【導(dǎo)讀】本次畢業(yè)設(shè)計的任務(wù)是設(shè)計一臺用于中型貨車上的六檔機(jī)械式變速器。動機(jī)功率得到最合理的利用，從而提高汽車動力性和經(jīng)濟(jì)性。變速器布置方案。其次，確定變速器各檔的傳動比，變速器各零部件的參數(shù)。接著進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度計算、強(qiáng)度校核，軸的設(shè)計及強(qiáng)度校核。件對變速器進(jìn)行三維實體建模、虛擬裝配，再導(dǎo)出為二維工程圖原型。用CAD對變速器的主要零部件及裝配圖進(jìn)行工程圖的制作。隨著科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，汽車的各項性能也日臻完善。世界各國國民經(jīng)濟(jì)和社會生活中不可缺少的交通工具。致的發(fā)揮出來，因此汽車變速器的設(shè)計顯得尤為重要。在本次設(shè)計中，主要采用UG，CAD等軟件，以完成變速器的虛擬裝配，

　　

【正文】 ） 如果 錯誤 !未找到引用源。 和 錯誤 !未找到引用源。 的齒數(shù)確定了，則 錯本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 誤 !未找到引用源。 與 錯誤 !未找到引用源。 的傳動比可求出。為了求 錯誤 !未找到引用源。 和 錯誤 !未找到引用源。 的齒數(shù)的，先求其齒數(shù)和 錯誤 !未找到引用源。 。 直齒 錯誤 !未找到引用源。 （ 38） 斜齒 錯誤 !未找到引用源。 （ 39） 計算后取 錯誤 !未找到引用源。 為整數(shù)，然后進(jìn)行大、小齒輪齒數(shù)的分配。中間軸上的一檔小齒輪的齒數(shù)盡可能取的小些，以便使 錯誤 !未找到引用源。 的傳動比大些，在 i1 已定的條件下， 錯誤 !未找到引用源。 的傳動比可分配小些，使第一軸常嚙合齒輪的齒數(shù)多些，以便在其內(nèi)腔設(shè)置第二軸的前軸承并保 證輪輻有足夠的厚度?？紤]殼體上的第一軸軸承孔的限制和裝配的可能性，該齒輪齒數(shù)又不宜取多。 中間軸上小齒輪的最少齒數(shù)，還受中間軸軸徑的限制，即受剛度的限制。在選定時，對軸的尺寸及齒輪齒數(shù)要統(tǒng)一考慮。轎車中間軸式變速器一檔傳動比 i1 = 時，中間軸上一檔齒輪齒數(shù)可在 錯誤 !未找到引用源。=1517 之間選取，貨車可在 錯誤 !未找到引用源。 =1217 之間選用。一檔大齒輪齒數(shù)用 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 計算求得。 由于變速器的一檔選擇斜齒，故 錯誤 !未找到引用源。 ∴圓整 錯誤 !未找到引用源。 取 錯誤 !未 找到引用源。 故 錯誤 !未找到引用源。 對中心距 A進(jìn)行修正 因為計算齒數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 后，經(jīng)過取整數(shù)使中心距有了變化，所以應(yīng)根據(jù)取定的 錯誤 !未找到引用源。 和齒輪變位系數(shù)重新計算中心距 A，再以修正后的中心距 A 作為各檔齒輪齒數(shù)分配的依據(jù)。 由于一檔是斜齒，故由 錯誤 !未找到引用源。 故 A= 圓整 A=130mm 確定常嚙合傳動齒輪副的齒數(shù) 錯誤 !未找到引用源。 則 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 = 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 又 錯誤 !未找到引用源。 ,得 錯誤 !未找到引用源。 確定其它檔位的齒輪齒數(shù) 二檔選斜齒，螺旋角 錯誤 !未找到引用源。 與常嚙合齒輪的 錯誤 !未找到引用源。 不同時，由下式得 錯誤 !未找到引用源。 （ 310） 錯誤 !未找到引用源。 （ 311） 初選 錯誤 !未找到引用源。 由 錯誤 !未找到引用源。 ,錯誤 !未找到引用源。 得 錯誤 !未找到引用源。 同理得 錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 確定倒檔齒輪齒數(shù) 一般情況下，倒檔傳動比與一檔傳動比較為接近，在本設(shè)計中倒檔傳動比錯誤 !未找到引用源。 取 。中間軸上倒檔傳動齒輪的齒數(shù)比一檔主動齒輪 Z12略小，取 15。而通常情況下，倒檔軸齒輪取 Z15 21~23，此處取 23。 錯誤 !未找到引用源。 （ 312） 可計算出 Z13=38。 因本設(shè)計倒檔齒輪業(yè)也是斜齒輪，故可得出中間軸與倒檔軸的中心距 : 錯誤 !未找到引用源。 而倒檔軸與第二軸的中心距計算如下： 中間軸式變速器的第二軸和中間軸中部 錯誤 !未找到引用源。 且 錯誤 !未找到引用源。 。 （ 313） 式中： 錯誤 !未找到引用源。 齒頂高 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 變位系數(shù)。選非變位齒輪，則取 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 齒頂高系數(shù)。由表 選取 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 表 漸開線圓柱齒輪基準(zhǔn)齒形 因為選取標(biāo)準(zhǔn)齒，則取 ?f ，代入得 錯誤 !未找到引用源。 mm。 將 錯誤 !未找到引用源。 mm 代入 313 中得 錯誤 !未找到引用源。 為避免干涉， 1312 aa dd 與 間之應(yīng)有不小于 ，則取 錯誤 !未找到引用源。 mm 錯誤 !未找到引用源。 mm 綜合一、二、三、四、五，得出下列數(shù)據(jù) 錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 ， 錯誤 !未找到引用源。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 22 表 變速器相關(guān)數(shù)據(jù)參數(shù) 檔位 齒輪 齒數(shù) 傳動比 模數(shù) 螺旋角 六檔 17 1 4 20o 44 4 20o Ⅴ檔 22 3 20o 39 3 20o Ⅳ檔 27 3 20o 34 3 20o Ⅲ檔 33 3 3 20o 28 3 20o Ⅱ檔 38 4 20o 23 4 20o Ⅰ檔 44 4 20o 17 4 20o 倒檔 38 4 20o 15 4 20o 23 4 20o 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 23 第四章 變速器的設(shè)計、計算與校核 變速器操縱機(jī)構(gòu) 根據(jù)汽車使用條件的需要，駕駛員利用變速器的操縱機(jī)構(gòu)完成選檔和實現(xiàn)換檔或退到空檔的工作。 變速器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)滿足如下主要要求： （ 1） 換檔時只能掛入一個檔位 （ 2） 換檔后應(yīng)使齒輪在全齒長上嚙合 （ 3） 防止自動脫檔或自動掛檔 （ 4） 防止誤掛倒檔 （ 5） 換檔輕便 機(jī)械式變速器的操縱機(jī)構(gòu)一般是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和倒檔鎖裝置等主要件組成。 依靠駕駛員手力完成選檔、換檔或退到空檔工作，稱為手動換檔變速器 ，其又有如下形式： （ 1） 直接操縱手動換檔變速器 當(dāng)變速器布置在駕駛員座椅附近，可將變速桿直接安裝在變速器上，并依靠駕駛員手力和通過變速桿直接完成換檔功能的手動換檔變速器，稱為直接操縱變速器。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡單，已得到廣泛應(yīng)用。 （ 2） 遠(yuǎn)距離操縱手動換檔變速器 平頭式汽車或發(fā)動機(jī)后置后輪驅(qū)動汽車的變速器距駕駛員座椅較遠(yuǎn)，這時需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動件，換檔手力經(jīng)過這些轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)才能完成換檔功能。這種手動換檔變速器稱為遠(yuǎn)距離操縱的動換檔變速器。 （ 3） 電控自動換檔變速器 在固定軸式機(jī)械變速器基礎(chǔ)上，通過應(yīng)用計算機(jī)和電子控制技術(shù)，使之實現(xiàn)自動換檔，并取消了變速桿和離合器踏板。駕駛員只需控制油門踏板，汽車在行駛過程中就能自動完成換檔時刻的判斷，自動實現(xiàn)收油門、離合器分離、選檔、換檔、離合器接合和油門等一系列動作，使汽車動力性、經(jīng)濟(jì)性有所提高。 本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 齒 輪的損壞原因及形式 變速器齒輪的損壞形式主要有：輪齒折斷、齒面點蝕、齒面膠合、齒面磨損、齒面塑性變形。 (1)輪齒折斷 輪齒折斷是指齒輪的一個或多個齒輪的整體或局部斷裂，是齒輪最危險的失效形式。輪齒折斷有很多形式，正常情況下主要是齒根彎曲疲勞折斷。齒輪在嚙合過程中，輪齒表面承受有集中載荷的作用。可以把輪齒看作懸臂梁，輪齒根部彎曲應(yīng)力很大，過渡圓角處又有應(yīng)力集中，故輪齒根部很容易發(fā)生斷裂。輪齒折斷有兩種形式，一種是輪齒受到足夠大的突然載荷的沖擊作用，導(dǎo)致輪齒斷裂，這種破壞的斷面為粗粒狀。另一種是受到多次重復(fù)載荷作用，齒根受拉面的最大應(yīng)力區(qū)出現(xiàn)疲勞裂縫，裂縫逐漸擴(kuò)展到一定深度后，輪齒突然折斷。這種破壞的斷面在疲勞斷裂部分呈光滑表面，在突然斷裂部分呈粗粒狀表面。變速器中輪齒的折斷以疲勞破壞居多數(shù)。 為避免齒輪輪齒折斷，需降低輪齒的彎曲應(yīng)力，即提高輪齒彎曲強(qiáng)度。采用下列措施，可提高輪齒彎曲強(qiáng)度；增加輪齒根部厚度；加大輪齒根部過渡圓角半徑；采用常齒齒輪傳動，提高重合度，使同時嚙合的輪齒對數(shù)增多；使齒面及齒根部過度圓角處盡量光滑；選擇合適的材料，提高許用應(yīng)力，如采用優(yōu)質(zhì)鋼材等。 (2)齒面點蝕 齒面點蝕是閉式齒輪傳動經(jīng)常 出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪傳動齒輪在潤滑油中工作，齒面長期受到脈動的接觸應(yīng)力作用，會逐漸產(chǎn)生大量與齒面成尖角的小裂縫。而裂縫中充滿了潤滑油，嚙合時，由于齒面互相擠壓，裂縫中油壓力增高，使裂縫繼續(xù)擴(kuò)展，最后導(dǎo)致齒面表面剝落，齒面出現(xiàn)大量的扇型小麻點，這就是齒面點蝕現(xiàn)象。若以節(jié)圓為界，把輪齒分為根部及頂部兩段，則靠近節(jié)圓的根部齒面處，較靠近節(jié)圓的頂部齒面處點蝕嚴(yán)重；兩個互相嚙合的齒輪中，主動小齒輪點蝕較嚴(yán)重。點蝕的后果不僅是齒面出現(xiàn)小麻點，而且由此使齒形誤差加大，產(chǎn)生動載荷，也可能引起輪齒折斷。 提高接觸強(qiáng) 度的措施，一方面是合理選擇齒輪參數(shù)，使接觸應(yīng)力降低；另一方面是提高齒面硬度，如采用許用應(yīng)力大的鋼材等。 (3)齒面膠合 高速重載齒輪傳動，軸線不平行的螺旋齒輪傳動及雙曲面齒輪傳動，由于齒面相對滑移速度大，接觸壓力大，使齒面間潤滑油膜破壞，兩齒面間金屬材料直接接觸，局部溫度過高，互相熔焊粘聯(lián)，齒面沿滑動方向形成撕傷本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 25 痕跡，這種損壞形式叫膠合。傳動時齒面瞬時溫度越高、相對華東速度越大的地方，越易發(fā)生膠合。在低速重載的齒輪傳動中，因齒面的壓力很大，潤滑油膜不易形成，也可能產(chǎn)生膠合破壞，此時，齒面的瞬時溫度并無明顯增高，故稱為冷膠合。 為防止產(chǎn)生齒面膠合，除適當(dāng)?shù)奶岣啐X面硬度和降低表面粗糙度值外，對于低速齒輪傳動應(yīng)采取黏度較大的潤滑油，高速傳動的齒輪應(yīng)采用膠合能力強(qiáng)的潤滑油，并在潤滑油中加入極壓添加劑等。 (4)齒面磨損 齒輪嚙合傳動室兩漸開線齒廓之間存在相對滑動，在動載荷作用下，齒面見的灰塵、硬屑粒會引起齒面磨損。嚴(yán)重的磨損將使齒面漸開線失真，齒側(cè)間隙的增大，從而產(chǎn)生沖擊和噪聲，甚至發(fā)生輪齒折斷。在開式傳動中。特別是在灰塵比較大的場合，齒面磨損是輪齒失效的主要形式。 采用閉式傳動、提高齒面硬度并選擇合理的齒面硬度匹配 、降低齒面 粗糙度值和保持良好的潤滑，可大大減輕齒面磨損。 (5)齒面塑性變形 當(dāng)齒輪材料較軟而載荷及摩擦力較大時，嚙合輪齒的相互滾壓與滑動將引起齒輪材料的塑性流動，由于材料的塑性流動方向與齒面上所受的摩擦力的方向一致，而齒輪工作時主動輪齒面受到的摩擦力方向背離節(jié)圓，從動輪齒面受到的摩擦力方向指向節(jié)圓，所在主動輪輪齒上節(jié)線出別碾出溝槽，從動輪輪齒上節(jié)線處被擠出脊棱，使齒廓失去正確的齒形，瞬時傳動比發(fā)生變化，引起附加動載荷。這種失效形式多發(fā)生在低速重載和起動頻繁的傳動中。 提高輪齒齒面硬度、減小接觸應(yīng)力、改善 潤滑狀況及采用高黏度的或加有極壓添加劑的潤滑油等，均有助于減緩或防止齒面產(chǎn)生塑性變形。 齒輪傳動設(shè)計準(zhǔn)則 齒輪傳動雖然有多種失效形式，但對于某一具體的工作條件下工作的齒輪傳動，通常只有一種失效形式，理論上應(yīng)針對其主要失效形式選擇相應(yīng)的設(shè)計準(zhǔn)則和計算方法確定其傳動尺寸，以保證該傳動在整個工作壽命期間不發(fā)生失效。但是，對齒面磨損、塑性變形等失效形式，目前還尚未建立行之有效的成熟的計算方法和完整的設(shè)計數(shù)據(jù)，所以，目前設(shè)計一般工況下工作的齒輪傳動時，通常都只依據(jù)保證齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒根彎曲疲勞強(qiáng)度兩準(zhǔn)則進(jìn) 行計算。而對高速重載時易發(fā)生膠合失效的齒輪傳動，則還應(yīng)進(jìn)行齒面抗膠合能力的核算。至于抗其它失效的能力，僅依據(jù)失效的原因，在設(shè)計本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 26 中采用相應(yīng)的對策而不作精確的計算。 一般工況下齒輪傳動的設(shè)計準(zhǔn)則為： (1)對閉式軟齒面齒輪傳動（配對齒輪之一的硬度≤ 350HBS），主要失效形式是齒面點蝕，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 (2)對閉式硬齒面齒輪傳動（配對齒輪的硬度均＞ 350HBS），其齒面抗點蝕能力較強(qiáng)，主要失效形式表現(xiàn)為齒根彎曲疲勞折斷，按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，再按齒面接觸疲勞強(qiáng) 度進(jìn)行校核。 (3)對開式式齒輪傳動，主要失效形式是齒面磨損和齒根彎曲疲勞折斷，故先按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計計算，然后考慮磨損的接觸疲勞強(qiáng)度，將強(qiáng)度計算求得的齒輪模數(shù)適當(dāng)增大。 齒輪材料的選擇 齒輪傳動的主要失效形式是輪齒折斷和齒面磨損。因此，理想的齒輪材料所制成的齒輪，其輪齒應(yīng)具有表面硬度高、芯部韌性好的特點。齒面具有足夠的硬度，輪齒抵抗齒面磨損、點蝕、膠合及塑性變形的能力均強(qiáng)；齒芯韌性好，輪齒便具有足夠的彎曲強(qiáng)度一防止輪齒折斷。另外，齒輪材料還應(yīng)有良好的加工和熱處理工藝性。常用的齒輪材料有各種 鋼材、鑄鐵及非金屬材料。 (1)鋼 鋼的韌性好，耐沖擊，經(jīng)熱處理或化學(xué)熱處理后可提高齒面硬度，從而提高齒輪接觸強(qiáng)度和耐磨性，故最適于制造齒輪。 1)鍛鋼 除尺寸過大或是結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的只宜鑄造外，一般都用鍛鋼