畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-中型貨車六檔變速器設(shè)計(jì)（中間軸等部件）

黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 單位代碼學(xué)號分類號密級畢業(yè)設(shè)計(jì)中型貨車六檔變速器院（系）名稱專業(yè)名稱車輛工程（汽車電控）學(xué)生姓名指導(dǎo)教師2019年5月10日黃河科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)第中型貨車六擋變速器（中間軸等部件）摘要時代在進(jìn)步，需求在增加，消費(fèi)在增長，快遞業(yè)，物流業(yè)成為近十年，以及未來的熱門職業(yè)。隨著逐年成倍翻的快遞包裹，貨車的市場需求缺口也越來越大，而對于貨車本身的技術(shù)要求也會越來越嚴(yán)格。在追求汽車傳動效率，舒適度，油耗量，便捷度的過程中變速器成了機(jī)械方面的主要研究對象。讓變速器有更好的性能去服務(wù)成為本次設(shè)計(jì)的主要目的。本次設(shè)計(jì)的變速器為機(jī)械式手動三軸六擋變速器，針對車型為中型貨車。首先，通過對我國現(xiàn)階段變速器的調(diào)查與研究，了解當(dāng)代變速器發(fā)展現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。找出或提出改進(jìn)方案與實(shí)時方法，為設(shè)計(jì)做足準(zhǔn)備。其次，獨(dú)立自主對計(jì)與計(jì)算。在選擇變速器傳動比，變速器齒輪，變速器軸，軸承，同步器，操縱機(jī)構(gòu)等另外關(guān)鍵零部件的選擇和設(shè)計(jì)來改進(jìn)變速器性能，手動變速器展開設(shè)使經(jīng)濟(jì)性，便捷性，動力轉(zhuǎn)換更完善。最后，對選擇的尺寸，材料進(jìn)行校核計(jì)算，要求滿足應(yīng)用條件。對于本次設(shè)計(jì)出的數(shù)據(jù)，還要進(jìn)行CAD圖紙的展示，將工程設(shè)計(jì)與實(shí)際展示結(jié)合。成果用于現(xiàn)實(shí)才是設(shè)計(jì)的最終目的。關(guān)鍵詞：變速器，齒輪，軸，CAD

Six-speedtransmissionformediumgoodsvehicleAuthor：GeMengMengTutor：ZhangLiJuan/LiuShiDuoAbstractWiththeprogressofTheTimes,theincreaseofdemandandconsumption,theexpressindustryandlogisticsindustryhasbecomeahotcareerinthepastdecadeandthefuture.Asthenumberofexpressparcelsdoublesyearbyyear,thegapofmarketdemandfortrucksisgettinglargerandlarger,andthetechnicalrequirementsfortruckswillbecomemoreandmorestrict.Inthepursuitofautomotivetransmissionefficiency,comfort,fuelconsumption,transmissionprocessconveniencehasbecomethemainobjectofmechanicalresearch.Themainpurposeofthisdesignistomakethetransmissionhavebetterperformance.Thetransmissionofthisdesignisamechanicalmanualtransmissionwiththreeaxesandsixgears.Firstofall,throughthecurrenttransmissionofChina'sinvestigationandresearch,understandthecurrentsituationanddevelopmenttrendoftransmission.Findoutorputforwardimprovementplanandreal-timemethod,makesufficientpreparationfordesign.Secondly,independentmanualtransmissiondesignandcalculation.Intheselectionoftransmissionratio,transmissiongear,transmissionshaft,bearing,synchronizer,controlmechanismandotherkeypartsofthechoiceanddesigntoimprovethetransmissionperformance,sothattheeconomy,convenience,powerconversionmoreperfect.Finally,theselectedsizeandmaterialarecheckedandcalculatedtomeettheapplicationconditions.Forthedataofthisdesign,CADdrawingsshouldbedisplayedtocombinetheengineeringdesignwiththeactualdisplay.Theultimategoalofdesignistoapplytheresultstoreality.Keywords:Transmission,gear,shaftCAD

目錄1緒論 11.1設(shè)計(jì)目的與意義 11.2變速器發(fā)展歷史與現(xiàn)狀 11.3設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容 32變速器的設(shè)計(jì)總方案 12.1傳動機(jī)構(gòu)布置方案 12.2變速器基本參數(shù)確定 32.2.1變速器計(jì)算原始參數(shù) 32.2.2擋數(shù)確認(rèn) 32.2.3傳動比確定 42.2.4中心距確認(rèn) 63齒輪材料選擇與尺寸計(jì)算 63.1齒輪基本參數(shù)確認(rèn) 63.1.1.計(jì)算各檔齒數(shù) 83.1.2.齒輪的變位系數(shù) 113.2齒輪材料選擇 144零件受力校核 154.1變速器各軸輸出轉(zhuǎn)矩 154.2齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算 154.3齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算 174.4各檔齒輪受力計(jì)算 195軸與軸上支撐設(shè)計(jì)與校核 205.1軸的材料選擇 205.2軸的直徑確定 205.3軸的校核檢驗(yàn) 215.3.1軸剛度檢驗(yàn) 215.3.2軸強(qiáng)度驗(yàn)算 235.4軸承計(jì)算 245.4.1初選軸承 245.4.2軸承壽命驗(yàn)算 256換擋操縱機(jī)構(gòu)與同步器選擇 256.1同步器設(shè)計(jì) 256.1.1鎖環(huán)式同步器 256.1.2鎖環(huán)式基本尺寸確認(rèn) 266.2換擋操縱機(jī)構(gòu) 27結(jié)語 29參考文獻(xiàn) 30致謝 311緒論變速器的出現(xiàn)它使得汽車發(fā)動機(jī)的動力傳輸不在簡單粗暴，而是用一種委婉輕便的方式面對世人。變速器具備很多好處，誰不想擁有一個舒適的駕駛過程。一個安全的駕駛環(huán)境。駕駛?cè)藛T可根據(jù)自身駕駛狀態(tài)改變汽車的行駛速度，在轉(zhuǎn)彎，起步，爬坡等不同工況下的駕駛條件下，使得汽車在最佳的工況上面安全行駛[1]。1.1設(shè)計(jì)目的與意義新時代背景下，國家不斷強(qiáng)盛，人民生活富裕。對汽車的需求擴(kuò)大，國家每年都會有幾千萬輛汽車的的進(jìn)出口。整個汽車行業(yè)都是紅利，從設(shè)計(jì)，到制造，到銷售，到售后，甚至二手車市場都很火爆。市場的火爆，并不代表可以濫竽充數(shù)，可以以假亂真，消費(fèi)者對于汽車的要求也很現(xiàn)實(shí)。油耗低，動力足，乘坐舒適等，動力性依靠發(fā)動機(jī)，經(jīng)濟(jì)型，跟舒適度一定程度就依賴變速器，本次設(shè)計(jì)變速器，就是找到一種更好的傳動方式，更好的布置方式，檔位如何分配等，在減輕汽車變速器質(zhì)量，又不影響變速器工作的最好辦法。大氣質(zhì)量下降，全球變暖。新能源的橫空出世，很多汽車商盯上了這塊奶酪，加上政府支持，新能源越做越大。但是新能源汽車只用于個人家庭轎車使用較多，在貨車這一塊基本上是不存在的。研發(fā)設(shè)計(jì)出新型變速器減少貨車污染排放也是順應(yīng)了時代的發(fā)展。這次設(shè)計(jì)也是對自己的檢驗(yàn)，可以在設(shè)計(jì)過程中了解到更多。1.2變速器發(fā)展歷史與現(xiàn)狀我們都知道汽車的產(chǎn)生已經(jīng)有數(shù)百年的時間，汽車的組成部件有很多，一個汽車包含了30多萬個零件。這些零部件有大有小，地位也有所不同，作用也各有千秋。其中比較大的部件也是比較熟悉的。有發(fā)動機(jī)，變速器等。變速器的地位與作用都不容小覷，因此研究與發(fā)展變速器的腳步從始至終從未停止。最早汽車是沒有配置多檔變速器的，發(fā)動機(jī)動力直接傳輸?shù)杰囕啞ｑ{駛員在行走在泥濘的路上時，或者凹凸不平的路面時，由于不能改變車速，只能任由車顛簸，駕駛起來異常難受，所以，想到一種可以讓汽車快慢行駛的辦法，于是就在汽車上面加上了變速器。變速器并不是只是汽車的專屬。在汽車出現(xiàn)之前，變速器就已經(jīng)初現(xiàn)雛形。在現(xiàn)代工業(yè)之前，人們就發(fā)明了自行車，自行車也是有變速器的。自行車配置的變速器就是它的鏈條，人在上面騎行時，腳步用力，鏈條就會驅(qū)動車輪，使出不同力，車輪會改變轉(zhuǎn)速。這跟今天的變速器功能很相似，只不過騎行的人換成了發(fā)動機(jī)，鏈條變成了齒輪，體積變大了，功用豐富了。變速器引起社會的重視離不開這些年汽車工業(yè)的發(fā)展，幾百年的汽車工業(yè)形成了一套完整的汽車生產(chǎn)流程，以及出現(xiàn)了多家百年老汽車生產(chǎn)企業(yè)例如，德國奔馳、英國賓利、意大利法拉利等。這些王牌生產(chǎn)商在跟隨世界貿(mào)易全球化的發(fā)展開始出售到全球各地，拉動本國GDP的飛速增長，成為本國家工業(yè)的重要支柱。我國汽車工業(yè)發(fā)展較晚，前后也就70年的歷史，近幾年，我國加大汽車行業(yè)的投入，政策也在偏向國產(chǎn)汽車商，國產(chǎn)汽車也得到了飛速發(fā)展，但是，我國汽車重要配件對進(jìn)口的依賴太嚴(yán)重、技術(shù)達(dá)不到國際標(biāo)準(zhǔn)、科技理論的欠缺都嚴(yán)重影響了我國的汽車工業(yè)的進(jìn)步。因此獨(dú)立自主研究生產(chǎn)自己的汽車，掌握汽車核心科技成為我國下一步的計(jì)劃[2]。而在汽車幾百年的發(fā)展歷程中決定汽車動能的關(guān)鍵在于發(fā)動機(jī)，而決定其性能的就是變速器。變速器一直隨著汽車的發(fā)展不斷更新?lián)Q代，就目前普遍用到的變速器多是機(jī)械式變速器（手動變速器）,這類變速器應(yīng)用已經(jīng)有幾個世紀(jì)，人們在制造技術(shù)上很精通，積累的經(jīng)驗(yàn)豐富。另外其結(jié)構(gòu)簡單，有利于拆卸維修。很多變速器采用六擋，或多檔。步入21世紀(jì)以來，隨著科技發(fā)展，以及設(shè)計(jì)師們不斷追求變速器的極限，原來人們幻想的自動變速變成了現(xiàn)實(shí)。由此而產(chǎn)生的類型繁多，加上電控技術(shù)、人工智能，都使它變得與眾不同。這些新型變速器的性能較以往機(jī)械式的變速器的性能真是不可同日而語，不僅僅是變速器行業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，而且?guī)Ыo人們的駕駛感受也是前所未有的。對于駕駛?cè)藛T來說駕車變得簡單，不再忙的手忙腳亂，開汽車跟騎電動車一樣簡單。當(dāng)然任何事物都不是只有優(yōu)點(diǎn)的，完美是不存在的，這類自動變速器也有著自身天生的不足之處，它結(jié)構(gòu)及其復(fù)雜，制造起來很麻煩更別說修理了。制造的難度，工藝的精度，導(dǎo)致其造價(jià)高很高，價(jià)格昂貴，給消費(fèi)者帶來不小的售后經(jīng)濟(jì)壓力。另外綜合以上特點(diǎn)此類變速器要求生產(chǎn)商具有技術(shù)要求較高，這也成為此自動變速器對于小型汽車制造廠無法生產(chǎn)的原因。變速器是現(xiàn)在汽車工業(yè)得一部分，每個國家政府也十分重視，在政策上面給予支持，各個車企也積極相應(yīng)加大投入研發(fā)經(jīng)費(fèi)，實(shí)現(xiàn)技術(shù)交流，不斷發(fā)展變速器性能。但是，介于全球化的發(fā)展，一個國家的發(fā)展也不再與自身，而是相互影響相互依靠。加上金融危機(jī)。國際戰(zhàn)事，經(jīng)濟(jì)制裁。這些都嚴(yán)重影響了變速器行業(yè)的良好發(fā)展。我國最近幾年也在汽車變速器上面增加了扶持力度，比亞迪，吉利等國產(chǎn)汽車企業(yè)開始主導(dǎo)市場，打破西方壟斷地位，為我國汽車行業(yè)助力。1.3設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容1.基本要求1）動力性、經(jīng)濟(jì)性。設(shè)計(jì)不是憑空想象，任何的設(shè)計(jì)都不能脫離現(xiàn)實(shí)，設(shè)計(jì)出來的變速器在傳遞發(fā)動機(jī)動力與汽車經(jīng)濟(jì)性兼顧。2）設(shè)置空擋，切斷動力傳輸變速器設(shè)立空擋，當(dāng)汽車等待紅燈或者啟動靜止時，可以節(jié)省駕駛員一直踩離合。減少駕駛員駕駛疲勞。3)設(shè)置倒擋汽車的行駛有前進(jìn)就必須有后退，變速器倒擋實(shí)現(xiàn)汽車這一功能。另外倒擋的設(shè)置汽車更具靈活性。以上是變速器設(shè)計(jì)最基本的要求，隨著科技發(fā)展，人們對變速器的要求更高。包括可以更輕便的切換檔位。工作更加可靠，效率更高，噪聲更低等。從經(jīng)濟(jì)角度上面來講，制造成本低。從制造方面來講，更加容易拆卸，維修等。2.變速器設(shè)計(jì)內(nèi)容變速器的結(jié)構(gòu)是復(fù)雜的，變速器的形式是多樣的，但是萬變不離其宗，在沒有顛覆性的科技成果出現(xiàn)之前變速器的組成部件也不會有太大的變化。因此我們當(dāng)下還是以我們司空見慣得類型作為參考。1）傳動方案布置當(dāng)下并沒有太多布置形式，有兩軸式，、中間軸式這兩種?？晒┻x擇的類型不多。在選擇時符合自己需要就行。2）變速器參數(shù)選取變速器基本參數(shù)包括：傳動比大小的設(shè)計(jì)計(jì)算，擋數(shù)選擇、中心距、齒輪、軸承等。3）變速器設(shè)計(jì)成品校驗(yàn)設(shè)計(jì)出來的變速器是否符合國家標(biāo)準(zhǔn)，是否符合實(shí)際應(yīng)用，是否有可生產(chǎn)性。比對市場變速器有何優(yōu)缺點(diǎn)。整理收集得出結(jié)論。2變速器的設(shè)計(jì)總方案2.1傳動機(jī)構(gòu)布置方案中型貨車是用來拉貨，載物的，行駛在各種復(fù)雜的路面，貨車要面對各種挑戰(zhàn)，在這種挑戰(zhàn)下貨車如何出招應(yīng)對那就靠變速器了。慢快節(jié)奏變化，加速減速動力輸出，都是變速器來調(diào)節(jié)。使汽車可以應(yīng)對各種路況，平穩(wěn)，安全行駛。所以，變速器的布置方案對整個汽車有著影響。選擇何種布置方案因車而議。1.固定軸式變速器（1）兩軸式變速器變速器到今天為止也有幾百年的歷史，變速器演變出很多類型，我們?yōu)槟煜そ?jīng)?？吹剑蛘哂玫降木褪莾奢S式變速器，兩軸式變速器在構(gòu)成，消音，空間等多方面優(yōu)點(diǎn)[3]。在直接檔位方面它是不具備的。它在體積上面節(jié)省了大量空間。兩軸式變速器雖然也不完美但是應(yīng)用還是相當(dāng)廣泛，前置前驅(qū)汽車最為常見。（2）中間軸式變速器中間軸式變速器又叫三軸式變速器顧名思義，在布置上面是有輸出軸，輸入軸，中間軸組成。此類變速器因?yàn)槎嗔艘桓S，所以體積也變大，傳動也略微復(fù)雜，并設(shè)立直接檔。直接檔位傳動效率較高。本次設(shè)計(jì)為中型貨車六擋變速器（中間軸等部件），傳動方案圖如下圖（2-1）2-1圖中間軸六擋變速器2.倒擋布置方案在了解倒擋布置方案之前，首先應(yīng)該知道什么是倒擋，跟倒擋的作用。倒擋是改變傳動力方向，使汽車有一個與常規(guī)前進(jìn)方向相反的動力輸出。其作用主要是方便駕駛?cè)藛T?？科嚨?。倒擋布置方案有很多種，如圖（2-2）它們每一種都有各自的優(yōu)缺點(diǎn)，都運(yùn)用在不同的設(shè)計(jì)要求的變速器中，圖2-2b它將倒擋跟一檔齒輪發(fā)生聯(lián)系，直接帶來的結(jié)果就是縮短了中間軸長度，缺點(diǎn)就是換擋難度加大。圖2-2c此方案倒擋可以提高傳動比，不過操作步驟不倫不類。圖2-2e可以看出它將一，倒擋齒輪結(jié)合，那么齒寬就不得加大。圖2-2f結(jié)構(gòu)好，換擋也方便。通過抽取幾類傳動方案布置，結(jié)合它們各自特點(diǎn)，選擇符合自己設(shè)計(jì)的變速器需求的那種布置方案。結(jié)合以上所有最終我選擇了圖f方案。圖f方案換檔時便捷，傳動比較高，結(jié)構(gòu)簡單，空間小。不足之處也是有的但是相較于其他方案性能還是不錯的。本次變速器設(shè)計(jì)倒擋布置選擇圖f。圖2-2倒檔布置方案2.2變速器基本參數(shù)確定2.2.1變速器計(jì)算原始參數(shù)已知本次選擇的貨車基本參數(shù)如表2-1表2-1設(shè)計(jì)參數(shù)貨車總質(zhì)量9080kg發(fā)動機(jī)最大功率99kw發(fā)動機(jī)最大轉(zhuǎn)速3000r/pm最高車速95km/h最大轉(zhuǎn)矩380N·m輪胎型號9.00-202.2.2擋數(shù)確認(rèn)檔位設(shè)置讓汽車可以改變速度行駛，汽車有自動擋位，也有機(jī)械檔位，自動檔位的汽車市面上很常見，也是這幾年發(fā)展的比較好的。對于一個用習(xí)慣機(jī)械檔位的駕駛?cè)藛T來說，還是喜歡這種換擋的快感。汽車的檔位設(shè)置與很多因素有關(guān)，無論其經(jīng)濟(jì)性還是動力性都與檔位有著聯(lián)系。隨著世界資源的枯竭，石油能源的缺失，汽油價(jià)格持續(xù)增高。人們對于降低汽車油耗越來越重視，因此變速器的檔位數(shù)越來越多。變速器檔位越多可以使汽車的動力性和節(jié)能型相應(yīng)提高，提高汽車的加速能力，并且降低油耗。但是，物極必反，變速器的檔位并不是無止境的多下去，達(dá)到某一個擋位數(shù)后再多就會影響駕駛員的操作，增加換擋難度。而且檔位太多加大變速器的體積，增加變速器維修難度，復(fù)雜程度也會更大，生產(chǎn)制造也會更難。當(dāng)下汽車的檔位數(shù)跟其質(zhì)量與用途有聯(lián)系。不是一輛汽車可以隨意加檔位的，為了方便制造，一般檔位設(shè)置全世界會認(rèn)可一種標(biāo)準(zhǔn)，各個國家統(tǒng)一例行。當(dāng)然有些生產(chǎn)商也會生產(chǎn)出模型車，檔位數(shù)不符合常規(guī)。主要為了測試與實(shí)驗(yàn)，用于科技研究。按照需要本設(shè)計(jì)選用6個檔位。2.2.3傳動比確定1.主減速器傳動比確定(2.1)——，；——，；——，；——；——。，，，代入式（2.1）得2.最低檔傳動比確認(rèn)[4]按最大爬坡度設(shè)計(jì)公式如下（2.2）式中——（N）；——，）；——(N·m)；——；——。；；；；；；；。代入式（2.2）得不滑移公式如下(2.3)式中——，；——,。代入式(2.3)得故貨車在一檔行駛時，傳動比范圍直接初步確認(rèn)一檔傳動比是7.73.其他檔位確認(rèn)按照給定公式依次計(jì)算2.2.4中心距確認(rèn)初選中心距可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算[3]（2.4）式中——中心距（mm）；——，；——；——。代入式（2.4）得初取A=132mm3齒輪材料選擇與尺寸計(jì)算3.1齒輪基本參數(shù)確認(rèn)1、模數(shù)齒輪模數(shù)選擇有很多規(guī)定，不僅僅要考慮其工藝性，另外齒輪工作配合和各檔齒輪的受力不同所要求的齒寬，齒數(shù)也不一樣。因此，在齒輪選擇模數(shù)這里一定要綜合每個方面選擇出最合適的。模數(shù)越小齒輪間的配合就緊湊，傳動穩(wěn)定，振動與變位就小，那么噪聲就越小，這種追求安逸，平穩(wěn)的情況多用于小型轎車。對于貨車來說，影響它選擇模數(shù)的主要因素不是噪聲而是質(zhì)量，所以，貨車的齒輪模數(shù)一般選大一些。本次設(shè)計(jì)的是中型貨車，參考表3.1與表3.2選擇模數(shù)。表3.1汽車變速器齒輪法向模數(shù)車型乘用車的發(fā)動機(jī)排量V/L貨車的最大質(zhì)量t1.0＞V≤1.61.6＜V≤2.56.0＜＜14模數(shù)2.25～2.752.75～3.003.50～4.504.50～6.00表3.2汽車變速器常用齒輪模數(shù)一系列1.001.251.52.002.503.004.005.006.00二系列1.752.252.753.253.503.754.505.50—下列各式選取齒輪模數(shù)，一軸常嚙合斜齒輪的法向模數(shù)（3.1）其中，可得出，取倒擋直齒輪的模數(shù)(3.2)通過計(jì)算m=2.39mm，取mm2.壓力角與螺旋角表3-3汽車變速器齒輪的齒形、壓力角與螺旋角[5]齒形壓力角α螺旋角β轎車高齒并修形的齒形14.5°15°16°16.5°25°~45°一般貨車規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形20°18°~26°重型車規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)齒形低檔、倒檔齒輪22.5°、25°小螺旋角在設(shè)計(jì)過程中，壓力角一般不做過多的介紹與計(jì)算，它的重要性不言而喻。本次壓力角按照經(jīng)驗(yàn)選取。齒輪的螺旋角選擇與壓力角類似，這里我們直接選取。初選。3.齒寬齒輪的寬度跟很多方面有著關(guān)系，要考慮諸多因素，常用模數(shù)來選擇齒寬直齒(3.3)斜齒(3.4)——，，；——；——。3.1.1.計(jì)算各檔齒數(shù)[6](1)一檔齒輪齒數(shù)計(jì)算主變速器Ⅰ檔傳動比（3.5）（3.6）由公式(3.6)得,對于貨車來說,中間軸標(biāo)準(zhǔn)齒輪最小齒數(shù)為12~17，這里選取,則對中心距修正(3.7)代入公式(3.7)解得=131.35（2）確定變速器二擋的齒輪齒數(shù)（3.8）（3.9）初選，，，代入公式（3.8）和(3.9)即可求得，修正傳動比(3.10)與假設(shè)傳動比誤差小于5%。（3）確定變速器三擋的齒輪齒數(shù)(3.11)(3.12)初選，，，代入公式（3.11）和（3.12）中得，修正傳動比（3.13）與假設(shè)傳動比誤差小于5%。(4)確定變速器四擋的齒輪齒數(shù)（3.14）（3.15）初選取，，，代入公式（3.14）和（3.15）中得修正傳動比（3.16）與假設(shè)誤差小于5%。(5)確定變速器五擋的齒輪齒數(shù)（3.17）（3.18）初選，，，代入公式（3.17）（3.18）可求得，修正傳動比（6）確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù)（3.19）（3.20）初選,,代入公式（3.19）（3.20）中求得：，修正傳動比（7）修正后的各檔傳動比（8）確定倒檔齒輪副的齒數(shù)初選倒擋傳動比，倒擋為直齒輪，模數(shù)，倒擋齒數(shù)范圍為故，。修正傳動比（3.21）倒擋軸與中間軸之間的長度（3.22）倒檔軸與第二軸之間的長度(3.23)3.1.2.齒輪的變位系數(shù)齒輪在工作狀態(tài)下，會相互發(fā)生位移，擠壓。齒輪配合不易過分緊湊，避免發(fā)生折斷。變?yōu)辇X輪在這方面做的就很好，它在每個需要接觸的地方，都留有間隙，這種間隙的作用時很大的。兩個齒輪間距離增加，這樣中心距也就變大。齒輪摩擦的熱量也可以消散的更快些，減少齒輪發(fā)生意外，增加壽命。失效形式在此時也會減少。沒有了那種緊密配合，噪聲也會減少。見表3-1[7]及表3-2[5]。表3-1漸開線圓柱齒輪基準(zhǔn)齒形基本要素名稱代號標(biāo)準(zhǔn)齒短齒增大齒形角齒形角20°20°25°齒頂高系數(shù)1.00.80.8徑向間隙系數(shù)0.25（035）m0.30m0.2m齒根圓半徑0.38（0.25）m0.46m0.35表3-2漸開線圓柱齒輪的幾何尺寸序號計(jì)算項(xiàng)目非變位齒輪變位齒輪（1）變位系數(shù)（2）端面模數(shù)（3）端面壓力角（4）分度圓直徑（5）齒頂高（6）齒根高（7）齒全高（8）齒頂圓直徑（9）齒根圓直徑（10）中心距（11）基圓直徑（14）當(dāng)量齒數(shù)1.結(jié)合表3-2對一擋齒輪進(jìn)行角度變位計(jì)算分度圓壓力角端面嚙合角中心變動系數(shù)齒頂降低系數(shù)求一檔齒輪參數(shù)依照上面公式剩余其它各檔位計(jì)算步驟一致，計(jì)算這些數(shù)據(jù)方便測繪齒輪，了解變速器齒數(shù)分配。如表3-3所示表3-3各檔齒輪參數(shù)主要參數(shù)齒數(shù)模數(shù)（mm）分度圓直徑(mm)齒頂圓直徑（mm）齒根圓直徑(mm)螺旋角一檔Z1143417218016424°Z1217468766024°二檔Z938415216014424°Z10234921008424°三檔Z832412813612024°Z729411612410824°四檔Z62641041129624°Z535414014813224°五檔Z320480887224°Z441416417215624°六擋Z115460685224°Z246418419217624°倒擋Z13353105113107152336977613.2齒輪材料選擇在選擇齒輪材料前，應(yīng)該具備一定齒輪材料的專業(yè)知識。對什么材料可以做齒輪有所了解。另外，齒輪在工作狀態(tài)下受到的各種摧殘程度的理解十分重要。齒輪有很多失效形式，怎么避免發(fā)生，材料很重要。那齒輪應(yīng)該具備什么特點(diǎn)才可以。最重要的就是齒面硬，齒芯韌。有了最基本的要求去尋找合適的材料。鋼是可以的，但是不是一般的鋼材，齒輪需要很多道加工工序的鋼。加工過后形成鍛鋼、合金鋼。滲碳合金鋼成為他們之間的幸運(yùn)者，汽車齒輪多采用它。它符合說到的對齒輪的要求。這次設(shè)計(jì)的是中型貨車變速器，齒輪材料必須符合貨車基本要求，符合國家便準(zhǔn)，見表3-4[8]所示3-4表齒輪滲碳層參數(shù)齒輪模數(shù)（mm）滲碳層深度4零件受力校核4.1變速器各軸輸出轉(zhuǎn)矩已知，，，輸入軸轉(zhuǎn)矩(4.1)輸出軸轉(zhuǎn)矩(4.2)由式（4.1），（4.2）得一擋，二擋三擋四擋，五檔，六檔4.2齒輪彎曲強(qiáng)度計(jì)算1.彎曲應(yīng)力計(jì)算圖4-1齒形系數(shù)[3](4.3)——，（）；——；——，；——；——，；——，取；——；——，。（1）齒輪，由式(4.3)得（2）齒輪，由式(4.3)得（3）齒輪，由式(4.3)得（4）齒輪，由式(4.3)得（5）齒輪，由式(4.3)得（6）齒輪，由式（4.3）得4.3齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算1.輪齒接觸應(yīng)力計(jì)算[9]（4.4）式中——，N；——，N；——，N；——，mm——；——，；——，mm；，——、，mm；，——、，mm。當(dāng)計(jì)算載荷為時，許用接觸應(yīng)力見表4-4。表4-4變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力[10]齒輪滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一檔及倒檔1900～2000950～1000常嚙合及高檔1300～1400650～7002.曲率半徑（4.5）（4.6）3.求一檔齒輪曲率半徑代入公式（4.5），（4.6）得4.求一檔接觸強(qiáng)度已知齒輪齒寬，代入公式（4.4）得按照以上公式分別求出其它檔位齒輪接觸強(qiáng)度，，，，，，4.4各檔齒輪受力計(jì)算（1）一擋齒輪受力分析（4.7）（4.8）（4.9）由式(4.7)，(4.8)，(4.9)得，，，，（2）常嚙合齒輪所受到的力由公式(4.7)，(4.8)，(4.9)可得（3）二擋齒輪所受到的力由公式(4.7)，(4.8)，(4.9)可得（4）三擋齒輪所受力由公式(4.7)，（4.8），（4.9）可得（5）四擋齒輪所受力由公式（4.7），（4.8），（4.9）可得（6）五擋齒輪所受力由公式（4.7），（4.8），（4.9）可得（7）倒檔齒輪所受力由公式（4.7），（4.8），（4.9）可得5軸與軸上支撐設(shè)計(jì)與校核5.1軸的材料選擇軸在選擇與運(yùn)用很復(fù)雜，要考慮諸多因素。有關(guān)軸材料的選擇，應(yīng)該提前了解什么材料適合做軸。變速器軸在工作過程中會受到不同方向的力，而且受力的情況也不一樣，這就要求做軸的材料在不同受力情況下的韌性與剛度。另外，軸的尺寸也受到變速器體積、質(zhì)量限制，在一定空間狀態(tài)下，軸質(zhì)量小，體積小，還符合工作要求是最好的。全世界在制造軸時用的材料基本相同，例如：合金鋼、碳素鋼等，一般汽車軸得材料多選45鋼、40cr,它們的金屬性能符合使用要求。本次設(shè)計(jì)中型貨車軸的材料選擇45鋼[11]。5.2軸的直徑確定1.前面求得中心距，第二軸和中間軸中部直徑,軸的最大直徑和支承距離的比值[12]中間軸（5.1）第二軸（5.2）第一軸花鍵部分直徑（mm）（5.3）式中——，；——，（N·m）。一軸花鍵部分直徑代入公式（5.3）中得第二軸最大直徑代入公式（5.3）中得取55mm中間軸最大直徑代入公式（5.3）中得取70mm.由（5.2）公式可得第二軸直徑由公式（5.1）可得第一軸及中間軸：第二軸支承之間的長度中間軸支承之間的長度5.3軸的校核檢驗(yàn)5.3.1軸剛度檢驗(yàn)1.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（5.4）、（5.5）、（5.6）計(jì)算[13]（5.4）（5.5）（5.6）式中——，N；——，N；——，；——，mm4，；——，mm；、——、，mm；——，mm。軸的全撓度為（5.7）軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度為，在水平面上平面上的轉(zhuǎn)角一般小于0.002rad。（1）第一軸常嚙合齒輪副，可以不必計(jì)算[14]。（2）二軸的剛度,選擇軸最細(xì)的地方進(jìn)行計(jì)算，，，，由式（5.4），（5.5），（5.6）得，，由式（5.7）得：（3）驗(yàn)算中間軸剛度，，，，由式（5.4），（5.5）（5.6）得，由式（5.7）得5.3.2軸強(qiáng)度驗(yàn)算（1）二軸強(qiáng)度驗(yàn)算在對軸進(jìn)行驗(yàn)算時，主要考慮它最容易受力地方，只要保證最脆弱的地方安全，其他就安全，故對一檔進(jìn)行驗(yàn)算[15]。，，，，，，，1)求水平面內(nèi)支反力、和彎矩（5.8）（5.9）由（5.8）,（5.9）式得，，2)計(jì)算垂直面內(nèi)支反力、和彎矩（5.10）(5.11)由式(5.10)，(5.11)得，，。按第三強(qiáng)度理論得[16]（5.12）（5.13）代入式（5.12），（5.13）得（2）中間軸強(qiáng)度校核，，，，，，，，求水平面內(nèi)支反力、和彎矩、（5.14）（5.15）由公式(5.14),(5.15)式可得，，，求垂直面內(nèi)支反力、和彎矩、（5.16）（5.17）由式（5.16），（5.17）代入可得,，，按第三強(qiáng)度理論得（5.18）（5.19）5.4軸承計(jì)算5.4.1初選軸承1.初選軸承型號初選軸承型號30208，轉(zhuǎn)速，該軸承的，，，預(yù)期壽命2.計(jì)算軸承當(dāng)量動載荷[17]得，為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，。（5.29）代入式(5.29)得5.4.2軸承壽命驗(yàn)算1.軸承的基本額定壽命[18](5.30)，，，代入公式（5.30）中合格。6換擋操縱機(jī)構(gòu)與同步器選擇6.1同步器設(shè)計(jì)6.1.1鎖環(huán)式同步器其結(jié)構(gòu)如下圖6-1所示：圖6-1鎖環(huán)式同步器1、9-變速器齒輪2-滾針軸承3、8-結(jié)合齒圈4、7-鎖環(huán)（同步環(huán)）5-彈簧6-定位銷10-花鍵轂11-結(jié)合套1.鎖環(huán)式運(yùn)行方式接合套帶動滑塊推動兩錐面逐漸靠近，使得錐面上因摩擦而顯現(xiàn)的力矩讓同步環(huán)轉(zhuǎn)動一個角度，而此時的鎖止面正好完美的阻止了齒套的向前移動趨勢，從而實(shí)現(xiàn)同步，緊接著使得同步環(huán)等回轉(zhuǎn)了一個角度，最后完美的進(jìn)入接合齒，此過程就是完整的換擋[19]。6.1.2鎖環(huán)式基本尺寸確認(rèn)(1)同步環(huán)錐面上的螺紋槽螺紋槽與汽車換擋時輕便度有關(guān)系，主要是它影響摩擦，螺紋大小不同摩擦因素也就不一樣。它還可以儲存潤滑油，減小摩擦熱度。不同的汽車在選用螺紋時，也有不同標(biāo)準(zhǔn)，因車型而定。(2)錐面半錐角一般。本設(shè)計(jì)取(3)摩擦錐面平均半徑大小跟摩擦力有一定關(guān)系，摩擦越大越好，故在情況允許下可取最大。(4)錐面工作長度（6.1）從公式中可以看出，它與錐面平均半徑有關(guān)系。的大小對軸的長度有關(guān)系，考慮資金問題，取5mm。(5)同步環(huán)徑向厚度在選擇其厚度時，主要受結(jié)構(gòu)影響。適中就行。保證工作。本設(shè)計(jì)取10.5mm。(6)鎖止角本次設(shè)計(jì)鎖止角取。(7)同步時間高檔，低檔6.2換擋操縱機(jī)構(gòu)1.變速器操縱形式操縱方式不經(jīng)常被重視，直接式、遠(yuǎn)距離、電動自動式這是它全部的形式。遠(yuǎn)距離形式加大了制造難度，最常見的是直接操縱形式。從名字就可以看的出來它的特點(diǎn)就是便捷。在本次設(shè)計(jì)中選擇直接操縱形式[20]。2.設(shè)計(jì)要求與內(nèi)容[21]1）互鎖裝置它的作用就是每次只能讓一個撥叉工作，實(shí)現(xiàn)一次只能換一個檔位。2）自鎖裝置在駕駛員沒有手動撥動換擋時，操縱機(jī)構(gòu)不會自動換擋，也不會在檔位上脫下來，是一種安全裝置。倒擋鎖在行車過程中，駕駛員可能由于疏忽大意，不小心掛進(jìn)倒擋。此時倒擋鎖的存在，更安全一點(diǎn)。結(jié)構(gòu)如圖6-4所示。圖6-3變速器自鎖與互鎖結(jié)構(gòu)1-自鎖鋼球2-自鎖彈簧3-變速器蓋4-互鎖鋼球5-互鎖銷6-撥叉軸3.換檔位置3.操縱機(jī)構(gòu)布置要求在設(shè)計(jì)換擋操縱時，要考慮駕駛者的習(xí)慣，去確定換擋操縱機(jī)構(gòu)的布置位置，另外，擋位置又不影響正常駕駛，車內(nèi)布局，另外具有一定的美觀性。有三點(diǎn)要求[22]1）按換檔次序來排列；2）將常用檔放在中間位置，其它檔放在兩邊；3）靠近原則，安全原則。本次設(shè)計(jì)變速器的換檔位置如圖6-5所示圖6-4換檔位置圖

結(jié)語中型汽車六檔變速器設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，這次設(shè)計(jì)我發(fā)現(xiàn)六檔變速器并不常見，多是五檔變速。它們之間差別不大，基本都是共通的。機(jī)械式六檔變速器，世界各國都擁有自己的技術(shù)，發(fā)展已經(jīng)很普及，為什么還要去設(shè)計(jì)，主要是通過設(shè)計(jì)過程去了解變速器有哪些不足，未來變速器的如何發(fā)展。在這次變速器設(shè)計(jì)當(dāng)中，選擇的車型是中性貨車，傳動布置也是最常見的方案，檔數(shù)按照設(shè)計(jì)書為六檔。在變速器齒輪計(jì)算中，遇到了問題，其中齒輪的變位系是最困難的一步，變位系數(shù)是斜齒齒輪的工作下的變位。在求算變位系數(shù)時，不僅翻閱學(xué)過的課本，還觀看了網(wǎng)上視頻教學(xué)，最后得以求出。另外，在求算軸的尺寸，考慮經(jīng)濟(jì)性，穩(wěn)定性等。軸的校核是滿足工作時的要求，材料選擇。另外，軸與齒輪的校核是必須的，也是設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，不過很多數(shù)據(jù)很難準(zhǔn)確的計(jì)算得出，一部分?jǐn)?shù)據(jù)是經(jīng)驗(yàn)取值。對軸承的設(shè)計(jì)也比較簡單，因?yàn)楹芏喽疾恍枰獑为?dú)計(jì)算，直接就有配套的。同步器，也是選擇用那種類型，并沒有具體設(shè)計(jì)。最后一步是畫圖紙，去查閱貨車變速器的各種資料，在網(wǎng)站上看了一些圖紙模板。為了自己能夠準(zhǔn)確的畫出來圖紙，去看了三維模型，全面了解變速器組成。最后確認(rèn)一種類型，作為自己的設(shè)計(jì)圖紙。發(fā)現(xiàn)自己設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)不足以做出來變速器，很多地方都是數(shù)據(jù)缺失。不過還是在已有的數(shù)據(jù)加上取值最后畫出了變速器的圖紙。完成設(shè)計(jì)說明書與圖紙，就基本設(shè)計(jì)也就結(jié)束了。CAD圖紙測繪是最大的麻煩，很多標(biāo)注，配合等，都讓這個過程充滿了艱辛。好在跟同學(xué)一起互相學(xué)習(xí)，最終完成。以后工作，還要是設(shè)計(jì)類工作。這次的變速器設(shè)計(jì)算是一個開始。還有更多未知的東西。

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