【正文】 [318] ) 1(2135 5 ?? ??? = 2mmN 22 0 0 01 9 0 0][ mmNj ??? ][ jj ?? ? 所以 2Z 的接觸強(qiáng)度合格 （ 3） 二軸直齒輪校核 如圖 b=21mm m=3mm 2 ???? mZrz mm br = 23mZ = 2323? =48mm z? = ?sinzr = b? = ?sinbr = MPE ?? 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 )11( m a xbzej bd ET ??? ?? [318] ) 1(2135 5 ?? ??? = 2mmN 22 0 0 01 9 0 0][ mmNj ??? ][ jj ?? ? 所以 2Z 的接觸強(qiáng)度合格 核 軸在垂直面內(nèi)撓度為 cf ，在水平面為 sf ，轉(zhuǎn)角為 ? ，則 EILbaFfc 3221? [320] EILbaFfs 3222? [321] ? ?EILababF 31 ??? [322] 1F ～為輪齒齒寬在中間平面上的圓周力。 按齒面硬度的不同，分為軟齒面齒輪和應(yīng)齒面齒輪： 軟齒面齒輪（齒面硬度小于等于 350HBS） [20] 這類齒輪的最終熱 處理是調(diào)質(zhì)或正火，熱處理后進(jìn)行切齒。熱處理后齒面有變形，可以用研 磨，磨削或刮削等精度加工方法加以消除。而本次設(shè)計(jì)中雙聯(lián)齒輪中斜齒輪的彎曲強(qiáng)度是 ,直齒輪的彎曲強(qiáng)度是 。 軸在彎矩或轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的應(yīng)力一般為變應(yīng)力，軸的截面尺寸發(fā)生突然變化的的情況下還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此軸的主要失效形式是疲勞斷裂。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制的圓鋼和鍛件。所選材料滿足設(shè)計(jì)要求。而鐵素體蠕墨鑄鐵的導(dǎo)熱性較好，在高溫作用下，不存在珠光體分解問題，組織較穩(wěn)定，適用于制造在高溫下工作、需要有良好的抗熱疲勞能力、導(dǎo)熱性的零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸蓋、進(jìn)排氣岐管 等 [20]。 對(duì)于本次設(shè)計(jì)做如下總結(jié)： 1).汽車取力器設(shè)計(jì)中，齒輪的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、軸承的設(shè)計(jì)是最主要內(nèi)容。 5)在加工工藝分析過程中，存在著加工工藝過程不夠詳細(xì)，編制方法不夠經(jīng)濟(jì)等問題。 2).在布置總體結(jié)構(gòu)時(shí)能夠從多方面考慮，最后選擇一個(gè)合適的總體結(jié)構(gòu)方案，對(duì)于初次設(shè)計(jì)的學(xué)生來說是好的。兩個(gè)齒輪在嚙合時(shí)產(chǎn)生類似于齒輪泵的功效，可以講潤滑油壓入到取力器箱體 內(nèi)。 蠕墨鑄鐵具有不同比例的珠光體 —鐵素體基體組織。對(duì)于不重要或受載較小的軸可采用 Q235A,Q275 等普通碳素鋼。 軸的材料選擇主要是根據(jù)軸的工作條件并 考慮制造工藝等因素確定。經(jīng)查齒輪常用材料機(jī)械性能表，45 號(hào) 鋼經(jīng)過淬火后，硬度能夠達(dá)到 4050HRC。 對(duì)于告訴，小功率，精度不高以及傳遞運(yùn)動(dòng)未注的齒輪傳動(dòng)，有事用非金屬材料（例如夾布膠木，尼龍，塑料等）制作齒輪 [18]。由于小齒輪的工作較大齒輪繁重，所以小齒輪的齒面硬度應(yīng)該比大齒輪的齒面硬度高一些，一般高 2050HBS 單位硬度。 制造齒輪的材料主要是各種牌號(hào)的鋼，其次是鑄鐵，在特殊情況下使用有色金屬，粉末冶金以及某些非金屬材料等。 取力器箱體主要是采用鑄鐵進(jìn)行鑄造。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。 對(duì)于取力器安裝位置距離駕駛員較遠(yuǎn)，但是空間位置關(guān)系不是十分復(fù)雜的情況下，也可以采用氣動(dòng)控制操縱機(jī)構(gòu)。 用于機(jī)械式取力器的操縱機(jī)構(gòu)，常見的是由 變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和空擋鎖裝置等主要件組成，并依靠駕駛員手力完成鏈接、斷開或退到空擋工作，稱為手動(dòng)換擋取力器 [14]。所以選用據(jù)角接觸球軸承 7027AC[4]，他所能承受的基本額定在載荷是 ，完全滿足設(shè)計(jì)所需。 同步時(shí)間 同步器工作時(shí) ， 要連接兩個(gè)部分達(dá)到同步器的時(shí)間越短越好。 。 ， 螺距為 ～ 。 當(dāng)同步鎖環(huán)內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒輪轉(zhuǎn)速迅速降低（或升高）到與同步鎖環(huán)轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)，齒輪相對(duì)于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速為零，因而慣性力矩也同時(shí)消失，這時(shí)在作用力的推動(dòng)下，接合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈接合，并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換擋過程。 相鄰擋位相互轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)該采取不同操作步驟的道理同樣適用于移動(dòng)齒輪換擋的情況，只是前者的待接合齒圈與接合套的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度要求一致，而后者的待接合齒輪嚙合點(diǎn)的線速度要求一致，但所依據(jù)的速度分析原理是一樣的。而對(duì)于斜齒輪 minZ ? ?3min cosvZ ， minvZ 是當(dāng)量直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)。 取力器的斜齒輪與 變速 器 中間軸上齒輪相嚙合，所以取力斜齒輪的螺旋角與變速 器 螺旋角取值范圍相同 為 186。因此，從提高低檔齒輪的彎曲強(qiáng)度出發(fā)，并不希望 β 角過大，而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，可選取較大的 β角。 根據(jù)已知條件， 取力器 中間軸上齒輪參數(shù)： mmmn 4? ， 230?z ， ??? ，（ 左旋 ） 。 MNmk gf ??? [31] 3mc gfkP ? ??? [32] 液壓泵結(jié)構(gòu)功能表得出，本次設(shè)計(jì)取力器后接 1912 ?RPV 型液壓泵，其轉(zhuǎn)速為 1500r/min [12] 中間軸上齒輪轉(zhuǎn)速為 1200r/min。直齒輪與輸出軸上的齒輪配合，將動(dòng)力傳遞到輸出軸上。 方案二相對(duì)于方案一，空間尺寸有所減少，而且各部分零件都得到了充分的引用。由于是雙聯(lián)齒輪，所以她的兩個(gè)輪齒是同步的。最后，輸出軸外部鏈接法蘭，利用法連接傳遞動(dòng)力。傳動(dòng)比范圍是 取力器 低檔傳動(dòng)比與高檔傳動(dòng)比的比值。 傳動(dòng)效率高。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 第 2 章取力器概述及基本結(jié)構(gòu)的確定 取力器的功用和要求 取力器的功用是根據(jù)不同專用車輛，不同行駛條件下提出的要求，將發(fā)動(dòng)機(jī)或 變速 器 傳遞的動(dòng)力部分或全部的提取出來，作為專用功能的動(dòng)力源。在汽車取力器中使用最為廣泛。取力裝置的用途頗為廣泛，它可用來驅(qū)動(dòng)汽車絞 盤傳動(dòng)裝置、自卸車、炸藥現(xiàn)場混裝車和汽車起重吊油泵、消防車水泵，以及工程機(jī)械中各種輔助裝置，如空氣壓縮機(jī)、燃油泵、廢料集收器、制冷機(jī)等。在設(shè)計(jì)過程中，利用 CAXA繪圖，運(yùn)用 MATALAB軟件編程。取力器的質(zhì)量好壞，嚴(yán)重影響專用車輛的試用狀況。利用斜齒輪，與變速箱中間軸上的斜齒輪嚙合獲得動(dòng)力，由兩直 齒輪嚙合，以及接合套，同步器等的應(yīng)用，將力傳遞到輸出軸上。通常取力裝置安裝在 變速 器 的動(dòng)力輸出側(cè)孔上，它有各種不同的形狀和大小。本次設(shè)計(jì)的取力器的工作原理是，由一對(duì)雙聯(lián)齒輪中的斜齒輪與變速箱中的中間軸的斜齒輪嚙合獲取動(dòng)力，再經(jīng)雙聯(lián)齒輪中的直齒輪與取力器中的直齒輪嚙合，將動(dòng)力傳遞到取力器上。一軸式直接輸出，結(jié)構(gòu)簡單可靠；兩軸式可一定范圍調(diào)整速比和輸出位置，應(yīng)用較廣泛；三軸式主要用來調(diào)整輸出位置，應(yīng)用 不太普遍 。 重量輕、體積小。 取力器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與形式選擇 。其中以兩軸式結(jié)構(gòu)最為普遍；一軸式結(jié)構(gòu)最為簡單；三軸式主要用于輸出有雙速異向用途的取力器，如越野車絞盤取力器；也有原為一軸式或兩軸式后為改變輸出軸旋向而增加一軸新成為兩軸式或三軸式；帶副箱式主要是在原取力器基礎(chǔ)上進(jìn)一步增速或減速，以擴(kuò)展其使用性能；單操縱雙輸出式的兩輸出可同軸也可不同軸，但由同一操縱機(jī)構(gòu)同時(shí)控制；雙操縱雙輸出式的兩輸出可同軸也可不同軸，但由不同的操縱機(jī)構(gòu)獨(dú)立 控制 [8]。輸出軸外部利用螺栓連接法蘭，通過法蘭盤將動(dòng)力傳遞到下一操縱機(jī)構(gòu)。浪費(fèi)材料，浪費(fèi)空間。 第三種方案，既有第二種方案的有點(diǎn)，不會(huì)占用很大的空間位置。 圖 取力器結(jié)構(gòu)簡圖 1雙聯(lián)齒輪 2輸入軸 3殼體 4輸出軸 5接合套 6直齒滑移齒輪 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 第 3 章 分析計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 分析計(jì)算，以及具體的結(jié)構(gòu)計(jì)算 已知條件： 取力器輸出最大轉(zhuǎn)矩 700N降低噪聲對(duì)轎車有意義，減輕質(zhì)量對(duì)貨車比較重要。選取斜齒輪的螺旋角應(yīng)注意以下問題： 首先，增大 β角使齒輪嚙合的重合系數(shù)增加，工作平穩(wěn)、噪聲降低。 斜齒輪的螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用：中型專用汽車 取力器 為 18176。 采用變位齒輪，除了避免齒輪產(chǎn)生干涸 ， 根切和配湊中心距外，還因?yàn)?取力表 齒輪參數(shù)表 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 器 不同檔位的齒輪在彎曲強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度、耐磨及抗膠合能力等方面有不同的要求，采用齒輪變位就能分別兼顧。 同步器的工作原理：在變速瞬間 ,取力器 的輸入 端和輸出端的轉(zhuǎn)速都在變化著 ,輸出端與汽車整車相連其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J 出相當(dāng)大 ,換檔作用時(shí)間較短 ,可認(rèn)為在換檔的瞬間輸出端轉(zhuǎn)速是恒定的。慣性式 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的，在其上面設(shè)有專設(shè)機(jī)構(gòu)保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊 [11]。 為了破壞被同步齒輪內(nèi)錐面上的油膜 ， 增大摩擦力矩 ， 同步環(huán)錐面上需車制螺紋 ， 并在螺紋垂直方向開設(shè)排油槽 ， 油槽的大小及數(shù)量應(yīng)根據(jù)同步環(huán)錐面直徑來確定。 同步器鎖止角的確定 要使同步環(huán)在同步階段中鎖止 ， 必須滿足鎖止條件 [3]:tanβ≥R錐 μ R 鎖 sinα。同步器定位銷數(shù)量為 3個(gè) ,定位銷孔的直徑應(yīng)根據(jù)定位銷的直徑來確定。 在一軸上，因?yàn)殡p聯(lián)齒輪中有斜齒輪的存在，而且沒有另一個(gè)斜齒輪來抵消 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 軸向作用力，我以我選用角接觸球軸承來承受軸向力，同時(shí)，通過軸承將軸向力傳力到箱體 上。再有就是可實(shí)現(xiàn)系列化，盡量能滿足三化的要求。 根據(jù)取力器的安裝方式不同，取力器的 操縱機(jī)構(gòu)可以是直接手動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)，也可以是電控，氣控操縱機(jī)構(gòu)。 本次設(shè)計(jì)中，采用的是利用手柄，依靠駕駛員的手力，改變手柄的位置，進(jìn)而改變與手柄相連的撥叉軸的位置，來控制取力器的連接與斷開。防止同時(shí)掛上兩個(gè)擋而使 取力器 卡死或損壞，起到了互鎖作用。 2F ～為齒輪齒寬在中間面上的徑向力。齒面硬度通常為160286HBS。這類齒輪齒面硬度高，承載能力高，耐磨性好，適用于尺寸和重量有限制，以及重要機(jī)械設(shè)備中。雙聯(lián)齒輪中的斜齒輪接觸應(yīng)力是 ，直齒輪接觸 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 應(yīng)力是 。設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。鍛件的內(nèi)部組織比較均勻，強(qiáng)度較好，故重要的軸以及大尺寸的軸或階梯尺寸變化大的軸，應(yīng)采用鍛件。 灰鑄鐵通常是指具有片狀石墨的灰口鑄鐵，這中鑄鐵具有一定的機(jī)械性能、良好的鑄造性能以及其它多方面的優(yōu)良性能，因而在機(jī)械制造 中業(yè)獲得最廣泛的應(yīng)用。 本次設(shè)計(jì)的箱體工作環(huán)境較差，需要承受高壓，高熱等惡劣的工作條件，所以采用球墨鑄鐵。其中齒輪的設(shè)計(jì)中，齒輪各擋的齒數(shù)分配需要精心調(diào)整齒輪的齒數(shù)、螺旋角和變位系數(shù)才能獲得比較好的結(jié)果。這是需要改進(jìn)的地方。力求獲得理想的齒數(shù)分配。潤滑方式是壓力潤滑。 球墨鑄鐵依照其基體和性能特點(diǎn)而分為六種：即鐵素體（高韌性）球墨鑄鐵，珠光體（高強(qiáng)度）球墨鑄鐵，貝氏體（耐磨）球墨鑄鐵，奧氏體一貝氏體（耐磨）球墨鑄鐵，馬氏體一奧氏體（抗磨）球墨鑄鐵及奧氏體（耐熱、耐蝕）球墨鑄鐵。這類材料的強(qiáng)度，塑性，與韌性等機(jī)械性能較好，一般經(jīng)正火，調(diào)質(zhì)處理，且材料來源方便，加工性好 ，經(jīng)濟(jì)性好，可用于一般或要求較高的軸。對(duì)于剛度要求高的軸，應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸或載荷作用周期性變化的軸，為防止共振，還要盡心提供穩(wěn)定性計(jì)算 [21]。 對(duì)于小直齒輪，采用 45 號(hào)剛表面淬火處理。球墨鑄鐵的機(jī)械性能較高，有時(shí)可用來代替鑄鋼。但因?yàn)檫@類齒輪制造簡單，成本低，所以廣泛應(yīng)用于對(duì)尺寸及重量都沒有嚴(yán)格要求的一般機(jī)械設(shè)備中。 (1)第一軸剛度校核 圖 輸入 軸受力彎曲變形 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 1)如圖 ， 對(duì)第一軸雙聯(lián)齒輪斜齒輪處進(jìn)行剛度校核 l=128mm a= 62mm b=66mm ? = ? 210 0000721m a x ?????? dTF en [324] a a n2 ?????? ?nFF N [325] 5 8) o ( ta 5 81)c o s( ta n1 ??????? ????nFF N[326] 所以 0 2 5 83 45 22221 ?????? ????? E ILbaFf cmm [320] ? ? mmff cc ??? 合格 0 2 2 3 43 45222