【導(dǎo)讀】和礦山等建設(shè)工程的土石方施工機械。具有作業(yè)速度快、效率高、機動性好、操作輕。發(fā)揮著重要的作用，是現(xiàn)代機械化施工中不可或缺的設(shè)備之一。變速器是傳動系統(tǒng)中。重要的“三大件”之一，它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，材質(zhì)要求高，加工難度大。其功能是改變來自。發(fā)動機的轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速，使其配合工作人員和工作環(huán)境發(fā)揮其應(yīng)有的作用。統(tǒng)設(shè)計方法對變速器各部件齒輪、軸和同步器進行設(shè)計計算并完成校核。AUTOCAD完成裝配圖和主要零件圖的繪制。

　　

【正文】 度 ～ 5?法m 時滲碳層深度 ～ 表面硬度 HRC58～ 63；心部硬度 HRC33～ 48 對于氰化齒輪，氰化層深度不應(yīng)小于 ；表面硬度 HRC48～ 53[12]。 對于大模 數(shù)的重型汽車變速器齒輪，可采用 25CrMnMO， 20CrNiMO， 12Cr3A 等鋼材，這些低碳合金鋼都需隨后的滲碳、淬火處理，以提高表面硬度，細(xì)化材料晶面粒 [3]。 本文齒輪與軸采用相同材料 20CrMnTi 滲碳合金鋼。 計算各軸轉(zhuǎn)矩 發(fā)動機最大扭矩為 ，變矩器變矩比 3，各軸均取最大載荷 。 I 軸： 1T = 0maxkTe =3= （ ） II 軸： 2T = 10max ikTe =31= （ ） III 軸： 3T = 310max iikTe =3= （ ） IV 軸： 4T = 4310max iiikTe =3= （ ） V 軸： 5T = 60max ikTe =3= （ ） 齒輪強度計算 （ 1） 輪齒彎曲強度計算 齒輪彎曲應(yīng)力 w? yzKm KKT c fgw 32?? ?? （ ） 式中： w? —彎曲應(yīng)力（ MPa）； 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 21 圖 齒形系數(shù)圖 gT —計算載荷（ ）； ?K —應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取 ?K =； fK —摩擦力影響系數(shù)，主、從動齒輪在嚙合點上的摩擦力方向不同，對彎曲應(yīng)力的影響也不同；主動齒輪 fK =，從動齒輪 fK =； b —齒寬（ mm）； m —模數(shù)； y —齒形系數(shù)，如上圖 對 于裝載機 齒輪，許用應(yīng)力在 320～ 450MPa 范圍。 11311 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 12352 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 13323 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 14324 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 15325 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 16336 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 22 17337 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 18338 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 19349 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 1103510 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 1113511 2 yKzm KKTfw ?? ?? 33 ???? ???? ? =320～ 450MPa 所有齒輪彎曲應(yīng)力皆 滿足要求 。 （ 2）齒輪接觸應(yīng)力計算 ???????? ??? bzgj db ET ????? 11c o sc o （ ） 式中： j? —輪齒的接觸應(yīng)力（ MPa）； gT —計算載荷（ ）； d? —節(jié)圓直徑 (mm)； ? —節(jié)點處壓力角（ 176。）， ? —齒輪螺旋角（ 176。）； E —齒輪材料的彈性模量（ MPa）； b —齒輪接觸的實際寬度 (mm)； z? 、 b? —主、從動齒輪節(jié)點處的曲率半徑 (mm)，直齒輪 ?? sinzz r? 、 ?? sinbb r? ，斜齒輪 ? ? ??? 2c o ssinzz r? 、 ? ? ??? 2c o ssinbb r? ； zr 、 br —主、從動齒輪節(jié)圓半徑 (mm)。 將作用在變速器第一軸上的載荷 2/maxeT 作為計算載荷時，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 j? 見表 。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 23 彈性模量 E =104 Nmm，齒寬 mKb c? 表 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 MPaj? 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一擋和倒擋 1900～ 2020 950～ 1000 常嚙合齒輪和高擋 1300～ 1400 650～ 700 （ 1）計算齒輪 Z1， Z3和 Z10的接觸應(yīng)力 1T =， 2T =， 5T =， 231?z ， 233?z ， ??20? ?? 20c os/s in2 211 ?? dz = ?? 20c os/s in2 21010 ?? dz= ?? 20c os/s in2 223 ?? db= ???????? ??? 311 11 1120c o sc o s4 1 bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa ???????? ??? 313 23 1120c o sc o s4 1 bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa ???????? ??? 31010 510 1120c o sc o bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa （ 2）計算齒輪 Z2， Z11的接觸應(yīng)力 1T =， 5T =， 252?z ， 2511?z ， ??20? ?? 20c os/s in2 222 ?? dz= ?? 20c os/s in2 21111 ?? db = ???????? ??? 1122 12 1120c o sc o s4 1 bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 24 ???????? ??? 11211 511 1120c o sc o bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa （ 3）計算齒輪 Z4， Z6的接觸應(yīng)力 2T =， 3T =， 404?z ， 216?z ， ??20? ?? 20c os/s in2 244 ?? dz= ?? 20c os/s in2 266 ?? db = ???????? ??? 644 24 1120c o sc o s4 1 bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa ???????? ??? 646 36 1120c o sc o s4 1 bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa （ 4）計算齒輪 Z5， Z8的接觸應(yīng)力 2T =， 3T =， 195?z ， 428?z ， ??20? ?? 20c os/s in2 255 ?? dz = ?? 20c os/s in2 266 ?? db= ???????? ??? 855 25 1120c o sc o s4 1 bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa ???????? ??? 858 38 1120c o sc o s4 1 bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa （ 5）計算齒輪 Z7， Z9的接觸應(yīng)力 3T =， 4T =， 257?z ， 259?z ， ??20? ?? 20c os/s in2 277 ?? dz = ?? 20c os/s in2 299 ?? db = 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 25 ???????? ??? 977 37 1120c o sc o s4 1 bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa ???????? ??? 979 49 1120c o sc o s4 1 bzj bd ET ???? =1900～ 2020MPa 所有齒輪接觸應(yīng)力皆滿足要 求 。 本章小結(jié) 本章首先簡要介紹了齒輪材料的選擇原則，即滿足工作條件的要求、合理選擇材料配對、考慮加工工藝及熱處理，然后計算出各擋齒輪的轉(zhuǎn)矩。根據(jù)齒形系數(shù)圖查出各齒輪的齒形系數(shù)，計算輪齒的彎曲應(yīng)力和接觸應(yīng)力。最后計算出各擋齒輪所受的力，為下章對軸及軸承進行校核做準(zhǔn)備。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 26 第 5 章 變速器軸和軸承的設(shè)計與選擇 變速器軸的設(shè)計 變速器在工作時承受著轉(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。剛度不足會引起彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，產(chǎn)生過大 的噪聲，降低齒輪的強度、耐磨性及壽命。設(shè)計變速器軸時，其剛度大小應(yīng)以能保證齒輪能有正確的嚙合為前提條件。軸的徑向及軸向尺寸對其剛度影響很大，且軸長與軸徑應(yīng)協(xié)調(diào)。 變速器 I 軸、 II 軸 、 III 軸 、 IV軸與 V 軸 的最大直徑 d 可根據(jù)中心距按以下公式初選 ? ?A～d ? （ ） I 軸 ： ? ? ? ?210 .4 5 ~ 0 .6 0 0 .4 5 ~ 0 .6 0 1 3 4 .6 2dA? ? ?=～ II 軸 ： ? ? ? ?320 .4 5 ~ 0 .6 0 0 .4 5 ~ 0 .6 0 1 7 8 .5 2dA? ? ?=～ III 軸 ： ? ? ? ?820 .4 5 ~ 0 .6 0 0 .4 5 ~ 0 .6 0 1 7 8 .5 2dA? ? ?=～ IV 軸 ： ? ? ? ?730 .4 5 ~ 0 .6 0 0 .4 5 ~ 0 .6 0 1 4 6 .3 3dA? ? ?=～ V 軸 ： ? ? ? ?1 0 40. 45 ~ 0. 60 0. 45 ~ 0. 60 14 6. 33dA? ? ?=～ 軸徑的選擇還需根據(jù)變速器的結(jié)構(gòu)布置和軸承與花鍵、彈性擋圈等標(biāo)準(zhǔn)以及軸的剛度和強度驗算結(jié)果進行修正。 軸的強度計算 如下圖，根據(jù)軸的受力，取 I 軸 、 II 軸和 V 軸 裝軸承處的直徑 為 25mm， III 軸 和IV軸 裝軸承處的直徑為 30mm； 501?a mm， 1921?b mm， 2442 ?a mm， 372?b mm，503?a mm， 2043 ?b mm， 954?a mm， 504?b mm， 2465?a mm， 405?b mm。 黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計 27 圖 51 齒輪和軸上的受力簡圖 齒輪和軸上的受力計算 根據(jù)受力簡圖 ，可計算出變速器的齒輪和軸上的作用力。 I 軸： NdTF t 1 11 ????? NdTF r 100020t a ost a n2 1 11 ?? ????? ???? NdTF a 100020t a a n2 111 ?????? ?? II 軸： NdTF t 3 23 ????? NdTF r 100020t a ost a n2 3 23