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畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))
摘要 3
ABSTRACT 4
符號(hào)說(shuō)明 5
前言 7
第一章 五前一倒三行星排傳動(dòng)系統(tǒng)的概述及其方案的確定 10
1.1行星齒輪變速器的原理和功用 10
1.1.1 行星齒輪機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介 10
1.1.2 換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介 10
1.1.3 行星齒輪變速器的基本工作原理 11
第二章行星齒輪變速器傳動(dòng)比的確定 13
2.1 行星齒輪變速器傳動(dòng)比方案的確定 13
2.2傳動(dòng)比計(jì)算 14
第三章 行星排的設(shè)計(jì) 17
3.1 K1行星排的設(shè)計(jì) 17
3.2 K2行星排的設(shè)計(jì) 19
3.3 K3行星排的設(shè)計(jì) 21
3.4 太陽(yáng)輪、行星輪和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 22
3.4.1太陽(yáng)輪的結(jié)構(gòu)： 22
3.4.2行星輪及行星架的結(jié)構(gòu)： 22
第四章 軸和軸承的設(shè)計(jì) 24
4.1 軸的設(shè)計(jì)及檢驗(yàn) 24
4.2 軸承校核 27
第五章 離合器與制動(dòng)器的設(shè)計(jì) 28
5.1 離合器的設(shè)計(jì) 28
5.2 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)： 29
第六章 主要零件的工藝設(shè)計(jì) 31
6.1太陽(yáng)輪和行星輪的加工工藝 31
6.1.1工藝過(guò)程： 31
6.1.2 關(guān)鍵工序分析： 31
6.2 內(nèi)齒圈加工工藝 31
6.2.1 工藝工程： 31
6.2.2 工藝分析： 31
第七章 輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33
7.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 33
7.2 潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34
第八章 結(jié)論 35
參考文獻(xiàn) 36
摘要
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車(chē)工業(yè)得到了迅速發(fā)展，而人類(lèi)對(duì)舒適性的更高追求，使得自動(dòng)變速器的發(fā)展更加深入。本文通過(guò)對(duì)三行星排行星齒輪傳動(dòng)變速器的研究和闡述，計(jì)算了每個(gè)行星排傳動(dòng)比的表達(dá)式。通過(guò)此次設(shè)計(jì)，我們可以了解到該變速器的基本結(jié)構(gòu)：即換擋執(zhí)行元件（2個(gè)離合器和3個(gè)制動(dòng)器）與行星排以適當(dāng)方式連接組成，得到5個(gè)前進(jìn)檔和1個(gè)倒檔。采用該機(jī)構(gòu)的汽車(chē)自動(dòng)變速器，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、檔位數(shù)多、傳動(dòng)效率高、換檔平穩(wěn)、操縱性能好。
關(guān)鍵詞：機(jī)械工程、變速器、行星齒輪傳動(dòng)、行星排
ABSTRACT
With the development of science and technology , automobile industry enjoys a rapid growth and people are pursuing a much more comfortable vehicle , which stimulates the development of automatic transmission . A three-planet-row epicycle gear transmission was studied and set forth ,and this paper also conducted the transmission ratio formulas for every planet .Through this design , we could learn the basic structure of this system consists of three rows of planetary gears and five gear shifting actuators which include two cluches and three brakes . By connecting them in proper way , the transmission of five forward speed and one backward speed can be obtained . The vehicle auto transmission adpoting this derailleur is simple and concise in structure , multiple in grade of speed governing ,high in transmission efficiency ,smooth in gear shifting , and good in controlability.
Keywords : mechanical engineering , transmission , epicycle gear transmission , planet-row .
符號(hào)說(shuō)明
m 模數(shù)
Z 齒數(shù)
b 齒寬
i 傳動(dòng)比
x 變位系數(shù)
、 齒寬系數(shù)
K 載荷系數(shù)
齒輪副材料對(duì)傳動(dòng)尺寸的影響系數(shù)
u 齒數(shù)比
許用接觸應(yīng)力
接觸疲勞極限
使用系數(shù)
動(dòng)載系數(shù)
節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù)
彈性系數(shù)
重合度系數(shù)
載荷作用于單對(duì)齒輪嚙合區(qū)上界點(diǎn)時(shí)的齒形系數(shù)
載荷作用于單對(duì)齒輪嚙合區(qū)上界點(diǎn)時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)
、 齒向載荷分布系數(shù)
、 齒間載荷分配系數(shù)
疲勞極限
齒全高
齒頂高系數(shù)
c 頂隙
圓周力
徑向力
軸向力
P 功率
T 轉(zhuǎn)矩
a 中心距
水平彎矩
垂直彎矩
合成彎矩
水平支反力
垂直支反力
軸承載荷系數(shù)
前言
這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題是“五前一倒三行星排傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)”，即我們通常所說(shuō)的行星齒輪變速器。讓我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)現(xiàn)在市場(chǎng)上變速器的種類(lèi)。主要分為：手動(dòng)變速器（MT）、自動(dòng)變速器（AT）、
手動(dòng)/自動(dòng)變速器（AMT）無(wú)級(jí)變速器（CVT）。
一、 手動(dòng)變速器（MT）
手動(dòng)變速器（ManualTransmission，簡(jiǎn)稱(chēng)MT）又稱(chēng)機(jī)械式變速器，即必須用手撥動(dòng)變速桿（俗稱(chēng)“擋把”）才能改變變速器內(nèi)的齒輪嚙合位置，改變傳動(dòng)比，從而達(dá)到變速的目的。轎車(chē)手動(dòng)變速器大多為四擋或五擋有級(jí)式齒輪傳動(dòng)變速器，并且通常帶同步器，換擋方便，噪音小。手動(dòng)變速在操縱時(shí)必須踩下離合，方可撥得動(dòng)變速桿。手動(dòng)變速器是自動(dòng)變速器與相對(duì)而言的，其實(shí)在自動(dòng)變速器出現(xiàn)之前所有的汽車(chē)都是采用手動(dòng)變速器。手動(dòng)變速器是利用大小不同的齒輪配合而達(dá)到變速的。最常見(jiàn)的手動(dòng)變速器多為5擋位（4個(gè)前進(jìn)擋、1個(gè)倒擋），也有的汽車(chē)采用6擋位變速器（見(jiàn)圖0-1）。
與自動(dòng)變速器的比較：
優(yōu)點(diǎn)：與自動(dòng)變速器相比較可以給汽車(chē)駕駛愛(ài)好者帶來(lái)更多的操控快感。 傳輸效率比自動(dòng)變速箱為高，當(dāng)然理論上會(huì)比較省油。維修保養(yǎng)上會(huì)比自動(dòng)變速箱便宜。 如果愿意以較高成本使用自動(dòng)手排，則可以兼顧自排的方便性及手排的高效率。引擎煞車(chē)的效能較強(qiáng)，
缺點(diǎn)：有人會(huì)覺(jué)得開(kāi)車(chē)的時(shí)候還要控制離合器換檔非常的麻煩。 新手會(huì)常常在馬路上熄火，特別是上坡， 操作不當(dāng)?shù)脑捰袔茁拾岩娓兯傧渑獕摹?
一般來(lái)說(shuō)，手動(dòng)變速器的傳動(dòng)效率要比自動(dòng)變速器的高，因此駕駛者技術(shù)好，手動(dòng)變速的汽車(chē)在加速、超車(chē)時(shí)比自動(dòng)變速車(chē)快，也省油。
二、自動(dòng)變速器（AT）
自動(dòng)變速器（Automatic Transmission），利用行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油踏板程度和車(chē)速變化，自動(dòng)地進(jìn)行變換。而駕駛者只需操縱加速器踏板控制車(chē)速即可。自動(dòng)變速器中有很多離合器，這些離合器能根據(jù)車(chē)速變化而自動(dòng)分離或合閉，從而達(dá)到自動(dòng)變速的目的。
在中檔車(chē)的市場(chǎng)上，自動(dòng)變速器有著一片自己的天空。使用此類(lèi)車(chē)型的用戶希望在駕駛汽車(chē)的時(shí)候?yàn)榱撕?jiǎn)便操縱、降低駕駛疲勞，盡可能的享受高速駕駛時(shí)快樂(lè)的感覺(jué)。在高速公路上，這是體現(xiàn)非常完美的。而且，現(xiàn)在堵車(chē)是經(jīng)常的事，有時(shí)要不停地起步停步數(shù)次，司機(jī)如果使用手動(dòng)變速器，則會(huì)反復(fù)地掛檔摘檔，操縱十分麻煩，尤其對(duì)于新手來(lái)說(shuō)更是苦不堪言。使用自動(dòng)檔，就不會(huì)這樣麻煩了。
我國(guó)要普及這種車(chē)型，關(guān)鍵要解決的是路況問(wèn)題，現(xiàn)在的路況狀況不均勻，難以發(fā)揮自動(dòng)檔汽車(chē)的優(yōu)勢(shì)。
三、手動(dòng)—自動(dòng)變速器（AMT）
自動(dòng)—手動(dòng)變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式：為了駕駛樂(lè)趣使用手動(dòng)檔，而在交通擁擠時(shí)使用自動(dòng)檔。雖然這種二合一的配置擁有較高的技術(shù)含量，但這類(lèi)的汽車(chē)并不會(huì)在價(jià)格上都高不可攀，比如廣州本田飛度1.3L CVT兩廂、南京菲亞特2004派力奧1.3HL
Speedgear等。這些“二合一”的車(chē)型價(jià)格均在10萬(wàn)元左右，這個(gè)價(jià)格層面還是比較低的。所以，手動(dòng)—自動(dòng)車(chē)在普及上還是具有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢(shì)。
四、無(wú)級(jí)變速器
當(dāng)今汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶對(duì)于汽車(chē)性能的要求越來(lái)越高。汽車(chē)變速器的發(fā)展也是并不僅限于此，無(wú)級(jí)變速器便是人們追求的“最高境界”。無(wú)級(jí)變最是由荷蘭人Van Doormes 發(fā)明。無(wú)級(jí)變速器系統(tǒng)不像手動(dòng)變速器或自動(dòng)變速器那樣用齒輪變速，而是用兩個(gè)滑輪和一個(gè)鋼帶來(lái)變速，其傳動(dòng)比可以任意變化，沒(méi)有換檔的突跳感覺(jué)。它能克服普通自動(dòng)變速器“突然換檔”、油門(mén)反應(yīng)慢、油耗高等缺點(diǎn)。無(wú)級(jí)變速器能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)速比的無(wú)級(jí)變化，并選定幾個(gè)常用的速比作為常用的“檔”。裝配該技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)可在任何轉(zhuǎn)速下自動(dòng)獲得最合適的傳動(dòng)比。
圖0-1
本設(shè)計(jì)是根據(jù)寶馬3系發(fā)動(dòng)機(jī)2011款318i領(lǐng)先型開(kāi)展的，設(shè)計(jì)中所采用的相關(guān)
數(shù)據(jù)均來(lái)源于此種車(chē)型：
燃油箱容積 63L
燃油類(lèi)型 汽油
燃油標(biāo)號(hào) 97#
燃料供給型號(hào) 多點(diǎn)電噴
型號(hào) N46B20CC
排量 1995mL
最大功率 100KW
最大功率轉(zhuǎn)速 5750 r/min
圖0—2 寶馬3系
第一章 五前一倒三行星排傳動(dòng)系統(tǒng)的概述及其方案的確定
1.1行星齒輪變速器的原理和功用
五前一倒三行星排傳動(dòng)系統(tǒng)，即行星齒輪變速器，由行星齒輪機(jī)構(gòu)和換檔操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。行星齒輪機(jī)構(gòu)作用：改變傳動(dòng)比和轉(zhuǎn)動(dòng)方向，即構(gòu)成不同檔位。換檔操縱機(jī)構(gòu)作用：實(shí)現(xiàn)檔位的變換。
1.1.1 行星齒輪機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介
行星齒輪機(jī)構(gòu)的類(lèi)型：
最簡(jiǎn)單的行星齒輪機(jī)構(gòu)由一個(gè)太陽(yáng)輪、一個(gè)內(nèi)齒圈、一個(gè)行星架及若干個(gè)行星齒輪組成，一般稱(chēng)為單排行星齒輪機(jī)構(gòu)。如圖1-1
圖1-1 單排行星齒輪機(jī)構(gòu)
多排行星齒輪機(jī)構(gòu)是由幾個(gè)單排行星齒輪機(jī)構(gòu)組成（如圖1-2）。多排行星齒輪機(jī)構(gòu)可以比單排行星齒輪機(jī)構(gòu)得到更多的檔位，故本設(shè)計(jì)即采用三行星排。
用行星齒輪機(jī)構(gòu)作為變速機(jī)構(gòu)，由于有多個(gè)行星齒輪同時(shí)工作，且利用內(nèi)嚙合方式，故與普通齒輪變器機(jī)構(gòu)相比，在傳遞同樣大小功率的情況下，可減少變速器的尺寸和重量，能實(shí)現(xiàn)同向、同軸減速傳動(dòng)。由于采用常嚙合傳動(dòng)，可使動(dòng)力不間斷。
1.1.2 換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)介
行星齒輪變速器的換檔執(zhí)行機(jī)構(gòu)主要由離合器（如圖1-3）、制動(dòng)器、和單向離合器等三種執(zhí)行元件構(gòu)成。離合器和制動(dòng)器是以液壓方式控制行星齒輪機(jī)構(gòu)元件的旋轉(zhuǎn)，而單向離合器則以機(jī)械方式對(duì)行星齒輪機(jī)構(gòu)的元件進(jìn)行鎖止。
離合器的作用：連接軸和行星齒輪機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)元件。
制動(dòng)器的作用：固定行星齒輪機(jī)構(gòu)中的基本元件，阻止其旋轉(zhuǎn)。
1.1.3 行星齒輪變速器的基本工作原理
行星齒輪與操縱執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)合，構(gòu)成了具有不同檔位的行星齒輪變速器，即在輸入轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩相同的條件下，可以通過(guò)行星齒輪變速器的檔位變換，得到不同的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。（如圖1-4、1-5）
圖1-3 離合器
圖1-4 原理簡(jiǎn)圖
圖1-5 原理實(shí)物圖
圖1-2 多排行星齒輪機(jī)構(gòu)
第二章行星齒輪變速器傳動(dòng)比的確定
2.1 行星齒輪變速器傳動(dòng)比方案的確定
如圖2-1 所示，我們逐個(gè)分析傳動(dòng)比方案，為總方案的確定提供依據(jù)。
圖2-1 傳動(dòng)比方案
a) 行星架制動(dòng)，太陽(yáng)輪輸入，齒圈輸出；
b）行星架制動(dòng)，齒圈輸入，太陽(yáng)輪輸出；
c）齒圈制動(dòng)，行星架輸入，太陽(yáng)輪輸出；
d）太陽(yáng)輪制動(dòng)，行星架輸入，齒圈輸出；
e）太陽(yáng)輪制動(dòng)，齒圈輸入，行星架輸出；
f）齒圈制動(dòng)，太陽(yáng)輪輸入，行星架輸出。
2.2傳動(dòng)比計(jì)算
Φ1-制動(dòng)器 Φ2-離合器Φ3-離合器Φ4-制動(dòng)器Φ5-制動(dòng)器
圖2—2 設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖
功能表：
擋次
換擋執(zhí)行元件狀態(tài)
實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比
Φ1
Φ2
Φ3
Φ4
Φ5
1
O
O
6.525
2
O
O
3.1034
3
O
O
2.3152
4
O
O
1.50
5
O
O
1.00
-1
O
O
-10.05
0
O
0
注：O ---表示結(jié)合或制動(dòng)
擋次1的傳動(dòng)比：
，
，
故
擋次2的傳動(dòng)比：
，
，
故
擋次3的傳動(dòng)比：
，
聯(lián)立，得
擋次4的傳動(dòng)比：
，
擋次5的傳動(dòng)比：
太陽(yáng)輪、齒圈、行星架中的任意兩個(gè)鎖定在一起，這時(shí)各齒輪之間都不會(huì)有轉(zhuǎn)動(dòng)，整個(gè)行星輪系將作速體轉(zhuǎn)動(dòng)，即
倒擋-1的傳動(dòng)比：
，
，所以
空擋0的傳動(dòng)比：
太陽(yáng)輪、齒圈、行星架都不制動(dòng)，也無(wú)兩個(gè)互相鎖定，這時(shí)，太陽(yáng)輪、齒圈、行星架均可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。輸入軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輸出軸可以不轉(zhuǎn)動(dòng)，這種情況下行星齒輪不傳遞動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)空擋，即。
第三章 行星排的設(shè)計(jì)
3.1 K1行星排的設(shè)計(jì)
1. 齒數(shù)選擇：
2. 材料選擇及熱處理方法：
（1） 齒輪3與齒輪2：用20CrMnTi，滲碳后淬火58—62HRC。，
（2） 齒輪1：35CrMoV，調(diào)質(zhì)，250—280HBS
3. 齒輪2-3按接觸強(qiáng)度計(jì)算：
按表2-27公式：
（3—1）
(1) 齒輪副配對(duì)材料對(duì)傳動(dòng)尺寸的影響系數(shù)按表2-28，取=1
(2) 計(jì)算
(3) 按K=1.2-2，取K=1.4
(4)
(5) 計(jì)算齒寬系數(shù)，因，取。
故
（6）計(jì)算
（7）初定中心距：
（8）計(jì)算模數(shù)：
取標(biāo)準(zhǔn)值m=3mm
（9）中心距
4. K1傳動(dòng)系主要尺寸：
（1） 太陽(yáng)輪3的主要尺寸：
（2） 行星輪2的主要尺寸：
（3） 齒輪1 的主要尺寸：
5. 驗(yàn)算K1行星傳動(dòng)排的接觸強(qiáng)度
(1) 圓柱齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算公式：
（3—2）
———計(jì)算接觸應(yīng)力的基本值
（3—3）
式中：“+”用于外嚙合傳動(dòng)，“-”用于內(nèi)嚙合傳動(dòng)。
（2）計(jì)算
(3) 確定公式中的參數(shù)：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》：表10-2，查得：； 圖10-8查得：；
表10-4，查得：，
（4）確定參數(shù)
查得：=2.5 =189.8 =0.98 =1.0
（5）計(jì)算
將以上各數(shù)值代人接觸應(yīng)力計(jì)算公式中，得：
又 所以, 故合格。
6. 齒輪抗彎強(qiáng)度校核
（1）齒根應(yīng)力計(jì)算公式：
（3—4）
式中：——齒根應(yīng)力的基本值
查得：, , , ,
代入公式得：
（2）驗(yàn)算：
， 故合格。
3.2 K2行星排的設(shè)計(jì)
1. 齒數(shù)選擇：
取
2. 材料選擇及熱處理方式：
(1) 太陽(yáng)輪與行星輪： 20CrMnTi，滲碳后淬火58—62HRC
，
（2）內(nèi)齒圈：35CrMoV，調(diào)質(zhì)，250—280HBS
3. a—c齒輪按接觸強(qiáng)度初步計(jì)算
按（3—1）公式：
（1）齒輪副配對(duì)材料對(duì)傳動(dòng)尺寸的影響系數(shù)按表2-28取=1
（2）
（3）K=1.2~2，取K=1.4
（4）
（5）計(jì)算齒寬系數(shù)：
， 式中取
（6）計(jì)算
（7）初定中心距：
（8）計(jì)算模數(shù)m
取標(biāo)準(zhǔn)值m=4
（9）中心距：
(10) 太陽(yáng)輪a的主要尺寸：
（11）行星輪c的主要尺寸：
(12) 內(nèi)齒圈b的主要尺寸：
5. 驗(yàn)算a-c齒輪傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度：
（1）圓柱齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算公式為
（2）計(jì)算
（3）確定參數(shù)：
由《機(jī)械設(shè)計(jì)》：表10-2 查得；圖10-8 查得
表10-4 查得
區(qū)域系數(shù)， ， 重合度系數(shù)
（4）代入公式 得。 又
， 故合格。
6. 齒輪抗彎強(qiáng)度校核
（1）齒根應(yīng)力計(jì)算公式為
由于行星輪c受對(duì)稱(chēng)循環(huán)的彎曲應(yīng)力，其承載能力較低，應(yīng)按該齒輪計(jì)算。根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得 , , , ,
將相關(guān)數(shù)據(jù)代入公式 得
（2）驗(yàn)算：
， 故合格。
7. b-c齒輪傳動(dòng)的接觸強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度的校核
由于b-c齒輪是內(nèi)嚙合齒輪傳動(dòng)，承載能力高于外嚙合傳動(dòng)，故不再進(jìn)行驗(yàn)算。
3.3 K3行星排的設(shè)計(jì)
我們參照K2行星排，取模數(shù)m=4mm。
，
故： ，
，
齒輪8因?yàn)辇X數(shù)少于17，故需要變位。其變位系數(shù)。
3.4 太陽(yáng)輪、行星輪和行星架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.4.1太陽(yáng)輪的結(jié)構(gòu)：
設(shè)計(jì)行星傳動(dòng)時(shí)，太陽(yáng)輪的結(jié)構(gòu)取決于所采用的均載機(jī)構(gòu)。當(dāng)太陽(yáng)輪不動(dòng)時(shí)，它可簡(jiǎn)支安裝或懸臂安裝。在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)太陽(yáng)輪尺寸的大小，我們做成了齒輪軸（如圖3-1）。
圖3-1 齒輪軸
3.4.2行星輪及行星架的結(jié)構(gòu)：
行星輪和行星架是行星傳動(dòng)中結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的一個(gè)重要零件。行星架可分為雙臂整體式、雙臂分離式和單臂式三種?？刹捎描T造、鍛造和焊接式等方法制造毛坯。
雙臂整體式行星架（如圖3-2）的結(jié)構(gòu)剛性比較好。
雙臂分離式行星架（如圖3-3）的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，剛性較差。
單臂式行星架（如圖3-4），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝配方便，軸向尺寸小。本次設(shè)計(jì)部分即采用這種結(jié)構(gòu)。
圖3-2 雙臂整體式行星架
圖3-3 雙臂分離式行星架 圖3-4 單臂式行星架
第四章 軸和軸承的設(shè)計(jì)
4.1 軸的設(shè)計(jì)及檢驗(yàn)
已知： r/min Kw
（1）根據(jù)表9-16，選取45號(hào)鋼（調(diào)質(zhì)處理）的及，取=35 MPa，=110
（2）圓周力
徑向力
（3）根據(jù)軸受力情況，按彎扭強(qiáng)度條件計(jì)算：
考慮到軸與聯(lián)軸器有鍵連結(jié)，故軸徑可增加5%，即
（4）按彎扭合成強(qiáng)度理論校核軸的強(qiáng)度
1) 水平支反力：
垂直支反力：
2）計(jì)算彎矩
水平彎矩：
C點(diǎn)左側(cè)
C點(diǎn)右側(cè)
垂直彎矩：
C點(diǎn)左側(cè)
C點(diǎn)右側(cè)
3) 求合成彎矩
C點(diǎn)左側(cè)：
C點(diǎn)右側(cè)：
4) 求扭矩
C點(diǎn)左側(cè)：
C點(diǎn)右側(cè)：
5）求合成彎扭矩
該軸為單向工作，轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的彎曲應(yīng)力按脈動(dòng)循環(huán)應(yīng)力考慮，取，則
C點(diǎn)左側(cè)：
C點(diǎn)右側(cè)：
6）按彎扭合成強(qiáng)度理論校核軸的強(qiáng)度
校核剖面C處強(qiáng)度：
根據(jù)表9-15，查得45號(hào)鋼的 ，因此，故合格。
7）應(yīng)力圖見(jiàn)圖4-1
(5) 軸的剛度校核：
階梯軸
取 ，所以 ，故合格。
（6）軸的設(shè)計(jì)如圖4-2
圖4-1 軸的應(yīng)力圖
圖4-2 軸的設(shè)計(jì)圖
4.2 軸承校核
已知： ， ， r/min ，初選6310型軸承。
查附表9-1可知深溝球軸承6310的基本額定動(dòng)載荷 ，
由表9-9得e=0.23（插值法求得）。又，故取X=0.56，Y=1.9（插值法求得）。
由表9-8，取載荷系數(shù) 。
所以
驗(yàn)算軸承壽命：
即，該軸承可以使用3年（按平均每天工作8小時(shí)，每年工作300天算）。
第五章 離合器與制動(dòng)器的設(shè)計(jì)
離合器與制動(dòng)器是行星齒輪變速器必不可少的元件。
5.1 離合器的設(shè)計(jì)
離合器的作用：連接行星排二元件成為一體，采用的是多片濕式結(jié)構(gòu)。通常有離合器鼓、活塞、回位彈簧、鋼片與摩擦片組、離合器轂及密封圈組成。
特點(diǎn)：徑向尺寸小，結(jié)合柔和，能獲得較大的摩擦面積，所以能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩。改變離合器片數(shù)的多少，即可改變傳遞轉(zhuǎn)矩的大小。
離合器鋼片有鋼板沖壓而成，靠外齒與離合器鼓連接，可軸向移動(dòng)。
離合器摩擦片通?？?jī)?nèi)齒與離合器轂連接。離合器摩擦片分為鋼片與摩擦材料兩部分。其摩擦材料以紙基摩擦材料為主，以石棉、碳、纖維素等纖維或棉、木材、合成纖維作為母體材料，添加無(wú)機(jī)、有機(jī)的高摩擦性材料，攪拌后，浸漬酚醛樹(shù)脂硬化而成。然后將其粘在鋼板上，厚度位0.38~0.76mm。這種材料特點(diǎn)是多孔，網(wǎng)狀，具有彈性，摩擦系數(shù)高，高壓、高溫、高圓周速度時(shí)穩(wěn)定性好。
離合器片每片厚1.5~2mm，平均每片間的間隙為0.3~0.5mm，總間隙因片數(shù)不同而異，一般為2~5mm。
離合器接合：當(dāng)壓力油經(jīng)過(guò)油道進(jìn)入活塞缸時(shí)，油壓克服彈簧力推動(dòng)活塞,將所有主、從動(dòng)件依次壓緊，即鋼片與摩擦片在摩擦力的作用下一同旋轉(zhuǎn)。離合器接合，動(dòng)力從輸入軸經(jīng)離合器傳到輸出軸。
離合器分離：當(dāng)油壓撤除后，活塞在回位彈簧作用下回位。離合器分離，切斷輸入軸至輸出軸的動(dòng)力傳遞。
離合器單向閥的作用：離合器液壓缸內(nèi)的離心油壓，在接合時(shí)影響壓緊力和儲(chǔ)備系數(shù)，分離時(shí)影響徹底分離。為防止上述現(xiàn)象，設(shè)置單向閥，當(dāng)壓力油經(jīng)油道進(jìn)入活塞游腔時(shí)，單向閥的鋼球在油壓作用下封閉活塞上的排油孔，使工作油液不能從活塞缸內(nèi)排出，這時(shí)油壓推動(dòng)活塞克服彈簧張力，使離合器接合。當(dāng)油壓撤除后，單向閥的鋼球在離心力作用下離開(kāi)球座，開(kāi)啟泄油孔，使離心油得以釋放，保證離合器徹底分離。
1---鋼片、摩擦片組 2---回位彈簧 3---離合器轂 4---密封圈 5---離合器鼓 6---活塞 7---單向閥 8—密封圈
圖5—1 離合器簡(jiǎn)圖
5.2 制動(dòng)器的設(shè)計(jì)：
帶式制動(dòng)器平順性差，襯片磨損不均。故近年來(lái)濕式多片制動(dòng)器應(yīng)用較多。濕式多片制動(dòng)器在工作原理上，它與濕式多片離合器結(jié)構(gòu)類(lèi)似，僅鋼片固定不動(dòng)。其摩擦面積大，轉(zhuǎn)矩容量大，且反作用元件不產(chǎn)生徑向集中反力，并易于通過(guò)增減摩擦片數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)系列化。
圖5—2所示為常見(jiàn)液壓制動(dòng)器。
圖5—2 液壓制動(dòng)器的一種
第六章 主要零件的工藝設(shè)計(jì)
6.1太陽(yáng)輪和行星輪的加工工藝
6.1.1工藝過(guò)程：
鍛造——退火——粗車(chē)——預(yù)備熱處理（正火）——半精車(chē)——粗滾齒——倒角—— 熱處理（滲碳淬火）——噴丸——精車(chē)（磨內(nèi)孔及基準(zhǔn)端面）——精滾齒——磨齒——檢查——鉗——倒棱
6.1.2 關(guān)鍵工序分析：
（1）滾齒及磨齒余量
對(duì)于的太陽(yáng)輪，粗滾齒后留出磨齒所需余量，熱處理后可直接進(jìn)行磨齒。對(duì)于的太陽(yáng)輪，為了減少磨齒余量，提高磨齒效率，磨齒前可以采用硬質(zhì)合金滾刀進(jìn)行半精加工。
（2）噴丸
硬齒面的承載能力往往受抗彎疲勞強(qiáng)度的限制，因此關(guān)鍵是如何提高硬齒面的齒根抗彎疲勞強(qiáng)度。對(duì)齒輪進(jìn)行噴丸處理，可以使齒根圓角處表面產(chǎn)生較大的殘余壓應(yīng)力，另一方面使加工刀痕或熱處理表面缺陷壓平碾實(shí)，從而提高齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度。尤其是對(duì)于滲碳淬火齒輪齒根角處磨前滾齒留有刀痕時(shí)，受載時(shí)間比較大（循環(huán)次數(shù)大于）效果更為顯著。根據(jù)資料介紹，疲勞壽命可以成倍或幾倍地提高。
6.2 內(nèi)齒圈加工工藝
6.2.1 工藝工程：
鍛造——退火——粗車(chē)——熱處理（調(diào)質(zhì)）——精車(chē)——插齒——鉗
6.2.2 工藝分析：
（1）減小變形
內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)多為薄壁筒形零件，剛性較差，容易變形。毛坯有鍛件和鑄件兩件。為了提高其力學(xué)性能和減少加工中的變形，一般精加工后都要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。
內(nèi)齒圈的精車(chē)要特別注意裝夾，夾緊力適當(dāng)防止變形。同時(shí)要保證插齒基面和內(nèi)齒圈中心線垂直，以減少齒向誤差和插齒時(shí)裝夾找正時(shí)間。
（2）插齒
插齒時(shí)內(nèi)齒圈加工的主要工序，最難控制的是公法線變動(dòng)量容易超差，這是由于插齒刀的制造誤差，安裝誤差，機(jī)床傳動(dòng)鏈中蝸輪副的轉(zhuǎn)角誤差，工件的安裝誤差，主軸的徑向跳動(dòng)等，都對(duì)齒輪的公法線變動(dòng)量有影響。因此加工時(shí)應(yīng)對(duì)各項(xiàng)影響因素加以調(diào)整和嚴(yán)格控制。在單件生產(chǎn)時(shí)，盡可能選用精度較高的插齒刀，并仔細(xì)安裝，使徑向擺動(dòng)和端面跳動(dòng)控制在最小范圍內(nèi)，從而減少公法線變動(dòng)量。
找正要求：
1）找正機(jī)床主軸，徑向和端面跳動(dòng)不大于0.02mm
2）找正插齒刀臺(tái)，徑向和端面跳動(dòng)要求見(jiàn)表6—1
3）找正齒頂圓及基準(zhǔn)端面
表6—1 插齒刀安裝精度要求 （）
齒輪精度
插齒刀公稱(chēng)分度圓直徑/mm
允許最大端面跳動(dòng)
允許最大徑向跳動(dòng)
6
75
10
10
100~125
15
10
160~200
20
15
（3）插齒刀的選用
按內(nèi)齒圈齒面硬度選擇不同材料的插齒刀，內(nèi)齒圈的硬度不超過(guò)280HBS時(shí)，可采用普通高速鋼插齒刀插齒；硬度超過(guò)280HBS低于340HBS采用鋁高速鋼插齒刀或涂層插齒刀精插齒，鈷高速插齒刀精插齒。
第七章 輔助系統(tǒng)設(shè)計(jì)
7.1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
我們采用液壓控制方式。該控制系統(tǒng)由動(dòng)力源、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)三個(gè)部分組成。動(dòng)力源是由液力變矩器泵輪驅(qū)動(dòng)的油泵，它除了向控制機(jī)構(gòu)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)供給壓力油以實(shí)現(xiàn)換檔外，還給液力變矩器提供冷卻補(bǔ)償油，向行星齒輪變速器供給潤(rùn)滑油。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括離合器、制動(dòng)器和液壓缸?？刂茩C(jī)構(gòu)大體包括主油路系統(tǒng)、換檔信號(hào)系統(tǒng)、換檔閥系統(tǒng)和緩沖安全系統(tǒng)。
換檔閥是一種由液壓控制的2位換向閥。它有兩個(gè)工作位置，可以實(shí)現(xiàn)升檔或降檔的目的。換檔閥的位置取決于兩端控制壓力的大小。當(dāng)右端的速控閥油壓低于左端的節(jié)氣門(mén)閥油壓和彈簧作用力之和時(shí)，換檔閥保持在右端；當(dāng)右端的速控閥油壓高于左端的節(jié)氣門(mén)閥油壓和彈簧作用力之和時(shí)，換檔閥改變方向時(shí)，主油路的方向發(fā)生變化，以實(shí)現(xiàn)不同的檔位。如圖7—1所示：
圖7—1 換檔閥工作原理示意圖
圖中當(dāng)換檔閥從左端移至右端時(shí)，自動(dòng)變速器升高1個(gè)檔位；反之則降低1個(gè)檔位。
7.2 潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)
潤(rùn)滑目的：減少摩擦，防止磨損；冷卻作用，抑制摩擦熱的產(chǎn)生及散發(fā)所產(chǎn)生的熱度；洗凈作用，清除雜質(zhì)、污垢；防銹作用，防止金屬表面生銹及腐蝕；應(yīng)力分散作用，在接觸面上形成油膜，分散應(yīng)力；密封防塵作用，防止漏氣、漏水，防止塵埃入侵。
潤(rùn)滑方法:
(1) 飛濺潤(rùn)滑
零件在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的飛濺作用，把連桿大端兩側(cè)溢出、刮油環(huán)刮落和冷卻活塞后掉下來(lái)的滑油濺到某些摩擦部位。一般用于油道輸送難以達(dá)到或承受負(fù)荷不大的摩擦部位，如氣缸套、凸輪、齒輪等。本設(shè)計(jì)多處采用這種方法。
（2）壓力潤(rùn)滑
用潤(rùn)滑油泵把滑油強(qiáng)壓循環(huán)輸送到所需的潤(rùn)滑部位。適用于負(fù)荷較大的摩擦部位，如各個(gè)軸承和軸套等處。
壓力潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)是：能保證滑油連續(xù)循環(huán)供應(yīng)，使摩擦件的工作安全可靠，并有強(qiáng)烈的清洗作用，可通過(guò)潤(rùn)滑系統(tǒng)的壓力表和溫度計(jì)掌握控制潤(rùn)滑情況，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，可使用粘度較低的滑油，使用期長(zhǎng)，耗量少。因此壓力潤(rùn)滑應(yīng)用最廣泛。本設(shè)計(jì)大部分即采用壓力潤(rùn)滑。
第八章 結(jié)論
本次設(shè)計(jì)是五前一倒三行星排傳動(dòng)系統(tǒng)，即行星齒輪變速器的一部分。變速器是車(chē)輛不可或缺的一部分，其中的技術(shù)發(fā)展到今天，已經(jīng)相當(dāng)成熟，但對(duì)于我們還沒(méi)有踏出校門(mén)的學(xué)生來(lái)說(shuō)，其中的設(shè)計(jì)理念還是值得我們?nèi)ビ懻?、學(xué)習(xí)的。
對(duì)于本次設(shè)計(jì)的變速器來(lái)說(shuō)，其特點(diǎn)是：扭轉(zhuǎn)變化范圍大可以滿足不同的工況要求，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)、使用、維護(hù)，價(jià)格低廉，噪聲低，齒輪不易損壞。本次設(shè)計(jì)的變速器傳動(dòng)比范圍大，可以滿足汽車(chē)在不同工況下的要求，達(dá)到了其經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性要求。
在此次設(shè)計(jì)的過(guò)程中，由于各部件的設(shè)計(jì)都采用比較開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)，因此，安全系數(shù)不高，機(jī)器又顯得比較臃腫，這是此次設(shè)計(jì)的不理想之處。但是，在以后的學(xué)習(xí)和工作中，我會(huì)繼續(xù)加強(qiáng)這方面的學(xué)習(xí)和研究。
緊張忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)臨近尾聲，此次設(shè)計(jì)是對(duì)我大學(xué)四年來(lái)的學(xué)習(xí)的一次最綜合的檢驗(yàn)，也是一次綜合的學(xué)習(xí)過(guò)程。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅使我學(xué)習(xí)和鞏固了專(zhuān)業(yè)課知識(shí)而且了解了不少有關(guān)汽車(chē)方面的知識(shí)，個(gè)人能力得到了很大的提高。
在此十分感謝韓利春老師對(duì)我的大力支持和指導(dǎo)。
參考文獻(xiàn)
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煙臺(tái)大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計(jì))評(píng)審表（指導(dǎo)教師用）
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