【正文】 ，引進技術(shù)多為國外上世紀(jì) 80— 90年代的產(chǎn)品。為節(jié)省計算機資源提供了行至有效的解決方案，可以極大的提高設(shè)計效率。 （ 2） UG是一個完全參數(shù)化的軟件，為零部件的系統(tǒng)化建模、裝配、分析提供了強大的基礎(chǔ)支持。除此之外還有模具設(shè)計模塊（冷沖模，注塑模等）、 鈑金加工模塊、管道布局、總體設(shè)計及車輛工程包。因此，課題擬采用 UG作為開發(fā)平臺 。 隨著我國汽車、摩托車、家電等工業(yè)的迅速發(fā)展，工業(yè)產(chǎn)品的外形在滿足性能要求的同時，變得越來越復(fù)雜，而這些產(chǎn)品的制造離不開模具，這就要求模具制造行業(yè)以最快的速度、最低的成本、最高的質(zhì)量生產(chǎn)出模具。 當(dāng)今發(fā)達國家的汽車產(chǎn)品設(shè)計方法和手段已經(jīng)不局限于利用通用的 CAD/CAE 軟件（如 UG， CATIA， PRO/E 等）進行一般的設(shè)計計算和三維制圖，還進行包括設(shè)計參數(shù)的優(yōu)化計 算，設(shè)計結(jié)果的分析于仿真等在內(nèi)的一系列計算機輔助設(shè)計和開發(fā)活動。 在這種背景下， CAD(計算機輔助設(shè)計 )/CAM(計算機輔助制造 )/CAE（計算機輔助測量）技術(shù)得到迅速普及和極大發(fā)展。零部件和變速器整體的裝配制作過程，以及變速器的運動仿真過程，二維工程圖的產(chǎn)生。討論了汽車變速器的分類情況，闡述了國內(nèi)外汽車變速器的研究現(xiàn)狀。具體說明了汽車機械式變速器的 設(shè)計步驟及本課題的設(shè)計情況。有限元分析的過程 。在為數(shù)眾多的 CAD/CAM/CAE 軟件中，主流軟件種類繁多， UG， PRO/E， CIMATR， MDT，I－ DEAS， MASTERCAM 各個 都是極品，但 近 年來 Unigraphics（簡稱 UG） 在 工業(yè)解決方案 中 地位顯赫 。如果僅使用一些通用的 CAD/CAE 軟件而缺乏對有針對性的汽車產(chǎn)品開發(fā)專用軟件的使用，實現(xiàn)汽車產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計，試驗，修改到最終定型過程高度的計算機化，就難以使這些軟硬件設(shè)備充分發(fā)揮最大效用，而只能起到 “ 計算機輔助繪圖 ” 的作用。為了達到上述要求，模具企業(yè)只有運用先進的管理手段和 CAD/CAM 集成制造技術(shù)，才能在激烈的市場競爭中立于不敗之地 。 Unigraphics 軟件的簡介 Unigraphics在航空、汽車、通用機械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械以及其他高科技應(yīng)用領(lǐng)域的機械設(shè)計和模具加工自動化的市場上得到廣泛的應(yīng)用。 它使產(chǎn)品的設(shè)計效率大大提高，使產(chǎn)品在設(shè)計初期具有更多的靈活性，保證在日后根據(jù)系統(tǒng)要求進行相應(yīng)的更改和計算 。 （ 3） UG可以管理 CAD數(shù)據(jù)及整個產(chǎn)品開發(fā)周期中的所有相關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)逆向工程（Ｒ erverse Design）和并行工程（ Concurrent Engineer） 等先進設(shè)計方法。 隨著 UG版本的提高，軟件的功能越來越強大，復(fù)雜程度也越來越高。作為汽車高級技術(shù)領(lǐng)域的 商用 汽車變速器在國內(nèi)漫長的引進消化過程中，如今已有長足的進步，能夠在原有技術(shù)引進的基礎(chǔ)上，通過改型自行開發(fā)出符合配套要求的新產(chǎn)品，每年 商用 車變速器行業(yè)都能有十幾個新產(chǎn)品推向市場。為避免變速器的結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜和便于系列化生產(chǎn)，多采用組合式機械變速器。 本文主要工作 1） 根據(jù)設(shè)計要求對變速器的結(jié)構(gòu)進行合理的布局。 5）對裝配好變速器模型進行運動仿真和有限元分析。無級式變速器，其傳動比在一定的數(shù)值范圍內(nèi)可按無限多級變化。自動操縱式變速器 是指機械變速器每個檔位的變換是借助反應(yīng)發(fā)動機負荷和車速的信號系統(tǒng)來控制換擋系統(tǒng)的執(zhí)行元件而實現(xiàn)的，駕駛員只需要操縱加速踏板以控制車速。手動變速器又稱手動齒輪式變速器，含有可以在軸向滑動的齒輪，通過不同齒輪的嚙合達到變速變扭目的。中間軸也稱副軸，軸上固連多個大小不等的齒輪。倒車軸上的齒輪也可以由操縱裝置撥動，在軸上移動，與中間軸齒輪和輸出軸齒輪嚙合 ,以相反的旋轉(zhuǎn)方向輸出。兩個旋轉(zhuǎn)速度不一樣齒輪強行嚙合必然會發(fā)生沖擊碰撞，損壞齒輪。 目前全同步式變速器上采用的是慣性同步器，它主要由接合套、同步鎖環(huán)等組成，它的特點是依靠同步鎖環(huán)摩擦作用實現(xiàn)同步。 下列 為此次設(shè)計 汽車 主要參數(shù)，根據(jù)其主要參數(shù)設(shè)計與其相 匹配的機械式 手動 變速器。 m （ 1） 所設(shè)計汽車最大車速 hKmVa /100m a x ? ， 估算 maxeP 。maxeP =15 =， 與經(jīng)驗公式相差不大。 m/r/min） 420/1600 怠速（ r/min） 800? 50 傳動系最小傳動比選擇 １） 傳動系 總傳動比 是傳動系中各部分 傳動比的乘積，即 t zoci iii? c 式中， gi 為變速器的傳動比； oi 為主減速器的傳動比； ci 為分動器或副變速器的傳動比。 則：0 . 3 3 7 4 . 6pto gomii ii? ? ?；設(shè)計要求的汽車傳動比為 。 除此以外，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。根據(jù)前進擋數(shù)的不同，有三，四，五和多擋變速器。 如圖 21 所示為中間軸式的五檔變速器，中間軸式的變速器特點是：變速器第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擋。在擋數(shù)相同的條件下，各種中間軸式變速器主要在常嚙合齒輪對數(shù)，換擋方式和到檔傳動方案上有差別。倒擋設(shè)置在變速器的左側(cè)或右側(cè)在結(jié)構(gòu)上均能實現(xiàn)，不同之處是掛倒擋時駕駛員移動變速桿的方向改變了。同時操縱機構(gòu)復(fù)雜，而且在使用時換檔頻率也增高。 近年來為了降低油耗，變速器的檔數(shù)有增加的趨勢。 2） 傳動比的范圍 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。 1gi? ，最低檔傳動比即為一檔 ? 3） 中心距 A 對中間軸式變 速器 ,是將中間軸與第二軸之間的距離成為變速器中心距 .其大小不僅對變速器的外形尺寸 ,體積和質(zhì)量大小 ,而且對輪齒的接觸強度有影響。此外受一檔小齒輪齒數(shù)不能過少的限制，要求中心距也要大些。 4） 齒輪參數(shù) （ 1） 模數(shù) 遵循的一般原則：為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù)，增加尺寬；為使質(zhì)量小，增加數(shù)，同時減少尺寬；從工藝方面考慮 ，各檔齒輪應(yīng)選用同一種模數(shù)，而從強度方面考慮，各檔齒數(shù)應(yīng)有不同的模數(shù)。 嚙合套和同步器的接合齒多數(shù)采用漸開線齒輪。 參考文獻 [10]表 31汽車變速器的法向模數(shù) mn： 貨車的最大總質(zhì)量 ?m ≤ (t) 模數(shù) ～ (mm) 查表 32 汽車變速器常用的齒輪模數(shù)應(yīng)首選第一系列，所以取 mn =； 嚙合套和同步器接合齒采用漸開線齒形，模數(shù)取在 ～ 在此取 （ 2） 壓力角α 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。選斜齒輪的螺旋角，要注意他對齒輪工作噪聲齒輪的強度和軸向力的影響。 貨車 斜齒輪螺 旋 角可 在下列范圍內(nèi)選取 16o～ 26o； 所以在此初選 螺旋角為 20o。使用寬些的齒寬，工作時會因軸的變形導(dǎo)致齒輪傾斜，使齒輪沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。 （ 5） 齒輪變位系數(shù)的選擇 齒輪變位系數(shù)是為了防止齒輪產(chǎn)生根切和配湊中心。 根據(jù)設(shè)計要求格擋齒輪的分配如 22 圖： 圖 22 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 12 頁 共 51 頁 （ 1） 確定一檔齒輪的齒數(shù) 一檔齒輪齒數(shù) 和 Zn 斜齒 2 c o s 202 1 2 8 c o s 6 04n AZ m ?? ? ? ? ?，中間軸上一檔齒輪Z12 貨車可在 12～ 17 之間選，取 Z12 =15，則 1 1 1 2 60 15 45nZ Z Z? ? ? ? ?。 （ 3） 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù) 1 1 212 1 1157 .0 2 .3 345ZZi? ? ? ? 12 2 c o s 2 1 2 8 2 0 604NA C O SZZ M ? ??? ? ? ? 則 Z1 =18 ， Z2 =42 一檔的傳動比為 2 111 1 12 ZZ? ? ? （ 4） 二檔齒輪的齒數(shù) 5 49 121 0 2187 .0 2 .0 342Z ZiZZ? ? ? ? 9 1 0 2 c o s 2 1 2 8 2 0 604NA C O SZZ M ? ??? ? ? ? 則 Z9 =40 ， Z10 =20 （ 5） 三檔齒輪的齒數(shù) 5 37 1382187 .0 1 .3 842Z ZiZZ? ? ? ? 78 2 c o s 2 1 2 8 2 0 604NA C O SZZ M ? ??? ? ? ? 則 Z7 =35 ， Z8 =25 （ 6） 四檔齒輪的齒數(shù) 5 25 1462187 .0 0 .9 342Z ZiZZ? ? ? ? 56 2 c o s 2 1 2 8 2 0 604NA C O SZZ M ? ??? ? ? ? 則 Z5 =29 ， Z6 =31 （ 7） 五檔齒輪的齒數(shù) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 13 頁 共 51 頁 53 1542187 .0 0 .6 342Z ZiZZ? ? ? ? 34 2 c o s 2 1 2 8 2 0 604NA C O SZZ M ? ??? ? ? ? 則 Z3 =23， Z4 =37 （ 8） 確定倒檔齒輪齒數(shù) 取 直齒圓柱齒輪 Z15 =22， m=； Z14 =17， m=； 初選 Z15 后，可計算出中間 軸與倒檔軸的中心距 A39。39。 m）。 2） 軸的強度驗證 （ 1） 軸的剛度 驗算 初步確定軸的尺寸以后，可對軸的剛度和強度進行驗算。軸在垂直面和水平面內(nèi)的允許值為［ fc ］ =～ ㎜，［ fs ］ =～ ㎜。 mm）； d 為軸的直徑（ mm），花鍵出內(nèi)徑； W 為抗彎截面系數(shù)（ mm3 ） 在低檔工作室，（σ）≤ 400MPa。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陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 15 頁 共 51 頁 圓柱滾子軸承，若空間不足則采用滾針軸承。中間軸上齒輪工作時產(chǎn)生的軸向力，原則上由前或后軸承來承受都可以；但當(dāng)在殼體前端面布置軸承蓋有困難的時候，必須由后端軸承承受軸向力，前端采用圓柱滾子軸承來承受徑向力。 滾針軸承，滑動軸套主要用在齒輪與軸不是固定連接，并要求兩者有相對運動的地方。 同步器 1） 同步器的 主要尺寸確定 同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種。按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。摩擦面相互接觸瞬間，如圖 23a所示，由于齒輪 3的角速度ω 3，和滑動齒套 1的角速度ω l不同，在摩擦力矩作用下鎖銷 4相對滑動齒套 1轉(zhuǎn)動一個不大的角度，并占據(jù)圖上所示的鎖止位置?；瑒育X套 1和齒輪 3分別與整車和變速器輸入軸轉(zhuǎn)動零件相連接。 （ 1） 摩擦系數(shù) f 汽車在行駛過程中換擋，特別是 在高擋區(qū)換擋次數(shù)較多，意味著同步器工作頻繁。 圖 23 摩擦因數(shù)除與選用的材料有關(guān)外，還與工作面的表面粗糙度、潤滑油種類和溫度等因素有關(guān)。 同步環(huán)常選用能保證具有足夠高的強度和硬度、耐磨性能良好的黃銅合金制造，如錳黃銅、鋁黃 銅和錫黃銅等。為此，在同步環(huán)錐面處制有破壞油膜的細牙螺紋槽及與螺紋槽垂直的泄油槽， 用來保證摩擦面之間有足夠的摩擦因數(shù)。螺紋槽設(shè)計得大些，可使被刮下來的油存于螺紋之間的間隙中，但螺距增大又會使接觸面減少，增加磨損速度。但 ? 過小則摩擦錐面將產(chǎn)生自鎖現(xiàn)象，避免自鎖的條件是 tan? ≥ f 。時，摩擦力矩較大，但在錐面的表面粗糙度控制不嚴時，則有粘著和咬住的傾向；在 ? =7176。原則上是在可能的條件下，盡可能將 R取大些。 2） 鎖止角 ? 鎖止角 ? 選取的正確，可以保證只有在換檔的兩個部分 之間角速度差達到零值才能進行換檔。除去同步器的結(jié)構(gòu)尺寸，轉(zhuǎn)動慣量對同步時間有影響以外，變速器輸入軸，輸出軸的角速度差及作用在同步器摩擦追面上的軸向力，均對同步時間有影響。其轉(zhuǎn)動慣量的計算：首先求得各零件的轉(zhuǎn)動慣量，然后按不同檔位轉(zhuǎn)換到被同步的零件上。換檔第一階段，處于空當(dāng)瞬間，考慮到潤滑油阻力在常溫下對齒輪轉(zhuǎn)速的降低作用可忽略不計，并假設(shè)汽車在阻力不大的道路上行駛，同時時間不大于一秒，則認為在該瞬間汽車速度保持不變，即變速器輸出端轉(zhuǎn)換于換檔瞬間不變，而輸入端靠摩擦作用達到與輸出端同步。 由此可算得工作面上的摩擦力矩 mM 為 ?sinFfRMm ? （ 28） 式中， ? 為摩擦錐面半錐角； f 為工作錐面間的摩擦因數(shù)； R為摩擦錐面平均半徑。另一種是直接生成一個三維實體，在設(shè)計過程中，這兩種方法可以同時使用。 6） 使用基本曲線命令繪制分別以坐標(biāo)原點為圓心繪制出齒頂圓、齒根圓、分度圓如圖 ３ ３ 。生成如圖 37。 12） 選擇【插入】 /【關(guān)聯(lián)復(fù)制】 /【實例】命令，在系統(tǒng)彈出對話框中點擊按鈕 ，選擇圖 39 中生成的齒形點擊確定。 斜 齒輪 的建模 1） 啟動 UG ，選擇【文件】 /【新建】，創(chuàng)建新部件，文件命名為 chilun,單位選擇毫米。再使用直線命令是一段點為原點另一端點為分度圓與漸開線的交點如圖316。 9） 使用修剪命令將圖 319 中的兩條漸 開線以及齒頂圓，齒根圓進行修剪，修剪成如圖 320 所示。 13） 選擇【插入】 /【基準(zhǔn) /點】 /【基準(zhǔn)平面】命令，建立一個工作參考