車輛工程畢業設計-輕型貨車變速器設計-文庫吧在線文庫

　　

【正文】 的許用應力時，輪齒就會斷裂。通過計算可得到各軸的轉矩和轉速。 倒擋軸與中間軸的中心距為 mmmzzA n )2318(2/)( 1312 ??????? 倒擋軸與第二軸的中心距為 mmmzzA n )2338(2/)( 1311 ???????? 本章小結 本章主要任務是對齒輪齒數進行分配、確定中心距。 ? ? os2 356c os24343 ?? ????? ??nmzzA mm 由于調整后中心距發生了變化，所以需 對三擋齒輪進行角度變位。中心距變動系數為 ????? mAAy 嚙合角為 osc os ????? ??? AA 19 ??? ? 查變位系數線圖得 變位系數之和為 0??x 而齒輪齒數比為 1737 ??u 故可以分配變位系數得 ??x ， ?x 。所設計的變速器的傳動簡圖如圖 所示。 壓力角初選 ?20 齒寬 齒寬的選擇既要考慮變速器的質量小、軸向尺寸緊湊，又要保證輪齒的強度及工作平穩性的要求。不過當螺旋角大于 時，其抗彎強度驟然下降，而接觸強度仍繼續上升。選取較小模數并增多齒數有利于換擋。 變速器齒輪參數的選擇 模數 齒輪模數由齒輪的彎曲疲勞強度或最大載荷作用下的靜強度所確定。m)； 1gi －變速器一擋傳動比； g? －變速器的傳動效率，取 96%。 變速器其他各擋傳動比的確定 變速器的四擋為直接擋，其傳動比為 ，中間擋的傳動比理論上按公比1 11m inm a x ?? ?? ngngngg iiiiq (其中 n 為擋位數 )的幾何級數排列，實際上與理論值略有出入。 12 圖 變速器傳動機構布置方案 本章小結 本章主要依據變速器幾種常見的傳動機構布置方案，對兩軸式和中間軸式的變速器的結構特點作了簡要說明，分析了各種方案的優缺點，同時介紹了幾種常見的倒 擋機構布置方案，并比較了各個方案的優缺點。軸承的直徑根據變速器中心距確定，并要保證后壁兩軸承孔之間的距離不小于 6～ 20mm。變速器軸承常采用圓柱輥子軸承、球軸承、滾針軸承圓錐輥子軸承、滑動軸套等。利用同步器換 擋 ，其換 擋 行程要比滑動齒輪換 擋 行程短。因此，盡管這種換 擋 方式結構簡單，制造、拆裝與維修工作皆容易，并能減小變速器旋轉部分的慣性力矩，但除一 擋 、倒 擋 已很少 使 用。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、運轉平穩、工作噪聲低等優點；缺點是制造時稍復雜，工作時有軸向力，這對軸承不利。此時在倒檔工作時，輪齒磨損與噪聲在短時間內略有增加，而在一檔工作時輪齒的磨損與噪聲有所減少。 9 （ a） （ b） （ c） （ d） 圖 倒檔布置方案 圖 為常見的倒檔布置方案。絕大多數方案的第二軸前端經軸承支承在第一軸后端的孔內，且保證兩軸軸線在同一直線上，經嚙合套將它們連接后可得到直接擋 。兩軸式變速器沒有直接 擋 ，因此在高 擋 工作時，齒輪和軸承均承載，因而噪聲較大，也增加了磨損，這是它的缺點 。 6 第 2章 變速器傳動機構布置方案確定 設計所依據的主要技術參數 本設計是根據 長城風駿 皮卡 的技術參數來設計一種輕 型貨 汽 車變速器，其具體參數如表 。因此，在變速器中，除低 擋 及倒 擋 齒輪外，直齒圓柱齒輪已被斜齒圓柱齒輪所取代。 從傳動機構布置上來說，目前，兩軸式和三軸式變速器都得到了廣泛的應用。目前，乘用車一般采用 45個 擋 位的變速器。 現代無級變速器傳動效率提高，變速反應快、油耗低。 無限變速式機械無級變速器 （ IVT） 無限變速式機械無級變速器與其它自動變速器的差別之一是不 使 用變矩器。手動變速器又稱手動齒輪式變速器，含 有可以在軸向滑動的齒輪，通過不同齒輪的嚙合達到變速變矩的目的 [3]。 1921 年英國人赫伯特 汽車變速器設計的目的和意義 進入 90 年代以來，科學技術的急速發展和市場競爭的日益加劇，促使汽車工業發生了根本性的變革，其生產組織方 式從傳統的大批量、少品種的剛性生產結構向著多品種、中小批量的柔性生產結構轉變，以 CAD/CAE/CAM 為代表的現代汽車設計方法正逐漸代替傳統的設計方法。固 定軸式變速器又分為兩軸式、三軸式和多軸式的。現代汽車除了裝有性能優良的發動機外還應該有性能優異的傳動系與之匹配才能將汽車的性能淋漓盡致的發揮出來，因此汽車變速器的設計顯得尤為重要。這 臺變速器具有五個前進檔（包括一個超速檔五檔）和一個倒檔，并通過鎖環式同步器來實現換檔。 采用中間軸式變速器，該變速器具有兩個突出的優點：一是其直接檔的傳動效率高，磨損及噪聲也最??；二是在齒輪中心距較小的情況下仍然可以獲得較大的一檔傳動比?，F代汽車已成為世界各國國民經濟和社會生活中不可缺少的交通工具。有級變速器按其前進 擋 的 擋 位數分為三、四、五 擋 和多 擋 的；而按其軸中心線的位置又可分為固定軸線式、旋轉軸線式和綜合式的。殼底放油塞多放置磁鐵以吸附油內鐵屑。 1892 年法國制造出第一輛帶有變速器的汽車。變速器內有多組傳動比不同的齒輪副，而汽車行 駛 時的換 擋 工作，也就是通過操縱機構 使 變速器內的不同的齒輪副工作。無級變速器結構比傳統變速器簡單，體積更小，它既沒有手動變速器的眾多齒輪副，也沒有自動變速器復雜的行星齒輪組，主要靠主動輪、從動輪和傳動帶來實現速比的無級變化 [3]。無級化是對自動變速器的理想追求。 近年來，為了降低油耗，變速器的 擋 數有增加的趨勢。但是如果發動機功率不高，則超速 擋 使 用頻率很低，節油效果不顯著，甚至影響汽車的動力性。斜齒圓柱齒輪比直齒圓柱齒輪有更長的壽命、更低的噪聲，雖然其制造稍微復雜且在工作時有軸向力。包括各軸直徑及長度計算、軸的結構設計、軸的強度計算、軸的加工工藝分析； 變速器 軸承的選擇及校核； 同步器的設計選用和參數選擇； 變速器操縱機構的設計選用； 變速器箱體的設計。兩軸式變速器則方便于這種布置且 使 傳動系的結構簡單。中間軸式變速器的共同特點為：變速器第一軸后端與常嚙合主動齒輪做成一體。也有少數變速器采用結構復雜和使成本增加的嚙合套或同步器方 案換入倒檔。倒檔的傳動比雖然與一檔的傳動比接近，但因為使用倒檔的時間非常短，從這 點出發有些方案將一檔布置在靠近軸的支承處，然后再布置倒檔。 10 零 部件結構方案分析 齒輪形式 變速器用齒輪有直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪兩種。除此之外，采用直齒換 擋 時，換 擋 行程長也是它的缺點。同上述兩種換 擋 方法比較，雖然它有結構復雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點，但仍然得 到廣泛應用。 變速器軸承 作旋轉運動的變速器軸支承在殼體或其它部位的地方以及齒輪與軸不做固定連接處應安置軸承。 變速器第一軸、第二軸的后部軸承，以及中間軸前、后軸承，按之直徑系列一般選用中 系列球軸承或圓柱輥子軸承。其中齒輪結構形式斜齒圓柱齒輪；換 擋 機構形式為環式同步器的方案。 將各數據代入式 ()得 8 9 50m a x21????????Terg iTrGi?? 通過以上計算可得到 ＜ 1gi ＜ ，在本設計中，取 ?gi 。 中間軸式變速器的中心距 A (mm)可根據對已有變速器的統計而得出的經驗公 式 15 初選，經驗公式為 31m a x ggeA iTKA ?? () 式中： AK －中心距系數，乘用車： ～KA ? ，商用車： ～KA ? ； maxeT －發動機的最大轉矩 (N 變速器殼體的軸向尺寸最后應由變速器總圖的結構 尺寸鏈確定。其選取的范圍是：轎車及輕、中型貨車為 2～ ；重型貨車為 ～ 5。實驗還證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度也相應提高。為使工藝簡便，在中間軸軸向力不大時，可將螺旋角設計成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。 變速器各擋齒輪齒數的分配 在初選了變速器的擋位數、傳動比、中心距、軸向尺寸及齒輪模數和螺旋角并繪出變速器的結構方案簡圖后，即可對各擋齒輪的齒數進行分配。 由于調整后中心距發生 了變化，所以需對一擋齒輪進行變位。 ?????? zzzzi g ?? 33 gg ii 故齒輪齒數不需調整。 1311121312 ???? zzzzzziR 第二軸倒擋 齒輪的齒數 為 ?11z ，取 ?11z 38。m，轉速為 1600~2600r/min；離合器的傳動效率為，齒輪傳動效率為 ， 軸承的傳動效率為 。m 16003?n r/min （ 5）掛 5 擋 時 ????????? ?iTT 齒承 ?? N嚙合時由于齒面的相互擠壓， 使充滿了潤滑油的裂縫處油壓增高，導致裂縫的擴展，最后產生剝落， 使 齒面上產生大量的扇形小麻點，即是所謂點蝕 。采用黏度大、耐高溫、耐高壓的潤滑油，提高油膜強度，提高齒面強度，選擇適當的齒面表面處理方法和鍍層等，是防止齒面膠合的措施。但若采用滲氮處理，其齒面變形小，可不磨齒，故可適用于內齒輪等無法磨齒的齒輪。這種中碳鉻鋼具有滿意的鍛造性能及良好的強度指標，氰化鋼熱處理后變形小也是優點。 圖 齒形系數圖 因為齒輪節圓直徑 mzd? ，式中 z 為齒數，所以將上述有關參數代入式后得 yzKm KKT c fgw 32?? ?? () （ 2）斜齒輪的彎曲應力公式為 ??? btyKKFw 1? 29 式中 ： 1F － 圓周力 (N )， dTF g21 ? ； gT － 計算載荷 (N 通過以上的計算，把各個參數代入公式后得 o 5 72c o s231312111?????????????????KKymzKTCngw =? 100～ 250MPa ??? ?? KKymz KTCngw2322122 c os2 ?? 3 ????? ???? ? =? 100～ 250Mpa 所以常嚙合齒輪的彎曲強度合格。m)， d 為節圓直徑 (mm)， ? 為節點處壓力角 (? )， ? 為齒輪螺旋角 (? )； E － 齒輪材料的彈性模量 (MPa)， ??E MPa； b － 齒輪接觸的實際寬度 (mm)，斜齒輪用 ?cosb 代替 ； z? 、 b? － 主、從動齒輪節點處的曲率半徑 (mm) ，直齒輪 ?? sinzz r? 、?? sinbb r? ， 斜齒輪 ? ? ??? 2co ssinzz r? 、 ? ? ??? 2co ssinbb r? ， zr 、 br 主、從動齒輪節圓半徑 (mm)。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。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，細化材料晶粒。為提高抗膠合性能，大、小輪應采用不同鋼號材料。在局部高溫、高壓下齒面互相熔焊粘連，齒面沿滑動方向形成撕傷痕跡的損壞形式成為齒面膠合。 而最常見的斷裂則是由于在重復載荷作用下 使 齒根受拉面的最大應力區出現疲勞裂縫而逐漸擴展到一定深度后所產生的折斷，其疲勞斷面在疲勞裂縫部分呈光滑表面，而突然斷裂部分呈粗粒狀表面 [14]。m 96035/211 6 0 02112 ???? ?inn r/min 二軸 （ 1） 掛 1 擋 時 ????????? ?iTT 齒承 ?? N漸開線齒輪除了能滿足傳動平穩、傳動比恒定不變等基本要求外，還有互換性好、中心距具有可分性及切齒刀具制造容易等優點。 ? ? os2 353c os2109109109 ?? ?????? ??nmzzA mm 由于調整后中心距發生了變化，所以需對五擋齒輪進行角度變位。中 心距變動 20 系數為 ???? mAAy 嚙合角為 os osc os ????? ??? AA ??? ? 查變位系數線圖得 變位系數之和為 ???x 而齒輪齒數比為 ??u 故可以分配變位系數得 ??x ， ?x 。在選定時，對軸的尺寸和齒 輪齒數要統一考慮。 17 齒頂高系數 齒頂高系數對重合度、輪齒強