畢業(yè)論文終稿-輕型貨車變速器設(shè)計[下載送CAD圖紙 全套打包資料]

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需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763圖紙預覽請見文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯XXXXX畢 業(yè) 設(shè) 計 (論 文 ) 某輕型貨車變速器設(shè)計學 號：姓 名：專 業(yè)：系 別：指導教師：二○一五年六月需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763I目 錄摘 要 .........................................................................................................................................IIIAbstract ...................................................................................................................................IV第 1 章 緒論 ...............................................................................................................................11.1 研究背景及意義 ............................................................................................................11.2 國內(nèi)外研究狀況 ............................................................................................................11.3 設(shè)計參數(shù)及要求 ............................................................................................................2第 2 章 傳動及零部件結(jié)構(gòu)方案選定 .......................................................................................32.1 變速器的基本設(shè)計要求 ................................................................................................32.2 變速器傳動機構(gòu)布置方案 ............................................................................................32.2.1 倒檔布置方案 .....................................................................................................32.2.2 零部件結(jié)構(gòu)方案分析 .........................................................................................4第 3 章 主要參數(shù)的選擇與計算 ...............................................................................................73.1 擋位數(shù)確定 ....................................................................................................................73.2 傳動比的確定 ................................................................................................................73.2.1 最低檔傳動比計算 ..............................................................................................73.2.2 其他各擋傳動比初選 ..........................................................................................93.3 中心距 A 的確定 ...........................................................................................................93.4 外形尺寸的初選 ............................................................................................................93.5 齒輪參數(shù)選擇 ..............................................................................................................103.5.1 模數(shù) ....................................................................................................................103.5.2 壓力角 α ............................................................................................................103.5.3 螺旋角 β ...........................................................................................................113.5.4 尺寬 b.................................................................................................................123.6 各擋齒輪齒數(shù)分配 ......................................................................................................123.6.1 一檔齒數(shù)的確定 ................................................................................................133.6.2 二檔齒數(shù)的確定 ................................................................................................143.6.3 三檔齒數(shù)的確定 ................................................................................................143.6.4 四檔齒數(shù)的確定 ................................................................................................15需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763II3.6.5 倒檔齒數(shù)的確定 ................................................................................................153.7 變速器齒輪的變位 ......................................................................................................16第 4 章 齒輪的設(shè)計與校核 ...................................................................................................184.1 齒輪材料的選擇 ..........................................................................................................184.2 各軸的轉(zhuǎn)矩計算 ..........................................................................................................184.3 齒輪強度校核 ..............................................................................................................194.3.1 斜齒齒輪輪齒彎曲強度校核 ............................................................................194.3.2 倒檔齒輪輪齒彎曲強度校核 ............................................................................214.3.3 斜齒齒輪接觸應力校核 ....................................................................................214.3.4 直齒倒檔齒輪接觸應力校核 ............................................................................23第 5 章 軸及軸承的設(shè)計與校核 .............................................................................................255.1 軸的結(jié)構(gòu)尺寸計算 ......................................................................................................255.1.1 軸的工藝要求 ....................................................................................................255.1.2 初選軸的直徑 ....................................................................................................255.1.3 軸最小直徑的確定 ............................................................................................265.2 軸的強度校核 ..............................................................................................................275.3 軸承的選擇與校核 ......................................................................................................305.3.1 一軸軸承的選擇與校核 ....................................................................................305.3.2 中間軸軸承的選擇與校核 ................................................................................32第 6 章 同步器及操縱機構(gòu)的設(shè)計 .......................................................................................336.1 同步器的設(shè)計 ..............................................................................................................336.1.1 同步器的結(jié)構(gòu) ....................................................................................................336.1.2 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 ...................................................................................346.2 操縱機構(gòu)的選擇 ..........................................................................................................366.2.1 操縱機構(gòu)設(shè)計要求 ............................................................................................366.2.2 典型操縱換檔機構(gòu) ............................................................................................376.3 變速器殼體的設(shè)計 ......................................................................................................37總 結(jié) .........................................................................................................................................39參考文獻 ...................................................................................................................................40致 謝 .........................................................................................................................................41需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763III摘 要變速器是汽車傳動系統(tǒng)中重要的部件，主要用來改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，它設(shè)計的好壞直接影響到汽車的實際使用性能。本次設(shè)計題目是某輕型貨車變速器設(shè)計，根據(jù)給定參數(shù)進行結(jié)構(gòu)方案分析，要求完成變速器的動力匹配、機械設(shè)計、強度計算、結(jié)構(gòu)設(shè)計與設(shè)計圖紙繪制。設(shè)計部分是本說明書的重點，它主要包括結(jié)構(gòu)分析、方案論證、計算和校核。結(jié)構(gòu)分析是對所選結(jié)構(gòu)中各主要零部件進行設(shè)計計算，其中包括機械式變速器中心矩、齒輪參數(shù)、傳動比的設(shè)計計算，還有輸入軸中間軸和輸出軸的設(shè)計。校核計算則是對設(shè)計計算的主要零部件進行校核。它在各零部件設(shè)計計算之后直接給出。關(guān)鍵詞：變速器，齒輪，軸，設(shè)計，校核需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763IV需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763V需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763VI需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763VII需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763VIII需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763IXAbstractTransmission is an important automotive driveline components, mainly used to change the engine torque and speed transmitted to the drive wheels, it is designed to have a direct impact on the actual performance of the car.The design subject is a light truck transmission design, according to the given parameters dynamic structural analysis program, required to complete the transmission of matches, mechanical design, strength calculation, structural design and design drawings drawn.Design is the key part of this specification, which includes structural analysis, program verification, calculation and check. Structural analysis is the structure of the main components of the selected design calculations, including mechanical transmission central moments, the gear parameters, design and calculation of the gear ratio, as well as the input intermediate shaft and output shaft designs. Calculation method is the main component design calculations to be checked. It is given directly after each component design calculations.Keywords: Transmission, Gears, Shafts, Design, Verification需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763X需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631第 1 章 緒論1.1 研究背景及意義輕型貨車主要從事城市市區(qū)或農(nóng)村間中短途距離運輸?shù)慕煌üぞ?，具有機動靈活、快捷方便的優(yōu)勢，特別是在運輸噸位不大且距離又比較近時，輕型貨車便發(fā)揮出巨大優(yōu)勢。近幾年來隨著我國城市規(guī)模的不斷擴大，城市市區(qū)間越來越需要輕型貨車。變速器是汽車傳動系統(tǒng)中重要的組成部分，它直接影響汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性，是汽車的重要部件之一。本設(shè)計是在給定發(fā)動機輸出轉(zhuǎn)矩、功率、轉(zhuǎn)速及最高車速、最大爬坡度等條件下，自己獨立設(shè)計出符合要求的三軸式五檔式變速器。其中本設(shè)計的重點部分是檔位傳動比的選擇及計算依據(jù)、齒輪參數(shù)的選擇計算及校核、二軸及中間軸的強度校核等。1.2 國內(nèi)外研究狀況變速器作為汽車傳動系統(tǒng)的總要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽車技術(shù)水平的一項總要依據(jù)。21 世紀能源與環(huán)境、先進的制造技術(shù)、新型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域 ，這些領(lǐng)域的科技進步推動了變速器技術(shù)的發(fā)展。]1[目前國內(nèi)外的變速器主要向著自動變速器方向發(fā)展，自動變速器在實際中所占的比例越來越大，目前有一半以上的轎車和部分重型載貨汽車上使用的是自動變速器。變速器作為汽車傳動系統(tǒng)的總要組成部分，其技術(shù)的發(fā)展，是衡量汽車技術(shù)水平的一項總要依據(jù)。21 世紀能源與環(huán)境、先進的制造技術(shù)、新型材料技術(shù)、信息與控制技術(shù)等是科學技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的科技進步推動了變速器技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)前進檔數(shù)分為：三檔變速器，四檔變速器，五檔變速器，多檔變速器。根據(jù)軸的形式分為：固定軸式，旋轉(zhuǎn)軸式。其中固定軸式又分為：兩軸式變速器，中間軸式變速器，雙中間軸式變速器，多中間軸式變速器。固定軸式應用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機械式變速器。目前自動變速器得到廣泛的應用。1.3 設(shè)計參數(shù)及要求本次設(shè)計是在已知主要整車參數(shù)的情況下進行設(shè)計，已知的整車主要技術(shù)參數(shù)如需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397632下：整車總質(zhì)量：4130(Kg)整備質(zhì)量：2000(Kg) 最高車速：95(km/h)最大功率：88KW 最大扭矩：343N.m手動 5 擋變速器 排量：3.85L軸數(shù)：2 前后輪距：1650/1620(mm)軸距：2800輪胎規(guī)格：7.50R15LT布置方式：FR第 2 章 傳動及零部件結(jié)構(gòu)方案選定需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976332.1 變速器的基本設(shè)計要求變速器在汽車底盤中具有很重要的作用，它的好壞直接決定汽車的使用壽命和經(jīng)濟性，因此變速器的設(shè)計必須滿足以下要求：（1）保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性；（2）設(shè)置空檔，用來切斷發(fā)動機的動力傳輸；（3）設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛；（4）設(shè)置動力輸出裝置；（5）換檔迅速、省力、方便；（6）工作可靠。變速器不得有跳檔、亂檔及換檔沖擊等現(xiàn)象發(fā)生；（7）變速器應有高的工作效率；（8）變速器的工作噪聲低。除此之外，變速器還應當滿足輪廓尺寸和質(zhì)量小、制造成本低、維修方便等要求。2.2 變速器傳動機構(gòu)布置方案2.2.1 倒檔布置方案圖 2.1 為常見的倒檔布置方案。圖 2.1b 方案的優(yōu)點是倒檔利用了一檔齒輪，縮短了中間軸的長度。但換檔時有兩對齒輪同時進入嚙合，使換檔困難。圖 2.1c 方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點是換檔程序不合理。圖 2.1d 方案對 2.1c 的缺點做了修改。圖 2.1e 所示方案是將一、倒檔齒輪做成一體，將其齒寬加長。圖 2.1f 所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合的齒輪，檔換更為輕便。為了縮短變速器軸向長度，倒檔傳動采用圖 2.1g 所示方案。缺點是一、倒檔各用一根變速器撥叉軸，使變速器上蓋中的操縱機構(gòu)復雜一些。本設(shè)計結(jié)合實際車型，在給定的任務(wù)書中已經(jīng)確定是中間軸式變速器，全部齒輪為常嚙合齒輪，所以綜合考慮，本身設(shè)計選擇圖 2.1（b）形式進行設(shè)計需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397634圖 2.1 倒檔布置方案2.2.2 零部件結(jié)構(gòu)方案分析（1）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 。直齒圓柱齒輪僅用于一檔]3[和倒檔。與直齒圓柱齒輪相比，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點，所以本設(shè)計倒擋選用直齒輪，其他擋選用斜齒輪。（2）軸的形式及布置該變速器采用三軸式布置，既一軸、二軸為同心軸，二軸前端支承在一軸后端內(nèi)腔中，中間軸與二軸在同一縱向平面內(nèi)，相互平行，倒檔軸在Ⅰ、Ⅱ軸側(cè)面，具體結(jié)構(gòu)（如圖 2.1、2.2）所示：圖 2.2 變速器軸布置及傳動示意圖需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397635（3）換擋機構(gòu)變速器換檔機構(gòu)有直齒滑動齒輪、嚙合套和同步器換檔三種形式。采用軸向滑動直齒齒輪換檔，會在輪齒端面產(chǎn)生沖擊，齒輪端部磨損加劇并過早損壞，并伴隨著噪聲。因此，除一檔、倒檔外已很少使用。常嚙合齒輪可用移動嚙合套換檔。因承受換檔沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多，嚙合套不會過早被損壞，但不能消除換檔沖擊。目前這種換檔方法只在某些要求不高的擋位及重型貨車變速器上應用。使用同步器能保證換擋迅速、無沖擊、無噪聲，而與操作技術(shù)的熟練程度無關(guān)，從而提高了汽車的加速性、燃油經(jīng)濟性和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較，雖然它有結(jié)構(gòu)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。利用同步器或嚙合套換擋，其換檔行程要比滑動齒輪換擋行程小。通過比較本設(shè)計所有擋選用同步器換檔。（4）操縱機構(gòu)及其互鎖裝置定位裝置的作用是將被嚙合件保持在一定位置上，并防止自動嚙合和分離，一般采用彈簧和鋼球式機構(gòu)。圖 2.3 為典型的操縱機構(gòu)圖對于平頭駕駛室汽車，輕型載重汽車或小客車所采用的遠距離操縱機構(gòu)（操縱桿在方向盤下） ，要加上一套聯(lián)動機構(gòu)。這種機構(gòu)應有足夠的剛性，并保證各連接件在靈活轉(zhuǎn)動情況下，其間隙不能過大，否則會使換檔手感不明顯。為改善操縱輕便性，在小客車或重型載重汽車上的采用電磁、電力和液力控制，因其結(jié)構(gòu)復雜并需要氣源或液壓源，在載重汽車上一般很少采用。本次設(shè)計采用互鎖銷式互鎖裝置。（5）變速器軸承的選擇變速器軸承常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承等。需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397636第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔尺寸足夠時，可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承 。變速器第一軸、第二軸的后部軸承以及中間軸前、后軸承，按直徑系列]4[一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。滾針軸承、滑動軸承套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運動的地方。變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑較小、寬度較寬因而容量大、可承受高負荷等優(yōu)點，但也有需要調(diào)整預緊、裝配麻煩、磨損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點。本設(shè)計中間軸選用圓錐滾子軸承，二軸左端采用滾針軸承，二軸右側(cè)用圓錐滾子軸承，一軸用球軸承。需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397637第 3 章 主要參數(shù)的選擇與計算3.1 擋位數(shù)確定變速器的擋數(shù)可在 3～20 個擋位范圍內(nèi)變化，通常變速器的擋數(shù)在 6 擋以下，當擋數(shù)超過 6 擋以后，可在 6 擋以下的主變速器基礎(chǔ)上，再行配置副變速器，通過兩者的組合獲得多擋變速器。增加變速器的擋數(shù)，能夠改變汽車的動力性和燃油經(jīng)濟性以及平均車速。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復雜，并且使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時操縱機構(gòu)復雜，而且在使用時換擋頻率增高并增加了換擋難度。在最低擋傳動比不變的條件下，增加變速器的擋數(shù)會使變速器相鄰的低檔與高檔之間的傳動比比值減小，使換擋工作容易進行。要求相鄰擋位之間的傳動比值在 1.8 以下，該值越小換擋工作越容易進行。因高擋使用頻繁，所以又要求高檔區(qū)相鄰擋位之間的傳動比比值，要比低檔區(qū)相鄰擋位之間的傳動比比值小。近年來，為了降低油耗，變速器的擋數(shù)有增加的趨勢。目前，乘用車一般用 4～5個擋位的變速器。發(fā)動機排量大的乘用車變速器多用 5 個擋。商用車變速器采用 4～5 個擋或多擋。載質(zhì)量在 2.0～4.0t 的貨車多采用 5 個擋。本次設(shè)計的變速器采用 5 個前進擋位，1 個倒擋位。3.2 傳動比的確定傳動比范圍的確定與選定的發(fā)動機參數(shù)、汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。目前轎車的傳動比范圍在 3～4 之間，輕型貨車在 5～6 之間，其它貨車則更大。文中設(shè)計結(jié)合實際，變速器選用 5 檔變速器，最高檔傳動比為 1。速器的傳動比范圍是指變速器最低檔傳動比與最高檔傳動傳動比的比值。3.2.1 最低檔傳動比計算一檔傳動比應該滿足最大驅(qū)動力能夠克服汽車輪胎與路面的滾動阻力及最大爬坡阻力，（3.1）max0max??griTtge?需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397638（3.2）tergiTmi??0ax1?式中：——最大轉(zhuǎn)矩， mNTe.10343max??——車輪半徑 ,由已知輪胎規(guī)格 7.50R15（8 級）可知道為 381mm；——主減速器傳動比，取 43.50?i——傳動系傳動效率 893.0%96??t?mg——汽車重力，mg=4130 9.8；主減速比 i0 的確定： ghaprivn～i mx0)472.3.(?式中 ——車輪的滾動半徑， 0.381m；r——發(fā)動機轉(zhuǎn)速， 3000r/min；pn——變速器最高檔傳動比，取 1；gni——最高車速，95km/h。maxv則有： ，取 進行后續(xù)計算628.53.40～i?50?i代入公式（3.2）得到：=3.021893.051341.3??gi根據(jù)車輪與路面的附著條件則：（3.3） ??201maxGriTtge?（3.4）Tergii0max21在 0,5~0.6 之間取 0.55，?需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397639因為汽車后軸的軸荷分配范圍為 60%～68%，所以=30355.5N8.9413075.2??G代入式（3.3）得到： =4.153893.051341.31??gi所以 5.021.3?gi由于本車為輕型車且無超速檔，一檔初選傳動比取 4.0。3.2.2 其他各擋傳動比初選各檔傳動比為等比分配 [6] ，則：qii??54321 41.451?i故： ， （直接檔）.,2,8.432 5i3.3 中心距 A 的確定由于變速器為中間軸式變速器，初選中心距可根據(jù)以下的經(jīng)驗公式（3.5）計算。（3.5）31maxgeAiTK??式中：——變速器中心距（mm） ；——中心距系數(shù)， =8.6-9.6；AAK——發(fā)動機最大轉(zhuǎn)距=343 （N.m） ；maxeT——變速器一檔傳動比為 4.0；1i——變速器傳動效率，取 89.3%。g?將各參數(shù)代入式（3.4）得到：（ 8.6~9.6） =（8.6~9.6） 10.7=92.02~102.7mm?A3893.04??貨車的變速器中心距在 92～102.7mm 范圍內(nèi)變化，初取 A=96mm。需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763103.4 外形尺寸的初選變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒檔中間（過渡）齒輪和換檔機構(gòu)的布置初步確定。影響變速器的殼體軸向尺寸的因素有檔數(shù)、換檔機構(gòu)形式以及齒輪形式。變速器殼體的軸向尺寸可參考表 3.2 數(shù)據(jù)選用：表 3.2 變速器殼體的軸向尺寸四檔 （2.2～2.7） A五檔 （2.7～3.0）六檔 （3.2～3.5）為了減小變速器的尺寸，取外形尺寸初選為 2.9A=278.4mm。3.5 齒輪參數(shù)選擇3.5.1 模數(shù)齒輪模數(shù)選取的一般原則：（1）為了減少噪聲應合理減小模數(shù)，同時增加齒寬；（2）為使質(zhì)量小些，應該增加模數(shù)，同時減少齒寬；（3）從工藝方面考慮，各檔齒輪應該選用一種模數(shù)；（4）從強度方面考慮，各檔齒輪應有不同的模數(shù)。 對于轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應選得小些。對于貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應選得大些。所選模數(shù)值應符合國家標準的規(guī)定。 變速器齒輪模數(shù)范圍大致表 3.3：表 3.3 變速器齒輪的法向模數(shù)微型、普通級轎車 中級轎車 中型貨車 重型貨車2.25～2.75 2.75～3.00 3.5～4.5 4.5～6.0選用時，優(yōu)先選用第一系列，括號內(nèi)的盡量不要用，表 3.4 為國標 GB/T1357—1987，可參考表 3.4 進行變速器模數(shù)的選擇。表 3.4 變速器常用的齒輪模數(shù) 表中數(shù)據(jù)摘自（GB/T1357 ——1987）第一系列 1 1.25 1.5 — 2.00 — 2.50 — 3.00 —— —第二系列 — — — 1.75 — 2.25 — 2.75 — （3.25） 3.5綜合考慮文中設(shè)計由于是輕型車，變速器倒檔模數(shù)取 3.5mm；其他各檔為需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 1304139763113.0mm。3.5.2 壓力角 α壓力角較小時，重合度較大，傳動平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時，可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。對于轎車，為了降低噪聲，應選用 14.5°、15° 、16°、16.5°等小些的壓力角。對貨車，為提高齒輪強度，應選用 22.5°或 25°等大些的壓力角。 國家規(guī)定的標準壓力角為 20°，所以普遍采用的壓力角為 20°。嚙合套或同步器的壓力角有 20°、25° 、30°等，普遍采用 30°壓力角。本變速器是采取了《重要輕型汽車變速器的新技術(shù)》主要內(nèi)容是，在保證齒輪的強度要求之下，盡量將模數(shù)減小。這樣就明顯提高了齒輪的重合度，從而減小了沖擊載荷和噪聲。3.5.3 螺旋角 β齒輪的螺旋角對齒輪工作噪聲、輪齒的強度和軸向力有影響。選用大些的旋角時，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低 。 ]8[試驗證明：隨著螺旋角的增大，齒的強度相應提高，但當螺旋角大于 30°時，其抗彎強度驟然下降，而接觸強度仍繼續(xù)上升。因此，從提高低檔齒輪的抗彎強度出發(fā)，并不希望用過大的螺旋角；而從提高高檔位齒輪的接觸強度來著眼，應當選用較大的螺旋角值。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計時應力求中間軸上同時工作的兩對齒輪產(chǎn)生軸向力平衡。如圖 3.1 所示：圖 3.1 中間軸軸向力的平衡欲使中間軸上兩個斜齒輪的軸向力平衡，須滿足下述條件：需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976312（3.6）11tan?aF?（3.7） 22tA為使兩軸向力平衡，必須滿足：（3.8）21tanr??式中：——作用在中間軸承齒輪 1、2 上的軸向力；21aF——作用在中間軸上齒輪 1、2 上的圓周力；n——齒輪 1、2 的節(jié)圓半徑；21rT——中間軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。貨車變速器的螺旋角為：18°～26° ，一檔齒輪的螺旋角取下限3.5.4 尺寬 b 齒寬對變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強度和齒輪工作時受力的均勻程度等均有影響。選用較小的齒寬可以縮短變速器的軸向尺寸和減小質(zhì)量。但齒寬減少使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點被削弱，齒輪的工作應力增加。選用較大的齒寬，工作時會因軸的變形導致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。通常根據(jù)齒輪模數(shù) m（ ）的大小來選定齒寬 b,n ncmkb??式中： ——齒寬系數(shù)，斜齒為 6.0～8.5。ck3.6 各擋齒輪齒數(shù)分配在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后，可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。變速器的傳動及各部件如圖 3.2 所示：需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976313圖 3.2 變速器傳動結(jié)構(gòu)示意圖1-一軸常嚙合齒輪 2-中間軸常嚙合齒輪 3-第二軸四擋齒輪 4-中間軸四擋齒輪 5-第二軸三擋齒輪 6-中間軸三擋齒輪 7-第二軸二擋齒輪 8-中間軸二擋齒輪 9-第二軸一擋齒輪 10-中間軸一擋齒輪 11-第二軸倒擋齒輪 12-中間軸倒擋齒輪 13-惰輪3.6.1 一檔齒數(shù)的確定（1）最低檔傳動比計算一檔傳動比為： 0.4192?zig如果一檔齒數(shù)確定了，則常嚙合齒輪的傳動比可求出，為了求一檔的齒數(shù)，要先求其齒輪和 ，h——一檔齒數(shù)和，直齒 hz mAzh2?斜齒 （3.9）nh?cos中間軸上小齒輪的最少齒數(shù)，還受中間軸軸向尺寸的限制，即受剛度的限制。在需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976314選定時，對軸上的尺寸及齒輪齒數(shù)要統(tǒng)一考慮。貨車 可在 12～17 之間選取，本設(shè)10z計取 =16，初選 ， ，10z?231??0.nm代入公式（3.6）得到： 9.580.36cos2???hz取整得 59，則 。4319??z（2）對中心距 A 進行修正因為計算齒數(shù)和后，經(jīng)過取整使中心距有了變化，所以要根據(jù)取定的齒數(shù)和和齒輪變位系數(shù)重新計算中心距 A，再以修正后的中心距作為各檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù) 。]9[（3.10）?cos2hnzm?將各已知條件代入式（3.10）得到：mm，取整為 96mm。143.962cos53???A（3）常嚙合齒輪傳動齒輪副的齒數(shù)確定（3.11）1092zig?而常嚙合齒輪的中心距與一檔相等，即：（3.12）21cos)(????zmAn已知各參數(shù)如下： 96,1,43,,30909 ???? Azn代入式（3.12）得到： 71.21?z取整： ，35,241?z91.365241091 ??zig3.6.2 二檔齒數(shù)的確定需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976315已知： 82.,96,3??gniAm由式子：（3.13）1827zig（3.14）287zig?（3.15）87cos2)(????zmAn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：（3.16）)1(tan8721zz???聯(lián)解上述（3.13） ， （3.14） ， （3.15）三個方程式，可采用比較方便的試湊法。解得結(jié)果如下： ，20,39,8.2877????z?84.203958712??zig3.6.3 三檔齒數(shù)的確定已知： 2,96,33gniAm由式子（3.17）21365zig?（3.18）8765cos)(???mAn（3.19）)1(tan6521zz??聯(lián)解上式（3.17） ， （3.18） ， （3.19）三個方程式，可采用比較方便的試湊法，解得：需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397631625,34,8.26565 ????z?983.1613?zig3.6.4 四檔齒數(shù)的確定已知： 4.,9,??gniAm由式子（3.20） 2143zig（3.21）43cos)(????mAn（3.22）)1(tan421zz?聯(lián)解上述（3.20） ， （3.21） ， （3.22）三個式子，可采用比較方便的試湊法，解得： 30298.4???z?41.5124?ig3.6.5 倒檔齒數(shù)的確定已知： ；初選 （22-23）之間， 小于 取為 14，5.3?m213?z12z1009.4?Ri中間軸與倒檔軸之間的距離的確定：，取整 63mm。63)4(.2)(2113' ???zAn為保證倒擋齒輪在嚙合不發(fā)生干涉，齒輪 11 和齒輪頂圓之間應保持有 0.5mm 以上的間隙。則齒輪 11 的齒頂圓直徑 De11 為：ADee??215.021De11=129.92mmZ11=35.12 取整為 Z11=35需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976317二軸與倒檔軸之間的距離確定：mm 取整 100mm。75.9)235(.1)(213' ??????zmAn3.7 變速器齒輪的變位（1）采用變位齒輪的原因：（a）配湊中心距；（b）提高齒輪的強度和使用壽命；（c）降低齒輪的嚙合噪聲。變位齒輪主要有兩類：高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零。高度變位可增加小齒輪的齒根強度，使它達到和大齒輪強度接近的程度。角度變位系數(shù)之和不等于零。角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質(zhì)量指標，故采用得較多 。]10[（2）變位系數(shù)的選擇原則：（a）對于高檔齒輪，應按保證最大接觸強度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)；（b）對于低檔齒輪，為提高小齒輪的齒根強度，應根據(jù)危險斷面齒厚相等的條件來選擇大、小齒輪的變位系數(shù)；（c）總變位系數(shù)越小，齒輪齒根抗彎強度越低。但易于吸收沖擊振動，噪聲要小一些。為了降低噪聲，對于變速器中除去一、二檔以外的其它各檔齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值。一般情況下，隨著檔位的降低，總變位系數(shù)應該逐檔增大。一、二檔和倒檔齒輪，應該選用較大的值。本設(shè)計采用角度變位來調(diào)整中心距。（3）一檔齒輪的變位已知條件： ，96'?a5.102.3)64(???由計算公式 ， 代入得到：ntmy?' Htzy0629.5714.2.3.096' ??????Htzntya需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976318查機械設(shè)計手冊齒輪變位系數(shù)表得到： 31.029?zx（4）其余齒輪的變位，計算過程同上，計算結(jié)果見表 3.5表 3.5 變速器各齒輪的變位系數(shù)常嚙合齒輪 二檔齒輪 三檔齒輪 四檔齒輪 倒檔齒輪1Z278Z56Z34Z12Z13變位系數(shù) 0.1 0.13 0.023 0.009 0.021 0.011 -0.103 -0.083 0.046 0.309 -0.22第 4 章 齒輪的設(shè)計與校核變速器齒輪的損壞形式主要有輪齒折斷、齒面疲勞點蝕、移動換檔齒輪端部破壞需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976319及齒面膠合等。為防止齒輪損壞需要對齒輪進行強度校核。4.1 齒輪材料的選擇（1）滿足工作條件的要求不同的工作條件，對齒輪傳動有不同的要求，故對齒輪材料亦有不同的要求。但是對于一般動力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。（2）合理選擇材料配對如對硬度≤350HBS 的軟齒面齒輪，為使兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應略高于大齒輪，且使兩輪硬度差在 30～50HBS 左右。為提高抗膠合性能，大、小輪應采用不同鋼號材料 。（3）考慮加工、工藝及熱處理工藝常嚙合齒輪因其傳遞的轉(zhuǎn)矩較大，并且一直參與傳動，所以磨損較大，應選用硬齒面齒輪組合，小齒輪用 20GrMnTi 材料滲碳后淬火，硬度為 58～62HRC 。大齒輪]12[用 40Gr 調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度為 48～55HRC。一檔傳動比大，齒輪所受沖擊載荷作用也大，所以抗彎強度要求比較高。一檔小齒輪用 20GrMNTi 滲碳后淬火，硬度為56～62HRC，大齒輪 40Gr 調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度為 46～55HRC；其余各檔小齒輪均采用 40Gr 調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度為 48～55HRC，大齒輪用 45 鋼調(diào)質(zhì)后表面淬火，硬度為 40～50HRC 。4.2 各軸的轉(zhuǎn)矩計算一軸轉(zhuǎn)距 mTe ?????? N69.32.08934max1軸 承離 合 ?中間軸轉(zhuǎn)矩 i ?? 74.5.6.211齒 輪軸 承中二軸各檔轉(zhuǎn)距：一檔齒輪 N·m；42.912??T二檔齒輪 N·m；3.8三檔齒輪 N·m；45.632??T需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976320四檔齒輪 N·m；65.4022??T倒檔軸：mNi ??????? 5.641298.0674.2132齒 輪軸 承中倒 ?二軸倒檔齒輪：iT ??? 8.723.5.12齒 輪軸 承倒倒 擋 二 軸4.3 齒輪強度校核4.3.1 斜齒齒輪輪齒彎曲強度校核（4.1）??btyKFIw?式中：——圓周力（N） ， ；IFdTg21——計算載荷（ N·mm） ；gT——節(jié)圓直徑（ mm） ；?coszmn?——法向模數(shù)（mm）; 為斜齒輪螺旋角 ；nm)(?——應力集中系數(shù)， ；?K50.1??K——齒面寬（mm） ；b——法向齒距， ；t nmt??——齒形系數(shù)，可按當量齒數(shù) 在齒形系數(shù)圖（圖 4.1）中查得；y ?3coszn?——重合度影響系數(shù)，?K0.2?K將上述有關(guān)參數(shù)代入（4.1） ，整理得到：（4.2） ?????yzmTcngw3os2?需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976321圖 4.1 齒型系數(shù)圖當計算載荷 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 時，倒檔直齒輪許用彎曲gT maxeT應力在 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力應取下限。斜齒輪對貨車為 100～200MPa 。]13[（1）一檔齒輪彎曲強度校核已知參數(shù)： 7,3?cnKm815.0,6,43109??zN·m, N·m6.21T7.2中T查齒形系數(shù)圖 4.1 得： ；186.095?y代入公式（4.2）得：MPa39.415.0275.3164.9231 ???w?MPa7.86...2 ?對于貨車當計算載荷取變速器第一軸最大轉(zhuǎn)距時，其許用應力應該小于 250Mpa，， 均小于 250Mpa，所以滿足設(shè)計要求。1w?2（2）常嚙合齒輪、二檔齒輪、三檔齒輪、四檔齒輪彎曲強度校核常嚙合齒輪、二檔齒輪、三檔齒輪、四檔齒輪彎曲強度校核方法與一檔齒輪相同需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 130413976322其計算結(jié)果見表 4.1：表 4.1 各檔齒輪的彎曲強度校核常嚙合齒輪 二檔齒輪 三檔齒輪 四檔齒輪1Z27Z85Z63Z4彎曲應力 MPa 218.58 198.71 232.1 233.48 221.90 222.00 228.19 230.00各齒輪的彎曲應力均小于 250MPa，所以滿足設(shè)計要求。4.3.2 倒檔齒輪輪齒彎曲強度校核（4.3） yzKmTcfgw32????式中：——彎曲應力；w?——應力集中系數(shù)，為 1.5；K——計算載荷（N·mm） ；gT——節(jié)圓直徑（mm） ；d——摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪為 1.1，從動齒輪為 0.9；fK——齒寬（mm） ；b——端面齒數(shù)（mm） ， ， 為模數(shù)；t mt???——齒形系數(shù)；y查齒形系數(shù)圖 4.1 得： ；18.02y代入公式（