基于ADAMS的汽車主減速器設(shè)計(jì)【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計(jì)論文】

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購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 開題報(bào)告 學(xué)生姓名 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 職 稱 工作單位 課題來源 教師自擬課題 課題性質(zhì) 應(yīng)用設(shè)計(jì) 課題名稱 基于 本設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù) （科學(xué)意義和應(yīng)用前景，國內(nèi) 外 研 究 概況，目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等） 早在 2009年我國汽車產(chǎn)銷總量已經(jīng)突破 1000萬臺(tái)，而 2013年更是突破 2000萬臺(tái)，這一數(shù)字還在逐年增加，由此可見汽車減速器未來的市場之廣。汽車主減速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中最為重要的部件之一。它能夠?qū)⑷f向傳動(dòng)裝置所傳來的發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞給驅(qū)動(dòng)車輪，以實(shí)現(xiàn)降速增扭的目的。汽車主減速器及差速器對(duì)提高汽車的行駛平穩(wěn)性和汽車通過性有著獨(dú)特的作用，是汽車設(shè)計(jì)制造的重點(diǎn)之一。我國減速器制造規(guī)格和參數(shù)不斷地?cái)U(kuò)展，產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)到較先進(jìn)水平，可為我國汽車行業(yè)提供零部件，部分產(chǎn)品還出口至東南亞甚至歐美地區(qū)。由于信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，主減速器也將取得更為長足的發(fā)展。與此同時(shí)，對(duì)汽車主減速器的研究也能極大地促進(jìn)我國的汽車工業(yè)的發(fā)展。 隨著目前世界汽車領(lǐng)域新理論、新材料、新工藝、新技術(shù)的發(fā) 展、汽車零件的結(jié)構(gòu)和形式較傳統(tǒng)形式有了很大的改善．大大地提高了汽車的舒適性、安全性和可靠性，其中汽車主減速器的設(shè)計(jì)也顯得十分重要。 而我國汽車主減速器的研發(fā)設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是市場競爭不夠充分，企業(yè)的規(guī)模效益普遍不高。二是受體系等各種形式的限制，不同地區(qū)的主減速器供應(yīng)互相的不交叉。三是主減速器供應(yīng)以外資或合資企業(yè)為主，我國自主研發(fā)設(shè)計(jì)的汽車主減速器專業(yè)化水平不高，產(chǎn)品科學(xué)技術(shù)含量不高。這迫切需要我們重新設(shè)計(jì)研發(fā)更為精確，更加先進(jìn)的減速器。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車 減速器的發(fā)展將躍上新的臺(tái)階，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、產(chǎn)業(yè)鏈等多個(gè)角度刻畫汽車主減速器發(fā)展變化，洞察行業(yè)發(fā)展新動(dòng)向。 現(xiàn)如今汽車零件產(chǎn)業(yè)逐漸從汽車生產(chǎn)中分離開來，使優(yōu)化設(shè)計(jì)，專業(yè)化設(shè)計(jì)更加重要，各企業(yè)合作也更加緊密。精確把握市場發(fā)展規(guī)律，追趕世界的腳步，我國本土汽車主減速器的發(fā)展還有很大的空間，也有更廣闊的的市場。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期成果 （具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和重點(diǎn)解決的技術(shù)問題、預(yù)期成果和提供的形式） 通過理論計(jì)算與工程軟件設(shè)計(jì)分析相結(jié)合的方法，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，完成一輛汽車主減速器的設(shè)計(jì)任務(wù)。本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一 種大型汽車的主減速器。 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：主減速器基本參數(shù)的選擇、主減速器的齒輪類型和形式、主減速器主動(dòng)齒輪、主減速器齒輪的材料選擇及熱處理方式、主減速器的優(yōu)化處理、完成裝配圖和零件圖，對(duì)減速器進(jìn)行仿真處理，最后完成編寫設(shè)計(jì)說明書。 汽車主減速器設(shè)計(jì)中，在差速器前面設(shè)置一個(gè)主減速器，可使主減速器前面的傳動(dòng)部件所傳遞的扭矩增大，從而可使其尺寸及值量減小，從而使所用的材料大大減少，使汽車造價(jià)降低。在滿足使用的前提下，盡量降低其加工精度和工藝復(fù)雜性。能在一般加工機(jī)床上加工的，就不必在專業(yè)的特殊機(jī)床上加 工。本次設(shè)計(jì)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件，從而提高系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度，大大降低產(chǎn)品的造價(jià)。 預(yù)期成果：該減速器的設(shè)計(jì)，滿足對(duì)應(yīng)型號(hào)汽車的生產(chǎn)使用要求。 擬采取設(shè)計(jì)方法和技術(shù)支持 （設(shè)計(jì)方案、技術(shù)要求、實(shí)驗(yàn) 方 法 和 步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 設(shè)計(jì)方案和步驟： 確汽車主減速器的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法，確定設(shè)計(jì)方案。 據(jù)已知數(shù)據(jù)查閱相關(guān)資料，計(jì)算主減速器的相關(guān)參數(shù)。 制裝配圖、零件圖。 用 件進(jìn)行減速器仿真。 主減速器進(jìn)行不同工況下的模擬。 析二者結(jié)果，確定主減速器設(shè)計(jì)的可靠性。 本次設(shè)計(jì)的課題是汽車的主減速器的設(shè)計(jì)與仿真，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的， 使其具有一定的通過性。 可能遇到的難題和解決辦法： 我們可以在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)重新開始設(shè)定方案方法，不怕麻煩，爭取做到最優(yōu)。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 我會(huì)選擇盡量使用同一本參考資料為主，同時(shí)向指導(dǎo)老師求助解決。 材料的選取會(huì)受到各方面的因素 的影響，而計(jì)算只是選擇其中一些主要因素如強(qiáng)度的計(jì)算。 在計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過查閱資料適當(dāng)增大材料尺寸，以滿足使用要求。 實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)和已具備的條件 （包括過去學(xué)習(xí)、研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有主要儀器設(shè)備、設(shè)計(jì)環(huán)境及協(xié)作條件等） 多次參與汽車變速器和減 速器拆裝， 老師請(qǐng)教等途徑，解決汽車傳動(dòng)系中主減速器設(shè)計(jì)過程中會(huì)遇到的各類問題，通過理論知識(shí)的熟悉來解決實(shí)際問題。 通過設(shè)計(jì)，獲得根據(jù)，通過市面上同類車型的性價(jià)對(duì)比，設(shè)計(jì)出合理、 經(jīng)濟(jì)的 主減速器。 有查閱各種資料的能力，同時(shí)掌握與本 設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料。 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進(jìn)度 (以周為單位 ) 閱資料，完成開題報(bào)告。 據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書收集所需資料，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)。 確設(shè)計(jì)內(nèi)容。確定設(shè)計(jì)方案。 算主減速器設(shè)計(jì)相關(guān)系數(shù)，計(jì)算和強(qiáng)度校核。 習(xí)并熟悉 用 仿真數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)比對(duì)和分析，完成相關(guān)零件圖和裝配圖的繪制。 定最終論文，提交論文及相關(guān)文件，準(zhǔn)備答辯。 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 開 題 報(bào) 告 審 定 紀(jì) 要 時(shí) 間 地點(diǎn) 主持人 參 會(huì) 教 師 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導(dǎo) 教 師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 摘要 汽車主減速器是汽車驅(qū)動(dòng)橋中非常重要的傳力部件，主減速器也是汽車上最關(guān)鍵的部件之一。 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是為汽車設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、工作性能可靠的主減速 器。該主減速器將設(shè)計(jì)成單級(jí)圓柱齒輪減速器。與多級(jí)主減速器相比，可以保證離地間隙較小，但不影響傳動(dòng)比，此外單級(jí)主減速器還具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲小，以及使用壽命長。本次設(shè)計(jì)包括了單級(jí)主減速器的各零部件的設(shè)計(jì)以及其相應(yīng)參數(shù)的設(shè)計(jì)和校核過程。設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：主減速器齒輪和軸的設(shè)計(jì)，主減速器結(jié)構(gòu)的選擇。主減速器在汽車傳動(dòng)系中的主要作用是減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩，通過齒數(shù)少的圓柱齒輪與齒數(shù)多的圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)。 設(shè)計(jì)好減速器后通過 件對(duì)設(shè)計(jì)好的準(zhǔn)雙曲線圓柱齒輪仿真，對(duì)建立好的齒輪模型添加約束使之運(yùn)動(dòng) ，結(jié)合實(shí)際計(jì)算和測試的結(jié)果，采用虛擬樣機(jī)技術(shù)研究準(zhǔn)雙曲線齒輪，將實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算出的結(jié)果和動(dòng)力學(xué)仿真得出的結(jié)果對(duì)比分析，得出主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪運(yùn)動(dòng)和工作狀況，為本次設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞： 主減速器 傳動(dòng)比 典型工況分析 動(dòng)力學(xué)仿真 購買設(shè)計(jì)文檔后加 費(fèi)領(lǐng)取圖紙 is of in a is to to be he is of is of a of of an is of is a so of of in to of to of of is a on to it of of by so of by 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 目 錄 摘要 ....................................................................... 1 .................................................................. 6 第 1 章 引言 ................................................................ 1 題研究的目的及意義 .............................................. 1 車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 .................................... 1 題研究的內(nèi)容 .................................................... 2 減速器齒輪的類型 ............................................. 2 減速器的減速型式 ........................................... 3 車主減速器的仿真 ............................................. 3 第 2 章 汽車主減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................... 4 減速器齒輪的設(shè)計(jì) .................................................. 4 擇齒寬系數(shù) ................................................... 4 力角 α 的選擇 ................................................. 4 擇主、從動(dòng)圓柱齒輪齒數(shù) ....................................... 4 選螺旋角 ..................................................... 4 他尺寸的選擇 ................................................. 5 面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 ......................................... 5 輪相關(guān)參數(shù)計(jì)算 ............................................... 7 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ............................................. 7 輪幾何尺寸計(jì)算 ............................................... 9 輪軸的設(shè)計(jì) ....................................................... 12 直徑的設(shè)計(jì) .................................................. 13 算軸各段長度 ................................................ 14 的強(qiáng)度校核 .................................................. 16 減速器其他零部件的設(shè)計(jì) ........................................... 19 減速器概述 .................................................. 19 減速器方案的選擇 .......................................... 20 減速器零部件設(shè)計(jì) ............................................ 20 第 3 章 汽車主減速器的仿真 ................................................. 29 真概述 ................................................... 29 減速器齒輪運(yùn)動(dòng)仿真 ............................................... 29 論分析 ........................................................... 33 致謝 ...................................................................... 34 參考文獻(xiàn) .................................................................. 35 附表 1 .................................................................... 36 附表 2 .................................................................... 37 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1 第 1 章 引言 題研究的目的及意義 自從世界上第一臺(tái)汽車研發(fā)問世以來，汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)便隨之誕生，并漸漸地對(duì)世界的發(fā)展和人們的生活產(chǎn)生越來越大的影響，同時(shí)也為人類的進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn)，可以說汽車與我們的生活越來越密切。我們對(duì)汽車的產(chǎn)品也有了更為全面、深入的了解，這也需要我們握住“汽車設(shè)計(jì)”的發(fā)展方向，從而制造出更多更能適合我們的汽車。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是通過對(duì)汽車主減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算與仿真，使大家對(duì)汽車主減速器的設(shè)計(jì)與原理能有更好的認(rèn)識(shí)。綜合運(yùn)用我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)的理論、專業(yè) 知識(shí)，設(shè)計(jì)一款滿足使用要求的主減速器。本次設(shè)計(jì)能更好的鞏固所學(xué)知識(shí)，培養(yǎng)自主查閱資料的能力，提高自我發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，為畢業(yè)后進(jìn)入工作崗位工作奠定理論基礎(chǔ)。 汽車主減速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中十分重要的部件之一。是連接發(fā)動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的最有效裝置，它能夠?qū)碜园l(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給汽車車輪，實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速同時(shí)增大扭距的目的。汽車主減速器可以提高汽車的行駛平穩(wěn)性和通過性使駕駛汽車時(shí)更加舒適。主減速器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和差速器之間，這可以減小萬向傳動(dòng)裝置、變速箱等主減速器前面的傳動(dòng)部件所傳遞的扭矩，同時(shí)也可以減小變速箱箱體 的大小，使操控更加靈敏省力，同時(shí)也可以節(jié)省汽車百公里的油耗。 在全球石油價(jià)格不斷上漲的今天，人們也越來越關(guān)心汽車的經(jīng)濟(jì)性，這不僅僅只對(duì)與小汽車，這對(duì)所有類型汽車都有作用，各汽車生產(chǎn)廠家都在致力于提高燃油經(jīng)濟(jì)性以此來增強(qiáng)其產(chǎn)品在市場上的競爭力，降低油耗不僅僅是在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作上節(jié)油，還需要從傳動(dòng)系中增加系統(tǒng)傳動(dòng)的效率，因此本次汽車主減速器的設(shè)計(jì)顯得十分重要。 車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 現(xiàn)如今汽車領(lǐng)域的發(fā)展可謂日新月異。新的設(shè)計(jì)理論層出不窮，各種新技術(shù)應(yīng)用在不同汽車上，加工工藝也日益精湛，新 型材料的發(fā)現(xiàn)也對(duì)汽車的發(fā)展起了提供了更多的選擇，汽車零件的結(jié)構(gòu)也在傳統(tǒng)形式的基礎(chǔ)上有了很大的改善．這些新型材料的應(yīng)用，使汽車更具有舒適性，增加了汽車的安全性和可靠性。 我國汽車 主減速器的研發(fā)創(chuàng)新設(shè)計(jì)還存在很多缺點(diǎn)和不足：一是主減速器設(shè)計(jì)研發(fā)以外資或合資為主具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的較少。二是不同地區(qū)生產(chǎn)廠家溝通合作較少，產(chǎn)品之間相互合作力的密切程度有待提高。三 是市場競爭不公正，各企業(yè)生產(chǎn)盈利普遍不高，生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)含量低，但與此同時(shí)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又迎來一個(gè)新的機(jī)遇。那便是計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車生產(chǎn)設(shè)計(jì)研發(fā)中的作用 越來越大，汽車減速器的發(fā)展將迎來新的機(jī)遇，從經(jīng)濟(jì)性北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 指標(biāo)、公司之間的合作，甚至是汽車排放量等多個(gè)領(lǐng)域迎來重大改善，這將更好地推動(dòng)汽車行業(yè)向著更好的方向發(fā)展。 現(xiàn)如今汽車各個(gè)的零部件的生產(chǎn)進(jìn)入單獨(dú)化，不在是以往的整個(gè)汽車生產(chǎn)相連，這樣做可以使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)效果，設(shè)計(jì)更加專業(yè)，同時(shí)加強(qiáng)了各企業(yè)間的相互合作，要掌握汽車發(fā)展的規(guī)律和方向，努力追趕世界的腳步。我國自主研發(fā)設(shè)計(jì)的汽車主減速器也將擁有更巨大的發(fā)展空間，具有更美好闊的市場前景。 目前我國的汽車主減速器設(shè)計(jì)研發(fā)仍存在諸多問題，新產(chǎn)品的研究和開發(fā)較 少創(chuàng)新意識(shí)較差、缺乏國外那種更為科學(xué)的管理方式，企業(yè)現(xiàn)用的生產(chǎn)設(shè)備老化嚴(yán)重等等。這導(dǎo)致了我們生產(chǎn)的產(chǎn)品精度較低自動(dòng)化水平較低，自主品牌較少，無法與世界上大的生產(chǎn)企業(yè)相競爭。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐、提高生產(chǎn)技術(shù)，提高我們的管理水平，早日趕上世界先進(jìn)生產(chǎn)廠家，早日研發(fā)設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)中國國情的汽車主減速器，早日實(shí)現(xiàn)由中國制造邁向中國創(chuàng)造。在東方汽車公司實(shí)習(xí)時(shí)我們也見到了許多新產(chǎn)品，新理念。各工廠分工合作，與此同時(shí)與沿海較先進(jìn)的廠家密切合作，生產(chǎn)的產(chǎn)品也一度銷往東南亞甚至西方國家，可以說我國的主減速器得設(shè)計(jì)研 發(fā)在迅速進(jìn)步。希望能早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌。 在設(shè)計(jì)研發(fā)上， 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)漸漸成熟并應(yīng)用在汽車研發(fā)設(shè)計(jì)中，軟件的應(yīng)用大大方便了我們的設(shè)計(jì)研發(fā)，使主減速器無論是結(jié)構(gòu)還是性能，包括齒輪的加工，都變得更加方便高效。數(shù)模的建立、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的仿真技術(shù)等在汽車設(shè)計(jì)中的作用越來越大 ;減速器各零部件的設(shè)計(jì)初步實(shí)現(xiàn)了虛擬化，科學(xué)化。汽車主減速器設(shè)計(jì)開發(fā)的產(chǎn)品更加精確，參數(shù)的計(jì)算更加快速準(zhǔn)確，產(chǎn)品的形狀尺寸設(shè)計(jì)更加合理，更宜于設(shè)計(jì)的產(chǎn)品批量生產(chǎn)，更加適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的多樣化需要，滿足 不同類型消費(fèi)者的需求。跟上產(chǎn)品更新?lián)Q代的腳步，滿足這個(gè)快速變化的市場需求。 總的來說，現(xiàn)如今汽車主減速器發(fā)展朝著高精度、高效率、低成本、更靈便、更環(huán)保的方向發(fā)展。在相同的條件下，相同的車型對(duì)零部件的使用壽命有了更高的要求，相同的車型對(duì)汽車的個(gè)性能指標(biāo)也要求更高，一款車也不在局限于一個(gè)地區(qū)的使用，這便要求其適應(yīng)不同環(huán)境的能力更強(qiáng) ;對(duì)主減速器的使用要求更是如此。如何設(shè)計(jì)出壽命更長、更加高效輕便、噪音更低、強(qiáng)度更大，潤滑和密封性能更高的汽車主減速器，這迫切需要我們?nèi)パ邪l(fā)設(shè)計(jì)。 題研究的內(nèi)容 減速器齒輪的類型 主減速器種類樣式繁多，將減速器分類若是根據(jù)減速器傳動(dòng)類型分類有：齒輪減速器、行星齒輪減速器和蝸桿減速器還有就是這些減速器混搭使用的多級(jí)減速器。在現(xiàn)代汽車使北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 用的減速器中，使用的最多的單級(jí)汽車減速器是螺旋錐齒輪減速器還有就是雙曲面齒輪減速器這兩種。在雙級(jí)主減速器中，通常還要加一組行星齒輪或者加一對(duì)斜齒圓柱齒輪（斜齒強(qiáng)度更高適用范圍更廣）。當(dāng)減速器作為輪邊減速器時(shí)，則通常采用斜齒圓柱齒輪減速器，采用普通的兩平行軸的形式布置，有時(shí)也使用行星齒輪的布置形式。在一些公共汽車、大型載貨汽車上，有 時(shí)也采用蝸輪傳動(dòng)的汽車主減速器。 減速器的減速型式 主減速器的減速型式有多種，按照齒輪的級(jí)數(shù)可分為：雙級(jí)主減速和單級(jí)主減速。 這兩種不同類型的主減速器適用不同類型不同需求的汽車，不同類型的主減速器有不同的特點(diǎn)需要我們?nèi)ジ鶕?jù)不同的需要去選擇。我們本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是根據(jù)此次題目和數(shù)據(jù)，通過分析計(jì)算和研究，尋求滿足本次設(shè)計(jì)要求的減速器，需要我們計(jì)算齒輪的強(qiáng)度、軸的大小和尺寸，主減速器的大小和尺寸，應(yīng)考慮到減速器制造加工成本，了解不同類型的減速器的優(yōu)缺點(diǎn)。從而選出最優(yōu)方案，設(shè)計(jì)符合本次要求的汽車主減 速器。 車主減速器的仿真 設(shè)計(jì)完成后，對(duì)減速器在 進(jìn)行仿真，對(duì)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出設(shè)計(jì)結(jié)論。在 可以直接繪制減速器齒輪，然后施加約束，分別給高速軸添加速度，得出低速軸速度，給高速軸施加一個(gè)轉(zhuǎn)矩，得出軸向力、徑向力、轉(zhuǎn)矩的大小。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 第 2 章 汽車主減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 減速器齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中十分重要的傳動(dòng)形式之一，其應(yīng)用也十分廣泛，具有傳遞功率大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比很穩(wěn)定，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。這是其他機(jī)械傳動(dòng)所無法與之相提并論的。本次設(shè)計(jì)為 汽車主減速器，齒輪設(shè)計(jì)成閉式漸開線斜齒圓柱齒輪。設(shè)計(jì)要保證不會(huì)發(fā)生任何形式的齒輪失效，保證齒輪設(shè)計(jì)符合國家規(guī)定，在閉式齒輪傳動(dòng)中保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度達(dá)到需要的標(biāo)準(zhǔn)，由于該功率較大，還要考慮到齒輪的冷卻散熱。 擇齒寬系數(shù)d?由齒輪的計(jì)算公式可知，輪齒越寬齒輪的承載能力越大；但齒寬過大會(huì)使齒面上的載荷分布不勻稱，所以齒寬系數(shù)應(yīng)該選取適當(dāng)。計(jì)算公式時(shí)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)減速器，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10定出相應(yīng)的d?值。由于兩支撐相對(duì)于小齒輪對(duì)稱分布，所以d?值為 間。由于本次設(shè)計(jì)齒面均為硬齒面，取值應(yīng)靠下限。 力角α的選擇 壓力角的選擇對(duì)于齒輪設(shè)計(jì)十分重要，若增大壓力角 α ,輪齒的齒厚會(huì)隨之增大，齒輪的齒廓曲率半徑也會(huì)隨著壓力角的增大而增大之增加。雖然可以提高齒輪的彎曲強(qiáng)度，使齒輪更加的堅(jiān)實(shí)，增大了接觸強(qiáng)度，但是如果壓力角過大則會(huì)導(dǎo)致齒輪太 厚，容易磨齒，產(chǎn)生更大的噪音等缺點(diǎn)，另外加工成本也會(huì)增加，所以壓力角應(yīng)該選擇一個(gè)適當(dāng)值。我國規(guī)定在選擇時(shí)一般齒輪的壓力角選取為 α =20° 為最佳。 該壓力角完全滿足本次設(shè)計(jì)需要，因此本次設(shè)計(jì)選擇壓力角為 α =20° 。 擇主、從動(dòng)圓柱齒輪齒數(shù) 1Z 和 2Z 本次設(shè)計(jì)的主減速器轉(zhuǎn)速較高，又是在車內(nèi)的密閉空間內(nèi)，根據(jù)絕大部分車型的選擇，本次設(shè)計(jì)選擇閉 式齒輪傳動(dòng)，為了提高減速器齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小齒輪間的沖擊震蕩，所以齒數(shù)應(yīng)該設(shè)計(jì)多一些為好。輪齒傳動(dòng)主要失效形式為磨損失效，為使本次設(shè)計(jì)的輪齒整體尺寸不至過大，故小齒輪應(yīng)該在滿足使用要求的情況下，選擇較小的齒數(shù)，對(duì)于 α =20° 的標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪，國家規(guī)定一般應(yīng)取 1Z ≥17。 本次設(shè)計(jì)初步選擇齒數(shù)為 1Z =20。則根據(jù)兩齒輪的傳動(dòng)比為 輕易求 出 2Z =90。 選螺旋角 本次設(shè)計(jì)的螺旋角是 圓柱螺旋線 的 切線 與通過切點(diǎn)的圓柱面直母線之間所夾的銳角， 增大北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 螺旋角β可以增大軸向重合度，提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和降低噪聲，使傳動(dòng)平穩(wěn) 。 但增大螺旋角會(huì)增加軸向力，一般斜齒輪螺旋角在 8°～ 20° ，本次設(shè)計(jì)初選 °15?? 已知數(shù)據(jù)如下表 表 2始數(shù)據(jù) 最大功率 150大轉(zhuǎn)速 2500r/大轉(zhuǎn)矩 350N?m 最高檔傳 動(dòng)比 其他尺寸的選擇 取的小齒輪齒數(shù) 1Z ＝ 20，大齒輪齒數(shù) 2Z ＝ 90。 齒輪加工采用調(diào)質(zhì)淬火的方式熱處理，輪齒幾乎不會(huì)有變形，所以不需要磨削，故齒輪直接選取 7 級(jí)精度。 由表《常用齒輪材料及其力學(xué)特性》選得大齒輪為45 鋼，齒面硬度為 280齒 輪的材料為 40面硬度為 240經(jīng)調(diào)質(zhì)淬火的熱處理方式以增強(qiáng)其表面硬度。 面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 ? ?32??????????? ??2 （ 1）試選載荷系數(shù) （ 2）已知小齒輪傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為 1T =350N· m； （ 3）由表《圓柱齒輪的齒寬系數(shù)d?》再根據(jù) 取齒寬系數(shù)值d?= （ 4）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10得區(qū)域系數(shù) ； （ 5）由表《彈性影響系數(shù) 查得材料的彈性影響系 數(shù)值 （ 6）由圖《齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 查得小、大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度的極 限值分別為 ? ， ； （ 7）已知兩齒輪傳動(dòng)比為μ = （ 8）由公式計(jì)算重合度系數(shù)?Z。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 ? ????? ????? ???? 134Z （ 2 °5 °20t a na r c t a nc a na r c t a ?????? ??????????? ??? n °o s 1 51220 °o r c c o sc o s2 c o sa r c c o t 1 ??????????????????????? ? ???2 3 . 6 3c o s 1 51290 °o r c c o sc o s2 c o sa r c c o t 2 ??????????????????????? ? ???° ? ? ? ?? ? ?????? ? 2/t a nt a nt a nt a 22′11 ???? ? ? ? ?? ? 6 1 a n°a a n°a ?????? ?? ? 5t t ????? ????? ? z ? ? ? ? ???????????? ?????（ 9）由公式可得螺旋角系數(shù) 9 9 0c o sc o ?? ?? 5 年，而每天使用汽車時(shí)間一般不會(huì)超過 8 小時(shí)，為滿足不同人群的使用需求，選擇每天 8 小時(shí)的工作時(shí)間 ,每年使用 300 天。 911 0812 5 0 060???????? 912 ^???? 取安全系數(shù) S＝ 1，由圖《接觸疲勞壽命系數(shù)》查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， ；將結(jié)果帶入公式得 ? ? 0 0 l i m 1 ??? ? ? M P Kσ l i m 2 ???? 取兩者中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即 ? ? ? ? M P 2σσ 2? 可初步計(jì)算出小齒輪分度圓直徑為 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 7 ? ?????? ?????????????????????? ??K ????? ?? 使用系數(shù)，取 表《動(dòng)載系數(shù)得 表《齒間載荷分配系數(shù)得，αK= 表《齒向載荷分配系數(shù)由插值法取得 計(jì)算分度圓直徑 311 ????相應(yīng)齒輪模數(shù) 5co 1 ????? ?輪相關(guān)參數(shù)計(jì)算 v 100060 1?? 2 00060 6258 3 . 3 1100060 1 ?? ????? ?? b ????? 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ? ?3 ???????? ?? ?? z 2 （ 1）試選載荷系數(shù) 。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 （ 2）由圖《彎曲疲勞壽命系數(shù)》查得彎曲疲勞壽 命系數(shù) ， 。 （ 3）由 圖《齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限》 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限值分別為 1＝ 600 2＝ 550 （ 4）計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝ ? ? M P ? ?? ? ? 22F ?? ?? （ 5）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度重合性系數(shù)?Y。 ??? （ 2 ? ? ? ? ?????? o a na r c t a nc o st a na r c t a nb t??? o s 6 1 o s 2?? ??? ?? ????? ?（ 6）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)?Y。 ???????? ?? ?? （ 7）計(jì)算大小齒輪的參數(shù)并加以比較 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10得小齒輪和大齒輪的齒形系數(shù) 12 由表 可查得 1 ? ? 11??F ? 0 1 6 8 7 6 22??F 為大齒輪的值大于小齒輪，所以取值為大齒輪的計(jì)算結(jié)果為最終結(jié)果。 （ 8）齒輪法向模數(shù)為 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 ? ?3 ???????? ?? ?? z 25n ??? ?????? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算出來的的模數(shù) m 大于由齒根疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于齒輪彎曲強(qiáng)度，取決于齒輪的承載能力。而計(jì)算得出的承載能力，只跟齒輪分度圓直徑有關(guān)，由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)與實(shí)際模數(shù)更為相近，根據(jù)計(jì)算結(jié)果模數(shù)應(yīng)大于 初步計(jì)算得齒輪模數(shù)為 此根據(jù) 值，取得齒輪模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值 m＝ 3對(duì)應(yīng)計(jì)算出的分度圓直徑 1d ＝ 據(jù)公式可得： 1Z＝ d1/m＝ ＝ 輪的齒數(shù)需取整，則 取 1Z ＝ 34 2Z ＝ u 1Z ＝ 兩齒輪齒數(shù)需要互為質(zhì)數(shù)，能更好地提高齒輪的壽命和耐磨性，故取 2Z =151 輪幾何尺寸計(jì)算 ? ? ? ? n o 15134c o 1 ??????? ? 考慮到模數(shù)取值增大了，在這里將中心距圓整為 287 ? ? ? ? ??? ????? 151342a r c c 1 a n? 齒輪的分度圓直徑 o s 334c o 1 ????? ?o s 3151c o 2 ????? ? 51b 1 ????? 考慮存在安裝誤差，并且為了保證齒輪正常嚙合，節(jié)省齒輪加工所需要的材料，要將小齒輪略微加寬， 在這里根據(jù)計(jì)算結(jié)果我們 取 1b =108大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)計(jì)算出北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 的齒輪寬度，即取 2b =105 （ 1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 按之前計(jì)算出來的結(jié)果，根據(jù)如下公式計(jì)算 ? ??? ?? ???? 1 （ 2 根據(jù)之前設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算結(jié)果，已知 ? 1?d?， 01 ? ，u= Z ， ， 到 ? ?? ??????????? ??????? 08 7 51 103 5 3331足要求。 （ 2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)如下公式 ? ?c ??? ?? ??2 應(yīng)力修正系數(shù) ?Y— 彎曲疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) ?Y— 彎曲疲勞強(qiáng)度螺旋角系數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算結(jié)果，已知 ? ， ， ， ， Y ，β = d? =1， 1z =34 計(jì)算 2 01Y ??? ?? ??， a t a ???? ??? ? z。 將以上計(jì)算結(jié)果代入公式得 ? ? 1a 1F a o o ?? ????????????????M P 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 ? ? 2a 2F a o o ?? ????????????????M P 本次設(shè)計(jì)齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。 表 2齒輪參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng)目 代號(hào) 計(jì)算公式及計(jì)算結(jié)果 1 齒數(shù) 齒輪1 1Z 34 齒輪2 2Z 151 2 法向模數(shù) m 3 3 壓力角 ? 20° 4 齒頂高系數(shù) ?1 5 頂隙系數(shù) ?c 螺旋角 β 7 實(shí)際中心距 a 齒形角 '? 20° 9 徑向 變位系數(shù) 齒輪1 1X 0 齒輪2 2X 0 10 全齒高 齒輪1 1h 輪2 2h 2 旋向 齒輪1 左旋 齒輪2 右旋 13 重合度系數(shù) ε 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 14 齒寬 齒輪1 1b 108 齒輪2 2b 105 15 分度圓直徑 齒輪1 1d 105 齒輪2 2d 468 16 齒頂高 齒輪1 3 齒輪2 3 齒輪參數(shù)公式見附錄 1。 根據(jù)齒輪參數(shù)，在 繪制出大齒輪，其中大齒輪形狀如下圖。 圖 2輪形狀 輪軸的設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于軸的安裝位置，軸上零件的類型、尺寸、數(shù)量等。設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)不同情況進(jìn)行具體分析。為使齒輪軸承等有配合要求的零件拆裝方便，與此同時(shí)減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑，為便于安裝與軸做過盈配合的零件，軸在設(shè)計(jì)時(shí)不同軸段的軸肩應(yīng)設(shè)計(jì)成不同的尺寸，即設(shè)計(jì)成階梯軸 。確定每一段軸的軸長時(shí)，北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 13 應(yīng)盡可能使所設(shè)計(jì)的減速器結(jié)構(gòu)緊湊，保證零件之間的空間滿足安裝要求。與齒輪相配合的軸的段長度一般齒輪要比軸長 2～ 3 圖 2速軸的配合例圖 直徑的設(shè)計(jì) d 按公式初步計(jì)算出軸的直徑，根據(jù)輸出軸的功率 P 和軸所承受的扭矩 T，計(jì)算最小軸的小直徑（查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 15— 3 取 c=104） 3d 2 51 5 01 0 4d 33 ???? 因該軸段上需要設(shè)計(jì)一個(gè)鍵槽，考慮到挖去的鍵槽會(huì)減小軸的強(qiáng)度，可將 d 增大 5%，調(diào)整直徑取整數(shù)為 70 d 根據(jù)公式計(jì)算軸二的直徑，軸二的軸肩高度一 般比軸一要大 可得 0. 702d 112 ??????? 因?yàn)?2d 必須符合軸承密封元件的要求，根據(jù)上述說明，經(jīng)查國家標(biāo)準(zhǔn)件尺寸表（密封裝置的國標(biāo)尺寸）知軸尺寸應(yīng)為尾數(shù)為 0 或 5 的整數(shù)。取 ? 14 軸三的尺寸由 說明，為方便拆卸和安裝，軸三應(yīng)比軸二寬 (1～ 5) 則3d= 2d +(1～ 5)81～ 853尺寸為整五或者整十的尺寸。取圓整 ? ， 初選軸承型號(hào)為 6217,查表 （ 276可知， B=28D=150 d 4d 為與齒輪配合的軸段，軸直徑應(yīng)比31～ 5)樣可以使齒輪安裝時(shí)不會(huì)與其他軸發(fā)生摩擦，從而影響齒輪尺寸，使配合更準(zhǔn)確。 4d ’=3d+(1～ 5)86～ 90裝配方便而加大直徑，應(yīng)取齒輪軸圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，一般取尾數(shù)為 0 或 5的尺寸作為齒輪軸直徑，根據(jù)計(jì)算結(jié)果取 ? ； 保護(hù)和定位的作用，我國在齒輪設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定，軸肩應(yīng)比齒輪軸高（ 倍，因此可計(jì)算出齒輪軸5～1 0 8 m 290～0 2902????? ）（取圓整直徑，因此可取 536 ??在 同一軸上的軸承可以選擇同一個(gè)型號(hào)，以便減少軸承類型和軸承尺寸設(shè)計(jì)，使拆裝更換零件，以及零件的加工更加方便快捷，尺寸設(shè)計(jì)的也更加緊湊。 齒輪軸各階梯軸段直徑如下表： 表 2各段直徑 名稱 1d 2d 3d 4d 5d 6d 直徑（ 70 80 85 90 100 85 算軸各段長度 L 經(jīng)計(jì)算半聯(lián)軸器的長度 l=75保證軸端擋圈準(zhǔn)確地與 半聯(lián)軸器相連接，與此同時(shí)有不會(huì)不壓在軸的端面上，對(duì)軸產(chǎn)生過大的負(fù)擔(dān)，因此設(shè)計(jì)該軸段軸的長度時(shí)，應(yīng)使該北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 段軸的長度應(yīng)比 1L =100 L 軸 2L 的長度應(yīng)與該軸上所連接的零部件的尺寸相對(duì)應(yīng)，因此軸段長度應(yīng)大于該軸對(duì)應(yīng)的軸承端蓋的長度。 ?? 12 （ 2 本次設(shè)計(jì)所需要的軸承端蓋采用凸緣式軸承端蓋，取 ,2031 ???，其中312，由軸承外徑查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 143d=12 軸承軸承 ?????????? 3213 )8~3(?（ 2 式中， ? 為箱體壁厚，取 ? =9以 m=30入公式得 420L 12 ??????? 取 ? ，密封裝置長度，擋圈長度的和再多出 2～ 3，3L=28+23+6+3=60 4. 計(jì)算 4L 軸 4L 應(yīng)比齒輪短 2～ 3于3此 的長度可輕易求出 4L =05 該段軸長主要起保護(hù)和定位所用，因此其長度不需要太大，我國齒輪軸設(shè)計(jì)時(shí)一般取為齒輪軸直徑的 ，而尺寸有不得小于5此可計(jì)算出5445 )～0 (d??? （ 2 2 90～0 ???? ）（ 為計(jì)算和設(shè)計(jì)方便，同時(shí)考慮到6草稿紙上計(jì)算出6根據(jù)需要取 此其大小主要取決于與之相配合的標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸，可計(jì)算 022428～21????? ）（軸承北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 1l — 擋油環(huán)寬度， 各段軸長度列表如下 : 表 2軸各段長度 名稱 1L 2L 3L 4L 5L 6L 長度 /00 70 60 100 10 50 根據(jù)低速軸尺寸計(jì)算依據(jù)及公式，計(jì)算高速軸尺寸。 兩軸尺寸計(jì)算結(jié)果如下： 表 2軸計(jì)算尺寸 名稱 軸 1L 2L 35L 6L 7L 長度 /速軸 100 70 60 100 10 50 低速軸 100 70 50 10 110 10 40 直徑 /速軸 70 80 85 90 105 85 低速軸 75 80 85 02 5 的強(qiáng)度校核 在軸的校核計(jì)算中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際受載荷情況進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的軸主要承受扭轉(zhuǎn)力矩，應(yīng)按照彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算；其中一些軸還要承受彎矩，因此還要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度的計(jì)算。 按照軸的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件可按照如下公式計(jì)算 ? ? ???? 33 5 0 （ 2 其中參數(shù)如下： T? — 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， T— 軸所受的扭矩， N? 軸的抗扭截面系數(shù)， 3 P— 軸所傳遞的功率， KW；