三軸五檔變速器
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1、金杯小海獅X30三軸五檔變速器1 緒論1.1變速器的簡(jiǎn)介1.1.1手動(dòng)變速器(MT)手動(dòng)變速器(Manual Transmission,簡(jiǎn)稱MT, 又稱機(jī)械式變速器)采用齒輪組1,它的原理是用手撥動(dòng)變速桿改變變速器內(nèi)齒輪的嚙合位置,而改變傳動(dòng)比,以達(dá)到變速的目的?,F(xiàn)代轎車的手動(dòng)變速器大多為五擋的有級(jí)式齒輪傳動(dòng)變速器,由于大多采用同步器的原因,所以,噪音小,換擋方便。但是,手動(dòng)變速器在操縱時(shí)必須踩下離合,才能撥得動(dòng)變速桿。 曾有人預(yù)言,駕駛操作繁雜等缺點(diǎn),阻礙了汽車迅猛的發(fā)展,手動(dòng)變速器會(huì)在不久便會(huì)被淘汰,從事物發(fā)展的角度來(lái)說(shuō),的確有它的道理所在。但從目前市場(chǎng)的適用角度和需求來(lái)看,我認(rèn)為手動(dòng)變速
2、器暫時(shí)還不會(huì)離開太快。 首先,從微車的特性上來(lái)說(shuō),其他變速器的功用不能完全代替手動(dòng)變速器。以貨車為例,貨車用于運(yùn)輸,通常要裝載大量的貨物,面對(duì)如此高的重力,除了需要強(qiáng)勁的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力之外,還需要變速器的全力配合。大家都知道一擋功率最大,這樣,在起步的時(shí)候才有足夠大的牽引力將車帶動(dòng)。尤其是在爬坡路段,它的優(yōu)勢(shì)就更加明顯了。與其他新型的變速器相比較,它們雖然具有簡(jiǎn)便的操作等優(yōu)勢(shì),但這些優(yōu)勢(shì)卻十分欠佳。 其次,雖然自動(dòng)變速器和無(wú)級(jí)變速器已非常普遍,但是大多數(shù)年輕的司機(jī)還是喜歡手動(dòng),尤其是喜歡在超車時(shí)手動(dòng)變速器帶來(lái)的那種快速超越感。所以,一些中高級(jí)別的汽車(特別是轎車)也不敢果斷的換掉手動(dòng)變速器。還有一
3、個(gè)原因是,我國(guó)的汽車駕駛學(xué)校中大部分教練車都是使用的手動(dòng)變速器,除了經(jīng)濟(jì)性之外,關(guān)鍵是能夠讓學(xué)員打好扎實(shí)的基本功以及駕駛協(xié)調(diào)性。 第三,現(xiàn)在轎車已經(jīng)進(jìn)入了生活水平不斷提高的尋常百姓中,對(duì)于一般的家庭來(lái)說(shuō),經(jīng)濟(jì)適用型轎車最為合適。經(jīng)濟(jì)型轎車廠家采用性價(jià)比高的手動(dòng)變速器,請(qǐng)預(yù)覽后下載!這就使得經(jīng)濟(jì)適用型轎車占據(jù)著在中國(guó)車市銷量的大部分份額。例如,長(zhǎng)安、吉利、奇瑞等國(guó)內(nèi)廠家的經(jīng)濟(jì)型轎車都配備的手動(dòng)變速,而且各款車型基本上都是采用的5擋手動(dòng)變速。1.1.2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)油門踏板行程和車速變化而自動(dòng)變速。駕
4、駛者只需操作加速踏板控制車速即可。雖說(shuō)自動(dòng)變速汽車沒有離合器踏板,但自動(dòng)變速器里面有很多離合器,這些離合器能隨車速變化而自動(dòng)合閉或者分離,從而達(dá)到自動(dòng)變速的目的。 在中檔級(jí)別的汽車市場(chǎng)上,自動(dòng)變速器有著自己的一席之地。駕駛這種車型的用戶希望能夠操作簡(jiǎn)便,降低駕駛疲勞感,從而享受高速駕駛的帶來(lái)的愉悅。特別是在高速公路上,這個(gè)體現(xiàn)幾乎完美。況且,以重慶市的交通狀況來(lái)說(shuō),堵車更是家常便飯,有時(shí)要不斷的停停走走,像蝸牛般蠕動(dòng),司機(jī)如果使用手動(dòng)變速器,就會(huì)反復(fù)地踩離合并掛擋摘擋,繁瑣的操作,尤其對(duì)于新手和女式來(lái)說(shuō)更是有苦難言。使用自動(dòng)擋,就不會(huì)再有這樣麻煩了。 在市場(chǎng)上,這種汽車的銷售狀況還是十分可觀,
5、特別適合女性朋友,因?yàn)樗齻冃枰氖邱{車時(shí)的便捷性。然而,對(duì)于我國(guó)現(xiàn)在的不均勻道路的狀況,普及這種車型還是有相當(dāng)?shù)碾y度,因?yàn)樽詣?dòng)擋汽車的優(yōu)勢(shì)無(wú)法完全發(fā)揮出來(lái)。1.1.3手動(dòng)/自動(dòng)變速器(AMT)在了解了一些車友后,知道他們既希望擁有傳統(tǒng)的手動(dòng)變速器的駕駛樂趣,有時(shí)候又希望駕駛的便捷。這樣,手/自一體變速器應(yīng)運(yùn)而生。這種變速器第一次推出是在德國(guó)保時(shí)捷車廠的911車型上面,稱為Tiptronic。它解放了高性能跑車受傳統(tǒng)自動(dòng)擋的束縛,讓駕駛者享受了手動(dòng)換擋的無(wú)盡樂趣。這種車型在擋位上面設(shè)有 “-”和“+”選擇擋位。當(dāng)撥擋桿選擇D擋時(shí),可自由選擇加檔(+)或減擋(-),和手動(dòng)擋操作一樣。自動(dòng)手動(dòng)變速系
6、統(tǒng)向駕駛者提供的兩種駕駛方式,既可以滿足手動(dòng)擋的駕駛樂趣,又可以在擁堵的交通道路中切換成自動(dòng)擋,這種變速方式也非常適合我國(guó)的道路現(xiàn)狀。并且,這種變速器十分適合那些夫妻雙方都會(huì)駕車的家庭,既滿足了男性駕駛者喜愛手動(dòng)擋的樂趣,又兼顧了女性駕駛者駕駛簡(jiǎn)捷的要求,可謂請(qǐng)預(yù)覽后下載!真正的“夫妻擋”。雖然這種二合一的配置技術(shù)含量要求比較高,但這類汽車在價(jià)格上也并不是高得離譜,比如長(zhǎng)安CS35、起亞K2、捷達(dá)2013款等等,這些“二合一”的車型價(jià)格均在8-9萬(wàn)元左右,這個(gè)價(jià)格大眾還是比較能夠接受的。所以,手動(dòng)/自動(dòng)變速器的汽車銷售上面還是有相當(dāng)大優(yōu)勢(shì)。因此,這類型的變速器的市場(chǎng)還是比較比較廣闊。1.1.4
7、無(wú)級(jí)變速器(CVT)當(dāng)今,汽車產(chǎn)業(yè)以其迅猛的速度發(fā)展著,然而,用戶對(duì)于汽車性能的要求也是越來(lái)越高。汽車變速器的發(fā)展也并沒有停滯不前,無(wú)級(jí)變速器成了人們的“終極”追求。無(wú)級(jí)變速器最早由荷蘭人范多尼斯(VanDoornes)發(fā)明。無(wú)級(jí)變速系統(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)比可以隨意變化,沒有換擋的突跳感覺2。它能克服普通自動(dòng)變速器“突然換擋”、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點(diǎn)3。通常有些朋友錯(cuò)誤的將自動(dòng)變速器稱為無(wú)級(jí)變速器,雖然它們有共同之處,但是,自動(dòng)變速器是有級(jí)式傳動(dòng)比,只有換擋是自動(dòng)的,一般自動(dòng)變速器有27個(gè)擋。而無(wú)級(jí)變速器能在一定范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)的速
8、度比變化,并可以將幾個(gè)常用的速度比選定為常用的“擋”。配備這種變速器的發(fā)動(dòng)機(jī)可在任何轉(zhuǎn)速下自動(dòng)獲得最適合的傳動(dòng)比。從市場(chǎng)需求分析,雖然無(wú)級(jí)變速器的技術(shù)含量相比其他變速器較高,但是,也已經(jīng)裝配到了普通的家庭轎車之上。1.2變速器的確定與設(shè)計(jì)車型參數(shù)本設(shè)計(jì)就是根據(jù)金杯小海獅X30車型而開展的,變速器依舊是采用經(jīng)典的手動(dòng)變速器,而設(shè)計(jì)中所采用的相關(guān)參數(shù)均來(lái)源于此種車型:最高時(shí)速:135km/h 輪胎型號(hào):175/70 R14 總質(zhì)量: ma=1860Kg 請(qǐng)預(yù)覽后下載!最大扭矩:105Nm/3200r/min 最大功率:60kw/5500r/min 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速: nT=3200r/min 2 變速器傳
9、動(dòng)機(jī)構(gòu)布置方案的確定2.1變速器結(jié)構(gòu)方案的確定2.1.1變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇有級(jí)變速器與無(wú)級(jí)變速器相比,其制造低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,具有高的傳動(dòng)效率(=0.93),因此,在各類汽車上均得到廣泛的應(yīng)用。 設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車的使用條件及要求確定變速器的傳動(dòng)比范圍、擋數(shù)及各擋的傳動(dòng)比,因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性和動(dòng)力性都有重要的直接影響。傳動(dòng)比范圍是變速器低擋傳動(dòng)比與高擋傳動(dòng)比的比值。汽車行駛的道路狀況愈多樣,發(fā)動(dòng)機(jī)的功率與汽車質(zhì)量之比愈小,則變速器的傳動(dòng)比范圍也應(yīng)愈大。目前,轎車變速器的傳動(dòng)比范圍為3.04.5;一般用途的貨車和輕型以上的客車為5.08.0;越野車與牽引車傳動(dòng)比10.02
10、0.04。通常,有級(jí)變速器具有4、5個(gè)前進(jìn)擋;重型載貨汽車和重型越野汽車則采用多擋變速器,其前進(jìn)擋位數(shù)多達(dá)616個(gè)甚至20個(gè)4。變速器擋位數(shù)的增多可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率利用效率、汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性及平均車速,從而可提高汽車的運(yùn)輸效率,降低運(yùn)輸成本。但采用手動(dòng)的機(jī)械式操縱機(jī)構(gòu)時(shí),要實(shí)現(xiàn)迅速、無(wú)聲換擋,對(duì)于多于5個(gè)前進(jìn)擋的變速器來(lái)說(shuō)是相當(dāng)困難的。因此,直接操縱式變速器擋位數(shù)的上限為5擋。多于5個(gè)前進(jìn)擋將使操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜化,或者需要加裝具有獨(dú)立操縱機(jī)構(gòu)的副變速器,后者僅用于一定行駛工況。某些轎車和貨車的變速器,采用僅在好路和空載行駛時(shí)才使用的超速擋??梢愿浞值乩冒l(fā)動(dòng)機(jī)功率,降低單位行駛里程的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸總
11、轉(zhuǎn)數(shù),因而會(huì)減少發(fā)動(dòng)機(jī)的磨損,降低燃料消耗。但與傳動(dòng)比為1的直接擋比較,采用超速擋會(huì)降低傳動(dòng)效率。請(qǐng)預(yù)覽后下載!有級(jí)變速器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案有關(guān),包括傳遞動(dòng)力的齒輪副數(shù)目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。三軸式和兩軸式變速器得到的最廣泛的應(yīng)用。三軸式變速器如圖2-1所示,其第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各擋齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合,且第一、第二軸同心。將第一、第二軸直接連接起來(lái)傳遞扭矩則稱為直接擋。此時(shí),齒輪、軸承及中間軸均不承載,而第一、第二軸也傳遞轉(zhuǎn)矩。因此,直接擋的傳遞效率高,磨損及噪音也最小,這是三軸式變速器的主要優(yōu)點(diǎn)。其他
12、前進(jìn)擋需依次經(jīng)過兩對(duì)齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩。因此。在齒輪中心距(影響變速器尺寸的重要參數(shù))較小的情況下仍然可以獲得大的一擋傳動(dòng)比,這是三軸式變速器的另一優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是:處直接擋外其他各擋的傳動(dòng)效率有所下降。 圖2-1 轎車中間軸式變速器1第一軸;2第二軸;3中間軸兩軸式變速器如圖2-2所示。與三軸式變速器相比,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊且除最到擋外其他各擋的傳動(dòng)效率高、噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)的布置,因?yàn)檫@種布置使汽車的動(dòng)力-傳動(dòng)系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質(zhì)量降低6%10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動(dòng)系的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。如圖所示,兩軸式變速器的第二軸(即輸出軸)與主減速器主動(dòng)齒輪做成一體,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)
13、縱置時(shí),主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪;當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)橫置時(shí)則可用圓柱齒輪,從而簡(jiǎn)化了降低了成本。除倒擋常用滑動(dòng)齒輪(直齒圓柱齒輪)外,其他擋均采用常嚙合斜齒輪傳動(dòng);個(gè)擋的同步器多裝在第二軸上,這是因?yàn)橐徽?qǐng)預(yù)覽后下載!擋的主動(dòng)齒輪尺寸小,裝同步器有困難;而高擋的同步器也可以裝在第一軸的后端,如圖示。兩軸式變速器沒有直接擋,因此在高擋工作時(shí),齒輪和軸承均承載,因而噪聲比較大,也增加了磨損,這是它的缺點(diǎn)。另外,低擋傳動(dòng)比取值的(ig=4.04.5)也受到較大限制,但這一缺點(diǎn)可通過減小各擋傳動(dòng)比同時(shí)增大主減速比來(lái)取消。圖2-2 兩軸式變速器1-第一軸;2第二軸;3同步器圖2-3、圖2-4、圖2-5分別示
14、出了幾種中間軸式四,五,六擋變速器傳動(dòng)方案。它們的共同特點(diǎn)是:變速器第一軸和第二軸的軸線在同一直線上,經(jīng)嚙合套將它們連接得到直接擋。使用直接擋,變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載,發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出,此時(shí)變速器的傳動(dòng)效率高,可達(dá)90%以上,噪聲低,齒輪和軸承的磨損減少因?yàn)橹苯訐醯睦寐矢哂谄渌鼡跷唬蚨岣吡俗兯倨鞯氖褂脡勖?;在其它前進(jìn)擋位工作時(shí),變速器傳遞的動(dòng)力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸,中間軸和第二軸上的兩對(duì)齒輪傳遞,因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離(中心距)不大的條件下,一擋仍然有較大的傳動(dòng)比;擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動(dòng),擋位低的齒輪(一擋)可以采用或不采用常嚙合
15、齒輪傳動(dòng);多數(shù)傳動(dòng)方案中除一擋以外的其他擋位的換擋機(jī)構(gòu),均采用同步器或嚙合套換擋,少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或嚙合套換請(qǐng)預(yù)覽后下載!擋,還有各擋同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接擋以外的其他擋位工作時(shí),中間軸式變速器的傳動(dòng)效率略有降低,這是它的缺點(diǎn)。在擋數(shù)相同的條件下,各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對(duì)數(shù),換擋方式和到擋傳動(dòng)方案上有差別。圖2-3 中間軸式四擋變速器傳動(dòng)方案如圖2-3中的中間軸式四擋變速器傳動(dòng)方案示例的區(qū)別:圖2-3a、b所示方案有四對(duì)常嚙合齒輪,倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋;圖2-3c所示傳動(dòng)方案的一,二,三,四擋用常嚙合齒輪傳動(dòng),而倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋。圖2-4a
16、所示方案,除一,倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋外,其余各擋為常嚙合齒輪傳動(dòng)。圖2-4b、c、d所示方案的各前進(jìn)擋,均用常嚙合齒輪傳動(dòng);圖2-4d所示方案中的倒擋和超速擋安裝在位于變速器后部的副箱體內(nèi),這樣布置除可以提高軸的剛度,減少齒輪磨損和降低工作噪聲外,還可以在不需要超速擋的條件下,很容易形成一個(gè)只有四個(gè)前進(jìn)擋的變速器。 圖2-4 中間軸式五擋變速器傳動(dòng)方案請(qǐng)預(yù)覽后下載!圖2-5a 所示方案中的一擋、倒擋和圖b所示方案中的倒擋用直齒滑動(dòng)齒輪換擋,其余各擋均用常嚙合齒輪。圖2-5 中間軸式六擋變速器傳動(dòng)方案以上各種方案中,凡采用常嚙合齒輪傳動(dòng)的擋位,其換擋方式可以用同步器或嚙合套來(lái)實(shí)現(xiàn)。同一變速器中
17、,有的擋位用同步器換擋,有的擋位用嚙合套換擋,那么一定是擋位高的用同步器換擋,擋位低的用嚙合套換擋。由于本設(shè)計(jì)的是微面車型,屬于發(fā)動(dòng)機(jī)中置后輪驅(qū)動(dòng)的布置形式,同時(shí)考慮到制造成本以及便于用戶維護(hù)等因素,再結(jié)合變速器的特點(diǎn),現(xiàn)選用三軸式變速器。2.1.2倒擋傳動(dòng)方案圖2-6為常見的倒擋布置方案。圖2-6b所示方案的優(yōu)點(diǎn)是換倒擋時(shí)利用了中間軸上的一擋齒輪,因而縮短了中間軸的長(zhǎng)度。但換擋時(shí)有兩對(duì)齒輪同時(shí)進(jìn)入嚙合,使換擋困難。圖2-6c所示方案能獲得較大的倒擋傳動(dòng)比,缺點(diǎn)是換擋程序不合理。圖2-6d所示方案針對(duì)前者的缺點(diǎn)做了修改,因而取代了圖2-6c所示方案。圖2-6e所示方案是將中間軸上的一,倒擋齒輪
18、做成一體,將其齒寬加長(zhǎng)。圖2-6f所示方案適用于全部齒輪副均為常嚙合齒輪,換擋更為輕便。為了充分利用空間,縮短變速器軸向長(zhǎng)度,有的貨車倒擋傳動(dòng)采用圖2-6g所示方案。其缺點(diǎn)是一,倒擋須各用一根變速器撥叉軸,致使變速器上蓋中的操縱機(jī)構(gòu)復(fù)雜一些。請(qǐng)預(yù)覽后下載!圖2-6 變速器倒擋傳動(dòng)方案與前進(jìn)擋位比較,倒擋使用率不高,而且都是在停車狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)換倒擋,故多數(shù)方案均采用直齒滑動(dòng)齒輪方式倒擋。變速器的一擋或倒擋因傳動(dòng)比大,工作時(shí)在齒輪上作用的力也增大,并導(dǎo)致變速器軸產(chǎn)生較大的撓度和轉(zhuǎn)角,使工作齒輪嚙合狀態(tài)變壞,最終表現(xiàn)出齒輪磨損加快和工作噪聲增加。為此,一擋與倒擋,都應(yīng)當(dāng)布置在靠近軸的支承處,以便改善上
19、述不良狀況,本設(shè)計(jì)采用如下方案(見圖2-7)。圖2-7 倒擋布置2.2 零、部件結(jié)構(gòu)方案的分析變速器的設(shè)計(jì)方案必需滿足使用性能、制造條件、維護(hù)方便及三化等要求。在確定變速器結(jié)構(gòu)方案時(shí),也要考慮齒輪型式、換擋結(jié)構(gòu)型式、軸承型式、潤(rùn)滑和密封等因素。2.2.1齒輪型式與直齒圓柱齒輪比較,斜齒圓柱齒輪有使用壽命長(zhǎng),工作時(shí)噪聲低等優(yōu)點(diǎn);缺點(diǎn)是制造時(shí)稍復(fù)雜,工作時(shí)有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪,盡管這樣會(huì)使常嚙合齒輪數(shù)增加,并導(dǎo)致變速器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于低擋和倒擋。本設(shè)計(jì)中除一、倒擋外,其余均采用斜齒輪傳動(dòng)。2.2.2換擋結(jié)構(gòu)型式換擋結(jié)構(gòu)分為直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器三
20、種。請(qǐng)預(yù)覽后下載!直齒滑動(dòng)齒輪換擋的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊,但由于換擋不輕便、換擋時(shí)齒端面受到很大沖擊、導(dǎo)致齒輪早期損壞、滑動(dòng)花鍵磨損后易造成脫擋、噪聲大等原因,除一擋、倒擋外很少采用。本設(shè)計(jì)中一擋與倒擋采用直齒滑動(dòng)換擋。嚙合套換擋型式一般是配合斜齒輪傳動(dòng)使用的。由于齒輪常嚙合,因而減少了噪聲和動(dòng)載荷,提高了齒輪的強(qiáng)度和壽命。嚙合套有分為內(nèi)齒嚙合套和外齒嚙合套,視結(jié)構(gòu)布置而選定,若齒輪副內(nèi)空間允許,采用內(nèi)齒結(jié)合式,以減小軸向尺寸。結(jié)合套換擋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但還不能完全消除換擋沖擊,目前在要求不高的擋位上常被使用。采用同步器換擋可保證齒輪在換擋時(shí)不受沖擊,使齒輪強(qiáng)度得以充分發(fā)揮,同時(shí)操縱輕便,縮短了換擋
21、時(shí)間,從而提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性和行駛安全性,此外,該種型式還有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造精度要求高,軸向尺寸有所增加,銅質(zhì)同步環(huán)的使用壽命較短。目前,同步器廣泛應(yīng)用于各式變速器中。本設(shè)計(jì)也采用同步器換擋。2.2.3自動(dòng)脫擋自動(dòng)脫擋是變速器的主要障礙之一。為解決這個(gè)問題,除工藝上采取措施外,在結(jié)構(gòu)上,目前比較有效的方案有以下幾種:1) 將嚙合套做得長(zhǎng)一些(如圖2-8a)或者兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開(圖2-8b),這樣在嚙合時(shí)使接合齒端部超過被接合齒約13mm。使用中因接觸部分?jǐn)D壓和磨損,因而在接合齒端部形成凸肩,以阻止自動(dòng)脫擋。 此段切薄 請(qǐng)預(yù)覽后下載!a b圖2-8 防止自
22、動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)措施 圖2-9 防止自動(dòng)脫擋的結(jié)構(gòu)措施2)將嚙合套齒座上前齒圈的齒厚切薄(0.30.6mm),這樣,換擋后嚙合套的后端面便被后齒圈的前端面頂住,從而減少自動(dòng)脫擋(圖2-9)。3)將接合齒的工作面加工成斜齒面,形成倒錐角(一般傾斜2030),使接合齒面產(chǎn)生阻止自動(dòng)脫擋的軸向力。這種結(jié)構(gòu)方案比較有效,用較多。在本設(shè)計(jì)中所采用的是直齒滑動(dòng)齒輪換擋與鎖環(huán)式同步器換擋相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)換擋。鎖環(huán)式同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的,但它可以從結(jié)構(gòu)上保證結(jié)合套與待嚙合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸,以免齒間沖擊和發(fā)生噪聲。同步器的結(jié)構(gòu)如圖2-10所示:圖2-10 鎖環(huán)式同步器l、4-同步環(huán);2-
23、同步器齒鼓;3-接合套;5-彈簧;6滑塊;7-止動(dòng)球;8-卡環(huán);9輸出軸;10、11-齒輪2.2.4變速器軸承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,滑動(dòng)軸套等。至于何處應(yīng)當(dāng)采用何種軸承,是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點(diǎn)不同而不同。汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊,尺寸小,采用尺寸大些的軸承結(jié)構(gòu)受限制,常在布置上有困難。如變速器的第二軸前端支撐在第一軸常嚙合齒輪的內(nèi)腔中,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。變速器第一軸前端支撐在飛輪的內(nèi)腔里,因有足夠大的空間常采用球軸承來(lái)承受軸向力。作用在第一軸常嚙合齒輪上的軸向力,經(jīng)第一軸后部軸承傳給變速器殼體,此處常采用軸承
24、外圈有擋圈的球軸承。第二軸后端常采用球軸承,以承受軸向力和徑向力。中間軸上齒輪工作時(shí)產(chǎn)生的軸向力,原則上由前或后軸承來(lái)承受都可以;但當(dāng)在殼體前端面布置軸承蓋有困難的時(shí)候,必須由后端軸承承受軸向力,前端采用圓柱滾子軸承來(lái)承受徑向力。變速器內(nèi)采用圓錐滾子軸承雖然直徑小,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,磨損后軸承易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點(diǎn),所以不適用于線性膨脹系數(shù)較大的鋁合金殼體。請(qǐng)預(yù)覽后下載!變速器第一軸、第二軸的后部軸承以及中間軸前、后軸承,按直徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。軸承的直徑根據(jù)變速器中心距確定,并要保證殼體后壁兩軸承孔之間的距離不
25、小于620mm,下限適用于輕型車和轎車。滾針軸承、滑動(dòng)軸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。滾針軸承有滾動(dòng)摩擦損失小,傳動(dòng)效率高,徑向配合間隙小,定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高,有利于齒輪嚙合等優(yōu)點(diǎn)?;瑒?dòng)軸套的徑向配合間隙大,易磨損,間隙增大后影響齒輪的定位和運(yùn)轉(zhuǎn)精度并使工作噪聲增加。滑動(dòng)軸套的優(yōu)點(diǎn)是制造容易,成本低。3 變速器主要參數(shù)的確定3.1變速器主要參數(shù)的選擇3.1.1擋數(shù)近年來(lái),為了降低油耗,變速器的擋數(shù)有增加的趨勢(shì)。目前,微面車一般用45個(gè)擋位的變速器。本設(shè)計(jì)也采用5個(gè)擋位。3.1.2傳動(dòng)比初選傳動(dòng)比:設(shè)五擋為直接擋,則:=1 = 0.377 (3.1)請(qǐng)預(yù)覽后下載!式中
26、: 最高車速 發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率轉(zhuǎn)速 車輪半徑 變速器最大傳動(dòng)比 主減速器傳動(dòng)比/ =1.42.0 (3.2)則 =(1.42.0)3200=44806400r/min =9549 (式中=1.11.3,取=1.2) (3.3)所以,=9549=60027090r/min汽油機(jī)的轉(zhuǎn)速在50006500 r/min 取 =6000r/min主減速器傳動(dòng)比 :=0.377=0.377=5.027單面主減速器,當(dāng)6時(shí),取=95%, 乘用車在3.04.5范圍,=96%, =95%96%=91.2%最大傳動(dòng)比的選擇:滿足最大爬坡度根據(jù)汽車行駛方程式: (3.4)汽車以一擋在無(wú)風(fēng)、干砂路面行駛,公式簡(jiǎn)化為:請(qǐng)
27、預(yù)覽后下載! (3.5) 即,式中:G作用在汽車上的重力,汽車質(zhì)量,重力加速度,=18609.8=18228N;發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩,=105N.m;主減速器傳動(dòng)比,=5.027;傳動(dòng)系效率,=91.2%;車輪半徑,=0.3m;滾動(dòng)阻力系數(shù),對(duì)于貨車取=0.02;爬坡度,取=16.7=3.482滿足附著條件。 (3.6)在瀝青混凝土干路面,=0.70.8,取=0.75即=5.112由得:3.4825.112;又因?yàn)槌擞密?3.04.5;所以,取=4.5 其它各擋傳動(dòng)比的確定: 按等比級(jí)數(shù)原則,一般汽車各擋傳動(dòng)比大致符合如下關(guān)系: (3.7)請(qǐng)預(yù)覽后下載!式中:常數(shù),即各擋之間的公比。因此,各擋的傳動(dòng)
28、比有:,=1.456所以,其他各擋傳動(dòng)比為:=3.09,=2.12,=1.4563.1.3中心距初選中心距時(shí),可根據(jù)下述經(jīng)驗(yàn)公式 (3.8)式中:變速器中心距(mm);中心距系數(shù),乘用車:=8.99.3,發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩, =105(N.m);變速器一擋傳動(dòng)比,=4.5;變速器傳動(dòng)效率,取96% ;則,=68.3871.46(mm)初選中心距=70mm。3.1.4齒輪參數(shù)(1)齒輪模數(shù)乘用車模數(shù)取值為2.03.5mm,本設(shè)計(jì)中一擋與倒擋直齒輪模數(shù)m=3mm,其余各擋斜齒輪模數(shù)m=2.5mm(2)齒形、壓力角、螺旋角汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表3-1選取。表3-1 汽車變速器齒輪的齒
29、形、壓力角與螺旋角項(xiàng)目 齒形壓力角螺旋角請(qǐng)預(yù)覽后下載!車型 轎車 高齒并修形的齒形14.5,15,1616.52545一般貨車 GB1356-78規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形202030重型車同上 低擋、倒擋齒輪22.5,25小螺旋角壓力角較小時(shí),重合度大,傳動(dòng)平穩(wěn),噪聲低;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)轎車,為加大重合度以降低噪聲,取小些;對(duì)貨車,為提高齒輪承載力,取大些。在本設(shè)計(jì)中變速器齒輪壓力角取20,嚙合套或同步器取30;斜齒輪常嚙合齒輪為25,其余各擋斜齒輪均為22 。應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時(shí)應(yīng)力求使中間軸上的軸向力相互抵消。為此,中間軸上的全部齒輪一律取右旋,而第一軸和第二
30、軸上的的斜齒輪取左旋,其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受。(3)齒寬b齒輪寬度b的大小直接影響著齒輪的承載能力,b加大,齒的承載能力增高。但試驗(yàn)表明,在齒寬增大到一定數(shù)值后,由于載荷分配不均勻,反而使齒輪的承載能力降低。所以,齒寬的選擇既要考慮變速器的質(zhì)量小、軸向尺寸緊湊,又要保證齒輪強(qiáng)度和工作平穩(wěn)性。通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來(lái)確定齒寬b: 式中 :齒寬系數(shù),直齒齒輪取4.47.0,斜齒輪取7.08.6;法面模數(shù)。使接觸線長(zhǎng)度增加,接觸應(yīng)力降低,以提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性和齒輪壽命。常嚙合齒輪副:中間軸上的齒輪b=18mm,對(duì)應(yīng)一軸齒輪b=24mm;一擋:中間軸上齒輪b=20mm,對(duì)應(yīng)的一擋齒輪b=22mm;二擋:
31、中間軸上齒輪b=20mm, 對(duì)應(yīng)的二擋齒輪b=20mm;三擋:中間軸上齒輪b=18mm, 對(duì)應(yīng)的三擋齒輪b=18mm;四擋:中間軸上齒輪b=18mm, 對(duì)應(yīng)的三擋齒輪b=18mm;倒擋:b=20mm,b=20mm。3.2 各擋傳動(dòng)比及其齒輪齒數(shù)的確定請(qǐng)預(yù)覽后下載!在初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后,可根據(jù)預(yù)先確定的變速器擋數(shù)、傳動(dòng)比和結(jié)構(gòu)方案來(lái)分配各擋齒輪的齒數(shù)。下面結(jié)合本設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)明分配各擋齒數(shù)的方法。3.2.1確定一擋齒輪的齒數(shù) 確定一擋直齒輪的齒數(shù),一擋傳動(dòng)比: (3.9) 圖3-1 變速器示意圖為了確定Z9和Z10的齒數(shù),先求其齒數(shù)和: (3.10)其中, A =70mm、m =3;故
32、有 。 當(dāng)乘用車為三軸式的變速器時(shí),Z10在1517之間選擇,此處取Z10=16,則可得出=30.67(取整為31)。上面根據(jù)初選的A及m計(jì)算出的可能不是整數(shù),將其調(diào)整為整數(shù)后,可以看出中心距有了變化,這時(shí)應(yīng)從及齒輪變位系數(shù)反過來(lái)計(jì)算中心距A,再以這個(gè)修正后的中心距作為以后計(jì)算的依據(jù)。這里修正為47,則反推出A=70.5mm 。3.2.2確定常嚙合齒輪副的齒數(shù)求出常嚙合斜齒輪齒輪的傳動(dòng)比: (3.11) 由已經(jīng)得出的數(shù)據(jù)可確定: 請(qǐng)預(yù)覽后下載!而常嚙合齒輪的中心距與一擋齒輪的中心距相等 (3.12) 由此可得: 而根據(jù)已求得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出: 與聯(lián)立可得:=15、=36。則可算出實(shí)際螺旋角=25
33、.28 。 3.2.3確定其他擋位的齒數(shù)二擋傳動(dòng)比: (3.13) 故有: 對(duì)于斜齒輪, (3.14) 故有: 聯(lián)立得:。則,實(shí)際螺旋角=22.78按同樣的方法可分別計(jì)算出:三擋齒輪 ;四擋齒輪 ,實(shí)際螺旋角=22.783.2.4確定倒擋齒輪的齒數(shù)倒擋齒輪選用的模數(shù)與一擋相同,倒擋齒輪的齒數(shù)一般在2123之間,初選后,可計(jì)算出中間軸與倒擋軸的中心距。初選 =22, (3.15)=57mm請(qǐng)預(yù)覽后下載!為保證倒擋齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉,齒輪11和10的齒頂圓之間應(yīng)保持有0.5mm以上的間隙,則齒輪11的齒頂圓直徑應(yīng)為:, (3.16)則:De11=2B,1De10=71mmZ12=21.3
34、(取整為21) 倒擋軸與第二軸的中心距: =78mm。3.3各擋齒輪幾何參數(shù)(1)一擋直齒輪幾何參數(shù)=3mm, Z9=31,Z10 =16,=20 ,=0,A,=70.5mm分度圓直徑 d9=Z9m=93mm d10=Z10m=48mm齒頂高 ha9=ha10=ha*m=3mm 齒根高 hf9=hf10=(ha*+c*)=3.75mm齒全高 h9=h10=(2ha*+c*)=6.75mm齒頂圓直徑 da9=(Z9+2ha*)=99mm da10=54mm齒根圓直徑 df9=(Z9-2ha*-2c*)m=85.5mm df10=40.5mm(2)常嚙合斜齒輪幾何參數(shù)=2.5mm,=15,=36,
35、 =20,=25,=70.5mm=0.37,=-0.37端面模數(shù) =2.76mm端面壓力角 =21.925端面嚙合角 =22.086分度圓直徑 =41.47mm,=99.53mm齒頂高 ha1=mn(ha+1)=3.425mm ha2=mn(ha+2)=1.575mm齒根高 hf1=(ha+c-1)=2.2mm hf2=(ha+c-2)=4.05mm請(qǐng)預(yù)覽后下載!齒全高 5.625mm齒頂圓直徑 da1=d1+2ha1=48.32mm da2=d2+2ha2=102.68mm齒根圓直徑 df1=d1-2hf1=37.07mm df2=d2-2hf2=91.43mm(3)二擋斜齒輪幾何參數(shù)=2.
36、5mm,=29,=23, =20,=22,=70.5mm變位系數(shù) =0.34, =-0.11,端面模數(shù) =2.696mm端面壓力角 = 21.43端面嚙合角 =22.24理論中心距 A=70.10mm中心距變動(dòng)系數(shù) =0.16變位系數(shù)之和 =0.37齒頂降低系數(shù) =0.21分度圓直徑 d7=mnZ7cos=78.63mm, d8=mnZ8cos=62.36mm齒頂高 ha7=mn(ha+1-n)=2.825mm ha8=mn(ha+2-n)=1.7mm齒根高 hf7=mn(ha+c-1)=2.275mm hf8=mn(ha+c-2)=3.4mm齒全高 5.1mm齒頂圓直徑 da7=d7+2ha
37、7=84.73mm da8=d8+2ha8=67.56mm齒根圓直徑 df7=d7-2hf7=74.53mm df8=d8-2hf8=57.36mm(4)三擋斜齒輪幾何參數(shù)=2.5mm,=24,=28, =20,=22,=70.5mm變位系數(shù) =0.34, =0.29端面模數(shù) =2.696mm請(qǐng)預(yù)覽后下載!端面壓力角 =21.43端面嚙合角 =22.24理論中心距 A=70.10mm中心距變動(dòng)系數(shù) =0.16 變位系數(shù)之和 =0.58齒頂降低系數(shù) =0.42分度圓直徑 d5=mnZ5cos=65.08mm,d8=mnZ8cos =75.92mm齒頂高 ha5=mn(ha+1-n)=2.3mm
38、ha6=mn(ha+2-n)=2.175mm齒根高 hf5=mn(ha+c-1)=2.275mm hf6=mn(ha+c-2)=2.4mm齒全高 4.575mm齒頂圓直徑 da5=d5+2ha5=69.68mm da6=d6+2ha6=80.27mm齒根圓直徑 df5=d5+2hf5=60.53mm df6=d6+2hf6=71.12mm(5)四擋斜齒輪幾何參數(shù)=2.5mm,=19,=33, =20,=22,=70.5mm變位系數(shù) =0.19, =0.52端面模數(shù) =2.696mm端面壓力角 =21.43端面嚙合角 =22.24理論中心距 A=70.1mm齒頂降低系數(shù) =0.42分度圓直徑 d
39、3=mnZ3cos=51.52mm,d4=mnZ4cos =89.48mm齒頂高 ha3=mn(ha+1-n)=1.75mm ha4=mn(ha+2-n)=2.75 mm齒根高 hf3=mn(ha+c-1)=2.825mm hf4=mn(ha+c-2)=1.825mm齒全高 4.575mm 請(qǐng)預(yù)覽后下載!齒頂圓直徑 da3=d3+2ha3=55.02mm da4=d4+2ha4=94.98mm齒根圓直徑 da3=d3+2ha3=45.87mm da4=d4+2ha4=85.83mm(6)倒擋齒輪幾何參數(shù) =3mm,Z11=22 , Z12=21 , =20,=0分度圓直徑 d11=Z11*m=
40、66mm d12=Z12*m=63mm齒頂高 ha11=ha12=ha*m=3mm 齒根高 hf11=hf12=(ha*+c*)=3.75mm齒全高 h11=h12=(2ha*+c*)=6.75mm齒頂圓直徑 da11=(Z11+2ha*)=72mm da12=69mm齒根圓直徑 df11=(Z11-2ha*-2c*)m=58.5mm df12=55.5mm4 變速器齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與材料的選擇4.1齒輪的損壞原因及形式齒輪的損壞形式分三類:輪齒折斷、齒面疲勞剝落和移動(dòng)換擋齒輪端部破壞。輪齒折斷分兩種:輪齒受足夠大的沖擊載荷作用,造成輪齒彎曲折斷;輪齒再重復(fù)載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋,裂紋擴(kuò)展深
41、度逐漸加大,然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的很少,后者出現(xiàn)的多。齒輪工作時(shí),一對(duì)相互嚙合,齒面相互擠壓,這時(shí)存在齒面細(xì)小裂縫中的潤(rùn)滑油油壓升高,并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展,然后齒面表層出現(xiàn)塊狀脫落形成齒面點(diǎn)蝕。他使齒形誤差加大,產(chǎn)生動(dòng)載荷,導(dǎo)致輪齒折斷。用移動(dòng)齒輪的方法完成換擋的抵擋和倒擋齒輪,由于換擋時(shí)兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度差,換擋瞬間在齒輪端部產(chǎn)生沖擊載荷,并造成損壞4.2齒輪的材料及熱處理請(qǐng)預(yù)覽后下載!現(xiàn)代汽車變速器齒輪大都采用滲碳合金鋼制造,使輪齒表層的高硬度與輪齒心部的高韌性相結(jié)合,以大大提高其接觸強(qiáng)度,彎曲強(qiáng)度及耐磨性。在選擇齒輪的材料及熱處理時(shí)也應(yīng)考慮到其機(jī)械加工性能及制造成本。
42、國(guó)產(chǎn)汽車變速器齒輪的常用材料是20CrMnTi,也有采用20Mn2TiB,20MnVB的。這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理,以提高表面硬度,細(xì)化材料晶粒。為消除內(nèi)應(yīng)力,還要進(jìn)行回火。變速器齒輪輪齒表面滲碳深度的推薦值如下:mn3.5 滲碳深度0.81.2mm3.5mn5 滲碳深度0.91.3mmmn5 滲碳深度1.01.6mm滲碳齒輪在淬火、回火后,要求輪齒的表面硬度為HRC5863,心部硬度為HRC3348。對(duì)于氰化齒輪,氰化層深度不應(yīng)小于0.2;表面硬度HRC4853。本設(shè)計(jì)變速器齒輪選用材料是20CrMnTi。4.3各軸轉(zhuǎn)矩的計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為105N.m,齒輪傳動(dòng)效率99%,離
43、合器傳動(dòng)效率99%,軸承傳動(dòng)效率96%。軸 =10599%96%=99.79N.m中間軸 =99.7996%99%36/15=227.62N.m軸 一擋 =227.620.960.9931/16=419.14N.m二擋 =227.620.960.9929/23=272.76N.m三擋 =227.620.960.9924/28=185.42N.m四擋 =227.620.960.9919/33=124.56N.m五擋 =394.990.960.99=375.40N.m請(qǐng)預(yù)覽后下載!倒擋 =227.62*(96%*99%)2*22/16*31/21=417.32N.m倒擋軸 =227.62*(96%
44、*99%)2*22/16=297.45N.m4.4齒輪的強(qiáng)度計(jì)算與校核4.4.1齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算1、直齒輪彎曲應(yīng)力圖4.1 齒形系數(shù)圖 (4.1)式中: 彎曲應(yīng)力(MPa);計(jì)算載荷(N.mm);應(yīng)力集中系數(shù),可近似取=1.65;摩擦力影響系數(shù),主、從動(dòng)齒輪在嚙合點(diǎn)上的摩擦力方向不同,對(duì)彎曲應(yīng)力的影響也不同;主動(dòng)齒輪=1.1,從動(dòng)齒輪=0.9;齒寬(mm);模數(shù);請(qǐng)預(yù)覽后下載!齒形系數(shù),如圖4.1。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),一、倒擋直齒輪許用彎曲應(yīng)力在400850MPa 。(1)倒擋齒輪11,12,的彎曲應(yīng)力 , =22,=21, =0.122,=0.138,=297.45
45、N.m,=227.62N.m=569.29MPa400850MPa=676.11MPa400850MPa (2)一擋齒輪彎曲應(yīng)力,=31, =16, =0.117,=0.167,T31 =419.14N.m,=227.62N.m=578.33MPa400850MPa=455.93MPa400850MPa2、斜齒輪彎曲應(yīng)力 (4.2)請(qǐng)預(yù)覽后下載!式中: 計(jì)算載荷(Nmm);法向模數(shù)(mm);齒數(shù);斜齒輪螺旋角();應(yīng)力集中系數(shù),=1.50;齒形系數(shù),可按當(dāng)量齒數(shù)在圖中查得;齒寬系數(shù)=7.5重合度影響系數(shù),=2.0。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),對(duì)乘用車常嚙合齒輪和高擋齒輪為18
46、0350MPa。(1)計(jì)算二擋齒輪7,8的彎曲應(yīng)力=210.42MPa180350MPa=291.32MPa180350MPa(2)計(jì)算三擋齒輪5,6的彎曲應(yīng)力 =178.14MPa180350MPa請(qǐng)預(yù)覽后下載!=188.60MPa180350MPa(3)計(jì)算四擋齒輪3,4的彎曲應(yīng)力 =172.31MPa180350MPa =148.14MPa180350MPa(4)計(jì)算常嚙合齒輪1,2的彎曲應(yīng)力=155.20MPa180350MPa=187.95MPa180350MPa4.4.2齒輪接觸應(yīng)力j (4.3)式中: 輪齒的接觸應(yīng)力(MPa);計(jì)算載荷(N.mm);節(jié)圓直徑(mm);節(jié)點(diǎn)處壓力角
47、(),齒輪螺旋角();齒輪材料的彈性模量(MPa);請(qǐng)預(yù)覽后下載!齒輪接觸的實(shí)際寬度(mm);、主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑(mm),直齒輪、,斜齒輪、;、主、從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑(mm)。將作用在變速器第一軸上的載荷作為計(jì)算載荷時(shí),變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見表4.1。彈性模量=20.6104 Nmm-2,齒寬表4.1變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一擋和倒擋190020009501000常嚙合齒輪和高擋13001400650700(1)計(jì)算一擋齒輪9,10的接觸應(yīng)力=8.21mm=15.90mm = =1203.85MPa19002000MPa =1182.29MPa1900
48、2000MPa(2)計(jì)算二擋齒輪7,8的接觸應(yīng)力請(qǐng)預(yù)覽后下載!=11.57mm=14.58mm = =1160.19MPa13001400MPa =1129.01MPa13001400MPa(3)計(jì)算三擋齒輪5,6的接觸應(yīng)力=14.08mm=12.07mm = =1047.61MPa13001400MPa =1074.61MPa13001400MPa(4)計(jì)算四擋齒輪3,4的接觸應(yīng)力請(qǐng)預(yù)覽后下載!=16.60mm=9.56mm = =972.20MPa13001400MPa =1054.25MPa13001400MPa (5)常嚙合齒輪1,2的接觸應(yīng)力=7.84mm=18.82mm = =10
49、09.14MPa13001400MPa =1037.02MPa13001400MPa(6)計(jì)算倒擋齒輪11,12的接觸應(yīng)力請(qǐng)預(yù)覽后下載!=11.29mm=10.78mm = =1251.07MPa19002000MPa =1120.16MPa19002000MPa5 變速器軸的強(qiáng)度計(jì)算與校核5.1各擋齒輪的受力計(jì)算(1)一擋齒輪9,10的受力N (2)二擋齒輪7,8的受力請(qǐng)預(yù)覽后下載! (3)三擋齒輪5,6的受力(4)四擋齒輪3,4的受力 請(qǐng)預(yù)覽后下載?。?)五擋齒輪1,2的受力 (6)倒擋齒輪11,12的受力 5.2變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸已知中間軸式變速器中心距=70.5mm,第二軸和中間軸中
50、部直徑,軸的最大直徑和支承距離的比值:對(duì)中間軸,=0.160.18;對(duì)第二軸,0.180.21。第一軸花鍵部分直徑(mm)可按式(5.1)初選請(qǐng)預(yù)覽后下載! (5.1)式中:經(jīng)驗(yàn)系數(shù),=4.04.6;發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩(N.m)。第一軸花鍵部分直徑=18.8721.7mm,取25mm;第二軸最大直徑取45mm;中間軸最大直徑=31.725mm取=38mm第二軸:;第一軸及中間軸:第二軸支承之間的長(zhǎng)度=171200mm取=173mm;中間軸支承之間的長(zhǎng)度中=200225mm取=210mm;倒擋軸支承之間的長(zhǎng)度L倒=103mm。令第二軸上一至四擋處各直徑分別為d21-d24 ,倒擋為d2R;中間軸上一
51、至五擋處各直徑分別為d31-d35 ,倒擋為d3R;倒擋軸上一擋與倒擋處直徑為d41,d42。5.3軸的校核5.3.1軸剛度校核若軸在垂直面內(nèi)撓度為,在水平面內(nèi)撓度為和轉(zhuǎn)角為,可分別用式(5.2)、(5.3)、(5.4)計(jì)算 (5.2) (5.3) (5.4) 式中:齒輪齒寬中間平面上的徑向力(N);齒輪齒寬中間平面上的圓周力(N);彈性模量(MPa),=2.06105MPa;請(qǐng)預(yù)覽后下載!慣性矩(mm4),對(duì)于實(shí)心軸,;軸的直徑(mm),花鍵處按平均直徑計(jì)算;、齒輪上的作用力距支座、的距離(mm);支座間的距離(mm)。軸的全撓度為mm。軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為=0.050.10m
52、m,=0.100.15mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過0.002rad。abLFr(1)第一軸常嚙合齒輪副,因距離支撐點(diǎn)近,負(fù)荷又小,通常撓度不大,可以不必計(jì)算(2)二軸的剛度一擋時(shí):N,N mm,43mm,62mm 105mm=0.019mm=0.05mm=0.000014rad0.002rad請(qǐng)預(yù)覽后下載!二擋時(shí):N,N 40mm,155mm,18mm 173mm=0.0018mm =0.0044mm=-0.00009rad0.002rad三擋時(shí):N,N mm,82mm,91mm 173mm=0.032mm =0.081mm=0.00004rad0.002rad四擋時(shí):N,N 25mm,58mm,118mm 173mm=0.0.5mm =0.1mm請(qǐng)預(yù)覽后下載!=0.0003rad0.002rad倒擋時(shí):N,N mm,90mm,15mm,105mm=0.005mm =0.014mm=-0.0003rad0.002rad(3)中間軸剛度abLFr一擋時(shí):9484.17N,3451.96N 30mm,49mm,54mm 103mm請(qǐng)預(yù)覽后下載!=0.01mm =0.026mm=-0.00002rad0.002rad 三擋時(shí):N,N mm,118mm,92mm 210mm=0.043mm =0.11mm=-0.000074rad0.002rad四擋時(shí):N,
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