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正文內(nèi)容

微型車二軸手動變速器三維設計畢業(yè)論文(編輯修改稿)

2025-07-25 18:13 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 級變速器具有5個前進擋;重型載貨汽車和重型越野汽車則采用多擋變速器,其前進擋位數(shù)多達6~16個甚至20個。變速器擋位數(shù)的增多可提高發(fā)動機的功率利用效率、汽車的燃料經(jīng)濟性及平均車速,從而可提高汽車的運輸效率,降低運輸成本。但采用手動的機械式操縱機構時,要實現(xiàn)迅速、無聲換擋,對于多于5個前進擋的變速器來說是困難的。因此,直接操縱式變速器擋位數(shù)的上限為5擋。多于5個前進擋將使操縱機構復雜化,或者需要加裝具有獨立操縱機構的副變速器,后者僅用于一定行駛工況。某些轎車和貨車的變速器,采用僅在好路和空載行駛時才使用的超速擋。采用傳動比小于1(~)的超速擋,可以更充分地利用發(fā)動機功率,降低單位行駛里程的發(fā)動機曲軸總轉數(shù),因而會減少發(fā)動機的磨損,降低燃料消耗。但與傳動比為1的直接擋比較,采用超速擋會降低傳動效率。有級變速器的傳動效率與所選用的傳動方案有關,包括傳遞動力的齒輪副數(shù)目、轉速、傳遞的功率、潤滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等。[1]。與三軸式變速器相比,其結構簡單、輪廓尺寸小、各中間擋位因只一對齒輪傳遞動力,故傳動效率高和噪聲低。轎車多采用前置發(fā)動機前輪驅(qū)動的布置,因為這種布置使汽車的動力傳動系統(tǒng)緊湊、操縱性好且可使汽車質(zhì)量降低6%~10%。兩軸式變速器則方便于這種布置且傳動系的結構簡單。兩軸式變速器的第二軸(即輸出軸)與主減速器主動齒輪做成一體,當發(fā)動機縱置時,主減速器可用螺旋錐齒輪或雙面齒輪;當發(fā)動機橫置時則可用圓柱齒輪,從而簡化了制造工藝,降低了成本。除倒擋常用滑動齒輪(直齒圓柱齒輪)外,其他擋均采用常嚙合斜齒輪傳動;各擋的同步器多裝在第二軸上,這是因為一擋的主動齒輪尺寸小,裝同步器有困難;而高擋的同步器也可以裝在第一軸的后端。[1]。其特點是:變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體;多數(shù)方案的倒擋傳動常用滑動齒輪,其它擋位均用常嚙合齒輪傳動。兩軸式變速器沒有直接擋,因此在高擋工作時,齒輪和軸承均承載,因而噪聲比較大,也增加了磨損,這是它的缺點。另外,低擋傳動比取值的上限(igⅠ=~)也受到較大限制,但這一缺點可通過減小各擋傳動比同時增大主減速比來取消。我們知道,汽車發(fā)動機在一定的轉速下能夠達到最好的狀態(tài),此時發(fā)出的功率比較大,燃油經(jīng)濟性也比較好。因此,我們希望發(fā)動機總是在最好的狀態(tài)下工作。但是,汽車在使用的時候需要有不同的速度,這樣就產(chǎn)生了矛盾。這個矛盾要通過變速器來解決。 兩軸式變速器1 第一軸 2第二軸 3同步器 兩軸式變速器傳動方案汽車變速器的作用用一句話概括,就叫做變速變扭,即增速減扭或減速增扭。如發(fā)動機輸出的功率不變,功率可以表示為N=ωt,其中ω是轉動的角速度,T是扭矩。當N固定的時候,w與T是反比的。所以增速必減扭,減速必增扭。汽車變速器齒輪傳動就是根據(jù)變速變扭的原理,分成各個擋位對應不同的傳動比,以適應不同的運行狀況。換擋時要先進入空擋,變速器處于空擋時變速齒輪沒有鎖定在輸出軸上,它們不能帶動輸出軸轉動,沒有動力輸出。一般汽車手動變速器傳動比主要分上述14擋,通常設計者首先確定最低(1擋)與最高(4擋)傳動比后,中間各擋傳動比一般按等比級數(shù)分配。倒擋時輸出軸要向相反的方向旋轉。如果一對齒輪嚙合時反向旋轉,中間加上一個齒輪就會變成同向旋轉。利用這個原理,倒擋就要添加一個齒輪做“媒介”,將軸的轉動方向掉轉,因此就有了一根倒擋軸。倒擋軸獨立裝在變速器殼內(nèi),與中間軸平行,當軸上齒輪分別與中間軸齒輪和輸出軸齒輪嚙合時,輸出軸轉向會相反。通常倒擋用的同步器也控制1擋的接合,所以1擋與倒擋位置是在同一側的。由于有中間齒輪,一般變速器倒擋傳動相近與1擋傳動比。從駕駛平順性考慮,變速器擋位越多越好,擋位多相鄰擋間的傳動比的比值就變化小,換擋容易而且平順。但擋位多的缺點就是變速器結構復雜,體積大,現(xiàn)在輕型汽車變速器一般是45擋。同時,變速器傳動比都不是整數(shù),而且都是帶小數(shù)點的,這是因為嚙合齒輪的齒數(shù)不是整倍數(shù)所致,輪齒數(shù)是整倍數(shù)就會導致兩齒輪嚙合面磨損不均勻,使得輪齒表面質(zhì)量產(chǎn)生較大的差異。變速器的功用是在不同的使用條件下,改變發(fā)動機傳到驅(qū)動輪上的轉距和轉速,使汽車得到不同的牽引力和速度,同時使發(fā)動機在最有利的工況范圍內(nèi)工作。此外,應保證汽車能倒退行使或停車時使發(fā)動機和傳動系保持分離。需要時還應有動力輸出的功能。為保證變速器具有良好的工作性能,對變速器提出如下基本要求:(1)應正確選擇變速器的擋數(shù)和傳動比,保證汽車有必要的動力性和經(jīng)濟性指標;(2)設置空擋和倒擋,保證發(fā)動機與驅(qū)動輪能長期分離,使汽車能進行倒退行使;(3)換擋迅速、省力,以便縮短加速時間并提高汽車動力性能;目前有發(fā)展自動、半自動和電子操縱機構的趨勢;此外,變速器還應當滿足效率高、噪音低、體小質(zhì)輕、制造容易、成本低等要求。變速器由變速傳動機構和操縱機構組成。(1) 工作可靠。汽車行使過程中,變速器不得有跳擋、亂擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生。(2) 根據(jù)前進擋數(shù)的不同,變速器有三、四、五和多擋幾種。根據(jù)軸的形式不同分為固定軸式和旋轉軸式兩大類。而前者分為兩軸式、中間軸式、兩中間軸式和多中間軸式變速器。a) 固定軸式應用廣泛,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。旋轉軸式主要用于液力機械式變速器。與中間軸式變速器比較,兩軸式變速器有結構簡單,輪廓尺寸小,布置方便,中間擋位傳動效率高和噪聲低等優(yōu)點。因兩軸式變速器不能設置直接擋,所以在高擋工作時齒輪和軸承均承載,不僅工作噪聲增大,且易損壞。此外,受結構限制,兩軸式變速器的一擋速比不可能設計得很大。b) 發(fā)動機前置前輪驅(qū)動轎車的兩軸式變速器傳動方案,其特點是:變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體,發(fā)動機縱置時,主減速器采用弧齒錐齒輪或雙曲面齒輪,發(fā)動機橫置時則采用圓柱齒輪;多數(shù)方案的倒擋傳動常用滑動齒輪,其他擋位均用常嚙合齒輪傳動;各擋的同步器多數(shù)裝在輸入軸的后端。在本設計中則采用兩軸式變速器。(1)齒輪型式變速器分斜齒和直齒圓柱齒輪。斜齒圓柱齒輪雖然制造時復雜、工作時有軸向力,但因其使用壽命長、噪音小而仍然得到廣泛的使用。直齒圓柱齒輪用于低擋和倒擋。(2)換擋結構型式 變速器換擋結構型式有直齒滑動齒輪、嚙合套、同步器等三種。 汽車行駛時各擋齒輪有不同的角速度,因此用軸向滑動齒輪方法換擋,會在齒輪端面產(chǎn)生沖擊,并伴有噪音。這使齒輪端面磨損加劇并過早損壞。同時使駕駛員精神緊張,而換擋時的噪音又使汽車的舒適度減低。只有駕駛員用熟練的技術,使齒輪換擋時無沖擊,才能克服上述缺點。但是,該瞬間駕駛員注意力被分散,影響行使安全性。因此盡管這種換擋方法結構簡單。除一擋、倒擋外已很少使用。 由于變速器第二軸齒輪與中間軸齒輪嚙合狀態(tài),所以可用嚙合套換擋。這時,因同時承受換擋沖擊載荷的接合齒齒數(shù)多,而輪齒又不參與換擋。它們都不會過早損壞,但不能消除換擋沖擊,所以仍要求駕駛員有熟練的操作技術。此外,因增設了嚙合套和常嚙合齒輪,使變速器旋轉部分的慣性力矩增大。因此,這種換擋方法,目前只在某些要求不高的擋位大貨車變速器上使用。 使用同步器能保證迅速、無沖擊、無噪聲換擋,而與操作技術熟練程度無關,從而提高汽車的加速性、經(jīng)濟性、和行駛安全性。同上述兩種換擋方法比較,雖然它有結構復雜、制造精度要求高、軸向尺寸大、同步環(huán)使用壽命較短等缺點,但仍然得到廣泛的應用。(3)軸承型式過去,變速器軸的支撐廣泛用滾珠軸承。近來,變速器的設計趨勢是增大其轉遞功率與質(zhì)量之比,并要求它有更大的容量和更好的性能,而上述軸承型式已不能滿足對變速器可靠性和壽命提出的要求,故使用圓錐滾柱軸承的增多。因為變速器在低擋工作時有較大的力,所以變速器的低擋,布置在靠近后支撐處,然后按照從低擋到高擋順序不止各擋位齒輪。這樣做既能使軸有足夠大的剛性,有能保證容易裝配。多數(shù)情況下,第二軸及凄傷的零部件是通過變速器殼體上方孔口設計在變速器殼替下方或者側面。第一軸上的齒輪外徑,應該比殼體前壁軸承孔的尺寸小,因為它要經(jīng)過該孔裝。 變速器整體結構剛性與軸和殼體的結構有關系。對于變速器,通過控制軸的長度既控制擋數(shù),可以作到有足夠的剛性。通常殼體是整體的,有些地方設計有加強筋。殼體前或后壁軸承孔之間的連接部分應當留有足夠的尺寸。內(nèi)裝操縱機構的變速器蓋,用螺栓固定到殼體上,裝配后的變速器結構剛度,還與該螺栓的扭緊程度有關。1變速器操縱機構的類型(1)直接操縱式大多數(shù)汽車的變速器布置在駕駛員座位附近,變速桿由駕駛室底板伸出,駕駛員可直接操縱。這種操縱機構一般由變速桿、撥塊、撥叉、撥叉軸以及安全裝置等組成,多集裝于變速器上蓋或側蓋內(nèi)。(2)遠距離操縱式 當駕駛員座位離變速器較遠或變速桿布置在轉向盤下方(某些轎車)的轉向管柱上時,通常在變速桿與換擋撥叉之間增加若干個傳動件,組成遠距離操縱機構。變速器的操縱機構應保證駕駛員能準確可靠地使變速器掛入所需要的任一擋位工作,并可隨時使之退到空擋。大多數(shù)汽車變速器布置在駕駛員座位附近,變速桿由駕駛室底板伸出,駕駛員可直接操縱。這種操縱機構稱為直接操縱式變速器操縱機構。它一般由變速桿、拔塊、拔叉、拔叉軸以及安全裝置等組成,多集裝于上蓋或側蓋內(nèi),結構簡單,操縱方便。2設計要求設計變速器操縱機構時,應滿足以下要求:(1)換擋時只允許掛一個擋。這通??炕ユi裝置來保證,其結構型式有如右圖所示。(2) 在掛擋的過程中,若操縱變速桿推動撥叉前后移動的距離不足時,齒輪將不能在完全齒寬上嚙合而影響齒輪的壽命。即使達到完全齒寬嚙合,也可能由于汽車震動等原因,齒輪產(chǎn)生軸向移動而減少了齒輪的嚙合長度,甚至完全脫離嚙合。為了防止這種情況的發(fā)生,應設置自鎖裝置()[1]。(3) 汽車行進中若誤掛倒擋,變速器齒輪間將發(fā)生極大沖擊,導致零件損壞。汽車起步時如果誤掛倒擋,則容易出現(xiàn)安全事故。為此,應設置倒擋鎖。 變速器自鎖與互鎖結構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撥叉軸畢業(yè)設計(論文) (盡量把一章的開始調(diào)到奇數(shù)頁 )第3章 變速器主要參數(shù)選擇(可去)在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后,可根據(jù)變速器的擋數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各擋齒輪的齒數(shù)。[2],說明分配齒數(shù)的方法。 四擋變速器傳動方案設計微型車手動四擋變速器,已知:發(fā)動機最大轉速轉速n=4500r/min,發(fā)動機最大扭矩T=,載荷平穩(wěn),可靠性一般。求得發(fā)動機最大功率:確定一擋齒輪齒數(shù):一擋傳動比: 如果,齒數(shù)確定了,則與的傳動比可求出,為了求,的齒數(shù),先求其齒數(shù)和直齒=2A/m 斜齒=2A/ 計算后取整,然后進行大小齒輪齒數(shù)的分配。第二軸上的一擋小齒輪的齒數(shù)盡可能取小些,以便使/的傳動比大些,在已定的情況下,/的傳動比可分配小些,使第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)多些,考慮到殼體上的第一軸軸孔尺寸的限制和裝配的可能性,該齒輪齒數(shù)又不宜取多。傳動軸上小齒輪的最少齒數(shù),還受軸軸徑尺寸的限制,即受剛度的限制。在選定時,對軸的尺寸及齒輪齒數(shù)都要統(tǒng)一考慮。微型車兩軸式變速器一擋傳動比i=~,第二軸上一擋齒輪齒數(shù)可在15~17之間選擇,貨車在12~17個齒數(shù)之間選用。由于所設計為一般微型轎車,載荷平穩(wěn)、可靠性要求一般。所以選取一擋齒輪傳動比i==15。取變速器模數(shù)m選取齒輪模數(shù),要保證齒輪有足夠的強度,同時兼顧它對噪聲和質(zhì)量的影響。減少模數(shù),增加齒寬會使噪音減低,反之則能減輕變速器質(zhì)量。減低噪音對轎車有較大意義,減輕質(zhì)量對貨車比較重要。直齒輪模數(shù)m與彎曲應力σω之間有如下關系: (31)式中:—計算載荷,為NM。—摩擦力影響系數(shù),主動齒輪和被動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同,對彎曲應力影響也不同;主動齒輪=,被動齒輪=;—應力集中系數(shù),可以近似取=;Z —齒輪系數(shù);—齒寬系數(shù);Y —齒形系數(shù);σω—彎曲應力,當計算載荷取作發(fā)動機最大轉(速?);由式(31)計算模數(shù) (取k=1) 一擋倒直齒輪許用彎曲應力在400~850N/,貨車可取下數(shù)。所取模數(shù)值應符合JB11160規(guī)定的值,所以取模數(shù)m=要選中心距(A為mm)時,可根據(jù)下式計算:A=k == ==M.式中k—中心系數(shù)。對轎車k=~,對多擋主變速k=~11;—變速器器在一擋,第二軸輸出的轉矩,其值為=—發(fā)動機最大轉矩;i—變速器一擋傳動比;—變速器轉動效率,轎車變速器的中心距在65~80mm范圍內(nèi)變化。計算一擋從動齒輪齒數(shù) = =68必須取為整數(shù),=68 =6815=53對中心距A進行修正取整后帶入(31)因為計算齒數(shù)和后,經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化,這時應從及齒輪變位系數(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)。這里修正為68,則根據(jù)式(31)反推出A=85mm 齒寬選擇齒寬應滿足既能減輕變速器質(zhì)量,同時又能保證齒輪工作平穩(wěn)的要求。齒寬太小,會使齒輪的工作應力過大。為了使工作應力不過大,必須增加中心距,結果又使變速器的質(zhì)量增加。而且斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點,也會因齒寬的減小,但這又使軸承承受的軸向力增加。齒寬也不宜大因為這會增加變速器的軸向尺寸。如果保持相同的用材量就必須減小中心距,結果會增大作用在軸承上的載荷,減低軸的剛度和減小軸承外座圈尺寸。通常根據(jù)齒輪模數(shù)的大小來選定齒寬: 直齒b= , ~;斜齒b=,~ 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù)可取大些,使接觸長度增加,接觸應力減低,以提高傳動的平穩(wěn)性和齒輪壽命。 =5m==工作時要求轎車變速器齒輪有較小的噪音,176。、15
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