【導(dǎo)讀】本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是設(shè)計(jì)一臺(tái)用于中型貨車上的六檔機(jī)械式變速器。動(dòng)機(jī)功率得到最合理的利用，從而提高汽車動(dòng)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(dòng)比，變速器各零部件的參數(shù)。接著進(jìn)行齒輪的強(qiáng)度計(jì)算、強(qiáng)度校核，軸的設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核。件對(duì)變速器進(jìn)行三維實(shí)體建模、虛擬裝配，再導(dǎo)出為二維工程圖原型。用CAD對(duì)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(xiàng)性能也日臻完善。世界各國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(jì)顯得尤為重要。在本次設(shè)計(jì)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(cuò)誤 !未找到引用源。 和 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的齒數(shù)確定了，則 錯(cuò)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 誤 !未找到引用源。 與 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的傳動(dòng)比可求出。為了求 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的齒數(shù)的，先求其齒數(shù)和 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 直齒 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 38） 斜齒 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 39） 計(jì)算后取 錯(cuò)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(cuò)誤 !未找到引用源。 的傳動(dòng)比大些，在 i1 已定的條件下， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的傳動(dòng)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(shí)，對(duì)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(dòng)比 i1 = 時(shí)，中間軸上一檔齒輪齒數(shù)可在 錯(cuò)誤 !未找到引用源。=1517 之間選取，貨車可在 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =1217 之間選用。一檔大齒輪齒數(shù)用 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 計(jì)算求得。 由于變速器的一檔選擇斜齒，故 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ∴圓整 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 取 錯(cuò)誤 !未 找到引用源。 故 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 對(duì)中心距 A進(jìn)行修正 因?yàn)橛?jì)算齒數(shù) 錯(cuò)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(cuò)誤 !未找到引用源。 和齒輪變位系數(shù)重新計(jì)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(cuò)誤 !未找到引用源。 故 A= 圓整 A=130mm 確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 則 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 又 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,得 錯(cuò)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(cuò)誤 !未找到引用源。 與常嚙合齒輪的 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 不同時(shí)，由下式得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 310） 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 311） 初選 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 由 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 同理得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ， 錯(cuò)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(dòng)比與一檔傳動(dòng)比較為接近，在本設(shè)計(jì)中倒檔傳動(dòng)比錯(cuò)誤 !未找到引用源。 取 。中間軸上倒檔傳動(dòng)齒輪的齒數(shù)比一檔主動(dòng)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(cuò)誤 !未找到引用源。 （ 312） 可計(jì)算出 Z13=38。 因本設(shè)計(jì)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(cuò)誤 !未找到引用源。 而倒檔軸與第二軸的中心距計(jì)算如下： 中間軸式變速器的第二軸和中間軸中部 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 且 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 （ 313） 式中： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 齒頂高 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 變位系數(shù)。選非變位齒輪，則取 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)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(jì)（論文） 21 表 漸開線圓柱齒輪基準(zhǔn)齒形 因?yàn)檫x取標(biāo)準(zhǔn)齒，則取 ?f ，代入得 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 mm。 將 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 mm 代入 313 中得 錯(cuò)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(cuò)誤 !未找到引用源。 mm 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 mm 綜合一、二、三、四、五，得出下列數(shù)據(jù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(dòng)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(jì)（論文） 23 第四章 變速器的設(shè)計(jì)、計(jì)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(shí)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(shí)只能掛入一個(gè)檔位 （ 2） 換檔后應(yīng)使齒輪在全齒長上嚙合 （ 3） 防止自動(dòng)脫檔或自動(dòng)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(dòng)換檔變速器 ，其又有如下形式： （ 1） 直接操縱手動(dòng)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(dòng)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(dòng)換檔變速器 平頭式汽車或發(fā)動(dòng)機(jī)后置后輪驅(qū)動(dòng)汽車的變速器距駕駛員座椅較遠(yuǎn)，這時(shí)需要在變速桿與撥叉之間布置若干傳動(dòng)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(dòng)換檔變速器稱為遠(yuǎn)距離操縱的動(dòng)換檔變速器。 （ 3） 電控自動(dòng)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(jì)算機(jī)和電子控制技術(shù)，使之實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(dòng)完成換檔時(shí)刻的判斷，自動(dòng)實(shí)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(dòng)作，使汽車動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性有所提高。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(diǎn)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(gè)或多個(gè)齒輪的整體或局部斷裂，是齒輪最危險(xiǎn)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?？梢园演嘄X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(dòng)，提高重合度，使同時(shí)嚙合的輪齒對(duì)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(diǎn)蝕 齒面點(diǎn)蝕是閉式齒輪傳動(dòng)經(jīng)常 出現(xiàn)的一種損壞形式。因閉式齒輪傳動(dòng)齒輪在潤滑油中工作，齒面長期受到脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用，會(huì)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(shí)，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(diǎn)，這就是齒面點(diǎn)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(diǎn)蝕嚴(yán)重；兩個(gè)互相嚙合的齒輪中，主動(dòng)小齒輪點(diǎn)蝕較嚴(yán)重。點(diǎn)蝕的后果不僅是齒面出現(xiàn)小麻點(diǎn)，而且由此使齒形誤差加大，產(chǎn)生動(dòng)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(dòng)，軸線不平行的螺旋齒輪傳動(dòng)及雙曲面齒輪傳動(dòng)，由于齒面相對(duì)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(dòng)方向形成撕傷本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 痕跡，這種損壞形式叫膠合。傳動(dòng)時(shí)齒面瞬時(shí)溫度越高、相對(duì)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(dòng)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(shí)，齒面的瞬時(shí)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(duì)于低速齒輪傳動(dòng)應(yīng)采取黏度較大的潤滑油，高速傳動(dòng)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(dòng)室兩漸開線齒廓之間存在相對(duì)滑動(dòng)，在動(dòng)載荷作用下，齒面見的灰塵、硬屑粒會(huì)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(dòng)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(dòng)、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(shí)，嚙合輪齒的相互滾壓與滑動(dòng)將引起齒輪材料的塑性流動(dòng)，由于材料的塑性流動(dòng)方向與齒面上所受的摩擦力的方向一致，而齒輪工作時(shí)主動(dòng)輪齒面受到的摩擦力方向背離節(jié)圓，從動(dòng)輪齒面受到的摩擦力方向指向節(jié)圓，所在主動(dòng)輪輪齒上節(jié)線出別碾出溝槽，從動(dòng)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(shí)傳動(dòng)比發(fā)生變化，引起附加動(dòng)載荷。這種失效形式多發(fā)生在低速重載和起動(dòng)頻繁的傳動(dòng)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(dòng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 齒輪傳動(dòng)雖然有多種失效形式，但對(duì)于某一具體的工作條件下工作的齒輪傳動(dòng)，通常只有一種失效形式，理論上應(yīng)針對(duì)其主要失效形式選擇相應(yīng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和計(jì)算方法確定其傳動(dòng)尺寸，以保證該傳動(dòng)在整個(gè)工作壽命期間不發(fā)生失效。但是，對(duì)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(jì)算方法和完整的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，所以，目前設(shè)計(jì)一般工況下工作的齒輪傳動(dòng)時(shí)，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(jì)算。而對(duì)高速重載時(shí)易發(fā)生膠合失效的齒輪傳動(dòng)，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(jì)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 中采用相應(yīng)的對(duì)策而不作精確的計(jì)算。 一般工況下齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則為： (1)對(duì)閉式軟齒面齒輪傳動(dòng)（配對(duì)齒輪之一的硬度≤ 350HBS），主要失效形式是齒面點(diǎn)蝕，故按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，再按齒根彎曲疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。 (2)對(duì)閉式硬齒面齒輪傳動(dòng)（配對(duì)齒輪的硬度均＞ 350HBS），其齒面抗點(diǎn)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(jì)，再按齒面接觸疲勞強(qiáng) 度進(jìn)行校核。 (3)對(duì)開式式齒輪傳動(dòng)，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(jì)計(jì)算，然后考慮磨損的接觸疲勞強(qiáng)度，將強(qiáng)度計(jì)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(dòng)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(diǎn)。齒面具有足夠的硬度，輪齒抵抗齒面磨損、點(diǎn)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