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鹽城工學(xué)院本科生優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計選編 1 低速載貨汽車變速器的設(shè)計 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 （0260110101） 陳中 指導(dǎo)老師：李書偉 摘 要：課題來源于生產(chǎn)實(shí)際，依據(jù)《機(jī)動車安全技術(shù)條件》和《汽車機(jī) 械變速器總成技術(shù)條件》 ，針對低速載貨汽車的運(yùn)行特點(diǎn)而設(shè)計。參與了汽車 的總體設(shè)計，確定了汽車的質(zhì)量參數(shù)，選擇了合適的發(fā)動機(jī)，并且計算出汽車 的最高速度。關(guān)于變速器的設(shè)計，首先選擇標(biāo)準(zhǔn)的齒輪模數(shù)，在總檔位和一檔 速比確定后，合理分配變速器各檔位的速比，接著計算出齒輪參數(shù)和中心距， 并對齒輪進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，確定了齒輪的結(jié)構(gòu)與尺寸，繪制出所有齒輪的零件圖。 根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式初步計算出軸的尺寸，然后對每個檔位下軸的剛度和強(qiáng)度進(jìn)行驗(yàn) 算，確定出軸的結(jié)構(gòu)和尺寸，繪制出各根軸的零件圖。根據(jù)結(jié)構(gòu)布置和參考同 類車型的相應(yīng)軸承后，按國家標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的軸承，然后對軸承進(jìn)行使用壽命 的驗(yàn)算，最終完成了變速器的零件圖和裝配圖的繪制。此變速器的齒輪都為標(biāo) 準(zhǔn)齒輪，檔位數(shù)和傳動比與發(fā)動機(jī)參數(shù)匹配，保證了汽車具有良好的動力性和 經(jīng)濟(jì)性。該變速器具有操縱簡單、方便、傳動效率高、制造容易、成本低廉、 維修方便的特點(diǎn)，適合低速載貨汽車的使用。 關(guān)鍵詞：低速載貨汽車；變速器；設(shè)計 Abstract: The topic comes from the production reality, which is based on the safety specifications for power driven vehicles operating on roads and the specifications for the automobile mechanical transmission. It designs the low-speed truck’s movement characteristic. The automobile quality parameters are determined, according to the automobile system design, choosing the appropriate engine, and calculating the maximum speed. When design the transmission, first, we choose the standard gear modulus and determine all speed’s proportions after we choose the number of the transmission’s gears and the first gear, then calculate the gear’s parameter and the center distance, and the gear needs the intensity checking calculation. We determine gear’s structure, then complete drawing of the gears’ component. According to the empirical formula, we preliminary carry on the checking calculation to each gear’s rigidity and the intensity to determine the axis’ structure and size, and thus draw up various axis’ component drawing. After arranged structure and compared with the similar type of vehicle’s bearing, according to the national standard, we select the appropriate bearings, and then calculate the service life of the bearings. Finally drawing of the component and the assembly of the transmission are completed. Because the transmission gear is the 低速載貨汽車變速器的設(shè)計 2 standard gear and the number of gears and speed’s proportions match to the engine conditions, which ensure the necessary power and economy. This transmission has many merits of simple operation, efficient, easy manufacturing, low cost, and convenient. Key words: Low-speed Truck；Transmission；Design 1 前言 本課題為低速載貨汽車變速器的設(shè)計，該課題來源于結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際。研究 的主要內(nèi)容是：參與汽車的總體設(shè)計；變速器結(jié)構(gòu)型式分析和主要參數(shù)的確定； 變速器結(jié)構(gòu)設(shè)計。本說明書以設(shè)計低速載貨汽車變速器的傳動機(jī)構(gòu)為主線。第 2章著重介紹了在參與總體設(shè)計當(dāng)中，如何確定低速載貨汽車參數(shù)，進(jìn)而明確 變速器應(yīng)滿足的條件及其所受的限制。第 3章則重點(diǎn)介紹低速載貨汽車變速器 的傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計說明。在參與總體設(shè)計當(dāng)中，首先是對低速載貨汽車的產(chǎn)品 技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分析，然后確定低速載貨汽車的總質(zhì)量，以此來選擇合適 的發(fā)動機(jī)。根據(jù)發(fā)動機(jī)的功率以及汽車的總質(zhì)量確定該車的最高速度（滿足低 速載貨汽車安全技術(shù)條件） 。關(guān)于變速器的設(shè)計，首先選擇合適的變速器確定 其檔位數(shù)，接著對工況進(jìn)行分析，擬訂變速器的各檔位的傳動比和中心距，然 后計算出齒輪參數(shù)以選擇合適的齒輪并且對其進(jìn)行校核，接著是初選變速器軸 與軸承并且完成對軸和軸承的校核，最終完成了變速器的零件圖和裝配圖的繪 制。 2 低速載貨汽車主要參數(shù)的確定 2.1 質(zhì)量參數(shù)的確定 本課題通過計算選用m a=3500kg。 2.2 發(fā)動機(jī)的選型 針對本次設(shè)計任務(wù)選用達(dá)到歐Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)的YD480柴油機(jī)。 2.3 車速的確定 計算出 Vmax≈62.3km/h,所以該車車速滿足要求。 鹽城工學(xué)院本科生優(yōu)秀畢業(yè)設(shè)計選編 3 3 變速器的設(shè)計與計算 3.1 設(shè)計方案的確定 3.1.1 兩軸式 這種結(jié)構(gòu)適用于發(fā)動機(jī)前置、前輪驅(qū)動或發(fā)動機(jī)后置、后輪驅(qū)動的轎車和 微、輕型貨車上，其特點(diǎn)是輸入軸和輸出軸平行，無中間軸。 3.1.2 三軸式 它的第一軸常嚙合齒輪與第二軸的各檔齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙 合，且第一、二軸同心。適用于傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)前置、后輪驅(qū)動的布置形式。 3.1.3 液力機(jī)械式 由液力變矩器和齒輪式有級變速器組成,其特點(diǎn)是傳動比可在最大值和最 小值之間的幾個間斷范圍內(nèi)作無級變化，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價高，傳動效率低。 3.1.4 確定方案 由于低速載貨汽車一般是傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)前置，后輪驅(qū)動的布置形式，同 時考慮到制造成本以及便于用戶維護(hù)等因素，現(xiàn)選用三軸式變速器。 3.2 零部件的結(jié)構(gòu)分析 通過對齒輪型式、軸的結(jié)構(gòu)、軸承型式的分析，來確定所有零件的結(jié)構(gòu)。 3.3 基本參數(shù)的確定 3.3.1 變速器的檔位數(shù)和傳動比 選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動車輪與路面的附著力、 汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動車輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。 它可以根據(jù)汽車最大爬坡度計算，也可以根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件計算。 3.3.2 中心距 商用車變速器的中心距約在 80～170mm 范圍內(nèi)變化,初選 A=100mm。 3.3.3 變速器的軸向尺寸 初選軸向尺寸:（2.4～2.8）A=（2.4～2.8）×100=240～280mm。 3.3.4 齒輪參數(shù) 通過計算并參照同類車型選取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=3.5，所有齒輪采用標(biāo)準(zhǔn)齒輪。 3.3.5 各檔齒輪齒數(shù)的分配 首先確定Ⅰ檔齒輪的齒數(shù)，然后修正中心距 A=（3.5×60）/2=105mm，接 著確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù)，以及其他檔位的齒輪齒數(shù)，最后確定倒檔齒 輪副的齒數(shù)。 低速載貨汽車變速器的設(shè)計 4 3.4 齒輪的設(shè)計計算 3.4.1 幾何尺寸計算 分別根據(jù)齒數(shù)和模數(shù)計算出尺寸。 3.4.2 齒輪的材料及熱處理 本課題變速器齒輪選用材料是 20CrMnTi，采用滲碳處理。 3.4.3 齒輪的彎曲強(qiáng)度 因?yàn)樵撟兯倨魉械凝X輪采用同一種材料，所以當(dāng)校核時只要校核受力最 大和危險的檔位齒輪。分別計算出Ⅰ檔、倒檔齒輪的彎曲強(qiáng)度且都滿足要求。 3.4.4 齒輪的接觸強(qiáng)度 常嚙合齒輪副，Ⅰ檔、Ⅱ檔、Ⅲ檔、倒檔的齒輪都滿足強(qiáng)度要求。 3.5 軸的設(shè)計與軸承的選擇 3.5.1 軸的設(shè)計 軸的尺寸可按關(guān)系式初選。首先校核第二軸在各檔位下的強(qiáng)度與剛度，然 后校核中間軸在各檔位下的強(qiáng)度與剛度，最后校核倒檔軸的強(qiáng)度與剛度。 3.5.2 軸承的選擇 第一軸后軸承為 6209軸承,第二軸后軸承為 6307軸承。第二軸前端選用 無套圈長圓柱滾子軸承,型號為:KNL20.612×33.325×35；在中間軸上與中間 軸齒輪配合的軸承，也選用該種軸承，型號為：KNL25.4×41.208×60.4。 4 結(jié)論 本課題是針對低速載貨汽車而設(shè)計的變速器，基于經(jīng)濟(jì)實(shí)用的考慮，變速 器采用手動機(jī)械變速，三軸式傳動機(jī)構(gòu)布置方案，有四個前進(jìn)檔和一個倒檔。 典型輕型貨車 NJ130系列的變速器齒輪大多采用非標(biāo)準(zhǔn)齒輪，本次設(shè)計的變速 器齒輪等零部件貫徹了國家或行業(yè)的最新標(biāo)準(zhǔn)，具有較好的加工和使用性能， 結(jié)構(gòu)緊湊、使用維修方便，并可附裝取力機(jī)構(gòu)供用戶的特殊需要。 隨著城鄉(xiāng)路況的好轉(zhuǎn)，以及人們對乘車舒適性的要求越來越高，日后可以 考慮采用常嚙合斜齒輪傳動，同步器換檔的變速器，而且可以增加一個超速檔， 這樣可以使汽車的動力性和經(jīng)濟(jì)性有更大地提高。 主要參考文獻(xiàn) [1] GB7258-2004，機(jī)動車運(yùn)行安全技術(shù)條件[S]. 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