汽車主減速器設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含4張CAD圖紙+帶開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+外文翻譯】-clsj08

汽車主減速器設(shè)計(jì)【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計(jì)含4張CAD圖紙+帶開題報(bào)告+文獻(xiàn)綜述+外文翻譯】-clsj08

汽車主減速器設(shè)計(jì)

摘要

汽車主減速器是汽車驅(qū)動(dòng)橋中非常重要的傳力部件，主減速器也是汽車上最關(guān)鍵的部件之一。

    本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是為汽車設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、工作性能可靠的主減速器。該主減速器將設(shè)計(jì)成單級(jí)圓柱齒輪減速器。與多級(jí)主減速器相比，可以保證離地間隙較小，但不影響傳動(dòng)比，此外單級(jí)主減速器還具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲小，以及使用壽命長。本次設(shè)計(jì)包括了單級(jí)主減速器的各零部件的設(shè)計(jì)以及其相應(yīng)參數(shù)的設(shè)計(jì)和校核過程。設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：主減速器齒輪和軸的設(shè)計(jì)，主減速器結(jié)構(gòu)的選擇。主減速器在汽車傳動(dòng)系中的主要作用是減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩，通過齒數(shù)少的圓柱齒輪與齒數(shù)多的圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)。

    設(shè)計(jì)好減速器后通過ADAMS軟件對(duì)設(shè)計(jì)好的準(zhǔn)雙曲線圓柱齒輪仿真，對(duì)建立好的齒輪模型添加約束使之運(yùn)動(dòng)，結(jié)合實(shí)際計(jì)算和測試的結(jié)果，采用虛擬樣機(jī)技術(shù)研究準(zhǔn)雙曲線齒輪，將實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算出的結(jié)果和動(dòng)力學(xué)仿真得出的結(jié)果對(duì)比分析，得出主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪運(yùn)動(dòng)和工作狀況，為本次設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：主減速器 傳動(dòng)比 典型工況分析 動(dòng)力學(xué)仿真 

Abstract：

Automobile reduction final drive is one of the best impossible parts in automobile gearing.It can change speed and driving tuist within a big scope.

The ?aim is to?the?car?to?be?reasonable,The graduation design is designed for the car reasonable structure, reliable performance of the main reducer.This?main?gear?box?is?composed?of?a?level?of?gear?reductions.Compares?with?the?Multi - stage main reducer,this kind of design Can ensure that the ground clearance is small.But does not affect the transmission ratio.after that, single-stage main reducer also has many good advantages,for example the?noise of single-stage main reducer?is?smaller,can use a?long?time and?so?on?.The?design?mainly?includes:Main?gear?box?structure?choice,verification of the corresponding parameters.The?main use of the ?reducer?in?the?transmission?lines?used?to?reduce?vehicle?speed,also increased?the?torque.Through the small number of teeth to promote the more number of cylindrical gears cylindrical gear drive.

The dynamic model of?hypoid?gears?is?established?by Adams software,and the driving force are considered.Then. Add a constraint on the established gear model to make it move.finally ,through?the?comparative?analysis?of?the?actual?testing?results,and?the?dynamic?simulation?results.The actual compare of the design by the calculated results and so on .simulation of the results then analysis it.Verify the design by theoretical basis.

key?words : Main?reducer  Gear  Check   transmission ratio  dynamics simulation 

目   錄

摘要 1

Abstract： 2

第1章 引言 1

1.1課題研究的目的及意義? 1

1.2汽車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 1

1.3課題研究的內(nèi)容? 2

1.3.1主減速器齒輪的類型 2

1.3.2主減速器的減速型式? 3

1.3.3 汽車主減速器的仿真 3

第2章?汽車主減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 4

2.1主減速器齒輪的設(shè)計(jì) 4

2.1.1選擇齒寬系數(shù) 4

2.1.2 壓力角α的選擇 4

2.1.3選擇主、從動(dòng)圓柱齒輪齒數(shù) 4

2.1.4 初選螺旋角 4

2.1.5其他尺寸的選擇 5

2.1.6齒面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 5

2.1.7 齒輪相關(guān)參數(shù)計(jì)算 7

2.1.8 按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) 7

2.1.9齒輪幾何尺寸計(jì)算 9

2.2齒輪軸的設(shè)計(jì) 12

2.2.1 軸直徑的設(shè)計(jì) 13

2.2.2 計(jì)算軸各段長度 14

2.2.3 軸的強(qiáng)度校核 16

2.3 主減速器其他零部件的設(shè)計(jì) 19

2.3.1主減速器概述 19

2.3.2主減速器方案的選擇? 20

   2.3.3 主減速器零部件設(shè)計(jì) 20

第3章 汽車主減速器的仿真 29

3.1 ADAMS仿真概述 29

3.2主減速器齒輪運(yùn)動(dòng)仿真 29

3.3 結(jié)論分析 33

致謝 34

參考文獻(xiàn) 35

附表1 36

附表2 37

【詳情如下】【需要咨詢購買全套設(shè)計(jì)請(qǐng)加QQ1459919609】

低速軸零件圖A3.dwg

低速軸零件圖A3.exb

減速器裝配圖A0.dwg

減速器裝配圖A0.exb

基于ADAMS的汽車主減速器設(shè)計(jì)開題報(bào)告.doc

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小齒輪軸零件圖A3.dwg

小齒輪軸零件圖A3.exb

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齒輪零件圖A2.dwg

齒輪零件圖A2.exb

1 開題報(bào)告 學(xué)生姓名 專 業(yè) 班 級(jí) 指導(dǎo)教師姓名 職 稱 工作單位 課題來源 教師自擬課題 課題性質(zhì) 應(yīng)用設(shè)計(jì) 課題名稱 基于 汽車主減速器的設(shè)計(jì)與仿真 本設(shè)計(jì)的科學(xué)依據(jù) （科學(xué)意義和應(yīng)用前景，國內(nèi) 外 研 究 概況，目前技術(shù)現(xiàn)狀、水平和發(fā)展趨勢等） 早在 2009 年 我國 汽車產(chǎn)銷 總 量 已經(jīng)突破 1000 萬 臺(tái)，而 2013 年更是突破 2000 萬臺(tái)，這一數(shù)字還在逐年增加，由此可見汽車減速器未來的市場之廣。 汽車主減速器是汽車傳動(dòng) 系統(tǒng) 中最 為 重要的部件之一。它能夠?qū)⑷f向傳動(dòng)裝置 所傳 來的發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳 遞 給驅(qū)動(dòng)車輪，以實(shí)現(xiàn)降速增扭的目的 。 汽車 主減速器及差速器對(duì)提高汽車 的 行駛平穩(wěn)性和 汽車 通過性有著獨(dú)特的作用，是汽車設(shè)計(jì) 制造 的重點(diǎn)之一。 我 國減速器 制造 規(guī)格 和參數(shù)不斷 地 擴(kuò)展，產(chǎn)品質(zhì)量已達(dá)到 較先進(jìn) 水平，可為我國汽車行業(yè)提供零部件 ，部分產(chǎn)品還出口至東南亞 甚至 歐美地區(qū)。由于信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù) 領(lǐng)域 的廣泛應(yīng)用，主減速器 也 將 取得更為長足的 發(fā)展。 與此同時(shí)，對(duì) 汽車 主減速器的研究 也 能極大地促進(jìn)我國的汽車工業(yè)的發(fā)展。 隨著目前世界汽車領(lǐng)域新理論、新材料、新工藝、新技術(shù)的發(fā) 展、汽車零件的結(jié)構(gòu)和形式較傳統(tǒng)形式有了很大的改善．大大地提高了汽車的舒適性、安全性和可靠性，其中汽車主減速器的設(shè)計(jì)也顯得十分重要。 而我國汽車主減速器的研發(fā)設(shè)計(jì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是市場競爭不夠充分，企業(yè)的規(guī)模效益普遍不高。二是受體系等各種形式的限制，不同地區(qū)的主減速器供應(yīng)互相的不交叉。三是主減速器供應(yīng)以外資或合資企業(yè)為主，我國自主研發(fā)設(shè)計(jì)的汽車主減速器專業(yè)化水平不高，產(chǎn)品科學(xué)技術(shù)含量不高。這迫切需要我們重新設(shè)計(jì)研發(fā)更為精確，更加先進(jìn)的減速器。由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽車 減速器的發(fā)展將躍上新的臺(tái)階，從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、產(chǎn)業(yè)鏈等多個(gè)角度刻畫汽車主減速器發(fā)展變化，洞察行業(yè)發(fā)展新動(dòng)向。 現(xiàn)如今汽車零件產(chǎn)業(yè)逐漸從汽車生產(chǎn)中分離開來，使優(yōu)化設(shè)計(jì)，專業(yè)化設(shè)計(jì)更加重要，各企業(yè)合作也更加緊密。精確把握市場發(fā)展規(guī)律，追趕世界的腳步，我國本土汽車主減速器的發(fā)展還有很大的空間，也有更廣闊的的市場。 2 設(shè)計(jì)內(nèi)容和預(yù)期成果 （具體設(shè)計(jì)內(nèi)容和重點(diǎn)解決的技術(shù)問題、預(yù)期成果和提供的形式） 通過理論計(jì)算與工程軟件設(shè)計(jì)分析相結(jié)合的方法，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)，完成一輛汽車主減速器的設(shè)計(jì)任務(wù)。本設(shè)計(jì)的目標(biāo)是設(shè)計(jì)一 種大型汽車的主減速器。 本設(shè)計(jì)主要內(nèi)容有：主減速器基本參數(shù)的選擇、主減速器的齒輪類型和形式、主減速器主動(dòng)齒輪、主減速器齒輪的材料選擇及熱處理方式、主減速器的優(yōu)化處理、完成裝配圖和零件圖，對(duì)減速器進(jìn)行仿真處理，最后完成編寫設(shè)計(jì)說明書。 汽車主減速器設(shè)計(jì)中，在差速器前面設(shè)置一個(gè)主減速器，可使主減速器前面的傳動(dòng)部件所傳遞的扭矩增大，從而可使其尺寸及值量減小，從而使所用的材料大大減少，使汽車造價(jià)降低。在滿足使用的前提下，盡量降低其加工精度和工藝復(fù)雜性。能在一般加工機(jī)床上加工的，就不必在專業(yè)的特殊機(jī)床上加 工。本次設(shè)計(jì)盡量使用標(biāo)準(zhǔn)件，從而提高系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化程度，大大降低產(chǎn)品的造價(jià)。 預(yù)期成果：該減速器的設(shè)計(jì)，滿足對(duì)應(yīng)型號(hào)汽車的生產(chǎn)使用要求。 擬采取設(shè)計(jì)方法和技術(shù)支持 （設(shè)計(jì)方案、技術(shù)要求、實(shí)驗(yàn) 方 法 和 步驟、可能遇到的問題和解決辦法等） 設(shè)計(jì)方案和步驟： 確汽車主減速器的設(shè)計(jì)內(nèi)容和設(shè)計(jì)方法，確定設(shè)計(jì)方案。 據(jù)已知數(shù)據(jù)查閱相關(guān)資料，計(jì)算主減速器的相關(guān)參數(shù)。 制裝配圖、零件圖。 用 件進(jìn)行減速器仿真。 主減速器進(jìn)行不同工況下的模擬。 析二者結(jié)果，確定主減速器設(shè)計(jì)的可靠性。 本次設(shè)計(jì)的課題是汽車的主減速器的設(shè)計(jì)與仿真，達(dá)到優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的， 使其具有一定的通過性。 可能遇到的難題和解決辦法： 我們可以在發(fā)現(xiàn)問題時(shí)重新開始設(shè)定方案方法，不怕麻煩，爭取做到最優(yōu)。 3 我會(huì)選擇盡量使用同一本參考資料為主，同時(shí)向指導(dǎo)老師求助解決。 材料的選取會(huì)受到各方面的因素 的影響，而計(jì)算只是選擇其中一些主要因素如強(qiáng)度的計(jì)算。 在計(jì)算結(jié)果的基礎(chǔ)上，通過查閱資料適當(dāng)增大材料尺寸，以滿足使用要求。 實(shí)現(xiàn)本項(xiàng)目預(yù)期目標(biāo)和已具備的條件 （包括過去學(xué)習(xí)、研究工作基礎(chǔ)，現(xiàn)有主要儀器設(shè)備、設(shè)計(jì)環(huán)境及協(xié)作條件等） 多次參與汽車變速器和減 速器拆裝， 老師請(qǐng)教等途徑，解決汽車傳動(dòng)系中主減速器設(shè)計(jì)過程中會(huì)遇到的各類問題，通過理論知識(shí)的熟悉來解決實(shí)際問題。 通過設(shè)計(jì)，獲得根據(jù)，通過市面上同類車型的性價(jià)對(duì)比，設(shè)計(jì)出合理、 經(jīng)濟(jì)的 主減速器。 有查閱各種資料的能力，同時(shí)掌握與本 設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料。 各環(huán)節(jié)擬定階段性工作進(jìn)度 (以周為單位 ) 閱資料，完成開題報(bào)告。 據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書收集所需資料，閱讀相關(guān)文獻(xiàn)。 究畢業(yè)設(shè)計(jì)課題，明確設(shè)計(jì)內(nèi)容。確定設(shè)計(jì)方案。 算主減速器設(shè)計(jì)相關(guān)系數(shù)，計(jì)算和強(qiáng)度校核。 習(xí)并熟悉 件。 用 成對(duì)主減速器在不同工況下的仿真。 仿真數(shù)據(jù)與計(jì)算數(shù)據(jù)比對(duì)和分析，完成相關(guān)零件圖和裝配圖的繪制。 定最終論文，提交論文及相關(guān)文件，準(zhǔn)備答辯。 4 開 題 報(bào) 告 審 定 紀(jì) 要 時(shí) 間 地點(diǎn) 主持人 參 會(huì) 教 師 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 姓 名 職 務(wù)（職 稱） 論 證 情 況 摘 要 記錄人： 指 導(dǎo) 教 師 意 見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 教 研 室 意 見 教研室主任簽名： 年 月 日 文 獻(xiàn) 綜 述基于車主減速器作為汽車驅(qū)動(dòng)橋中重要的傳力部件，是汽車最關(guān)鍵的部件之一。本設(shè)計(jì)是對(duì)汽車設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、工作性可靠的主減速器。此主減速器是由單雙級(jí)齒輪減速組成。與單級(jí)主減速器相比，在保證離地間隙相同時(shí)可得到很大的傳動(dòng)比，并且還擁有結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲小，使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。本文論述了單級(jí)主減速器各個(gè)零件參數(shù)的設(shè)計(jì)和校核過程。設(shè)計(jì)主要包括：主減速器結(jié)構(gòu)的選擇、主、從圓柱齒輪的設(shè)計(jì)。主減速器是汽車傳動(dòng)系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它是依靠齒數(shù)少的圓柱齒輪帶動(dòng)齒數(shù)多的圓柱齒輪。通過 雙 圓柱齒輪的動(dòng)力 ， 對(duì) 建 的 和驅(qū)動(dòng)，結(jié)合 動(dòng) ， 用 雙 齒輪，通過 結(jié) 和動(dòng)力 結(jié) 比?￠￡，得?￥車 雙 ?齒輪§??￥車主減速器 動(dòng)結(jié)論，并?關(guān)鍵詞：主減速器–傳動(dòng)比–? 工?￠￡–動(dòng)力 –is of in a is a to to be is of of is to be is so on s in to it is on of of of is by vi·of it is of of a is 1. 選題的背景與意義汽車傳動(dòng)系的 ??是傳??動(dòng) 的動(dòng)力，使之”的‰要。在一 汽車的 ? 傳動(dòng)中，有了`速器還′??ˉ?動(dòng) ?性與汽車?…要˙間的¨ 和結(jié)構(gòu)?? 的???！χ鳒p速器是在汽車傳動(dòng)系中— 轉(zhuǎn)速，增大轉(zhuǎn)矩作用的主要部件。 ?動(dòng) ?時(shí)還 有 `轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn) 的作用。它是依靠齒數(shù)少的齒輪帶齒數(shù)多的齒輪 減速的， 用圓 齒輪傳動(dòng) 可 `轉(zhuǎn)矩 轉(zhuǎn) 。汽車 ?…時(shí)，?動(dòng) 的轉(zhuǎn)速通 比? ，? 很 的轉(zhuǎn)速a靠`速 ， `速?齒輪?的傳動(dòng)比 ‰要很大，齒輪的?o 相， 是 `速 的 ?大。 ，轉(zhuǎn)速 ，扭矩 增 ， 大了`速 與`速 一級(jí)傳動(dòng) 構(gòu)的傳動(dòng)? 。 ，在動(dòng)力 ?驅(qū)動(dòng)輪￠?的“速器之?設(shè)?一個(gè)主減速器，可 使主減速器??的傳動(dòng)部件，?`速 、￠動(dòng)器、? 傳動(dòng)§?等傳?的扭矩減小，同時(shí)減小了`速 的 和 ，ˇ且 靈敏省力。汽車自?世 ，?別是汽車產(chǎn)品的大批 生產(chǎn)及汽車工業(yè)的?展 ，汽車已經(jīng)對(duì)世界經(jīng)濟(jì)打?展和人類生活產(chǎn)生了無 估 的巨大??，為人類社?的進(jìn)步作?了′可磨滅的巨大貢獻(xiàn)。為了使大家對(duì)汽車這一??人類社?的產(chǎn)品有更全?、更深入的了?， 便把握住“汽車設(shè)計(jì)” 的?展 ，通過對(duì)汽車零部件設(shè)計(jì)與計(jì)算，使大家對(duì)汽車的設(shè)計(jì)理論與設(shè)計(jì) 有更好的認(rèn)識(shí)與突破。通過對(duì)汽車主減速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算，可 使我對(duì)綜合運(yùn)用 的基礎(chǔ)理論、專業(yè)知識(shí)有了更好的認(rèn)識(shí)和鞏固，培養(yǎng)了我對(duì)汽車設(shè)計(jì)的基本 ? 和處理??的?力，為 踏入汽車?業(yè)奠定扎的基礎(chǔ)。 汽車主減速器是汽車傳動(dòng)中的最重要的部件之一。它?夠 ? 傳動(dòng)§?產(chǎn) 的?動(dòng)轉(zhuǎn)矩傳給驅(qū)動(dòng)車輪， 速增扭。主減速器對(duì)? 汽車?…平穩(wěn)性和其通過性有著獨(dú)?的作用，是汽車設(shè)計(jì)的重點(diǎn)之一。隨著目?國 石油價(jià)格的 漲，汽車的經(jīng)濟(jì)性日益成為人們關(guān)心的話?，這′僅僅a對(duì)小汽車，對(duì)于各種類 汽車都有作用，? 其燃油經(jīng)濟(jì)性 是各商用車生產(chǎn)商 ? 其產(chǎn)品市場競爭力的一個(gè) 寶，為了 油耗，′僅要在?動(dòng) 的環(huán)節(jié) 節(jié)油，ˇ且 ‰要從傳動(dòng)系中減少? 的損失。 隨著目?世界汽車領(lǐng)域新理論，新 ，新工藝，新材料的?展，汽車零件的結(jié)2構(gòu)?傳統(tǒng)形 有了很大的 善．大大? 汽車的舒”性、安全性和可靠性?！ξ覈囍鳒p速器的 ?設(shè)計(jì)主要表 在 幾個(gè) ?：一是市場競爭′充￠，企業(yè)規(guī) 效益普遍′ 。二是受體系同地區(qū)的主減速器 。 是主減速器 合 企業(yè)為主，我國自主 ?的設(shè)計(jì)的減速器專業(yè) 平′ ，產(chǎn)品 。由于計(jì)算 、 和自動(dòng)的 車減速器的?展 新的 ，從經(jīng)濟(jì) 、產(chǎn)業(yè)鏈等多個(gè)汽車主減速器?展` ， ?業(yè)?展動(dòng) 。? 汽車零件產(chǎn)業(yè) 從汽車生產(chǎn)中￠離 ，使設(shè)計(jì)優(yōu) 等更 優(yōu) ，各企業(yè)合作 更 緊 ， ? 把握?展規(guī) ， 世界的?步在 ￠，我國本￡汽車主減速器?在巨大?展￥間， 有更 ?的的市場。目?比?突?的??是，?業(yè)§體新產(chǎn)品 ??力藝'新及“理 平 ，企業(yè)“理 ?為??，相 比?的產(chǎn)品–?有國 ??力的產(chǎn)品品?，?業(yè)§體· ??依 ?重。這‰要我們 ￠ '新、 進(jìn)步的步?，? “理 平， ￠與國 ?進(jìn) 平”?， ?設(shè)計(jì)”汽車減速器 成，由 制到'新，…日‰小并 ?與世界?進(jìn) 平的“ 。 汽`′、??、一汽、ˉ汽等各大汽車`′ 在 展合作?目，˙¨…日 與世界?進(jìn) 的”?，爭 設(shè)計(jì) ?的新突破。在設(shè)計(jì) ? ，?A?、?A 等計(jì)算 ， 及A??優(yōu)A?、?ˇ— 、?A? A、 等設(shè)計(jì) 件? 中，有限 ￠￡、數(shù) 建 、 ￠￡等 用 齒輪設(shè)計(jì) 步 了計(jì)算 程的 算 。新一 減速器設(shè)計(jì)?的突??點(diǎn)是 ′僅在產(chǎn)品性?參數(shù) 進(jìn)一步進(jìn)設(shè)計(jì) 全?從 設(shè)計(jì)a ，產(chǎn)品 車 的平 ， 和結(jié)構(gòu)更 合理，更 于組 批 生產(chǎn)，更”業(yè)′??展，更? 和產(chǎn)品系 的?點(diǎn)，這 都對(duì)基礎(chǔ)件產(chǎn)品?? 的˙，‰要在產(chǎn)品設(shè)計(jì) ′?地進(jìn)?二 ?和 進(jìn)， ? ￠速多`的市場‰˙。參考文獻(xiàn)— ?生 汽車?yán)碚? ? ??? ˉ ： ?工業(yè)??社 關(guān)文達(dá)，汽車構(gòu) 。 3? ??? ˉ ： ?工業(yè)??社， 3 成偉華 汽車概論 ??? 重慶 重慶大 ??社, 8 -— 3 王¨予 汽車設(shè)計(jì)（ ?） ??? ˉ ?工業(yè)??社, 8-— 濮良貴 ,紀(jì)名剛主 ?設(shè)計(jì)（ 八?） ??? ˉ 等教育??社 , 7 —8 - 3 孫桓 陳作 ?a理 ??? （ 八?） ˉ ： 等教育??社 —3 7 聞邦椿 ?設(shè)計(jì)手冊(cè) 減速器和`速器 ? ?工業(yè)??社 — 8 郭衛(wèi)? —3 ?教程 ??? ?工業(yè)??社 — —9 李增剛 ???? ? ˉ ：國防工業(yè)??社 — — ?a si L He A L ? R S t J u 4畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）文 獻(xiàn) 綜 述指導(dǎo)教師意見導(dǎo)教師： 年 月 日專業(yè)教研室審查意見?責(zé)人： 5 年 月 日6 1 摘要 汽車主減速器 是 汽車驅(qū)動(dòng)橋中 非常 重要的傳力部件， 主減速器也 是汽車 上 最關(guān)鍵的部件之一。 本次的畢業(yè)設(shè)計(jì)是為汽車設(shè)計(jì)一個(gè)結(jié)構(gòu)合理、工作性能可靠的主減速器。該主減速器將設(shè)計(jì)成單級(jí)圓柱齒輪減速器。與多級(jí)主減速器相比，可以保證離地間隙較小，但不影響傳動(dòng)比，此外單級(jí)主減速器還具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲小，以及使用壽命長。本次設(shè)計(jì)包括了單級(jí)主減速器的各零部件的設(shè)計(jì)以及其相應(yīng)參數(shù)的設(shè)計(jì)和校核過程。設(shè)計(jì)的內(nèi)容為：主減速器齒輪和軸的設(shè)計(jì)，主減速器結(jié)構(gòu)的選擇。主減速器在汽車傳動(dòng)系中的主要作用是減小轉(zhuǎn)速 、增大扭矩，通過齒數(shù)少的圓柱齒輪與齒數(shù)多的圓柱齒輪嚙合傳動(dòng)。 設(shè)計(jì)好減速器后通過 件對(duì)設(shè)計(jì)好的準(zhǔn)雙曲線圓柱齒輪仿真，對(duì)建立好的齒輪模型添加約束使之運(yùn)動(dòng)，結(jié)合實(shí)際計(jì)算和測試的結(jié)果，采用虛擬樣機(jī)技術(shù)研究準(zhǔn)雙曲線齒輪，將實(shí)際設(shè)計(jì)時(shí)計(jì)算出的結(jié)果和動(dòng)力學(xué)仿真得出的結(jié)果對(duì)比分析，得出主減速器準(zhǔn)雙曲面齒輪運(yùn)動(dòng)和工作狀況，為本次設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的理論依據(jù)。 關(guān)鍵詞： 主減速器 傳動(dòng)比 典型工況分析 動(dòng)力學(xué)仿真 2 is of in a is to to be he is of is of a of of an is of is a so of of in to of to of of is a on to it of of by so of by 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 目 錄 摘要 ....................................................................... 1 .................................................................. 2 第 1 章 引言 ................................................................ 1 題研究的目的及意義 .............................................. 1 車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 .................................... 1 題研究的內(nèi)容 .................................................... 2 減速器齒輪的類型 ............................................. 2 減速器的減速型式 ........................................... 3 車主減速器的仿真 ............................................. 3 第 2 章 汽車主減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................... 4 減速器齒輪的設(shè)計(jì) .................................................. 4 擇齒寬系數(shù) ................................................... 4 力角 α 的選擇 ................................................. 4 擇主、從動(dòng)圓柱齒輪齒數(shù) ....................................... 4 選螺旋角 ..................................................... 4 他尺寸的選擇 ................................................. 5 面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 ......................................... 5 輪相關(guān)參數(shù)計(jì)算 ............................................... 7 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ............................................. 7 輪幾何尺寸計(jì)算 ............................................... 9 輪軸的設(shè)計(jì) ....................................................... 12 直徑的設(shè)計(jì) .................................................. 13 算軸各段長度 ................................................ 14 的強(qiáng)度校核 .................................................. 16 減速器其他零部件的設(shè)計(jì) ........................................... 19 減速器概述 .................................................. 19 減速器方案的選擇 .......................................... 20 減速器零部件設(shè)計(jì) ............................................ 20 第 3 章 汽車主減速器的仿真 ................................................. 29 真概述 ................................................... 29 減速器齒輪運(yùn)動(dòng)仿真 ............................................... 29 論分析 ........................................................... 33 致謝 ...................................................................... 34 參考文獻(xiàn) .................................................................. 35 附表 1 .................................................................... 36 附表 2 .................................................................... 37 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 1 第 1 章 引言 題研究的目的及 意義 自從世界上第一臺(tái)汽車研發(fā)問世以來，汽車工業(yè)產(chǎn)業(yè)便隨之誕生，并漸漸地對(duì)世界的發(fā)展和人們的生活產(chǎn)生越來越大的影響，同時(shí)也為人類的進(jìn)步作出了巨大的貢獻(xiàn)，可以說汽車與我們的生活越來越密切。我們對(duì)汽車的產(chǎn)品也有了更為全面、深入的了解，這也需要我們握住“汽車設(shè)計(jì)”的發(fā)展方向，從而制造出更多更能適合我們的汽車。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是通過對(duì)汽車主減速器的設(shè)計(jì)計(jì)算與仿真，使大家對(duì)汽車主減速器的設(shè)計(jì)與原理能有更好的認(rèn)識(shí)。綜合運(yùn)用我們?cè)诖髮W(xué)期間所學(xué)的理論、專業(yè)知識(shí)，設(shè)計(jì)一款滿足使用要求的主減速器。本次設(shè)計(jì)能更好的鞏固所學(xué)知識(shí)， 培養(yǎng)自主查閱資料的能力，提高自我發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，為畢業(yè)后進(jìn)入工作崗位工作奠定理論基礎(chǔ)。 汽車主減速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中十分重要的部件之一。是連接發(fā)動(dòng)機(jī)和工作機(jī)的最有效裝置，它能夠?qū)碜园l(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩傳給汽車車輪，實(shí)現(xiàn)降低轉(zhuǎn)速同時(shí)增大扭距的目的。汽車主減速器可以提高汽車的行駛平穩(wěn)性和通過性使駕駛汽車時(shí)更加舒適。主減速器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和差速器之間，這可以減小萬向傳動(dòng)裝置、變速箱等主減速器前面的傳動(dòng)部件所傳遞的扭矩，同時(shí)也可以減小變速箱箱體的大小，使操控更加靈敏省力，同時(shí)也可以節(jié)省汽車百公里的油耗。 在全球 石油價(jià)格不斷上漲的今天，人們也越來越關(guān)心汽車的經(jīng)濟(jì)性，這不僅僅只對(duì)與小汽車，這對(duì)所有類型汽車都有作用，各汽車生產(chǎn)廠家都在致力于提高燃油經(jīng)濟(jì)性以此來增強(qiáng)其產(chǎn)品在市場上的競爭力，降低油耗不僅僅是在發(fā)動(dòng)機(jī)的工作上節(jié)油，還需要從傳動(dòng)系中增加系統(tǒng)傳動(dòng)的效率，因此本次汽車主減速器的設(shè)計(jì)顯得十分重要。 車主減速器發(fā)展現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢 現(xiàn) 如今汽車領(lǐng)域的發(fā)展可謂日新月異。新的設(shè)計(jì)理論層出不窮，各種新技術(shù)應(yīng)用在不同汽車上，加工工藝也日益精湛，新型材料的發(fā)現(xiàn)也對(duì)汽車的發(fā)展起了提供了更多的選擇，汽車零件的結(jié)構(gòu)也在傳 統(tǒng)形式的基礎(chǔ)上有了很大的改善．這些新型材料的應(yīng)用，使汽車更具有舒適性，增加了汽車的安全性和可靠性。 我國汽車 主減速器的研發(fā)創(chuàng)新設(shè)計(jì)還存在很多缺點(diǎn)和不足：一是主減速器設(shè)計(jì)研發(fā)以外資或合資為主具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的較少。二是不同地區(qū)生產(chǎn)廠家溝通合作較少，產(chǎn)品之間相互合作力的密切程度有待提高。三 是市場競爭不公正，各企業(yè)生產(chǎn)盈利普遍不高，生產(chǎn)的產(chǎn)品技術(shù)含量低，但與此同時(shí)汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展又迎來一個(gè)新的機(jī)遇。那便是計(jì)算機(jī)技術(shù)在汽車生產(chǎn)設(shè)計(jì)研發(fā)中的作用越來越大，汽車減速器的發(fā)展將迎來新的機(jī)遇，從經(jīng)濟(jì)性北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 2 指標(biāo)、公司之間的合 作，甚至是汽車排放量等多個(gè)領(lǐng)域迎來重大改善，這將更好地推動(dòng)汽車行業(yè)向著更好的方向發(fā)展。 現(xiàn)如今汽車各個(gè)的零部件的生產(chǎn)進(jìn)入單獨(dú)化，不在是以往的整個(gè)汽車生產(chǎn)相連，這樣做可以使設(shè)計(jì)達(dá)到最優(yōu)效果，設(shè)計(jì)更加專業(yè)，同時(shí)加強(qiáng)了各企業(yè)間的相互合作，要掌握汽車發(fā)展的規(guī)律和方向，努力追趕世界的腳步。我國自主研發(fā)設(shè)計(jì)的汽車主減速器也將擁有更巨大的發(fā)展空間，具有更美好闊的市場前景。 目前我國的汽車主減速器設(shè)計(jì)研發(fā)仍存在諸多問題，新產(chǎn)品的研究和開發(fā)較少創(chuàng)新意識(shí)較差、缺乏國外那種更為科學(xué)的管理方式，企業(yè)現(xiàn)用的生產(chǎn)設(shè)備老 化嚴(yán)重等等。這導(dǎo)致了我們生產(chǎn)的產(chǎn)品精度較低自動(dòng)化水平較低，自主品牌較少，無法與世界上大的生產(chǎn)企業(yè)相競爭。這需要我們加快技術(shù)創(chuàng)新的步伐、提高生產(chǎn)技術(shù)，提高我們的管理水平，早日趕上世界先進(jìn)生產(chǎn)廠家，早日研發(fā)設(shè)計(jì)出能夠適應(yīng)中國國情的汽車主減速器，早日實(shí)現(xiàn)由中國制造邁向中國創(chuàng)造。在東方汽車公司實(shí)習(xí)時(shí)我們也見到了許多新產(chǎn)品，新理念。各工廠分工合作，與此同時(shí)與沿海較先進(jìn)的廠家密切合作，生產(chǎn)的產(chǎn)品也一度銷往東南亞甚至西方國家，可以說我國的主減速器得設(shè)計(jì)研發(fā)在迅速進(jìn)步。希望能早日實(shí)與世界先進(jìn)技術(shù)的接軌。 在設(shè)計(jì)研發(fā) 上， 計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)漸漸成熟并應(yīng)用在汽車研發(fā)設(shè)計(jì)中，軟件的應(yīng)用大大方便了我們的設(shè)計(jì)研發(fā)，使主減速器無論是結(jié)構(gòu)還是性能，包括齒輪的加工，都變得更加方便高效。數(shù)模的建立、設(shè)計(jì)產(chǎn)品的仿真技術(shù)等在汽車設(shè)計(jì)中的作用越來越大 ;減速器各零部件的設(shè)計(jì)初步實(shí)現(xiàn)了虛擬化，科學(xué)化。汽車主減速器設(shè)計(jì)開發(fā)的產(chǎn)品更加精確，參數(shù)的計(jì)算更加快速準(zhǔn)確，產(chǎn)品的形狀尺寸設(shè)計(jì)更加合理，更宜于設(shè)計(jì)的產(chǎn)品批量生產(chǎn)，更加適應(yīng)現(xiàn)代工業(yè)企業(yè)的多樣化需要，滿足不同類型消費(fèi)者的需求。跟上產(chǎn)品更新?lián)Q代的腳步，滿足這個(gè)快速變化的市場 需求。 總的來說，現(xiàn)如今汽車主減速器發(fā)展朝著高精度、高效率、低成本、更靈便、更環(huán)保的方向發(fā)展。在相同的條件下，相同的車型對(duì)零部件的使用壽命有了更高的要求，相同的車型對(duì)汽車的個(gè)性能指標(biāo)也要求更高，一款車也不在局限于一個(gè)地區(qū)的使用，這便要求其適應(yīng)不同環(huán)境的能力更強(qiáng) ;對(duì)主減速器的使用要求更是如此。如何設(shè)計(jì)出壽命更長、更加高效輕便、噪音更低、強(qiáng)度更大，潤滑和密封性能更高的汽車主減速器，這迫切需要我們?nèi)パ邪l(fā)設(shè)計(jì)。 題研究的內(nèi)容 減速器齒輪的類型 主減速器種類樣式繁多，將減速器分類若是根據(jù) 減速器傳動(dòng)類型分類有：齒輪減速器 、行星齒輪減速器和蝸桿減速器還有就是這些減速器混搭使用的多級(jí)減速器。 在現(xiàn)代汽車使北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 3 用的減速器中，使用的最多的單級(jí)汽車減速器是螺旋錐齒輪減速器還有就是雙曲面齒輪減速器這兩種。在雙級(jí)主減速器中，通常還要加一組行星齒輪或者加一對(duì)斜齒圓柱齒輪（斜齒強(qiáng)度更高適用范圍更廣）。當(dāng)減速器作為輪邊減速器時(shí)，則通常采用斜齒圓柱齒輪減速器，采用普通的兩平行軸的形式布置，有時(shí)也使用行星齒輪的布置形式。在一些公共汽車、大型載貨汽車上，有時(shí)也采用蝸輪傳動(dòng)的汽車主減速器。 減速器的減速型式 主減速器的減速型式有多種，按照齒輪的級(jí)數(shù)可分為：雙級(jí)主減速和單級(jí)主減速。 這兩種不同類型的主減速器適用不同類型不同需求的汽車，不同類型的主減速器有不同的特點(diǎn)需要我們?nèi)ジ鶕?jù)不同的需要去選擇。我們本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是根據(jù)此次題目和數(shù)據(jù)，通過分析計(jì)算和研究，尋求滿足本次設(shè)計(jì)要求的減速器，需要我們計(jì)算齒輪的強(qiáng)度、軸的大小和尺寸，主減速器的大小和尺寸，應(yīng)考慮到減速器制造加工成本，了解不同類型的減速器的優(yōu)缺點(diǎn)。從而選出最優(yōu)方案，設(shè)計(jì)符合本次要求的汽車主減速器。 車主減速器的仿真 設(shè)計(jì)完成后，對(duì)減速器在 進(jìn)行仿真，對(duì)所得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得出設(shè)計(jì)結(jié)論。在 可以直接繪制減速器齒輪，然后施加約束，分別給高速軸添加速度，得出低速軸速度，給高速軸施加一個(gè)轉(zhuǎn)矩，得出軸向力、徑向力、轉(zhuǎn)矩的大小。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 4 第 2 章 汽車主減速器設(shè)計(jì)計(jì)算 減速器齒輪的設(shè)計(jì) 齒輪傳動(dòng)是機(jī)械傳動(dòng)中十分重要的傳動(dòng)形式之一，其應(yīng)用也十分廣泛，具有傳遞功率大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)比很穩(wěn)定，傳動(dòng)效率高等優(yōu)點(diǎn)。這是其他機(jī)械傳動(dòng)所無法與之相提并論的。本次設(shè)計(jì)為汽車主減速器，齒輪設(shè)計(jì)成閉式漸開線斜齒圓柱齒輪。設(shè)計(jì)要保證不會(huì)發(fā)生任 何形式的齒輪失效，保證齒輪設(shè)計(jì)符合國家規(guī)定，在閉式齒輪傳動(dòng)中保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度達(dá)到需要的標(biāo)準(zhǔn)，由于該功率較大，還要考慮到齒輪的冷卻散熱。 擇齒寬系數(shù)d?由齒輪的計(jì)算公式可知，輪齒越寬齒輪的承載能力越大；但齒寬過大會(huì)使齒面上的載荷分布不勻稱，所以齒寬系數(shù)應(yīng)該選取適當(dāng)。計(jì)算公式時(shí)，對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)減速器，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 10定出相應(yīng)的d?值。由于兩支撐相對(duì)于小齒輪對(duì)稱分布，所以d?值為 間。由于本次設(shè)計(jì)齒面均為硬齒面，取值應(yīng)靠下限。 力角α的選擇 壓力角的選擇對(duì)于齒輪設(shè)計(jì)十分重要，若增大壓力角 α ,輪齒的齒厚會(huì)隨之增大，齒輪的齒廓曲率半徑也會(huì)隨著壓力角的增大而增大之增加。雖然可以提高齒輪的彎曲強(qiáng)度，使齒輪更加的堅(jiān)實(shí)，增大了接觸強(qiáng)度，但是如果壓力角過大則會(huì)導(dǎo)致齒輪太厚，容易磨齒，產(chǎn)生更大的噪音等缺點(diǎn)，另外加工成本也會(huì)增加，所以壓力角 應(yīng)該選擇一個(gè)適當(dāng)值。我國規(guī)定在選擇時(shí)一般齒輪的壓力角選取為 α =20° 為最佳。 該壓力角完全滿足本次設(shè)計(jì)需要，因此本次設(shè)計(jì)選擇壓力角為 α =20° 。 擇主、從動(dòng)圓柱齒輪齒數(shù) 1Z 和 2Z 本次設(shè)計(jì)的主減速器轉(zhuǎn)速較高，又是在車內(nèi)的密閉空間內(nèi)，根據(jù)絕大部分車型的選擇，本次設(shè)計(jì)選擇閉式齒輪傳動(dòng)，為了提高減速器齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小齒輪間的沖擊震蕩，所 以齒數(shù)應(yīng)該設(shè)計(jì)多一些為好。輪齒傳動(dòng)主要失效形式為磨損失效，為使本次設(shè)計(jì)的輪齒整體尺寸不至過大，故小齒輪應(yīng)該在滿足使用要求的情況下，選擇較小的齒數(shù)，對(duì)于 α =20° 的標(biāo)準(zhǔn)斜齒圓柱齒輪，國家規(guī)定一般應(yīng)取 1Z ≥17。 本次設(shè)計(jì)初步選擇齒數(shù)為 1Z =20。則根據(jù)兩齒輪的傳動(dòng)比為 輕易求出 2Z =90。 選螺旋角 本次設(shè)計(jì)的螺旋角是 圓柱螺旋線 的 切線 與通過切點(diǎn)的圓柱面直母線之間所夾的銳角， 增大北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 5 螺旋角β可以增大軸向重合度，提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和降低噪聲，使傳動(dòng)平穩(wěn) 。 但增大螺旋角會(huì)增加軸向力，一般斜齒輪螺旋角在 8°～ 20° ，本次設(shè)計(jì)初選 °15?? 已知數(shù)據(jù)如下表 表 2始數(shù)據(jù) 最大功率 150大轉(zhuǎn)速 2500r/大轉(zhuǎn)矩 350N?m 最高檔傳動(dòng)比 其他尺寸的選擇 取的小齒輪 齒數(shù) 1Z ＝ 20，大齒輪齒數(shù) 2Z ＝ 90。 齒輪加工采用調(diào)質(zhì)淬火的方式熱處理，輪齒幾乎不會(huì)有變形，所以不需要磨削，故齒輪直接選取 7 級(jí)精度。 由表《常用齒輪材料及其力學(xué)特性》選得大齒輪為45 鋼，齒面硬度為 280齒輪的材料為 40面硬度為 240經(jīng)調(diào)質(zhì)淬火的熱處理方式 以增強(qiáng)其表面硬度。 面接觸疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 ? ?32??????????? ??2 （ 1）試選載荷系數(shù) （ 2）已知小齒輪傳遞的最大轉(zhuǎn)矩為 1T =350N· m； （ 3）由表《圓柱齒輪的齒寬系數(shù)d?》再根據(jù) 取齒寬系數(shù)值d?= （ 4）由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10得區(qū)域系數(shù) ； （ 5）由表《彈性影響系數(shù) 查得材料的彈性影響系數(shù)值 （ 6）由圖《齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度極限 查得小、大齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度的極 限值分別為 ? ， ； （ 7）已知兩齒輪傳動(dòng)比為μ = （ 8）由公式計(jì)算重合度系數(shù)?Z。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 6 ? ????? ????? ???? 134Z （ 2 °5 °20t a na r c t a nc a na r c t a ?????? ??????????? ??? n °o s 1 51220 °o r c c o sc o s2 c o sa r c c o t 1 ??????????????????????? ? ???2 3 . 6 3c o s 1 51290 °o r c c o sc o s2 c o sa r c c o t 2 ??????????????????????? ? ???° ? ? ? ?? ? ?????? ? 2/t a nt a nt a nt a 22′11 ???? ? ? ? ?? ? 6 1 a n°a a n°a ?????? ?? ? 5t t ????? ????? ? z ? ? ? ? ???????????? ?????（ 9）由公式可得螺旋角系數(shù) 9 9 0c o sc o ?? ?? 5 年，而每天使用汽車時(shí)間一般不會(huì)超過 8 小時(shí)，為滿足不同人群的使用需求，選擇每天 8 小時(shí)的工作時(shí)間 ,每年使用 300 天。 911 0812 5 0 060???????? 912 ^???? 取安全系數(shù) S＝ 1，由圖 《接觸疲勞壽命系數(shù)》查得接觸疲勞壽命系數(shù) ， ；將結(jié)果帶入公式 得 ? ? 0 0 l i m 1 ??? ? ? M P Kσ l i m 2 ???? 取兩者中較小者作為該齒輪副的接觸疲勞許用應(yīng)力，即 ? ? ? ? M P 2σσ 2? 可初步計(jì)算出小齒輪分度圓直徑為 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 7 ? ?????? ?????????????????????? ??K ????? ?? 使用系數(shù)，取 表《動(dòng)載系數(shù)得 表《齒間載荷分配系數(shù)得，αK= 表《齒向載荷分配系數(shù)由插值法取得 計(jì)算分度圓直徑 311 ????相應(yīng)齒輪模數(shù) 5co 1 ????? ?輪相關(guān)參數(shù)計(jì)算 v 100060 1?? 2 00060 6258 3 . 3 1100060 1 ?? ????? ?? b ????? 齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(jì) ? ?3 ???????? ?? ?? z 2 （ 1）試選載荷系數(shù) 。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 8 （ 2） 由圖《彎曲疲勞壽命系數(shù)》查得彎曲疲勞壽命系數(shù) ， 。 （ 3） 由 圖《齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限》 齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限值分別為 1＝ 600 2＝ 550 （ 4） 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力 取彎曲疲勞安全系數(shù) S＝ ? ? M P ? ?? ? ? 22F ?? ?? （ 5）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度重合性系數(shù)?Y。 ??? （ 2 ? ? ? ? ?????? o a na r c t a nc o st a na r c t a nb t??? o s 6 1 o s 2?? ??? ?? ????? ?（ 6）計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)?Y。 ???????? ?? ?? （ 7）計(jì)算大小齒輪的參數(shù)并加以比較 由《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 10得小齒輪和大齒輪的齒形系數(shù) 12 由表 可查得 1 ? ? 11??F ? 0 1 6 8 7 6 22??F 為大齒輪的值大于小齒輪，所以取值為大齒輪的計(jì)算結(jié)果為最終結(jié)果。 （ 8）齒輪法向模數(shù)為 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 9 ? ?3 ???????? ?? ?? z 25n ??? ?????? 對(duì)比計(jì)算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算出來的的模數(shù) m 大于由齒根疲勞強(qiáng)度計(jì)算的模數(shù)，齒輪模數(shù) m 的大小主要取決于齒輪彎曲強(qiáng)度，取決于齒輪的承載能力。而計(jì)算得出的承載能力，只跟齒輪分度圓直徑有關(guān)，由彎曲強(qiáng)度算得模數(shù)與實(shí)際模數(shù)更為相近，根據(jù)計(jì)算結(jié)果模數(shù)應(yīng)大于 初步計(jì)算得齒輪模數(shù)為 此 根據(jù) 值，取得齒輪模數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)值 m＝ 3對(duì)應(yīng)計(jì)算出的分度圓直徑 1d ＝ 據(jù)公式可得： 1Z＝ d1/m＝ ＝ 輪的齒數(shù)需取整，則 取 1Z ＝ 34 2Z ＝ u 1Z ＝ 兩齒輪齒數(shù)需要互為質(zhì)數(shù)，能更好地提高齒輪的壽命和耐磨性，故取 2Z =151 輪幾何尺寸計(jì)算 ? ? ? ? n o 15134c o 1 ??????? ? 考慮到模數(shù)取值增大了，在這里將中心距圓整為 287 ? ? ? ? ??? ????? 151342a r c c 1 a n? 齒輪的分度圓直徑 o s 334c o 1 ????? ?o s 3151c o 2 ????? ? 51b 1 ????? 考慮存在安裝誤差，并且為了保證齒輪正常嚙合， 節(jié)省齒輪加工所需要的材料，要將小齒輪略微加寬， 在這里根據(jù)計(jì)算結(jié)果我們 取 1b =108大齒輪的齒寬等于設(shè)計(jì)計(jì)算出北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 10 的齒輪寬度，即取 2b =105 （ 1）齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核 按之前計(jì)算出來的結(jié)果，根據(jù)如下公式計(jì)算 ? ??? ?? ???? 1 （ 2 根據(jù)之前設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算結(jié)果，已知 ? 1?d?， 01 ? ，u= Z ， ， 到 ? ?? ??????????? ??????? 08 7 51 103 5 3331足要求。 （ 2）齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核 根據(jù)如下公式 ? ?c ??? ?? ??2 應(yīng)力修正系數(shù) ?Y— 彎曲疲勞強(qiáng)度重合度系數(shù) ?Y— 彎曲疲勞強(qiáng)度螺旋角系數(shù) 根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)的計(jì)算結(jié)果，已知 ? ， ， ， ， Y ，β = d? =1， 1z =34 計(jì)算 2 01Y ??? ?? ??， a t a ???? ??? ? z。 將以上計(jì)算結(jié)果代入公式得 ? ? 1a 1F a o o ?? ????????????????M P 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 11 ? ? 2a 2F a o o ?? ????????????????M P 本次設(shè)計(jì)齒輪的齒根彎曲疲勞強(qiáng)度滿足要求。 表 2齒輪參數(shù) 序號(hào) 項(xiàng)目 代號(hào) 計(jì)算公式及計(jì)算結(jié)果 1 齒數(shù) 齒輪1 1Z 34 齒輪2 2Z 151 2 法向 模數(shù) m 3 3 壓力 角 ? 20° 4 齒頂高系數(shù) ?1 5 頂隙系數(shù) ?c 螺旋角 β 7 實(shí)際中心距 a 齒形 角 '? 20° 9 徑向 變位系數(shù) 齒輪1 1X 0 齒輪2 2X 0 10 全 齒高 齒輪1 1h 輪2 2h 2 旋向 齒輪1 左旋 齒輪2 右旋 13 重合度系數(shù) ε 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 12 14 齒 寬 齒輪1 1b 108 齒輪2 2b 105 15 分度圓直徑 齒輪1 1d 105 齒輪2 2d 468 16 齒 頂高 齒輪1 3 齒輪2 3 齒輪參數(shù)公式見附錄 1。 根據(jù)齒輪參數(shù)，在 繪制出大齒輪，其中大齒輪形狀如下圖。 圖 2輪形狀 輪軸的設(shè)計(jì) 軸的結(jié)構(gòu)主要取決于軸的安裝位置，軸上零件的類型、尺寸、數(shù)量等。設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)不同情況進(jìn)行具體分析。為使齒輪軸承等有配合要求的零件拆裝方便，與此同時(shí)減少配合表面的擦傷，在配合軸段前應(yīng)采用較小的直徑，為便于安裝與軸做過盈配合的零件，軸在設(shè)計(jì)時(shí)不同軸 段的軸肩應(yīng)設(shè)計(jì)成不同的尺寸，即設(shè)計(jì)成階梯軸。確定每一段軸的軸長時(shí)，北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 13 應(yīng)盡可能使所設(shè)計(jì)的減速器結(jié)構(gòu)緊湊，保證零件之間的空間滿足安裝要求。與齒輪相配合的軸的段長度一般齒輪要比軸長 2～ 3 圖 2速軸的配合例圖 直徑的設(shè)計(jì) d 按公式初步計(jì)算出軸的直徑，根據(jù)輸出軸的功率 P 和軸所承受的扭矩 T，計(jì)算最小軸的小直徑（查《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》表 15— 3 取 c=104） 3d 2 51 5 01 0 4d 33 ???? 因該軸段上需要設(shè)計(jì)一個(gè)鍵槽，考慮到挖去的鍵槽會(huì)減小軸的強(qiáng)度，可將 d 增大 5%，調(diào)整直徑取整數(shù)為 70 d 根據(jù)公式計(jì)算軸二的直徑，軸二的軸肩高度一般比軸一要大 可得 0. 702d 112 ??????? 因?yàn)?2d 必須符合軸承密封元件的要求，根據(jù)上述說明，經(jīng)查國家標(biāo)準(zhǔn)件尺寸表（密封裝置的國標(biāo)尺寸）知軸尺寸應(yīng)為尾數(shù)為 0 或 5 的 整數(shù)。取 ? 14 軸三的尺寸由 說明，為方便拆卸和安裝，軸三應(yīng)比軸二寬 (1～ 5) 則3d= 2d +(1～ 5)81～ 853尺寸為整五或者整十的尺寸。取圓整 ? ， 初選軸承型號(hào)為 6217,查表 （ 276可知， B=28D=150 d 4d 為與齒輪配合的軸段，軸直徑應(yīng)比31～ 5)樣可以使齒輪安裝時(shí)不會(huì)與其他軸發(fā)生摩擦，從而影響齒輪尺寸，使配 合更準(zhǔn)確。 4d ’=3d+(1～ 5)86～ 90裝配方便而加大直徑，應(yīng)取齒輪軸圓整為標(biāo)準(zhǔn)直徑，一般取尾數(shù)為 0 或 5的尺寸作為齒輪軸直徑，根據(jù)計(jì)算結(jié)果取 ? ； 保護(hù)和定位的作用，我國在齒輪設(shè)計(jì)時(shí)規(guī)定，軸肩應(yīng)比齒輪軸高（ 倍，因此可計(jì)算出齒輪軸5～1 0 8 m 290～0 2902????? ）（應(yīng)取圓整直徑，因此可取 536 ??在 同一軸上的軸承可以選擇同一個(gè)型號(hào)，以便減少軸承類型和軸承尺寸設(shè)計(jì)，使拆裝更換零件，以及零件的加工更加方便快捷，尺寸設(shè)計(jì)的也更加緊湊。 齒輪軸各階梯軸段直徑如下表： 表 2各段直徑 名稱 1d 2d 3d 4d 5d 6d 直徑（ 70 80 85 90 100 85 算軸各段長度 L 經(jīng)計(jì)算半聯(lián)軸器 的長度 l=75保證軸端擋圈準(zhǔn)確地與半聯(lián)軸器相連接，與此同時(shí)有不會(huì)不壓在軸的端面上，對(duì)軸產(chǎn)生過大的負(fù)擔(dān)，因此設(shè)計(jì)該軸段軸的長度時(shí)，應(yīng)使該北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 15 段軸的長度應(yīng)比 1L =100 L 軸 2L 的長度應(yīng)與該軸上所連接的零部件的尺寸相對(duì)應(yīng)，因此軸段長度應(yīng)大于該軸對(duì)應(yīng) 的軸承端蓋的長度。 ?? 12 （ 2 本次設(shè)計(jì)所需要的軸承端蓋采用凸緣式軸承端蓋，取 ,2031 ???，其中312，由軸承外徑查《機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)》表 143d=12 軸承軸承 ?????????? 3213 )8~3(?（ 2 式中， ? 為箱體壁厚，取 ? =9以 m=30入公式得 420L 12 ??????? 取 ? ，密封裝置長度，擋圈 長度的和再多出 2～ 3，3L=28+23+6+3=60 4. 計(jì)算 4L 軸 4L 應(yīng)比齒輪短 2～ 3于3此 的長度可輕易求出 4L =05 該段軸長主要起保護(hù)和定位所用，因此其長度不需要太大，我國齒輪軸設(shè)計(jì)時(shí)一般取為齒輪軸直徑的 ，而尺寸有不得小于5此可計(jì)算出5445 )～0 (d??? （ 2 2 90～0 ???? ）（ 為計(jì)算和設(shè)計(jì)方便，同時(shí)考慮到6草稿紙上計(jì)算出6根據(jù)需要取 此其大小主要取決于與之相配合的標(biāo)準(zhǔn)件的尺寸，可計(jì)算 022428～21????? ）（軸承北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 16 1l — 擋油環(huán)寬度， 各段軸長度列表如下 : 表 2軸各段長度 名稱 1L 2L 3L 4L 5L 6L 長度 /00 70 60 100 10 50 根據(jù)低速軸尺寸計(jì)算依據(jù)及公式， 計(jì)算高速軸尺寸。 兩軸尺寸計(jì)算結(jié)果如下： 表 2軸計(jì)算尺寸 名稱 軸 1L 2L 35L 6L 7L 長度 /速軸 100 70 60 100 10 50 低速軸 100 70 50 10 110 10 40 直徑 /速軸 70 80 85 90 105 85 低速軸 75 80 85 02 5 的強(qiáng)度校核 在軸的校核計(jì)算中，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和實(shí)際受載荷情況進(jìn)行計(jì)算。因?yàn)楸敬卧O(shè)計(jì)的軸主要承受扭轉(zhuǎn)力矩，應(yīng)按照彎曲強(qiáng)度條件計(jì)算 ；其中一些軸還要承受彎矩，因此還要進(jìn)行彎曲強(qiáng)度的計(jì)算。 按照軸的扭矩來計(jì)算軸的強(qiáng)度，軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件可按照如下公式計(jì)算 ? ? ???? 33 5 0 （ 2 其中參數(shù)如下： T? — 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力， T— 軸所受的扭矩， N? 軸的抗扭截面系數(shù)， 3 P— 軸所傳遞的功率， n— 軸的轉(zhuǎn)速， r/ 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 17 d— 計(jì)算截面處軸的直徑， ? ? M P a—T 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，? ，見《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 15 已知參數(shù) T=350N? m ， P=150n=625r/ d=70 ? ?T? =35～ 55 ? ?Td ????????? 2 51 5 0109 5 5 5 0根據(jù)軸的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)尺寸，軸上相關(guān)零件通過各個(gè)力的作用，可得到各軸的強(qiáng)度校核計(jì)算。軸上的載荷主要是從軸上零件傳遞過來的，將軸上的載荷簡化為集中應(yīng)力，軸上作用力最大的點(diǎn)為軸的中點(diǎn)。 按照以下順序計(jì)算 （ 1） 計(jì)算并畫出出軸的受力簡圖 （ 2） 計(jì)算并畫出軸的彎矩圖 分別計(jì)算軸水平方向和垂直方向的彎矩，并按照結(jié)果繪制出水平方向的彎矩 和垂直方向上的彎矩的彎矩 2?（ 2 （ 3） 計(jì)算并畫出軸的扭矩圖，如圖 2 計(jì)算軸受到的外力 已知低速軸小齒輪的分度圓直徑為 105 105 1035022F 323t ????? 9 o s 20t a 3 5c o st a nF r ?????? ?? NF t 4 a 3 5t a nF a ????? ? 圓周力向力 及軸向力 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 18 圖 2受力情況 （ 4）校核軸的強(qiáng)度 如上圖，已知軸的受力狀況，可針對(duì)其中受力較大的危險(xiǎn)截面做強(qiáng)度校核，按照 第三強(qiáng)度理論，可計(jì)算出應(yīng)力大小 ? ? 22 ???? ??（ 2 σ — 對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力； ι — 扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力； α — 折合系數(shù)。 其中彎曲應(yīng)力是對(duì)稱循環(huán)變應(yīng)力，而扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力則不是，折合系數(shù)的選取與扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力有關(guān)，在扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力時(shí)，取α =1。 式中彎曲應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力 ???。 ? ? ? ?122222???????????????? ?????? （ 2 W— 軸的抗彎截面系數(shù)， 3? ?1?? — 許用彎曲應(yīng)力， 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 15 ? ?1?? =275 華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 19 ? ? ? ? 32323 3 6 8902 99092532 90232 dW ? ????????? ?? 將計(jì)算結(jié)果代入公式得 ? ?12323682 68 104. 5350 ??????????? ? ??????????? ??? ?? 根據(jù)高速軸齒輪強(qiáng)度校核公式及方法，校核得低速軸同樣滿足強(qiáng)度要求，因此本次設(shè)計(jì)的兩個(gè)軸的強(qiáng)度滿足要求。 使用 圖軟件繪制出齒輪軸尺寸輪廓如下： 圖 2輪軸形狀 減速器其他零部件的設(shè)計(jì) 減速器概述 大傳動(dòng)的扭矩。 減速器還可以改變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的旋轉(zhuǎn)方向。 桿減速器和行星齒輪減速器以及它們互相組合形成的的減速器。 按照減速器傳動(dòng)的級(jí)數(shù)分類，可以分為單級(jí)主減速器和雙級(jí)主減速器。 按齒輪設(shè)計(jì)的形狀可將主減速器 分為圓柱齒輪減速器、圓錐齒輪減速器、和圓錐 按減速器傳動(dòng)設(shè)計(jì)的布置形式分類減速器又可以分為；展開式、分流式、同軸式。 北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 20 減速器方案的選擇 如果保持主動(dòng)齒輪分度圓直徑不變，從動(dòng)輪選擇圓柱齒輪傳動(dòng)作為動(dòng)齒輪的話，其直徑比螺旋錐齒輪要小。所以一般情況下，當(dāng)設(shè)計(jì)要求傳動(dòng)比大于 且輪廓尺寸又不能過大時(shí)，采用圓柱齒輪傳動(dòng)更合理。由于本次所要設(shè)計(jì)的汽車的主減速器傳動(dòng)比為 此選用圓柱齒輪既可以減小減速器體積，又可以提高傳動(dòng)效率。故本次設(shè)計(jì)采用單級(jí)主減速器的圓柱齒輪傳動(dòng)。 圖 2速器齒輪傳動(dòng)形式 圓柱齒輪減速器的齒輪采用滲碳、淬火的加工的方法，增加齒輪的承載能力、減小減速器傳動(dòng)過程中的噪聲。它具有傳動(dòng)時(shí)承載能力高、使用壽命長、減速器整體體積較小、傳動(dòng)效率高、減速器重量輕等優(yōu)點(diǎn)，輸入軸與輸出軸平行分布，可將傳動(dòng)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩直接傳遞給下一軸，且不改變傳動(dòng)方向，而且圓柱齒輪減速器滿足本次設(shè)計(jì)要求。 圓柱齒輪齒輪形式可做成直齒、斜齒和人字齒，直齒用于速度較低的地方（ v? ） ,不滿足設(shè)計(jì)要求， 斜齒輪可用于轉(zhuǎn)速較高的傳動(dòng)，s。滿足該設(shè)計(jì)要求。人字齒輪用于載荷較重的傳動(dòng)中，箱體為常用鑄鐵制成，雖然滿足本次設(shè)計(jì)要求，但加工制造成本過高，所以本次設(shè)計(jì)的齒輪選為斜齒圓柱齒輪。 減速器零部件設(shè)計(jì) 箱體是減速器的重要組成部件，是傳動(dòng)齒輪的基座，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)使其具有足夠的強(qiáng)度和剛度，箱體加工時(shí)多采用灰鑄鐵制造。除了對(duì)齒輪、軸做了重要設(shè)計(jì)外，還要對(duì)齒輪的箱體結(jié)構(gòu)，潤滑方式，齒輪的安裝等方面進(jìn)行細(xì)心設(shè)計(jì)。為方便加工制造，以及零件的更換，對(duì)箱內(nèi)零件的設(shè)計(jì) ，多采用國家規(guī)定 的標(biāo)準(zhǔn)零部件，從而達(dá)到通用、簡易的目北華航天工業(yè)學(xué)院畢業(yè)論文 21 的。 為了便于內(nèi)部零部件的安裝和拆卸，采用上下箱體分開鑄造加工，并且通過螺栓相互連接的方式，與此同時(shí)為了增加箱體的強(qiáng)度和剛度使其能夠穩(wěn)定兩軸及齒輪。因此對(duì)箱體添加了支撐， 更好地達(dá)到設(shè)計(jì)使用要求。 （ 1）根據(jù)本次設(shè)計(jì)一般汽車的工作狀況和汽車的工作條件。載荷平穩(wěn)，以及軸承主要受到軸向力，考慮到汽車行駛的路況不一定完好，會(huì)有一定的顛簸，并且因齒輪為斜齒輪，則必會(huì)產(chǎn)生軸向力和徑向力，所選擇的滾動(dòng)軸承應(yīng)具能承受徑向載荷。通過查閱《機(jī)械設(shè)計(jì)》表 13比不同滾動(dòng)軸承，本次設(shè)計(jì)選擇深溝球軸承。該軸承能在較高轉(zhuǎn)速下工作，可承受徑向和軸向載荷。相應(yīng)段軸徑的尺寸大小已知，根據(jù) 292滾動(dòng)軸承。高速軸選擇 6216 276速軸選擇 6217 276號(hào)。 內(nèi)徑： 1d =802d =85徑： 1D =1402D =150度： 1B =262B =28 2）高速軸滾動(dòng)軸承的校核 對(duì)于軸承，當(dāng)他所承受的載荷恰好為 C 時(shí)（ C 是基本額定動(dòng)載荷），軸承的基本壽命為 610 r，但當(dāng)載荷不是基本額定動(dòng)載荷時(shí)有以下公