轎車上的五檔手動變速器設(shè)計(畢業(yè)論文+全套CAD圖紙)(答辯通過)

買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 摘 要 本設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一臺用于轎車上的五檔手動變速器。合理的設(shè)計和布置變速器能使發(fā)動機功率得到最合理的利用，從而提高汽車動力性和經(jīng)濟性。 變速傳動機構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)距和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機構(gòu)的主要作用是控制傳動機構(gòu)，實現(xiàn)變速器傳動比的改變，即實現(xiàn)換擋，以達(dá)到變速變距。 本文參閱了國內(nèi)外大量文獻(xiàn)，首先簡單地敘述了機械式變速器的發(fā)展歷史、變速器的地位和作用，討論了其現(xiàn)狀以及未來發(fā)展趨勢。進(jìn)而研究了機械式變速器的基本結(jié)構(gòu)和變速原理，其中重點研究了傳動機構(gòu)（主要是軸和齒輪）的基本結(jié)構(gòu)、特點及工作原理， 對機械式變速器各擋傳動路線進(jìn)行了簡要分析。文章包括大量的計算過程，具體內(nèi)容有：變速器的布置方案分析、變速器回轉(zhuǎn)件結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定、同步器的結(jié)構(gòu)及工作原理、各擋齒輪的強度校核、軸的強度校核、軸承的使用壽命計算等。 關(guān)鍵詞 齒輪、同步器、變速器 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 Abstract This design task is to design a car for five manual shift transmission. Reasonable design and decorate transmission can make the engine power to get the most reasonable use of, so as to improve the dynamic performance and fuel economy cars. Variable speed transmissions main function is to change the torque and speed of numerical and direction； Operation is the main purpose of control transmission mechanism, realize the transmission ratio of the gearbox change, which realize the shift, in order to achieve the change from the speed. This article refer to the domestic and foreign many papers, and first simply describes the mechanical transmission of the history, the status and effect of the transmission, and discussed its present situation and future development trend. And then we study the basic structure of the mechanical transmission and variable speed principle, which focus on the transmission mechanism (mainly shaft and gear) the basic structure, characteristic and work principle, mechanical transmission of each block transmission line are briefly analyzed. The articles included a large amount of calculation process, and the specific contents: the layout of transmission analysis, the transmission structure paramete determination of turning a synchronizer, the structure and the working principle, each block of the gear axis strength check, the intensity, the service life of the bearings calculations, etc. Keywords Gear, Shaft, Synchronizer, Three axis five gear 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 目 錄 摘 要 . I Abstract .II 第 1 章 緒論 . 1 1.1 本設(shè)計的目的和意義 . 1 1.2 變速器的發(fā)展 . 2 1.3 變速器的設(shè)計要求 . 3 1.4 設(shè)計內(nèi)容與思路 . 4 1.4.1 設(shè)計內(nèi)容 . 4 1.4.2設(shè)計思路 . 4 1.5 本章小結(jié) . 5 第 2 章 變速器的整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 . 5 2.1 變速器傳動機構(gòu)的型式選擇與結(jié)構(gòu)分析 . 5 2.1.1 變速器傳動方案的比較 . 5 2.1.2 倒檔的布置方案 . 7 2.2 本章小結(jié) . 8 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇與齒輪設(shè)計 . 9 3.1 變速器主要參數(shù)的選擇 . 9 3.1.1 檔位數(shù)和傳動比 . 9 3.1.2 中心距 . 11 3.1.3 齒輪模數(shù) . 11 3.1.4 壓力角、螺旋角和齒寬 b . 12 3.1.5 齒輪的變位系數(shù) . 13 3.2 各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定 . 14 3.2.1 確定一檔齒輪的齒數(shù) . 14 3.2.2 確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) . 14 3.2.3 確定其他檔位的齒數(shù) . 15 3.2.4 確定倒檔齒輪的齒數(shù) . 16 3.2.5 確定齒輪輪齒尺寸 . 16 3.3 本章小結(jié) . 16 第 4 章 變速器齒輪的強度計算與材料選擇 . 17 4.1 齒輪的主要失效形式 . 17 4.2 齒輪的強度計算及材料接觸應(yīng)力 . 17 4.2.1 齒輪彎曲強度計算 . 18 4.2.2 齒輪材料接觸應(yīng)力 . 20 4.3 本章小結(jié) . 21 第 5 章 變速器軸的設(shè)計與校核 . 22 5.1 變速器軸的結(jié)構(gòu)和尺寸 . 22 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 5.1.1 軸的結(jié)構(gòu) . 22 5.1.2 軸的尺寸 . 23 5.2 軸的校核 . 23 5.2.1 第一軸的強度與剛度校核 . 23 5.2.2 第二軸的強度與剛度校核 . 25 5.3 本章小結(jié) . 27 第 6 章 變速器同步器與操縱機構(gòu)的設(shè)計 . 28 6.1 同步器設(shè)計 . 28 6.1.1 同步器的工作原理 . 28 6.1.2 同步環(huán)主要參數(shù)的確定 . 29 6.2 變速器的操縱機構(gòu) . 31 6.2.1 操縱機構(gòu)的功用 . 31 6.2.2 操縱機構(gòu)的設(shè)計要求 . 31 6.2.3 變速器的換檔位置 . 32 6.3 本章小結(jié) . 33 第 7 章 軸承的選用與壽命計算 . 33 7.1 第一軸軸承選用與計算 . 33 7.2 第二軸軸承選用與計算 . 34 7.3 本章小結(jié) . 35 第 8 章 . 35 8.1 CATIA 軟件簡 介 . 36 8.2 變速器的軟件設(shè)計 . 36 8.2.1 齒輪的建模 . 36 8.2.2 變速器的裝配 . 38 8.2.3 變速器的仿真 . 39 8.3 本章小結(jié)： . 40 結(jié) 論 . 41 致 謝 . 42 參考文獻(xiàn) . 43 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 全套 資料 ， 扣扣 加 414951605 第 1 章 緒論 1.1 本設(shè)計的目的和意義 隨著我國汽車工業(yè)不斷的壯大，以及汽車行業(yè)持續(xù)快速的發(fā)展，如何設(shè)計出經(jīng)濟實惠，工作可靠，性能優(yōu)良汽車已經(jīng)是當(dāng)前汽車設(shè)計者的緊迫問題。 為了發(fā)揮發(fā)動機的最佳性能，就必須有一套傳動效率高 ，維修保養(yǎng)成本低，能夠帶來駕駛樂趣變速裝置，來協(xié)調(diào)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和車輪的實際行駛速度 。 該課題針對車輛工程專業(yè)學(xué)生，使學(xué)生了解變速器的設(shè)計，通過本課題的研究使學(xué)生完成理論課程的實踐總結(jié)，獲得一定的工程設(shè)計工作方買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 法，可以更好的學(xué)習(xí)并掌握現(xiàn)代汽車設(shè)計與機械設(shè)計的全面知識和鍛煉學(xué)生利用所學(xué)知識分析問題和解決問題的能力。 1.2 變速器的發(fā)展 在汽車變速箱 100 多年的歷史中，主要經(jīng)歷了從手動到自動的發(fā)展過程。目前世界上使用最多的汽車變速器為手動變速器（ MT）、自動變速器（ AT）、手自一體變速器（ AMT）、無級變速器（ CVT）、雙離合變速器（ DCT）五種型式。 （ 1）手動變速器 (MT) 手動變速器（ Manual Transmission）采用齒輪組，每檔的齒輪組的齒數(shù)是固定的，所以各檔的變速比是個定值。曾有人斷言，繁瑣的駕駛操作等缺點，阻礙了汽車高速發(fā)展的步伐，手動變速器會在不久被淘汰，從事物發(fā)展的角度來說，這話確實有道理。但是從目前市場的需求和適用角度來看，手動變速器不會過早的離開。首先，從商用車的特性上來說，手動變速器的功用是其他變速器所不能替代的。其次，對于老司機和大部分男士司機來說，他們的最愛還是手動變速器。第三 ，隨著生活水平的不斷提高現(xiàn)在轎車已經(jīng)進(jìn)入了家庭，對于普通工薪階級的老百姓來說，經(jīng)濟型轎車最為合適，手動變速器以其自身的性價比配套于經(jīng)濟型轎車廠家，而且經(jīng)濟適用型轎車的銷量一直在車市名列前茅。 （ 2）自動變速器（ AT） 自動變速器（ AutomaticTransmission），利用行星齒輪機構(gòu)進(jìn)行變速，它能根據(jù)油門踏板程度和車速變化，自動地進(jìn)行變速。而駕駛者只需操縱加速踏板控制車速即可。雖說自動變速汽車沒有離合器，但自動變速器中有很多離合器，這些離合器能隨車速變化而自動分離或合閉，從而達(dá)到自動變速的目的。 （ 3）手動 /自動變速器（ AMT） 此型車在其檔位上設(shè)有“ +”、“ -”選擇檔位。在 D 檔時，可自由變換降檔 (-)或加檔 (+)，如同手動檔一樣。自動 手動變速系統(tǒng)向人們提供兩種駕駛方式 為了駕駛樂趣使用手動檔，而在交通擁擠時使用自動檔，這買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 樣的變速方式對于我國的現(xiàn)狀還是非常適合的。 （ 4）無級變速器（ CVT） 當(dāng)今汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，是非常迅速的，用戶對于汽車性能的要求是越來越高的。汽車變速器的發(fā)展也并不僅限于此，無級變速器便是人們追求的“最高境界”。無級變速系統(tǒng)不像手動變速器或自動變速器那樣用齒輪變速，而是用兩 個滑輪和一個鋼帶來變速，其傳動比可以隨意變化，沒有換檔的突跳感覺。它能克服普通自動變速器“突然換檔”、油門反應(yīng)慢、油耗高等缺點。 （ 5）雙離合變速器（ DCT） DCT 結(jié)合了手動變速器的燃油經(jīng)濟性和自動變速器的舒適性，它是從傳統(tǒng)的手動變速器演變而來，目前代表變速器的最高技術(shù)。 雙離合變速器(Dual Clutch Transmission) DCT 有別于一般的自動變速器系統(tǒng)，它基于手動變速器而又不是自動變速器，除了擁有手動變速器的靈活性及自動變速器的舒適性外，還能提供無間斷的動力輸出。而傳統(tǒng)的手動變速器使用一臺 離合器，當(dāng)換擋時，駕駛員須踩下離合器踏板，使不同擋的齒輪做出嚙合動作，而動力就在換擋期間出現(xiàn)間斷，令輸出表現(xiàn)有所斷續(xù)。 針對中國變速器市場發(fā)展趨勢， GLOBAL INSIGHT的亞洲區(qū)技術(shù)分析師段誠武博士闡述了幾點自己的見解： （ 1）在短期內(nèi)，手動檔變速器仍然占據(jù)主要份額，而自動檔變速器將有更大的增長空間。 （ 2）鑒于中國市場情況的復(fù)雜性，長期來看變速器不是單一式的發(fā)展趨勢，沒有哪一種形式變速器會成為最后的贏家。 （ 3）在中國市場，從技術(shù)支持、目前的市場份額以及設(shè)備提供這幾個方面來看 AMT 與 LPG、 AUTOE 和汽油、 CVTE 和混合動力以及 DCT 和柴油都具有相似性。 （ 4）從長遠(yuǎn)來看，中國本土的企業(yè)應(yīng)該更加關(guān)注 DCT 這個產(chǎn)品，因為它將有非常好的前景。 1.3 變速器的設(shè)計要求 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 （ 1）應(yīng)保證汽車具有高的動力性和經(jīng)濟性指標(biāo)。在汽車整體設(shè)計時，根據(jù)汽車載重量、發(fā)動機參數(shù)及汽車使用要求，選擇合理的變速器擋數(shù)及傳動比，來滿足這一要求。 （ 2）工作可靠，操縱輕便。汽車在行駛過程中，變速器內(nèi)不應(yīng)有自動跳擋、亂擋、換擋沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。為減輕駕駛員的疲勞強度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過采用同步器和 預(yù)選氣動換擋或自動、半自動換擋來實現(xiàn)。 （ 3）重量輕、體積小。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是變速器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計合適的齒形，提高齒輪精度以及選用圓錐滾柱軸承可以減小中心距。 （ 4）傳動效率高。為減小齒輪的嚙合損失，應(yīng)有直接擋。提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用適當(dāng)?shù)臐櫥投伎梢蕴岣邆鲃有省?（ 5）噪聲小。采用斜齒輪傳動及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛性可減小齒輪的噪聲。 1.4 設(shè)計內(nèi)容與思路 1.4.1 設(shè)計內(nèi)容 1、齒輪主要參數(shù)的選擇設(shè)計與校核計算 2、齒輪軸的設(shè)計與校 核計算 3、同步器的設(shè)計計算 4、軸承的選擇設(shè)計與校核計算 5、用 CATIA 軟件進(jìn)行三維建模 1.4.2 設(shè)計思路 查看變速器相關(guān)資料，理解變速器的結(jié)構(gòu)組成與工作原理，先對變速器進(jìn)行整體布置，包括整體的傳動方案和倒檔的布置。其次次變速器中的齒輪和軸進(jìn)行設(shè)計計算，只要確定了齒輪和軸的尺寸就可以用CAD 進(jìn)行草圖的繪制，在此基礎(chǔ)上對同步器進(jìn)行設(shè)計計算，進(jìn)一步完善草圖。對各個部分進(jìn)行校核計算，查看其尺寸是否滿足使用要求，如果買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 不正確可以對其進(jìn)行修改。著重分析同步器和操縱機構(gòu)的工作原理，對其進(jìn)行細(xì)化處理，并出一張0A的操縱機構(gòu)圖紙。當(dāng) CAD 二維圖紙繪制完成后，用 CATIA 軟件進(jìn)行三維建模，并仿真運動，立體結(jié)構(gòu)能更直觀的把變速器呈現(xiàn)出來，也能把內(nèi)部機構(gòu)的配合看的更清楚。 1.5 本章小結(jié) 本章對變速器的發(fā)展歷史和未來的方向進(jìn)行了初步了解，我還是對手動變速器的未來比較樂觀，因為它有巨大的市場。本章還明確了該設(shè)計的目的和意義，設(shè)計會嚴(yán)格按照目的去做，保證了不會偏離方向。變速器的設(shè)計要求是需要嚴(yán)格遵守的，因為這直接關(guān)系到變速器的安全性和舒適性；最后還對本次設(shè)計的設(shè)計內(nèi)容和設(shè)計 思路進(jìn)行了展開，進(jìn)一步明確了設(shè)計方案。 第 2 章 變速器的整體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計 2.1 變速器傳動機構(gòu)的型式選擇與結(jié)構(gòu)分析 變速器的種類很多，按其傳動比的改變方式可以分為有級、無級和綜合式的。有級變速器按根據(jù)前進(jìn)檔檔數(shù)的不同，可以分為三、四、五檔和多檔變速器；而按其軸中心線的位置又分為固定軸線式、螺旋軸線式和綜合式的。其中 固定軸式應(yīng)用廣泛，有 兩軸式和三軸式之分， 前者多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上，而后者多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。 2.1.1變速器傳動方案的比較 圖 2-3是三軸式五檔變速器傳 動方案。它們的共同特點是：變速器第買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 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檔。使用直接檔，變速器的齒輪和軸承及中間軸均不承載，發(fā)動機轉(zhuǎn)矩經(jīng)變速器第一軸和第二軸直接輸出，此時變速器的傳動效率高，可達(dá) 90%以上，噪聲低，齒輪和軸承的磨損減少因為直接檔的利用率高于其它檔位，因而提高了變速器的使用壽命；在其它前進(jìn)檔位工作時，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸，中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，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，一檔仍然有較大的傳動比；檔位高的齒輪采用常嚙合 齒輪傳動，檔位低的齒輪（一檔）可以采用或不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案中除一檔以外的其他檔位的換檔機構(gòu)，均采用同步器或嚙合套換檔，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一檔也采用同步器或嚙合套換檔，還有各檔同步器或嚙合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。再除直接檔以外的其他檔位工作時，三軸式變速器的傳動效率略有降低，這是它的缺點。在檔數(shù)相同的條件下，各種三軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換檔方式和倒檔傳動方案上有差別。 圖 2-3a 所示方案，除一，倒檔用直齒滑動齒輪換檔外，其余各檔為常嚙合齒輪傳動。圖 2-3b、 c、 d 所示方案的各前進(jìn)檔，均用常 嚙合齒輪傳動； 圖 2-3d 所示方案中的倒檔和超速檔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檔的條件下，形成一個只有四個前進(jìn)檔的變速器。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 圖 2-3 以上各種方案中，凡采用常嚙合齒輪傳動的檔位，其換檔方式可以用同步器或嚙合套來實現(xiàn)。同一變速器中，有的檔位用同步器換檔，有的檔位用嚙合套換檔，那么一定是檔位高的用同步器換檔，檔位低的用嚙合套換檔。 變速器用圖 2-3c 所示的多支承結(jié)構(gòu)方案，能提高軸 的剛度。這時，如用在軸平面上可分開的殼體，就能較好地解決軸和齒輪等零部件裝配困難的問題。圖 2-3c所示方案的高檔從動齒輪處于懸臂狀態(tài)，同時一檔和倒檔齒輪布置在變速器殼體的中間跨距里，而中間檔的同步器布置在中間軸上是這個方案的特點。 本設(shè)計采用 2-3b 的布置方案。 2.1.2倒檔的布置方案 常見的倒檔結(jié)構(gòu)方案有以下幾種： 圖 2-4a 為常見的倒擋布置方案。 在前進(jìn)檔的傳動路線中，加入一個傳動，使結(jié)構(gòu)簡單，但齒輪處于正負(fù)交替對稱變化的彎曲應(yīng)力狀態(tài)下工作。此方案廣泛用于轎車和輕型貨車的四檔全同步器式變速器中。 圖 2-4b 所示方案的優(yōu)點是換倒擋時利用了中間軸上的一擋齒輪，因而縮短了中間軸的長度。但換擋時有兩對齒輪同時進(jìn)入嚙合，使換擋困難。某些輕型貨車四檔變速器采用此方案。 圖 2-4c 所示方案能獲得較大的倒擋傳動比，缺點是換擋程序不合理。 圖 2-4d 所示方案針對前者的缺點做了修改， 因而經(jīng)常在貨車變速器中使用。 圖 2-4e 所示方案是將中間軸上的一、倒擋齒輪做成一體，將其齒寬加長。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 圖 2-4f 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，縮短變速器軸向長度，有的貨車倒擋傳動采用圖2-4g 所示方案。 其缺點是一、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構(gòu)復(fù)雜一些。 圖 2-4 綜合考慮，本次設(shè)計采用 圖 2-4f所示方案的倒檔換檔方式。 2.2 本章小結(jié) 本章分析比較了變速器傳動機構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)，著重分析了動力布置形式和倒檔形式。經(jīng)過分析和與別的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，明確了動力傳遞路線，可以更合理的布置各個檔位的，選取了傳動更加簡單可靠的倒檔布置方式，為后面的設(shè)計計算打下了基礎(chǔ)。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 第 3 章 變速器主要參數(shù)的選擇與齒輪設(shè)計 本設(shè)計是根據(jù) Polo 2011 款勁取 1.6 MT 實酷版 而開展的，設(shè)計中所采用的相關(guān)參數(shù)均來源于此種車型，如表 3-1所示： 表 3-1 主減速比 3.16 最大扭矩 155Nm/3750rpm 最高時速 188km/h 最大功率 77kw/5000rpm 輪胎型號 185/60R15 發(fā)動機型號 EA111 整備質(zhì)量 1155Kg 3.1 變速器主要參數(shù)的選擇 3.1.1檔位數(shù)和傳動比 為了降 低油耗，提高燃油利用率，變速器的檔數(shù)應(yīng)該適當(dāng)增加。目前，買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 乘用車一般用 4-5個檔位的變速器。本設(shè)計也采用 5個檔位。 選擇最低檔傳動比時，應(yīng)根據(jù)汽車最大爬坡度、驅(qū)動輪與路面的附著力、汽車的最低穩(wěn)定車速以及主減速比和驅(qū)動輪的滾動半徑等來綜合考慮、確定。 汽車爬陡坡時車速不高，空氣阻力可忽略，則最大驅(qū)動力用于克服輪胎與路面間的滾動阻力及爬坡阻力。故有 m a xm a xm a x0m a x )s i nc os( mgfmgriiTrTgIe （ 3-1） 則由最大爬坡度要求的變速器檔傳動比 0maxmaxiT rmgi e rg （ 3-2） 式中 m 汽車總質(zhì)量； g 重力加速度； max 道路最大阻力系數(shù)； rr 驅(qū)動輪的滾動半徑； Temax 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； i0 主減速比； 汽車傳動系的傳動效率。 根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件 2m ax GriTrTgIe 求得的變速器 I 檔傳動比為： TergI iT rGi 0max2（ 3-3） 式中 G2 汽車滿載靜止于水平路面時驅(qū)動橋給路面的載荷； 路面的附著系數(shù)，計算時取 =0.5-0.6。 由已知條件：滿載質(zhì)量 1530kg； rr=286mm； =0.95； f=0.03。 根據(jù)公式（ 3-3）可得： igI =3.48。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 超速檔的的傳動比： 0m a xm in377.0 iu rni pg (3-4) 由已知條件： 91.0min gi中間檔的傳動比理論上按公比為： 1minmax nggiiq （ 3-5） 的等比數(shù)列，實際上與理論上略有出入，因齒數(shù)為整數(shù)且常用檔位間的公比宜小些，另外還要考慮與發(fā)動機參數(shù)的合理匹配。根據(jù)上式可得出：q =1.398。 故有： 49.2gIIi、 78.1gIIIi、 2.1gIVi（修正為 1）。 3.1.2中心距 中心距對變速器的尺寸及質(zhì)量有直接影響，所選的中心距、應(yīng)能保證齒輪的強 度。三軸式變速器的中心距 A，可根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式進(jìn)行初選。 3 Im axA TKA （ 3-6） 式中 K A 中心距系數(shù)，對轎車取 K A =8.99.3（取 9.2）； TI max 變速器處于一檔時，輸出軸的輸出扭矩： TI max=Te max igI =517.8N m 故可得出初始中心距 A=73.88mm。 3.1.3齒輪模數(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 時增加齒寬； (2)為使質(zhì)量小些，應(yīng)該增加模數(shù)，同時減少齒寬； (3)從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)； 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 (4)從強度方面考慮，各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 對于轎車，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)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 建議用下列各式選取齒輪模數(shù)，第一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù) mn 3 m a x0 . 4 7nem T m m （ 3-7） 其中maxeT=155Nm，可得出 mn=2.52。 一檔直齒輪及倒檔齒輪的模數(shù) m 3 1 m a x0 .3 3mT mm （ 3-8） 通過計算 m=2.6。 表 3-2 漸開線齒輪的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m （摘自 GB/T1357-1987） mm 第一系列 1 1.25 1.5 2.0 2.5 3 4 5 6 8 10 第二系列 1.75 2.25 2.75（ 3.25） 3.5（ 3.75） 4.5 5.5（ 6.5） 7 9 注：優(yōu)先采用第一系列，括號內(nèi)的模數(shù)盡可能不用 由上可得： 5.2nm3.1.4壓力角、螺旋角和齒寬 b 壓力角較小時，重合度大，傳動平穩(wěn)，噪聲低；較大時可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。對轎車，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對貨車，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計中變速器齒輪壓力角 取國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角 20。 變速器斜齒輪螺旋角 一般范圍是 3510 。螺旋角增大使齒輪嚙合的重合度系數(shù)增加、工作平穩(wěn)、噪聲降低，另外齒輪的強度也有所提高。但螺旋角太大，會使軸向力及軸承載荷過大。轎車變速器齒輪轉(zhuǎn)速高，又要求噪聲小，故螺旋角取較大值 30 。還應(yīng)該注意，在選取斜齒輪螺旋角的時候，應(yīng)該使中間軸上的軸向力平衡。第一、二軸上的軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受，因此，中間軸上全部齒輪的螺旋方向應(yīng)該一律做成右旋，第買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 一、二軸上的齒輪做成左旋。 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 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，在保證齒輪的強度條件下，盡量選取較小的齒寬，以有利于減輕變速器的重量和縮短其軸向尺寸。 通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬： 直齒 b=(4.5-7.5)m， mm 斜齒 b=(6.5-8.5)nm， mm 第一軸常嚙合齒輪副齒寬的系數(shù)值可取大一些，使接觸線長度增加，接觸應(yīng)力降低，以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 已知： 5.2nmm=2.6 得：常嚙合齒輪齒寬取 20mm， 2、 3、 5、檔齒輪齒寬取 17.5mm，倒檔和一檔齒輪齒寬取 13mm。 （注：為了保證裝配后的接觸寬度 b，通常取小齒輪的寬度 b1 比大齒輪的寬度 b2 大 2-10mm。強度計算時 b=2b ） 3.1.5齒輪的變位系數(shù) 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嚙合齒輪的變位系數(shù)的和為零。高度變位可增加小齒輪的齒根強度，使它達(dá)到和大齒輪強度想 接近的程度。高度變位齒輪副的缺點是不能同時增加一對齒輪的強度，也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。 角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質(zhì)量指標(biāo)，故采用得較多。 變位系數(shù)的選擇原則 ： (1)對于高檔齒輪，應(yīng)按保證最大接觸強度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。 (2)對于低檔齒輪，為提高小齒輪的齒根強度，應(yīng)根據(jù)危險斷面齒厚相等的條件來選擇大、小齒輪的變位系數(shù)。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 (3)總變位系數(shù)越小，齒輪齒根抗彎強度越低。但易于吸收沖擊振動，噪聲要小一些。 為了降低噪聲，對于變速器中除去一、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。 3.2 各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定 3.2.1確定一檔齒輪的齒數(shù) 已知一檔動比： 10912 zzzzigI （ 3-9） 為了確定 Z9和 Z10的齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 Z ： mAz 2（ 3-10） 其中 A =73.88mm， m =3；故有 8.56Z 。選擇齒輪的齒數(shù)時應(yīng)注意最好不使相配齒輪的齒數(shù)和為偶數(shù)，以減少因大、小齒輪的齒數(shù)間有公約數(shù)的機會，否則會引起齒面的不均勻磨損。則取 Z =57。當(dāng)轎車三軸式的變速器 9.35.3gIi時，則 范圍內(nèi)選擇可在 171510Z，此處取10Z=18，則可得出9Z=39。 上面根據(jù)初選的 A 及 m 計算出的 Z 可能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，中心距有了變化，這時應(yīng)從 Z 及齒輪變位系數(shù)反過來計算中心距 A，再以這個修正后的中心距作為以后計算的依據(jù)。 這里 Z 修正為 57，則根據(jù)式（ 3-10）反推出 A=75mm。 3.2.2確定常嚙合齒輪副的齒數(shù) 由式（ 3-8）求出常嚙合齒輪的傳動比 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 91012 zzizz gI （ 3-11） 由已知數(shù)據(jù)可得： 24.112 zz而常嚙合齒輪的中心距與一檔齒輪的中心距相等，且斜齒輪中心距 cos2 )( 21 zzmA n （ 3-12） 由此可得： nmAzz co s221 （ 3-13） 根據(jù)已知數(shù)據(jù)可計算出： 5321 ZZ 。 聯(lián)立方程式可得： 1Z =20、 2Z =33。 可計算出一檔實際傳動比為 5.31 gi，實際螺旋角 2 = 30 3.2.3確定其他檔位的齒數(shù) 二檔傳動比 8712 zzzzigII （ 3-14） nmAz cos2（ 3-15） 故有： 5387 ZZ聯(lián)立方程式得： 22,3187 ZZ。 按同樣的方法可分別計算出：三檔齒輪 26,2765 ZZ；五檔齒輪3419 43 ZZ ， 。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 3.2.4確定倒檔齒輪的齒數(shù) 取 Z13=22， A=2 )( 1211 ZZm （ 3-16） 得 Z11+Z12=58，分配 Z12=17， Z11=40， 9.3ri倒擋軸與中間軸的中心距2 )( 1312. zzmA ，=50.7mm 為了防止干涉 ， 11、 12齒輪齒頂圓保持 0.5mm 以上間隙 則有 ADD 252 1211， d11 =90.6mm 3.2.5確定齒輪輪齒尺寸 齒頂高： mhhaa *， 1* ah斜齒輪齒頂高為 2.5mm，直齒輪齒頂高為 2.6mm 齒根高： mchhaf )( *， 25.01 *8 cha ，斜齒輪齒根高為 3.1mm，直齒輪齒根高為 3.25mm 3.3 本 章小結(jié) 本章對變速器齒輪的主要參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計計算，確定了齒輪的模數(shù)、齒數(shù)、壓力角，斜齒輪的螺旋角等。齒輪參數(shù)的確定為后來的 CATIA 參數(shù)化建模提供了依據(jù)，可以利用漸開線畫法進(jìn)行三維制圖，也為草圖的繪制確定了分度圓的直徑。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 第 4 章 變速器齒輪的強度計算與材料選擇 4.1 齒輪的主要失效形式 齒輪的主要失效形式有：輪齒的折斷、齒面點蝕、齒面磨損、齒面膠合和塑性形變。 4.2 齒輪的強度計算及材料接觸應(yīng)力 與其他機械設(shè)備使用的變速器比較，不同用途汽車的變速器齒輪使用條件仍 是相似的。此外，汽車變速器齒輪所用的材料、熱處理方法、加工方法、精度等級、支撐方式也基本一致。如汽車變速器齒輪用低碳合金鋼制造，采用剃齒或齒輪精加工，齒輪表面采用滲碳淬火熱處理工藝，齒輪精度不低于 7 級。因此，比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(zhǔn)確的結(jié)果。在這里所選擇的齒輪材料為 40Cr。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 10 2/tgF T d4.2.1齒輪彎曲強度計算 （ 1）直齒輪彎曲應(yīng)力WbtyKKF ftw 10（ 4-1） 式中 W 彎曲應(yīng)力（ MPa）； 10tF 一檔齒輪 10 的圓周力（ N） ；其中g(shù)T為計算載荷（ N mm）， d為節(jié)圓直徑。 K 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 1.65； fK 摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取 1.1，從動齒輪取 0.9； b 齒寬（ mm）， t 端面齒距（ mm）； y 齒形系數(shù)，如圖 4-1 所示。 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 圖 4-1 齒形系數(shù)圖 當(dāng)處于一檔時，中間軸上的計算扭矩為： 9 2m a x1 0 1gez zTT zz （ 4-2） 可求得 gT=139500N mm 故由 dTFg /210 可以得出10tF；再將所得出的數(shù)據(jù)代入式（ 4-1）可得 MPaw 6.84910 MPaw 1.5569 當(dāng)計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩maxeT時，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力在 400-850MPa 之間。 （ 2）斜齒輪彎曲應(yīng)力wtw FKbtyK （ 4-3） 式中 K為重合度影響系數(shù)，取 2.0；其他參數(shù)均與式（ 4-1）注釋相同， 1.50K ，選擇齒形系數(shù) y時，按模數(shù)在圖（ 4-1）中查得。 二檔齒輪圓周力： 8782 gttTFFd（ 4-4） 根據(jù)斜齒輪參數(shù)計算公式可得出：87ttFF=5370.1N 齒輪 8的齒數(shù) z=22，可查表（ 4-1）得： 13.08 y。 故可求得： MPaw 5.2258 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 同理可得： MPaw 5.1957 依據(jù)計算二檔齒輪的方法可以得出其他檔位齒輪的彎曲應(yīng)力，其計算結(jié)果如下： 三檔： MPaw 3.2665 ； MPaw 2176 五檔： MPaw 1.2293 ； MPaw 3.2024 當(dāng)計算載荷取作用到第一軸上的最大扭矩時，對常嚙合齒輪和高檔齒輪，許用應(yīng)力在 180-350MPa 范圍內(nèi)。 因此，上述對直齒輪和斜齒輪的計算結(jié)果均符合彎曲強度要求。 4.2.2齒輪材料接觸應(yīng)力 齒輪接觸應(yīng)力 110 . 4 1 8 ( )jzbFEb （ 4-5） 式中j 齒輪的接觸應(yīng)力（ MPa） ； F 齒面上的法向力（ N），1 /(cos cos )FF ； 1F 圓周力在（ N）； 節(jié)點處的壓力角（）； 齒輪螺旋角（）； E 齒輪材料的彈性模量（ MPa），查資料可取 31 9 0 1 0E M P a ； B 齒輪接觸的實際寬度； zb、 主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑（ mm）； 直齒輪： sinzzr （ 4-6） 買文檔送全套 CAD 圖紙，咨詢 QQ414951605 買