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正文內(nèi)容

車輛工程畢業(yè)設(shè)計論文-四輪驅(qū)動汽車變速器設(shè)計(編輯修改稿)

2024-09-03 18:25 本頁面
 

【文章內(nèi)容簡介】 ci —— 分動 器傳動比 。 代入式 ( ) : r iiiT Tce ?10max≥ )s inc o s(m a xm a x ?? ?fmg =max?mg 式中 max? —— 最大道路阻力系數(shù) 由發(fā)動機轉(zhuǎn)速與汽車行駛速度之間的關(guān)系式: 11 ca iiirnu? 求得: 50 37 iurniiac ? = 1171 3???? ? = 所以 1i ≥Tce iiTrmg ??0maxmax = ?? ??? = 所以 ,由最大爬坡度要求的變速器一檔傳動比為: 1i = 根據(jù)驅(qū)動車輪與路面的附著條件 : r iiiT Tce ?10max ≤ ?2G ( )求得變速器一檔傳動比為: 1i ≤Tce iiTrG ??0max2 ? = 式中 2G —— 汽車滿載靜止于水路平面時驅(qū)動橋給地面的載荷 ?—— 道路的附著系數(shù),計算時取 ? =~ 所以 ≤1i ≤ 在乘用車的傳動比范圍內(nèi) ~ 之間 。 初步確定其他各檔傳動比 變速器的最高檔位直接檔,所以5i=1,取 1i =。 根據(jù)經(jīng)驗公式,按等比級數(shù)分配, 12 qiiiiiiii ???? 54433221 ( ) q —— 幾何級數(shù)的公比 所以, 2i =,3i=, 4i =。 初選中心矩 對中間軸式變速器,是將中間軸與第二軸軸線之間的距離成為變速器的中心矩。它的大小不僅對變速器的外形尺寸,體積和質(zhì)量大小有影響,而且對輪齒的接觸強度 有影 響,所以,最小允許的中心距應(yīng)當(dāng)由保證輪齒有必要的接觸強度來確定。 中間軸式變速器初選中心距 A 時,可根據(jù)經(jīng)驗公式計算 : A=3 1max geA iTK ? ( ) 式中 AK —— 中心距系數(shù) ,對乘用車 AK =~ ,取 AK =9 所以, A = 乘用車變速器的中心距約在 65~ 80 范圍內(nèi)變化,經(jīng)過圓整 后取中心距 A =80mm。 齒輪參數(shù)的確定 齒輪的模數(shù) 齒輪模數(shù)是一個重要參數(shù),并且影響它的選取因素又很多,如齒輪的強度、質(zhì)量、噪聲、工藝要求等。 應(yīng)該指出,選取齒輪模數(shù)時一般要遵守的原則是: 在變速器中心距相同的條件下,選取較小的模數(shù),就可以增加齒輪的齒數(shù),同時增加齒寬可以使齒輪嚙合的重合度增加,并減少齒輪噪聲,所以為了減少噪聲應(yīng)合理減少模數(shù),同時增加齒寬;為使質(zhì)量小些,應(yīng)該增加模數(shù),同時減少齒寬;從工藝方面考慮,各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù),而從強度 方面考慮,各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù);減少乘用車齒輪工作噪聲有較為重要的意義,因此齒輪的模數(shù)應(yīng)選得小些;變速器低檔齒輪應(yīng)選用大些的模數(shù),其他擋位選用另一種模數(shù)。少數(shù)情況下,汽車變速器各擋齒輪均選用相同的模數(shù),變速器用齒輪模數(shù)的范圍如表 。 所選模數(shù)值應(yīng)符合國家標(biāo)準 GB/T1357—1987 的規(guī)定,如表 。選用時,應(yīng)優(yōu)先選用第一系列,括號內(nèi)的模數(shù)盡可能不用。 輸入軸常嚙合斜齒輪的法面模數(shù) nm : 13 nm = maxeT ( ) = 取nm= 3mm。 一檔齒輪為直齒輪 m : m = 3 1max ?iTe ( ) = mm 取 m =3mm。 表 汽車變速器齒輪的法向模數(shù) nm 車型 乘用車的發(fā)動機排量 V/L 貨車的最大總質(zhì)量 am /t > V≤ < V≤ < am ≤ am > 模數(shù)nm /mm ~ ~ ~ ~ 表 汽車變速器常用的齒輪模數(shù) ( mm) 一系列 二系列 ( ) ( ) — 壓力角 ? 齒輪壓力角較小時,重合度較大并降低了輪齒剛度,為此能減少進入嚙合和退出嚙合時的動載荷,使傳動平穩(wěn),有利于降低噪聲;壓力角較大時,可提高輪齒的抗彎強度和表面接觸強度。試驗證明:對于直齒輪,壓力角為 28176。時強度最高,但是超過28176。強度增加不多;對于斜齒輪,壓力角為 25176。時強度最高。因此,理論上對于乘用車,為加大重合度以降低噪聲應(yīng)取用 176。、 15176。、 16176。、 176。等小些的壓力角;對商用車,為提高齒輪承載能力應(yīng)選用 176。或 25176。等大些的壓力角。 實際上,因國家規(guī)定的標(biāo)準壓力角為 20176。,所以變速器齒輪普遍采用的壓力角為20176。嚙合套或同步器的接合齒壓力角為 20176。、 25176。、 30176。等,但普遍采用 30176。壓力角。 應(yīng)該指出,國外有些企業(yè)生產(chǎn)的乘用車變速器齒輪采用兩種壓力角,即高檔齒輪 14 采用小些的壓力角以減少噪聲;而低檔和倒擋齒輪采用較大的壓力角,以增加強度,必須指出,齒輪采用小壓力角和小模數(shù)時,除必須采用大的齒高系數(shù)外,還應(yīng)采用大圓弧齒根,這樣可以提高彎曲強度 在 30%以上。 螺旋角 ? 斜齒輪在變速器中得到廣泛應(yīng)用。選取斜齒輪的螺旋角,應(yīng)注意它對齒輪工作噪聲、輪齒的強度和軸向力有影響。在齒輪選用大些的螺旋角時,使齒輪嚙合的重合度增加,因而工作平穩(wěn)、噪聲降低。試驗還證明:隨著螺旋角的增大,齒的強度也相應(yīng)提高。不過當(dāng)螺旋角大于 30176。時,其抗彎強度驟然下降,而接觸強度仍繼續(xù)上升。因此,從提高低檔齒輪的抗彎強度出發(fā),并不希望用過大的螺旋角,以 15176?!?25176。為宜;而從提高高檔齒輪的接觸強度和增加重合度著眼,應(yīng)選用較大的螺 旋角。 斜齒輪螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用: 乘用車變速器 : 兩軸式變速器為 20176?!?25176。 中間軸式變速器為 22176。~ 34176。 貨車變速器: 18176。~ 26176。 齒寬 在選擇齒寬時,應(yīng)該注意齒寬對變速器的軸向尺寸、質(zhì)量、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強度和齒輪工作時的受力均勻程度等均有影響。 考慮到盡可能縮短變速器的軸向尺寸和減少質(zhì)量,應(yīng)該選用較小的齒寬。另一方面,齒寬減少使斜齒輪傳動平穩(wěn)的優(yōu)點被削弱,此時雖然可以用增加齒輪螺旋角的方法給予補償,但這時軸承承受的軸向力增大,使其壽命降低。齒寬窄又會使齒輪的工作應(yīng)力增 加。選用寬些的齒寬,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造成偏載,導(dǎo)致承載能力降低,并在齒寬方向磨損不均勻。 通常是根據(jù)齒輪模數(shù)來確定的。 直齒 mkbc? ck為齒寬系數(shù) , 取ck=~ 斜齒ncmkb? ck為齒寬系數(shù) , 取ck=~ b 為齒寬( mm)。采用嚙合套或同步器換擋時,其接合齒的工作寬度初選時可取為 2~ 4 mm。 第一軸常嚙合齒輪副的齒寬系數(shù) ck 可取大些,使接觸線長度增加,接觸應(yīng)力降低, 15 以提高傳動平穩(wěn)性和齒輪壽命。對于模數(shù)相同的各擋齒輪,擋位低的齒輪的齒寬系數(shù)取得稍大。 齒寬的選擇既要考慮變 速器的質(zhì)量小,軸向尺寸緊湊,又要保證輪齒的強度及工作平穩(wěn)性要求 。 齒輪的變位系數(shù)的選擇原則 齒輪的變位是齒輪設(shè)計中一個非常重要的環(huán)節(jié)。采用變位齒輪,除為了避免齒輪產(chǎn)生 根切和配湊中心距以外,它還影響齒輪的強度,使用平穩(wěn)性,耐磨損、抗膠合能力及齒輪的嚙合噪聲。 變位齒輪主要有兩類:高度變位和角度變位。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零。高度變位可增加小齒輪的齒根強度,使它達到和大齒輪強度相接近的程度。高度變位齒輪副的缺點是不能同時增加一對齒輪的強度,也很難降低噪聲。角度變位齒輪副的變位系數(shù)之和不等于零。角度變位既具有高度變位的優(yōu)點,又避免了其缺點。 由幾對齒輪安裝在中間軸和第二軸上組合并構(gòu)成的變速器,會因保證各 檔 傳動比的需要,使各相互嚙合齒輪副的齒數(shù)和不同。為 保證各對齒輪有相同的中心距,此時應(yīng)對齒輪進行變位。當(dāng)齒數(shù)和多的齒數(shù)副采用標(biāo)準齒輪傳動或高度變位時,對齒數(shù)和少些的齒輪副應(yīng)采用正角度變位。由于角度變位可獲得良好的嚙合性能及傳動質(zhì)量指標(biāo),故采用得較多。對斜齒輪傳動,還可以通過選擇合適的螺旋角來達到中心距相同的要求。 變速器齒輪是在承受循環(huán)負荷的條件下工作,有時還承受沖擊負荷。對于高 檔 齒輪,其主要損壞形式是齒面疲勞剝落,因此應(yīng)按保證最大接觸強度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。為提高接觸強度,應(yīng)使總變位系數(shù)盡可能取大些,這樣兩齒輪的齒廓漸開線離基圓較遠, 以增大齒廓曲率半徑,減小接觸應(yīng)力。對于低檔齒輪,由于小齒輪的齒根強度較低,加之傳遞載荷較大,小齒輪可能出現(xiàn)齒根彎曲、斷裂的現(xiàn)象。為提高小齒輪的抗彎強度,應(yīng)根據(jù)危險斷面齒厚相等的條件來選擇來選擇大小齒輪的變位系數(shù),此時小齒輪的變位系數(shù),此時小齒輪的變位系數(shù)大雨零。由于工作需要,有時齒輪齒數(shù)取得少(如一擋主動齒輪)會造成輪齒根切。這不僅削弱了輪齒的抗彎強度,而且使重合度減少。此時應(yīng)對齒輪進行正變位,以消除根切現(xiàn)象。 總變位系數(shù) 21 ??? ??c 減少,一對齒輪齒根總的厚度越薄,齒根越弱,抗彎強度越低。但是由于輪齒的剛度減小,易于吸收沖擊振動故噪聲要小一些。另外, c? 值越 16 小,齒輪的齒形重合度越大,這不但對降噪有利,而且由于齒形重合度增大,單齒承受最大載荷時的著力點距齒根近,彎曲力矩減小,相當(dāng)于齒根強度提高,對由于齒根減薄而產(chǎn)生的削弱強度的因素有所抵消。 根據(jù)上述理由,為了降低噪聲,對于變速器中除去一、二 檔 和倒 檔 以外的其他各檔 齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值,以便獲得低噪聲傳動。一般情況下,最高 檔 和一 軸齒輪副的 c? 可以選為- ~ 。隨著 檔 位的降低, c? 值應(yīng)該逐 檔 增大。一、二 檔 和倒 檔 齒輪,應(yīng)該選用較大的 c? 值,以便獲得高強度齒輪副。一 檔 齒輪的 c?值可以選用 以上。 齒頂高系數(shù) 齒頂高系數(shù)對重合度、輪齒強度、工作噪聲、輪齒相對滑動速度、輪齒根切和齒頂厚度等有影響。若齒頂高系數(shù)小,則齒輪重合度小、工作噪聲大;但因輪齒受到的彎矩減少,輪齒的彎曲應(yīng)力也減少。因此,從前因齒輪加工精度不高,并認為輪齒上受到的載荷集中作用到齒頂上,所以曾采用過齒頂高系數(shù)為 ~ 的短齒制齒輪。 在齒輪加工精度提高以后,短齒制齒輪不再被采用,包括我國在內(nèi),規(guī)定齒頂高系數(shù)為 。 為了增加齒輪嚙合的重合度,降低噪聲和提高齒根強度,有些變速器采用齒頂高系數(shù)大于 的細高齒制。采用細高齒制時,必須通過驗算保證齒頂厚度不得小于。和齒輪沒有根切和齒頂干涉。目前,對于細高齒制的齒頂高系數(shù),還沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準,由各企業(yè)自行確定,從小至 到大至 的都有,且許多變速器的一對主、從動齒輪的齒頂高系數(shù)不同 [ 3] 。 各檔傳動比及其齒輪齒數(shù)的確定 在初選中心距、齒輪模數(shù)和螺旋角以后,可根據(jù)變速器的檔數(shù)、傳動比和傳動方案來分配各檔齒輪的齒數(shù)。應(yīng)該注意的是,各檔相互嚙合的齒輪的齒數(shù)最好為質(zhì)數(shù),以使齒面磨損均勻。如圖 是本次設(shè)計的變速器的傳動方案。 確定一檔齒輪齒數(shù) 一檔的傳動比為: 1i ==10192zzzz ( ) 為了確定9z , 10z的齒數(shù),先求其齒數(shù)和?z 17 斜齒輪: ?z=nmA 109cos2 ?? = 3 23cos802 ??? = ( ) 應(yīng)取?z為整數(shù), ?z=49 為了使9z/10z盡量大些,應(yīng)將10z取得盡量小些,這樣,在 1i 已定的條件下, 2z / 1z的傳動比可小些,以使第一軸常嚙合齒輪可分配到較多的齒數(shù),以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承,10z的最少齒數(shù)受到中間軸軸頸的限制,因此,的選定應(yīng)與中間軸軸頸的確定因素統(tǒng)一考慮。 為避免發(fā)生根切,增強剛度,一檔小齒輪應(yīng)為變位齒輪。 乘用車中間軸式變速器的 1i =~ 時,則10z在 15~ 17 內(nèi)選擇。取
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