
2、合理選擇材料配對(duì)?????
對(duì)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30～50HBS左右。為提高抗膠合性能，大、小輪應(yīng)采用不同鋼號(hào)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：?
≤3.5滲碳層深度0.8～1.2?
≥3.5時(shí)滲碳層深度0.9～1.3?
≥5時(shí)滲碳層深度1.0～1.3?
表面硬度HRC58～63；心部硬度HRC33～48?
對(duì)于氰化齒輪，氰化層深度不應(yīng)小于0.2；表面硬度HRC48~53。?
對(duì)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。
4.1.3?計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩?
發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為184N·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%。?
輸入軸 T=Temaxη齒η承=184×0.99×0.96=174.87N·m
輸出軸一擋 T1=Tη齒η承i1=462.98N·m
輸出軸二擋 T2=Tη齒η承i2=307.469N·m
輸出軸三擋 T3=Tη齒η承i3=252.912N·m
輸出軸四擋 T4=Tη齒η承i4=190.822N·m
輸出軸五擋 T5=Tη齒η承i5=129。843N·m
倒擋 =Tη齒η承Z12/Z11=273.041N·m
=Tη齒η承Z13/Z12=428.736N·m
4.2?輪齒的校核?
4.2.1?輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算?
1、倒檔直齒?輪彎曲應(yīng)力σw
式中：σws—彎曲應(yīng)力（MPa）；?
Tg—計(jì)算載荷（N.mm）；?
Kσ—應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取sK=1.65；?
Kf—摩擦力影響系數(shù)，主、從動(dòng)齒輪在嚙合點(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=1.1，從動(dòng)齒輪Kf=0.9；
b—齒寬（mm）
m—模數(shù)；?
Kc—齒寬系數(shù)；倒檔取7.5?
y—齒形系數(shù)
當(dāng)計(jì)算載荷Tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩Temax時(shí)，一、倒擋直齒輪許用彎曲應(yīng)力在400～850MPa，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。
計(jì)算倒擋齒輪11，12，13的彎曲應(yīng)力σw11σw12σw13
Z11=14，Z12=23，Z13=38，y11=0.132，y12=0.134，y13=0.138 =273.041N.m T=174.87N.m =428.736N·m
2、斜齒輪彎曲應(yīng)力
式中：Tg—計(jì)算載荷，N·mm；?
—法向模數(shù)，mm；?
z—齒數(shù)；
b—斜齒輪螺旋角，°
K—應(yīng)力集中系數(shù)，sK=1.50；?
y—齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖中查得；?
Kc—齒寬系數(shù)，取7.5?
K—重合度影響系數(shù)，eK=2.0。
當(dāng)計(jì)算載荷Tg取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩Temax時(shí)，對(duì)乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪，許用應(yīng)力在180～350MPa范圍，對(duì)貨車為100～250MPa。
（1）計(jì)算一擋齒輪1，2的彎曲應(yīng)力，
Z1=14，Z2=39，y1=0.135，y2=0.143，T1=462.98N.m，T=174.87N.m，
（2）計(jì)算二擋齒輪3,4的彎曲應(yīng)力
Z3=20，Z4=37，y3=0.146，y4=0.148，T2=307.469N.m，T=174.87N.m
（3）計(jì)算三擋齒輪5，6的彎曲應(yīng)力
Z5=23，Z6=36，y5=0.144，y6=0.145，T3=252.912N.m，T=174.87N.m
（4）計(jì)算四擋齒輪7，8的彎曲應(yīng)力
Z7=27，Z8=31，y7=0.145，y8=0.146，T4=190.822N.m，T=174.87N.m
（5）計(jì)算五擋齒輪9，10的彎曲應(yīng)力
Z9=32，Z10=25，y9=0.148，y10=0.142，T=174.87N.m，T5=129.843N.m
4.2.2?輪齒接觸應(yīng)力σj
式中：σj—輪齒的接觸應(yīng)力，MPa；?
Tg—計(jì)算載荷，N.mm；?
d’—節(jié)圓直徑，mm
αa—節(jié)點(diǎn)處壓力角，°，
βb—齒輪螺旋角，°；?
E—齒輪材料的彈性模量，MPa；?
b—齒輪接觸的實(shí)際寬度，mm；?
r—主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，mm，直齒輪 斜齒輪
、r—主、從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑(mm)
將作用在變速器第一軸上的載荷Temax/2作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力σj見(jiàn)表?
彈性模量E=20.6×102×102?N·mm-2，齒寬b=kcm=kc
1）計(jì)算一擋齒輪1，2的接觸應(yīng)力?
T1=512.474N.m，T=152.064N.m，Z1=11,Z2=39,β=27.08°
d1’=2AZ1/(Z1+Z2)=32.12mm
d2’=2AZ2/(Z1+Z2)=113.88mm
ρz1=d1’sinα/2cos227.08°=7.66mm
ρb2=d2’sinα/2cos227.08°=27.17mm
?
計(jì)算二擋齒輪3，4的接觸應(yīng)力
T2=307.469N.m，T=174.87N.m，z3=20，Z4=37，β=24.01
?
?
?
（3）計(jì)算三擋齒輪5，6的接觸應(yīng)力
T3=252.912N.m，T=174.87N.m，Z5=23 Z6=35
?
（4）計(jì)算四擋齒輪7，8的接觸應(yīng)力
T4=252.912N.m，T=174.87N.m，Z7=27 Z8=31
?
（5）五擋齒輪1，2的接觸應(yīng)力
T5=252.912N.m，T=174.87N.m，Z9=32 Z10=25
?
計(jì)算倒擋齒輪11，12，13的接觸應(yīng)力
T倒=252.912N.m，T=174.87N.m，Z11=14 Z12=23 Z13=38
=63.25mm
=104.5mm
=38.5mm
第五章 軸的設(shè)計(jì)與計(jì)算及軸承的選擇與校核
5.1?軸的設(shè)計(jì)計(jì)算
5.1.1?軸的工藝要求?
倒擋軸為壓入殼體孔中并固定不動(dòng)的光軸。變速器第二軸視結(jié)構(gòu)不同，可采用滲碳、高頻、氰化等熱處理方法。對(duì)于只有滑動(dòng)齒輪工作的第二軸可以采用氰化處理，但對(duì)于有常嚙合齒輪工作的第二軸應(yīng)采用滲碳或高頻處理。第二軸上的軸頸常用做滾針的滾道，要求有相當(dāng)高的硬度和表面光潔度，硬度應(yīng)在HRC58～63，表面粗糙度不低于▽8。
5.1.2?初選軸的直徑?
傳動(dòng)軸的強(qiáng)度設(shè)計(jì)只需按照扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，輸入軸花鍵軸頸
=22.751~26.164mm
K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù)，K=4.0~4.6
5.1.3?軸的強(qiáng)度計(jì)算?
軸的剛度驗(yàn)算
對(duì)齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。前者使齒輪中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜，如圖5-1所示，致使沿齒長(zhǎng)方向的壓力分布不均勻。?
軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按《材料力學(xué)》有關(guān)公式計(jì)算。計(jì)算時(shí)僅計(jì)算齒輪所在位置處軸的撓度和轉(zhuǎn)角。?
變速器齒輪在軸上的位置如圖5-2所示時(shí)，若軸在垂直面內(nèi)的撓度為，在水平面內(nèi)的撓度為和轉(zhuǎn)角為，可分別用下式計(jì)算：?
若軸在垂直面內(nèi)撓度為fc，在水平面內(nèi)撓度為fs和轉(zhuǎn)角為δ，可分別用式計(jì)算
式中：Fr—齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）；?
Ft—齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）
E—彈性模量（MPa），E=2.1×105MPa；?
I—慣性矩（mm4），對(duì)于實(shí)心軸，；
d—軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計(jì)算；?
a、b—齒輪上的作用力距支座A、B的距離（mm）；?
L—支座間的距離（mm）。?
軸的全撓度為0.2mm
軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為[fc]=0.05～0.10mm，[fs]=0.10～0.15mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.002rad。?
變速器中一擋所受力最大，故只需校核一擋處軸的剛度與撓度?
一擋齒輪所受力
圓周力
,
徑向力
軸向力
a1=67.94mm,b1=156.31mm L=224.25mm
輸出軸剛度
由以上分析可知，軸在五擋齒輪處均能滿足剛度要求。?而由一擋齒輪的剛度分析易知，由于離支承點(diǎn)的距離近，故實(shí)際上在已知高擋齒輪的剛度時(shí)可以不用校核，同理可確定，倒擋齒輪能滿足齒輪的剛度要求。?
在實(shí)際的二軸式變速器中，與輸入軸常嚙合的輸出軸上的齒輪常通過(guò)青銅襯套或滾針軸承裝在軸上，這樣也能增加軸的剛度。
輸入軸的強(qiáng)度校核?
一擋時(shí)撓度最大，最危險(xiǎn)，因此校核。
?d1=41.2mm
Fa1=Fr1tanβ=323.93N
豎直平面面上
得=2330.24N
豎直力矩Mc=aRva=151325.9N.mm
水平面內(nèi)上、和彎矩M
由以上兩式可得=5984.75N，M=a=388650.01N.mm
按第三強(qiáng)度理論得：
=452248.97N.mm
輸入軸的強(qiáng)度分析圖如圖5.3。
輸出軸強(qiáng)度校核
d2=114.796mm
Fa2=Fr2tanβ=3078.54N
豎直平面面上
得?FVA=2285.165N
豎直力矩Mc=aFVA=148398.61N.mm
水平面內(nèi)上RHA、RHB和彎矩MS
由以上兩式可得FHA=5687.864N，MS=aFHA=369369.9N.mm
按第三強(qiáng)度理論得：
=610579.029N.mm
=230.46MPa≤[]=400MPa
輸出軸的強(qiáng)度分析圖如圖5.4。
5.2?軸承的選擇及校核
5.2.1?輸入軸的軸承選擇與校核
由工作條件和軸頸直徑初選輸入軸的軸承型號(hào)，30206（左右），由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得代號(hào)為30206的圓錐滾子軸承Cr=43200N，Cro=50500N，e=0.37,Y=1.6;軸承的預(yù)期壽命：Lh=10×300×8=24000h?????
校核軸承壽命
Ⅰ）、求水平面內(nèi)支反力RH1、RH2和彎矩MH
由以上兩式可得RV1=2330.24N，RV2=974.35N
Ⅱ）、內(nèi)部附加力FS1、FS2，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得Y=1.6
=728.2N
=304.48N
?Ⅲ）、軸向力Fa01和Fa02
由于
所以左側(cè)軸承被放松，右側(cè)軸承被壓緊
Fa01=FS1=728.2N
Fa02=Fs1+Fa1=3967.43N
Ⅳ）、求當(dāng)量動(dòng)載荷?
?????查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)得
Cr=43200N
=0.3125≤e,=4.071≥e
所以左側(cè)軸承X=1,Y=0.右側(cè)軸承?X=0.4,Y=0.4cotα=1.09?
左側(cè)徑向當(dāng)量動(dòng)載荷=2796.228N
校核軸承壽命
e為壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3；對(duì)滾子軸承=10/3。
Lh=104976.85h 故合格。
右側(cè)徑向當(dāng)量動(dòng)載荷=5657.076N
Lh=10014.72h,故合格。
5.2.2?輸出軸軸承校核
?初選輸出軸的軸承型號(hào)，30206（左右），由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查得代號(hào)為30206的圓錐滾子軸承Cr=43200N?
Cro=50500N，e=0.37,Y=1.6;軸承的預(yù)期壽命：Lh=10×300×8=24000h
校核軸承壽命
Ⅰ）、求水平面齒輪徑向力方向內(nèi)支反力RV1、RV2和彎矩MH
由以上兩式可得2RV1=2286.165N，RV2=854.5N
Ⅱ）、內(nèi)部附加力FS1、FS2，由機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)查得Y=1.6
=714.42N
=267.03N
Ⅲ）、軸向力Fa01和Fa02
由于
所以右側(cè)軸承被放松，左側(cè)軸承被壓緊
Ⅳ）、求當(dāng)量動(dòng)載荷?
?????查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)得
Cr=43200N Cro=50500N
=1.65≥e,=0.83≥e
所以左側(cè)軸承X=0.4,Y=1.09.右側(cè)軸承?X=0.4, Y=1.09?
????????左側(cè)徑向當(dāng)量動(dòng)載荷=5149.76N
校核軸承壽命
e為壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3；對(duì)滾子軸承=10/3。
Lh=13736.177h?故合格。
右側(cè)校核軸承壽命=1344.62N
Lh=364791.9327h 故合格。
5.3?本章小結(jié)
本章首先簡(jiǎn)要介紹了軸的工藝要求，即滿足工作條件的要求。通過(guò)計(jì)算，確定軸的最小軸頸，通過(guò)軸承等確定軸的軸頸和各階梯軸的長(zhǎng)度，然后對(duì)軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度的驗(yàn)算校核。通過(guò)軸頸，選擇合適的軸承，通過(guò)軸向力的大小對(duì)軸承進(jìn)行壽命計(jì)算。
第六章??變速器同步器的設(shè)計(jì)
6.1、?同步器的結(jié)構(gòu)
在前面已經(jīng)說(shuō)明，本設(shè)計(jì)所采用的同步器類型為鎖環(huán)式同步器，其結(jié)構(gòu)如下圖所示：
如圖（6-1），此類同步器的工作原理是：換檔時(shí)，沿軸向作用在嚙合套上的換檔力，推嚙合套并帶動(dòng)定位銷和鎖環(huán)移動(dòng)，直至鎖環(huán)錐面與被接合齒輪上的錐面接觸為止。之后，因作用在錐面上的法向力與兩錐面之間存在角速度差，致使在錐面上作用有摩擦力矩，它使鎖環(huán)相對(duì)嚙合套和滑塊轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，并滑塊予以定位。接下來(lái)，嚙合套的齒端與鎖環(huán)齒端的鎖止面接觸（圖6-2b），使嚙合套的移動(dòng)受阻，同步器在鎖止?fàn)顟B(tài)，換檔的第一階段結(jié)束。換檔力將鎖環(huán)繼續(xù)壓靠在錐面上，并使摩擦力矩增大，與此同時(shí)在鎖止面處作用有與之方向相反的撥環(huán)力矩。齒輪與鎖環(huán)的角速度逐漸靠近，在角速度相等的瞬間，同步過(guò)程結(jié)束，完成換檔過(guò)程的第二階段工作。之后，摩擦力矩隨之消失，而撥環(huán)力矩使鎖環(huán)回位，兩鎖止面分開(kāi)，同步器解除鎖止?fàn)顟B(tài)，接合套上的接合齒在換檔力的作用下通過(guò)鎖環(huán)去與齒輪上的接合齒嚙合（圖6-2d），完成同步換檔。
6.2、??同步環(huán)主要參數(shù)的確定
6.2.1、?同步環(huán)錐面上的螺紋槽??
如果螺紋槽螺線的頂部設(shè)計(jì)得窄些，則刮去存在于摩擦錐面之間的油膜效果好。但頂部寬度過(guò)窄會(huì)影響接觸面壓強(qiáng)，使磨損加快。試驗(yàn)還證明：螺紋的齒頂寬對(duì)摩擦因數(shù)的影響很大，摩擦因數(shù)隨齒頂?shù)哪p而降低，換擋費(fèi)力，故齒頂寬不易過(guò)大。螺紋槽設(shè)計(jì)得大些，可使被刮下來(lái)的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會(huì)使接觸面減少，增加磨損速度。圖6-3a中給出的尺寸適用于輕、中型汽車；圖6-3b則適用于重型汽車。通常軸向泄油槽為6～12個(gè)，槽寬3～4mm。
6.2.2??錐面半錐角α
摩擦錐面半錐角a越小，摩擦力矩越大。但a過(guò)小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是tanα≥f。一般α=6°～8°。α=6°時(shí)，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴(yán)時(shí)，則有粘著和咬住的傾向；在α=7°時(shí)就很少出現(xiàn)咬住現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)中采用的錐角均為取7°。
6.2.3??摩擦錐面平均半徑R
R設(shè)計(jì)得越大，則摩擦力矩越大。R往往受結(jié)構(gòu)限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件的尺寸和布置的限制，以及R取大以后還會(huì)影響到同步環(huán)徑向厚度尺寸要取小的約束，故不能取大。原則上是在可能的條件下，盡可能將R取大些。本次設(shè)計(jì)中采用的R為50～60mm。
6.2.4??錐面工作長(zhǎng)度b
縮短錐面工作長(zhǎng)度，便使變速器的軸向長(zhǎng)度縮短，但同時(shí)也減少了錐面的工作面積，增加了單位壓力并使磨損加速。設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)下式計(jì)算確定
設(shè)計(jì)中考慮到降低成本取相同的b取5mm。
6.2.5??同步環(huán)徑向厚度
與摩擦錐面平均半徑一樣，同步環(huán)的徑向厚度要受機(jī)構(gòu)布置上的限制，包括變速器中心距及相關(guān)零件特別是錐面平均半徑和布置上的限制，不宜取很厚，但是同步環(huán)的徑向厚度必須保證同步環(huán)有足夠的強(qiáng)度。?
轎車同步環(huán)厚度比貨車小些，應(yīng)選用鍛件或精密鍛造工藝加工制成，可提高材料的屈服強(qiáng)度和疲勞壽命。貨車同步環(huán)可用壓鑄加工。段造時(shí)選用錳黃銅等材料。有的變速器用高強(qiáng)度，高耐磨性的鋼配合的摩擦副，即在鋼質(zhì)或球墨鑄鐵同步環(huán)的錐面上噴鍍一層鉬（厚約0.3～0.5mm），使其摩擦因數(shù)在鋼與銅合金摩擦副范圍內(nèi)，而耐磨性和強(qiáng)度有顯著提高。也有的同步環(huán)是在銅環(huán)基體的錐空表面噴上厚0.07～0.12mm的鉬制成。噴鉬環(huán)的壽命是銅環(huán)的2～3倍。以鋼質(zhì)為基體的同步環(huán)不僅可以節(jié)約銅，還可以提高同步環(huán)的強(qiáng)度。?
本設(shè)計(jì)中同步器徑向?qū)挾热?0.5mm。
6.2.6??鎖止角β
鎖止角β選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個(gè)部分之間角速度差達(dá)到零值才能進(jìn)行換檔。影響鎖止角b選取的因素，主要有摩擦因數(shù)f、擦錐面的平均半徑R、鎖止面平均半徑和錐面半錐角β。已有結(jié)構(gòu)的鎖止角在26°～46°范圍內(nèi)變化。本次設(shè)計(jì)鎖止角β取30°。
6.2.7??同步時(shí)間t
同步器工作時(shí)，要連接的兩個(gè)部分達(dá)到同步的時(shí)間越短越好。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量對(duì)同步時(shí)間有影響以外，變速器輸入軸，輸出軸的角速度差及作用在同步器摩擦追面上的軸向力，均對(duì)同步時(shí)間有影響。軸向力大，同步時(shí)間減少。而軸向力與作用在變速桿手柄上的力有關(guān)，不同車型要求作用到手柄上的力也不相同。為此，同步時(shí)間與車型有關(guān)，計(jì)算時(shí)可在下屬范圍內(nèi)選?。簩?duì)轎車變速器高檔取0.15～0.30s，低檔取0.50～0.80s；對(duì)貨車變速器高檔取0.30～0.80s，低檔取1.00～1.50s。
第七章??變速器的操縱機(jī)構(gòu)
設(shè)計(jì)變速器操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，應(yīng)滿足以下要求：?
1.?換檔時(shí)只允許掛一個(gè)檔。這通?？炕ユi裝置來(lái)保證，其結(jié)構(gòu)型式有如下圖所示：
?1-自鎖鋼球?2-自鎖彈簧?3-變速器蓋??4-互鎖鋼球?5-互鎖銷?6-撥叉軸
2、在掛檔的過(guò)程中，若操縱變速桿推動(dòng)撥叉前后移動(dòng)的距離不足時(shí)，齒輪將不能在完全齒寬上嚙合而影響齒輪的壽命。即使達(dá)到完全齒寬嚙合，也可能由于汽車震動(dòng)等原因，齒輪產(chǎn)生軸向移動(dòng)而減少了齒輪的嚙合長(zhǎng)度，甚至完全脫離嚙合。為了防止這種情況的發(fā)生，應(yīng)設(shè)置自鎖裝置（如圖7-1所示）。
3、汽車行進(jìn)中若誤掛倒檔，變速器齒輪間將發(fā)生極大沖擊，導(dǎo)致零件損壞。汽車起步時(shí)如果誤掛倒檔，則容易出現(xiàn)安全事故。為此，應(yīng)設(shè)置倒檔鎖。倒檔鎖的結(jié)構(gòu)見(jiàn)本設(shè)計(jì)裝配圖中所示。
結(jié)??論
變速器是車輛不可或缺的一部分，其中機(jī)械式變速箱設(shè)計(jì)發(fā)展到今天，其技術(shù)已經(jīng)成熟，但對(duì)于我們還沒(méi)有踏出校門(mén)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，其中的設(shè)計(jì)理念還是很值得我們?nèi)ヌ接?、學(xué)習(xí)的。本次設(shè)計(jì)的變速器是以奇瑞A3參數(shù)為依據(jù)，乘用車兩軸變速器，通過(guò)排量選擇中心距的大小，齒輪的模數(shù)等，確定倒擋的布置形式，確定齒輪的壓力角，螺旋角，齒寬，齒形系數(shù)等，然后計(jì)算變速器的各擋傳動(dòng)比，各齒輪的參數(shù)，通過(guò)變?yōu)橄禂?shù)圖查找計(jì)算變?yōu)橄禂?shù)，然后對(duì)各擋齒輪進(jìn)行變位。然后簡(jiǎn)要的介紹了齒輪材料的選擇原則，對(duì)齒輪進(jìn)行校核。通過(guò)最小軸頸的計(jì)算，選擇軸承，確定軸各段的長(zhǎng)度和軸頸大小。對(duì)軸和軸承進(jìn)行校核計(jì)算。?
對(duì)于本次設(shè)計(jì)的變速器來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)是：扭矩變化范圍大可以滿足不同的工況要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)、使用和維修，價(jià)格低廉，而且采用結(jié)合套掛擋，可以使變速器掛擋平穩(wěn)，噪聲降低，輪齒不易損壞。在設(shè)計(jì)中采用了5+1檔手動(dòng)變速器，通過(guò)較大的變速器傳動(dòng)比變化范圍，可以滿足汽車在不同的工況下的要求，從而達(dá)到其經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性的要求；變速器掛檔時(shí)用同步器，雖然增加了成本，但是使汽車變速器操縱舒適度增加，齒輪傳動(dòng)更平穩(wěn)。本著實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性的原則，在各部件的設(shè)計(jì)要求上都采用比較開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，因此，安全系數(shù)不高，這一點(diǎn)是本次設(shè)計(jì)的不理想之處。
致??謝
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使我對(duì)變速器有了更多的了解，在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我不但鞏固了以前所學(xué)的知識(shí)，并從中學(xué)到了很多新的東西，尤其是《機(jī)械設(shè)計(jì)》和《汽車?yán)碚摗?/div>
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