基于ProE的中型車變速器設計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 01339828 或 11970985 摘 要 目前，許多變速器生產企業(yè)正在研發(fā)一些燃油經濟性更好、換擋性能更高的變速器，以滿足市場上的多層次需求。汽車變速器是通過改變傳動比、改變發(fā)動機曲軸的轉矩，適應在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅動輪牽引力及車速不同要求的需要。變速器是汽車傳動系中最重要的部件之一。變速器是用來改變發(fā)動機傳動到驅動輪上的轉矩和轉速，在汽車傳動系中扮演著至關重要的角色，因此必須重視對變速器的設計研究。 傳統(tǒng)的變速器零件設計包括了變速器傳動布置方案的確定、變速器主要參數的選擇、變速器齒輪的設計及校 核、變速器軸的設計及校核，由于變速器有較多的零件組成且零件之間的裝配關系較復雜因此變速器的設計需要較長的時間和反復的實驗。本設計是在傳統(tǒng)變速器重要零件設計的基礎上運用 軟件進行三維實體模型的創(chuàng)建 ,可實現(xiàn)變速器的輔助設計，能快速準確的設計出變速器各主要零部件并完成裝配。從而可以縮短設計周期，降低開發(fā)成本，增加模型可信度，提高產品的質量。 關鍵詞 ：變速器；設計；軸；校核；建模； 買文檔就送您 01339828 或 11970985 t to in as as to of on is by of is of is to to on in to a it is to to of of of of of as of of a is an in of on E to it a of So we 01339828 或 11970985 目 錄 摘要 . . 第 1章 緒論 .述 .內外研究現(xiàn)狀 . 2章 變速器傳動機構布置方案 .動機構布置方案分析 .動裝置布置方案分析 .章小結 . 3章 變速器主要參數的選擇 .數的選擇及各擋傳動比的確定 . 確定擋 數 . 確定主減速比 . 確定各擋傳動比 .心距 .輪參數 . 模數的選取 . 壓力角 . 螺旋角 .寬計算 .擋齒輪齒數的分配 . 確定一擋齒輪的齒數 . 對中心距進行修正 . 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數 . 修正螺旋角的值 . 確定其它各擋的齒數 . 確定倒擋的齒數 .文檔就送您 01339828 或 11970985 速器齒輪的幾何尺寸計算 . 直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 . 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 . 根據以上公式計算各齒輪參數 .速器輪齒強度計算 . 齒輪彎曲強度計算 . 齒輪接觸應力計算 . 變速器齒輪具體強度校核計算 .速器齒輪的材料及熱處理 .章小結 . 4章 變速器軸設計計算 .的 功用及要求 .尺寸的初選 .的結構形狀 .的強度和剛度的計算 . 計算各軸上 齒輪的圓周力與切向力 . 軸的剛度驗算 . 軸的強度驗算 .章小結 . 5章 變速器的同步器設計及其結構元件 .步器設計 . 慣性式同步器 . 同步器工作原理 . 主要參數的確定 .速器結構元件 . 變速器齒輪 . 變速器的軸 . 變速器殼體 .章小結 . 6章 應用 進行變速器的建模與裝配 .軟件簡介 .速器齒輪幾何模型的建立 .文檔就送您 01339828 或 11970985 齒圓柱齒輪的幾何模型建立 . 斜齒圓柱齒輪的幾何模型建立 .速器軸的幾何模型的建立 . 變速器第一軸的幾何模型建立 . 變速器中間軸的幾何模型建立 . 變速器第二軸的幾何模型建立 .速器其它附件幾何模型的建立 . 48 承的幾何模型建立 . 鍵的幾何模型建立 . 箱體的幾何模型建立 . 同步器接合套及花鍵轂的幾何模型建立 .速器零件模型的虛擬裝配 . 變速器軸上零件與軸的虛擬裝配 . 變速器的整體裝配 .章小結 .論 .考文獻 .謝 .錄 .文檔就送您 01339828 或 11970985 1 第 1 章 緒 論 述 汽車變速器的任務是傳遞動力 ,并在動力的傳遞過程中改變傳動比，以調節(jié)或變換發(fā)動機的特性，同時通過變速來適應不同的駕駛要求。由此可見，變速器在汽車傳動系中扮演著至關重要的角色。隨著科技的高速發(fā)展，人們對汽車性能的要求越來越高，汽車的性能、使用壽命、能源消耗、振動噪聲等在很大程度上取決于變速器的性能，因此必須重視對變速器的研究 1。 變速器由變速傳動機構和操縱機構組成，對變速器設計的基本要求如下： （ 1）保證汽車有必要的動 力性和經濟性； （ 2）設置有空擋，用來切斷發(fā)動機動力向驅動輪的傳輸； （ 3）設置倒擋，使汽車能倒退行駛； （ 4）設置動力輸出裝置，需要時能進行功率輸出； （ 5）換擋迅速、省力、方便； （ 6）工作可靠。汽車行駛過程中變速器不得有跳擋、亂擋及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； （ 7）變速器應有高的工作效率； （ 8） 變速器的工作噪音低。 除此之外，變速器還應當滿足輪廓尺寸和質量小、制造成本低、維修方便等要求。 滿足汽車有必要的動力性和經濟性指標，這與變速器的擋數、傳動比范圍和各擋傳動比有關 2。汽車工作的道路條件越復雜、比功 率越小，變速器的傳動比范圍越大。 內外研究現(xiàn)狀 虛擬樣機是建立在計算機上的原型系統(tǒng)或子系統(tǒng)模型，它在一定程度上具有與物理樣機相當的功能真實度。虛擬樣機技術，是 20 世紀 80 年代隨著計算機技術的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一項計算機輔助工程 (術。虛擬樣機技術強調系統(tǒng)的觀點，涉及產品全生命周期，支持對產品的全方位測試、分析與評估，強調不同領域的虛擬買文檔就送您 01339828 或 11970985 2 化的協(xié)同設計 3。制造生產商將虛擬樣機技術引入各自的產品開發(fā)中，大大簡化機械產品的開發(fā)過程，大幅縮短產品開發(fā)周期，提高產品的系統(tǒng)級性能，獲得最優(yōu)化和創(chuàng)新的 產品，取得了很好的經濟效益。 目前，許多變速器生產企業(yè)正在研發(fā)一些燃油經濟性更好、換擋性能更高的變速器，以滿足市場上的多層次需求。汽車變速器是通過改變傳動比、改變發(fā)動機曲軸的轉拒，適應在起步、加速、行駛以及克服各種道路阻礙等不同行駛條件下對驅動車輪牽引力及車速不同要求的需要。變速器是汽車傳動系中最主要的部件之一。傳統(tǒng)的變速器設計方法一般是根據性能要求利用經驗公式取值，然后驗算，如果不符合要求則根據經驗改變某些參數，繼續(xù)驗算，直至符合所有的條件與要求。這種設計方法計算量較大，而一般的經驗公式又較保守，對于不符 合要求時改變的參數有一定的局限性，導致結果過于保證安全性。產品笨重，而許多性能未必很好甚至變的較差。良好的性價比需要在降低成本的基礎上提高性能，并且零部件的限制條件也越來越多，傳統(tǒng)的經驗公式已經無法滿足新型變速器設計的要求。將虛擬樣機設計方法引入變速箱的設計是及其必要的。 究內容 研究變速器的組成及其工作原理，計算中間軸式變速器各部件的尺寸參數并驗證，利用相關公式及要求確定齒輪、軸、同步器、與軸承的相關參數并對齒輪軸、軸承進行強度校核。 對變速器結構元件、變速器殼體 進行設計。應用 軟件建立變 速器各部件的三維實體模型并利用其鏈接關系進行虛擬裝配。 擬解決的主要問題：變速器的基本結構及其工作原理需更深一步了解和研究 ,以免設計時造成結構或原理上的錯誤。由于確定參數的公式較復雜，所以在選擇和計算參數時要倍加認真以免帶來重算的麻煩。 的基本知識以及其繪制各種零件的操作方法和步驟需要參考相關資料進行練習和總結以免因 的操作不夠熟練而影響畢業(yè)設計的進程。 研究方法手段：先研究變速器的結構組成及其工作原理，然后對變速器的參數進行選擇和計算并對相關零部件進行強度校核?；仡?的基本知識和操 作方法，在買文檔就送您 01339828 或 11970985 3 中建立變速器各部件的模型然后利用各部件的鏈接關系進行虛擬裝配。 擬取得的成果的形式：完成變速器各零部件的計算、并校核。運用 軟件建立各零部件的三維實體模型，通過鏈接關系進行虛擬裝配，完成裝配圖、關鍵的零件圖一份。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 4 第 2 章 變速器傳動機構布置方案 動機構布置方案分析 汽車主要參數如下表 表 體設計中的汽車參數 動裝置布置方案分析 我們根據汽車總布置的要求、結構工藝性、變速器的徑向尺寸、變速器齒輪的壽命、變速器的傳動效率，選擇三軸式變速器 3。主要原因有：三軸式變速器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齒輪相嚙合，且第 一、二軸同心，將第一、二軸直接連接起來傳遞轉矩則稱為直接擋。此時，齒輪、軸承及中間軸均不承載，而第一、二軸也僅傳遞轉矩。因此，直接擋的傳動效率高，磨損及噪聲也最小，這是三軸式的主要優(yōu)點。其他前進擋需依次經過兩對齒輪傳遞轉矩。因此，在齒輪中心距（影響變速器的主要參數）較小的情況下依然可以獲得大的一擋傳動比，這是三軸式變速器的另一優(yōu)點。 額定總質量 9000質量 5000 重 4400 重 9400 長 8145寬 2470 高 2485 距 4700 大轉矩 353 N m 最大爬坡度 30% 離合器 單片，干式 軸荷分配 滿 載 空 載 前 35%，后 65% 前 45%，后 55% 最高車速 90km/h 發(fā)動機功率 99輪直徑 974文檔就送您 01339828 或 11970985 5 根據變速器在一擋和倒擋工作時有較大的力，所以變速器的低擋與倒擋，都應布置在靠近軸的支撐處，以減少軸的變形，保證齒輪重合度下降不多，然后按照從低擋到高擋順序布置各擋齒輪，這樣做既 能使軸有足夠大的剛性，又能保證容易裝載。 與直齒圓柱齒輪比較，斜齒圓柱齒輪有使用壽命長、工作時噪聲低等優(yōu)點；缺點是制造時稍復雜，工作時有軸向力。變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒輪，盡管這樣會使常嚙合齒輪數增加，并導致變速器的轉動慣量增大。直齒圓柱齒輪僅用于一擋和倒擋。 章小結 本章對將要設計的變速器的主要參數、傳動機構布置方案進行了分析確定，確定 選擇中間軸式變速器，一擋和倒擋采用直齒，其它為斜齒。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 6 第 3 章 變速器主要參數的選擇 數的選擇及各檔傳動比的確定 根據題目要求為選擇五擋變速器，即五個前進擋、一個倒擋，五擋為直接擋。 車輪半徑 r（ 五擋傳動比為 1，取 錯誤 !未找到引用源。 m a xm a x 9550 （ 34 8235 3 0 .0 ii 可知 =7。 動比 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅動力用于克服輪胎與路面間的滾動 阻力及爬坡阻力 4。故有 m a xm a xm a a x )s i nc （ 式中： m 汽車總質量； g 重力加速度； 發(fā)動機最大轉矩； 0i 主減速比； 買文檔就送您 01339828 或 11970985 7 T 汽車傳動系的傳動效率； r 驅動車輪的滾動半徑； 道路最大阻力系數； 取 其中 則 i o s i nc o s(0m a xm a xm a iT = 根據驅動輪與路面的附著條件 取 、 錯誤 !未找到引用源。 取 3 0 0m a 1i 取 據等比級數分配即 433221,已知 錯誤 !未找到引用源。 =計算得 2i =i=錯誤 !未找到引用源。 = 心距 對中間軸式變速器，是將中間軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距 A 。它是一個基本參數，其大小不僅對變速器的外形尺寸、體積和質量大小，而且對齒輪的接觸強度有影響 2。 初選中心距 A ，根據經驗公式計算： （ 式中： A 變速器中心距（ 中心距系數，根據車的取值范圍 .0；動機最大轉矩（ Nm），已知53 Nm； 1i 變速器一擋傳動比，已知 1i = 變速器傳動效率，取 96%。 計算得 A =123.5 A=123。 輪參數 模數的選取 齒輪模數是一個重要參數，并且影響它的選取因素很多，如齒輪的強度、質量、3 1m a x 買文檔就送您 01339828 或 11970985 8 噪聲、工藝要求。 根據已知汽車參數，變速器低擋齒輪應選用大些的模數，其他擋位選用另一種模數。 從齒輪應力的合理性及強度考慮，每對齒輪應有各自的模數，但從工藝性考慮，一個變速器的齒輪模數應盡量統(tǒng)一，其選取范圍是：轎車及輕、中型貨車為 2 型貨車 為 52。表 出了汽車變速器齒輪法向模數的范圍，設計時所選模數值應符合國際 78 規(guī)定并滿足強度要求。 在給定模數范圍內，初選模數：直齒輪模數 m 齒輪法面模數 表 車變速器齒輪的法向模數 車 型 微型、輕型轎車 中級轎車 中級貨車 重型貨車 3 6 壓力角 因國家規(guī)定的標準壓力角為 20，所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為 20；嚙合套或同步器的接合齒普遍采用 30的壓力角 2。 螺旋角 斜齒螺旋角可在下面提供的范圍內選?。?乘用車變速器： 兩軸式變速器為 20 25； 中間軸式變速器為 22 34； 貨車變速器： 18 262。 寬計算 齒寬的選擇既要考慮變速器的質量小、軸向尺寸緊湊，又要保證齒輪的強度及工作平穩(wěn)性的要求。通常是根據齒輪模數來確定齒寬 b ： 直齒： 選取。 斜齒：，選取 2 買文檔就送您 01339828 或 11970985 9 nh 擋齒輪齒數的分配 確定一擋齒輪的齒數 一擋傳動比 101921 zz 且已知 1i =了求9z、10求其齒數的和直齒 斜齒 由已知 A =123 m = 圖 計算得：直齒0。 計算后取后進行大、小齒輪數的分配。中間軸上的一擋小齒輪的齒數盡可能取小些，由 1i 已定， 12/傳動比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪齒數多些，以便在其內腔設置第二軸的前軸承并保證輪輻有足夠的厚度。貨車變速器中間軸的擋直齒輪的最小齒數為 12 172，取10z=17，且9z=10，則9z=53。 對中心距 A 進行修正 因為計算齒數和過取整數使中心距 A 有了變化，所以應根據取定的 ，再以修正后的中心距 A 作為各擋齒輪齒數分配的依據。 由，計算得 A =123 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數 由公式 101921 zz （ 而常嚙合傳動齒輪中心距和一擋齒輪的中心距相等，即 2121co (n （ 由已知1i =選 21 =25 ，9z=53，10z=17。 計算后取整數得： 2z =45， 1z =19。 買文檔就送您 01339828 或 11970985 10 1212131311 )(21 1312 n 修正螺旋角的值 根據所確定的齒數和公式2121(n ，計算校核得 21 = 確定其它各擋的齒數 由二擋齒輪為斜齒輪，螺旋角87和常嚙合齒輪的 21 不同，有公式 87 而 8787c (n（ 外，從抵消或減少中間軸的軸向力出發(fā)，還必須滿足下列關系式 8721212zz z ）（871 聯(lián)解上述三個公式，采用比較方便的試湊法，即先選定螺旋角87，解式（ 式（ 求出7z、8z，再把7z、8代入式（ ，檢查是否滿足或近似滿足軸向力平衡的關系。如相差太大，則要調整螺旋角87，重復上述過程，直至符合設計要求為止 2，初選87 20 。 根據上述的計算方法得：7z=43，8z=23，87= 由三、四擋齒輪也為斜齒輪，同樣的計算方法可得 三擋齒輪：5z=31，6z=35，65= 四擋齒輪：3z=23， 4z =42，43= 確定倒擋的齒數 一般情況下，倒檔傳動比與一檔傳動比較為接近，在本設計中倒檔傳動比 間軸上倒檔傳動齒輪的齒數比一檔主動齒輪 10 略小，取， 12Z =14。 而通常情況下，倒檔軸齒輪131 23 之間取 2，此處取13Z=22。 由 （ 可計算出13Z=32 故可得出中間軸與倒檔軸的中心距 A= （ =63 買文檔就送您 01339828 或 11970985 11 )(2m 1311 而倒檔軸與第二軸的中心 : （ = 速器齒輪的幾何尺寸計算 汽車變速器齒輪均為漸開線齒輪。漸開線齒輪除了能滿足傳動機構平穩(wěn)、傳動比恒定不變等基本要求外，還有互換性好、中心距具有可分離性及切齒刀具制造容易等優(yōu)點。漸開線齒輪的正確嚙合條件是：兩齒輪的模數、分度圓壓力角必須分別相等，兩斜齒輪的螺旋角必須相等而且方向相反 5 。漸開線圓柱齒輪的基準齒輪（ 78）見表 。 表 開線圓柱齒輪基準齒形 基本要素名稱 代 號 標 準 齒 短 齒 增大齒形角 齒形角 20 20 25 齒頂高系數 0f 向間隙系數 c *m 根圓角半徑 r ：考慮某些工藝要求，徑向間隙允許增大至 根圓角半徑允許減少至 直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 表 給出了角度變位直齒圓柱齒輪的計算公式，角度變位能獲得良好的嚙合性能及傳動質量指標，故變速器設計多采用之 2。表中的 m 為模數； z , 分別為齒數和變位系數，計算時應分別計算主、被動齒輪的有關項目，主、被動齒輪有關項目的下標分別為“ 1”和“ 2”。表中的0f， c ， 見表 表 開線直齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 序號 計算項目 角度變位齒輪的計算公式 已知中心距 A 已知變位系數 21, 1 理論中心距 10 買文檔就送您 01339828 或 11970985 12 (續(xù)表 ) 2 嚙合角 c 21 21t 2v 3 中心距 A （已知） 0 4 中心距變 位系數 5 變位系數之和 t a )(6 齒頂降低系數 7 分度圓直徑 8 齒頂高 a )( 0 9 齒根高 f )( 0 10 齒全高 2( 0 11 齒頂圓直徑 aa 12 齒根圓直徑 ff 13 周節(jié) 14 基節(jié) b 15 分度圓弧齒厚 16 基圓直徑 b 注： 表中的 值計算主動齒輪時取 1 ，計算被動齒輪時取 2 。 斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 表 出了角度變位斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算公式。表中的z ， 分別為齒數和變位系數，計算時應分別計算主、被動齒輪的有關項目，主、被動齒輪有關項目的下標分別為“ 1”和“ 2”。表中的0f， c ， 見表 表下面已給出 的介紹。 表 開線斜齒圓柱齒輪的幾何尺寸計算 序號 計算項目 角度變位齒輪的計算公式 已知中心距 A 已知變位系數 21, 21 買文檔就送您 01339828 或 11970985 13 （續(xù)表） 1 理論中心距 210 2 端面嚙合角 A c 2121 t a n)(2 v 3 中心距 A （已知） 0 4 中心矩變 位系數 nn m 5 變位系數 之和 n tt t a )( 21 6 齒頂降低 系數 7 分度圓直徑 8 齒頂高 ( 0 9 齒根高 nf ( 0 10 齒全高 nn 2( 0 11 齒頂圓直徑 aa 12 齒根圓直徑 ff 13 當量齒數 314 法向基節(jié) 15 分度圓弧齒厚 ta 16 基圓直徑 tb 據以上公式計算各齒輪參數 1、 計算直齒輪參數 一擋直齒輪 :9z 53、10z 17。 090 122.5 A =123 = = 9d 185.5 10d 59.5 9 00.8 109 109.4 981.8 10p 文檔就送您 01339828 或 11970985 14 9s 10s 974.3 10 倒擋直齒輪 : 11z 32、 12z 14、13z=22。 090 123A =123 =20； 0； =0； 0； 11d 112 12d 49 13d 77； 11 213111213 131211 11126.7 131105.7 1213p 錯誤 !未找到引用源。 =誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 =11 12613、計算斜齒輪參數 斜齒圓柱輪各參數值如下表 示： 表 齒圓柱齒輪各參數值 計算 項目 1z 2z 3z 4z 5z 6z 7z 8z 理論中心 距 123 122 8 面嚙合角 20 中心距 123 123 123 123 中心距變位系數 0 位系數之和 0 頂降低系數 0 度圓直徑 66.5 57.5 0.5 47 08.5 22.5 50.5 0.5 頂高 根高 5.6 .5 文檔就送您 01339828 或 11970985 15 齒 全高 續(xù)表） 齒頂圓直徑 75.2 62.1 7.2 56.7 16.2 29.3 57.8 0.1 根圓直徑 60.2 46.3 0.4 40 00.6 13.7 43.2 0.9 量齒數 25 60 29 53 38 43 50 27 法向基節(jié) 度圓弧齒厚 圓直徑 48380215速器輪齒強度計算 與其他機械行業(yè)比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍是相似的。此外，汽車變速器齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級別、支承方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合 金鋼制作，采用剃齒或磨齒加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為 6 級和 7 級 6。因此，用于計算通用齒輪強度公式更為簡化一些的計算公式來計算汽車齒輪，同樣可以獲得較為準確的結果。下面介紹的是計算汽車變速器齒輪強度用的簡化計算公式。 齒輪彎曲強度計算 齒輪的彎曲應力的校核公式： （ 式中： F 齒輪彎曲應力 ,( k 載荷系數，一般取 齒輪軸向力， (N)； b 齒寬 ,( 齒輪模數； 買文檔就送您 01339828 或 11970985 16 齒形系數； 應力修正系數； Y 彎曲疲勞強度計算的螺旋角系數，1201 Y Y 彎曲疲勞強度計算的重合度系數， 齒輪彎曲許用應力： m Y （ 式中： 齒輪彎曲許用應力 ,( 彎曲疲勞強度計算的壽命系數； 齒輪彎曲疲勞極限； 彎曲疲勞強度計算的最小安全系數； 齒輪接觸應力計算 齒面接觸應力應的校核公式： （ 式中： H 齒輪接觸應力， ( 齒輪軸向力， (N)； k 載荷系數； b 齒寬， ( d 分度圓直徑， ( u 相嚙合齒輪的齒數比； 節(jié)