【文章內(nèi)容簡介】 1/10； （ 4）對汽車 而言 ， 提高傳動(dòng)效率 ， 節(jié)油 20%； （ 5）發(fā)動(dòng)機(jī)在理想狀態(tài)下工作 ， 燃料燃燒完全 ， 排放干凈 ， 極大的減少了對環(huán)境的污染。 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)我們設(shè)計(jì)能力 和解決實(shí)際問題的能力 ， 對 CAD 繪圖、運(yùn)用設(shè)計(jì)資料（如手冊、圖冊、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。 變速器軸在工作中承受著轉(zhuǎn)矩及來自齒輪嚙合的圓周力、徑向力和斜齒輪的軸向力引起的彎矩。剛度不足會(huì)產(chǎn)生彎曲變形 ， 破壞齒輪的正確嚙合 ， 產(chǎn)生過大的噪聲 ，降低齒輪的強(qiáng)度、耐磨性及壽命。 變速器軸在工作時(shí)承受扭矩、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 ， 影響齒輪的不常嚙合 ， 產(chǎn)生過大的躁聲 ，并會(huì)降低齒輪的使 用壽命。這一點(diǎn)很重要 ， 與其它零件的設(shè)計(jì)不同。 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。 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驅(qū)動(dòng)車輪牽引力及車速的不同要求的需要。 5 變速器由變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。根據(jù)需要 ， 還可以加裝動(dòng)力輸出器。按傳動(dòng)比變化方式 ， 變速器可以分為有級式、無級式和綜合式三種。 有級式 變速器應(yīng)用最為廣泛。它采用齒輪傳動(dòng) ， 具有若干個(gè)定值傳動(dòng)比。按所用輪系形式不同 ， 有軸線固定式（普通變速器）和軸線旋轉(zhuǎn)式變速器（行星齒輪變速器）兩種。目前 ， 轎車和輕、中型貨車變速器的傳動(dòng)比通常有 3～ 5 個(gè)前進(jìn)檔和一個(gè)倒檔。 變速器由變速器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可按前進(jìn)檔數(shù)或軸的形式不同分類。具體分類如下： 根據(jù)前進(jìn)擋數(shù)：三擋變速器、四擋變速器、五擋變速器、多擋變速器。 根據(jù)軸的形式；固定軸式、旋轉(zhuǎn)軸式。 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。旋轉(zhuǎn)軸式主要用于液力機(jī)械式變速器。然后對輕型貨車來說 ， 采用中間軸式變速器為多見 ， 為此我以 兩 軸式變速器的輸入軸 及齒輪作為設(shè)計(jì)對象。 研究內(nèi)容 在本次設(shè)計(jì)中 ， 主要是針對 HGCU2 輕型變速器 輸入軸 進(jìn)行 結(jié)構(gòu) 和工藝 設(shè)計(jì)。 我除了對汽車變速器 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。 在設(shè)計(jì) 的初期 ， 我專門去一汽輕型汽車有限公司的特約維修站參觀汽車的整體構(gòu)造尤其是變速器 輸入軸 的功用；在設(shè)計(jì)的第二階段 ， 通過參考學(xué)校實(shí)驗(yàn)室里的松花江中型貨車的變速器 輸入軸 結(jié)構(gòu) ， 對變速器 輸入軸 進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)布置 ， 校核軸和齒輪的強(qiáng)度、剛度 ， 選擇材料和熱處理方法；在第三階段的主要任務(wù)是繪制變速器 輸入軸 的裝配圖和重要的零件圖 ， 確定個(gè)零件的精度等級及其它參數(shù)；第四階段對 輸入軸 進(jìn)行工藝分析以及工藝 ， 工序卡片的編制最后 ， 是對整體論文的編寫整理整個(gè)設(shè)計(jì)過程中的各種資料 ， 以及對前期設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤做出修改。 本次設(shè)計(jì)主要是依據(jù)參考的 乘用車 的 參數(shù) ， 通過對變速器 輸入軸 參數(shù)的選擇和計(jì)算 ， 設(shè)計(jì)出一種基本能滿足 HGCU2 工作要求的 輸入軸 結(jié)構(gòu)。本文主要完成下面一些主要工作： 根據(jù) HGCU2 車型變速器 輸入軸 基本參數(shù)確定設(shè)計(jì)方案； 設(shè)計(jì)變速器 輸入軸 ， 繪制零件圖和毛坯圖； 6 制定零件加工工藝路線； 進(jìn)行工序設(shè)計(jì)； 設(shè)計(jì)兩道工序的夾具； 繪制夾具圖紙； 編寫設(shè)計(jì)說明書。 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)選取：對輸入軸 ， Ld/ =～ ；對輸出軸 ， ?Ld/ ～ 。 輸入軸花鍵部分直徑 d （ mm）可按下式初選取： 3 maxeTKd ? 式中 ： K——經(jīng)驗(yàn)系數(shù) ， K =～ ； maxeT ——發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩（ ） 。 輸入軸花鍵部分直徑： ? ?31 ～d ? =～ 初選輸入、輸出軸支承之間的長度 L =265mm。 按扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件確定軸的最小直徑： 33 3][ 109 5 5 0 nPd ??? （ 21） 式中 ： d——軸的最小直徑（ mm）； ][? ——軸的許用剪應(yīng)力（ MPa）； P——發(fā)動(dòng)機(jī)的最大功率（ kw）； n——發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速（ r/min） 。 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。 各段軸的確定 根據(jù)軸的制造工藝性要求 ， 將 軸的各部分尺寸初步設(shè)計(jì)如圖 所示： 8 圖 軸的結(jié)構(gòu)尺寸 軸的校核 軸的剛度校核 對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。前者使齒輪中心距發(fā)生變化 ， 破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜 ， 致使沿齒長方向的壓力分布不均勻。初步確定軸的尺寸以后 ， 可對軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算。 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）。 軸的全撓度為 ??? sc fff mm 軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為 ??cf =～ ， ??sf =～ 。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過 （ 1）軸上受力分析 一檔工作時(shí)： 21c os101702c os22 31 111 11 ?? ??????? ?zmTdTF ngt ?N 11 1t a n t a n 2 08 8 7 8 . 8 3 4 6 1 . 5 2c o s c o s 2 1nrtFF ??? ? ? ?N 4 0 821t a 8 7 8t a n 111 ???? ??ta FF N 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知： a=24mm； b=241mm； L=265mm； d=30mm， 把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ 22）、（ 23）、（ 24）得到： LdE baFE I LbaFf rrc 4221221 3 643 ? ??? ~][0 1 7 4 6 642 4 4 6 1 45 22 ???????? ???? cfmm ~][0 4 4 8 7 83 64 45 224221 ???????? ?????? sts fLdE baFf ? mm 10 2222 ?????? sc fff mm 64)24241( )( 451 ??????? ???????? 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=24mm； b=241mm； L=265mm； d=45mm， 把有關(guān)數(shù)據(jù)代入（ 22）、（ 23）、（ 24）得到： LdE baFE I LbaFf rrc 4221221 3 643 ? ??? ~][0 0 3 6 642 4 4 6 1 45 22 ???????? ???? cfmm ~][0 0 8 8 8 7 8 45 22 ???????? ???? ss ff mm 2222 ?????? sc fff mm 64)24241( )( 451 ??????? ???????? E I L ababF r? rad 二檔工作時(shí)： 22c os101702c os22 33 232 ?? ??????? ?zmTd TF ngt ?N 22 2t a n t a n 2 06 7 4 3 . 2 2 6 4 7 . 0 6c o s c o s 2 2nrtFF ??? ? ? ?N a a n 222 ???? ??ta FF N 輸入軸的撓度和轉(zhuǎn)角的計(jì)算： 已知： a=72mm； b=193mm； L=265mm； d=44mm， 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 1 6 6 ??? cf mm ~][0 2 9 6 45 22222 ???????? ????? srs fEIL baFf mm 11 2222 ?????? sc fff mm 64)72193( )( 452 ??????? ???????? 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=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