【正文】 dTF t 倒輸 ?? ?tan1111r tFF ????? 312 212 t ?tan1212t tFF ? = ????? 3133 1052 .523 t 倒 ?? ?tan1313r tFF 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 29 第 5 章 變速器軸的設(shè)計 變速器軸的工藝要求 汽車啟動后變速箱開始工作，當(dāng)汽車行駛后變速器軸上承受轉(zhuǎn)矩與彎矩，我們設(shè)計的原則是在保證安全的情況下要求質(zhì)量與體積盡可能小，因此要求軸要有足夠的強度與剛度。當(dāng)軸的剛度不夠時，在彎矩較大的情況下會發(fā)生彎曲，導(dǎo)致齒輪嚙合發(fā)生改變損害齒輪。還可能引發(fā)其他一系列其他情況。 變速器第一軸的結(jié)構(gòu) 輸入軸一般和齒輪做成一體，其前端大都在飛輪內(nèi)腔的軸承上支撐，而他的軸徑需要根據(jù)前軸承內(nèi)徑來確定。此軸承不需要承受軸向力，輸出軸的軸向定位經(jīng)常通過后軸承用卡環(huán)和軸承蓋來保持。輸出軸如圖 所示 圖 中間軸有兩種設(shè)計為旋轉(zhuǎn)軸式、固定軸式。此次計采為旋轉(zhuǎn)軸式傳動。因為一檔和倒檔齒輪比較小，經(jīng)常和中間軸做成一體，但是高位檔的齒輪則必須用花鍵固定在軸上。 變速器軸的計算 已求得變速器的中心矩為 A=72mm，軸的最大直徑與其支撐距離的比值范圍 d/L=(~ ).其中中間軸為 d/L=(~ )，輸出軸位 d/L=(~ )。 第一軸花鍵的直徑按公式： 3 maxeTKd ? () K是經(jīng)驗系數(shù)一般取 4~ ；本次取 . ?? 3 maxeTKd ?3 ~4 ）（ （ 21~ ） mm 初選軸的直徑為 1d =24mm。 第二軸與中間軸的直徑為 中d =(~ ) A=(~ )mm 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 中間軸軸承支承之間的長度為 d/L=(~ ), 中L =(180~ 270)mm；第二軸之間的長度為 2L =(154~ 240)mm；第一軸的支撐長度 1L =（ 116~ 154） mm。 根據(jù)扭轉(zhuǎn)條件可以算出軸的最小直徑： 33 109550 npd ??? () 其中 d — 軸的最小直徑； ? — 許用剪切應(yīng)力； p — 發(fā)動機的最大功率； n — 發(fā)動機的轉(zhuǎn)速； 33 109550 npd ??? = 將 d=25mm 選擇為軸的最小直徑。 軸強度的校核 對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)的撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。前者使齒輪中心距產(chǎn)生變化，破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜。 初步確定軸的尺寸以后，可對軸進行剛度和強度驗算。欲求中間軸式變速器第一軸的支反力，必須先求第二軸的支點反力。檔位不同，不僅齒輪上的圓周力、徑向力和軸向力不同，而且力到支點的距離也有變化，所以應(yīng)當(dāng)對每一個檔位都進行驗算，驗算時將軸看作鉸鏈支撐的梁。作用在第一軸上的轉(zhuǎn)矩應(yīng)取 Te max。 軸的受力示意圖如圖所示。 圖 EILbaFfc 3 221? () 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 31 EILbaFfS 3 222? () EILabF 3 a)b(1?? () ??? sc fff () 其中 1F — 為齒輪的齒寬中間平面徑向力 (N)； 2F — 為齒輪的齒寬中間平面上圓周力 (N)； E — 為彈性模量 (Mpa)， E= 510 Mpa； I — 為慣性力矩 ( 4mm ),對于實心軸， I= /64d4? ； d — 為變速器的軸直徑； a — 為齒輪上的作用力點距支座 a距離的 (mm)； b — 為齒輪上的作用力點距支座 b距離的 (mm)； L — 為支座間的距離； 第一軸的支撐點距離受力點較近，在三軸式變速箱中第一軸的強度足夠符合，一般不用檢驗。 第二軸的校核： 對于一檔輸出軸的校核： a=, b=,d=48, ?10rF 3473N, ?t10F 8784N ?? ELd baFfc 4 22r99 364? ?? ELd baFf ts 4 2299 364? ???? sc fff ??? 43 )(64 ELd ababFr?? 對于二檔輸出軸的校核： a=146, b=72,d=35, ?10rF 2610N, ?t10F 6601N ?? ELd baFfc 4 22r77 364? ?? ELd baFf ts 4 2277 364? 2 ???? sc fff 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 32 ??? 43 )(64 ELd ababFr?? 對于三檔輸出軸的校核： a=77, b=141,d=40, ?10rF 2086N, ?t10F 5278 N ?? ELd baFfc 4 22r77 364? ?? ELd baFf ts 4 2277 364? ???? sc fff ??? 43 )(64 ELd ababFr?? 對于五檔輸出軸的校核： a=56, b=162,d=35, ?10rF 1489N, ?t10F 3767N ?? ELd baFfc 4 22r77 364? ?? ELd baFf ts 4 2277 364? 3 ???? sc fff ??? 43 )(64 ELd ababFr?? 中間軸的校核： 對于一檔中間軸的校核： a=178, b=72,d=32, ?10rF 3659N, ?t10F 9254N ?? ELd baFfc 4 221r10 364? ?? ELd baFf ts 4 221010 364? ???? sc fff ??? 4 1010101010 3 )(64 E L d abbaF r ?? 對于二檔中間軸的校核： a=159, b=91,d=36, ?8rF 2745N, ?t8F 6943N ?? ELd baFfc 4 22r88 364? 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 33 ?? ELd baFf ts 4 2288 364? ???? sc fff ??? 4 888883 )(64 E Ld abbaF r ?? 對于三檔中間軸的校核： a=109, b=141,d=36, ?6rF 2195N, ?t6F 5552N ?? ELd baFfc 4 22r66 364? ?? ELd baFf ts 4 2266 364? ???? sc fff ??? 4 666663 )(64 E Ld abbaF r ?? 對于五檔中間軸的校核： a=162, b=88,d=30, ?4rF 1568N, ?t4F 3967N ?? ELd baFfc 4 22r44 364? ?? ELd baFf ts 4 2244 364? ???? sc fff ??? 4 444443 )(64 E L d abbaF r ?? 二齒輪處軸的校核： a=32, b=206,d=30, ?2rF 1770N, ?t2F 4477N ?? ELd baFfc 4 22r22 364? ?? ELd baFf ts 4 2222 364? 3 ???? sc fff ??? 4 222223 )(64 E L d abbaF r ?? 變速器軸的強度校核 變速器的輸入軸的支撐點距離受力點較近，因此輸入軸一般而言不做強度校核就可以太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 34 滿足條件。 第二軸的跨度較大，而且一檔時的受力非常大因此第二軸是校核的重點。第二軸的一檔受力圖如圖所示： 根據(jù)條件得： tF 1a = LFN2h () 1hNF h2NF = tF () Ma = 2DFa () ?vM aF? （ 根據(jù)已知可得到： tF =8784N 1a =146mm 1b =72mm L=218mm 1hNF =2902N h2NF =5882N Ma = M ?vM M 31222 TMMM aV ??? =647N M ? =332647d??=59Mp[? ]=400Mpa 中間軸的校核一般而言倒檔的轉(zhuǎn)矩最大，在本次設(shè)計中同樣為倒檔軸 的 受力最大，因此只 圖 圖 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 35 計算倒檔就可以，中間軸的校核方法與輸出軸的方法原理一樣，因此可以得出： tF 1a = 12hbFN 1hNF h2NF = tF ?vM aF? 根據(jù)已知可得到： tF =10056N 1a =230mm 1b =20mm L=250mm 1hNF =805N h2NF =9251N ?vM 185N M 3122 TMM V ?? =263N M ? =332263d??=[? ]=400Mpa 由計算的結(jié)果得知：軸的強度足夠，滿足條件。 軸承壽命的計算 首先選定軸承的在和系數(shù)，軸承在軸上受到各種力，各種沖擊，因此計算起來非常復(fù)雜，但是根據(jù)經(jīng)驗可得軸承的載荷系數(shù) pf =~，在此我們?nèi)?pf =《機械設(shè)計手冊》該軸承的 0C =32200N Cr =37000N[8]。 )(p arp YFXFf ?? （ ） 在本次設(shè)計中軸承的受力根據(jù)平衡公式可得： 121086421r 2301781591418832250 rrrrrr FFFFFFF ?????????????? 1RF? =4036N r2F? =4714N ra10FF 由此根據(jù) 171。機械設(shè)計手冊 187。取 X=,Y= 因為 : YFF rd 2? 1dF =2156N 2dF =2041N )( ????P =5300N )( ????P =5446N 因為軸承 1的 P較大因此軸承的壽命按照軸承 1計算，軸承的壽命為： 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 36 31061h )544000703(411060 10???L =2420h2021h 花鍵的校核 花間的校核公式為： ??? mzhldT2p? [ p? ] （ ） ??? mzhldT2p [p] （ ） ? — 載荷分配不均系數(shù)，與齒輪的齒數(shù)有關(guān)聯(lián)，一般取 ? =— 1，齒數(shù)越多一般而言越小 ? =1[9]； Z— 花鍵的齒數(shù) z=8； L— 花鍵的工作長度 L=10mm； H— 花鍵的工作高度，其中漸開線花鍵壓力角為 30176。時， h=m=； md — 花鍵的平均直徑 md =44mm； mzhldT?? 2p? =64Mpa mzhldT?? 2p =64Mpa 校核后符合要求。 太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文） 37 第 6 章 變速器同步器及殼體的設(shè)計 同步器的功用及分類 同步器有常壓式、慣性式和慣性增力式三種 [10]。常壓式同步器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但有不能保證嚙合件在同步狀態(tài)下（即角速度相等）換檔的缺點，現(xiàn)已不用。得到廣泛應(yīng)用的是慣性式同步器。 按結(jié)構(gòu)分，慣性式同步器有鎖銷式、滑塊式、鎖環(huán)式、多片式和多錐式幾種。雖然它們結(jié)構(gòu)不同，但是它們都有摩擦元件、鎖止元件和彈性元件?？紤]到本設(shè)計為轎車變速器，故選用鎖環(huán)式同步器 [11]。 慣性式同步器 慣性式同步器能做到換檔時，在兩換檔元件之間的角速度達到完全相等之前不允許換檔，因而能很好地完成同步器的功能和實現(xiàn)對同步器的基本要求。 鎖環(huán)式同步器結(jié)構(gòu) 如圖 所示，鎖環(huán) 式同步器的結(jié)構(gòu)特點是同步器的摩擦元件位于鎖環(huán)或和齒輪或凸肩部分的錐形斜面上。作為鎖止元件是在鎖環(huán)或上的齒和做在嚙合套上齒的端部，且端部均為斜面稱為鎖止面。在不換檔的中間位置，滑塊凸起部分嵌入嚙合套中部的內(nèi)環(huán)槽中，使同步器用來換檔的零件保持在中立位置上?；瑝K兩端伸入鎖環(huán)缺口內(nèi)，而缺口的尺寸要比滑塊寬一個接合齒 [12]。