變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-3

變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)-3,變速器,操縱,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì) 車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 第一章 前言 人們從事生產(chǎn)活動(dòng)離不開(kāi)汽車(chē)。在日常生活中，汽車(chē)特別是轎車(chē)是經(jīng)常使用的交通工具。汽車(chē)工業(yè)出現(xiàn)的高科技多數(shù)在轎車(chē)上首先得到了應(yīng)用。目前，轎車(chē)的產(chǎn)量、保有量占汽車(chē)總產(chǎn)量和保有量的絕對(duì)多數(shù)。微型客車(chē)的作用更貼近我們的生活，為我們的家庭生活和工作帶來(lái)了方便和舒適性。 現(xiàn)在人們對(duì)汽車(chē)提出越來(lái)越多的要求，尤其是對(duì)汽車(chē)安全性提出更高的要求，達(dá)到乘坐汽車(chē)有安全感、愉快感，汽車(chē)發(fā)生碰撞事故是能夠妥善地保護(hù)成員；對(duì)汽車(chē)提出居住性的要求，不僅坐在汽車(chē)?yán)锸孢m，而且能與外面的世界進(jìn)行信息交流。 當(dāng)然，這些大都與汽車(chē)內(nèi)部的傳動(dòng)系中的變速器的工作性能有關(guān)： 變速箱的功用及要求 1，功用：改變傳動(dòng)比，擴(kuò)大驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)矩和車(chē)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在有力的高效的工況下工作。 （1） 發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下，使汽車(chē)實(shí)現(xiàn)倒退行駛。 （2） 利用空擋，中斷動(dòng)力傳遞以使發(fā)動(dòng)機(jī)能夠起動(dòng)、怠速便于變速器換檔或進(jìn)行動(dòng)力輸出。 2，分類(lèi)：按傳動(dòng)比變化方式、汽車(chē)變速器可分為有級(jí)變速器和無(wú)級(jí)變速器以及綜合式三種。 變速器的基本要求： A.保證汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。 B.設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出即發(fā)動(dòng)機(jī)向驅(qū)動(dòng)輪的傳遞。 C.設(shè)置倒擋，使汽車(chē)可以倒退行駛。 D.設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，需要時(shí)能進(jìn)行功率輸出。 E.換擋迅速、省力、方便快捷。 F.工作可靠，汽車(chē)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。 G.變速器應(yīng)該有高的工作效率。 H.變速器的工作噪聲低，工作平穩(wěn)。 3，主要結(jié)構(gòu)形式 變速箱的結(jié)構(gòu)類(lèi)型是在適應(yīng)不同作業(yè)機(jī)械的設(shè)計(jì)要求過(guò)程中產(chǎn)生與形成的。例如不同類(lèi)型的作業(yè)機(jī)械所從事的作業(yè)不同，因而對(duì)變速箱進(jìn)退的排擋數(shù)以及變速范圍的要求也不同，從而變速箱的結(jié)構(gòu)不同。又如各種作業(yè)機(jī)械的變速箱，在作業(yè)中換擋操縱的頻繁的程度也不一樣，對(duì)作業(yè)中換擋操縱頻率的變速箱，尤應(yīng)考慮操縱輕便的問(wèn)題，從而伴隨著換擋操縱方式的不同，也就出現(xiàn)了不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的變速箱。 通常變速箱分為切斷動(dòng)力換擋的機(jī)械式變速箱和不切斷動(dòng)力換擋的動(dòng)力換擋變速箱兩大類(lèi)沒(méi)，前者主要用于裝有主離合器的機(jī)械傳動(dòng)系中，后者主要用于裝有變矩器的液力機(jī)械傳動(dòng)系中。 從結(jié)構(gòu)上變速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)有兩種分類(lèi)方法。根據(jù)前進(jìn)擋數(shù)不同，有三、四、五和多擋變速器。根據(jù)軸的不同形式分為固定式和旋轉(zhuǎn)式兩種。固定式又分為兩軸式、中間軸式和雙中間軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)上，旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械變速器。與中間軸式變速器比較，兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小、布置方便、中間傳動(dòng)效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)閮奢S式不能布置直接擋，所以在高檔工作時(shí)次論和軸承均載，不僅工作噪聲增大且容易損壞。此外，受結(jié)構(gòu)限制，兩軸式變速器的一擋速比不可能設(shè)計(jì)很大。 在這次設(shè)計(jì)中所遇到的主要問(wèn)題是：變速器的結(jié)構(gòu)選擇，各擋傳動(dòng)比的確定、齒輪參數(shù)的確定、所用軸和齒輪的強(qiáng)度及軸承的校核。 第二章 變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) §2.1變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)組成 有級(jí)變速器與無(wú)級(jí)變速器相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉，具有較高的傳動(dòng)效率（η=0.96~0.98），因此在各種類(lèi)型的汽車(chē)上均勻得到了廣泛的應(yīng)用。 通常，有級(jí)變速器具有3個(gè)、4個(gè)、5個(gè)前進(jìn)擋；重型汽車(chē)和重型越野車(chē)則采用多擋變速器，其前進(jìn)擋變速器，其前進(jìn)擋位數(shù)多達(dá)到6~16個(gè)甚至到20個(gè)。 變速器擋位熟的增多可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率、汽車(chē)的燃料經(jīng)濟(jì)性及平均車(chē)速，從而提高汽車(chē)的運(yùn)輸效率，降低運(yùn)輸成本。但擋位增加也會(huì)增加變速器的尺寸和質(zhì)量，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本高，操縱也復(fù)雜。當(dāng)采用手動(dòng)的機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)時(shí)，要實(shí)現(xiàn)迅速換擋。對(duì)于多于5擋的變速器來(lái)說(shuō)是困難的。因此，直接操縱變速器的擋位數(shù)上限是5擋。多于5個(gè)前進(jìn)擋的變速器將使得操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜化，或者需要加裝具有獨(dú)立操縱機(jī)構(gòu)的副變速器，后者僅用于一定的行駛工況。 近年來(lái)為了降低油耗變速器的擋數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前，轎車(chē)的擋數(shù)一般在4~5之間，級(jí)別高的轎車(chē)變速器多用5個(gè)擋，貨車(chē)變速器采用4~5個(gè)擋或者多擋。裝載質(zhì)量在2~2.5t的貨車(chē)采用5擋變速器，裝載質(zhì)量在4~8t的貨車(chē)采用6擋變速器。多擋變速器多用于重型貨車(chē)和越野汽車(chē)以及有特殊功用的專(zhuān)業(yè)用車(chē)等。 副變速器用于空、滿(mǎn)載的質(zhì)量變化大、使用條件復(fù)雜、加之柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩變化平穩(wěn)、適應(yīng)性差而需要擴(kuò)大傳動(dòng)比范圍、增多擋位數(shù)以適應(yīng)在各種使用條件下的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性要求的重型車(chē)。為不使變速器的結(jié)構(gòu)過(guò)于復(fù)雜和便于系列化，多以4擋或5擋的變速器與2或3、4擋的副變速器組合，后者可裝在變速器之前或后或前后。前置副變速器多由兩對(duì)齒輪或行星輪機(jī)構(gòu)組成，傳動(dòng)比較大，后置可減少變速器的尺寸及負(fù)荷其為常用型。前后均置的方案可以得到更多的擋位。主、副變速箱多聯(lián)成一個(gè)單獨(dú)的總成以便于拆裝。主、副變速器可以分段或者交替地?fù)Q擋，前者使兩種傳動(dòng)比分段銜接；后者交替插入；也有降分段式與插入式結(jié)合成綜合式得到傳動(dòng)比搭配。 有級(jí)變速器的傳動(dòng)效率與所選取的變速器的傳動(dòng)方案有關(guān)，包括傳動(dòng)動(dòng)力的齒輪副數(shù)目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等問(wèn)題。兩軸式和三軸式的變速器得到了廣泛的應(yīng)用。 考慮到輕形貨車(chē)的使用條件和要求，則此本次設(shè)計(jì)所選取的變速器結(jié)構(gòu)方案為：采用中間軸式，4+1擋，無(wú)超速擋的變速方案。 第三章 變速器的主要參數(shù)的選擇 §3.1擋數(shù)： 由任務(wù)書(shū)規(guī)定，本次設(shè)計(jì)的變速器擋數(shù)為4+1，無(wú)超速擋。 §3.2傳動(dòng)比 §3.2.1傳動(dòng)比范圍 變速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低擋傳動(dòng)比與最高擋傳動(dòng)比的比值。傳動(dòng)比范圍的確定于選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽車(chē)的，最高車(chē)速和使用條件（如要求的汽車(chē)爬坡能力）等因素有關(guān)。 本次設(shè)計(jì)選用發(fā)動(dòng)機(jī)的參數(shù)如表3-1： 表3-1 發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù) 型號(hào) CY4D43T 形式 廢氣渦輪增壓 汽缸數(shù)-缸數(shù)×行程 4-112×110 工作容積 4.334 額定功率/轉(zhuǎn)速 88/3200 最大轉(zhuǎn)矩/轉(zhuǎn)速 340/1600-1800 怠速穩(wěn)定轉(zhuǎn)速 ≤750 工作順序 1-3-4-2 整車(chē)選用輪胎的參數(shù)如表3-2： 表3-2 輪胎參數(shù) 規(guī)格 8.25-16 標(biāo)準(zhǔn)輪輞 6.50G 允許使用輪輞 6.00G 斷面寬度 200mm 外直徑 860mm 內(nèi)胎雙層厚度 ≥3.5mm 墊帶最小展平寬度 180mm 墊帶中部厚度 ≥4.0mm 墊帶邊緣厚度 ≤1.5mm 氣門(mén)嘴型號(hào) TZ-78 在一般情況下==, 靜力半徑可用下列公式估算 （3-1） d:輪輞直徑； b：輪胎斷面寬度； λ：輪胎變形系數(shù)。 對(duì)于載貨汽車(chē)和客車(chē)而言λ=0.10~0.12，取λ=0.11 d=16×25.4mm=406.4mm，b=240mm， =0.0254[16/2+8.25×(1-0.11)]=38.97cm≈39cm≈r 選擇最低擋傳動(dòng)比時(shí)，應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的最大爬坡度，驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與路面的附著力、汽車(chē)的最低穩(wěn)定車(chē)速以及主減速比和驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑等綜合考慮。 汽車(chē)爬坡時(shí)候，車(chē)速不高，空氣阻力可以忽略，則最大驅(qū)動(dòng)力用于克服輪胎 與路面的滾動(dòng)阻力和爬坡阻力。因此有 （3-2） 由此可以求出最大爬坡度要求的變速器I擋最大傳動(dòng)比為 （3-3） 式中，r——驅(qū)動(dòng)車(chē)輪的滾動(dòng)半徑； Ttqmax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩； ——主減速比； ——汽車(chē)的傳動(dòng)效率； f——滾動(dòng)阻力系數(shù)； G——汽車(chē)的質(zhì)量； 由公式=0.377rn/(i0ig)可知，= 因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的變速器沒(méi)有超速擋，所以第4擋為直接擋，當(dāng)出現(xiàn)最高車(chē)速時(shí),ig=1, 則i0=0.377rn/umax=0.377×0.3897×3200/95=4.9488 有公式3-3得 式中α——； G——為滿(mǎn)載時(shí)質(zhì)量； ηT——總傳動(dòng)效率； r——滾動(dòng)半徑； f——滾動(dòng)阻力系數(shù)； α取16.7°； G為6t ； 汽車(chē)傳動(dòng)系各部分效率：變速器效率95%，主減速器效率96%，傳動(dòng)軸和萬(wàn)向節(jié)效率98%，則計(jì)算出的總效率為91.2%； 滾動(dòng)阻力系數(shù)f取0.011； 帶入公式可得ig1=4.45178。 根據(jù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪與地面的附著條件, （3-4） G2——滿(mǎn)載時(shí)驅(qū)動(dòng)橋給地面的質(zhì)量為； φ——路面附著系數(shù)，此時(shí)??； 由此可以得到ig1≤4.52057， 綜合取ig1=4.45178。 初選變速器各擋參考傳動(dòng)比： Ⅰ——4.45178； Ⅱ——2.6187； Ⅲ——1.587； Ⅳ——1。 §3.3確定變速器中心距 中心距A的大小直接影響到變速箱結(jié)構(gòu)的緊湊性。因此，在保證傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩、齒輪有足夠強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)不布置有可能實(shí)現(xiàn)的情況下，應(yīng)盡可能采用較小的中心距。 中心距A的值主要取決于兩個(gè)因素： 1.保證齒輪有必要的疲勞強(qiáng)度； 2.使軸、軸承在變速箱殼體上布置得開(kāi)，即所定中心距的值，應(yīng)當(dāng)保證變速箱殼和軸承空之間有必要的壁厚。 依據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式 （3-5） 式中KA在8.6~9.6之間，取9； ηg取96%， 則有A=101.938≈102mm §3.4齒輪參數(shù)的選擇 §3.4.1模數(shù)： 齒輪的模數(shù)是決定齒輪大小和幾何參數(shù)的重要參數(shù)，直接影響到齒輪的抗彎曲疲勞強(qiáng)度。設(shè)計(jì)變速箱時(shí)選取的齒輪模數(shù)大多與以下因素有關(guān)： 1） 齒輪上所受力的大小。作用力大，模數(shù)也就要大； 2） 材料、加工質(zhì)量、熱處理的好壞。由于近年來(lái)我國(guó)齒輪制造技術(shù)的進(jìn)步和熱處理質(zhì)量的升高使得變速箱上采取小的模數(shù)成為可能。 模數(shù)選擇時(shí)一般轎車(chē)和輕中型貨車(chē)的模數(shù)大多在2mm～3.5mm之間選取，在本次設(shè)計(jì)中直齒輪模數(shù)取3，斜齒輪的法向模數(shù)大多在3.50以下，所以本次設(shè)計(jì)中，斜齒輪的法向模數(shù)取3.0，在本次設(shè)計(jì)中一擋和倒擋使用直齒輪，其余擋位使用斜齒輪。 §3.4.2壓力角的選擇 壓力角較小時(shí)，重合度較大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；壓力角較大時(shí)，可以提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對(duì)于轎車(chē)，為加大重合度以降低噪聲，應(yīng)采取14.5°、15°、16°、16.5°等小些的壓力角；對(duì)于貨車(chē)為提高齒輪的承載能力，應(yīng)選用22.5°、25°等大些的壓力角。 因?yàn)?，?guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為20°，所以變速箱大多采用20°為壓力角，預(yù)選直齒輪的壓力角為25°，斜齒輪的壓力角為22.5°。 §3.4.3螺旋角 斜齒輪在變速箱里得到了廣泛的應(yīng)用，選取斜齒輪的螺旋角，應(yīng)該注意到它對(duì)齒輪工作噪聲、齒輪強(qiáng)度和軸向力的影響。斜齒輪選用大一點(diǎn)的螺旋角時(shí)，使重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。而且隨著螺旋角的增加，輪齒強(qiáng)度也相應(yīng)增高，但當(dāng)螺旋角大于30°時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，接觸強(qiáng)度繼續(xù)上升。因此，從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度來(lái)說(shuō)應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)輕型貨車(chē)的螺旋角一般在18°～26°之間選取，故本次設(shè)計(jì)的齒輪螺旋角初選24°。 §3.4.4齒輪寬度 齒寬b的大小直接影響到齒輪的強(qiáng)度，在一定范圍內(nèi)，b大強(qiáng)度就高，但變速箱的軸向尺寸和重量也增大。實(shí)驗(yàn)表明，齒寬過(guò)大時(shí)隨著齒寬的增大齒面上載荷不均勻性也增大，反而使齒輪的承載能力下降。所以在保證必要強(qiáng)度的情況下，齒寬b不宜過(guò)大。 一般根據(jù)中心距或模數(shù)的比例系數(shù)來(lái)確定齒寬。 對(duì)于直齒輪b=(4.5～8.0)mn故取6.0； 對(duì)于斜齒輪b=(6.0～8.5)mn故取7.5； 對(duì)于常嚙合齒輪則可以取大些，故取8； 則各擋齒輪的齒寬如表3-3 表3-3齒輪齒寬 一擋齒輪齒寬 b=6×3=18mm 二擋齒輪齒寬 b=7.5×3=22.5mm 三擋齒輪齒寬 b=7.5×3=22.5mm 四擋齒輪齒寬 b=7.5×3=22.5mm 倒擋齒輪齒寬 b=6×3=18mm 常嚙合齒輪齒寬 b=8×3=24mm §3.4.5變位系數(shù)的選擇原則 齒輪的變位是齒輪設(shè)計(jì)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除了為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距外，還影響齒輪強(qiáng)度，使用平穩(wěn)性，耐磨損、抗膠合能力和齒輪的噪聲。 齒輪變位一般用高度變位和角度變位。高度變位可以增加小齒輪的齒根強(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)度相近的程度，但不能同時(shí)增加一對(duì)齒輪副的強(qiáng)度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)不為零。角度變位具有高度變位的優(yōu)點(diǎn)，又避免了高度變位的缺點(diǎn)。 為了降低噪聲，對(duì)于變速器中一、二擋和倒擋以外的其他各擋齒輪的總變位系數(shù)要選用較小寫(xiě)的數(shù)值以降低噪聲傳動(dòng)。 §3.4.6齒頂高系數(shù) 一般的齒頂高系數(shù)f0=1.0，為一般的汽車(chē)變速器所采用?，F(xiàn)代汽車(chē)變速器多用齒頂高系數(shù)大于一的“高齒齒輪”（或相對(duì)于短齒齒輪而言而稱(chēng)為高齒輪）。因?yàn)?，他不僅可以使重合度增大，而且在強(qiáng)度、噪聲、動(dòng)載荷和振動(dòng)等方面均比正常齒高系數(shù)的齒輪有顯著改善。但存在相對(duì)滑動(dòng)速度大、易發(fā)生輪齒根切或齒頂變尖等問(wèn)題。 §3.5變速器各擋齒數(shù)分配 §3.5.1確定一擋齒輪的齒數(shù) 確定設(shè)計(jì)的一檔齒輪為直齒輪，則Zn=2A/m=204/3=68 貨車(chē)一檔中間軸齒輪在12~17之間選取，在本次設(shè)計(jì)中取Z8=16，則一檔大齒輪Z7=46。 §3.5.2對(duì)中心距A進(jìn)行修正 由于Zh沒(méi)有發(fā)生變化，所以中心距不變。 §3.5.3確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 由于常嚙合齒輪為斜齒輪 則可得到Z1=25，Z2=37， 核算傳動(dòng)比i=4.44 精確螺旋角,則β=24.25 §3.5.4確定其他各檔齒輪的齒數(shù) 二檔： 綜合得 由 （3-6） 得 核算傳動(dòng)比 同理可求三檔齒輪齒數(shù) 核算傳動(dòng)比為 四檔為直接檔，所以不用計(jì)算齒輪齒數(shù)。 倒檔： 初選齒輪齒數(shù) 中間軸與倒當(dāng)軸的中心距mm 初選倒檔傳動(dòng)比為4.3， ， ，， mm 第四章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算及材料選擇 §4.1齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算： §4.1.1直齒輪： 齒形系數(shù)y可查表得到； 齒頂高系數(shù)ha*=1; 頂隙系數(shù)c*=0.25； α=25°， 模數(shù)m=3; 所得數(shù)據(jù)列于表4-1： 表4-1 直齒輪參數(shù) 齒輪7 齒輪8 齒輪9 齒輪9 齒數(shù) z 46 16 20 23 分度圓直徑（mm） d=zm 153 51 60 69 基圓直徑（mm） db=dcosα 138．67 46.22 54.38 62.54 齒頂高（mm） ha=ha*m 3 3 3 3 齒根高（mm） hf=(ha*+c*)m 3.75 3.75 3.75 3.75 齒頂圓直徑（mm） da=(2ha*+z)m 159 57 66 75 齒根圓直徑（mm） df=(z-2ha*-2c*)m 145．5 43．5 52．5 61．5 分度圓半徑（mm） r=d/2 76．5 25．5 30 34．5 齒頂圓半徑（mm） ra=da/2 79．5 28．5 33 37．5 齒形系數(shù) y 0．155 0．123 0．126 0．132 §4.1.2斜齒輪： 分度圓直徑d=zmt=zmn/cosβ; 基圓直徑db=dcosαt; 端面壓力角αt=arctan(tanαn/cosβ); 齒頂高h(yuǎn)a=mn(han*+xn)； 齒根高h(yuǎn)f=mn(han*+cn*-xn)； 齒頂圓直徑da=+2ha； 齒根圓直徑df=d-2hf； 齒頂圓壓力角arccos(db/da)； 齒形系數(shù)y根據(jù)重合度查表得到； 齒頂高系數(shù)ha*=1; 頂隙系數(shù)c*=0.25； αn=22.5° ； 模數(shù)m=3; 所得數(shù)據(jù)列于表4-2 表4-2 斜齒輪參數(shù) 齒輪1 齒輪2 齒輪3 齒輪4 齒輪5 齒輪6 齒數(shù) z 25 37 32 30 39 23 齒寬 d 24 24 22．5 22．5 22．5 22．5 螺旋角 β 24．25 24．25 20．06 20．06 15．64 15．64 分度圓直徑 d 82.258 121.742 105.460 98.540 122.668 81.445 基圓直徑 db 74.892 110.840 95.726 88.353 113.500 71.038 齒頂高 ha 3 3 3 3 3 3 齒根高 hf 3．75 3．75 3．75 3．75 3．75 3．75 齒頂圓直徑 da 88.258 127.742 111.460 104.540 128.668 87.445 齒根圓直徑 df 7.7564 114.242 97.960 91.040 115.168 73.945 齒形系數(shù) y 0.135 0.147 0.142 0.141 0.148 0.132 §4.2齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算： §4.2.1一檔倒檔直齒輪： σw=2TgKσKf/(пm3ZKcy) Kσ為應(yīng)力集中系數(shù)， Kσ=1.65; 主動(dòng)齒輪Kf=1.1， 從動(dòng)齒輪Kf=0.9； Tg=340000N.mm； Kc=6.0； m=3； 經(jīng)公式計(jì)算得結(jié)果列于表4-3 表4-3 直齒輪彎曲強(qiáng)度 Z7（主動(dòng)） Z8（從動(dòng)） Z9（主動(dòng)） Z10（從動(dòng)） Z 51 17 20 23 y 0.155 0.123 0.126 0.132 σw 247.656 553.145 574.656 412.759 §4.2.2常嚙合，二，三擋斜齒輪： σw=2TgcosβKσ/(пmn3ZKcyKε) Kσ為應(yīng)力集中系數(shù)， Kσ=1.50; Tg=340000N.mm； Kc=6.0； mn=3; Kε=2.0; 經(jīng)公式計(jì)算得結(jié)果列于表4-4 表4-4 斜齒輪彎曲強(qiáng)度 Z1 Z2 Z2 Z4 Z5 Z6 z 25 37 32 30 39 23 y 0.135 0.147 0.142 0.141 0.148 0.132 β 24.25 24.25 20.06 20.06 15.64 15.64 σw 175.704 124.089 203.743 153.056 124.966 200.746 §4.3齒輪接觸應(yīng)力： Qj=0.418 其中F=2Tg/d(cosα.cosβ), Tg=Tmax/2=170000N.mm 因?yàn)閍為標(biāo)準(zhǔn)中心距，則節(jié)圓直徑d等于分度圓直徑； E為彈性模量，E=2.1×105MPa；，b為齒寬； 直齒輪σz=rzsinα,σb=rbsinα; 斜齒輪σz=rzsinα/cos2β, σb=rbsinα/ cos2β 由公式得到結(jié)果于表4-5 表4-5 齒輪接觸應(yīng)力 d b σz (σb) α β F Qj Z1 82.258 24 20.463 24.432 24.25 4979.226 789.531 Z2 121.742 24 30.286 24.432 24.25 3364.337 648.990 Z3 61.996 22.5 14.175 23.796 20.06 6380.870 1179.167 Z4 84.540 22.5 19.329 23.796 20.06 4679.305 1009.167 Z5 112.668 22.5 24.004 23.274 15.64 3411.339 790.404 Z6 66.445 22.5 14.156 23.796 15.64 5784.464 1029.243 Z7 153 18 32.330 25 0 2451.951 786.371 Z8 51 18 10.777 25 0 7355.852 1362.035 Z9 60 18 12.679 25 0 6252.475 1370.911 Z10 69 18 14.580 25 0 5436.935 1278.381 在設(shè)計(jì)初始選用齒輪材料為滲碳合金鋼，其在一檔，倒檔的許用應(yīng)力為1900~2000，在常嚙合、高檔的許用應(yīng)力為1300~1400，所以所設(shè)計(jì)齒輪滿(mǎn)足接觸應(yīng)力要求。 結(jié)論 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們掌握了各種基礎(chǔ)課程，如理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車(chē)構(gòu)造、汽車(chē)設(shè)計(jì)等課程的基礎(chǔ)上多作的一次綜合性設(shè)計(jì)，是對(duì)我們大學(xué)四年所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)。使我們對(duì)所學(xué)的一些基本技能得到了培養(yǎng)，使我們了解了本專(zhuān)業(yè)的一些基本原理、設(shè)計(jì)方法和思路，為我們以后在自己專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。 在本次設(shè)計(jì)中，我是針對(duì)輕型貨車(chē)變速器的設(shè)計(jì)。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)的變速器來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)是：傳動(dòng)效率高，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少。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，這是本次設(shè)計(jì)的不理想之處，但是，價(jià)格低廉，使用范圍廣的輕型貨車(chē)在中國(guó)有著廣大的前景，而且要求有大量的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉的變速器與之相配，因此，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的可操控性好的變速器還是很有發(fā)展前景的。 緊張的忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，這次設(shè)計(jì)對(duì)我們大學(xué)四年來(lái)的學(xué)習(xí)一次最綜合的檢驗(yàn)，也更是一次綜合的學(xué)習(xí)過(guò)程。通過(guò)畢業(yè)設(shè)計(jì)使我不僅僅學(xué)習(xí)專(zhuān)業(yè)課知識(shí)而且也學(xué)習(xí)了不少相關(guān)的知識(shí)，提高了個(gè)人的學(xué)習(xí)能力。同時(shí)也鍛煉了與人協(xié)作的精神為以后我們踏入社會(huì)工作打下了良好的基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) 1、 劉唯信.汽車(chē)設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2000 2、 周紀(jì)良.車(chē)輛變速器的評(píng)價(jià)方法拖拉機(jī)與農(nóng)用運(yùn)輸，1994 3、 王昆、何小柏、汪信遠(yuǎn).機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì).北京：高等教育出版社，1995 4、 徐灝.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，1991 5、 陳家瑞.汽車(chē)構(gòu)造.北京：人民交通出版社，1998 6、 曹泗秋、楊巍.機(jī)械原理.武昌:湖北科學(xué)科技出版社,1994 7、 濮良貴、紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社,2000 8、 劉鴻文.材料力學(xué).北京:高等教育出版社,1991 9、 哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室.理論力學(xué).北京:高等教育出版社,1997 10、 張洪欣.汽車(chē)設(shè)計(jì)(第二版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996 11、 周允.汽車(chē)百科全書(shū).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989 12、 余志生.汽車(chē)?yán)碚?第三版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000 13、 杜梅先、朱東梅、蔣繼賢.畫(huà)法集合及機(jī)械制圖.北京:高等教育出版社,1997 14、 周守仁.自動(dòng)變速箱.北京:中國(guó)鐵道出版社,1997 15、 臧新群.汽車(chē)滾動(dòng)軸承應(yīng)用手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1997:70～80 16、 王望予.汽車(chē)設(shè)計(jì)(第三版).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000 17、 羊丞民.汽車(chē)傳動(dòng)裝置.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1989 致謝 隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束，我們的四年大學(xué)生活也已到了尾聲。在四年的大學(xué)生活中，有歡喜、有悲傷、也有過(guò)淚水，但回首走過(guò)的日子，最讓人割舍不下的就是辛勤培育過(guò)我的老師和親愛(ài)的同學(xué)們。在這里誠(chéng)懇的說(shuō)聲“謝謝”。謝謝你們對(duì)我的批評(píng)和幫助，使我日趨成熟起來(lái)了。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我要感謝車(chē)輛研究所的全體老師，尤其要感謝我的指導(dǎo)老師李水良、馬心坦。兩位老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設(shè)計(jì)的每個(gè)階段，從查閱資料，設(shè)計(jì)草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細(xì)設(shè)計(jì)，裝配草圖等整個(gè)過(guò)程中都給予了我悉心的指導(dǎo)。我的設(shè)計(jì)較為復(fù)雜煩瑣，但是曹老師仍然細(xì)心地糾正圖紙中的錯(cuò)誤。除了兩位老師的專(zhuān)業(yè)水平外，他們的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。為此，請(qǐng)?jiān)试S我代表全組同學(xué)感謝您對(duì)我們各個(gè)方面的諄諄教誨。還要對(duì)我們組的全體同學(xué)表示感謝。感謝你們對(duì)我的幫助。謝謝！ 然后還要感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，為我們打下機(jī)械專(zhuān)業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 最后感謝我的母?！幽峡萍即髮W(xué)四年來(lái)對(duì)我的鼎力栽培。 - 18 - 目錄 第一章 前言 …………………………………………………… 1 第二章 變速器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)……………………………………… 3 §2.1變速器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)與操縱機(jī)構(gòu)組成 ………………… 3 第三章 變速器的主要參數(shù)選擇 ……………………………… 5 §3.1擋數(shù) ……………………………………………………… 5 §3.2傳動(dòng)比 …………………………………………………… 5 §3.2.1傳動(dòng)比范圍 ………………………………………… 5 §3.3確定變速器中心距 …………………………………… 7 §3.4齒輪參數(shù)的選擇 ……………………………………… 8 §3.4.1 模數(shù) ………………………………………………… 8 §3.4.2壓力角的選擇 ……………………………………… 8 §3.4.3螺旋角……………………………………………… 9 §3.4.4齒輪寬度…………………………………………… 9 §3.4.5變位系數(shù)的選擇原則……………………………… 9 §3.4.6齒頂高系數(shù)………………………………………… 10 §3.5變速器各擋齒數(shù)分配…………………………………… 10 §3.5.1確定一擋齒輪的齒數(shù)……………………………… 10 §3.5.2對(duì)中心距A進(jìn)行修正……………………………… 10 §3.5.3確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)…………………… 10 §3.5.4確定其他各檔齒輪的齒數(shù)………………………… 10 第四章 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算及材料選擇…………………… 12 §4.1齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 ………………………………………… 12 §4.1.1直齒輪……………………………………………… 12 §4.1.2斜齒輪……………………………………………… 12 §4.2齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算：…………………………………… 13 §4.2.1一檔倒檔直齒輪…………………………………… 13 §4.2.2常嚙合，二，三擋斜齒輪：………………………… 14 §4.3齒輪接觸應(yīng)力：………………………………………… 14 第五章 結(jié)論………………………………………………………… 16 第六章 參考文獻(xiàn)…………………………………………………… 17 第七章 致謝………………………………………………………… 18 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 （學(xué)生填表） 院系：車(chē)動(dòng)學(xué)院 2008年 月 日 課題名稱(chēng) 3噸柴油動(dòng)力貨車(chē)設(shè)計(jì)（變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 學(xué)生姓名 周鵬宇 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 車(chē)輛042 課題類(lèi)型 工程設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師 李水良/馬心坦 職稱(chēng) 副教授 課題來(lái)源 生產(chǎn) 1. 設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)與意義 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)換檔，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(shuō)，變速箱內(nèi)有多組傳動(dòng)比不同的齒輪副，而汽車(chē)行駛時(shí)的換檔行為，也就是通過(guò)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。 由于汽車(chē)行駛條件不同，要求汽車(chē)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(chē)速應(yīng)能達(dá)到100km/h，而在市區(qū)內(nèi)，車(chē)速常在50km/h左右?？哲?chē)在平直的公路上行駛時(shí)，行駛阻力很小，則當(dāng)滿(mǎn)載上坡時(shí)，行駛阻力便很大。而汽車(chē)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(mǎn)足實(shí)際路況需要。 2. 國(guó)內(nèi)外同類(lèi)設(shè)計(jì)（或同類(lèi)研究）的概況綜述 1980－2001年，我國(guó)汽車(chē)消費(fèi)量年均增長(zhǎng)高達(dá)18﹪，特別是進(jìn)入九十年代以后，國(guó)內(nèi)汽車(chē)產(chǎn)量以l－2年遞增10萬(wàn)輛的速度高速增長(zhǎng)，目前在汽車(chē)市場(chǎng)的比重己超過(guò)30﹪，成為我國(guó)汽車(chē)需求增長(zhǎng)的重要拉動(dòng)力量。大力發(fā)展公共交通，“鼓勵(lì)汽車(chē)進(jìn)入家庭”己經(jīng)被黨中央寫(xiě)入“十五計(jì)劃”。國(guó)家經(jīng)貿(mào)委提出，“十五”期末我國(guó)汽車(chē)產(chǎn)量要達(dá)320萬(wàn)輛左右，力爭(zhēng)到2010年使之成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。規(guī)劃預(yù)計(jì)到2005年，轎車(chē)產(chǎn)量為 110萬(wàn)輛左右；汽車(chē)工業(yè)增加值為 1300億元，占國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值 1﹪左右，汽車(chē)產(chǎn)品基本滿(mǎn)足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。 隨著我國(guó)加入世界貿(mào)易組織，通用、福特、日產(chǎn)、豐田……一批世界一流汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)紛紛進(jìn)入中國(guó)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈.入世后，技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)將是我國(guó)汽車(chē)工業(yè)面臨的最大挑戰(zhàn)。 隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，汽車(chē)己成為人們?nèi)粘Ｉ钪兄匾慕煌ㄟ\(yùn)輸工具。人民生活水平的不斷提高，則更對(duì)車(chē)輛的舒適性能提出高要求, 不僅如此,隨著世界石油的越來(lái)越緊張,全球資源的減少，汽車(chē)變速性能還直接影響汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性和運(yùn)輸生產(chǎn)效率、變速過(guò)程的全面研究以提高汽車(chē)的動(dòng)力性，具有積極的社會(huì)效益和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 現(xiàn)代汽車(chē)上廣泛采用活塞式內(nèi)燃機(jī)作為動(dòng)力源,其轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速變化范圍較小,而復(fù)雜的使用條件則要求汽車(chē)的牽引力和車(chē)速能在相當(dāng)大的范圍內(nèi)變化.所以,在汽車(chē)傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器. 手動(dòng)變速箱的許多最近的發(fā)展集中在為降低成本和體積的新制造方法上。傳統(tǒng)來(lái)說(shuō)，變速箱制造包含大量的昂貴的機(jī)器，以及為機(jī)械加工和裝配操作所需留出的空間限制的設(shè)計(jì)。最新的技術(shù)包括，比如說(shuō)在最新的Ford／Getrag 6速變速箱中可以看到的激光焊接沖壓鋼滑動(dòng)齒輪選擇器軸套。為替代前一代變速箱的鑄鐵撥叉，這種精致而堅(jiān)固的設(shè)計(jì)方案可以導(dǎo)致更少的對(duì)內(nèi)部的傷害。齒輪盤(pán)片的激光和摩擦焊接同時(shí)保證了所需機(jī)器設(shè)計(jì)空間的降低，這是一種由雷諾公司在5速副軸原型變速箱設(shè)計(jì)中發(fā)明的技術(shù)，命名為EMl，曾在2000年展出并因?yàn)樗暮?jiǎn)單和輕便僅22公斤卻能提供140N?m的轉(zhuǎn)矩而出名。另一個(gè)方面上，設(shè)計(jì)人員也在其齒輪提供高轉(zhuǎn)矩輸出的設(shè)計(jì)上認(rèn)真地研究過(guò)，提高了耐久性和低噪聲水平。 3. 課題設(shè)計(jì)（或研究）的內(nèi)容 貨車(chē)的基本參數(shù)位：選用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，最高車(chē)速位97km/h，最后轉(zhuǎn)彎半徑≤5.5米,乘員人數(shù)2人,檔位數(shù)4+1,載重量為3噸. 參照相應(yīng)的車(chē)型的整體布局參數(shù)(網(wǎng)上可以查到,如慶鈴系列輕型貨車(chē)等)、東風(fēng)3噸輕型貨車(chē)實(shí)物（車(chē)輛與交通實(shí)驗(yàn)室整車(chē)陳列室內(nèi)）和其他有關(guān)車(chē)型（到院資料室查閱）,完成貨車(chē)的變速器及操縱機(jī)構(gòu)任務(wù)設(shè)計(jì). 4. 設(shè)計(jì)（或研究）方法 根據(jù)所給技術(shù)條件和要求，按照變速器設(shè)計(jì)的方法，將變速器設(shè)計(jì)為中間軸式4+1擋手動(dòng)變速器，無(wú)超速擋，換檔機(jī)構(gòu)用鎖環(huán)式同步器。分動(dòng)器有高低擋，不但支持常規(guī)的后輪驅(qū)動(dòng)，且能進(jìn)行四輪高速驅(qū)動(dòng)和四輪低速驅(qū)動(dòng)。 5. 實(shí)施計(jì)劃 第6周： 調(diào)研，收集、分析資料； 第7周： 全組集體討論，制定、確定總體方案； 第8-11周： 完成總圖設(shè)計(jì)； 第12-14周： 完成零、部件圖紙?jiān)O(shè)計(jì)及機(jī)繪圖，按要求整理、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)； 第15周： 整理全部設(shè)計(jì)文件，最后交卷； 第16周： 審核、互審評(píng)閱設(shè)計(jì)； 第17周： 答辯，評(píng)定成績(jī)。 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽字： 2008 年 月 日 研究所（教研室）意見(jiàn) 研究所所長(zhǎng)（教研室主任）簽字： 2008年 月 日 3 車(chē)輛與動(dòng)力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 三噸柴油動(dòng)力貨車(chē)設(shè)計(jì)（變速器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)） 摘要 我設(shè)計(jì)的是題目是輕型貨車(chē)的變速器及其操縱機(jī)構(gòu)，發(fā)動(dòng)機(jī)選用CY4D43T，主要任務(wù)是協(xié)助總體設(shè)計(jì)人員完成外形和總體布置方案，獨(dú)立完成變速器及其操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。 變速器用于改變發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)在起步、加速、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪牽引力及車(chē)速的不同要求的需要。 在設(shè)計(jì)開(kāi)始時(shí)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)給定的轉(zhuǎn)速和設(shè)計(jì)所要求的車(chē)速來(lái)求出總傳動(dòng)比，然后初步確定主減速器的傳動(dòng)比，以及變速器的各檔傳動(dòng)比，通過(guò)轉(zhuǎn)矩來(lái)確定中心距，用初選的傳動(dòng)比來(lái)確定各齒輪的詳細(xì)參數(shù)，之后確定實(shí)際傳動(dòng)比，并核算各齒輪是否滿(mǎn)足彎曲強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的要求，在畫(huà)圖過(guò)程中確定軸的實(shí)際尺寸和軸承的布置位置，然后計(jì)算軸的強(qiáng)度是否滿(mǎn)足要求，之后通過(guò)轉(zhuǎn)矩等條件計(jì)算各軸承的壽命。最后是把收集的外文資料進(jìn)行翻譯。 關(guān)鍵詞：變速器，轉(zhuǎn)速，傳動(dòng)比，強(qiáng)度。THREE TONS OF DIESEL-POWERED VEHICLE DESIGN(TRANSMISSION AND MANIPULATION OF DESIGN) Abstract I design is the subject of a light goods vehicle transmission and manipulation of institutions，engine choice CY4D43T，main task is to help shape and design to complete the overall layout scheme，Independent Transmission completed the design and manipulation. Transmission to change the engine torque and speed of the crankshaft，to meet at the starting to accelerate, on the road and obstacles to overcome all kinds of different driving conditions on the drive wheels, traction and speed the needs of the different requirements. At the beginning of the design，according to the top of the engine speed and the speed required by the design in order to obtain the transmission ratio，then tentatively determined the main transmission ratio reducer.And the transmission of the file transmission ratio，through the torque to determine the distance，with the primary transmission gear ratio to determine the details of the parameters.After the actual transmission ratio，and whether the accounting of the gear bending strength and fatigue strength to meet the requirements，paint in the process of determining the actual size and shaft bearings of the layout position.Then calculate the strength of the shaft to meet demand.After the torque through the bearings, and other conditions of life calculated。Finally, the data collected by the foreign-language translation。 KEY WORDS：transmission，speed，transmission ratio，strength