【導讀】設計也是汽車設計的一個重要部分。本設計的任務是設計一臺用于微型車上的三軸式。操縱機構及箱體的設計選用。根據(jù)所配車型，結合上述參數(shù)，再結合汽車設計、汽車。理論、機械設計等相關知識，計算出相關的變速器參數(shù)并論證設計的合理性。用AutoCAD軟件完成變速器裝配圖和零件圖的繪制。動微型車市場，滿足不同層次的需求。

　　

【正文】 曲變形并產生水平撓度 sf ，則在彎矩和轉矩聯(lián)合作用下的軸 應力 ()MPa? 為： 332 []wMMWd???? ? ? （ ） 2 2 2c s jM M M T? ? ? （ ）式中： jT ——計算轉矩， Nmm； d——軸在計算斷面處的直徑，花鍵處 取內徑， mm； wW ——彎曲截面系數(shù)， 3mm ； cM ——在計算斷面處軸的垂向彎矩， Nmm； sM ——在斷面處軸的水平彎矩， Nmm； []? ——許用應力，在抵擋工作時取 [ ] 400Mpa? ? 。 一擋受力圖如圖 。 計算得： AB=, BC=,CD=； 水平面 t SB SDF F F?? 2SBFN? 30 .1 25 14 1. 62 5S B S DFF? ? ? ? 垂直面 r CB CDF F F?? 3CB ? 3 0 . 1 2 5 1 4 1 . 6 2 52C B C D adF F F? ? ? ? ? ? SBM F BC? ? ? Nm； CBM F BC? ? ? Nm； 69 . 5 5 1 0 9 1 . 6 8j PT n? ? ? Nm； d=26mm，代入（ ）（ ）得： 2 3 0 . 3 1 [ ]M P a????，故滿足強度要求。 24 水平面垂直面圖 一擋受力圖 （ 2）軸的剛度計算 對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內產生的撓度和軸在水平面內的轉角。前者使齒輪中心距發(fā)生變化，破壞了齒輪的正確嚙合；后者使齒輪相互歪斜，致使沿齒長方向的壓力分布不均勻。 若軸在垂直面內撓度為 cf ，在水平面內撓度為 sf 和轉角為 ? ，可以分別用下式計算： 221222133()3csFa bfEILF a bfEILFab b aEIL????? （ ） 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）， 10E MPa?? ； 25 I——慣性矩（ 4mm ），對于實心軸， 432dI ??； 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 B、 D 的距離（ mm）； L——支座間的距離（ mm）。 計算得：一擋齒輪 a=， b=； 311 10rF F N? ? ?, 421 10tF F N? ? ?； 4 8 1032dI m m?? ? ?； 由公式 （ ） 得： mm? ， mm? ， ?? ， 軸的全撓度為 22 0 . 0 3 2 0 . 2csf f f m m m m? ? ? ?。 由于軸在垂直面和水平面內撓 度的允許值為 [ ] ~ m m? ，[ ] 0. 10 ~ 0. 15sf mm? ，齒輪所在平面的轉角不應超過 。滿足 []ccff? ， []ssff? ，[]??? ，故滿足剛度要求。 同理計算出：二擋斜齒輪軸應力 2 4 4 .3 2 [ ]M Pa????， 故 強度足夠 。 撓度 0. 03 7 [ ]ccf mm f??， 0. 06 3 [ ]ssf mm f??， 轉角 0 .0 0 0 1 4 [ ]rad????， 故 剛度足夠 。 三擋齒輪軸應力 1 2 3 .8 0 [ ]M Pa??， 故 強度足夠 。 撓度 0. 02 2 [ ]ccf mm f??， 0. 05 7 [ ]ssf mm f??， 轉角 0 .0 0 0 1 1 [ ]rad????， 故 剛度足夠 。 四擋齒輪軸應力 6 3 .1 9 [ ]M Pa????， 故 強度足夠 。 撓度 0. 00 58 [ ]ccf m m f??， 0. 01 1 [ ]ssf mm f??， 轉角 0 .0 0 0 1 8 [ ]rad????， 故 剛度足夠 。 倒檔齒輪軸應力 2 4 7 .4 2 [ ]M Pa??， 故 強度足夠 。 撓度 0. 02 7 [ ]ccf mm f??， 0. 07 5 [ ]ssf mm f??， 轉角 0 .0 0 0 3 6 [ ]rad??， 故 剛度足夠 。 由于輸出軸在運轉的過程中所受的彎矩很小，可以忽略，可認為其只受扭矩。軸的扭轉切應力： 26 639 . 5 5 1 00 . 2TTPW d n? ??? （ ） 式中： ? ——軸的扭切應力， MPa； T——轉矩， Nmm； TW ——抗扭截面系數(shù)， 3mm ，對圓截面軸 3 dWd???； P——傳遞的功率， kw； n——軸的轉速， r/min； d——軸的直徑， mm。 其中， 5 P i kw???， 1 42d d mm?? ， n=6000r/min 代入（ ）式得： ? ? 查表可知： 45 號鋼許用扭切 應力 [ ] 30 ~ 40MPa? ? ，故 []??? 符合強度要求。 軸承的選用及校核 變速器軸承型式的選擇 變速器軸承多選用滾動軸承，即向心球軸承，向心短圓柱滾子軸承，滾針軸承以及圓錐滾子軸承。通常是根據(jù)變速器的結構選定，再驗算其壽命。 輸入軸及中間軸的兩個軸承采用圓錐滾子軸承，輸出軸的軸承采用深溝球軸承， 它不僅承受徑向負荷，而且承受向外的軸向負荷。齒輪內孔與軸的配合采用滾針軸承。 軸承的校核 32305 查《機械設計手冊》可知： 61 .5 , 68 .8r o rC KN C KN??； 2, ??； 圓錐滾子軸承受力如圖 。 圖 軸承受力圖 27 根據(jù)力矩平衡得出： 2 5 51 7 1 . 7 5 2 1 5 . 7 52r a rdF F F? ? ? ? ? 1 5 2r r rF F F?? （ ） 解（ ）式得出： 1 ? ； 2 ? ； 軸承內部軸向力： 11 3 4 .9 92rs FFNY??； 22 2 3 9 .1 42rs FFNY??； 因為 2 5 111 65 .9 7s a sF F N F? ? ?， 所以軸承 1 為壓緊端 ： 1 2 5 1 1 6 5 .9 7a s aF F F N? ? ?； 22 2 3 9 .1 4asF F N?? ； 因為 e=，故 11 arF eF ??，所以 , 2XY??； 22 arF eF ??，所以 221, 0XY??； 當量動載荷： raP XF YF?? （ ） 代入得： 1 ? ； 2 ? 。 軸承壽命用小時表示比較方便： 610 ()60 th pfCL n f P ?? （ ） 式中： hL ——基本額定壽命， h； tf ——溫度系數(shù)，軸承工作溫度為 100℃ 時， tf =1； pf ——載荷系數(shù)，無沖擊或輕微沖擊 ~ ? ；中等沖擊 ~ ? ； C——基本額定動載荷， N； P——動載荷， N； ? ——壽命指數(shù)，對于球軸承 ? =3，對于滾子軸承 ? =103 ； n——軸的轉速， r/min。 取 tf =1， pf =， 6000 / minnr? ， 103?? 代入（ ）式得： 28 10hLh??； 平均車速 m a 81 /am aV V km h??； 行駛至大修前的總行駛里程 62 .3 7 1 0h amS L V km? ? ?。 對汽車軸承壽命的要求是轎車 30 萬 km，故該軸承滿足使用要求。 30205 查《機械設計手冊》可知： 32 .2 , 37 .0r o rC KN C KN??； , ??； 同理可得 2 4 41 5 1 . 2 5 1 2 6 . 6 2 52r a rdF F F? ? ? ? ? 1 2 4r r rF F F?? （ ） 求得 1 460rFN? 2 1470rFN? 則 11 1 4 3 . 7 52rs FFNY?? 22 4 5 9 . 3 7 52rs FFNY?? 即 1 2 4 2160a s aF F F N? ? ?， 22 4 5 9 .3 7 5asF F N?? ； 因為 e=，故 11 arF eF ??，所以 , ??； 22 arF eF ??，所以 221, 0XY??； 由公式 （ ） 得： 1 3640PN? ， 2 1470PN? 。 取 1, ??， 346000 4 .4 4 1 0 / m innri? ? ?， 103?? 代入（ ）式得： 10hLh??， 10S km?? ，滿足使用要求。 6306 根據(jù)軸承型號查手冊可知： KN? ， KN? 。 故 1 81 6. 59 , 92 6. 83raF N F N??； ? ，插入法查表得系數(shù) e=； 而 rF eF ??，查表取 X=，插入法得： Y=； 29 由公式 （ ） 得： P= 10 N? 。 取 1, ??， 3?? ， n=6000r/min，代入（ ）式得： 10hLh??， 10S km?? ，滿足使用要求。 軸承的潤滑和密封 滾動軸承的潤滑方式具體選擇可按速度因數(shù) dn 值來定。 d 代表軸承內徑， mm； n代表軸承套圈的轉速， r/min， dn值間接地反映了軸頸的圓周速度，當5( ~ 2) 10 / m i ndn m m r?? 時，一般滾動軸承可采用潤滑脂潤滑，超過這一范圍宜采用潤滑油潤滑 [9]。由于 d=25mm， n=6000r/min，故 dn= 10 / m inmmr? 采用潤滑脂潤滑。脂潤滑因潤滑脂不易流失，故便于密封和維護，且一次充填潤滑脂可運轉較長時間。 采用密封圈對軸承進行密封，工作溫度范圍 40~100℃ 。密封圈用皮革、塑料或耐油橡膠制成。 花鍵的校核 花鍵尺寸選定后應進行擠壓應力 ()j Mpa? 及剪切應力 ()j Mpa? 的強度校核 ： m a x228 [ ] 30()ejjT MpaD d Z nl??? ? ?? （ ） m a x4 [ ] 15()ejjT M paD d Z nlb??? ? ?? （ ） 式中： D， d——花鍵的外徑及內徑， D=23mm， d=18mm； n——花鍵齒數(shù)， n=10； l， b——花鍵的有效齒長及鍵齒寬， l=20mm， b=4mm； Z——從動盤轂的數(shù)目， Z=1； maxeT ——發(fā)動機最大轉矩， 10? Nmm。 由公式 （ ）（ ） 得： 1 9 .9 0 [ ]jjMpa????； 1 2 . 4 4 [ ]Mpa????，故強度足夠。 動連接壓強：