【正文】 變速器技術(shù)得到了迅速發(fā)展。變速器的倒 檔 使汽車能倒退行駛； 其空 檔 使汽車在啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)、停車和滑行時(shí)能長(zhǎng)時(shí)間將發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系分離。 隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展 ， 今后要求汽車車型的多樣化、個(gè)性化、智能化已成為汽車的發(fā)展趨勢(shì)。汽車的基本組成是相同的 ， 均由發(fā)動(dòng)機(jī) ， 底盤 ， 車身和電氣設(shè)備四大部分組成 ，現(xiàn)代汽車將以往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)為主要?jiǎng)恿υ?， 而發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩、轉(zhuǎn)速與汽車的牽引力、車速要求之間的矛盾 ， 靠現(xiàn)代汽車的內(nèi)燃機(jī)本身是無法解決的。 附錄 B........................................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 當(dāng)前，制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)是：必須強(qiáng)化具有自己創(chuàng)新技術(shù)的產(chǎn)品開發(fā)能力，縮短產(chǎn)品的上市時(shí)間，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率，從而提高企業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)變能力和綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。 我國(guó)的制造工藝與技術(shù)裝備相對(duì)落后于工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，我國(guó)大多數(shù)企業(yè)目前還采用較落后的制造工藝及技術(shù)裝備生產(chǎn)，優(yōu)質(zhì)高效率低耗工藝的普及率不足 10%數(shù)控機(jī)床及高效設(shè)備不足 5%。s Degree HGCU2 Transmission input Shaft Structure and Processing Technology Design Candidate： Specialty： Vehicle Engingeering Class： B073 Supervisor： Associate Prof. Heilongjiang Institute of Technology I 摘 要 變速器是完成傳動(dòng)系任務(wù)的重要部件，也是決定整車性能的主要部件之一。變速器的設(shè)計(jì)水平對(duì)汽車的動(dòng)力性、燃料經(jīng)濟(jì)性、換擋操縱的可靠性與輕便性、傳動(dòng)平穩(wěn)性與效率等都有直接的影響。在產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計(jì)的技術(shù)手段方面，我國(guó) CAD 的覆蓋率僅為 5%。重視先進(jìn)的基本制造工藝與特種工藝的研究，重視使能技術(shù)的研究和先進(jìn)機(jī)床、刀具的研究，研究高性能的自動(dòng)化加工機(jī)床，開發(fā)基于新工藝的裝備等，乃是當(dāng)誤之急。 1 第 1 章 緒 論 汽車變速器的概述 汽車是一種快速機(jī)動(dòng)的道路交通工具。為此 ， 在汽車傳動(dòng)系中設(shè)置了變速器和主減速器。但變速器設(shè)計(jì)一直是汽車設(shè)計(jì)中最重要的環(huán)節(jié)之一 ， 它是用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 ， 同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)工作 。 變速器的結(jié)構(gòu) 除了對(duì) 汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性 有影響同時(shí)對(duì)汽車 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影響。 80 年代 ， 美國(guó)已將液力自動(dòng)變速器作為轎車的標(biāo)準(zhǔn)裝備。 目前 ， 國(guó)內(nèi)變速器廠商都朝無級(jí)變速器和自動(dòng)變速器方向發(fā)展 ， 國(guó)內(nèi)現(xiàn)已有好幾款轎車已經(jīng)應(yīng)用上無級(jí)變速器 ， 而重型汽車則采用多中間軸的形式 ， 將低速檔和高速檔區(qū)分開。如 在英國(guó) ， 現(xiàn)在裝配自動(dòng)變速器的汽車占汽車總量的 15%。 AMT 是在 M 下基礎(chǔ)上增加 ASCS 自動(dòng)換擋控制系統(tǒng)組成的。 汽車行駛的速度是不斷變化的 ， 這就要求汽車的變速器的變速比要盡量多 ， 這就是無級(jí)變速 (Continuously Variable Transmission 簡(jiǎn)稱 CVT) 。但是 ， 人們始終沒有放棄尋找實(shí)現(xiàn)理想汽車變速器的努力 ，各大汽車廠商對(duì)無級(jí)變速器 (CVT)表現(xiàn)了極大的熱情 ， 極度重視 CVT 在汽車領(lǐng)域的實(shí) 3 用化進(jìn)程。據(jù)報(bào)道：大排量 6 缸內(nèi)燃機(jī)（ ）的奧迪A6 轎車上裝備的金屬帶式無級(jí)變速箱 Multitronic CVT ， 能傳動(dòng) 142kw（ 193bhp）功率 ， 280 N日產(chǎn)把它裝在概念車 XVL上首次于去年東京車展展示 ， 新款公爵 (Cedric)車也裝用這 種 CVT。但齒輪變速箱依然占據(jù)著半壁河山 ， 這至少說明了四個(gè)問題： （ 1）無級(jí)變速（ CVT）是汽車變速箱始終追逐的目標(biāo)。 液力傳動(dòng) 人們經(jīng)常把液力自動(dòng)變速器（ AT）和無級(jí)變速器（ CVT）兩個(gè)概念混為一談。從原始橡膠帶無級(jí)變速箱到現(xiàn)代金屬鏈無級(jí)變速箱、滾輪轉(zhuǎn)盤式 CVT， 百年大回轉(zhuǎn)說明：無級(jí)變速箱是汽車變速箱的最終歸屬 ， 液力自動(dòng)變速 器只不過是一種過渡產(chǎn)品。 4 據(jù)最新 消息：一種 齒輪無級(jí)變速裝置 (Gear Continuously Variable Transmission 簡(jiǎn)稱 GCVT)已經(jīng)試制成功 ， 并已經(jīng)進(jìn)行了多次樣機(jī)試驗(yàn)。 汽車變速器 輸入軸 設(shè)計(jì)的目的和意義 汽車制造是車輛工程專業(yè)的主要培養(yǎng)方向 ， 進(jìn)行汽車零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及加工工藝規(guī)程與專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì) ， 目的是為了能使我們綜合運(yùn)用所學(xué)專業(yè)知識(shí) ， 如機(jī)械制圖、測(cè)量與公差配合、金屬材料與熱處理、工程力學(xué)、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、汽車設(shè)計(jì)、汽車制造工藝等 ， 通過理論聯(lián)系實(shí)際 ， 使這些知識(shí)得到進(jìn)一步鞏固、加深和拓展 ，熟悉機(jī)械加工工藝規(guī)程編制、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)的方法 ， 培養(yǎng)我們?cè)O(shè)計(jì)能力 和解決實(shí)際問題的能力 ， 對(duì) CAD 繪圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（如手冊(cè)、圖冊(cè)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等）以及進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)估算等技能得到綜合訓(xùn)練 ， 力求設(shè)計(jì)合理 ， 理論聯(lián)系實(shí)際 ， 設(shè)計(jì)手段具有一定的先進(jìn)性。軸的剛度不足 ， 在負(fù)荷作用下 ， 軸會(huì)產(chǎn)生過大的變形 ， 影響齒輪的不常嚙合 ， 產(chǎn)生過大的躁聲 ，并會(huì)降低齒輪的使 用壽命。 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、行駛以及克服各種道路障礙等不同行駛條件下對(duì)驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速的不同要求的需要。 有級(jí)式 變速器應(yīng)用最為廣泛。 變速器由變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。 固定軸式可分：兩軸式變速器、中間軸式變速器、雙中間軸式變速器、多中間軸式變速器 固定軸 式應(yīng)用廣泛 ， 其中兩軸式變速器多用于發(fā)動(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。 我除了對(duì)汽車變速器 輸入軸 的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了合理的布置外 ， 還運(yùn)用了材料力學(xué)、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)等知識(shí) ， 對(duì)其進(jìn)行受力分析 ， 強(qiáng)度、剛度的校核 ， 以及為這些零件選擇合理的工程材料和熱處理方法。 7 第 2 章 載貨汽車主要參數(shù)的確定 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 最小軸徑的確定 在已知兩軸式變 速器中心距 A 時(shí) ， 軸的最大直徑 d 和支承距離 L 的比值可在以下范圍內(nèi)選?。簩?duì)輸入軸 ， Ld/ =～ ；對(duì)輸出軸 ， ?Ld/ ～ 。 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ ）式 ， 得： 2 0 109 5 5 0][ 109 5 5 0 33 333 3 ?????? nPd ? mm 所以 ， 選擇軸的最小直徑為 25mm。 圖 變速器軸的撓度和轉(zhuǎn)角 軸的撓度和轉(zhuǎn)角如圖 所示 ， 若軸在垂直面內(nèi)撓度為 cf ， 在水平面內(nèi)撓度為 sf 和轉(zhuǎn)角為 δ， 可分別用下式計(jì)算： EILbaFfc 3221? （ 22） EILbaFfs 3222? （ 23） 9 ? ?EILababF 31 ??? （ 24） 式中： 1F ——齒輪齒寬中間平面上的徑向力（ N）； 2F ——齒輪齒寬中間平面上的圓周力（ N）； E ——彈性模量（ MPa） ， E =105 MPa； I ——慣性矩（ mm4） ， 對(duì)于實(shí)心軸 ， 644dI ?? ； d ——軸的直徑（ mm） ， 花鍵處按平均直徑計(jì)算； a 、 b ——齒輪上的作用力距支座 A 、 B 的距離（ mm）； L ——支座間的距離（ mm）。 已知： a=72mm； b=193mm； L=265mm； d=42mm， 把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ 22）、 （ 23）、（ 24）得到： 2 6 641 9 6 4 73 643 45 224222222 ????? ??????? LdE baFE I LbaFf rrc ? ~][0 2 0 0 ??? cf mm ~][0 5 1 0 7 4 33 64 45 224222 ???????? ?????? sts fLdE baFf ? mm 2222 ?????? sc fff mm 64)72193( )( 452 ??????? ???????? E I L ababF r? rad 三檔工作時(shí)： 24c os101702c os22 35 353 ?? ??????? ?zmTd TF ngt ?N os 20t a ost a n 333 ???? ???? ntr FF N 3 9 424t a 3 7 8t a n 333 ???? ??ta FF N 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知： a=95； b=170mm； L=265mm； d=53mm， 把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ 22）、（ 23）、（ 24）得到： LdE baFE I LbaFf rrc 4223223 3 643 ? ??? = ~][0 0 8 6 6 641 7 1 4 24522 ???????? ???cfmm ~][0 2 1 7 6 641 7 3 7 83 64 45 224223 ???????? ?????? sts fLdE baFf ? mm 12 2222 ?????? sc fff mm 0 0 0 0 0 4 0 6 64)951 7 0(1 7 1 4 23 )( 453 ??????? ???????? E I L ababF r? rad 輸出軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 輸出軸上作用力與輸入軸上作用力大小相等 ， 方向相反。 已知： a=218mm； b=47mm； L=265mm； d=30mm， 把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ 22）、（ 23）、（ 24）得到： 2 6 64472 1 4 6 13 643 45 2242222 ????? ??????? LdE baFE I LbaFf rRrRc ? ~][0 5 4 ??? cf mm ~][1 4 6 64472 1 8 7 83 64 45 22422 ???????? ?????? stRs fLdE baFf ? mm 2222 ?????? sc fff mm 0 0 0 0 9 1 6 64)472 1 8(472 1 81 5 0 03 )( 45 ??????? ???????? E I L ababF rR? mm 由以上可知道 ， 變速器在各檔工作時(shí)均滿足剛度要求。mm B 點(diǎn)的最小彎矩為： 1 0 2 9 56 5 2 5 77 5 5 5 2m in ???BM Nmm 軸上各點(diǎn)彎 矩如圖 所示： 17 圖 輸入軸的彎矩圖 作用在齒輪上的徑向力和軸向力 ， 使軸在垂直面內(nèi)彎曲變形 ， 而圓周力使軸在水平面內(nèi)彎曲變形。 本章小結(jié) 本章主要計(jì)算出 HGCU2 變速器輸入軸 的主要參數(shù)以及受力情況，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度和剛度的校核 ，為接下來的畫圖奠定基礎(chǔ)。但是 ， 零件的加工過程 ， 需要有較高垂直度和徑向跳動(dòng)誤差 ， 兩端軸徑需要較細(xì)的表面粗糙度 ， 各裝 配基面要求有一定的尺寸精度 ， 否則會(huì)影響機(jī)器設(shè)備的性能和精度。又因?yàn)樵摿慵榇笈可a(chǎn) ， 毛坯的質(zhì)量約為 35kg， 它的外型尺寸簡(jiǎn)單適宜采用膜鍛 ， 毛坯精度較高 ， 加工余量可適當(dāng)減少 ， 也節(jié)約材料。 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的作用主要是決定加工面與不加工面之間的位置關(guān)系 ， 以及保證加工面的余量均勻 ， 對(duì)于軸類零件選取外圓為粗基準(zhǔn)。 20 在加工鍵槽時(shí)為了保證與軸線對(duì)稱并達(dá)到一定的深度 ， 就用鍵槽所在的外圓株面定位。因?yàn)檎{(diào)質(zhì)處理工件變形大 ， 如果加工孔安排在前由調(diào)質(zhì)引起的變形無法修正；保證深孔與外圓同心和主軸壁厚均勻 ， 應(yīng)安排在外圓粗車或半進(jìn)車后 ， 就回有一個(gè)較精確的軸頸作伸孔加工的定位基準(zhǔn)。 根據(jù)先面后孔 ， 先主要表面后次要表面 ， 先粗加工后精加工的原則初步擬訂加工工藝路線如下 : 工藝路線方案一 : 工序 1:備料。但通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求及可采取的加工手段之后 ， 就會(huì)發(fā)現(xiàn)仍有問題。 上面兩道工藝路線大至相同 ， 前九道工序相同 ， 每個(gè)方案只是顧及到一方面 ， 在兩種方案中比較再進(jìn)行總結(jié)。前兩種方案都沒有完全編出加工零件的所有工序 ， 現(xiàn)在上面兩組基礎(chǔ)上總結(jié) ， 擬訂完整加工路線工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片。 加工要求：粗車 ， 半精車 ， 主軸兩端面 ， 并鉆中心孔表面粗糙度值 Ra 均為 ，