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正文內(nèi)容

汽車專業(yè)課程設(shè)計(jì)說明書(編輯修改稿)

2024-08-31 02:22 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 、—主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑(mm),直齒輪、斜齒輪;、—主、從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑(mm)。彈性模量=104 Nmm2齒寬=48mm。=變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力如下表: 計(jì)算一擋齒輪7,8的接觸應(yīng)力=,=, =1900~2000MPa=1900~2000MPa其他檔位齒輪接觸應(yīng)力按同樣方法計(jì)算,列表如表24:表24 各檔位齒輪接觸應(yīng)力檔位 接觸應(yīng)力MPa常:1300~1400MPa:1300~1400MPa一:1900~2000MPa:1900~2000MPa二:1300~1400MPa:1237MPa1300~1400MPa三: 1300~1400MPa:1300~1400MPa四:1300~1400MPa:1300~1400MPa倒::1900~2000MPa:1900~2000MPa:1900~2000MPa 計(jì)算各擋齒輪的受力 (1) 一擋齒輪9,10的受力N (2)同理二擋齒輪5,6的受力 (3) 三擋齒輪3,4的受力(4) 常嚙合齒輪1,2的受力 (5) 倒擋齒輪11,12的受力Fr9 (三)軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與校核分析一、軸的功用及設(shè)計(jì)要求變速器軸在工作時(shí)承受轉(zhuǎn)矩,彎矩,因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。軸的剛度不足,在負(fù)荷作用下,軸會(huì)產(chǎn)生過大的變形,影響齒輪的正常嚙合,產(chǎn)生過大的噪聲,并會(huì)降低齒輪的使用壽命。設(shè)計(jì)變速器軸時(shí)主要考慮以下幾個(gè)問題:軸的結(jié)構(gòu)形狀、軸的直徑、長度、軸的強(qiáng)度和剛度、軸上花鍵型式和尺寸等。軸的結(jié)構(gòu)主要依據(jù)變速器結(jié)構(gòu)布置的要求,并考慮加工工藝、裝配工藝而最后確定。二、軸尺寸初選在變速器結(jié)構(gòu)方案確定以后,變數(shù)器軸的長度可以初步確定。軸的長度對(duì)軸的剛度影響很大。為滿足剛度要求,軸的長度須和直徑保持一定的協(xié)調(diào)關(guān)系。軸的直徑與支承跨度長度之間關(guān)系可按下式選?。? 第一軸及中間軸:=~ 第二軸: =~ 軸直徑與軸傳遞轉(zhuǎn)矩有關(guān),因而與變速器中心距有一定關(guān)系,可按以下公式初選軸直徑:中間軸式變速器的第二軸和中間軸最大軸徑: =(~)(mm)第一軸花鍵部分直徑([]為mm)可按下式初選: =(~)式中:——變速器中心距,mm; ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩,N?m。軸的尺寸還與齒輪、花鍵、軸承有一定聯(lián)系,要根據(jù)具體情況,按其標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修正。以下是軸的計(jì)算尺寸:第二軸: (C是由軸的材料和承載情況確定的常數(shù)) () T=106P1/n1T=Temaxi 因發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩不大,故C取較小值,由機(jī)械設(shè)計(jì)(第八版)表153選取C=100 P1/n1=T/106∴dmin=C(Temaxi/106)1/3 (mm)齒輪1處: dmin=100(10)1/3=(mm);齒輪3處:dmin=100(10)1/3=(mm)。齒輪5處:dmin=100(10)1/3=(mm)。齒輪7處:dmin=100(10)1/3=(mm)。齒輪9處: dmin=100(10)1/3=(mm)。中間軸:齒輪4處:dmin=100(10)1/3=(mm)。 當(dāng)軸截面上開著鍵槽時(shí),應(yīng)增大軸徑以考慮對(duì)軸的強(qiáng)度減弱,同步器花鍵增加5%,修正后,軸徑如下:齒輪9處: d=(1+5%)=(mm) 齒輪4處:d=(1+5%)=(mm)Ⅲ與Ⅳ檔同步器軸徑:d小徑=56mmⅠ與Ⅱ檔同步器軸徑: d小徑=48mm 其它尺寸查看標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)件來定。 軸的結(jié)構(gòu)形狀應(yīng)保證齒輪、同步器及軸承等的安裝、固定。并與工藝要求有密切關(guān)系。 除前置發(fā)動(dòng)機(jī)前輪驅(qū)動(dòng)、后置發(fā)動(dòng)機(jī)后輪驅(qū)動(dòng)的汽車變速器采用兩個(gè)軸外,絕大多數(shù)汽車變速器都是三軸式。 在三軸式變速器中,第一軸通常和齒輪做成一體,前端支承在發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪內(nèi)腔的軸承上。其軸徑根據(jù)前軸承內(nèi)徑確定。第一軸花鍵尺寸與離合器從動(dòng)盤轂內(nèi)花鍵統(tǒng)一考慮。第一軸的長度根據(jù)離合器總成軸向尺寸確定。確定第一軸后軸徑時(shí),希望軸承外徑比第一軸上常嚙合齒圈外徑大,以便于裝拆第一軸。 第二軸前軸頸通過軸承安裝在第一軸常嚙合齒圈的內(nèi)腔里,它受齒輪徑向尺寸的限制,前軸頸上安裝長或短圓柱滾子軸承或滾針軸承或散滾針。第二軸安裝同步器齒轂的花鍵采用漸開線花鍵,漸開線花鍵固定連接的精度要求比矩形花鍵低,定位性能好,承載能力大,花鍵齒短,其小徑相應(yīng)增大,可提高軸的剛度。選用漸開線花鍵時(shí)以大徑定心更合適。第二軸各檔齒輪與軸之間有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),因此,無論裝滾針軸承,襯套(滑動(dòng)軸承)還是鋼件對(duì)鋼件直接接觸,軸的表面粗糙度均要求很高,表面硬度不應(yīng)低于HRC58~63。在一般情況下軸上應(yīng)開螺旋油槽,以保證充分潤滑。在低檔的滑動(dòng)掛檔齒輪處,軸上花鍵采用矩形花鍵,因?yàn)閽鞕n時(shí),齒輪須軸向滑動(dòng),要求定心好,滑動(dòng)靈活。所以除要求定心的外徑磨削外,一般鍵齒側(cè)面也需要磨削,而矩形花鍵鍵側(cè)面磨削比漸開線花鍵容易。 第二軸制成階梯式,便于齒輪安裝,從受力和合理使用材料看,這也是需要的。各截面尺寸要避免相當(dāng)懸殊,軸上供磨削用的砂輪越程槽產(chǎn)生應(yīng)力集中,易造成軸折斷。輕型汽車變速器各檔齒輪常用彈性擋圈軸向定位,彈性擋圈定位簡單,但拆裝不方便,并且與旋轉(zhuǎn)件端面油相對(duì)摩擦,同時(shí)彈性擋圈亦不能傳遞很大的軸向力,這是很不利的,因此只在輕型汽車變速器中采用。 變速器中間軸有旋轉(zhuǎn)式和固定式兩種。 固定式中間軸是根光軸,僅起支承作用,其剛度由安裝在軸上的寶塔齒輪結(jié)構(gòu)保證。軸和寶塔齒輪之間用滾針軸承或長、短圓柱滾子軸承。軸常輕壓于殼體中。固定式中間軸用鎖片或雙頭螺柱固定。輕型汽車變速器中心距較小,殼體上無足夠位置設(shè)置滾動(dòng)軸承和軸承蓋,因而多采用固定式中間軸。 旋轉(zhuǎn)式中間軸支承在前后兩個(gè)滾動(dòng)軸承上,一般軸向力常由后軸承承受。由于中間軸上一檔齒輪尺寸較小,常與軸做成一體,成為中間齒輪軸,而高檔齒輪則通過鍵或過盈配合與中間軸結(jié)合,以便齒輪損壞后更換。本次設(shè)計(jì)采用旋轉(zhuǎn)式中間軸由變速器結(jié)構(gòu)布置考慮到加工和裝配而確定的軸的尺寸,一般來說強(qiáng)度是足夠的,僅對(duì)其危險(xiǎn)斷面進(jìn)行驗(yàn)算即可。對(duì)于本設(shè)計(jì)的變速器來說,在設(shè)計(jì)的過程中,軸的強(qiáng)度和剛度都留有一定的余量,所以,在進(jìn)行校核時(shí)只需要校核一檔處即可;因?yàn)檐囕v在行進(jìn)的過程中,一檔所傳動(dòng)的扭矩最大,即軸所承受的扭矩也最大。由于第二軸結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,故作為重點(diǎn)的校核對(duì)象。下面對(duì)第一軸和第二軸進(jìn)行校核。因?yàn)榈谝惠S在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中,所受的彎矩很小,可以忽略,可以認(rèn)為其只受扭矩。此中情況下,軸的扭矩強(qiáng)度條件公式為式中:扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,MPa;T軸所受的扭矩,Nmm;軸的抗扭截面系數(shù),;P軸傳遞的功率,kw;d計(jì)算截面處軸的直徑,mm;[]許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力,MPa。其中P =240kw,n =2500r/min,d =40mm;代入上式得:由查表可知[]=55MPa,故[],符合強(qiáng)度要求。軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長的扭轉(zhuǎn)角來表示。其計(jì)算公式為:(44)式中,T 軸所受的扭矩,Nmm;G 軸的材料的剪切彈性模量,MPa,對(duì)于鋼材,G =;軸截面的極慣性矩,;將已知數(shù)據(jù)代入上式可得: 。對(duì)于一般傳動(dòng)軸可??;故也符合剛度要求。1)軸的強(qiáng)度校核計(jì)算用的齒輪嚙合的圓周力、徑向力及軸向力可按下式求出:(45)(46)(47)式中 至計(jì)算齒輪的傳動(dòng)比,;d 計(jì)算齒輪的節(jié)圓直徑,mm,為105mm;節(jié)點(diǎn)處的壓力角,為16176。;螺旋角,為30176。;發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩,為170000代入上式可得: 。危險(xiǎn)截面的受力圖為:圖43 危險(xiǎn)截面受力分析Figure 43 dangerous piece noodles be subjected to dint to analyze水平面:(160+75)=75 =;水平面內(nèi)所受力矩:垂直面: (48)=垂直面所受力矩:。該軸所受扭矩為:。故危險(xiǎn)截面所受的合成彎矩為:(49)則在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下的軸應(yīng)力(MPa):(410)將代入上式可得:,在低檔工作時(shí)[]=400MPa,因此有:[];符合要求。2)軸的剛度校核第二軸在垂直面內(nèi)的撓度和在水平面內(nèi)的撓度可分別按下式計(jì)算: (411) (412)式中, 齒輪齒寬中間平面上的徑向力(N),這里等于;齒輪齒寬中間平面上的圓周力(N),這里等于;E彈性模量(MPa),(MPa),E =MPa;I慣性矩(),d為軸的直徑();a、b為齒輪坐上的作用力距支座A、B的距離();L支座之間的距離()。將數(shù)值代入式(411)和(412)得:故軸的全撓度為,符合剛度要求。七、軸上花鍵的設(shè)計(jì)計(jì)算 變速器軸與齒輪及其他傳遞轉(zhuǎn)矩的部件一般通過鍵和花鍵聯(lián)接。普遍采用的是矩形花鍵和漸開線花鍵。漸開線花鍵應(yīng)用日趨廣泛。這是由于漸開線花鍵較矩形花鍵有許多優(yōu)點(diǎn),如齒數(shù)多、齒端,齒根部厚,承載能力強(qiáng),易自動(dòng)定心,安裝精度高。相同外形尺寸下花鍵小徑大,有利于增加軸的剛度。漸開線花鍵便于采用冷搓、冷打、冷擠等無切屑加工工藝方法,生產(chǎn)效率高,精度高,并且節(jié)約材料。 變速器的花鍵尺寸可以根據(jù)初選的軸頸按花鍵的工作條件及花鍵標(biāo)準(zhǔn)選取。一般漸開線花鍵,隨無切屑加工工藝的采用而選用小模數(shù)和大壓力角(30176。甚至45176。)。,否則,滑動(dòng)件工作不穩(wěn)定。 花鍵傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí),齒側(cè)面受擠壓作用,齒根部受剪切及彎曲作用。當(dāng)采用標(biāo)準(zhǔn)的花鍵時(shí),花鍵的強(qiáng)度計(jì)算主要驗(yàn)算擠壓應(yīng)力。=(MPa) ()式中:——齒側(cè)面所受的擠壓應(yīng)力,MPa ; ——傳遞轉(zhuǎn)矩(按發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩計(jì)算),N?mm; ——鍵的工作長度,mm; ——鍵的平均工作直徑(工作齒高中部處直徑),mm; ——轉(zhuǎn)矩在花鍵上分配不均勻系數(shù),一般?。? ——花鍵齒數(shù)。 許用擠壓應(yīng)力按機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦,當(dāng)[]時(shí),認(rèn)為擠壓強(qiáng)度符合要求?;ㄦI配合選擇 第一軸上與離合器從動(dòng)盤轂相配之花鍵,采用矩形花鍵者,外徑定心,外徑表面磨削。采用漸開線花鍵者,齒側(cè)面定心,滑動(dòng)配合。 第二軸上裝同步器齒轂的花鍵,配合較緊,裝配時(shí)常用木榔頭輕壓,為保證裝配精度,多采用大外徑定心,軸上花鍵大徑磨削,齒
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