畢業(yè)論文終稿-輕型貨車變速器設(shè)計(jì)[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(yù)覽請(qǐng)見文檔前面的插圖，原稿更清晰，可編輯XXXXX畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) (論 文 ) 某輕型貨車變速器設(shè)計(jì)學(xué) 號(hào)：姓 名：專 業(yè)：系 別：指導(dǎo)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(guó)內(nèi)外研究狀況 ............................................................................................................11.3 設(shè)計(jì)參數(shù)及要求 ............................................................................................................2第 2 章 傳動(dòng)及零部件結(jié)構(gòu)方案選定 .......................................................................................32.1 變速器的基本設(shè)計(jì)要求 ................................................................................................32.2 變速器傳動(dòng)機(jī)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(jì)算 ...............................................................................................73.1 擋位數(shù)確定 ....................................................................................................................73.2 傳動(dòng)比的確定 ................................................................................................................73.2.1 最低檔傳動(dòng)比計(jì)算 ..............................................................................................73.2.2 其他各擋傳動(dòng)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(jì)與校核 ...................................................................................................184.1 齒輪材料的選擇 ..........................................................................................................184.2 各軸的轉(zhuǎn)矩計(jì)算 ..........................................................................................................184.3 齒輪強(qiáng)度校核 ..............................................................................................................194.3.1 斜齒齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度校核 ............................................................................194.3.2 倒檔齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度校核 ............................................................................214.3.3 斜齒齒輪接觸應(yīng)力校核 ....................................................................................214.3.4 直齒倒檔齒輪接觸應(yīng)力校核 ............................................................................23第 5 章 軸及軸承的設(shè)計(jì)與校核 .............................................................................................255.1 軸的結(jié)構(gòu)尺寸計(jì)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(qiáng)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(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) .......................................................................................336.1 同步器的設(shè)計(jì) ..............................................................................................................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(jī)構(gòu)的選擇 ..........................................................................................................366.2.1 操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要求 ............................................................................................366.2.2 典型操縱換檔機(jī)構(gòu) ............................................................................................376.3 變速器殼體的設(shè)計(jì) ......................................................................................................37總 結(jié) .........................................................................................................................................39參考文獻(xiàn) ...................................................................................................................................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(dòng)系統(tǒng)中重要的部件，主要用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，它設(shè)計(jì)的好壞直接影響到汽車的實(shí)際使用性能。本次設(shè)計(jì)題目是某輕型貨車變速器設(shè)計(jì)，根據(jù)給定參數(shù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)方案分析，要求完成變速器的動(dòng)力匹配、機(jī)械設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與設(shè)計(jì)圖紙繪制。設(shè)計(jì)部分是本說明書的重點(diǎn)，它主要包括結(jié)構(gòu)分析、方案論證、計(jì)算和校核。結(jié)構(gòu)分析是對(duì)所選結(jié)構(gòu)中各主要零部件進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，其中包括機(jī)械式變速器中心矩、齒輪參數(shù)、傳動(dòng)比的設(shè)計(jì)計(jì)算，還有輸入軸中間軸和輸出軸的設(shè)計(jì)。校核計(jì)算則是對(duì)設(shè)計(jì)計(jì)算的主要零部件進(jìn)行校核。它在各零部件設(shè)計(jì)計(jì)算之后直接給出。關(guān)鍵詞：變速器，齒輪，軸，設(shè)計(jì)，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(yùn)輸?shù)慕煌üぞ?，具有機(jī)動(dòng)靈活、快捷方便的優(yōu)勢(shì)，特別是在運(yùn)輸噸位不大且距離又比較近時(shí)，輕型貨車便發(fā)揮出巨大優(yōu)勢(shì)。近幾年來隨著我國(guó)城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，城市市區(qū)間越來越需要輕型貨車。變速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中重要的組成部分，它直接影響汽車的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，是汽車的重要部件之一。本設(shè)計(jì)是在給定發(fā)動(dòng)機(jī)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(dú)立設(shè)計(jì)出符合要求的三軸式五檔式變速器。其中本設(shè)計(jì)的重點(diǎn)部分是檔位傳動(dòng)比的選擇及計(jì)算依據(jù)、齒輪參數(shù)的選擇計(jì)算及校核、二軸及中間軸的強(qiáng)度校核等。1.2 國(guó)內(nèi)外研究狀況變速器作為汽車傳動(dòng)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(xiàng)總要依據(jù)。21 世紀(jì)能源與環(huán)境、先進(jìn)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(xué)技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域 ，這些領(lǐng)域的科技進(jìn)步推動(dòng)了變速器技術(shù)的發(fā)展。]1[目前國(guó)內(nèi)外的變速器主要向著自動(dòng)變速器方向發(fā)展，自動(dòng)變速器在實(shí)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(dòng)變速器。變速器作為汽車傳動(dòng)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(xiàng)總要依據(jù)。21 世紀(jì)能源與環(huán)境、先進(jìn)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(xué)技術(shù)發(fā)展的重要領(lǐng)域，這些領(lǐng)域的科技進(jìn)步推動(dòng)了變速器技術(shù)的發(fā)展。根據(jù)前進(jìn)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(yīng)用廣泛，其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置前輪驅(qū)動(dòng)的汽車上，中間軸式變速器多用于發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。目前自動(dòng)變速器得到廣泛的應(yīng)用。1.3 設(shè)計(jì)參數(shù)及要求本次設(shè)計(jì)是在已知主要整車參數(shù)的情況下進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(dòng) 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(dòng)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(jì)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(jì)性，因此變速器的設(shè)計(jì)必須滿足以下要求：（1）保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性；（2）設(shè)置空檔，用來切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸；（3）設(shè)置倒檔，使汽車能倒退行駛；（4）設(shè)置動(dòng)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(yīng)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(yīng)當(dāng)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(dòng)機(jī)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(diǎn)是倒檔利用了一檔齒輪，縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換檔時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合，使換檔困難。圖 2.1c 方案能獲得較大的倒檔傳動(dòng)比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理。圖 2.1d 方案對(duì) 2.1c 的缺點(diǎn)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(zhǎng)。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(zhǎng)度，倒檔傳動(dòng)采用圖 2.1g 所示方案。缺點(diǎn)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(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。本設(shè)計(jì)結(jié)合實(shí)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(jì)選擇圖 2.1（b）形式進(jìn)行設(shè)計(jì)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(zhǎng)、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、工作噪聲低等優(yōu)點(diǎn)，所以本設(shè)計(jì)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(dòng)示意圖需要 CAD 圖紙，Q 咨詢 414951605 或 13041397635（3）換擋機(jī)構(gòu)變速器換檔機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換檔三種形式。采用軸向滑動(dòng)直齒齒輪換檔，會(huì)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(dòng)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(huì)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(yīng)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(jì)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(fù)雜、制造精度要求高、軸向尺寸大等缺點(diǎn)，但仍然得到廣泛應(yīng)用。利用同步器或嚙合套換擋，其換檔行程要比滑動(dòng)齒輪換擋行程小。通過比較本設(shè)計(jì)所有擋選用同步器換檔。（4）操縱機(jī)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(dòng)嚙合和分離，一般采用彈簧和鋼球式機(jī)構(gòu)。圖 2.3 為典型的操縱機(jī)構(gòu)圖對(duì)于平頭駕駛室汽車，輕型載重汽車或小客車所采用的遠(yuǎn)距離操縱機(jī)構(gòu)（操縱桿在方向盤下） ，要加上一套聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種機(jī)構(gòu)應(yīng)有足夠的剛性，并保證各連接件在靈活轉(zhuǎn)動(dòng)情況下，其間隙不能過大，否則會(huì)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(fù)雜并需要?dú)庠椿蛞簤涸矗谳d重汽車上一般很少采用。本次設(shè)計(jì)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(shí)，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(dòng)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(fù)荷等優(yōu)點(diǎn)，但也有需要調(diào)整預(yù)緊、裝配麻煩、磨損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點(diǎn)。本設(shè)計(jì)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(jì)算3.1 擋位數(shù)確定變速器的擋數(shù)可在 3～20 個(gè)擋位范圍內(nèi)變化，通常變速器的擋數(shù)在 6 擋以下，當(dāng)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(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性以及平均車速。擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜，并且使輪廓尺寸和質(zhì)量加大，同時(shí)操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時(shí)換擋頻率增高并增加了換擋難度。在最低擋傳動(dòng)比不變的條件下，增加變速器的擋數(shù)會(huì)使變速器相鄰的低檔與高檔之間的傳動(dòng)比比值減小，使換擋工作容易進(jìn)行。要求相鄰擋位之間的傳動(dòng)比值在 1.8 以下，該值越小換擋工作越容易進(jìn)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(dòng)比比值，要比低檔區(qū)相鄰擋位之間的傳動(dòng)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(shì)。目前，乘用車一般用 4～5個(gè)擋位的變速器。發(fā)動(dòng)機(jī)排量大的乘用車變速器多用 5 個(gè)擋。商用車變速器采用 4～5 個(gè)擋或多擋。載質(zhì)量在 2.0～4.0t 的貨車多采用 5 個(gè)擋。本次設(shè)計(jì)的變速器采用 5 個(gè)前進(jìn)擋位，1 個(gè)倒擋位。3.2 傳動(dòng)比的確定傳動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)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(jì)結(jié)合實(shí)際，變速器選用 5 檔變速器，最高檔傳動(dòng)比為 1。速器的傳動(dòng)比范圍是指變速器最低檔傳動(dòng)比與最高檔傳動(dòng)傳動(dòng)比的比值。3.2.1 最低檔傳動(dòng)比計(jì)算一檔傳動(dòng)比應(yīng)該滿足最大驅(qū)動(dòng)力能夠克服汽車輪胎與路面的滾動(dòng)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(jí)）可知道為 381mm；——主減速器傳動(dòng)比，取 43.50?i——傳動(dòng)系傳動(dòng)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(dòng)半徑， 0.381m；r——發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 3000r/min；pn——變速器最高檔傳動(dòng)比，取 1；gni——最高車速，95km/h。maxv則有： ，取 進(jìn)行后續(xù)計(jì)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?yàn)槠嚭筝S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(dòng)比取 4.0。3.2.2 其他各擋傳動(dòng)比初選各檔傳動(dòng)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(yàn)公式（3.5）計(jì)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(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)距=343 （N.m） ；maxeT——變速器一檔傳動(dòng)比為 4.0；1i——變速器傳動(dòng)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(jī)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(jī)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(yīng)合理減小模數(shù)，同時(shí)增加齒寬；（2）為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時(shí)減少齒寬；（3）從工藝方面考慮，各檔齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)；（4）從強(qiáng)度方面考慮，各檔齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對(duì)于轎車，減少工作噪聲較為重要，因此模數(shù)應(yīng)選得小些。對(duì)于貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，因此模數(shù)應(yīng)選得大些。所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)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(jí)轎車 中級(jí)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(shí)，優(yōu)先選用第一系列，括號(hào)內(nèi)的盡量不要用，表 3.4 為國(guó)標(biāo) GB/T1357—1987，可參考表 3.4 進(jìn)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(jì)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(shí)，重合度較大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲較低；壓力角較大時(shí)，可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。對(duì)于轎車，為了降低噪聲，應(yīng)選用 14.5°、15° 、16°、16.5°等小些的壓力角。對(duì)貨車，為提高齒輪強(qiáng)度，應(yīng)選用 22.5°或 25°等大些的壓力角。 國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)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(qiáng)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(duì)齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。選用大些的旋角時(shí)，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(yàn)證明：隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度相應(yīng)提高，但當(dāng)螺旋角大于 30°時(shí)，其抗彎強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍繼續(xù)上升。因此，從提高低檔齒輪的抗彎強(qiáng)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(qiáng)度來著眼，應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角值。斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力并作用到軸承上。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)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(gè)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(duì)變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)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(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱，齒輪的工作應(yīng)力增加。選用較大的齒寬，工作時(shí)會(huì)因軸的變形導(dǎo)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(dòng)比和傳動(dòng)方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。變速器的傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)比計(jì)算一檔傳動(dòng)比為： 0.4192?zig如果一檔齒數(shù)確定了，則常嚙合齒輪的傳動(dòng)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(shí)，對(duì)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(jì)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(duì)中心距 A 進(jìn)行修正因?yàn)橛?jì)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(jì)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(dòng)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(gè)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(gè)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(gè)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(yīng)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(qiáng)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(duì)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(qiáng)度，使它達(dá)到和大齒輪強(qiáng)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(dòng)質(zhì)量指標(biāo)，故采用得較多 。]10[（2）變位系數(shù)的選擇原則：（a）對(duì)于高檔齒輪，應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)；（b）對(duì)于低檔齒輪，為提高小齒輪的齒根強(qiáng)度，應(yīng)根據(jù)危險(xiǎn)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(qiáng)度越低。但易于吸收沖擊振動(dòng)，噪聲要小一些。為了降低噪聲，對(duì)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(yīng)該逐檔增大。一、二檔和倒檔齒輪，應(yīng)該選用較大的值。本設(shè)計(jì)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(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)齒輪變位系數(shù)表得到： 31.029?zx（4）其余齒輪的變位，計(jì)算過程同上，計(jì)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(jì)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(diǎn)蝕、移動(dòng)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(duì)齒輪進(jìn)行強(qiáng)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(duì)齒輪傳動(dòng)有不同的要求，故對(duì)齒輪材料亦有不同的要求。但是對(duì)于一般動(dòng)力傳輸齒輪，要求其材料具有足夠的強(qiáng)度和耐磨性，而且齒面硬，齒芯軟。（2）合理選擇材料配對(duì)如對(duì)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(yīng)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(yīng)采用不同鋼號(hào)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(dòng)，所以磨損較大，應(yīng)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(dòng)比大，齒輪所受沖擊載荷作用也大，所以抗彎強(qiáng)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(jì)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(qiáng)度校核4.3.1 斜齒齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度校核（4.1）??btyKFIw?式中：——圓周力（N） ， ；IFdTg21——計(jì)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(yīng)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(dāng)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(dāng)計(jì)算載荷 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 時(shí)，倒檔直齒輪許用彎曲gT maxeT應(yīng)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(yīng)力應(yīng)取下限。斜齒輪對(duì)貨車為 100～200MPa 。]13[（1）一檔齒輪彎曲強(qiáng)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(duì)于貨車當(dāng)計(jì)算載荷取變速器第一軸最大轉(zhuǎn)距時(shí)，其許用應(yīng)力應(yīng)該小于 250Mpa，， 均小于 250Mpa，所以滿足設(shè)計(jì)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(qiáng)度校核常嚙合齒輪、二檔齒輪、三檔齒輪、四檔齒輪彎曲強(qiáng)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(jì)算結(jié)果見表 4.1：表 4.1 各檔齒輪的彎曲強(qiáng)度校核常嚙合齒輪 二檔齒輪 三檔齒輪 四檔齒輪1Z27Z85Z63Z4彎曲應(yīng)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(yīng)力均小于 250MPa，所以滿足設(shè)計(jì)要求。4.3.2 倒檔齒輪輪齒彎曲強(qiáng)度校核（4.3） yzKmTcfgw32????式中：——彎曲應(yīng)力；w?——應(yīng)力集中系數(shù)，為 1.5；K——計(jì)算載荷（N·mm） ；gT——節(jié)圓直徑（mm） ；d——摩擦力影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪為 1.1，從動(dòng)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（