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機(jī)械式變速器設(shè)計(jì)ppt課件-在線瀏覽

2025-03-03 21:25本頁面
  

【正文】 上全部齒輪制成一體,經(jīng)滾針軸承支承在固定不動(dòng)的中間軸上。 圖 312為中間軸式多擋變速器結(jié)構(gòu)。 變速器中的常嚙合齒輪均采用斜齒圓柱齒輪。 2.換擋機(jī)構(gòu)形式 變速器換擋機(jī)構(gòu)有直齒滑動(dòng)齒輪、嚙合套和同步器換擋三種形式。此外,換擋行程長也是其缺點(diǎn)。 常嚙合齒輪可用移動(dòng)嚙合套換擋。因?yàn)樵鲈O(shè)了嚙合 套和常嚙合齒輪,使變速器旋轉(zhuǎn)部分的總慣性力矩增大。 使用同步器能保證換擋迅速、無沖擊、無噪聲,而與操 作技術(shù)的熟練程度無關(guān),從而提高了汽車的加速性、燃油經(jīng) 濟(jì)性和行駛安全性,因而得到廣泛應(yīng)用。 利用同步器或嚙合套換擋,其換擋行程要比滑動(dòng)齒輪換 擋行程小。為了操縱方便,要求換入不同擋位的變速桿行程應(yīng)盡可 能一樣,如利用同步器或嚙合套換擋,就很容易實(shí)現(xiàn)這一 點(diǎn)。由于接合齒磨損、變速器軸剛度不足以及振動(dòng)等原因,都會(huì)導(dǎo)致自動(dòng)脫擋。 1)將兩接合齒的嚙合位置錯(cuò)開,如圖 313所示。 2)將嚙合套齒座上前齒圈切?。ㄇ邢?~) ,這樣,換擋后嚙合套的后端面被后齒圈的前端面頂住,從而阻止自動(dòng)脫擋,如圖 314所示。這種方案比較有效,應(yīng)用較多。 002 ~ 34.變速器軸承 變速器軸承常采用圓柱滾子軸承、球軸承、滾針軸承、圓錐滾子軸承、滑動(dòng)軸套等。 變速器第一軸、第二軸的后部軸承以及中間軸前、后軸承,按直徑系列一般選用中系列球軸承或圓柱滾子軸承。 變速器中采用圓錐滾子軸承雖然有直徑較小、寬度較寬因而容量大、可承受高負(fù)荷等優(yōu)點(diǎn),但也有需要調(diào)整預(yù)緊、裝配麻煩、磨損后軸易歪斜而影響齒輪正確嚙合的缺點(diǎn)。擋數(shù)越多,變速器的結(jié)構(gòu)越復(fù)雜,使輪廓尺寸和質(zhì)量加大,而且在使用時(shí)換擋頻率也增高。 擋數(shù)選擇的要求: 。 目前,轎車一般用 4~ 5個(gè)擋位變速器, 貨車變速器采用 4~ 5個(gè)擋或多擋,多擋變速器多用于重型貨車和越野汽車。 傳動(dòng)比范圍的確定與選定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)、汽車的最高車速和使用條件等因素有關(guān)。 三、中心距 A 對中間軸式變速器,中間軸與第二軸之間的距離稱為變速器中心距 A。 中心距越小,輪齒的接觸應(yīng)力越大,齒輪壽命越短。 初選中心距 A時(shí),可根據(jù)下面的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算 3 1m a x geA iTKA ??式中, KA為中心距系數(shù),轎車: KA=~ ,貨車: KA=~ ,多擋變速器: KA=~ 。 g?四、外形尺寸 轎車四擋變速器殼體的軸向尺寸為( ~ )A。 五、齒輪參數(shù) 1.模數(shù)的選取 齒輪模數(shù)選取的一般原則: 1) 為了減少噪聲應(yīng)合理減小模數(shù),同時(shí)增加齒寬; 2) 為使質(zhì)量小些,應(yīng)該增加模數(shù),同時(shí)減少齒寬; 3) 從工藝方面考慮,各擋齒輪應(yīng)該選用一種模數(shù); 4) 從強(qiáng)度方面考慮,各擋齒輪應(yīng)有不同的模數(shù)。 所選模數(shù)值應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 對于轎車,為了降低噪聲,應(yīng)選用 176。 、 16176。 等小些的壓力角。 或 25176。 國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)壓力角為 20176。 。 、 25176。 等,普遍采用 30176。 3.螺旋角 β 齒輪的螺旋角對齒輪工作噪聲、輪齒的強(qiáng)度和軸向力有影響。 試驗(yàn)證明:隨著螺旋角的增大,齒的強(qiáng)度相應(yīng)提高,但當(dāng)螺旋角大于30176。因此,從提高低擋齒輪的抗彎強(qiáng)度出發(fā),并不希望用過大的螺旋角;而從提高高擋齒輪的接觸強(qiáng)度著眼,應(yīng)當(dāng)選用較大的螺旋角。設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力求中間軸上同時(shí)工作的兩對齒輪產(chǎn)生軸向力平衡。 圖 37 中間軸軸向力的平衡 2121tantan rr???斜齒輪螺旋角選用范圍: 轎車變速器: 兩軸式為 20176。 中間軸式為 22176。 貨車變速器: 18176。 4.齒寬 b 齒寬對變速器的軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性、齒輪強(qiáng)度和齒輪工作時(shí)受力的均勻程度等均有影響。但齒寬減少使斜齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)的優(yōu)點(diǎn)被削弱,齒輪的工作應(yīng)力增加。 通常根據(jù)齒輪模數(shù) m( mn)的大小來選定齒寬 b: 直齒: b=Kcm, Kc為齒寬系數(shù),取為 ~ 斜齒: b=Kcmn, K c取為 ~ 嚙合套或同步器接合齒的工作寬度初選時(shí)可取為 ( 2~ 4) m m。 5.齒輪變位系數(shù)的選擇原則 采用變位齒輪的原因: 1) 配湊中心距; 2) 提高齒輪的強(qiáng)度和使用壽命;3) 降低齒輪的嚙合噪聲。高度變位齒輪副的一對嚙合齒輪的變位系數(shù)之和等于零。角度變位系數(shù)之和不等于零。 變位系數(shù)的選擇原則 : 1) 對于高擋齒輪,應(yīng)按保證最大接觸強(qiáng)度和抗膠合及耐磨損最有利的原則選擇變位系數(shù)。 3) 總變位系數(shù)越小,齒輪齒根抗彎強(qiáng)度越低。 為了降低噪聲,對于變速器中除去一、二擋以外的其它各擋齒輪的總變位系數(shù)要選用較小一些的數(shù)值。一、二擋和倒擋齒輪,應(yīng)該選用較大的值。下面以圖 38所示四擋變速器為例,說明分配齒數(shù)的方法。為了求 z z8的齒數(shù),先求其齒數(shù)和 zh ( 32) 計(jì)算后取 zh為整數(shù),然后進(jìn)行大、小齒輪齒數(shù)的分配。一擋大齒輪齒數(shù)用 z7=zhz8計(jì)算求得。 3.確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù) 由式 ( 31) 求出常嚙合傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比 ( 33) 常嚙合傳動(dòng)齒輪中心距和一擋齒輪的中心距相等,即 ( 34) 解方程式 ( 33) 和式 ( 34) 求 z1與 z2,求出的 z z2都應(yīng)取整數(shù);然后核算一擋傳動(dòng)比與原傳動(dòng)比相差多少,如相差較大,只要調(diào)整一下齒數(shù)即可;最后根據(jù)所確定的齒數(shù),按式 ( 34) 算出精確的螺旋角值。用取整數(shù)后的 z z6計(jì)算中心距,若與中心距 A有偏差,通過齒輪變位來調(diào)整。但解此方程組比較麻煩 , 可采用比較方便的試湊法 。 6? 5.確定倒擋齒輪齒數(shù) 圖 38所示的倒擋齒輪 z10的齒數(shù),一般在 21~ 23之間,初選 z10后,可計(jì)算出中間軸與倒擋軸的中心距 A’ 為保證倒擋齒輪的嚙合和不產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)干涉,齒輪 8和 9的齒頂圓之間應(yīng)保持 ,則齒輪 9的齒頂圓直徑 De9應(yīng)為 ( 310) 根據(jù)求得的 De9 ,再選擇適當(dāng)?shù)凝X數(shù)及采用變位齒輪,使齒頂圓 De9符合式 ( 310) 。 )(21 108 zzmA ???ADD ee ???? 9812 89 ???? ee DAD第四節(jié) 變速器的設(shè)計(jì)與計(jì)算 一、齒輪的損壞形式 變速器齒輪的損壞形式主要有:輪齒折斷、齒面疲勞剝落 (點(diǎn)蝕)、移動(dòng)換擋齒輪端部破壞以及齒面膠合。(出現(xiàn)的多) 點(diǎn)蝕 輪齒工作時(shí),一對齒輪相互嚙合,齒面相互擠壓,這時(shí)存在 齒面細(xì)小裂縫中的潤滑油油壓升高,并導(dǎo)致裂縫擴(kuò)展,然后齒面 表層出現(xiàn)塊狀剝落而形成小麻點(diǎn)。 移動(dòng)換擋齒輪端部破壞 用移動(dòng)齒輪的方法完成換擋的低擋和倒擋齒輪,由于換擋時(shí) 兩個(gè)進(jìn)入嚙合的齒輪存在角速度差,換擋瞬間在輪齒端部產(chǎn)生 沖擊載荷,并造成損壞。這種破壞出現(xiàn)較 少。此外,汽車變速器 齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級 別、支承方式也基本一致。因此,用于計(jì)算通用齒輪強(qiáng)度公式更為 簡化一些的計(jì)算公式來計(jì)算汽車齒輪,同樣可以 獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。 w?b tyKKF fw??? 1w?1F 1F gTgT?K ?KfKfKfK輪齒彎曲強(qiáng)度計(jì)算 (1)直齒輪彎曲應(yīng)力 (311) 式中, 為彎曲應(yīng)力 (MPa); 為圓周力 (N), =2 / d; 為計(jì)算載荷 (N , =1) 因?yàn)辇X輪節(jié)圓直徑 d=mz,式中 z為齒數(shù),所以將上述有關(guān)參數(shù) 代入式 (311)后得 (312) 當(dāng)計(jì)算載荷取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩時(shí),一、倒擋 直齒輪許用彎曲應(yīng)力在 400~ 850N/ mm178。 (2)斜齒輪彎曲應(yīng)力 (313) 為圓周力 (N), 為計(jì)算載荷 (N ); ? 為應(yīng)力集中系數(shù), =; ? b 為齒面寬 (mm); ? t 為法面齒距 (mm), t=π ; ? y 為齒形系數(shù),可按當(dāng)量齒數(shù) 在圖 319中 ? 查得; ? 為重合度影響系數(shù), = 將上述有關(guān)參數(shù)代人式 (313),整理后得到斜齒輪彎曲應(yīng)力 為 (314) 當(dāng)計(jì)算載荷 取作用到變速器第一軸上的最大轉(zhuǎn)矩 時(shí), 對轎車常嚙合齒輪和高擋齒輪的許用應(yīng)力在 180~ 350N/ mm178。 nm?K ?Knm3c osnzz ???K ?K??????KyKzmKTgw 3c os2gT maxeT輪齒接觸應(yīng)力 輪齒的接觸應(yīng)力按下式計(jì)算 (315) 為輪齒的接觸應(yīng)力 (N/ mm178。mm); d 為節(jié)圓直徑 (mm); α 為節(jié)點(diǎn)處壓力角 (176。 ); E 為齒輪材料的彈性模量 (MPa); b 為齒輪接觸的實(shí)際寬度 (mm); 、 為主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑 (mm),直齒輪: , ,斜齒輪: ; 、 為主、從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑 (mm)。 maxeTj? 齒輪 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一擋和倒擋 19002022 9501000 常嚙合齒輪 和高擋 1300~1400 650700 /j M Pa?變速器齒輪多數(shù)采用滲碳合金鋼,其表層的高硬度與芯部的高韌性 相結(jié)合,能大大提高齒輪的耐磨性及抗彎曲疲勞和接觸疲勞的能力。 值得指出的是,對齒輪進(jìn)行強(qiáng)力噴丸處理以后,齒輪彎曲疲 勞壽命和接觸疲勞壽命都能提高。 國內(nèi)汽車變速器齒輪材料主要用 20CrMnTi、 20Mn2TiB、 16MnCr 20MnCr 25MnCr5。 三、軸的強(qiáng)度計(jì)算 變速器工作時(shí),由于齒輪上有圓周力、徑向力和軸向力作 用,其軸要承受轉(zhuǎn)矩和彎矩。因?yàn)閯偠炔蛔愕妮S會(huì)產(chǎn)生彎曲變形,破壞了齒輪的正確嚙 合,對齒輪的強(qiáng)度、耐磨性和工作噪聲等均有不利影響。 設(shè)計(jì)階段可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和已知條件先初選軸的直徑,然后 根據(jù)公式進(jìn)行有關(guān)剛度和強(qiáng)度方面的驗(yàn)算。 ? 第一軸花鍵直徑 d( mm)可按下式初選 ?式中: K為經(jīng)驗(yàn)系數(shù), K=~ ; Temax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩( N 3 m a xed K T?(二)軸的強(qiáng)度驗(yàn)算 對齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生的撓度和軸 在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角。 初步確定軸的尺寸以后,可對軸進(jìn)行剛度和強(qiáng)度驗(yàn)算。擋位不同,不僅圓周力、徑向力和軸向力不 同,而且力到支點(diǎn)的距離也有變化,所以應(yīng)當(dāng)對每個(gè)擋位都 進(jìn)行驗(yàn)算。作用在第一軸上 的轉(zhuǎn)矩應(yīng)取 maxeT圖 320 變速器軸的變形簡 ( a)軸在垂直面內(nèi)的變形 圖 320 變速器軸的變形簡 ( b)軸在水平面內(nèi)的變形 軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按 《 材料力學(xué) 》 有關(guān)公式計(jì)算。第一軸常嚙合齒輪副,因 距離支承點(diǎn)近、負(fù)荷又小,通常撓度不大,故可以不必計(jì)算。 cf sf ?E ILbaFfc 322
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