輕型貨車變速器設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)

　

【文章內(nèi)容簡介】 齒面磨損均勻。 圖33變速器傳動(dòng)示意圖 the sketch map of CVT一檔傳動(dòng)比 i1=(z23z12)/(z2z18) (33)如果z12z18齒數(shù)確定了，則z23與z2的傳動(dòng)比可求出。為了求z12z18的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和Zh 直齒:Zh=2A/m斜齒:Zh=2Acosβ/mn=2╳89╳cos200/3=,取整得56。 計(jì)算后Zh取整，然后進(jìn)行大小齒輪齒數(shù)的分配。中間軸上的一檔小齒輪的齒數(shù)盡可能取小些，以便使z12/z18的傳動(dòng) 比大些，在i1已定的情況下，z23/z2的傳動(dòng)比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)多些，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承并保證輪軸有足夠的厚度。考慮到殼體上的第一軸軸孔尺寸的限制和裝配的可能性，該齒輪齒數(shù)又不宜取多。所以初取Z12=38,Z18=18中間軸上小齒輪的最少齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的限制，即受剛度的限制。在選定時(shí)，對(duì)軸的尺寸及齒輪齒數(shù)都要統(tǒng)一考慮。轎車中間軸式變速器一檔傳動(dòng)比i1=～，中間軸上一檔齒輪數(shù)可在15～17間取，貨車在2～17間取。因?yàn)橛?jì)算齒數(shù)和zh后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)zh和齒輪變位系數(shù)新計(jì)算中心距，在以修正后的中心距作為各檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。A=m(z12+z18)/(2╳cosβ) =╳(38+18)/( 2╳cos200)=取A=90mm求出傳動(dòng)比z23/z2=i1z18/z12，而常嚙合傳動(dòng)齒輪中心距和一檔齒輪的中心距相等，即A=mn(z2+z23)/2cosβ (34)所以，z2+z23=,取整后為：z2=17，z23=37。 修正i1=(z23z12)/(z2z18)=(37╳38)/(17╳18)=i％=||/=％5％所以合格。修正β，由A= mn(z2+z23)/2cosβ，推出β2，23=同理得：β12，18=1）確定二擋齒輪齒數(shù)若二檔齒輪是直齒輪，模數(shù)與一檔齒輪相同時(shí)，則得：i2=z23z11/z2z20 (35)A=m(z11+z20)/2 (36)解兩方程式求出z11,z20。用取整后z11,z20的計(jì)算中心距，若與中心距A有偏差，通過齒輪變位來調(diào)整。二檔齒輪是斜齒輪，螺旋角β20與常嚙合齒輪的不同時(shí)，由式(35)得Z11/z20=i2z2/z23=╳17/37=由A=mn(z11+z20)/2cosβ20，所以z11+z20=2╳90╳cos200/3=取整后：z11=34 z20=23 修正i2= z23z11/ z2z20=37╳34/(17╳23)=i2％=||/=％5％（合格）修正β20β20=аrccos[mn(z11+z20)/(2A)]=此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式tan/tanβ20= z23/(z2+z23) (1+ z11/z20) (37)tan/tanβ20= tan z23/(z2+z23) (1+ z11/z20)=||=。兩者相差不大，可以近似認(rèn)為軸向力是平衡的。2）確定三擋齒輪齒數(shù)Z7/z21=i3╳z2/z23 =╳17/37 = 由A=mn(z7+z21)/2cosβ7（β7取20度）得z7+z21=取整，z7=28，z21=28修正i3= z23z7/z21z2 =37╳28/28╳17 =i3％=||/=％5％(合格)同理修正β7合格β7=аrccos[mn(z7+z22)/(2A)]=此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式tan/tanβ21= z23/(z2+z23) (1+ z7/z21) tan/tanβ21= tan z23/(z2+z23) (1+ z7/z21)=||=。兩者相差不大，可以近似認(rèn)為軸向力是平衡的。3）確定四擋齒輪齒數(shù)Z6/z22=i4╳z2/z23 =╳17/37 = 由A=mn(z6+z22)/2cosβ6（β6取20度）得z6+z22=取整得：z6=22 z22=34修正i4= z23z6/z22z2 =37╳22/34╳17 =i4％=||/=％5％(合格)同理修正β6合格此外，從抵消或減少中間軸上的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關(guān)系式tan/tanβ22= z23/(z2+z23) (1+ z6/z22) tan/tanβ22= tan z23/(z2+z23) (1+ z6/z22)=||=。兩者相差不大，可以近似認(rèn)為軸向力是平衡的。倒檔齒輪選用的模數(shù)往往與一檔相同。圖33所是倒檔齒輪z19的齒數(shù)，一般在2123之間，初選z19后，此處取22，可計(jì)算出中間軸與倒檔軸的中心距A’A、=m(z18+z19)/2A、=3╳（18+22）/2=60mm最后計(jì)算倒檔軸與第二軸的中心距。齒頂高：ha=mf*=3*1=3齒根高：hf=m(f*+c*)=3*（1+）=所以，修正后的各擋傳比為：i1=，i2=，i3=，i4=,i5=各擋齒輪齒數(shù)：z2=17,z23=37，z12=38,z18=18,z11=34,z20=23,z7=28,z21=28,z6=22,z22=34，z19=22由齒輪的失效形式可知，設(shè)計(jì)齒輪傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)是齒面具有較高的抗磨損、抗點(diǎn)蝕、抗膠合及抗塑性變形的能力。因此，對(duì)齒輪材料性能的基本要求為：齒面要硬，齒芯要韌。剛才的韌性較好，耐沖擊，還可通過熱處理或化學(xué)處理來改善其力學(xué)性能及提高齒面的硬度，故最適合用來制造齒輪。①鍛鋼除尺寸過大或者是結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜只宜鑄造者外，一般都用鍛鋼制造齒輪，%～%的碳鋼或合金鋼。制造齒輪的鍛鋼可分為：經(jīng)熱處理后切齒的齒輪所用的鍛鋼 度與強(qiáng)度、速度及精度都要求不高的齒輪，應(yīng)采用軟齒面（硬度≤350HBS）以便切齒，并使刀具不致迅速磨損變鈍。因此，應(yīng)將齒輪毛坯經(jīng)過常化（正火）或調(diào)質(zhì)處理后切齒。切制后即為成品。其精度一般為8級(jí)，精切時(shí)可達(dá)7級(jí)。這類齒輪制造簡便、經(jīng)濟(jì)、生產(chǎn)率高。需進(jìn)行精加工的齒輪所用的鍛鋼 高速、重載及精密機(jī)器（如精密機(jī)床、航空發(fā)動(dòng)機(jī)）所用的主要傳動(dòng)齒輪，除要求材料性能外，輪齒具有高強(qiáng)度及齒面的高硬度（如58～65HRC）外，還應(yīng)進(jìn)行磨齒等精加工。合金鋼材根據(jù)所含金屬的成分及性能，可分別是材料的韌性、耐沖擊、耐磨及抗膠合的性能等獲得提高，也可通過熱處理或化學(xué)熱處理改善材料的力學(xué)性能及提高齒面的硬度。所以對(duì)于及時(shí)高速、重載，又要求尺寸小、質(zhì)量輕的航空齒輪，就都用性能優(yōu)良的合金鋼來制造。②鑄鋼鑄鋼的耐磨性及強(qiáng)度均較好，但應(yīng)經(jīng)過退火及?；幚?，必要時(shí)也可進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。鑄鋼常用于尺寸較大的齒輪?；诣T鐵性質(zhì)較脆，抗沖擊及耐磨性均較差，但抗膠合及抗點(diǎn)蝕的能力較好。灰鑄鐵齒輪常用于工作平穩(wěn)，速度較低，功率不大的場(chǎng)合。對(duì)于高速、輕載及精度不高的齒輪傳動(dòng)，為了降低噪聲，常用非金屬材料（日夾布塑膠、尼龍等）作小齒輪，大齒輪仍用鋼或鑄鐵制造。為使大齒輪具有足夠的抗磨損及抗點(diǎn)蝕的能力，齒面的硬度應(yīng)為250～350 HBS。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)參考：⑴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)械鐘的齒輪傳動(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。⑵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(duì)材料沒有特別的要求。⑶正火碳鋼，不論毛坯的制作方法如何，只能用于制作載荷平穩(wěn)或輕度從幾下工作的齒輪，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。⑷合金鋼常用于制作高速、重載并在沖擊載荷下工作的齒輪。⑸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(duì)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?；蛘{(diào)質(zhì)），從而提高了大齒輪齒面的疲勞極限。因此，當(dāng)配對(duì)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，粗糙度值也要相應(yīng)地減小。變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度和芯部的高韌性相結(jié)合，能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞的能力。在選用鋼材及熱處理時(shí)，對(duì)切削加工性能及成本也應(yīng)考慮。值得指出的是，對(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)力噴丸處理之后，齒輪彎曲疲勞壽命和解除疲勞壽命都能提高。齒輪在熱處理之后進(jìn)行磨齒，能消除齒輪熱處理的變形；磨齒齒輪精度高于熱處理前剃齒和擠齒齒輪精度，使得傳動(dòng)平穩(wěn)、效率提高；在同樣符合的條件下，磨齒的彎曲疲勞壽命比剃齒的要高。用下列公式計(jì)算接觸強(qiáng)度應(yīng)力 （38）式中： ——輪齒接觸應(yīng)力（MPa）；F ——齒面上的法向力（N），；F1 ——圓周力（N），； ——計(jì)算載荷（Nmm）； ——節(jié)圓直徑（mm）； ——節(jié)點(diǎn)處壓力角； ——齒輪螺旋角；E ——齒輪材料的彈性模量（MPa）； ——齒輪接觸的實(shí)際寬度（mm）；——主從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm），直齒輪，斜齒輪；——主從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（mm）。 對(duì)外嚙合齒輪（變位和非變位齒輪）: 節(jié)圓半徑=中心距*齒數(shù)/齒數(shù)和 斜齒齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 （39）式中： ——圓周力（N），； ——計(jì)算載荷（Nmm）； ——節(jié)圓直徑（mm）； ——法向模數(shù)（mm）。為斜齒輪螺旋角； ——應(yīng)力集中系數(shù)，； ——齒面寬（mm）； ——法向齒距，； ——齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在齒形系數(shù)圖中查得；——重合度影響系數(shù)，將上述有關(guān)參數(shù)代入（39），整理得到： （310） 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)，倒檔直齒輪許用彎曲應(yīng)力在400～850MPa，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)力應(yīng)取下限。斜齒輪對(duì)貨車為100～200MPa。變速器第一軸齒輪(齒輪2)端面內(nèi)分度圓切向力=（2╳160/3）/51╳103 = N法面內(nèi)基圓周切向力=（cos200cos250）= Nρz=╳sin200/cos225= ρb= ╳sin200/cos225= 接觸強(qiáng)度: =[（╳2╳104）/20 ╳(1/+1/)]1/2= MPa 彎曲強(qiáng)度：=（╳）/（22╳╳3╳╳2）= MPa選用鋼正火加表面淬火處理。其余齒輪按同樣方法時(shí)行計(jì)算，由于本設(shè)計(jì)書的重點(diǎn)不在此，后面的齒輪便不再詳細(xì)計(jì)算出。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，裝配工藝而最后確定。：第一軸及中間軸：=～ （311）第二軸： =～ （312）第二軸及中間軸最大軸徑： （313）所以最大軸徑為：d= ╳90=45mm所以中間軸長度初選：45/（～）=250～取:280mm第二軸長度初選：45/（～）=214～250mm?。?50mm第一軸最細(xì)處： （314）第一軸長度初選：第一軸花鍵部分直徑 ： （315） mmd=24mmmm取：150mm、花鍵、軸承有一定聯(lián)系，要根據(jù)具體情況，按其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正，以下是軸的計(jì)算尺寸：第二軸：dmin=C(