車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -I四座微型客貨兩用車四座微型客貨兩用車變速器、傳動軸和操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計變速器、傳動軸和操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計摘摘 要要變速器、傳動軸和操縱機(jī)構(gòu)是汽車動力重要組成部分，本設(shè)計是建立在參考國內(nèi)外大量微型客貨兩用車動力設(shè)計的基礎(chǔ)之上，在設(shè)計中注重實(shí)際運(yùn)用并密切聯(lián)系小組成員的整車總體布置、離合器、驅(qū)動橋、車架、制動系的設(shè)計。實(shí)現(xiàn)變速器與發(fā)動機(jī)及其他機(jī)構(gòu)的最佳匹配，力求整車結(jié)構(gòu)及性能更為合理。 變速器主要用來改變發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，目的是在起步、爬坡、轉(zhuǎn)彎、加速等各種行駛工況下，使汽車獲得不同的牽引力和速度，同時使發(fā)動機(jī)在最有利的工況下范圍工作，本設(shè)計設(shè)有四個前進(jìn)檔、空檔和倒檔。變速器的結(jié)構(gòu)直接影響汽車的動力性，經(jīng)濟(jì)性，操縱可靠性。設(shè)計主要分為三個部分。在變速器設(shè)計上先進(jìn)行其結(jié)構(gòu)分析，在參數(shù)方面考慮檔數(shù)，傳動比，及其如何分配傳動比。在變速器齒輪設(shè)計中，主要考慮材料、強(qiáng)度和齒數(shù)的確定；傳動軸方面，通過對傳動軸的傳動類型與結(jié)構(gòu)分析，對傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速和計算載荷的確定，分析出傳動軸的花鍵軸和軸管的尺寸，并校核了其扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和臨界轉(zhuǎn)速，確定出合適的安全系數(shù)；操作機(jī)構(gòu)方面，考慮到微型客貨兩用車的使用條件和要求，為了協(xié)調(diào)駕駛室、總體布置等問題，本次設(shè)計采用雙拉桿式遠(yuǎn)距離換檔操縱機(jī)構(gòu)和單桿式高低檔換檔操縱機(jī)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：變速器，傳動軸，操縱機(jī)構(gòu)，微型客貨兩用車FOUR SEATS MINI-STATION WAGGON TRANSMISSION PROPELLER SHAFT AND 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -IIOPERATED MECHANISMABSTRACTThe structure of the transmission ，powerller shaft and operated mechanism are the most important parts of the vehicle. The design is referrenced many of the power about minitype station waggons in domestic and oversea. During design times, I attented the fact using in lives and interosculate my co-workers design, it included collectivity disposal, clutch , main frame,drive axle ,brake system. Gearbox can be well worked with engine and other machines. It wanted to be that the performance of the whole vehicle reasonable.The transmission is main used for changing engines power which transmited to the torque and revolution on the drive wheel.When the vehicle under the case about starting, mountain climbing, swerving,adding speed that the transmission can give different power or speed to the vehicle. At the same time,the engine can work in good conditions.The design involved four D-drive,one R-reverse and one N-neutral. The structure of the transmission can influence the vehicles power, economic, controling.The design involved three parts in all,first, I analyse its structure,In parameter the main thinking is about the number of shaft,gear ratios and how to assign them. In gear design the main problem is materials ,intension and NO. of wheel; In transmission shaft,through analysing the varieties and structures that be sure the critical of rotate speed and the data of load.The data about shaft spline and tubal,and checking its torsion and critical rotate speed to find the reasonable safety data; on the handle machine , I think about the using condition and request of the minitype station waggonsin, by way of assorting with cab,collectivity collocation and ect. The design used double draw-haulm, it can be controled in long distance and also it used high and low single-haulm to change the shift.KEY WORDS：transmission，powerller shaft，operated mechanism, minitype station waggon 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -III符符 號號 說說 明明 汽車總質(zhì)量 kgm 重力加速度 N/kgg 道路最大阻力系數(shù)max車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -IV 驅(qū)動輪的滾動半徑 mmrr 發(fā)動機(jī)最大扭矩 NmmaxeT 主減速比0i 汽車傳動系的傳動效率 一檔傳動比gIi 汽車滿載載荷 N2G 路面附著系數(shù) 第一軸與中間軸的中心距 mmA 中間軸與倒檔軸的中心距 mmA 第二軸與中間軸的中心距 mmA 中心距系數(shù)AK 直齒輪模數(shù)m 斜齒輪法向模數(shù)nm 齒輪壓力角 。 斜齒輪螺旋角 。 齒輪寬度 mmb 齒輪齒數(shù)xZ 齒輪變位系數(shù) 齒輪彎曲應(yīng)力 MPaW 齒輪接觸應(yīng)力 MPaj 齒輪所受圓周力 NtF 軸向力 N aF 徑向力 NrF 計算載荷 NmgT 應(yīng)力集中系數(shù)K 摩擦力影響系數(shù)fK 齒輪材料的彈性模量 MPaE 重合度影響系數(shù) K 主動齒輪節(jié)圓半徑 mmzr 從動齒輪節(jié)圓半徑 mm br 主動齒輪節(jié)圓處的曲率半徑 mmz車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -V 從動齒輪節(jié)圓處的曲率半徑 mmb 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 MPaT 軸的抗扭截面系數(shù) TW3mm 軸的材料的剪切彈性模量 MPaG 軸截面的極慣性矩 PI4mm 垂直面內(nèi)的撓度 mmcf 水平面內(nèi)的撓度 mmsf目目 錄錄車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -VI第一章第一章 前言前言.1第二章第二章 傳動軸的設(shè)計傳動軸的設(shè)計.22.1 傳動軸的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn).22.2 萬向傳動的計算載荷.32.3 十字軸設(shè)計計算.42.4 十字軸滾針軸承計算.52.5 萬向節(jié)叉的設(shè)計計算.62.6 傳動軸臨界轉(zhuǎn)速計算.82.7 軸管強(qiáng)度計算.102.8 傳動軸花鍵軸的計算.10第三章第三章 變速器的結(jié)構(gòu)分析變速器的結(jié)構(gòu)分析.123.1 概述.123.2 變速器的總體結(jié)構(gòu).123.3 變速器操縱機(jī)構(gòu).14第四章第四章 變速器主要參數(shù)的確定變速器主要參數(shù)的確定.164.1 擋數(shù)選擇.164.2 主減速器傳動比.164.3 分配各擋傳動比.164.4 初定中心距.174.5 齒輪模數(shù)的選取.174.6 壓力角.174.7 螺旋角的選擇.174.8 齒寬的選擇.18第五章第五章 齒輪參數(shù)的選擇計算齒輪參數(shù)的選擇計算.195.1 變速器各擋齒數(shù)的確定.195.2 齒輪的設(shè)計計算.20第六章第六章 變速器齒輪的強(qiáng)度計算及材料的選擇變速器齒輪的強(qiáng)度計算及材料的選擇.246.1 齒輪的材料選擇.246.2 齒輪的破壞形式.246.3 強(qiáng)度的校核.25車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -VII第七章第七章 變速器軸的設(shè)計計算變速器軸的設(shè)計計算.267.1 估算軸的直徑.267.2 變速器軸的強(qiáng)度校核計算.26第八章第八章 軸承的設(shè)計計算軸承的設(shè)計計算.31第九章第九章 結(jié)論結(jié)論.33參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn).34致謝致謝.35車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -1第一章第一章 前前 言言我國汽車工業(yè)發(fā)展規(guī)?？涨?，獨(dú)有百家爭鳴之景象。隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各種乘用車也進(jìn)入普通家庭，但就中國國情來看，農(nóng)村更有著廣闊的市場前景。特別是客貨兩用車更適用于鄉(xiāng)村公路，方便了群眾的生產(chǎn)與生活，更被消費(fèi)者所接受。目前國內(nèi)涌現(xiàn)諸如昌河、五菱、江淮、長城、東風(fēng)、重汽等眾多微型客貨兩用車品牌。 客貨兩用車的技術(shù)難點(diǎn)還在其動力方面，這就要充分考慮發(fā)動機(jī)的功率表現(xiàn)，以及它與變速箱和傳動軸整體布置，以滿足整車的動力性。變速器操縱機(jī)構(gòu)分為直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式，目前前沿的還有電控自動換檔變速器。直接操縱結(jié)構(gòu)簡單，在各種類型的汽車上得到廣泛的應(yīng)用。但只有當(dāng)變速器布置在駕駛座位附近時直接操縱的方案才能實(shí)現(xiàn)。遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)用于當(dāng)變速器布置得離駕駛座椅較遠(yuǎn)時，這時需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動件，換檔手力經(jīng)過這些機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)換檔功能。這種布置要求整套系統(tǒng)有足夠的剛性，并且各連接件之間間隙不能過大。否則會引起變速桿顫動和換檔手感不明顯。萬向傳動軸由萬向節(jié)、軸管及其伸縮花鍵組成，對于長軸距的汽車，有時還加中間支撐。在發(fā)動機(jī)前置后輪或全輪驅(qū)動的汽車上，由于彈性懸架的變形，變速器或分動器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸的軸線相對位置經(jīng)常變化，所以普遍采用十字軸萬向節(jié)傳動。這種結(jié)構(gòu)簡單，但強(qiáng)度高，耐久性好，傳動效率高?？紤]到變速器操縱機(jī)構(gòu)與總體布置密切相關(guān)，為了協(xié)調(diào)駕駛室、總體布置等問題，本次設(shè)計采用雙拉變速器用來改變發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。第二章第二章 傳動軸設(shè)計計算傳動軸設(shè)計計算車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -2在汽車傳動系統(tǒng)或其他系統(tǒng)中，經(jīng)常采用萬象傳動裝置來實(shí)現(xiàn)一對軸線相交且相對位置經(jīng)常變化的轉(zhuǎn)軸之間的動力傳遞。萬向傳動軸由萬向節(jié)和傳動軸組成，有時還加裝中間支承。它主要用來在工作過程中相對位置不斷改變的兩根軸間傳遞轉(zhuǎn)矩和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。萬向傳動軸在汽車上應(yīng)用比較廣泛。在發(fā)動機(jī)前置后輪或全輪驅(qū)動的汽車上，由于彈性懸架的變形，變速器或分動器輸出軸與驅(qū)動橋輸入軸的軸線相對位置經(jīng)常變化，所以普遍采用十字軸萬向傳動軸。在轉(zhuǎn)向驅(qū)動橋中，內(nèi)、外半軸之間的夾角隨行駛需要而變，這時多采用等速萬向傳動軸。當(dāng)后驅(qū)動橋?yàn)楠?dú)立懸架時，也必須采用萬向傳動軸。萬向傳動軸設(shè)計應(yīng)滿足如下基本要求： 1)保證所連接的兩軸相對位置在預(yù)計范圍內(nèi)變動時，能可靠地傳遞動力。 2)保證所連接兩軸盡可能等速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)。 3)傳動效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易等。 萬向節(jié)按扭轉(zhuǎn)方向是否有明顯的彈性，可分為剛性萬向節(jié)和撓性萬向節(jié)。剛性萬向節(jié)是靠零件的鉸鏈?zhǔn)竭B接傳遞動力的，可分成不等速萬向節(jié)(如十字軸式)、準(zhǔn)等速萬向節(jié)(如雙聯(lián)式、凸塊式、三銷軸式等)和等速萬向節(jié)(如球叉式、球籠式等)。撓性萬向節(jié)是靠彈性零件傳遞動力的，具有緩沖減振作用。不等速萬向節(jié)是指萬向節(jié)連接的兩軸夾角大于零時，輸出軸和輸入軸之間以變化的瞬時角速度比傳遞運(yùn)動，但平均角速度比為1的萬向節(jié)。準(zhǔn)等速萬向節(jié)是指在設(shè)計角度下工作時以等于1的瞬時角速度比傳遞運(yùn)動，而在其它角度下工作時瞬時角速度比近似等于1的萬向節(jié)。輸出軸和輸入軸以等于1的瞬時角速度比傳遞運(yùn)動的萬向節(jié)，稱之為等速萬向節(jié)。2.1傳動軸的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)傳動軸外觀及零件加工表面不得有毛刺、碰傷、銹蝕、折痕、扭曲變形及裂紋等缺陷。傳動軸裝配前零部件應(yīng)符合以下要求： 1)保證所連接的兩軸相對位置在預(yù)計范圍內(nèi)變動時，能可靠地傳遞動力。車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -3 2)保證所連接兩軸盡可能等速運(yùn)轉(zhuǎn)。由于萬向節(jié)夾角而產(chǎn)生的附加載荷、振動和噪聲應(yīng)在允許范圍內(nèi)。 3)傳動效率高，使用壽命長，結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，維修容易等。2.22.2 萬向傳動的計算載荷 萬向節(jié)傳動軸因布置位置不同，計算載荷是不同的。本次設(shè)計傳動軸布置在變速器與驅(qū)動橋之間。計算載荷的設(shè)計方法有三種：1）按發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和一擋傳動比來確定；2）按驅(qū)動輪打滑來確定；3）按日常平均使用轉(zhuǎn)矩來確定。在此設(shè)計中采用根據(jù)發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和一擋傳動比來計算。由公式： （2-1） nikiTKTfedse1max式中：-傳動軸計算載荷，單位：；seTmN.-猛接離合器所產(chǎn)生的動載系數(shù)，在此取=2；dKdK-發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，單位： N.m；maxeT K -液力變矩器變矩系數(shù)， k=1; -變速器一擋傳動比，；1i13.504i -分動器傳動比，；fi1fi -發(fā)動機(jī)到萬向傳動軸之間的傳動效率，；98 n計算驅(qū)動橋數(shù)，為 1。由公式（21）：2 72 1 3.504 1 0.98494.48 .1seTN m 對萬向傳動軸進(jìn)行靜強(qiáng)度計算時，計算載荷取，安全系數(shù)一般取 2.5-sTseT3.0 。2.3.2.3. 十字軸設(shè)計計算十字軸設(shè)計計算 十字軸萬向節(jié)的損壞形式主要有十字軸軸頸和滾針軸承的磨損，十字軸軸頸和滾針軸承碗工作表面出現(xiàn)壓痕和剝落。一般情況下，當(dāng)磨損或壓痕超過車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -40.15mm 時，十字軸萬向節(jié)便應(yīng)報廢。十字軸的主要失效形式是軸頸根部的斷裂，所以在設(shè)計十字軸萬向節(jié)時，應(yīng)保證十字軸軸頸有足夠的抗彎強(qiáng)度。本次設(shè)計參考底盤設(shè)計 （吉林工業(yè)大學(xué)出版） ，根據(jù)不同噸位載重汽車的十字軸總成初選其尺寸：十字軸： H=90mm d=18mm h=16mm mmh201設(shè)各滾針對十字軸軸頸作用力的合力為 F，則： （2-2）cos2rTFs式中：-萬向傳動的計算轉(zhuǎn)矩，；sT494.48 .sTN m r-合力 F 作用線到十字軸中心之間的距離， r=38mm； -萬向傳動的最大夾角，取 。0429則由式（22）可得:0494.4817593.062 0.038 cos9 43FN十字軸軸頸根部的彎曲應(yīng)力應(yīng)滿足：w （2-3）)(3242411wwddFsd式中：-十字軸軸頸根部彎曲應(yīng)力，單位：；waMP -十字軸軸頸直徑，；1dmmd181 -十字軸油道孔直徑，；2dmmd82 s-合力 F 作用線到軸頸根部的距離， s=8mm； -彎曲許用值，為 。waMP350250由公式（23）可得：4432 18 17953.06 8275.923.14(188 )waMP滿足強(qiáng)度要求。十字軸軸頸的切應(yīng)力應(yīng)滿足： （2-4）)(44241ddF則由已知數(shù)據(jù)可得：車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -5444 17593.0695.673.14(188 )aMP滿足切應(yīng)力許用范圍 。aMP)12080(2.42.4 十字軸滾針軸承的計算十字軸滾針軸承的計算滾針軸承中的滾針直徑一般不小于 1.6mm，以免壓碎。而且差別要小，否則會加重載荷在滾針間分配的不均勻性。公差帶一般控制在 0.003mm 以內(nèi)。滾針軸承徑向間隙過大時，承受載荷的滾針數(shù)減少，有出現(xiàn)滾針卡住的可能性；而間隙過小時，有可能出現(xiàn)所熱卡住或因贓物阻滯卡住，合適的間隙為 0.009-0.095mm .滾針軸承得軸向總間隙以 0.08-0.30mm 為好。滾針的長度一般不超過軸頸的長度。使其既有較高的承載能力，又不致因滾針果場發(fā)生歪斜而造成應(yīng)力集中。滾針得軸向間隙一般不超過 0.2-0.4mm 。十字滾針軸承的接觸應(yīng)力為： （2-5）bnjLFdd)11(27201式中：-滾針直徑，；0dmmd30 -十字軸軸頸直徑，；1dmmd181 -滾針工作長度，。bLmmLb14其中，為合力 F 作用下一個滾針?biāo)艿淖畲筝d荷（ N） ，可有下式求nF得: (2-6)iZFFn6 . 4式中：i滾針列數(shù)，i=1； Z每列中滾針數(shù)， Z=22 。則:4.6 17593.0640464.031 2nFN由公式（2-5）可得:1140464.03272()3194.3618314jN車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -6當(dāng)滾針和十字軸軸頸表面硬度在 58HRC 以上時，許用接觸應(yīng)力為 3000-3200，即滿足接觸強(qiáng)度要求。aMP計算結(jié)果:滾針直徑；mmd30 工作高度；mmLb14 列數(shù) i=1； 單列滾針數(shù) Z=222.5萬向節(jié)叉的設(shè)計計算萬向節(jié)叉的設(shè)計計算由于十字軸萬向節(jié)主、從動叉軸轉(zhuǎn)矩 、的作用，在主、從動萬向節(jié)叉1T2T上產(chǎn)生相應(yīng)的切向力 、2tF和軸向力 、 。1 tF1aF2aF （2-7）21211211121211211tansin1sincos)2(tansin)2(cos/ )coscos2)(sin2(2RTFRTFRTFRTFaatt式中：R切向力作用線與萬向節(jié)叉軸之間的距離；-轉(zhuǎn)向節(jié)主動叉軸之轉(zhuǎn)角；1 -轉(zhuǎn)向節(jié)主、從動叉軸之夾角。在十字軸軸線所在平面內(nèi)并作用于十字軸的切向力與軸向力的合力為： （2-8）212tansin12RQ圖（a）為主動叉位于與初始位置的受力狀況，此時 ，達(dá)最02102aF大值： （2-9）sin)2(12RTFa圖（b）為主動叉軸轉(zhuǎn)角時的受力狀況，這時 、及均達(dá)最0190O2tF1aF大值：（2-10）tan)2/()cos2()cos2(1max11max21maxRTFRTFRTOat車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -7圖 2-1 萬向節(jié)叉危險截面示意圖萬向節(jié)叉在力作用下承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，在截面 B-B 處，彎曲應(yīng)力maxO和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為：wt （2-11）ttwWaOWeOmaxmax式中: 、-抗彎截面系數(shù)和抗扭截面系數(shù) ，對于本設(shè)計中矩形截面：WtW （2-12）6/2bhW 2khbWt根據(jù)相關(guān)設(shè)計參數(shù)可知： H=60mm b=18mm k=0.246 a=16mm e=45mm 則： 225/60.018 0.06 /61.08 10Wbh 2260.246 0.06 0.0184.78 10tWkhb 0max1/(2cos)1220.55(2 0.038 cos9 43)16274.23OTRN 6max/16274.23 0.045 10.8 1067.8waOe WMP 6max/16274.23 0.0164.78 1054.47ttaOa WMP萬向節(jié)叉由 45 鋼制造，其彎曲應(yīng)力不應(yīng)大于 ，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力waMP)8050(不應(yīng)大于 。而設(shè)計計算所得結(jié)果滿足條件要求。taMP)16080(車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -82.6 傳動軸臨界轉(zhuǎn)速計算傳動軸臨界轉(zhuǎn)速計算萬向傳動軸的結(jié)構(gòu)與其所連接的萬向節(jié)的結(jié)構(gòu)有關(guān)。通常，萬向傳動軸由中間部分和端部組成，中間部分可為實(shí)心軸或?yàn)榭招妮S管。本次設(shè)計采用空心軸管?？招牡妮S管具有較小的質(zhì)量但能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，且較實(shí)心軸具有更高的臨界轉(zhuǎn)速，故用作汽車傳動系的萬向傳動軸。傳動軸管由低碳鋼板卷制的電焊鋼管制成，軸管外徑及內(nèi)徑是根據(jù)所傳遞最大轉(zhuǎn)矩、最高轉(zhuǎn)速及長度按有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（YB242-63）選定，并校核臨界轉(zhuǎn)速及扭矩強(qiáng)度。傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速與其長度及斷面尺寸等有關(guān)。由于沿軸管表面鋼材質(zhì)量分布的不均勻性以及在旋轉(zhuǎn)使其本身質(zhì)量產(chǎn)生的離心力所引起的靜撓度，使軸管產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，后者在一定的轉(zhuǎn)速下會導(dǎo)致軸管的斷裂。所謂傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速是指旋轉(zhuǎn)軸失去穩(wěn)定的最低轉(zhuǎn)速，它決定于傳動軸的尺寸、結(jié)構(gòu)及其支撐情況。為了確定臨界轉(zhuǎn)速，可研究一下兩端自由支撐與剛性球鉸上的軸（見下圖）：圖 2-2 傳動軸臨界轉(zhuǎn)速計算示意圖設(shè)軸的質(zhì)量 m 集中于 O 點(diǎn)，且 O 點(diǎn)偏離旋轉(zhuǎn)軸線的量為 e，當(dāng)軸以角速度旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的離心力為： )(yemF式中：y軸在其離心力作用下產(chǎn)生的撓度。與離心力相平衡的彈性力為： cyP 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -9式中：c周的側(cè)向剛度，對于質(zhì)量分布均勻且兩端自由地支撐于球形鉸接的軸，其側(cè)向剛度為： )/)(5/384(3LEJc E材料的彈性模量，可??；aMPE5105 . 2J軸管截面的抗彎慣性矩。64/)(44dDJ因 cyPyemF)(2故有 )/(22mcemy認(rèn)為在達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速的角速度時，傳動軸將破壞，即，則有：cy 0cmc （2-13）mcc傳動軸管： LdDm)(25. 022式中：D、d軸管的外徑及內(nèi)徑，mm. D=50mm,d=46mm; L傳動軸的支撐長度，取兩萬向節(jié)之中心距，mm； -軸管材料的密度，對于鋼 ；35/108 . 0mmKg將上述 c、J 及 m 的表達(dá)式代入（3-13） ，令 30/ccn則得傳動軸的臨界轉(zhuǎn)速為：min)/(rnc （2-14）2228102 . 1LdDnc由于傳動軸動平衡的誤差，伸縮花間聯(lián)接的間隙以及支承的非剛性等，傳動軸的實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速要低于所計算的臨界轉(zhuǎn)速。因此引進(jìn)安全系數(shù) K，并?。?0 . 22 . 1/maxnnKc式中：-相應(yīng)于最高車速時傳動軸最大轉(zhuǎn)速，r/min;maxn -傳動軸臨界轉(zhuǎn)速 ,r/min;cn在本次設(shè)計中，已知 D=50mm，d=46mm,L=672mm; 2283250461.2 1018.162 10/min672cnr已知發(fā)動機(jī)額定轉(zhuǎn)速。max4600 /minnr安全系數(shù)。318.162 10 /46003.95K 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -102.7 軸管強(qiáng)度計算軸管強(qiáng)度計算萬向傳動軸的尺寸除了要有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，傳動軸的最大扭轉(zhuǎn)應(yīng)力可按下式計算：)(aMP（2-15）tdgeWKiT/1max式中：-發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，N.m;maxeT -變速器一擋傳動比；1gi -動載系數(shù)；dK -抗扭截面系數(shù)。tW傳動軸采用空心結(jié)構(gòu)，則： （2-16）)(1644dDDT式中：T傳動軸計算轉(zhuǎn)矩，T=494480N.mm； D d傳動軸管的外徑和內(nèi)徑， D=50mm,d=46mm;4416 46 494480119.873.14 (5046 )aMP傳動軸管扭轉(zhuǎn)應(yīng)力不大于，安全系數(shù) 。aMP3003002.51119.87K 2.8 傳動軸花鍵軸的計算傳動軸花鍵軸的計算對于傳動軸上的花鍵軸，應(yīng)保證在傳遞轉(zhuǎn)矩時有足夠的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度。通常以底徑計算其扭轉(zhuǎn)且應(yīng)力。（2-17）316hhdTs軸的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，可初取花鍵軸直徑計算，然后進(jìn)行強(qiáng)度校aMP300核。取，則：mmdh36車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -11216 494.48136.473.14 0.036haMP安全系數(shù)為 ，安全系數(shù)一般在 2-3 左右。即滿足要求。3002.19136.47K 傳動軸滑動花鍵采用矩形花鍵，齒側(cè)擠壓應(yīng)力為：（2-18）0)2)(4(nLdDdDKThhhhhsy式中：-花鍵處轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)。=1.3-1.4 ；KK -花鍵外徑，取 ；hD40hDmm -花鍵內(nèi)徑，取 ；hdmmdh36 -花鍵的有效工作長度， ；hLmmLh69 -花鍵齒數(shù)， ； 則：0n150n91.3 494.4823.2543364036() () 69 15 1042yaMP對于齒面硬度大于 35HRC 的滑動花鍵，齒側(cè)許用擠壓應(yīng)力為 。aMP5025故安全系數(shù) ，滿足要求強(qiáng)度。25/23.251.075K根據(jù)前面計算傳動軸管強(qiáng)度，可取滑動叉軸直徑為 46mm 。第三章第三章 變速器的結(jié)構(gòu)分析變速器的結(jié)構(gòu)分析車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -123.1 概述變速器用來改變發(fā)動機(jī)傳到驅(qū)動輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，使汽車獲得在不同使用工況下不同的牽引力和速度，使發(fā)動機(jī)在最有利的工況范圍下工作。變速器的設(shè)計需要在整車設(shè)計的總體原則下結(jié)合變速器要滿足的具體功能展開。因此本著好用、好造、好修的總原則，力求產(chǎn)品通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化。對變速器提出如下的基本要求：（1）正確選擇擋數(shù)和傳動比，保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)； （2）設(shè)置空擋，以使發(fā)動機(jī)能啟動怠速、換檔、切斷發(fā)動機(jī)動力向驅(qū)動輪的傳輸；在滑行或停車時使發(fā)動機(jī)和傳動系徹底分離；（3）設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛；（4）設(shè)置動力輸出裝置，能進(jìn)行功率輸出；（5）換檔迅速、省力、方便，以便縮短加速時間并提高汽車的動力性能；（6）工作可靠，汽車行駛中，變速器不得有跳擋、亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生；（7）變速器還應(yīng)當(dāng)滿足效率高，噪聲低，體積小，質(zhì)量輕，制造容易，成本低等要求、維修方便等要求。滿足汽車必要的動力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、傳動比范圍和各擋傳動比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜、比功率越小，變速器的傳動比范圍越大。3.2 變速器的總體結(jié)構(gòu) 有級變速器與無級變速器相比具有傳動效率高（0.960.98） ，造價低廉，因此在各類汽車中均得到廣泛采用，此次設(shè)計也采用有級變速器。有級變速器傳動機(jī)構(gòu)分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式兩類。固定軸式又分為中間軸式，兩軸式和多中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用最廣泛。兩軸式變速器多用于發(fā)動機(jī)前置后輪驅(qū)動的汽車上。由于中間軸式變速器直接檔工作時，其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪嚙合，且第一，二軸均不承受徑向載荷載荷，車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -13第一，二軸只起傳遞扭矩的作用。因此直接檔的傳遞效率高，磨損及噪聲也最小，這是中間軸式變速器的突出的優(yōu)點(diǎn)。從結(jié)構(gòu)上講兩軸式變速器與中間軸式變速器相比，其傳動系結(jié)構(gòu)簡單，緊湊且除最高檔外其他各檔的傳動效率都比較高，噪聲也低，但多用于前置前驅(qū)的轎車布置。綜合對比后選用中間軸式。 一般情況下，變速器的檔位數(shù)與汽車的動力性，燃油經(jīng)濟(jì)性有著密切的關(guān)系。就汽車的動力性而言，檔位數(shù)多，增加了發(fā)動機(jī)在底燃油消耗率區(qū)工作的可能性，降低了油耗；同時有利擴(kuò)大傳動比范圍，以適應(yīng)各種使用條件下動力性經(jīng)濟(jì)性的要求。主、副變速器主要用于空、滿載質(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)大傳動比范圍、增加擋位數(shù)以適應(yīng)各種使用條件下的動力性與經(jīng)濟(jì)性要求的重型車。為使變速器的結(jié)構(gòu)不致過于復(fù)雜和便于系列化，多以四檔或五檔的變速器與三檔、四檔的副變速器組合，副變速器裝在主變速器之前之后或前后。倒檔的布置方式參考中間軸式變速器倒檔布置方式。從動力性、加工工藝性考慮宜使倒檔軸傳動比接近于一擋傳動比?？紤]到微型客貨兩用車的使用條件和要求，此次設(shè)計所選用的變速器結(jié)構(gòu)方案為采用中間軸式，4+1 前置后驅(qū)的變速方案。車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -14圖 3-1 變速器傳動結(jié)構(gòu)簡圖3.3 變速器操縱機(jī)構(gòu)變速器操縱機(jī)構(gòu)分為直接操縱式和遠(yuǎn)距離操縱式。直接操縱結(jié)構(gòu)簡單，在各種類型的汽車上得到廣泛的應(yīng)用。但只有在當(dāng)變速器布置在駕駛座位附近時直接操縱的方案才能實(shí)現(xiàn)。但要把變速器布置在駕駛室附近會給總體布置帶來極大限制。遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)用于當(dāng)變速器布置得離駕駛座椅較遠(yuǎn)時，在客車、貨車、轎車上都有廣泛的應(yīng)用。因僅需桿系、繩索等換檔傳動機(jī)構(gòu)操縱變速器，使總體布置有很大的靈活性，也易于實(shí)現(xiàn)整車結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計?？紤]到變速器操縱機(jī)構(gòu)與總體布置密切相關(guān)，為了協(xié)調(diào)駕駛室、總體布置等問題，本次設(shè)計采用雙拉桿式遠(yuǎn)距離換檔操縱機(jī)構(gòu)和單桿式高低檔換檔操縱機(jī)構(gòu)。在本次設(shè)計中，我通過彈簧和雙拉桿實(shí)現(xiàn)對變速器的遠(yuǎn)程操縱，通過操縱機(jī)構(gòu)手柄左右移動，壓縮彈簧帶動連桿左右移動使拉桿轉(zhuǎn)動，重而帶動換位擺桿軸車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -15轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)選檔。經(jīng)計算可知換位擺桿軸上上下擺動角度約為 20 度，重而計算出手柄左右擺動的距離約為 3 厘米。通過手柄的前后移動帶動橫桿的前后轉(zhuǎn)動，重而使拉桿轉(zhuǎn)動帶動換檔擺桿軸轉(zhuǎn)動以實(shí)現(xiàn)換檔。經(jīng)計算可知換檔擺桿軸轉(zhuǎn)動角度約為 17 度，通過連桿的運(yùn)動關(guān)系可以計算出手柄前后的擺動角度約為 25 度，經(jīng)過對我們四座微型客貨兩用車整體布局的考慮，對操縱手柄的長度選取為 260 毫米。車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -16第四章第四章 變速器主要參數(shù)的確定變速器主要參數(shù)的確定 4.1 擋數(shù)本設(shè)計選用 4+1 擋。4.2 主減速器傳動比由車速計算公式 ua=nr/(igio) ： 有 umax=nmaxr/(igminio) 若變速器最小傳動比 igmin 取 1；發(fā)動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 nmax當(dāng)取發(fā)動機(jī)在額定功率下的轉(zhuǎn)速，即 nmax=4600r/min 已知滾動半徑 r=0.268m,最高車速 umax=95km/h求得 io=5.136 。同時考慮的總體布置要求，驅(qū)動橋設(shè)計等問題，綜合分析后 io取 5.14 合適 。4.34.3 分配各檔傳動比 已知最小傳動比 igmin=1,由公式 ig1=maxmaxmax 0cossin)1640 9.8(0.011cos16.7sin16.7 )3.7072 5.14 0.912tqTG frTi（可知最大傳動比 ig1=3.70；按等比數(shù)列分配各檔傳動比，設(shè)相鄰兩檔公比為 q；在 4+1 的變速器中則有：3113.701.547nggnqii所以 , , , 41i 341.55ii q232.39ii q123.70i i q 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -174.44.4 初定中心距初定中心距 A 時可根據(jù)下面經(jīng)驗(yàn)公式計算：A=K（Memax）1/3 Memax是發(fā)動機(jī)輸出最大扭矩，即: Memax=Temex=72Nm ; K 是經(jīng)驗(yàn)系數(shù)對商用車 K 在 1417 之間。 代入數(shù)據(jù)求的 A=53.04664.413mm ;主箱中心距 A 取 60 mm。4.5 齒輪模數(shù)的選取齒輪模數(shù)的選取由輪齒的彎曲或最大載荷作用下的靜強(qiáng)度所決定，選擇模數(shù)時應(yīng)考慮到當(dāng)增大齒寬而減小模數(shù)時，能有效降低變速器的噪聲，而從減小變速器的質(zhì)量考慮，則應(yīng)增大模數(shù)并減小齒寬和中心矩，初選模數(shù) m2。4.6 壓力角壓力角的大小對傳動的平穩(wěn)性，工作噪聲，齒輪的彎曲強(qiáng)度和表面的接觸強(qiáng)度為都有影響。為提高齒輪的承載能力應(yīng)選用大的壓力角。實(shí)際國家標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20O，所以變速器齒輪普遍采用 20O。按國家標(biāo)準(zhǔn)選取=20O。4.7 螺旋角的選擇增大角可以使齒輪嚙合的重合度系數(shù)增加，工作平穩(wěn)噪聲降低，隨著角的增大齒抗彎的強(qiáng)度也相應(yīng)的提高，不過當(dāng)螺旋角大于 30O時，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升，故從提高齒輪的接觸強(qiáng)度考慮可取較大的角，但從保證齒輪的彎曲強(qiáng)度著眼不應(yīng)大于 30O。一般商用車選 180260。角選擇應(yīng)力求使中間軸上的軸向力平衡，因此角的最終確定應(yīng)根據(jù)中心距、軸向力、傳動比綜合選擇。主箱第一軸常嚙合齒輪定為右旋，中間軸上各齒輪定為左旋，則主箱第二軸各檔齒輪為右旋。4.8 齒寬的選擇 車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -18選擇齒寬時應(yīng)綜合考慮，變速器的軸向尺寸，齒輪的強(qiáng)度以及齒輪工作時受力均勻程度度等因素的影響。由經(jīng)驗(yàn)公式 ：kc為齒寬系數(shù)直齒寬：b=kcm kc=4.58.0 b=916mm斜齒：b=kcmn kc=7.08.6 b=1417.2mm齒寬的選取可以根據(jù)變速器實(shí)際設(shè)計情況加以改變，一般以滿足實(shí)際情況為準(zhǔn)。第五章第五章 齒輪參數(shù)的選擇計算齒輪參數(shù)的選擇計算車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -195.1 變速器各擋齒數(shù)的確定一、確定一擋齒輪的齒數(shù)ig1=Z2Z7/Z1Z8=3.70Zh=2A cos/mn=260cos25/2=54初選 Z8=15，Z7=39Z2/Z1=i1Z8/Z7=3.7015/39=1.40Zh=Z1+Z2=1 22 coscos256054nAm取 Z1=23，Z2=31=3139/(2315)=3.5041gi2718Z ZZ Z121 2()cos2nm ZZA=arcosZhmn/A=25.8420故取 Z8=39，Z7=15 ，Z1=23，Z2=31二、確定二擋齒輪齒數(shù)ig2=Z2Z5/Z1Z6=2.39Z5/Z6=i2Z1/Z2=2.3923/31=1.8Zh=2A cos/mn=260cos25/2=545 6取 Z6=19，Z5=35為減少或抵消中間軸的軸向力tg1/tg2=Z2/(Z1+Z2)(1+Z5/Z6)由 Z1=23，Z2=31，Z6=19，Z5=35算出 2=24.732i2=3135/(2319)=2.4832516Z ZZ Z三、確定三擋的齒數(shù)ig3=Z2Z3/Z1Z4=1.55Z3/Z4=i3Z1/Z2=1.5519/35=0.84車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -20Zh=2A cos/mn=260cos25/2=543 4取 Z4=26，Z3=31為減少或抵消中間軸的軸向力由Z1=23，Z2=31，Z4=26，Z3=31tg/tg=Z2/(Z1+Z2)(1+Z3/Z4)1 23 4算出=21.04803 43 42 cos57hnZAm故,331Z 426Z 故 i3=3131/(2619)=1.56(故相差不大)四擋的傳動比為 1五、確定倒擋齒輪的齒數(shù)擋齒輪選用的模數(shù)往往與一擋的相近。2101831 37=3.325Z23 15Z ZiZ倒初選 i倒=3.32，Z9=17,Z10=375.2 齒輪的設(shè)計計算1. 計算 Z1，Z2 的幾何尺寸已知 Z1=23，Z2=31 計算中心距 A=60mm故采取標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動1) 端面模數(shù)mt=mn/cos=2/cos25.8420=2.22mm2) 端面壓力角tant=tann/cos=0.411t=22.34603) 分度圓直徑d1=232/cos25.8420=51mmd2=312/cos25.8420=69mm 4) 齒頂高h(yuǎn)a=mnha*=2mm車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -215) 齒根高h(yuǎn)f=mn(ha*+cn*)=2.5mm6) 齒頂圓直徑da1=d1+2ha=55mmda2=d2+2ha=73mm7) 齒根圓直徑df1=d1-2hf=46mmdf2=d2-2hf=64mm8) 中心距A=mm120=602tZZAm2. 計算 Z3，Z4 的幾何尺寸已知 Z3=31，Z4=26 計算中心距 A=60mm故采取標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動1) 端面模數(shù)mt=mn/cos=2/cos22.970=2.312) 端面壓力角tant=tann/cos=0.478t=23.47503) 分度圓直徑d3=312/cos22.970=64mmd4=262/cos22.970=56mm 4) 齒頂高h(yuǎn)a=mnha*=2mm5) 齒根高h(yuǎn)f=mn(ha*+cn*)=2.5mm6) 齒頂圓直徑da3=d3+2ha=68mmda4=d4+2ha=60mm7) 齒根圓直徑df3=d3-2hf=59mm車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -22df4=d4-2hf=51mm8) 中心距A=60mm3. 計算 Z5，Z6 的幾何尺寸已知 Z5=35，Z6=19 計算中心距 A=60mm故采取標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動1) 端面模數(shù)mt=mn/cos=2/cos24.860=2.312) 端面壓力角tant=tann/cos=0.478t=23.4803) 分度圓直徑d5=352/cos24.860=78mmd6=192/cos24.860=42mm 4) 齒頂高h(yuǎn)a=mn ha*=2mm5) 齒根高h(yuǎn)f=mn(ha*+cn*)=2.5mm6) 齒頂圓直徑da5=d5+2ha=82mmda6=d6+2ha=46mm7) 齒根圓直徑df5=d5-2hf=73mmdf6=d6-2hf=37mm8) 中心距 A=60mm4. 計算 Z7，Z8 的幾何尺寸已知 Z7=39，Z8=15 計算中心距 A=60mm故采取標(biāo)準(zhǔn)齒輪傳動1) 端面模數(shù)mt=mn/cos=2/cos25.8420=2.22車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -232) 端面壓力角tant=tann/cos=0.411t=22.34603) 分度圓直徑d7=312/cos25.8420=86mmd8=262/cos25.8420=34mm 4) 齒頂高h(yuǎn)a=mnha*=2mm5) 齒根高h(yuǎn)f=mn(ha*+cn*)=2.5mm6) 齒頂圓直徑da7=d7+2ha=90mmda8=d8+2ha=38mm7) 齒根圓直徑df7=d7-2hf=81mmdf8=d8-2hf=29mm8) 中心距A=60mm在變速器各齒輪齒數(shù)確定后實(shí)際傳動比如下表 5-1：表 5-1擋數(shù)一擋二擋三擋四擋倒擋傳動比3.52.4831.5613.325 第六章第六章 變速器齒輪的強(qiáng)度計算與材料選變速器齒輪的強(qiáng)度計算與材料選車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -246.1 齒輪的材料選擇變速器齒輪多采用滲碳合金鋼，其表層的高硬度與心部的耐磨及抗彎疲勞的能力。在選用鋼材及熱處理是時，對切削加工的性能及成本也應(yīng)該考慮。國內(nèi)變速器齒輪的材料主要有： , , , .inrTMC20BTMin2120520rnGM525rnGM本次設(shè)計各齒輪材料選用 ，滲碳淬火，表面硬度 5863HRC,芯部inrTMC20硬度 3348HRC.6.2 齒輪的破壞形式齒輪在嚙合過程中，輪齒根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，過度圓角處有應(yīng)力集中，所以齒輪受到足夠大的載荷作用時其根部彎曲應(yīng)力超過材料的許用應(yīng)力，輪齒就會斷裂。在汽車變速器中這種破壞情況很少發(fā)生，而常見的斷裂是由于在重復(fù)載荷作用下，使齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，而逐漸擴(kuò)展到一定深度而產(chǎn)生折斷其破壞斷面在疲勞裂縫部位呈光滑表面，而突然斷裂部位呈粗粒狀表面。齒面點(diǎn)蝕是常見的高檔齒輪齒面接觸疲勞的破壞形式。齒面長期在脈動的接觸應(yīng)力作用下，會逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。嚙合時由于齒面的相互擠壓使充滿潤滑油的裂縫處有油壓增高導(dǎo)致裂縫的擴(kuò)展，最后產(chǎn)生剝落，使齒面產(chǎn)生大量的扇形小麻點(diǎn)，即所謂點(diǎn)蝕。通常是靠近節(jié)圓根部齒面處的點(diǎn)蝕較靠近節(jié)圓頂部齒面處的點(diǎn)蝕嚴(yán)重，主動小齒輪較被動大齒輪較嚴(yán)重。在局部高溫，高壓下齒面互相熔焊粘連，齒面沿滑動方向形成撕傷痕跡的損壞形式稱為齒面膠合。綜上所述，在汽車變速器中齒輪的破壞形式主要有彎曲疲勞斷裂和點(diǎn)蝕兩種。應(yīng)對齒輪的彎曲強(qiáng)度和接觸強(qiáng)度進(jìn)行重點(diǎn)校核。6.3 強(qiáng)度的校核計算 三擋齒輪強(qiáng)度計算 ，,331Z 426Z 21.048（1） 斜齒輪的彎曲應(yīng)力：=w1FKbtyk車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -25式中 為彎曲應(yīng)力（ N/） ； F1圓周力，F(xiàn)1=2Tg/d； w2mm為模數(shù),m=3；y 為齒形系數(shù)，查齒形系數(shù)圖取 y=0.12; 為集中應(yīng)力系數(shù)，mK取1.5，為重合度影響系數(shù)=2.0KKK 代入數(shù)據(jù)=234MPaw對于采用 20CrMnTi 的材料，齒輪的許用彎曲應(yīng)力在 180350 之間，因=234350N/，故三檔齒輪滿足彎曲疲勞強(qiáng)度要求w2mm（2） 輪齒接觸應(yīng)力 =j110.418()zbFEb式中，為輪齒的接觸應(yīng)力，F(xiàn) 為齒面上的法向力，F(xiàn)=F1/（coscos）, F1 j為圓周力，F(xiàn)1=2T/d,T 為計算載荷，d 為節(jié)圓直徑，為節(jié)點(diǎn)出壓力角，為齒輪螺旋角，E 為材料的彈性模量，b 為齒輪接觸的實(shí)際寬度,為主、從動齒輪節(jié)zb 點(diǎn)處的曲率半徑，斜齒輪,2()/coszzr sia 2()/cosbbr sia 322112565.3 2.1 10110.4180.418198.93618.9121253.43/1400/jzbFEbN mmN mm由于滲碳高檔齒輪的許用接觸應(yīng)力為 1300-1400N/j2mm可得齒輪接觸強(qiáng)度滿足設(shè)計要求。第七章第七章 變速器軸的設(shè)計與校核變速器軸的設(shè)計與校核7.1 估算軸的直徑車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -26 由經(jīng)驗(yàn)公式得第二軸和中間軸直徑 d 0.45A，由 A60mm 則 d 0.45A27mm 變速器輸入軸花鍵部分直徑d=K=16.6419.13mm.（K=4.04.6）3maxeT 軸的結(jié)構(gòu)尺寸確定應(yīng)參考經(jīng)驗(yàn)公式得到的估計值結(jié)合軸的結(jié)構(gòu)布置，在草圖的繪制中最終確定。初選 d=20mm 7.2 變速器軸的強(qiáng)度校核計算軸的強(qiáng)度校核應(yīng)考慮扭矩彎矩對軸的影響，因此應(yīng)選擇承受彎矩、扭矩都較大的軸進(jìn)行校核。綜合分析最危險的應(yīng)是中間軸和第二軸.1. 對第二軸 變速器工作在一檔工作時主箱第二軸有最大扭矩和彎矩.其的結(jié)構(gòu)簡圖如下圖 7-1 主箱第二軸結(jié)構(gòu)將第二軸看成簡支梁其受力圖如下：圖 7-3 ZOY 面第二軸受力簡圖車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -27由力的平衡條件有 Fz1+Fz2=Fr FZ1150=Fz293綜合以上兩式得 Fz1=1975.81N ,Fz2=3186.79N圖 7-4 XOY 面第二軸受力簡圖由力的平衡條件有 Fx1+Fx2=Ft Fx1150=Fx293綜合以上兩式得 Fx1=5428.47N ,Fx2=9047.45N有以上計算可得到彎矩、扭矩圖如下：ZOY 面內(nèi)：圖 7-5 ZOY 面內(nèi)彎距圖XOY 面內(nèi)：圖 7-6 XOY 面內(nèi)彎距圖扭矩圖：車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -28圖 7-7 扭距圖根據(jù)彎矩、扭矩圖知危險截面出現(xiàn)在一檔齒輪所在的位置。由 WM 即 367.6222332296371.6814271.2266400 /3.14 30MPa 400 2. 對中間軸 變速器在一檔工作時中間軸有最大的彎矩和扭矩。將中間軸看成簡支梁其受力如下：將中間軸看成簡支梁其受力如下：在 ZOY 平面內(nèi)：圖 7-8 ZOY 面內(nèi)主箱中間軸受力簡圖由力的平衡條件有：Fr1+Fr2=Fz1+Fz2 21229 1579929157290zrzFFF綜合以上兩式解之得 Fz1=3039.1N ,Fz2=4441.8N車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -29在 XOY 面內(nèi)：圖 7-9 XOY 面內(nèi)主箱中間軸受力簡圖由力的平衡條件有：Ft1+Ft2-Fx1-Fx2=0 Fx2(29+157+99)+Ft129-Ft2(157+99)=0綜合以上兩式解之得 Fx1=2705.8N ,Fx2=7201.8N有以上計算可得彎矩、扭矩圖如下：ZOY 面：圖 7-10 ZOY 面內(nèi)彎距圖XOY 面：圖 7-11 XOY 面內(nèi)彎距圖扭矩圖：圖 7-12 主箱中間軸扭距圖根據(jù)彎矩、扭矩圖知危險截面出現(xiàn)在一檔齒輪所在的位置。車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -30由 WM即 228.5Mpa22233236047982820797043 /3.14 35 400第八章 軸承的壽命計算軸承的選取是根據(jù)結(jié)構(gòu)布置并參考同類；車型的相應(yīng)軸承以按國家規(guī)定的軸承標(biāo)準(zhǔn)選定，再進(jìn)行其使用壽命計算。對汽車變速器滾動軸承耐久性的評價是以軸承滾動體與滾道表面的接觸疲勞為依據(jù)。承受動載荷是其工作的基本特征。 考慮到變速器經(jīng)常在三檔時工作 ，故應(yīng)校核軸承在三檔工作時壽命。1. 變速器第二軸受用軸承計算軸承可以由公式： pCnLrh6010610車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -31來校核1016670(/) /hLC Pn即式中，P當(dāng)量動載荷 C額定動載荷 n軸承的工作轉(zhuǎn)數(shù) 壽命指數(shù)，球軸承 =3對于第二軸所用的軸承選用 7204C 型軸承 11222222111.21.2 (2231.67476.25 )2567.34RxRyPFFN C=32.3KN n=5500r/min 3103230001.5616670()3897.462567.345500hLh 故此軸承符合要求。2. 變速器中間軸受用軸承計算 軸承可以由公式：來校核1016670(/) /hLC Pn式中，P當(dāng)量動載荷 C額定動載荷 n軸承的工作轉(zhuǎn)數(shù) 壽命指數(shù)，球軸承 =3對于第二軸所用的軸承選用 7204C 型軸承 11222222221.21.2 (1433.31697.649 )1978.63RxRyPFFN C=32.3KN n=5500r/min 3103230001.3516670()37884.251978.635500hLh 此軸承符合要求。3鍵的選擇和校核鍵的選擇包括鍵的類型和尺寸兩個方面，因半園鍵對中行好，能繞鍵槽圓弧曲率中心擺動裝配方便設(shè)計中選擇半園鍵。結(jié)合軸的直徑及齒輪寬度選擇合適的鍵。因其主要失效形式是壓潰和剪斷，一般對半園鍵只進(jìn)行剪切強(qiáng)度校核。車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -32其剪切強(qiáng)度條件為 ：2T/dbl 。由于本次設(shè)計中選擇同類型的鍵因此只需對最危險的一個校核即可。由公式知 T 越大 越大，直徑 d 越小 越大。記鍵傳遞的最大扭矩為 Tmax ，則 Tmax72Nm 。所在軸直徑記 dmin ，則dmin22.5。查設(shè)計手冊 L56mm ，b=8mm .代入 2T/dbl 求得 20.83MPa40MPa故鍵的強(qiáng)度足夠。第九章第九章 結(jié)結(jié) 論論本次設(shè)計是對我所學(xué)知識的一次綜合檢驗(yàn)和全面考察。通過這次設(shè)計不僅使我加深了對專業(yè)只是的理解，也提高了自己獨(dú)立思考解決實(shí)際問題的能力。同時也鍛煉了與人合作的團(tuán)隊(duì)精神，為我們踏入社會工作打下了良好的基礎(chǔ)。本次畢業(yè)設(shè)計運(yùn)用了大量大學(xué)期間學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)知識。在計算能力、邏輯思維能力、獨(dú)立工作能力得到了鍛煉和提升。設(shè)計期間不僅要查閱大量的文獻(xiàn)資料，而且和老師、同學(xué)之間的信息交流與溝通得到了培養(yǎng)。使我們更深層次了解到本專業(yè)的一些基本原理、設(shè)計方法和思路。 對于本次設(shè)計的微型客貨兩用車的變速箱來說，其特點(diǎn)：中間軸變速器后置，車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書車輛與動力工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書- -33結(jié)構(gòu)簡單便于生產(chǎn)、使用、和維修，價格低廉，掛擋平穩(wěn)，噪聲低，齒輪不易磨損。本著經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性的原則，在各個部件的設(shè)計要求上都采用比較開放的標(biāo)準(zhǔn)，因此安全系數(shù)不高，但使用范圍在中國有廣大的前景，因此，結(jié)構(gòu)簡單的可操控性的變速器還是有發(fā)展前景的。本次設(shè)計是對我所學(xué)專業(yè)知識的一次全面的運(yùn)用。通過這次設(shè)計不僅使我加深了對專業(yè)知識的理解，也提高了自己獨(dú)立思考解決實(shí)際問題的能力。同時也鍛煉了我的團(tuán)隊(duì)合作精神，為我們進(jìn)入工作崗位打下了良好的基礎(chǔ)。由于時間傖促，數(shù)據(jù)調(diào)查分析不夠全面，數(shù)據(jù)計算不是完全精確，加之學(xué)生知識