【導(dǎo)讀】第二章變速器的基本設(shè)計方案··············································6. 第三章變速器齒輪的設(shè)計·················································11

　　

【正文】 碳鋼 ，滲碳鋼通常為含 碳 量為 %%的低碳鋼。汽車上多用其制造傳動 齒輪 ，是中淬透性滲碳鋼中 Cr Mn Ti 鋼，其淬透性較高，在保證淬透情況下，具有較高的強度和韌性，特別是具有較高的低溫沖擊韌性。20CrMnTi 表面滲碳硬化處理用鋼。良好的加工性，加工變形微小，抗疲勞性能相當(dāng)好。 軸的強度計算 a） 初選軸的直徑 按扭轉(zhuǎn)強度法進行最小直徑計算 33 m a x ????? eTkd 故最小直徑選 18mm。 支撐點距離為 203mm,一擋齒輪到兩支 點的距離分別為： ， 。 c)一擋齒輪的各個分力： ?? ?cos8 zmd n 38 28 ?????? dTF t os 24 .708 2089 71 .20t a n c os tan 888 ??? ? ?? ?tr FF a a n 888 ??? ??ta FF d）軸的強度校核 則在水平面上： FA 203=Fr ? FA= 則水平面上受到的力矩： Mc= 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 31 在豎直面上： FA ＇ = 203 ??? FtdFa = 水平面上受到的力矩為： Ms= 該軸所受的彎矩為： T=459200 故危險截面 受到的合成彎矩 為： TMsMcM ??? 22 = 在彎矩和轉(zhuǎn)矩聯(lián)合作用下，軸的應(yīng)力應(yīng)為： ? ???? ?? 332dM =400Mpa 故軸的強度符合要求 e)軸的剛度校核 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 計算 EILbaFfc 3 221? EILbaFfs 3 222? ? ?EIL ababF 31 ??? 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 =105MPa ； I — 慣性矩（ mm4），對于實心軸， 644dI ?? ； d — 軸的直徑（ mm），花鍵處按平均直徑計算； 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 =～ 。沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 32 齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過 [18]。 10644521032033342222288～E I LbaFf rc??????????? 10644521032033342222288～E I LbaFf ts??????????? 2228288 ?????? sc fff ? ?? ?r a a 35488??????????????? E I L ababF r 故該軸符合 剛度條件，該軸合格。 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 33 第 六 章 軸承校核 軸承的校核 輸入軸的軸承校核 軸承的材料 采 用 GCr9， GCr9 鋼是一種合金含量較少、具有良好性能、應(yīng)用最廣泛的高碳鉻軸承鋼。經(jīng)過淬火加回火后具有較高的硬度、均勻的組織、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。該鋼冷加工塑性中等，切削性能一般，焊接性能差，對形成白點敏感性能大，有回火脆性。 用于制作各種軸承套圈和滾動體 。 由工作條件和軸頸直徑初選輸入軸軸承型號， 61804（左 ，內(nèi)徑為 20mm）， 61904（右 ，內(nèi)徑為 20mm），轉(zhuǎn)速 n=5101r/min,查《機械設(shè)計手冊》左側(cè)軸承 Nco 68800? ，Ncr 61500? ， e=,y=2。右側(cè)軸承 Nco 46200? ， Ncr 42800? ， e=， y=2。軸承的預(yù)期壽命為： Lh′ =16 365 10=58400h 計算軸承當(dāng)量動載荷 P ?? ?cos8 zmd n N82 16422 37m a x7 ????? dTF et os a n20 c os t a n77 ??? ??? ?tr FF 8 0 87 0 a n8 2 7 7t a n77 ??? ??ta FF 則： Fr1 203=Fr7 = Fr2 203=Fr7 = 故軸承的附加軸向力： Fs1= Fr1/2Y= Fs2= Fr2/2Y= Fs1+Fa1= Fs2= Fa2= Fs1+Fa1= Fa1= Fs2= 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 34 則： eFFerFF raa ?? 12 ,，故右側(cè)軸承 X=，左側(cè)軸承 X= ? ?21 arp YFXFfP ?? ， pf 為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù) pf （ ～ ）取 pf = ? ?21 arp YFXFfP ?? =[+2]= ? ?12 arp YFXFfP ?? =[+2]= 左側(cè)軸承壽命命 ???????? PCnLh 166010 ， ? 為壽命系數(shù)，對球軸承 ? =3；對滾子軸承 ? =10/3。 3/106161017161500510160 106010 ????????????????PCnL h =＞ ,hL =58400h合格 [19,20]。 右側(cè)軸承壽命 ???????? PCnLh 166010 ， ? 為壽命系數(shù)，對球軸承 ? =3；對滾子軸承 ? =10/3。 3/10616 1342 80 051 0160 106010 ????????????????PCnL h ＞ ,hL =58400h合格 [19,20]。 輸出軸軸承校核 軸承安裝方式采用反裝，即背靠背， 背靠背安裝承受的荷載和承載力矩最大，軸向定位最好；面對面有一定的軸向游隙，荷載小，基本不使用。 由工作條件和軸頸直徑初選輸入軸軸承型號 30208（左 ，內(nèi)徑為 40mm）， 30205（右 ，內(nèi)徑為 25mm） ， 轉(zhuǎn)速 n=,查《機械設(shè)計手冊》 右 側(cè)軸承 Nco 68800? ，Ncr 61500? ， e=,y=2。 左 側(cè)軸承 Nco 96500? ， Ncr 81500? ， e=， y=。軸承的預(yù)期壽命為： Lh′ =16 365 10=58400h 102 .372Nc os8 ?? ?zmd n 38 28 ?????? dTF t 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 35 os 24 .708 2089 71 .20t a n c os tan 888 ??? ? ?? ?tr FF a a n 888 ??? ??ta FF 則： Fr1 203=Fr7 = Fr2 203=Fr7 = ，故軸承的附加軸向力： Fs1= Fr1/2Y= Fs2= Fr2/2Y= Fs1+Fa1= Fs2= Fa2= Fs1+Fa1= Fa1= Fs2= 則： eFFerFFraa ?? 12 ,，故右側(cè)軸承 X=，左側(cè)軸承 X= ? ?21 arp YFXFfP ?? ， pf 為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系 數(shù)，見《機械設(shè)計原理與設(shè)計》 pf （ ～ ）取 pf = ? ?21 arp YFXFfP ?? =[ + ]= ? ?12 arp YFXFfP ?? =[ +2 ]= 左側(cè)軸承壽命命 ???????? PCnLh 166010 ， ? 為壽命系數(shù)，對球軸承 ? =3；對滾子軸承 ? =10/3。 3/10616 5815 00510 160 106010 ????????????????PCnL h ＞ ,hL =58400h合格 [19,20]。 右側(cè)軸承壽命 ???????? PCnLh 166010 ， ? 為壽命系數(shù)，對球軸承 ? =3；對滾子軸承 ? =10/3。 3/10616 58 561 50 051 0160 106010 ????????????????PCnL h =＞ ,hL =58400h 合格 [19,20]。 故軸承合格 。 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 36 經(jīng)濟技術(shù)分析 汽車變速器市場分析 中國汽車變速器市場正處于高速發(fā)展期。 2021 年中國汽車銷售 萬輛， 2021 年汽車產(chǎn)銷量將突破 900 萬， 2021 年汽車銷售規(guī)模將達到 1263 萬輛。在汽車行業(yè)市場規(guī)模高速增長的情況下，中國變速器行業(yè)面臨著重大機遇。 2021 年我國汽車變速器市場規(guī)模達 300 億元人民幣，并且以每年超過 20%的速度增長，預(yù)計 2021 年有望達到600 億元。依靠科技進步和自主創(chuàng)新 ，已形成年產(chǎn)銷汽車變速器 100 萬臺、齒輪 5000萬只和汽車鍛件 10 萬噸的綜合生產(chǎn)能力。汽車變速器產(chǎn)品在 4 檔 —16 檔市場領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了全方位覆蓋，廣泛匹配于輸入扭矩 300—3000 牛米、載重量 2 噸 —60 噸之間的重型車、大客車、中輕型卡車、工程用車和低速貨車等各種車型，被國內(nèi) 50 多家主機廠的上千種車型選為定點配套產(chǎn)品。法士特變速器在國內(nèi) 8 噸以上重型汽車配套市場占有率78%， 15 噸以上配套市場占有率超過 90%，重型變速器產(chǎn)銷量世界第一。 結(jié)構(gòu)分析 殼體：殼體是基礎(chǔ)件，用以安裝支承變速器全部零件及存放潤 滑油 。其上有 安裝軸承的精確鏜孔。變速器承受變載荷，所以殼體應(yīng)有足夠的剛度，內(nèi)壁有加強，形狀復(fù)雜，多為鑄件 (材料為灰鑄鐵，常用 HT200)。 傳動部分：是指齒輪、軸、軸承等傳動件。軸的幾何尺寸通過強度、剛度計算確定。因主要決定于剛度，而碳鋼與合金鋼彈性模量近乎相等，所以一般用碳鋼 (常用 45 鋼 )。只有齒輪與軸制成一體或軸載荷嚴重才用合金鋼。軸與齒輪多為花鍵聯(lián)接 (對中性好，能可靠傳遞動力，擠壓應(yīng)力小等 )。軸的花鍵部分和放軸承處經(jīng)表面淬火處理。軸多用滾動軸承支承，潤滑簡單，效率高、徑向間隙小，軸向定位應(yīng)可靠。潤滑方式多用飛濺(υ25m/s，只要粘度適宜可甩到壁上 )。 操縱部分：主要零件位于變速器 上 蓋。 潤滑油性能分析 潤滑采用 N150 工業(yè)齒輪油，很容易變質(zhì)，原因主要有：一是風(fēng)機長期處于塔內(nèi)高溫、潮濕的工作環(huán)境中，減速箱內(nèi)油溫一般在 4055℃，油質(zhì)受溫度影響較大。而濕熱氣體會從各密封處滲入減速箱內(nèi)部，冷凝成水，使油中含水量升高，易乳化變質(zhì)；二是受齒輪加工精度及質(zhì)量、運行年限等的限制，齒輪表面會發(fā)生點蝕、剝落等異常情況，齒輪沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 37 雜質(zhì)進入油中，使油中雜質(zhì)含量提高，并隨潤滑油飛濺進入齒輪嚙合面間，破壞齒輪表面 。因此應(yīng)注意一下幾點 ： (1)專人維護，每天檢查風(fēng)機運轉(zhuǎn)是否平穩(wěn)，有無不正常響聲及異常；定期記錄電流、振動值及其它參數(shù)。 (2)每半年換油一次，一個月以上不開車時，將減速箱內(nèi)注滿潤滑油。更換新齒輪后，累計運轉(zhuǎn) 1015 天，要進行沖洗、換油。電機每運轉(zhuǎn) 2250h 或 3 個月，補加一次潤滑脂。 (3)使用中減速箱內(nèi)油溫不得超過 85℃，否則要停車檢查。 (4)控制加油量，油位過高或過低，均可導(dǎo)致減速箱內(nèi)油溫異常升高。 成本分析 (1)Q235 鋼 40kgX10 元 /kg=400 元 (2)65Mn 彈簧鋼 18X5=90 元 (3)20CrMnTi15X12=180 元 (4)加工成本電力損耗 350 元 (5)人力支出 500 元 成本總計 1520 元 售價 3300 元 /臺 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 38 結(jié)論 通過這次對轎車變速器的設(shè)計，不僅使我鞏固了大學(xué)四年以來所學(xué)到的專業(yè)基礎(chǔ)知識，也對 汽車 變速器設(shè)計有了一個初步的了解。同時也對 汽車 變速器在現(xiàn)實生活中的應(yīng)用得到了一定程度的掌握。 由于時間倉促，本設(shè)計還有很多可以改進的地方 ， 并且由于相關(guān)的離合器主減速器，差速器等結(jié)構(gòu)和原理不是很了解，所以對于 變速器 的結(jié)構(gòu)只能憑借現(xiàn)有的知識設(shè)計，而無法考慮周全。設(shè)計過程中因為沒有見 過汽車變速器實體，所以設(shè)計上很多是靠從書中學(xué)的知識和網(wǎng)絡(luò)上查到的相關(guān)資料去解決，不能夠理論聯(lián)系實際，可能設(shè)計成果會有一些制造方面和實用性方面的問題。 同步器有鎖環(huán)式同步器、鎖銷式慣性同步器和滑塊式同步器，根據(jù)不同的需求，本次設(shè)計采用了鎖銷式慣性同步器。變速器分為自動式和機械式，本次設(shè)計采用了機械式變速器。 由于本人知識有限， 首次接觸相關(guān)方面的知識， 在設(shè)計中難免存在缺點和錯誤，敬請老師批評指正。 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 39 參考文獻 [1] 劉惟信 .汽車設(shè)計 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2021 [2] 王望予 .汽 車設(shè)計 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021 [3] 李風(fēng)平 .機械圖學(xué) [M].沈陽：東北大學(xué)出版社 2021 [4] 甘永立 .幾何量工差與檢測 [M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 2021 [5] 陳家瑞 .汽車構(gòu)造 [M].下冊 .第三版 .北京 .人民交通出版社， 1997 [6] 高延齡 .汽車運用工程 [M].第二版 .北京 :人民交通出版社， 2021 [7] 清華大學(xué) 余志生 .汽車理論 [M].第 2 版 .北京 :機械工業(yè)出版社， 1998 [8] 鐘建國 廖耘 劉宏 .汽車構(gòu)造與駕駛 [M].長沙 :中南大學(xué)出版社， 2021 [9] 肖盛云 徐中明 .汽車運用工程基礎(chǔ) [M].重慶 :重慶大學(xué)出版社， 1997 [10] 梁治明 . 材料力學(xué) [M]. 遼寧：高等教育出版社出版， 1985 [11] 鄧亞東等主編 [M]汽車設(shè)計 遼寧：人民交通出版社出版， 2021 [12] Chief Editor Wang Wangyu [M] automobile design Beijing： Mechanical industry publishing house， 2021 沈陽建筑大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 40 致謝 值此成文之際，首先我要衷心地感謝我的指導(dǎo)老師 半 年來對我 的精心指導(dǎo)。老師嚴謹?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)、兢兢業(yè)業(yè)的工作精神和求精、求實的科學(xué)研究理念將對我以后獨立從事科學(xué)研究產(chǎn)生深刻的影響。在我學(xué)習(xí) 和做研究的過程中，每當(dāng)遇到困惑和疑難時，在我仿徨、不知所措時，老師總能及時查明學(xué)生心態(tài)、幫助我克服學(xué)習(xí)和 課題 中的困難，給予我充分信任、鼓勵和支持，并為我提供十分寶貴的學(xué)習(xí)機會。其辛勞和對學(xué)生的良苦栽培無以言表。論文定稿之前的細致修改無不銘刻著老師為人師表和嘔心瀝血的烙印，而這種治學(xué)精神將成為學(xué)生終身受用不盡、用之不竭的寶貴財富。謹向老師致以深深的敬意和最誠摯的謝意。 最后，感謝那些默 默地關(guān)心和支持我而在此無法一一提及的師長、同學(xué) 。