畢業(yè)設(shè)計(jì)論文二軸四檔汽車變速器設(shè)計(jì)

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1、沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 目 錄 第一章 緒論······························································1 第二章 變速器的基本設(shè)計(jì)方案··············································6 2.1概述···································································6 2.2變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇·············································6 2.3轎

2、車變速器機(jī)構(gòu)方案的選擇···············································9 2.4變速器設(shè)計(jì)的基本要求··················································10 第三章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)·················································11 3.1確定車輪直徑··························································11 3.2確定主減速器傳動(dòng)比·······················

3、·····························12 3.3確定一擋傳動(dòng)比························································12 3.4各擋傳動(dòng)比的確定······················································13 3.5確定中心距····························································13 3.6初選齒輪參數(shù)···············································

4、···········13 第四章 齒輪校核·························································22 4.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩························································22 4.2輪齒強(qiáng)度計(jì)算·························································22 第五章 軸的設(shè)計(jì)及校核···················································30 5.1軸的工藝要

5、求·························································30 5.2軸的強(qiáng)度計(jì)算·························································30 第六章 軸承校核·························································33 6.1.1 輸入軸的軸承校核···················································33 6.1.2 輸出軸軸承校核················

6、·····································34 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析·····························································36結(jié)論·····································································38 參考文獻(xiàn)········································································39 致謝·································

7、············································40 附錄一···································································1 附錄二···································································5 輕型轎車變速器設(shè)計(jì) 第一章 緒論 汽車是作為一種交通工具而產(chǎn)生的，但發(fā)展到今天已經(jīng)不能把它理解為單純的行的手段。因?yàn)椤捌嚮备淖兞水?dāng)代世界的面貌，它已經(jīng)成為當(dāng)代物質(zhì)文明與進(jìn)步的象征及文明形態(tài)的一種代表。

8、中國汽車工業(yè)的振興也必然會(huì)使中國的面貌煥然一新，在繁榮經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)四個(gè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)，提高中國人民的生活水平，推動(dòng)社會(huì)與地球上近四分之一的人類進(jìn)步方面，發(fā)揮重大作用.現(xiàn)在人類社會(huì)在不斷的進(jìn)步與繁榮，交通的變革與發(fā)展在促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展中起了突出的作用，汽車作為一種交通工具的產(chǎn)生對(duì)社會(huì)更具有重要的意義。人類社會(huì)及人們生活的“汽車化”，大大地?cái)U(kuò)大了人們?nèi)粘；顒?dòng)的范圍，擴(kuò)大并加速了地區(qū)間、國際間的交往，成倍地提高了人們外出辦事的效率，極大地加速了人們的活動(dòng)節(jié)奏，促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展與人類的快速進(jìn)步，開創(chuàng)了現(xiàn)代“汽車社會(huì)”這樣一個(gè)嶄新的時(shí)代。 據(jù)統(tǒng)計(jì)：在以前蒸汽機(jī)輪船與蒸汽機(jī)車的問世曾推動(dòng)了當(dāng)時(shí)的產(chǎn)生革命

9、。繼蒸汽機(jī)輪船與火車出現(xiàn)之后，1886年德國工程師戴姆勒與奔茨二人以汽油內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力，分別獨(dú)立地制成了最早的實(shí)用汽車。1903年美國人亨利·福特創(chuàng)建了福特汽車公司，1908年推出了“T”型車，并于1913年建成了流水作業(yè)裝配線進(jìn)行汽車的大批量生產(chǎn)。這項(xiàng)大生產(chǎn)技術(shù)的出現(xiàn)，為提高汽車質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本及以后的汽車工業(yè)大發(fā)展創(chuàng)造了條件。1921年“T”型汽車的產(chǎn)量已占世界汽車產(chǎn)量達(dá)200萬輛。1927年夏?！癟”型車成為歷史，共售出1500多萬輛。 汽車問世百余年來，特別是從汽車產(chǎn)品的大批生產(chǎn)以及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來，汽車已經(jīng)為世界經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展、為人類進(jìn)入現(xiàn)代生活，產(chǎn)生了無法估量的巨大影響，為人類

10、社會(huì)的進(jìn)步作出了不可磨滅的巨大貢獻(xiàn)，掀起了時(shí)代的革命。 汽車的作用對(duì)國際化的發(fā)展起著不可磨滅的作用，首先，以美國為例：美國汽車工業(yè)早已經(jīng)發(fā)展成為與鋼鐵、建筑并列的三個(gè)最大的行業(yè)之一。如今美國的信息產(chǎn)業(yè)與高薪技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，但汽車工業(yè)仍不失為美國產(chǎn)業(yè)最主要的支柱之一。在全球的汽車保有量中，美國生產(chǎn)的汽車占34.8%。日本汽車工業(yè)在1941年已經(jīng)有5萬輛的年產(chǎn)能力，1955年就能達(dá)到15萬輛。 下面具體介紹一下我國汽車工業(yè)的發(fā)展。 在舊中國沒有真正的制造汽車的工業(yè)，只有到中華人民共和國成立之初，毛澤東主席、周恩來總理等第一代國家領(lǐng)導(dǎo)人非常關(guān)注、親自參與建立中國汽車工業(yè)的重大決策，在前蘇聯(lián)援

11、助中國建設(shè)一批重點(diǎn)工業(yè)項(xiàng)目中列入建設(shè)一座現(xiàn)代化的載貨汽車工廠，并在中央重工業(yè)部下屬機(jī)器工業(yè)局籌備組建期間，開始了籌建的前期工作。1953年7月，毛主席親筆題名的第一汽車制造廠在吉林省長(zhǎng)春市動(dòng)工興建，在中央動(dòng)員、全國支援和參與建設(shè)者的奮力拼搏下，實(shí)現(xiàn)了黨中央提出“力爭(zhēng)三年建成長(zhǎng)春汽車廠和出汽車、出人才、出經(jīng)驗(yàn)”的目標(biāo)，國產(chǎn)第一輛解放牌載貨汽車于1956年7月13日駛下總裝配生產(chǎn)線，從此結(jié)束了中國自己不能制造汽車的歷史，圓了中國人自己生產(chǎn)國產(chǎn)汽車之夢(mèng)。1957年5月，一汽開始仿照國外樣車自行設(shè)計(jì)轎車；1958年先后試制成功CA71型東風(fēng)牌小轎車和CA72型紅旗牌高級(jí)轎車，毛主席等國家領(lǐng)導(dǎo)人親自試乘

12、了東風(fēng)牌小轎車，十分高興地稱贊：“坐上自己制造的汽車了”；之后，紅旗牌高級(jí)轎車被列為國家禮賓用車，并用作國家領(lǐng)導(dǎo)人乘坐的慶典檢閱車。 進(jìn)入60年代，國民經(jīng)濟(jì)實(shí)行“調(diào)整、鞏固、充實(shí)、提高”方針，在國家和省市支持下，形成了一批汽車制造廠、汽車制配廠和改裝車廠，其中，南京、上海、北京和濟(jì)南共4個(gè)較有基礎(chǔ)的汽車制配廠，經(jīng)過技術(shù)改造成為繼一汽之后第一批地方汽車制造廠，發(fā)展汽車品種，相應(yīng)建立了專業(yè)化生產(chǎn)模式的總成和零部件配套廠，為今后發(fā)展大批量、多品種生產(chǎn)協(xié)作配套體系形成了初步基礎(chǔ)。 在這個(gè)歷史階段，力求探索汽車工業(yè)管理的改革，國家決定試辦汽車工業(yè)托拉斯，實(shí)施了促進(jìn)汽車工業(yè)發(fā)展的多項(xiàng)舉措，60年代

13、中期工業(yè)托拉斯停辦。與此同時(shí)，汽車改裝業(yè)和摩托車制造業(yè)起步，重點(diǎn)發(fā)展了一批軍用改裝車，民用消防車、救護(hù)車、自卸車和牽引車相繼問世，并為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了城市、長(zhǎng)途和團(tuán)體這三大類客車。北京最早試制二輪摩托車提供軍用，之后南京、南昌和濟(jì)南等地相繼試制三輪摩托車和機(jī)器腳踏車，當(dāng)時(shí)主要用于軍事、郵電、體育和城市短途運(yùn)輸，摩托車工業(yè)處于起步階段，與汽車工業(yè)創(chuàng)建密切相關(guān)的汽車科研事業(yè)和專業(yè)教育體系初步形成。 1964年，國家確定在三線建設(shè)以生產(chǎn)越野汽車為主的第二汽車制造廠、四川和陜西汽車制造廠。二汽是國內(nèi)自行設(shè)計(jì)、國內(nèi)提供裝備的工廠，采取了“包建”（專業(yè)對(duì)口老廠包建新廠、小廠包建大廠）和“聚寶”（國內(nèi)的

14、先進(jìn)成果移植到二汽）的方法，同時(shí)在湖北省內(nèi)外安排新建、擴(kuò)建26個(gè)重點(diǎn)協(xié)作配套廠。一個(gè)嶄新的大型汽車制造廠在湖北省十堰市興建和投產(chǎn)，當(dāng)時(shí)主要生產(chǎn)中型載貨汽車和越野汽車。與此同時(shí)，川汽、陜汽和與陜汽生產(chǎn)配套的陜西汽車齒輪廠，分別在四川省重慶市大足縣和陜西省寶雞市（現(xiàn)已遷西安）興建和投產(chǎn)，主要生產(chǎn)重型載貨汽車和越野汽車。 60年代中后期，國家提出“大打礦山之仗”的決策，礦用自卸車成為其重點(diǎn)裝備，上海32噸試制成功投產(chǎn)之后，天津15噸、常州15噸、北京20噸、一汽60噸（后轉(zhuǎn)本溪）和甘肅白銀42噸電動(dòng)輪礦用自卸車也相繼試制成功投產(chǎn)，緩解了冶金行業(yè)采礦生產(chǎn)裝備需要。 為適應(yīng)國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)重型載貨

15、汽車的需求，濟(jì)南汽車制造廠擴(kuò)建黃河牌8噸重型載貨汽車的生產(chǎn)能力，安徽淝河、南陽、丹東、黑龍江和湖南等地方汽車也投入同類車型生產(chǎn)。邢臺(tái)長(zhǎng)征牌12噸重型載貨汽車（源于北京新都廠遷建）、上海15噸重載載貨汽車投產(chǎn)問世。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：在此期間，一汽、南汽、上汽、北汽和濟(jì)汽5個(gè)老廠分別承擔(dān)了包建和支援三線汽車廠（二汽、川汽、陜汽和陜齒）的建設(shè)任務(wù)，其自身投入技術(shù)改造擴(kuò)大生產(chǎn)能力；地方發(fā)展汽車工業(yè)，幾乎全部仿制國產(chǎn)車型重復(fù)生產(chǎn)；據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，解放牌車型20多家，北京130車型20多家，躍進(jìn)車型近20家，北京越野車近10家；改裝車生產(chǎn)向多品種、專業(yè)化發(fā)展，生產(chǎn)廠點(diǎn)近200家；1980年大中輕型客車生產(chǎn)1

16、3400輛，其中：長(zhǎng)途客車6000多輛；汽車零部件品種增多，廠家增加到2100家；摩托車工業(yè)初步形成，1980年24個(gè)廠家生產(chǎn)4.9萬輛。 汽車設(shè)計(jì)理論是指導(dǎo)汽車設(shè)計(jì)實(shí)踐的，而汽車設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的長(zhǎng)期積累和汽車生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，又使汽車設(shè)計(jì)理論得到不斷的發(fā)展與提高。汽車設(shè)計(jì)技術(shù)是汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法和手段，是汽車設(shè)計(jì)實(shí)踐的軟件和硬件。 汽車設(shè)計(jì)技術(shù)在近百年中也經(jīng)歷了由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)展到以科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)分析為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)階段，進(jìn)而自60年代中期在設(shè)計(jì)中引入電子計(jì)算機(jī)后又形成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等新方法，并使設(shè)計(jì)逐步實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化和自動(dòng)化。 在20世紀(jì)90年代，國際汽車界興起一種逆向工程的汽車產(chǎn)品開發(fā)

17、新方式。經(jīng)過幾年的發(fā)展，積累了很多經(jīng)驗(yàn)，取得巨大進(jìn)步，可以說已成為現(xiàn)代汽車產(chǎn)品開發(fā)的主流形式。 逆向工程主要是依靠高度集成化、可視化、開放型的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)筑汽車產(chǎn)品，從概念構(gòu)思、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程分析、工藝制造、應(yīng)用工程、市場(chǎng)服務(wù)，全過程實(shí)現(xiàn)無紙化、高精度、系統(tǒng)化的操作平臺(tái)。雖然，目前仍需制造樣品，進(jìn)行實(shí)物試驗(yàn)、論證和評(píng)價(jià)，但這已經(jīng)不是一種重要的手段，最終將會(huì)取消這一過程。就這種思維的方法而言，是思維先于實(shí)體、實(shí)體用于反證思維的逆向邏輯形式，國際汽車界稱之為逆向工程。 實(shí)施逆向工程的目的是為了更好地實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的并行工程，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過程實(shí)行同步作業(yè)，并使之優(yōu)化，大大提高

18、產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一次成功率，從而縮短周期，降低成本，減少風(fēng)險(xiǎn)，提高質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。 我國汽車工業(yè)在實(shí)行逆向工程中已經(jīng)做了一些工作，并且具有廣泛的社會(huì)基礎(chǔ)，特別是軍工和院校部門已經(jīng)先行一步，水平也不算低，如果我們能把集成和整合工作做得好些，進(jìn)步就會(huì)更快、更大。 汽車的設(shè)計(jì)開發(fā)工作是由根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查及使用要求而制定的設(shè)計(jì)任務(wù)書開始的。 汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括整車總體設(shè)計(jì)、總成設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)。整車總體設(shè)計(jì)又稱為汽車的總布置設(shè)計(jì)，其任務(wù)是使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書所規(guī)定的整車參數(shù)和性能指標(biāo)的要求，并將這些整車參數(shù)和性能指標(biāo)分解為有關(guān)總成的參數(shù)和功能。在這項(xiàng)高層次的設(shè)計(jì)工作中，既有汽車各總成間的聯(lián)系問

19、題，又有人與汽車之間的聯(lián)系問題。解決人車之間的聯(lián)系問題屬于人——機(jī)工程設(shè)計(jì)，它在汽車設(shè)計(jì)工作中占有極重要的位置。 ⑴零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化 由于汽車的產(chǎn)量大、品種及型號(hào)多，設(shè)計(jì)中實(shí)行零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和產(chǎn)品系列化，可簡(jiǎn)化生產(chǎn)，提高工效，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，減少配件品種，方便維修。 所謂“系列化”是指制造廠為了能供應(yīng)各種型號(hào)的產(chǎn)品（可為汽車，亦可為總成和部件），又能進(jìn)行大量生產(chǎn)，而將產(chǎn)品合理分擋，組成系列，并考慮各種變型。例如驅(qū)動(dòng)型式為4×4的越野汽車加上一根驅(qū)動(dòng)橋則可變成6×6的越野汽車，加上兩根則又可變成8×8的越野汽車，組成系列；發(fā)動(dòng)機(jī)可按缸數(shù)分為4缸、6缸或

20、V6缸、V8缸等組成系列。這樣即可較少的基本型衍生出較多的系列產(chǎn)品，以滿足廣泛的需求。 所謂“通用化”是指在同一系列或總質(zhì)量相近的一些車型上，采用通用的總成或部件，以簡(jiǎn)化生產(chǎn)。 所謂“標(biāo)準(zhǔn)化”是指在設(shè)計(jì)中廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件，以利于組織生產(chǎn)、提高質(zhì)量、降低造價(jià)和方便維修。 ⑵考慮使用條件的復(fù)雜多變 為了使所設(shè)計(jì)的汽車產(chǎn)品在全國和全世界這樣的廣闊市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)力，設(shè)計(jì)中就要充分考慮提高其對(duì)復(fù)雜多變的使用條件的適應(yīng)性。特別應(yīng)注意熱帶、寒帶等不同的氣候條件和高原、山區(qū)、丘陵、沼澤、沿海等不同的地理?xiàng)l件，以及燃料供應(yīng)、維修能力等不同的使用條件對(duì)汽車結(jié)構(gòu)、性能、材料、附件等的特殊要求。例如：在高原地區(qū)

21、發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)增壓；在熱帶地區(qū)要考慮車廂的隔熱、空調(diào)或通風(fēng)；在寒帶要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)；在山區(qū)則應(yīng)提高汽車的爬坡能力并附加發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)等。 ⑶重視汽車使用中的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保 良好的使用性能顯然是各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者都要追求的目標(biāo)，汽車設(shè)計(jì)者更是如此，所不同的是汽車的使用性能是多方面的（例如：動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性、舒適性、通過性以及可靠性、耐久性、維修性和對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響性能等），而且在默寫性能之間有時(shí)是相互矛盾的。因此，汽車設(shè)計(jì)的特點(diǎn)還在于：要在給定的使用條件下，協(xié)調(diào)各種使用性能的要求、優(yōu)選各種使用性能指標(biāo)，使汽車在該使用條件下的綜合使用性能達(dá)到最優(yōu)。特別要重視使

22、用中的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保。 ⑷車身設(shè)計(jì)既重視工程要求更注重外觀造型 汽車車身的外形、油漆及色彩是汽車給人們的第一個(gè)外觀印象，是人們?cè)u(píng)價(jià)汽車的最直接方面，也是轎車的最重要市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)因素，是汽車設(shè)計(jì)非常重要的內(nèi)容。車身造型既是工程設(shè)計(jì)，又是美工設(shè)計(jì)。從工程設(shè)計(jì)來看，它既是滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求、整車布置的匹配要求和沖壓分快的工藝要求，又要適應(yīng)車身的空氣動(dòng)力學(xué)的要求而具有最小的風(fēng)阻系數(shù)；從美工設(shè)計(jì)來看，它應(yīng)當(dāng)適應(yīng)時(shí)代的特點(diǎn)和人們的愛好，要像對(duì)待工藝品那樣進(jìn)行美工設(shè)計(jì)，給人以高度美感，起到美化環(huán)境的作用。 ⑸在保證可靠性的前提下盡量減小汽車的自身質(zhì)量 和固定的機(jī)械設(shè)備不同，作為運(yùn)輸用的汽車其自身

23、質(zhì)量直接影響起燃油經(jīng)濟(jì)性。和單間生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，作為大批量生產(chǎn)的汽車，減小其自身質(zhì)量可節(jié)約大量的制造材料，降低生產(chǎn)成本。合理地減小汽車的自身質(zhì)量對(duì)汽車工業(yè)和汽車運(yùn)輸業(yè)會(huì)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益。最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可滿足這方面的設(shè)計(jì)要求。 第二章 變速器的基本設(shè)計(jì)方案 2.1 概述 變速器的結(jié)構(gòu)對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、換擋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的影響。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)變速器與主減速器，以及變速器的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖及互鎖裝置、倒檔安全裝置，對(duì)接合齒采取倒錐齒側(cè)（或越程接合、錯(cuò)位接合、齒厚

24、減薄、臺(tái)階齒側(cè)）等措施，以及其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不跳檔、亂檔、自行脫檔和誤掛倒檔；采用同步器可使換擋輕便、無沖擊及噪聲；采用高齒、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。降低噪聲水平已成為提高變速器質(zhì)量和設(shè)計(jì)、工藝水平的關(guān)鍵。 汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的基本功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給車輪，以驅(qū)動(dòng)汽車行使。變速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分。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，行使以及克服各種道路障礙等不同行使條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)輪牽引力及不同要求的需要。用變速器轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速的必要性在與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速變化特性的特點(diǎn)是具有相對(duì)小的對(duì)外部載荷改變的適應(yīng)性。以下

25、從變速器的作用分類來介紹。 變速器是汽車傳動(dòng)系中最主要的部件之一。它的作用是： 在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小。 ⑴由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度和驅(qū)動(dòng)扭矩能在很大范圍內(nèi)變化。例如在高速路上車速應(yīng)能達(dá)到100km/h，而在市區(qū)內(nèi)，車速常在50km/h左右?？哲囋谄街钡墓飞闲旭倳r(shí)，行駛阻力很小，則當(dāng)滿載上坡時(shí)，行駛阻力便很大。而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而轉(zhuǎn)矩變化范圍更不能滿足實(shí)際路況需要。 ⑵實(shí)現(xiàn)倒車行駛 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸一般都是只能向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的，而汽車有時(shí)需要能倒退行駛，因此，往往利用變速箱中設(shè)置的倒擋來實(shí)現(xiàn)汽車倒車行駛。 ⑶實(shí)現(xiàn)

26、空擋 當(dāng)離合器接合時(shí)，變速箱可以不輸出動(dòng)力。例如可以保證駕駛員在發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火時(shí)松開離合器踏板離開駕駛員座位。 變速箱由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機(jī)構(gòu)的主要作用是控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變速器傳動(dòng)比的變換，即實(shí)現(xiàn)換擋，以達(dá)到變速變矩。 機(jī)械式變速箱主要應(yīng)用了齒輪傳動(dòng)的降速原理。簡(jiǎn)單的說，變速箱內(nèi)有多組傳動(dòng)比不同的齒輪副，而汽車行駛時(shí)的換擋行為，也就是通過操縱機(jī)構(gòu)使變速箱內(nèi)不同的齒輪副工作。如在低速時(shí)，讓傳動(dòng)比大的齒輪副工作，而在高速時(shí)，讓傳動(dòng)比小的齒輪副工作。 2.2 變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇 ⑴簡(jiǎn)單式變速器的基本結(jié)構(gòu)

27、：由殼體、傳動(dòng)部分和操縱部分組成。 a．殼體 殼體是基礎(chǔ)件，用以安裝支承變速器全部零件及存放潤滑油)：其上有安裝軸承的精確鏜孔。變速器承受變載荷，所以殼體應(yīng)有足夠的剛度，內(nèi)壁有加強(qiáng)，形狀復(fù)雜，多為鑄件(材料為灰鑄鐵，常用HT200)。 為便于安裝，傳動(dòng)部分和操縱部分常做成剖分式，箱蓋與殼體用螺栓聯(lián)接并可靠定位。殼體上有加油、放油口，油面檢查尺口，還應(yīng)考慮散熱。 b．傳動(dòng)部分 是指齒輪、軸、軸承等傳動(dòng)件。軸的幾何尺寸通過強(qiáng)度、剛度計(jì)算確定。因主要決定于剛度，而碳鋼與合金鋼彈性模量近乎相等，所以一般用碳鋼。只有齒輪與軸制成一體或軸載荷嚴(yán)重才用合金鋼。軸與齒輪多為花鍵聯(lián)接(對(duì)中性好，能可靠

28、傳遞動(dòng)力，擠壓應(yīng)力小等)。軸的花鍵部分和放軸承處經(jīng)表面淬火處理。軸多用滾動(dòng)軸承支承，潤滑簡(jiǎn)單，效率高、徑向間隙小，軸向定位應(yīng)可靠。潤滑方式多用飛濺潤滑 (υ>25m/s，只要粘度適宜可甩到壁上)。 c．操縱部分 主要零件位于變速器蓋內(nèi)。 組成式變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 簡(jiǎn)單式變速器有效率高、構(gòu)造簡(jiǎn)單使用方便鈞優(yōu)點(diǎn)擋數(shù)少，i變化范圍小(牽引力、速度范圍小)，只宜在擋數(shù)不多的某些車工采用。若增加i的范圍，則使變速器尺寸加大，軸跨度增加，為了既增加擋數(shù)又不使軸跨度過大，可采用組成式變速器。 ⑵組成式變速器的優(yōu)點(diǎn)： 可以減少齒輪個(gè)數(shù)，而且擋數(shù)越多減少齒輪個(gè)數(shù)的優(yōu)點(diǎn)愈明顯。同簡(jiǎn)單式變速器相比，它可

29、縮短軸的長(zhǎng)度，減少整個(gè)變速器的外部尺寸和重量，并且能方便地得到不止一個(gè)倒擋。 缺點(diǎn)： a．擋組間傳動(dòng)比有對(duì)應(yīng)關(guān)系，不易使每擋的2，(速度及牽引力)都很理想。 b．換擋操縱麻煩，有時(shí)要操縱兩個(gè)變速部分，若為插花換擋還不便記憶。 為了減少操縱動(dòng)作，最好能順序換擋。為此要求重視擋次編排十使第滅擋組傳動(dòng)比全部大于第11擋組，達(dá)到多數(shù)相領(lǐng)排擋的變換只需操縱主變速的目的，這樣才最為方便。 變速器是由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成，需要時(shí)，還可以加裝動(dòng)力輸出器。在分類上有兩種方按傳動(dòng)比變化方式和按操縱方式的不同來分。 按傳動(dòng)比變化方式來分： a)有級(jí)式變速器 這是目前使用最廣的一種。它采用

30、齒輪傳動(dòng)，具有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。按所用輪系型式不同，有軸線固定式變速器(普通變速器)和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器(行星齒輪變速器)兩種。目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動(dòng)比通常有3-5個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒擋，在重型貨車用的組合式變速器中，則有更多擋位。所謂變速器擋數(shù)即指其前進(jìn)擋位數(shù)。 b)無級(jí)式變速器 傳動(dòng)比在一定的數(shù)值范圍內(nèi)可按無限多級(jí)變化，常見的有電力式和液力式(動(dòng)液式)兩種。電力式無級(jí)變速器的變速傳動(dòng)部件為直流串激電動(dòng)機(jī)，除在無軌電車上應(yīng)用外，在超重型自卸車傳動(dòng)系中也有廣泛采用的趨勢(shì)。動(dòng)液式無級(jí)變速器的傳動(dòng)部件為液力變矩器。 c)綜合式變速器 是指由液力變矩器和齒輪式有級(jí)變速器組成的液

31、力機(jī)械式變速器，其傳動(dòng)比可在最大指與最小值之間的幾個(gè)間斷的范圍內(nèi)作無級(jí)變化。 按操縱方式來分： a)強(qiáng)制操縱式變速器是靠駕駛員直接操縱變速桿換擋。 b)自動(dòng)操縱式變速器其傳動(dòng)比選擇和換擋是自動(dòng)進(jìn)行的，所謂“自動(dòng)”，是指機(jī)械變速器每個(gè)擋位的變換是借助反映發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和車速的信號(hào)系統(tǒng)來控制換擋系統(tǒng)的執(zhí)行元件而實(shí)現(xiàn)的。駕駛員只需操縱加速踏板以控制車速。 c)半自動(dòng)操縱式變速器 有兩種型式：一種是常用的幾個(gè)擋位自動(dòng)操縱，其余擋位則由駕駛員操縱；另一種是預(yù)選式，即駕駛員預(yù)先用按鈕選定擋位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時(shí)，接通一個(gè)電磁裝置或液壓裝置來進(jìn)行換擋。 本設(shè)計(jì)采用的是二軸式四檔變

32、速器。 2.3 轎車變速器機(jī)構(gòu)方案的選擇 汽車變速器的結(jié)構(gòu)方案必須滿足使用性能、制造條件、維修簡(jiǎn)便及標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化等要求，應(yīng)從齒輪型式、換擋結(jié)構(gòu)、軸型布置、倒擋設(shè)置以及軸承型式、潤滑和密封等方面綜合考慮及全面評(píng)價(jià)，以求得到合理的設(shè)計(jì)方案。 a)齒輪型式 汽車變速器普遍采用直齒或斜齒的圓柱齒輪。前者嚙合性能較差、重合小、強(qiáng)度低、噪音大，僅在低擋和倒擋中使用；后者應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)使用直齒。 b)換擋結(jié)構(gòu) 汽車變速器的換擋方式常用有直齒滑移齒輪、嚙合套和同步器等三種方式。 直齒滑移齒輪的換擋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；嚙合套換擋一般是配合斜齒圓柱齒輪副使用的。這兩種型式在滑移齒輪或嚙

33、合套的圓周速度與相嚙合的圓周速度不一致的情況下，會(huì)產(chǎn)生換擋沖擊與燥聲，容易引起齒輪的破壞和磨損。 采用同步器換擋可保證齒輪不發(fā)生換擋沖擊，同時(shí)操作輕便，縮短了換擋的時(shí)間，相應(yīng)提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性、行使安全性，而且有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。但是這種換擋方式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高，軸向尺寸有所增加。而本變速器就是應(yīng)用的同步器換擋機(jī)構(gòu)。 c)同步器的選擇 同步器是在接合套換擋機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，除有接合套、花鍵轂、對(duì)應(yīng)齒輪上的接合齒圈外，還增設(shè)了使接合套與對(duì)應(yīng)接合齒圈的圓周速度達(dá)到并保持一致（同步）的機(jī)構(gòu)，以及阻止二者在達(dá)到同步之前接合以防止沖擊的結(jié)構(gòu)。 同步器有常壓式、慣性式、自行

34、增力式等種類，目前廣泛采用的是慣性式同步器。 類型:a：鎖環(huán)式慣性同步器，鎖銷式慣性同步器，滑塊式同步器。 本次設(shè)計(jì)采用鎖銷式慣性同步器。 2.4 變速器設(shè)計(jì)的基本要求 1）保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 2）設(shè)置空擋，用來切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸。 3）設(shè)置倒擋，使汽車能變速倒退行駛。 4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置。 5）換擋迅速、省力、方便。 6）工作可靠。變速器不得有跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(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)當(dāng)滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、維修方便等要求。 固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多

35、用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小、布置方便、中間擋位傳動(dòng)效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大。 第三章 變速器齒輪的設(shè)計(jì) 3.1確定車輪直徑 四個(gè)車輪承受的最大負(fù)荷為： m為汽車總質(zhì)量：1700kg,g為重力加速度：9.8kN/ 。帶入數(shù)據(jù)得：49.98N。 根據(jù)輪胎的規(guī)格185/60R14S，可計(jì)算知，輪胎半徑=289mm。 3.2確定主減速器傳動(dòng)比 原始設(shè)計(jì)條件 發(fā)動(dòng)機(jī)功率 73kw 最高車速

36、 165km/h 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩 164N·m 總質(zhì)量 1700kg 平均轉(zhuǎn)速 3200r/min 車輪 185/60R14S 由發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩確定最大功率轉(zhuǎn)速： —最大功率轉(zhuǎn)速； —轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，取值范圍：1.1~1.3，取值為：1.2； —最大功率 則將參數(shù)帶入計(jì)算得：=5100.56r/min，取整為：5101r/min。 利用公式計(jì)算主減速器傳動(dòng)比： ：汽車最大車速：165km/h； ：汽車最大轉(zhuǎn)速，==5101 r/min； ：變速器最高檔傳動(dòng)比，轎車一般為：0.8； ：主減速器傳動(dòng)比； 計(jì)算得=4.236 3.3確定一擋傳動(dòng)比

37、為避免在松軟地面上行駛時(shí)土壤受沖擊剪切破壞而損害地面附著力，應(yīng)保證汽車能在極低車速下穩(wěn)定行駛。 為滿足汽車爬坡性的要求： 計(jì)算得到 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與地面輻照條件確定： 即： 為道路附著系數(shù)，取值范圍為0.5~0.6，取為0.6 為汽車滿載靜止于水平面，驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，這里取70%mg， 這里初選 校核最大傳動(dòng)比：=3.0~4.5 校核得到=3.5 在3.0~4.5之間，故 3.4各擋傳動(dòng)比的確定 兩軸式變速器各檔傳動(dòng)比都不設(shè)為整數(shù)，因?yàn)檩斎胼S和輸出軸直接嚙合，如果傳動(dòng)比是整數(shù)的話會(huì)造成嚙合齒輪

38、副的不均勻磨損。每次嚙合的兩個(gè)齒都是隨機(jī)的，這樣會(huì)延長(zhǎng)變速器的使用壽命。 —常數(shù)，也就是各擋之間的公比；各擋的傳動(dòng)公比為 3.5確定中心距 初選中心距A時(shí)可根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算： A= KA 式中 A —變速器中心距（mm）； KA —中心距系數(shù)，轎車：K=8.9~9.3 取9.3； Temax —發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（N?m）； I1—變速器一擋傳動(dòng)比2.8 ηg —變速器傳動(dòng)效率，取96%； 所以 A= KA=9.3×=67.82mm 符合轎車變速器的中心距變化范圍65~80mm。 初選：A=68mm. 3.6初選齒輪

39、參數(shù) 1、模數(shù): 對(duì)貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，故齒輪應(yīng)該選用大些的模數(shù)；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)。 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)量在1.8～14.0t的貨車為2.0～3.5mm；總質(zhì)量大于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，有利于換擋。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量選擇變速器齒輪的法向模數(shù)。 變速器用齒輪模數(shù)的范圍見表3-1： 表3-1 汽車變速器齒輪的法向模數(shù) 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/t 1.0＜V≤1.6 1.6＜V

40、≤2.5 6.0＜≤14.0 >14.0 模數(shù)/mm 2.25~2.75 2.75~3.00 3.50~4.50 4.50~6.0 所選模數(shù)值應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1357-1987的規(guī)定， 故取齒輪的模數(shù)為：3.0 2、壓力角 理論上對(duì)于乘用車，為加大重合度降低噪聲應(yīng)取用14.5°、15°、16°、16.5°等小些的壓力角；對(duì)商用車，為提高齒輪承載能力應(yīng)選用22.5°或25°等大些的壓力角。 國家規(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°。嚙合套或同步器的接合齒壓力角有20°、25°、30°等，但普遍采用30°壓力角。 3、螺旋角 隨著螺旋

41、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增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)力求使中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生的軸向力平衡，以減小軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。為使工藝簡(jiǎn)便，在中間軸軸向力不大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。 兩軸式變速器為20o~25o取o 4、齒頂高系數(shù)：在齒輪加工精度提高以后，在我國齒頂高系數(shù)為1.00。 3.7各擋齒數(shù)分配 1)一擋： = = =41.41取=43，則=10.898取=12

42、則=28 修正中心距：=則A=70.604取A=71則=24o 2)二擋： = = =41.41取=43，則=14.429，取=15，則 = 28 則A=70.604取A=71則=24o 3)三擋：==1.4， = =41.41取=43則=41.41取=43則=17.92則=18則=19, 則o,A=70.604取A=71 4)四擋： = = =41.41取=43則=41.41取=43則=23.89則=18則=19 則o,A=70.604取A=71 5)倒擋齒輪：（直齒） 倒擋選用的模數(shù)往往與一擋相近，故選用為=3.00 倒擋傳動(dòng)比比

43、一擋略大些取=3.0 初選倒擋齒輪后齒數(shù)一般在21～23之間取=21取=39取=14 3.8求各擋齒輪的變位系數(shù)并進(jìn)行修正 各擋齒輪的變位系數(shù)根據(jù)變位系數(shù)線圖來選取： 表2-3 變位系數(shù)線圖 一擋： =70.604 A=71 A 進(jìn)行角度變位： 則計(jì)算得=20.8602 則計(jì)算得 通過選擇變位系數(shù)線圖查得： 由u= 則在線圖的左側(cè)可以查得：，則 則 則：（1.0+0.33-0.028）3=3.906 （1.0+0.25-0.33）3=2.76 39.628 47

44、.440 34.108 （1.0-0.17-0.028）3=2.406 （1.0+0.25+0.17）3=4.26 102.372 107.184 93.852 二擋：=70.604 A=71 A 進(jìn)行角度變位： 則計(jì)算得=20.8602 則計(jì)算得 通過選擇變位系數(shù)線圖查得： 由u= 則在線圖的左側(cè)可以查得：，則 則 則：（1.0+0.26-0.028）3=3.696 （1.0+0.25-0.26）3=2.97 49.535 59.927 43.595 （1.0-0.10-

45、0.028）3=2.616 （1.0+0.25+0.10）3=4.05 92.465 97.697 84.365 三擋：=70.604 A=71 A 進(jìn)行角度變位： 則計(jì)算得=20.8602 則計(jì)算得 通過選擇變位系數(shù)線圖查得： 由u= 則在線圖的左側(cè)可以查得：，則 則 則：（1.0+0.25-0.028）3=3.66 （1.0+0.25-0.25）3=3 59.442 66.762 53.442 （1.0-0.09-0.028）3=2.646 （1.0+0.25+0.09）3=4.

46、02 82.558 87.850 74.518 四擋：=70.604 A=71 A 進(jìn)行角度變位： 則計(jì)算得=20.8602 則計(jì)算得 通過選擇變位系數(shù)線圖查得： 由u= 則在線圖的左側(cè)可以查得：，則 則 則：（1.0-0.05-0.028）3=2.77 （1.0+0.25+0.05）3=3.9 79.256 84.796 71.456 （1.0+0.21-0.028）3=3.546 （1.0+0.25-0.21）3=3.12 62.744 69.836 56.504

47、 倒擋： =96 則 則倒擋傳動(dòng)比合適 （1.0+0.3-0）3=3.9 （1.0+0.25-0.3）3=2.85 =66 73.8 60.3 （1.0-0.21-0）3=2.37 （1.0+0.25+0.21）3=4.38 =39 43.74 33.3 （1.0-0.21-0）3=2.37 （1.0+0.25+0.21）3=4.38 =90 94.74 81.24 倒擋軸中心距：

48、 第四章 齒輪校核 齒輪損壞形式主要有：輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動(dòng)換擋齒輪端部被破壞及齒面膠合。 齒輪常出現(xiàn)輪齒彎曲折斷，需校核輪齒強(qiáng)度與齒面接觸應(yīng)力。 4.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩 發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為164N.m，最高轉(zhuǎn)速5101r/min，齒輪傳動(dòng)效率99%，離合器傳動(dòng)效率99%，軸承傳動(dòng)效率96%。 輸入軸 ==164N.m 輸出軸 ==164×0.96×0.99=155.87N.m 倒擋軸 =164×0.96×0.99×2.31=249.38N.m 4.2輪齒

49、強(qiáng)度計(jì)算 輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 (a) 直齒輪彎曲應(yīng)力 圖4-1 齒形系數(shù)圖 式中：—彎曲應(yīng)力（MPa）； —計(jì)算載荷（N.mm）； —應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=1.65； —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=1.1，從動(dòng)齒輪=0.9； —齒寬（mm）； —模數(shù)； —齒形系數(shù)，如圖4.1。 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)，一、倒擋直齒輪許用彎曲應(yīng)力在400～850MPa，貨車可取下限，承受雙向交變載

50、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10，11，12的彎曲應(yīng)力，， =22，=13，=30， =0.160,=0.155，=0.168， = =584.05MPa<400～850MPa = =222.12MPa<400～850MPa = =258.41MPa<400～850MPa = =315.84MPa<400～850MPa (b)斜齒輪彎曲應(yīng)力 式中：—計(jì)算載荷（N·mm）； —法向模數(shù)（mm）； —齒數(shù)； —斜齒輪螺旋角（°）； —應(yīng)力集中系數(shù)，=1.50； —齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖中查得； —齒寬系數(shù)=7

51、.0 —重合度影響系數(shù)，=2.0。 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)，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7，8的彎曲應(yīng)力 =12，=31，=0.168，=0.126，=164Nm， =24.708° = =221.15MPa<100～250MPa = =264.08MPa<180～350MPa （2）計(jì)算二擋齒輪5，6的彎曲應(yīng)力 =15，=28，=0.168，=0.175，=1641N.m，=24.708° = =176.92MPa<180～350MPa =

52、 =171.22MPa<180～350MPa （3）計(jì)算三擋齒輪3，4的彎曲應(yīng)力 =18，=25，=0.147，=0.155，=1641N.m，=24.708 = =168.50MPa<180～350MPa ==149.89MPa<180～350MPa （4）計(jì)算四擋齒輪1，2的彎曲應(yīng)力 =24，=18，=0.165，=0.155，=164N.m，=124.69N.m， =24.708° = =97.57MPa<180～350MPa = =112.82MPa<180～350Mpa （c）輪齒接觸應(yīng)力σj 式

53、中：—輪齒的接觸應(yīng)力（MPa）； —計(jì)算載荷（N.mm）； —節(jié)圓直徑(mm)； —節(jié)點(diǎn)處壓力角（°），—齒輪螺旋角（°）； —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)。 將作用在變速器第一軸上的載荷作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見表4.1。 彈性模量=210 N·mm-2 表4-2　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 一擋和倒擋 1900～2000 950～1000 常嚙合齒輪和高擋

54、 1300～1400 650～700 （1）計(jì)算一擋齒輪7,8的接觸應(yīng)力 mm，mm =21.22 =8.21 =1564.17MPa<1900～2000MPa =1359.49MPa<1900～2000MPa （2）計(jì)算二擋齒輪5，6的接觸應(yīng)力 mm mm =10.27 =8.21 =1301.26MPa<1300～1400MPa =1359.49MPa<1300～1400MPa （3）計(jì)算三擋齒輪3,4的接觸應(yīng)力 mm mm =15.74 =17.32 =1030.52MPa<1300～1400MPa =975.66MPa<1300～1400MPa

55、 （4）計(jì)算四擋齒輪1，2的接觸應(yīng)力 mm mm =16.42 =13.03 =918.60MPa<1300～1400MPa =931.80MPa<1300～1400MPa （5）倒擋齒輪10，11，12的接觸應(yīng)力 mm, mm =3×30=90mm =11.287 =6.669 =18.464 =1553.00MPa<900～2000MPa =1870.41MPa<1900～2000Mp =1172.39MPa<1900～2000MPa =1229.58MPa<1900～2000MPa 齒輪材料為40Cr, 40Cr為中碳調(diào)制鋼，是機(jī)械制造業(yè)使用最廣泛的

56、鋼之一。調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。該鋼具有最佳的綜合力學(xué)性能，淬透性高于45鋼，適合于高頻淬火，火焰淬火等表面硬化處理等。 第五章 軸的設(shè)計(jì)及校核 5.1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。 對(duì)于采用高頻或滲碳鋼的軸，螺紋部

57、分不應(yīng)淬硬，以免產(chǎn)生裂紋。 對(duì)于階梯軸來說，設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量保證工藝簡(jiǎn)單。 軸材料選為20CrMnTi。20CrMnTi是滲碳鋼，滲碳鋼通常為含碳量為0.17%-0.24%的低碳鋼。汽車上多用其制造傳動(dòng)齒輪，是中淬透性滲碳鋼中Cr Mn Ti 鋼，其淬透性較高，在保證淬透情況下，具有較高的強(qiáng)度和韌性，特別是具有較高的低溫沖擊韌性。20CrMnTi表面滲碳硬化處理用鋼。良好的加工性，加工變形微小，抗疲勞性能相當(dāng)好。 5.2 軸的強(qiáng)度計(jì)算 a）初選軸的直徑 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑計(jì)算 故最小直徑選18mm。 支撐點(diǎn)距離為203mm,一擋齒輪到兩支點(diǎn)的距離分別為：55.8，114.5

58、。 c)一擋齒輪的各個(gè)分力： 102.372N d）軸的強(qiáng)度校核 則在水平面上：FA×203=Fr×58.5FA=1035.80N 則水平面上受到的力矩：Mc=1496731N.mm 在豎直面上：＇==5345.09N 水平面上受到的力矩為：Ms=772365N.mm 該軸所受的彎矩為：T=459200 N.mm 故危險(xiǎn)截面受到的合成彎矩為：=1745742.255N.mm 在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下，軸的應(yīng)力應(yīng)為： =195.138Mpa<400Mpa 故軸的強(qiáng)度符合要求 e)軸的剛度校核 若軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角為δ，可分別用下式計(jì)算

59、 式中：—齒輪齒寬中間平面上的徑向力（N）； —齒輪齒寬中間平面上的圓周力（N）； —彈性模量（MPa），=2.1×105MPa； —慣性矩（mm4），對(duì)于實(shí)心軸，；—軸的直徑（mm），花鍵處按平均直徑計(jì)算； 、—齒輪上的作用力距支座、的距離（mm）； —支座間的距離（mm）。 軸的全撓度為mm。 軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為=0.05～0.10mm，=0.10～0.15mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)

60、超過0.002rad[18]。 故該軸符合剛度條件，該軸合格。 第六章 軸承校核 6.1軸承的校核 6.1.1 輸入軸的軸承校核 軸承的材料采用GCr9，GCr9鋼是一種合金含量較少、具有良好性能、應(yīng)用最廣泛的高碳鉻軸承鋼。經(jīng)過淬火加回火后具有較高的硬度、均勻的組織、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。該鋼冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，對(duì)形成白點(diǎn)敏感性能大，有回火脆性。用于制作各種軸承套圈和滾動(dòng)體。 由工作條件和軸頸直徑初選輸入軸軸承型號(hào)，61804（左，內(nèi)徑為20mm），61904（右，內(nèi)徑為20mm）

61、，轉(zhuǎn)速n=5101r/min,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》左側(cè)軸承，，e=0.3,y=2。右側(cè)軸承，，e=0.30，y=2。軸承的預(yù)期壽命為：Lh′=16×365×10=58400h 計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P 39.628 則：Fr1×203=Fr7×58.5=955.64N Fr2×203=Fr7×144.5=2360.05N 故軸承的附加軸向力：Fs1= Fr1/2Y=238.91N Fs2= Fr2/2Y=590.01N Fs1+Fa1=4047.3N Fs2=590.01N Fa2= Fs1+Fa1=4047.3N Fa1= Fs2=590.01N 則：，故右側(cè)軸承

62、X=0.67，左側(cè)軸承X=0.4 ，為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù) （1.2～1.8）取=1.2 =1.2[0.4×955.01+2×4047.3]=10171.92N =1.2[0.67×2360.05+2×590.01]=3313.50N 左側(cè)軸承壽命命 ，為壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3；對(duì)滾子軸承=10/3。 =708460565.9h＞=58400h合格[19,20]。 右側(cè)軸承壽命 ，為壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3；對(duì)滾子軸承=10/3。 ＞=58400h合格[19,20]。 6.1.2 輸出軸軸承校核 軸承安裝方式采用反裝，即背靠背，背靠背安裝承受的荷載和承載力

63、矩最大，軸向定位最好；面對(duì)面有一定的軸向游隙，荷載小，基本不使用。 由工作條件和軸頸直徑初選輸入軸軸承型號(hào)30208（左，內(nèi)徑為40mm），30205（右，內(nèi)徑為25mm），轉(zhuǎn)速n=1821.78r/min,查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》右側(cè)軸承，，e=0.3,y=2。左側(cè)軸承，，e=0.30，y=1.9。軸承的預(yù)期壽命為：Lh′=16×365×10=58400h 則：Fr1×203=Fr7×58.5=1035.79N Fr2×203=Fr7×144.5=2558.504N ，故軸承的附加軸向力：Fs1= Fr1/2Y=258.95N Fs2= Fr2/2Y=639.626N F

64、s1+Fa1=4386.76N Fs2=639.626N Fa2= Fs1+Fa1=4386.76N Fa1= Fs2=639.626N 則：，故右側(cè)軸承X=0.67，左側(cè)軸承X=0.4 ，為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見《機(jī)械設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)》 （1.2～1.8）取=1.2 =1.2[0.4×1035.79+1.9×639.626]=1955.53N =1.2[0.67×2558.504+2×4386.76]=12585.26N 左側(cè)軸承壽命命 ，為壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3；對(duì)滾子軸承=10/3。 ＞=58400h合格[19,20]。 右側(cè)軸承壽命 ，為壽命系數(shù)，對(duì)球軸

65、承=3；對(duì)滾子軸承=10/3。 =204561.54＞=58400h合格[19,20]。 故軸承合格。 經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析 1、汽車變速器市場(chǎng)分析 中國汽車變速器市場(chǎng)正處于高速發(fā)展期。2007年中國汽車銷售879.15萬輛，2008年汽車產(chǎn)銷量將突破900萬，2010年汽車銷售規(guī)模將達(dá)到1263萬輛。在汽車行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)的情況下，中國變速器行業(yè)面臨著重大機(jī)遇。2006年我國汽車變速器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)300億元人民幣，并且以每年超過20%的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2010年有望達(dá)到600億元。依靠科技進(jìn)步和自主創(chuàng)新，已形成年產(chǎn)銷汽車變速器100萬臺(tái)、齒輪5000萬只和汽車鍛件10萬噸的綜合生產(chǎn)能力。汽

66、車變速器產(chǎn)品在4檔—16檔市場(chǎng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全方位覆蓋，廣泛匹配于輸入扭矩300—3000牛米、載重量2噸—60噸之間的重型車、大客車、中輕型卡車、工程用車和低速貨車等各種車型，被國內(nèi)50多家主機(jī)廠的上千種車型選為定點(diǎn)配套產(chǎn)品。法士特變速器在國內(nèi)8噸以上重型汽車配套市場(chǎng)占有率78%，15噸以上配套市場(chǎng)占有率超過90%，重型變速器產(chǎn)銷量世界第一。 2、結(jié)構(gòu)分析 殼體：殼體是基礎(chǔ)件，用以安裝支承變速器全部零件及存放潤滑油。其上有安裝軸承的精確鏜孔。變速器承受變載荷，所以殼體應(yīng)有足夠的剛度，內(nèi)壁有加強(qiáng)，形狀復(fù)雜，多為鑄件(材料為灰鑄鐵，常用HT200)。 傳動(dòng)部分：是指齒輪、軸、軸承等傳動(dòng)件。軸的幾何尺寸通過強(qiáng)度、剛度計(jì)算確定。因主要決定于剛度，而碳鋼與合金鋼彈性模量近乎相等，所以一般用碳鋼(常用45鋼)。只有齒輪與軸制成一體或軸載荷嚴(yán)重才用合金鋼。軸與齒輪多為花鍵聯(lián)接(對(duì)中性好，能可靠傳遞動(dòng)力，擠壓應(yīng)力小等)。軸的花鍵部分和放軸承處經(jīng)表面淬火處理。軸多用滾動(dòng)軸承支承，潤滑簡(jiǎn)單，效率高、徑向間隙小，軸向定位應(yīng)可靠。潤滑方式多用飛濺(υ>25m/s，只要粘度適宜可甩到壁上)。 操縱部分