二軸四檔汽車變速器設(shè)計(jì)

沈陽(yáng)建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)目 錄第一章 緒論······························································1第二章 變速器的基本設(shè)計(jì)方案··············································62.1概述···································································62.2變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇·············································62.3轎車變速器機(jī)構(gòu)方案的選擇···············································92.4變速器設(shè)計(jì)的基本要求··················································10第三章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)·················································113.1確定車輪直徑··························································113.2確定主減速器傳動(dòng)比····················································123.3確定一擋傳動(dòng)比························································123.4各擋傳動(dòng)比的確定······················································133.5確定中心距····························································133.6初選齒輪參數(shù)··························································13第四章 齒輪校核·························································224.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩························································224.2輪齒強(qiáng)度計(jì)算·························································22第五章 軸的設(shè)計(jì)及校核···················································305.1軸的工藝要求·························································305.2軸的強(qiáng)度計(jì)算·························································30第六章 軸承校核·························································336.1.1 輸入軸的軸承校核···················································336.1.2 輸出軸軸承校核·····················································34經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析·····························································36結(jié)論·····································································38參考文獻(xiàn)········································································39致謝·············································································40附錄一···································································1附錄二···································································5輕型轎車變速器設(shè)計(jì)第一章 緒論汽車是作為一種交通工具而產(chǎn)生的，但發(fā)展到今天已經(jīng)不能把它理解為單純的行的手段。因?yàn)椤捌嚮备淖兞水?dāng)代世界的面貌，它已經(jīng)成為當(dāng)代物質(zhì)文明與進(jìn)步的象征及文明形態(tài)的一種代表。中國(guó)汽車工業(yè)的振興也必然會(huì)使中國(guó)的面貌煥然一新，在繁榮經(jīng)濟(jì)，促進(jìn)四個(gè)現(xiàn)代化的實(shí)現(xiàn)，提高中國(guó)人民的生活水平，推動(dòng)社會(huì)與地球上近四分之一的人類進(jìn)步方面，發(fā)揮重大作用.現(xiàn)在人類社會(huì)在不斷的進(jìn)步與繁榮，交通的變革與發(fā)展在促進(jìn)社會(huì)的發(fā)展中起了突出的作用，汽車作為一種交通工具的產(chǎn)生對(duì)社會(huì)更具有重要的意義。人類社會(huì)及人們生活的“汽車化”，大大地?cái)U(kuò)大了人們?nèi)粘；顒?dòng)的范圍，擴(kuò)大并加速了地區(qū)間、國(guó)際間的交往，成倍地提高了人們外出辦事的效率，極大地加速了人們的活動(dòng)節(jié)奏，促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展與人類的快速進(jìn)步，開創(chuàng)了現(xiàn)代“汽車社會(huì)”這樣一個(gè)嶄新的時(shí)代。據(jù)統(tǒng)計(jì)：在以前蒸汽機(jī)輪船與蒸汽機(jī)車的問(wèn)世曾推動(dòng)了當(dāng)時(shí)的產(chǎn)生革命。繼蒸汽機(jī)輪船與火車出現(xiàn)之后，1886年德國(guó)工程師戴姆勒與奔茨二人以汽油內(nèi)燃機(jī)為動(dòng)力，分別獨(dú)立地制成了最早的實(shí)用汽車。1903年美國(guó)人亨利·福特創(chuàng)建了福特汽車公司，1908年推出了“T”型車，并于1913年建成了流水作業(yè)裝配線進(jìn)行汽車的大批量生產(chǎn)。這項(xiàng)大生產(chǎn)技術(shù)的出現(xiàn)，為提高汽車質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本及以后的汽車工業(yè)大發(fā)展創(chuàng)造了條件。1921年“T”型汽車的產(chǎn)量已占世界汽車產(chǎn)量達(dá)200萬(wàn)輛。1927年夏。“T”型車成為歷史，共售出1500多萬(wàn)輛。汽車問(wèn)世百余年來(lái)，特別是從汽車產(chǎn)品的大批生產(chǎn)以及汽車工業(yè)的大發(fā)展以來(lái)，汽車已經(jīng)為世界經(jīng)濟(jì)的大發(fā)展、為人類進(jìn)入現(xiàn)代生活，產(chǎn)生了無(wú)法估量的巨大影響，為人類社會(huì)的進(jìn)步作出了不可磨滅的巨大貢獻(xiàn)，掀起了時(shí)代的革命。汽車的作用對(duì)國(guó)際化的發(fā)展起著不可磨滅的作用，首先，以美國(guó)為例：美國(guó)汽車工業(yè)早已經(jīng)發(fā)展成為與鋼鐵、建筑并列的三個(gè)最大的行業(yè)之一。如今美國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)與高薪技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅猛，但汽車工業(yè)仍不失為美國(guó)產(chǎn)業(yè)最主要的支柱之一。在全球的汽車保有量中，美國(guó)生產(chǎn)的汽車占34.8%。日本汽車工業(yè)在1941年已經(jīng)有5萬(wàn)輛的年產(chǎn)能力，1955年就能達(dá)到15萬(wàn)輛。下面具體介紹一下我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展。在舊中國(guó)沒(méi)有真正的制造汽車的工業(yè)，只有到中華人民共和國(guó)成立之初，毛澤東主席、周恩來(lái)總理等第一代國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人非常關(guān)注、親自參與建立中國(guó)汽車工業(yè)的重大決策，在前蘇聯(lián)援助中國(guó)建設(shè)一批重點(diǎn)工業(yè)項(xiàng)目中列入建設(shè)一座現(xiàn)代化的載貨汽車工廠，并在中央重工業(yè)部下屬機(jī)器工業(yè)局籌備組建期間，開始了籌建的前期工作。1953年7月，毛主席親筆題名的第一汽車制造廠在吉林省長(zhǎng)春市動(dòng)工興建，在中央動(dòng)員、全國(guó)支援和參與建設(shè)者的奮力拼搏下，實(shí)現(xiàn)了黨中央提出“力爭(zhēng)三年建成長(zhǎng)春汽車廠和出汽車、出人才、出經(jīng)驗(yàn)”的目標(biāo)，國(guó)產(chǎn)第一輛解放牌載貨汽車于1956年7月13日駛下總裝配生產(chǎn)線，從此結(jié)束了中國(guó)自己不能制造汽車的歷史，圓了中國(guó)人自己生產(chǎn)國(guó)產(chǎn)汽車之夢(mèng)。1957年5月，一汽開始仿照國(guó)外樣車自行設(shè)計(jì)轎車；1958年先后試制成功CA71型東風(fēng)牌小轎車和CA72型紅旗牌高級(jí)轎車，毛主席等國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人親自試乘了東風(fēng)牌小轎車，十分高興地稱贊：“坐上自己制造的汽車了”；之后，紅旗牌高級(jí)轎車被列為國(guó)家禮賓用車，并用作國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人乘坐的慶典檢閱車。 進(jìn)入60年代，國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)行“調(diào)整、鞏固、充實(shí)、提高”方針，在國(guó)家和省市支持下，形成了一批汽車制造廠、汽車制配廠和改裝車廠，其中，南京、上海、北京和濟(jì)南共4個(gè)較有基礎(chǔ)的汽車制配廠，經(jīng)過(guò)技術(shù)改造成為繼一汽之后第一批地方汽車制造廠，發(fā)展汽車品種，相應(yīng)建立了專業(yè)化生產(chǎn)模式的總成和零部件配套廠，為今后發(fā)展大批量、多品種生產(chǎn)協(xié)作配套體系形成了初步基礎(chǔ)。 在這個(gè)歷史階段，力求探索汽車工業(yè)管理的改革，國(guó)家決定試辦汽車工業(yè)托拉斯，實(shí)施了促進(jìn)汽車工業(yè)發(fā)展的多項(xiàng)舉措，60年代中期工業(yè)托拉斯停辦。與此同時(shí)，汽車改裝業(yè)和摩托車制造業(yè)起步，重點(diǎn)發(fā)展了一批軍用改裝車，民用消防車、救護(hù)車、自卸車和牽引車相繼問(wèn)世，并為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了城市、長(zhǎng)途和團(tuán)體這三大類客車。北京最早試制二輪摩托車提供軍用，之后南京、南昌和濟(jì)南等地相繼試制三輪摩托車和機(jī)器腳踏車，當(dāng)時(shí)主要用于軍事、郵電、體育和城市短途運(yùn)輸，摩托車工業(yè)處于起步階段，與汽車工業(yè)創(chuàng)建密切相關(guān)的汽車科研事業(yè)和專業(yè)教育體系初步形成。1964年，國(guó)家確定在三線建設(shè)以生產(chǎn)越野汽車為主的第二汽車制造廠、四川和陜西汽車制造廠。二汽是國(guó)內(nèi)自行設(shè)計(jì)、國(guó)內(nèi)提供裝備的工廠，采取了“包建”（專業(yè)對(duì)口老廠包建新廠、小廠包建大廠）和“聚寶”（國(guó)內(nèi)的先進(jìn)成果移植到二汽）的方法，同時(shí)在湖北省內(nèi)外安排新建、擴(kuò)建26個(gè)重點(diǎn)協(xié)作配套廠。一個(gè)嶄新的大型汽車制造廠在湖北省十堰市興建和投產(chǎn)，當(dāng)時(shí)主要生產(chǎn)中型載貨汽車和越野汽車。與此同時(shí)，川汽、陜汽和與陜汽生產(chǎn)配套的陜西汽車齒輪廠，分別在四川省重慶市大足縣和陜西省寶雞市（現(xiàn)已遷西安）興建和投產(chǎn)，主要生產(chǎn)重型載貨汽車和越野汽車。 60年代中后期，國(guó)家提出“大打礦山之仗”的決策，礦用自卸車成為其重點(diǎn)裝備，上海32噸試制成功投產(chǎn)之后，天津15噸、常州15噸、北京20噸、一汽60噸（后轉(zhuǎn)本溪）和甘肅白銀42噸電動(dòng)輪礦用自卸車也相繼試制成功投產(chǎn)，緩解了冶金行業(yè)采礦生產(chǎn)裝備需要。 為適應(yīng)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)重型載貨汽車的需求，濟(jì)南汽車制造廠擴(kuò)建黃河牌8噸重型載貨汽車的生產(chǎn)能力，安徽淝河、南陽(yáng)、丹東、黑龍江和湖南等地方汽車也投入同類車型生產(chǎn)。邢臺(tái)長(zhǎng)征牌12噸重型載貨汽車（源于北京新都廠遷建）、上海15噸重載載貨汽車投產(chǎn)問(wèn)世。 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)：在此期間，一汽、南汽、上汽、北汽和濟(jì)汽5個(gè)老廠分別承擔(dān)了包建和支援三線汽車廠（二汽、川汽、陜汽和陜齒）的建設(shè)任務(wù)，其自身投入技術(shù)改造擴(kuò)大生產(chǎn)能力；地方發(fā)展汽車工業(yè)，幾乎全部仿制國(guó)產(chǎn)車型重復(fù)生產(chǎn)；據(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，解放牌車型20多家，北京130車型20多家，躍進(jìn)車型近20家，北京越野車近10家；改裝車生產(chǎn)向多品種、專業(yè)化發(fā)展，生產(chǎn)廠點(diǎn)近200家；1980年大中輕型客車生產(chǎn)13400輛，其中：長(zhǎng)途客車6000多輛；汽車零部件品種增多，廠家增加到2100家；摩托車工業(yè)初步形成，1980年24個(gè)廠家生產(chǎn)4.9萬(wàn)輛。 汽車設(shè)計(jì)理論是指導(dǎo)汽車設(shè)計(jì)實(shí)踐的，而汽車設(shè)計(jì)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的長(zhǎng)期積累和汽車生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，又使汽車設(shè)計(jì)理論得到不斷的發(fā)展與提高。汽車設(shè)計(jì)技術(shù)是汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的方法和手段，是汽車設(shè)計(jì)實(shí)踐的軟件和硬件。汽車設(shè)計(jì)技術(shù)在近百年中也經(jīng)歷了由經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)發(fā)展到以科學(xué)實(shí)驗(yàn)和技術(shù)分析為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)階段，進(jìn)而自60年代中期在設(shè)計(jì)中引入電子計(jì)算機(jī)后又形成了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等新方法，并使設(shè)計(jì)逐步實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化和自動(dòng)化。在20世紀(jì)90年代，國(guó)際汽車界興起一種逆向工程的汽車產(chǎn)品開發(fā)新方式。經(jīng)過(guò)幾年的發(fā)展，積累了很多經(jīng)驗(yàn)，取得巨大進(jìn)步，可以說(shuō)已成為現(xiàn)代汽車產(chǎn)品開發(fā)的主流形式。逆向工程主要是依靠高度集成化、可視化、開放型的計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，構(gòu)筑汽車產(chǎn)品，從概念構(gòu)思、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程分析、工藝制造、應(yīng)用工程、市場(chǎng)服務(wù)，全過(guò)程實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化、高精度、系統(tǒng)化的操作平臺(tái)。雖然，目前仍需制造樣品，進(jìn)行實(shí)物試驗(yàn)、論證和評(píng)價(jià)，但這已經(jīng)不是一種重要的手段，最終將會(huì)取消這一過(guò)程。就這種思維的方法而言，是思維先于實(shí)體、實(shí)體用于反證思維的逆向邏輯形式，國(guó)際汽車界稱之為逆向工程。實(shí)施逆向工程的目的是為了更好地實(shí)現(xiàn)汽車產(chǎn)品設(shè)計(jì)的并行工程，使產(chǎn)品設(shè)計(jì)及其相關(guān)過(guò)程實(shí)行同步作業(yè)，并使之優(yōu)化，大大提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一次成功率，從而縮短周期，降低成本，減少風(fēng)險(xiǎn)，提高質(zhì)量，增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)汽車工業(yè)在實(shí)行逆向工程中已經(jīng)做了一些工作，并且具有廣泛的社會(huì)基礎(chǔ)，特別是軍工和院校部門已經(jīng)先行一步，水平也不算低，如果我們能把集成和整合工作做得好些，進(jìn)步就會(huì)更快、更大。汽車的設(shè)計(jì)開發(fā)工作是由根據(jù)市場(chǎng)調(diào)查及使用要求而制定的設(shè)計(jì)任務(wù)書開始的。汽車設(shè)計(jì)的內(nèi)容包括整車總體設(shè)計(jì)、總成設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)。整車總體設(shè)計(jì)又稱為汽車的總布置設(shè)計(jì)，其任務(wù)是使所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品達(dá)到設(shè)計(jì)任務(wù)書所規(guī)定的整車參數(shù)和性能指標(biāo)的要求，并將這些整車參數(shù)和性能指標(biāo)分解為有關(guān)總成的參數(shù)和功能。在這項(xiàng)高層次的設(shè)計(jì)工作中，既有汽車各總成間的聯(lián)系問(wèn)題，又有人與汽車之間的聯(lián)系問(wèn)題。解決人車之間的聯(lián)系問(wèn)題屬于人機(jī)工程設(shè)計(jì)，它在汽車設(shè)計(jì)工作中占有極重要的位置。零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化、產(chǎn)品系列化由于汽車的產(chǎn)量大、品種及型號(hào)多，設(shè)計(jì)中實(shí)行零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化和產(chǎn)品系列化，可簡(jiǎn)化生產(chǎn)，提高工效，保證產(chǎn)品質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，減少配件品種，方便維修。所謂“系列化”是指制造廠為了能供應(yīng)各種型號(hào)的產(chǎn)品（可為汽車，亦可為總成和部件），又能進(jìn)行大量生產(chǎn)，而將產(chǎn)品合理分擋，組成系列，并考慮各種變型。例如驅(qū)動(dòng)型式為4×4的越野汽車加上一根驅(qū)動(dòng)橋則可變成6×6的越野汽車，加上兩根則又可變成8×8的越野汽車，組成系列；發(fā)動(dòng)機(jī)可按缸數(shù)分為4缸、6缸或V6缸、V8缸等組成系列。這樣即可較少的基本型衍生出較多的系列產(chǎn)品，以滿足廣泛的需求。所謂“通用化”是指在同一系列或總質(zhì)量相近的一些車型上，采用通用的總成或部件，以簡(jiǎn)化生產(chǎn)。所謂“標(biāo)準(zhǔn)化”是指在設(shè)計(jì)中廣泛采用標(biāo)準(zhǔn)件，以利于組織生產(chǎn)、提高質(zhì)量、降低造價(jià)和方便維修?？紤]使用條件的復(fù)雜多變?yōu)榱耸顾O(shè)計(jì)的汽車產(chǎn)品在全國(guó)和全世界這樣的廣闊市場(chǎng)上具有競(jìng)爭(zhēng)力，設(shè)計(jì)中就要充分考慮提高其對(duì)復(fù)雜多變的使用條件的適應(yīng)性。特別應(yīng)注意熱帶、寒帶等不同的氣候條件和高原、山區(qū)、丘陵、沼澤、沿海等不同的地理?xiàng)l件，以及燃料供應(yīng)、維修能力等不同的使用條件對(duì)汽車結(jié)構(gòu)、性能、材料、附件等的特殊要求。例如：在高原地區(qū)發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)增壓；在熱帶地區(qū)要考慮車廂的隔熱、空調(diào)或通風(fēng)；在寒帶要考慮發(fā)動(dòng)機(jī)的冷起動(dòng)；在山區(qū)則應(yīng)提高汽車的爬坡能力并附加發(fā)動(dòng)機(jī)排氣制動(dòng)等。重視汽車使用中的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保良好的使用性能顯然是各種產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者都要追求的目標(biāo)，汽車設(shè)計(jì)者更是如此，所不同的是汽車的使用性能是多方面的（例如：動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、制動(dòng)性、操縱穩(wěn)定性、平順性、舒適性、通過(guò)性以及可靠性、耐久性、維修性和對(duì)環(huán)境保護(hù)的影響性能等），而且在默寫性能之間有時(shí)是相互矛盾的。因此，汽車設(shè)計(jì)的特點(diǎn)還在于：要在給定的使用條件下，協(xié)調(diào)各種使用性能的要求、優(yōu)選各種使用性能指標(biāo)，使汽車在該使用條件下的綜合使用性能達(dá)到最優(yōu)。特別要重視使用中的安全、可靠、經(jīng)濟(jì)與環(huán)保。車身設(shè)計(jì)既重視工程要求更注重外觀造型汽車車身的外形、油漆及色彩是汽車給人們的第一個(gè)外觀印象，是人們?cè)u(píng)價(jià)汽車的最直接方面，也是轎車的最重要市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)因素，是汽車設(shè)計(jì)非常重要的內(nèi)容。車身造型既是工程設(shè)計(jì)，又是美工設(shè)計(jì)。從工程設(shè)計(jì)來(lái)看，它既是滿足結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度要求、整車布置的匹配要求和沖壓分快的工藝要求，又要適應(yīng)車身的空氣動(dòng)力學(xué)的要求而具有最小的風(fēng)阻系數(shù)；從美工設(shè)計(jì)來(lái)看，它應(yīng)當(dāng)適應(yīng)時(shí)代的特點(diǎn)和人們的愛(ài)好，要像對(duì)待工藝品那樣進(jìn)行美工設(shè)計(jì)，給人以高度美感，起到美化環(huán)境的作用。在保證可靠性的前提下盡量減小汽車的自身質(zhì)量和固定的機(jī)械設(shè)備不同，作為運(yùn)輸用的汽車其自身質(zhì)量直接影響起燃油經(jīng)濟(jì)性。和單間生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，作為大批量生產(chǎn)的汽車，減小其自身質(zhì)量可節(jié)約大量的制造材料，降低生產(chǎn)成本。合理地減小汽車的自身質(zhì)量對(duì)汽車工業(yè)和汽車運(yùn)輸業(yè)會(huì)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。最優(yōu)化設(shè)計(jì)方法可滿足這方面的設(shè)計(jì)要求。第二章 變速器的基本設(shè)計(jì)方案2.1 概述變速器的結(jié)構(gòu)對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟(jì)性、換擋操縱的可靠性與輕便性，傳動(dòng)的平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。采用優(yōu)化設(shè)計(jì)方法對(duì)變速器與主減速器，以及變速器的參數(shù)做優(yōu)化匹配，可得到良好的動(dòng)力性與燃油經(jīng)濟(jì)性；采用自鎖及互鎖裝置、倒檔安全裝置，對(duì)接合齒采取倒錐齒側(cè)（或越程接合、錯(cuò)位接合、齒厚減薄、臺(tái)階齒側(cè)）等措施，以及其他結(jié)構(gòu)措施，可使操縱可靠，不跳檔、亂檔、自行脫檔和誤掛倒檔；采用同步器可使換擋輕便、無(wú)沖擊及噪聲；采用高齒、修形及參數(shù)優(yōu)化等措施可使齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)、噪聲低。降低噪聲水平已成為提高變速器質(zhì)量和設(shè)計(jì)、工藝水平的關(guān)鍵。汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的基本功能是將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳給車輪，以驅(qū)動(dòng)汽車行使。變速器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部分。變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步，加速，行使以及克服各種道路障礙等不同行使條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)輪牽引力及不同要求的需要。用變速器轉(zhuǎn)變發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速的必要性在與內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)矩-轉(zhuǎn)速變化特性的特點(diǎn)是具有相對(duì)小的對(duì)外部載荷改變的適應(yīng)性。以下從變速器的作用分類來(lái)介紹。變速器是汽車傳動(dòng)系中最主要的部件之一。它的作用是：在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小。由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度和驅(qū)動(dòng)扭矩能在很大范圍內(nèi)變化。例如在高速路上車速應(yīng)能達(dá)到100km/h，而在市區(qū)內(nèi)，車速常在50km/h左右?？哲囋谄街钡墓飞闲旭倳r(shí)，行駛阻力很小，則當(dāng)滿載上坡時(shí)，行駛阻力便很大。而汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的特性是轉(zhuǎn)速變化范圍較小，而轉(zhuǎn)矩變化范圍更不能滿足實(shí)際路況需要。實(shí)現(xiàn)倒車行駛汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸一般都是只能向一個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)的，而汽車有時(shí)需要能倒退行駛，因此，往往利用變速箱中設(shè)置的倒擋來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車倒車行駛。實(shí)現(xiàn)空擋當(dāng)離合器接合時(shí)，變速箱可以不輸出動(dòng)力。例如可以保證駕駛員在發(fā)動(dòng)機(jī)不熄火時(shí)松開離合器踏板離開駕駛員座位。變速箱由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和變速操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要作用是改變轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)值和方向；操縱機(jī)構(gòu)的主要作用是控制傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)變速器傳動(dòng)比的變換，即實(shí)現(xiàn)換擋，以達(dá)到變速變矩。機(jī)械式變速箱主要應(yīng)用了齒輪傳動(dòng)的降速原理。簡(jiǎn)單的說(shuō)，變速箱內(nèi)有多組傳動(dòng)比不同的齒輪副，而汽車行駛時(shí)的換擋行為，也就是通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)使變速箱內(nèi)不同的齒輪副工作。如在低速時(shí)，讓傳動(dòng)比大的齒輪副工作，而在高速時(shí)，讓傳動(dòng)比小的齒輪副工作。 2.2 變速器的結(jié)構(gòu)分析與型式選擇簡(jiǎn)單式變速器的基本結(jié)構(gòu)：由殼體、傳動(dòng)部分和操縱部分組成。a殼體殼體是基礎(chǔ)件，用以安裝支承變速器全部零件及存放潤(rùn)滑油)：其上有安裝軸承的精確鏜孔。變速器承受變載荷，所以殼體應(yīng)有足夠的剛度，內(nèi)壁有加強(qiáng)，形狀復(fù)雜，多為鑄件(材料為灰鑄鐵，常用HT200)。為便于安裝，傳動(dòng)部分和操縱部分常做成剖分式，箱蓋與殼體用螺栓聯(lián)接并可靠定位。殼體上有加油、放油口，油面檢查尺口，還應(yīng)考慮散熱。b傳動(dòng)部分是指齒輪、軸、軸承等傳動(dòng)件。軸的幾何尺寸通過(guò)強(qiáng)度、剛度計(jì)算確定。因主要決定于剛度，而碳鋼與合金鋼彈性模量近乎相等，所以一般用碳鋼。只有齒輪與軸制成一體或軸載荷嚴(yán)重才用合金鋼。軸與齒輪多為花鍵聯(lián)接(對(duì)中性好，能可靠傳遞動(dòng)力，擠壓應(yīng)力小等)。軸的花鍵部分和放軸承處經(jīng)表面淬火處理。軸多用滾動(dòng)軸承支承，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，效率高、徑向間隙小，軸向定位應(yīng)可靠。潤(rùn)滑方式多用飛濺潤(rùn)滑 (>25m/s，只要粘度適宜可甩到壁上)。 c操縱部分主要零件位于變速器蓋內(nèi)。組成式變速器結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 簡(jiǎn)單式變速器有效率高、構(gòu)造簡(jiǎn)單使用方便鈞優(yōu)點(diǎn)擋數(shù)少，i變化范圍小(牽引力、速度范圍小)，只宜在擋數(shù)不多的某些車工采用。若增加i的范圍，則使變速器尺寸加大，軸跨度增加，為了既增加擋數(shù)又不使軸跨度過(guò)大，可采用組成式變速器。組成式變速器的優(yōu)點(diǎn)：可以減少齒輪個(gè)數(shù)，而且擋數(shù)越多減少齒輪個(gè)數(shù)的優(yōu)點(diǎn)愈明顯。同簡(jiǎn)單式變速器相比，它可縮短軸的長(zhǎng)度，減少整個(gè)變速器的外部尺寸和重量，并且能方便地得到不止一個(gè)倒擋。缺點(diǎn)： a擋組間傳動(dòng)比有對(duì)應(yīng)關(guān)系，不易使每擋的2，(速度及牽引力)都很理想。b換擋操縱麻煩，有時(shí)要操縱兩個(gè)變速部分，若為插花換擋還不便記憶。為了減少操縱動(dòng)作，最好能順序換擋。為此要求重視擋次編排十使第滅擋組傳動(dòng)比全部大于第11擋組，達(dá)到多數(shù)相領(lǐng)排擋的變換只需操縱主變速的目的，這樣才最為方便。變速器是由變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成，需要時(shí)，還可以加裝動(dòng)力輸出器。在分類上有兩種方按傳動(dòng)比變化方式和按操縱方式的不同來(lái)分。按傳動(dòng)比變化方式來(lái)分：a)有級(jí)式變速器 這是目前使用最廣的一種。它采用齒輪傳動(dòng)，具有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。按所用輪系型式不同，有軸線固定式變速器(普通變速器)和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器(行星齒輪變速器)兩種。目前，轎車和輕、中型貨車變速器的傳動(dòng)比通常有3-5個(gè)前進(jìn)擋和一個(gè)倒擋，在重型貨車用的組合式變速器中，則有更多擋位。所謂變速器擋數(shù)即指其前進(jìn)擋位數(shù)。b)無(wú)級(jí)式變速器 傳動(dòng)比在一定的數(shù)值范圍內(nèi)可按無(wú)限多級(jí)變化，常見的有電力式和液力式(動(dòng)液式)兩種。電力式無(wú)級(jí)變速器的變速傳動(dòng)部件為直流串激電動(dòng)機(jī)，除在無(wú)軌電車上應(yīng)用外，在超重型自卸車傳動(dòng)系中也有廣泛采用的趨勢(shì)。動(dòng)液式無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)部件為液力變矩器。c)綜合式變速器 是指由液力變矩器和齒輪式有級(jí)變速器組成的液力機(jī)械式變速器，其傳動(dòng)比可在最大指與最小值之間的幾個(gè)間斷的范圍內(nèi)作無(wú)級(jí)變化。按操縱方式來(lái)分：a)強(qiáng)制操縱式變速器是靠駕駛員直接操縱變速桿換擋。b)自動(dòng)操縱式變速器其傳動(dòng)比選擇和換擋是自動(dòng)進(jìn)行的，所謂“自動(dòng)”，是指機(jī)械變速器每個(gè)擋位的變換是借助反映發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和車速的信號(hào)系統(tǒng)來(lái)控制換擋系統(tǒng)的執(zhí)行元件而實(shí)現(xiàn)的。駕駛員只需操縱加速踏板以控制車速。c)半自動(dòng)操縱式變速器有兩種型式：一種是常用的幾個(gè)擋位自動(dòng)操縱，其余擋位則由駕駛員操縱；另一種是預(yù)選式，即駕駛員預(yù)先用按鈕選定擋位，在踩下離合器踏板或松開加速踏板時(shí)，接通一個(gè)電磁裝置或液壓裝置來(lái)進(jìn)行換擋。本設(shè)計(jì)采用的是二軸式四檔變速器。2.3 轎車變速器機(jī)構(gòu)方案的選擇 汽車變速器的結(jié)構(gòu)方案必須滿足使用性能、制造條件、維修簡(jiǎn)便及標(biāo)準(zhǔn)化、系列化和通用化等要求，應(yīng)從齒輪型式、換擋結(jié)構(gòu)、軸型布置、倒擋設(shè)置以及軸承型式、潤(rùn)滑和密封等方面綜合考慮及全面評(píng)價(jià)，以求得到合理的設(shè)計(jì)方案。a)齒輪型式汽車變速器普遍采用直齒或斜齒的圓柱齒輪。前者嚙合性能較差、重合小、強(qiáng)度低、噪音大，僅在低擋和倒擋中使用；后者應(yīng)用廣泛。本設(shè)計(jì)使用直齒。b)換擋結(jié)構(gòu)汽車變速器的換擋方式常用有直齒滑移齒輪、嚙合套和同步器等三種方式。直齒滑移齒輪的換擋結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊；嚙合套換擋一般是配合斜齒圓柱齒輪副使用的。這兩種型式在滑移齒輪或嚙合套的圓周速度與相嚙合的圓周速度不一致的情況下，會(huì)產(chǎn)生換擋沖擊與燥聲，容易引起齒輪的破壞和磨損。采用同步器換擋可保證齒輪不發(fā)生換擋沖擊，同時(shí)操作輕便，縮短了換擋的時(shí)間，相應(yīng)提高了汽車的加速性、經(jīng)濟(jì)性、行使安全性，而且有利于實(shí)現(xiàn)操縱自動(dòng)化。但是這種換擋方式的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造精度要求高，軸向尺寸有所增加。而本變速器就是應(yīng)用的同步器換擋機(jī)構(gòu)。c)同步器的選擇同步器是在接合套換擋機(jī)構(gòu)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，除有接合套、花鍵轂、對(duì)應(yīng)齒輪上的接合齒圈外，還增設(shè)了使接合套與對(duì)應(yīng)接合齒圈的圓周速度達(dá)到并保持一致（同步）的機(jī)構(gòu)，以及阻止二者在達(dá)到同步之前接合以防止沖擊的結(jié)構(gòu)。同步器有常壓式、慣性式、自行增力式等種類，目前廣泛采用的是慣性式同步器。類型:a：鎖環(huán)式慣性同步器，鎖銷式慣性同步器，滑塊式同步器。本次設(shè)計(jì)采用鎖銷式慣性同步器。2.4 變速器設(shè)計(jì)的基本要求1）保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性。2）設(shè)置空擋，用來(lái)切斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳輸。3）設(shè)置倒擋，使汽車能變速倒退行駛。4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置。5）換擋迅速、省力、方便。6）工作可靠。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(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。 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。兩軸式變速器有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、輪廓尺寸小、布置方便、中間擋位傳動(dòng)效率高和噪聲低等優(yōu)點(diǎn)。兩軸式變速器不能設(shè)置直接擋，一擋速比不可能設(shè)計(jì)得很大。 第三章 變速器齒輪的設(shè)計(jì)3.1確定車輪直徑四個(gè)車輪承受的最大負(fù)荷為：m為汽車總質(zhì)量：1700kg,g為重力加速度：9.8kN/ 。帶入數(shù)據(jù)得：49.98N。根據(jù)輪胎的規(guī)格185/60R14S，可計(jì)算知，輪胎半徑=289mm。3.2確定主減速器傳動(dòng)比原始設(shè)計(jì)條件發(fā)動(dòng)機(jī)功率73kw 最高車速165km/h發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩164N·m總質(zhì)量1700kg平均轉(zhuǎn)速3200r/min車輪185/60R14S由發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩確定最大功率轉(zhuǎn)速：最大功率轉(zhuǎn)速；轉(zhuǎn)矩適應(yīng)性系數(shù)，取值范圍：1.11.3，取值為：1.2；最大功率則將參數(shù)帶入計(jì)算得：=5100.56r/min，取整為：5101r/min。利用公式計(jì)算主減速器傳動(dòng)比：汽車最大車速：165km/h；：汽車最大轉(zhuǎn)速，=5101 r/min；：變速器最高檔傳動(dòng)比，轎車一般為：0.8；：主減速器傳動(dòng)比；計(jì)算得=4.2363.3確定一擋傳動(dòng)比為避免在松軟地面上行駛時(shí)土壤受沖擊剪切破壞而損害地面附著力，應(yīng)保證汽車能在極低車速下穩(wěn)定行駛。為滿足汽車爬坡性的要求：計(jì)算得到根據(jù)驅(qū)動(dòng)車輪與地面輻照條件確定： 即：為道路附著系數(shù)，取值范圍為0.50.6，取為0.6為汽車滿載靜止于水平面，驅(qū)動(dòng)橋給地面的載荷，這里取70%mg， 這里初選 校核最大傳動(dòng)比：=3.04.5校核得到=3.5 在3.04.5之間，故 3.4各擋傳動(dòng)比的確定兩軸式變速器各檔傳動(dòng)比都不設(shè)為整數(shù)，因?yàn)檩斎胼S和輸出軸直接嚙合，如果傳動(dòng)比是整數(shù)的話會(huì)造成嚙合齒輪副的不均勻磨損。每次嚙合的兩個(gè)齒都是隨機(jī)的，這樣會(huì)延長(zhǎng)變速器的使用壽命。 常數(shù)，也就是各擋之間的公比；各擋的傳動(dòng)公比為 3.5確定中心距初選中心距A時(shí)可根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：A= KA式中 A 變速器中心距（mm）；KA 中心距系數(shù)，轎車：K=8.99.3 取9.3；Temax 發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（Nm）；I1變速器一擋傳動(dòng)比2.8g 變速器傳動(dòng)效率，取96%；所以A= KA=9.3×=67.82mm符合轎車變速器的中心距變化范圍6580mm。初選：A=68mm.3.6初選齒輪參數(shù)1、模數(shù):對(duì)貨車，減小質(zhì)量比減小噪聲更重要，故齒輪應(yīng)該選用大些的模數(shù)；從工藝方面考慮，各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù)。嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線。由于工藝上的原因，同一變速器中的接合齒模數(shù)相同。其取值范圍是：乘用車和總質(zhì)量在1.814.0t的貨車為2.03.5mm；總質(zhì)量大于14.0t的貨車為3.55.0mm。選取較小的模數(shù)值可使齒數(shù)增多，有利于換擋。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)排量選擇變速器齒輪的法向模數(shù)。變速器用齒輪模數(shù)的范圍見表3-1：表3-1 汽車變速器齒輪的法向模數(shù)車型乘用車的發(fā)動(dòng)機(jī)排量V/L貨車的最大總質(zhì)量/t1.0V1.61.6V2.56.014.0>14.0模數(shù)/mm2.252.752.753.003.504.504.506.0所選模數(shù)值應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T1357-1987的規(guī)定， 故取齒輪的模數(shù)為：3.02、壓力角理論上對(duì)于乘用車，為加大重合度降低噪聲應(yīng)取用14.5°、15°、16°、16.5°等小些的壓力角；對(duì)商用車，為提高齒輪承載能力應(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壓力角有20°、25°、30°等，但普遍采用30°壓力角。3、螺旋角隨著螺旋角的增大，齒的強(qiáng)度也相應(yīng)提高。在齒輪選用大些的螺旋角時(shí)，使齒輪嚙合的重合度增加，因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。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)力求使中間軸上同時(shí)工作的兩對(duì)齒輪產(chǎn)生的軸向力平衡，以減小軸承負(fù)荷，提高軸承壽命。因此，中間軸上不同擋位齒輪的螺旋角應(yīng)該是不一樣的。為使工藝簡(jiǎn)便，在中間軸軸向力不大時(shí)，可將螺旋角設(shè)計(jì)成一樣的，或者僅取為兩種螺旋角。兩軸式變速器為20º25º取º4、齒頂高系數(shù)：在齒輪加工精度提高以后，在我國(guó)齒頂高系數(shù)為1.00。3.7各擋齒數(shù)分配1)一擋： = = =41.41取=43，則=10.898取=12則=28修正中心距：=則A=70.604取A=71則=24º2)二擋： = =41.41取=43，則=14.429，取=15，則 = 28則A=70.604取A=71則=24º3)三擋：=1.4， =41.41取=43則=41.41取=43則=17.92則=18則=19,則º,A=70.604取A=714)四擋： = =41.41取=43則=41.41取=43則=23.89則=18則=19則º,A=70.604取A=715)倒擋齒輪：（直齒）倒擋選用的模數(shù)往往與一擋相近，故選用為=3.00倒擋傳動(dòng)比比一擋略大些取=3.0初選倒擋齒輪后齒數(shù)一般在2123之間取=21取=39取=143.8求各擋齒輪的變位系數(shù)并進(jìn)行修正各擋齒輪的變位系數(shù)根據(jù)變位系數(shù)線圖來(lái)選?。罕?-3 變位系數(shù)線圖一擋：=70.604 A=71 A進(jìn)行角度變位： 則計(jì)算得=20.8602 則計(jì)算得通過(guò)選擇變位系數(shù)線圖查得： 由u= 則在線圖的左側(cè)可以查得：，則則則：（1.0+0.33-0.028）3=3.906（1.0+0.25-0.33）3=2.7639.62847.44034.108（1.0-0.17-0.028）3=2.406（1.0+0.25+0.17）3=4.26102.372107.18493.852二擋：=70.604 A=71 A進(jìn)行角度變位： 則計(jì)算得=20.8602 則計(jì)算得通過(guò)選擇變位系數(shù)線圖查得： 由u= 則在線圖的左側(cè)可以查得：，則則則：（1.0+0.26-0.028）3=3.696（1.0+0.25-0.26）3=2.9749.53559.92743.595（1.0-0.10-0.028）3=2.616（1.0+0.25+0.10）3=4.0592.46597.69784.365三擋：=70.604 A=71 A進(jìn)行角度變位： 則計(jì)算得=20.8602 則計(jì)算得通過(guò)選擇變位系數(shù)線圖查得： 由u= 則在線圖的左側(cè)可以查得：，則則則：（1.0+0.25-0.028）3=3.66（1.0+0.25-0.25）3=359.44266.76253.442（1.0-0.09-0.028）3=2.646（1.0+0.25+0.09）3=4.0282.55887.85074.518四擋：=70.604 A=71 A進(jìn)行角度變位： 則計(jì)算得=20.8602 則計(jì)算得通過(guò)選擇變位系數(shù)線圖查得： 由u= 則在線圖的左側(cè)可以查得：，則則則：（1.0-0.05-0.028）3=2.77（1.0+0.25+0.05）3=3.979.25684.79671.456（1.0+0.21-0.028）3=3.546（1.0+0.25-0.21）3=3.1262.74469.83656.504 倒擋： =96 則 則倒擋傳動(dòng)比合適 （1.0+0.3-0）3=3.9（1.0+0.25-0.3）3=2.85=6673.860.3（1.0-0.21-0）3=2.37（1.0+0.25+0.21）3=4.38=3943.7433.3（1.0-0.21-0）3=2.37（1.0+0.25+0.21）3=4.38=9094.7481.24倒擋軸中心距： 第四章 齒輪校核齒輪損壞形式主要有：輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動(dòng)換擋齒輪端部被破壞及齒面膠合。齒輪常出現(xiàn)輪齒彎曲折斷，需校核輪齒強(qiáng)度與齒面接觸應(yīng)力。4.1計(jì)算各軸的轉(zhuǎn)矩發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩為164N.m，最高轉(zhuǎn)速5101r/min，齒輪傳動(dòng)效率99%，離合器傳動(dòng)效率99%，軸承傳動(dòng)效率96%。輸入軸 =164N.m輸出軸 =164×0.96×0.99=155.87N.m倒擋軸 =164×0.96×0.99×2.31=249.38N.m4.2輪齒強(qiáng)度計(jì)算輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算(a) 直齒輪彎曲應(yīng)力 圖4-1 齒形系數(shù)圖 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)；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，貨車可取下限，承受雙向交變載荷作用的倒擋齒輪的許用應(yīng)力應(yīng)取下限。計(jì)算倒擋齒輪10，11，12的彎曲應(yīng)力，=22，=13，=30， =0.160,=0.155，=0.168，=584.05MPa<400850MPa=222.12MPa<400850MPa =258.41MPa<400850MPa=315.84MPa<400850MPa(b)斜齒輪彎曲應(yīng)力 式中：計(jì)算載荷（N·mm）；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)=7.0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，許用應(yīng)力在180350MPa范圍，對(duì)貨車為100250MPa。（1）計(jì)算一擋齒輪7，8的彎曲應(yīng)力=12，=31，=0.168，=0.126，=164Nm， =24.708°=221.15MPa<100250MPa=264.08MPa<180350MPa（2）計(jì)算二擋齒輪5，6的彎曲應(yīng)力=15，=28，=0.168，=0.175，=1641N.m，=24.708°=176.92MPa<180350MPa=171.22MPa<180350MPa（3）計(jì)算三擋齒輪3，4的彎曲應(yīng)力=18，=25，=0.147，=0.155，=1641N.m，=24.708 =168.50MPa<180350MPa=149.89MPa<180350MPa（4）計(jì)算四擋齒輪1，2的彎曲應(yīng)力=24，=18，=0.165，=0.155，=164N.m，=124.69N.m，=24.708° = =97.57MPa<180350MPa = =112.82MPa<180350Mpa（c）輪齒接觸應(yīng)力j 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（°），齒輪螺旋角（°）；齒輪材料的彈性模量（MPa）；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=210 N·mm-2表4-2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7,8的接觸應(yīng)力mm，mm=21.22=8.21=1564.17MPa<19002000MPa=1359.49MPa<19002000MPa（2）計(jì)算二擋齒輪5，6的接觸應(yīng)力mmmm=10.27=8.21=1301.26MPa<13001400MPa=1359.49MPa<13001400MPa（3）計(jì)算三擋齒輪3,4的接觸應(yīng)力mmmm=15.74=17.32=1030.52MPa<13001400MPa=975.66MPa<13001400MPa（4）計(jì)算四擋齒輪1，2的接觸應(yīng)力mmmm=16.42=13.03=918.60MPa<13001400MPa=931.80MPa<13001400MPa（5）倒擋齒輪10，11，12的接觸應(yīng)力mm,mm=3×30=90mm=11.287=6.669=18.464=1553.00MPa<9002000MPa=1870.41MPa<19002000Mp=1172.39MPa<19002000MPa=1229.58MPa<19002000MPa齒輪材料為40Cr, 40Cr為中碳調(diào)制鋼，是機(jī)械制造業(yè)使用最廣泛的鋼之一。調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。該鋼具有最佳的綜合力學(xué)性能，淬透性高于45鋼，適合于高頻淬火，火焰淬火等表面硬化處理等。第五章 軸的設(shè)計(jì)及校核5.1軸的工藝要求倒擋軸為壓入殼體孔中并固定不動(dòng)的光軸。變速器第二軸視結(jié)構(gòu)不同，可采用滲碳、高頻、氰化等熱處理方法。對(duì)于只有滑動(dòng)齒輪工作的第二軸可以采用氰化處理，但對(duì)于有常嚙合齒輪工作的第二軸應(yīng)采用滲碳或高頻處理。第二軸上的軸頸常用做滾針的滾道，要求有相當(dāng)高的硬度和表面光潔度，硬度應(yīng)在HRC5863。對(duì)于采用高頻或滲碳鋼的軸，螺紋部分不應(yīng)淬硬，以免產(chǎn)生裂紋。對(duì)于階梯軸來(lái)說(shuō)，設(shè)計(jì)上應(yīng)盡量保證工藝簡(jiǎn)單。軸材料選為20CrMnTi。20CrMnTi是滲碳鋼，滲碳鋼通常為含碳量為0.17%-0.24%的低碳鋼。汽車上多用其制造傳動(dòng)齒輪，是中淬透性滲碳鋼中Cr Mn Ti 鋼，其淬透性較高，在保證淬透情況下，具有較高的強(qiáng)度和韌性，特別是具有較高的低溫沖擊韌性。20CrMnTi表面滲碳硬化處理用鋼。良好的加工性，加工變形微小，抗疲勞性能相當(dāng)好。5.2 軸的強(qiáng)度計(jì)算a）初選軸的直徑按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度法進(jìn)行最小直徑計(jì)算 故最小直徑選18mm。支撐點(diǎn)距離為203mm,一擋齒輪到兩支點(diǎn)的距離分別為：55.8，114.5。c)一擋齒輪的各個(gè)分力：102.372Nd）軸的強(qiáng)度校核則在水平面上：FA×203=Fr×58.5FA=1035.80N則水平面上受到的力矩：Mc=1496731N.mm在豎直面上：=5345.09N水平面上受到的力矩為：Ms=772365N.mm該軸所受的彎矩為：T=459200 N.mm故危險(xiǎn)截面受到的合成彎矩為：=1745742.255N.mm在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下，軸的應(yīng)力應(yīng)為：=195.138Mpa<400Mpa故軸的強(qiáng)度符合要求e)軸的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，可分別用下式計(jì)算 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），=2.1×105MPa；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=0.050.10mm，=0.100.15mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)0.002rad18。故該軸符合剛度條件，該軸合格。第六章 軸承校核6.1軸承的校核6.1.1 輸入軸的軸承校核 軸承的材料采用GCr9，GCr9鋼是一種合金含量較少、具有良好性能、應(yīng)用最廣泛的高碳鉻軸承鋼。經(jīng)過(guò)淬火加回火后具有較高的硬度、均勻的組織、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。該鋼冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，對(duì)形成白點(diǎn)敏感性能大，有回火脆性。用于制作各種軸承套圈和滾動(dòng)體。由工作條件和軸頸直徑初選輸入軸軸承型號(hào)，61804（左，內(nèi)徑為20mm），61904（右，內(nèi)徑為20mm），轉(zhuǎn)速n=5101r/min,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)左側(cè)軸承，e=0.3,y=2。右側(cè)軸承，e=0.30，y=2。軸承的預(yù)期壽命為：Lh=16×365×10=58400h計(jì)算軸承當(dāng)量動(dòng)載荷P39.628則：Fr1×203=Fr7×58.5=955.64NFr2×203=Fr7×144.5=2360.05N故軸承的附加軸向力：Fs1= Fr1/2Y=238.91NFs2= Fr2/2Y=590.01NFs1+Fa1=4047.3NFs2=590.01NFa2= Fs1+Fa1=4047.3NFa1= Fs2=590.01N則：，故右側(cè)軸承X=0.67，左側(cè)軸承X=0.4，為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù) （1.21.8）取=1.2=1.20.4×955.01+2×4047.3=10171.92N=1.20.67×2360.05+2×590.01=3313.50N左側(cè)軸承壽命命，為壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3；對(duì)滾子軸承=10/3。=708460565.9h=58400h合格19,20。右側(cè)軸承壽命，為壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3；對(duì)滾子軸承=10/3。=58400h合格19,20。6.1.2 輸出軸軸承校核 軸承安裝方式采用反裝，即背靠背，背靠背安裝承受的荷載和承載力矩最大，軸向定位最好；面對(duì)面有一定的軸向游隙，荷載小，基本不使用。由工作條件和軸頸直徑初選輸入軸軸承型號(hào)30208（左，內(nèi)徑為40mm），30205（右，內(nèi)徑為25mm），轉(zhuǎn)速n=1821.78r/min,查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)右側(cè)軸承，e=0.3,y=2。左側(cè)軸承，e=0.30，y=1.9。軸承的預(yù)期壽命為：Lh=16×365×10=58400h則：Fr1×203=Fr7×58.5=1035.79NFr2×203=Fr7×144.5=2558.504N ，故軸承的附加軸向力：Fs1= Fr1/2Y=258.95NFs2= Fr2/2Y=639.626NFs1+Fa1=4386.76NFs2=639.626NFa2= Fs1+Fa1=4386.76NFa1= Fs2=639.626N則：，故右側(cè)軸承X=0.67，左側(cè)軸承X=0.4，為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見機(jī)械設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)（1.21.8）取=1.2=1.20.4×1035.79+1.9×639.626=1955.53N=1.20.67×2558.504+2×4386.76=12585.26N左側(cè)軸承壽命命，為壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3；對(duì)滾子軸承=10/3。=58400h合格19,20。右側(cè)軸承壽命，為壽命系數(shù)，對(duì)球軸承=3；對(duì)滾子軸承=10/3。=204561.54=58400h合格19,20。故軸承合格。經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析1、汽車變速器市場(chǎng)分析中國(guó)汽車變速器市場(chǎng)正處于高速發(fā)展期。2007年中國(guó)汽車銷售879.15萬(wàn)輛，2008年汽車產(chǎn)銷量將突破900萬(wàn)，2010年汽車銷售規(guī)模將達(dá)到1263萬(wàn)輛。在汽車行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模高速增長(zhǎng)的情況下，中國(guó)變速器行業(yè)面臨著重大機(jī)遇。2006年我國(guó)汽車變速器市場(chǎng)規(guī)模達(dá)300億元人民幣，并且以每年超過(guò)20%的速度增長(zhǎng)，預(yù)計(jì)2010年有望達(dá)到600億元。依靠科技進(jìn)步和自主創(chuàng)新，已形成年產(chǎn)銷汽車變速器100萬(wàn)臺(tái)、齒輪5000萬(wàn)只和汽車鍛件10萬(wàn)噸的綜合生產(chǎn)能力。汽車變速器產(chǎn)品在4檔16檔市場(chǎng)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全方位覆蓋，廣泛匹配于輸入扭矩3003000牛米、載重量2噸60噸之間的重型車、大客車、中輕型卡車、工程用車和低速貨車等各種車型，被國(guó)內(nèi)50多家主機(jī)廠的上千種車型選為定點(diǎn)配套產(chǎn)品。法士特變速器在國(guó)內(nèi)8噸以上重型汽車配套市場(chǎng)占有率78%，15噸以上配套市場(chǎng)占有率超過(guò)90%，重型變速器產(chǎn)銷量世界第一。2、結(jié)構(gòu)分析殼體：殼體是基礎(chǔ)件，用以安裝支承變速器全部零件及存放潤(rùn)滑油。其上有安裝軸承的精確鏜孔。變速器承受變載荷，所以殼體應(yīng)有足夠的剛度，內(nèi)壁有加強(qiáng)，形狀復(fù)雜，多為鑄件(材料為灰鑄鐵，常用HT200)。 傳動(dòng)部分：是指齒輪、軸、軸承等傳動(dòng)件。軸的幾何尺寸通過(guò)強(qiáng)度、剛度計(jì)算確定。因主要決定于剛度，而碳鋼與合金鋼彈性模量近乎相等，所以一般用碳鋼(常用45鋼)。只有齒輪與軸制成一體或軸載荷嚴(yán)重才用合金鋼。軸與齒輪多為花鍵聯(lián)接(對(duì)中性好，能可靠傳遞動(dòng)力，擠壓應(yīng)力小等)。軸的花鍵部分和放軸承處經(jīng)表面淬火處理。軸多用滾動(dòng)軸承支承，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，效率高、徑向間隙小，軸向定位應(yīng)可靠。潤(rùn)滑方式多用飛濺(>25m/s，只要粘度適宜可甩到壁上)。 操縱部分