純電動跑車變速箱設(shè)計

純電動跑車變速箱設(shè)計,電動,跑車,變速箱,設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計報告 (論文 ) 報告 (論文 )題目： 純電動跑車變速箱設(shè)計 作者所在系部： 機 電工程學院 作者所在專業(yè)： 車輛工程 作者所在班級： 作 者 姓 名 ： 鄭廷蕓 作 者 學 號 ： 201322198 指導教師姓名： 白亞雙 完 成 時 間 ： 2017 年 6 月 北華航天工業(yè)學院教務(wù)處制 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 I 摘 要 隨著石油資源的日益減少和環(huán)境保護要求的提高，電動汽車的發(fā)展越來越受到人們的重視，然而，對動力傳動系統(tǒng)部件的設(shè)計參數(shù)進行研究是提高電動汽車性能的重要手段之一。變速器是汽車重要的傳動系組成，在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動輪上扭矩的大小。電動汽車的 變速器與普通變速器相比，其結(jié)構(gòu)有所不同。因為驅(qū)動電機的旋向可以通過電路控制實現(xiàn)變換，所以電動汽車無需內(nèi)燃機汽車變速器中的倒檔而設(shè)置倒檔軸，只需應(yīng)用電機反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)倒車行駛。設(shè)計中利用已知參數(shù)確定變速器各參數(shù)，對軸和各擋齒輪進行校核，繪制出裝配圖及零件圖 。 同時本設(shè)計對電動汽車的動力傳動系統(tǒng)進行了匹配設(shè)計計算，計算結(jié)果表明達到性能要求。 關(guān)鍵詞 電動汽車 傳動 變速箱 匹配 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 of is in of of is to of of is a in a of of of of as is of be to so no in up of ro of of of to At of to 華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 i 目 錄 摘 要 ........................................................................................................................................ I ....................................................................................................................................... 1 章 緒論 ............................................................................................................................... 1 動汽車的簡介 ............................................................................................................. 1 動汽車傳動裝置的特點 ............................................................................................. 1 動汽車變速器的功用 ................................................................................................. 1 第 2 章 純電動跑車電動機功率及扭矩計算 ........................................................................... 3 率 的計算 ..................................................................................................................... 3 矩 的計算 ..................................................................................................................... 4 第 3 章 純電動跑車動力傳動系統(tǒng)匹配計算 ............................................................................. 5 高車速 的計算 ............................................................................................................. 5 輛加速時間的計算 ..................................................................................................... 6 輛爬坡的計算 ............................................................................................................. 6 駛里程的計算 ............................................................................................................. 6 第 4 章 純電動 跑車變速器設(shè)計方案及論證 ............................................................................. 7 第 5 章 變速器各主要參數(shù)的設(shè)計計算及校核 ....................................................................... 10 要參數(shù)設(shè)計 .............................................................................................................. 10 輪強度計算 .............................................................................................................. 14 定軸的尺寸 .............................................................................................................. 17 第 6 章 同步器的選擇 ............................................................................................................... 21 步器的工作原理 ....................................................................................................... 21 步器的種類 ............................................................................................................... 21 步器的參數(shù)的確定 ................................................................................................... 22 擦因數(shù) ........................................................................................................... 22 步環(huán)主要尺寸確定 ....................................................................................... 22 第 7 章 變速器操縱機構(gòu) ........................................................................................................... 24 對變速器操縱機構(gòu)的要求 ........................................................................................ 24 直接操縱手動換檔變速器 ........................................................................................ 24 手動換檔變速器遙控 ................................................................................................ 25 傳動自鎖、互鎖、倒檔鎖裝置 ................................................................................ 25 鎖裝置 ............................................................................................................ 25 鎖裝置 ............................................................................................................ 25 第 8 章 零件的加工工藝 ........................................................................................................... 26 輪軸加工工藝 ........................................................................................................... 26 輪加工工藝 ............................................................................................................... 26 蓋加工工藝 ............................................................................................................... 27 配圖 ........................................................................................................................... 28 第九章 結(jié)論 ............................................................................................................................... 29 感謝詞 ......................................................................................................................................... 30 參考文獻 ..................................................................................................................................... 31 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 動汽車的簡介 電動汽車是指以車我電源為動力，用電機驅(qū)動車輪行駛，符合道路交通、安全法規(guī)各項要求的車輛。電動汽車的優(yōu)點是： （ 1） 無污染，噪聲低 電動汽車無內(nèi)燃機汽車工作時產(chǎn)生的廢氣，不產(chǎn)生排氣污染，對環(huán)境保護和空氣的潔凈是十分有益的，有 "零污染 "的美稱。 電動汽車無內(nèi)燃機產(chǎn)生的噪聲，電動機的噪聲也較內(nèi)燃機小 （ 2） 能源效率高，多樣化 電動汽車的研究表明，其能源效率已超過汽油機汽車，特別是在城市運行，汽車走走停停，行駛速度不高，電動汽車更加適宜。電動汽車停止時不消耗電量，在制動過程中，電動機可自動轉(zhuǎn)化為發(fā)電機，實現(xiàn)制動減速時能量的再利用。 另一方面，電動汽車的應(yīng)用可有效地減少對石油資源的依賴，可將有限的石油用于更重要的方面。向蓄電池充電的電力可以由煤炭、天然氣、水力、核能、太陽能、風力、潮汐等能源轉(zhuǎn)化。除此之外，如果夜間向蓄電池充電，還可以避開用電高峰，有利于電網(wǎng)均衡負荷，減少費用。 （ 3） 結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便 電動汽車較內(nèi)燃 機汽車結(jié)構(gòu)簡單，運轉(zhuǎn)、傳動部件少，維修保養(yǎng)工作量小，當采用交流感應(yīng)電動機時，電機無需保養(yǎng)維護，更重要的是電動汽車易操縱。 動汽車傳動裝置的特點 電動汽車傳動裝置的作用是將電動機的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩傳給汽車的驅(qū)動軸，當采用電動輪驅(qū)動時，傳動裝置的多數(shù)部件常?？梢院雎?。因為電動機可以帶負載啟動．所以電動汽車上無需傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車朐離合器。因為驅(qū)動電機的旋向可以通過電路控制實現(xiàn)變換，所以電動汽車無需內(nèi)燃機汽車變速器中的倒檔．當采用電動機無級調(diào)速控制時，電動汽車可以忽略傳統(tǒng)汽車的變速器．在采用電動輪驅(qū)動時，電動汽車也可 以省略傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車傳動系統(tǒng)的差速器。 動汽車變速器的功用 (l)改變傳動比，滿足不同行駛條件對牽引力的需要，使發(fā)動機盡量工作在有利的工況下，滿足可能的行駛速度要求。在較大范圍內(nèi)改變汽車行駛速度的大小和汽車驅(qū)動輪上扭矩的大小。由于汽車行駛條件不同，要求汽車行駛速度和驅(qū)動扭矩能在很大范圍內(nèi)北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 2 變化。 (3)中斷動力傳遞，在電動機起動，怠速運轉(zhuǎn)，汽車換檔或需要停車進行動力輸出時，中斷向驅(qū)動輪的動力傳遞。 (4)實現(xiàn)空檔，當離合器接合時，變速箱可以不輸出動力。例如，可以保證駕駛員在電動機不熄火時松開離合器踏板離開 駕駛員座位。汽車變速器是通過改變傳動比，適應(yīng)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(qū)動車輪牽引力及車速不同要求的需要。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 3 第 2 章 純電動跑車電動機功率及扭矩計算 率 的計算 1） 因純電動跑車最高車速不能在最大輸出功率下持續(xù)行駛，所以應(yīng)用額定功率計算： ?????? ???2m a a g 0 0（ 2 上面公式中： 最高速度 250km/h ηt—— 傳動效率 90% m—— 電動跑車整備質(zhì)量 1700kg f—— 滾動阻力系數(shù) D—— 空氣阻力系數(shù) —— 迎風面機 代入數(shù)據(jù)： P 額≥ 1)爬坡 條件下電動跑車的功率需求 :??????? ????g s i nm g f c o 0 0 ηu≥a xm a 爬（ 2 根據(jù)一般跑車爬坡度要求至少能夠以 10km/h 通過 坡度 上式中： 爬坡時行駛速度 10km/h α —— 坡度角 代入數(shù)據(jù)得 P 爬 =2)根據(jù)純電動跑車加速性能推得驅(qū)動電 機功率為 : )u×A×C+m g f 0 013?? ?? （加（ 2 上式： um(t/tm)x 汽車末速度 100km/h 汽車加速時間 —— 擬合系數(shù)，一般取 —— 汽車旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)： δ=1+1/m× Σ2+1/m× 2 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 4 飛輪的轉(zhuǎn)動慣量 (km* 車輪的轉(zhuǎn)動慣量 (km*R—— 車輪半徑（ m） 變速器傳動比 主減速器傳 動比 代入數(shù)據(jù)得： P 加≥ 電動跑車的驅(qū)動電機輸出的最大功率應(yīng)能同時滿足對跑車最高速度，加速性能，爬坡度的要求，所以純電動跑車驅(qū)動電機輸出的最大功率為： P 額， P 爬， P 加｝ 20P 額， P 爬， P 加｝ 20機的額定功率 215矩 的計算 純電動跑車的最大轉(zhuǎn)矩應(yīng)滿足動力性要求，計算出了驅(qū)動電機的額定功率后，可以按照公式計算得出驅(qū)動電機的最 大轉(zhuǎn)矩： 9550955019550P m a x m a xm a xm a x e ???? ? (2上式中： 額定扭矩（ 峰值扭矩（ 額定轉(zhuǎn)速（ r/ 代入數(shù)據(jù)求得驅(qū)動電機最大扭矩為 955華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 5 第 3章 純電動跑車動力傳動系統(tǒng)匹配計算 汽車的動力性是指汽車在良好的路面上直線行駛時由汽車受到的縱向外力決定的，所能達到的平均行駛速度。汽車是一種高效率的運輸工具，運輸效率的高低在很大程度上取決于汽車的動力性。所以，動力性使汽車各種性能中最基本、最重要的性能。普通汽車的動力性 能指標包括最高車速、加速時間和最大坡度 ,但對于電動汽車還必須包括續(xù)駛里程。 高車速 的計算 ? ????? ?? i nc o ∑； m 為最大整車質(zhì)量 m =1500 f 為滾動阻力系數(shù) f= α為坡道角： α=20° ； 空氣阻力系數(shù)： A 為迎風面積： A=u 為行駛車速 m/h ； δ 為車輛旋轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)： 222?????? ???? (3?? 1+中 δ1、 δ2 主要與車型有關(guān)，轎車 δ1 在 間（取 δ2 在 主 減速器 減速比； ? 為傳動效率； T? =t 主驅(qū)動電機一最大限流工作時車輛獲得的驅(qū)動力： 7 2 9?? ? (3主驅(qū)動電機的工作轉(zhuǎn)速． r/ 4000 3 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 6 r 為車輪半徑： r= 主減速比； 輛加速時間的計算 ? ? ? ? u ????? ??? 21 ? (3其中 加速行駛起始車速 m/h， ， 加速行駛終止車速 m/h， 5 km/h 輛爬坡的計算 由公式計算得： ? ?21m b ) g+( m . 1 5C d u a 2-F t =b f?i=b] （ 3 駛里程的計算 1 1 3 k m=m b ) e 0+( m a w b m b=s (3其中： E 為電池組充滿電時的總能量． E=16e 為電動車輛單位里程能耗． 電池比能量． w=36.7 電動車輛行駛的比耗． (3北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 7 第 4章 純電動跑車變速器設(shè)計方案及論證 正確選擇變速器的擋位數(shù)和傳動比，使之與電動機參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證電動汽車具有良好動力性能 ： (1)保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性 ； (2)設(shè)置空擋．用來切斷電動機動力向驅(qū)動輪的傳輸 ； (3)設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛 ； (4）設(shè)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)象的發(fā)生 ； (7)變速器應(yīng)當有高的工作效率 ； (8)變速器的工作噪聲低 ； 除此以外，變速器還應(yīng)當達到輪廓尺寸和質(zhì)量小，制造成本低，維修方便的目標。滿足汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性指標，這與變速器的檔數(shù)，傳動比范圍和各擋傳動比有關(guān)。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。近年來，變速器操縱機構(gòu)有向自動操縱方向發(fā)展的趨勢。為滿足以上使用性能要求，本變速器采用有級式變速器。變速器由變速傳動機構(gòu)和操縱機 構(gòu)構(gòu)成。變速器傳動機構(gòu)包括歡動齒輪、傳動齒輪、傳動軸。實現(xiàn)操作需要避免、避免沖擊不值得同步器，操作機構(gòu)還要求有自鎖和互鎖裝置。轎車多采用兩軸式變速器，貨車多采用三軸式變速器。同步器設(shè)計采用鎖環(huán)式同步器。 (1）傳動機構(gòu)布置方案分析 變速器傳動機構(gòu)有兩種分類方法。根據(jù)軸的形式不同，分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸式（常配合行星齒輪傳動）兩類。固定軸式又分為兩軸式，中間軸式．雙中間軸式變速器。固定軸式應(yīng)用廣泛，。其中兩軸式變速器多用于發(fā)動機前置前輪驅(qū)動的汽車上 。 中間軸式變速器多用于發(fā)動機前置后輪驅(qū)動的汽車上。旋轉(zhuǎn)軸 式主要用于液壓機械式變速囂。與中間軸式變速囂比較，兩軸式具有結(jié)構(gòu)簡單，輪廓尺寸小，布置方便。此外，因為其經(jīng)過一對齒輪嚙合傳動動力，故傳動效率高同時噪音低。三軸式變速囂與兩軸式相比各檔多了一對齒輪傳動因而傳遞效率低噪音大。所以選擇本設(shè)計兩軸式雙擋變速器。 (2）變速其主要參數(shù)選擇 l）擋數(shù) 增加變速器的檔數(shù)能改善汽車的動力性和經(jīng)濟性，擋數(shù)越多，變速器的結(jié)構(gòu)越復雜，并且是尺寸輪廓和質(zhì)量加大．同時操縱機構(gòu)復雜，而且在使用時換擋頻率也增高．由于電動汽車的發(fā)展起步晚，受技術(shù)限制所以選用兩擋變速箱，倒擋由電 機反轉(zhuǎn)來實現(xiàn)。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 8 2)傳動比范圍 變速器的傳動比范圍是指變速器最低檔傳動比與最高檔轉(zhuǎn)動比的比值．傳動比范圍的確定與選定的發(fā)動機參數(shù)，汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān) 。 3)中心距 A 對兩軸式變速器，輸入軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距，其大小不僅對變速器的外形尺寸，體積和質(zhì)量大小，而日對輪齒的接觸強度有影響。中心距越小，齒輪的接觸應(yīng)力大，齒輪壽命短 。 最小允許中心距當有保證齒輪有必要的接觸強度來確定 。 4）各檔齒輪齒數(shù)的分配 在初選中心距，齒輪模數(shù)和螺旋角以后．可更據(jù)變 速器的擋數(shù)，傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。兩檔變速器為例，說明分配齒數(shù)的方法．盡可能使各檔齒輪的齒數(shù)比應(yīng)該不是整數(shù) 。 (3)變速器的設(shè)計與計算 1)齒輪的損環(huán)形式 輪齒折斷，齒面疲勞剝落，移動換擋齒輪端部破壞， 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 ； 輪齒再重復載荷作用下齒根產(chǎn)生疲勞裂紋，裂紋擴展深度逐漸加大，然后出現(xiàn)彎曲折斷。前者在變速器中出現(xiàn)的很少，后看出現(xiàn)的多 。 2)齒輪強度計算 與其他機械行業(yè)相比，不同用途汽車的變速器齒輪使用田間仍是相似 的 。 此外，機車變速器齒輪用的材抖，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鋼制作，采用剃齒與磨齒精加工，齒輪表面采用溶碳淬火熱處理工藝，齒輪精度為 6 級和 7 級。 (4）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，滑動軸套等 。 至于何處應(yīng)當采用何種軸承，是受結(jié)構(gòu)限制并隨所承受的載荷特點不同而不同。 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承在第一軸常嚙合齒輪的 內(nèi)腔中，內(nèi)腔尺寸足夠時可布置圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承．變速器笫一軸前端支承在飛輪的內(nèi)腔里，因有足夠大的空間常采用球軸承來承受向力 。 (5)變速器操縱機構(gòu) 根據(jù)汽車使用條件的需要駕駛員利用變速器的操縱機構(gòu)完成選擋和實現(xiàn)換擋或退到空擋的工作 。 變速器操縱機構(gòu)應(yīng)當滿足如下主要要求：換擋時只能掛入一個擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長上嚙合，防止自動脫擋或自動掛擋 ， 防止誤掛倒擋，換擋輕便。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 9 用于機械式變速器的操縱機構(gòu)，常見的是由變速軒，撥塊，撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒擋鎖裝置等主要件組成 ， 并 依靠駕駛員手力完成換擋或退到空擋工作，稱為手動換擋變速器。北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 10 第 5章 變速器各主要參數(shù)的設(shè)計計算及校核 要參數(shù)設(shè)計 (1）傳動比范圍 變速器的傳動比范圍是指變速器最低擋傳動比與最高擋傳動比的比值，最高擋通常是直接擋，傳動比為 的變速器最高檔是超速擋，傳動比為 設(shè)計選用直接檔，傳動比為 1 即減速比為 1； 1）根據(jù)汽車最大爬坡度確定 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 )s m a xm a a x ??? ?? (5則由最大爬坡度要求的變速器 1 檔傳動比為 g ??0m a xm a xm a x )s o s( ??= (5式中 m —— 汽車總質(zhì)量； g —— 重力加速度； f —— 道路阻力系數(shù)； — 最大爬坡要求； r —— 驅(qū)動車輪的滾動半徑； 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩； 0i—— 主減速比； t?—— 汽車傳動系的傳動效率。 2）根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件確定 hL ?? ? ? ??? )(0m a x (5?0m a x)()(??? ?中 汽車質(zhì)心高度，計算時取 700 a—— 汽車質(zhì)心位置，計算時取 1200 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 11 L—— 汽車前后輪中心距，計算時取 2000 ? —— 道路的附著系數(shù)，計算時取 ? = 變速器的 1 檔傳動比應(yīng)根據(jù)上述條件確定。 所以，新設(shè)計變速器兩個檔位傳動比分別取 1 和 2)中心距的計算 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．兩軸式變速器的中心距 A(根據(jù)對已有變速器的統(tǒng)計而得出的經(jīng)驗公式初定： 3 (5式中 中心距系數(shù)，對轎車， ；對貨車， ； 對多檔主變速器， 此取 K= 式中 變速器處于一檔時的輸出扭矩： 10*可取得初始中心距 65 (3)外型尺寸 變速箱的橫向外型尺寸，報據(jù)齒輪直徑以及換擋機構(gòu)的布置初步確定．影響變速箱殼體軸向尺寸的因素有擋數(shù)、換擋機構(gòu)形式以及齒輪形式．另外根據(jù)變速箱在電動汽車中的安裝空間來設(shè)計 。 (4)齒輪參數(shù) 1)模數(shù) 齒輪模數(shù)是一個重要參數(shù)．并且影響它的選取因素有報多，如齒輪的強度、質(zhì)量、噪聲和工藝要求等。根據(jù)變速器用齒輪模數(shù)的范圍（見表 5 5計算得本設(shè)計所用變速箱齒輪摸數(shù)如下： 斜齒輪： 210 =據(jù)汽車設(shè)計書 表格，進擇第 二系列的模數(shù)所以取 齒輪： m=3 表 5 車變速器齒輪的法向 模 數(shù) 一系列 二系列 表 5車變速器常用的齒輪模數(shù) 型 乘用車的發(fā)動機排量 V/L 貨車的最大總質(zhì)量 ma/t 數(shù) ma/華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 12 2）齒形、壓力角 α、螺旋角 β 和齒寬 b 汽車變速器齒輪的齒形、壓力角、及螺旋角按表 5取， 齒形 壓力角 α 齒寬 b 轎車 高齒并修形的齒形 ~16° 250~400 一般貨車 定的標準齒形 200 200~300 重型車 同上 低檔，倒檔齒輪 250 小螺旋角 表 5輪形狀、壓力角和汽車變速器齒輪的螺旋角 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．存本設(shè)計中變速器齒輪壓力角 a 取 150 嚙合套或同步器取 300；斜齒輪螺旋角 β取 200。 應(yīng)該注意的是選擇斜齒輪的螺旋角時應(yīng)力求使中間軸上是軸向力相互抵消．為此，中間軸上的全部齒輪一律取右旋，而第一軸和第二軸上的斜齒輪取左旋．其軸向力經(jīng)軸承蓋由殼體承受． 齒輪寬度 b 的大小直接影響著齒輪的承載能力． b 加大，隊的承載能力增高．但試驗喪明，存齒寬增大判一定數(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=()m， b=8×3=24齒 b=(8.5)m， b=7×一軸常嚙合齒輪硎副齒寬的系數(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。 (5) 齒輪齒數(shù)的確定 存初選了中心距、齒輪的模數(shù)和螺旋角后．可根據(jù)預(yù)先確定的變速器檔數(shù)、傳動比和結(jié)構(gòu)方案來 分配各檔齒輪的齒數(shù)，下面結(jié)合本設(shè)計來說明分配各檔齒數(shù)的方法。 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 13 圖 速器結(jié)構(gòu)簡圖 1)確定一檔齒輪的齒數(shù)（如圖 一擋傳動比 121 (5為了確定 齒數(shù)，先求其齒數(shù)和 ?Z ： ? ? （ 5 其中 A=65m=3:故 有 Z∑=1； 16； 27 上面根據(jù)初選的 A 及 m 計算出的 能不是整數(shù)，將其調(diào)整為整數(shù)后，看出中心距有了變化，這時應(yīng)從 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 39．反推出 A=一檔齒輪 8， 1； 二檔齒輪 d1=)確定其他檔位的齒數(shù) 二檔傳動比的計算 A=1+2 4=2×64.5× 43 =1 22 3)齒輪變位系數(shù)的選擇 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 14 齒輪的變位是齒輪設(shè)計中一個非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪，除為了避免齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心距以外，它還影響齒輪的強度、使用平穩(wěn)性、耐磨性、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。 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 ,角度變位既具有高度變位的優(yōu)點，又難免了其 缺點。 有幾對齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器，會因保證各檔傳動比的需要，使各相互嚙合齒輪剮的齒數(shù)和不同。為保證各對齒輪有相同的中心距，此時應(yīng)對齒輪進行變位。當齒數(shù)和多的齒輪副采用標準齒輪傳動或高度變位時，則對齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質(zhì)量指標，故采用的較多 ;對斜齒輪傳動，還可通過選擇合適的螺旋角來達到中心距相同的要求。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負荷的條件下工作，有時還承受沖擊負荷。對于高檔齒輪，其主要損壞形式是齒面疲勞剝落，因此應(yīng)按 保證最大接觸強度和抗膠合劑耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)，為提高接觸強度，應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大一些， 同 樣兩齒輪的齒輪漸開線離基圓較遠，以增大齒廓曲率半徑，減小接觸應(yīng)力。對于低檔齒輪，由于小齒輪的齒根強度較低，加之傳遞載荷較大，小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲斷裂的現(xiàn)象 。 總變位系數(shù)越小，一對齒輪齒更總厚度越薄，齒根越弱，執(zhí)彎強度越低．但是由于輪齒的剛度較?。子谖諞_擊振動，故噪聲要小些。 根據(jù)上述理由，為降低噪聲，變速器中一、二擋的齒輪的總變位系數(shù)要選用較小的一些數(shù)值，以便獲得低噪聲傳動。 其中 ，一擋主動齒輪的齒數(shù) Z=16．因此一檔齒輪需要變位 。 變位系數(shù) 1717 Z???(5式中 Z 為要變位的齒輪齒數(shù)． 因為曲輪 1 的齒數(shù)為 16．所以會發(fā)生根切，所以需要變位．變?yōu)橄禂?shù)為 ξ= (17 –17= 輪強度計算 齒輪的強度計算與校核與其他機械設(shè)備使用的變速器比較，有所不同。但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。因北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 15 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確的結(jié)果．在這里所選擇的齒輪材料為 45。 (1）直齒輪彎曲應(yīng)力 σw ? 1?(5式中： σ 一 檔 齒輪 1 的圓周力 (N)； d 為節(jié)圓直徑 ( 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 1. 65； 摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取 動齒輪取 b 為齒寬 ( 取 24 t 為端面齒距 ( r=πm= y 為齒形系數(shù) 齒形系數(shù) 如圖 形系數(shù)圖 處于一檔時，故由 10×000=357000N* (5d1=×16=48 (548 775? (5北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 16 1W? =14875×4× (52W? =14875×4× (5當計算載荷取作用到變速器第一軸上的最大扭矩 ，一檔直齒輪的彎曲應(yīng)力在 400~850 間。 (2） 斜齒輪彎曲應(yīng)力 B W ?? ?（ 5 式中 σ B 為齒寬 ( 取 t 為端面齒距 ( r=πm= y 為齒形系數(shù)．如齒形系數(shù)圖 二檔齒輪圓周力 (N)； d 為節(jié)圓直徑 ( 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 摩擦力影響系數(shù)，主動齒輪取 動齒輪取 重合度影響系數(shù)，取 選擇齒形系數(shù) y 時，按當量模數(shù) zn=z/ y= m g 2100003 4m a x ??（ 5 D4=mz/2/ （ 5 Tg/×210000/ (54W? == (5σ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 180~350圍內(nèi)，因此，上述計算結(jié)果均符合彎曲強度要求。 (3）齒輪 接觸應(yīng)力 )11(41 ? ??5 式中 σ 為齒輪的接觸應(yīng)力 ( ； F 為齒面上的法向力 (N)， F= ; 圓周力（ N）， Tg/d ； α為節(jié)點處的壓力角 (200)； 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 17 β 為齒輪螺旋角 ； E 為齒輪材料的彈性模量（ 材料為 45 可取 E=190×103 t( B 為齒輪接觸的實際寬度 ( 直齒輪 B=24齒輪 B= ρz 、 ρb 為主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑 ( 直齒輪 ρz= (5ρb= (5斜齒輪： ?z (5??b(5其中， 別為主從動齒輪節(jié)圓半徑 ( 第一檔 別為 第二檔 都為 作用在變速器第一軸上的載荷 為計算載荷時，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 ρj 見下表： 齒輪 ρj/碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一檔和倒檔 1900~2000 950~1000 常嚙合齒輪和高檔 1300~1400 650~700 表 5速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 通過計算可以得出各檔齒輪的接觸應(yīng)力分別如下： 一檔： 檔： 照 上表 5知，所設(shè)計變速器隊輪的接觸應(yīng)力基本符合要求。 定軸的尺寸 變速器軸的確定和尺寸，主要依據(jù)結(jié)構(gòu)布置上的要求并考慮加工工藝和裝配工藝要求而定。存草圖設(shè)計時，由齒輪、換檔部件的工作位置和尺寸可初步確定軸的長度。而軸的直徑可參考同類汽車變進器軸的尺寸選定，也可由下列經(jīng)驗公式初步選定： 第一軸 d=( = 二軸 花鍵部分直徑可根據(jù)發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩 N· m)按下式初選： 3 m a x)( ? =3 210 = (5北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 18 d 與 l 關(guān)系： 一軸： d/l= 軸： d/l =以 ， 一軸 ： l= d/軸 ： l=d/的校核是評定變速器是否滿足所要求的強度、剛度等條件，是否滿足使用要求，是設(shè)計過程中的重要步驟，主要是為了對設(shè)計的數(shù)據(jù)校核，達到設(shè)計的要求。 變速器齒輪在軸上的位置如圖 5示： 圖 受力簡圖 強度校核 齒輪嚙合的圓周力 向力 軸向力 按下式求出 ?????????????c o s(a xm a xm a x(5式中 i—— 至計算齒輪的傳動比； d—— 計算齒輪的節(jié)圓直徑， ? —— 節(jié)點處壓力角； ? —— 螺旋角； 發(fā)動機最大轉(zhuǎn)矩， N· 在彎矩和 轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力 ? （ ][32 3 ??? ??? (5A B a b L F 北華航天工業(yè)學院畢業(yè)論文 19 222 ??