【正文】 及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 6，以及具體的結(jié)構(gòu)計(jì)算 6 6 6 6 7 9 9 9 10 10 12 13 14 15 15. 2齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算 17 19 22 23 23 24 24 25第4章工藝過(guò)程設(shè)計(jì) 26 26 27 28 29結(jié)論 30參考文獻(xiàn) 31致謝 33附錄1程序編程 34附錄2英文翻譯 38第1章緒論取力器是專用汽車的一個(gè)重要部件，是專用汽車實(shí)現(xiàn)其專用功能的動(dòng)力來(lái)源。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，使所設(shè)計(jì)的取力器工作平穩(wěn)可靠，傳動(dòng)效率良好。在確定了基本結(jié)構(gòu)和給定的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上,確定傳動(dòng)比,設(shè)計(jì)兩軸中心距,軸的直徑,進(jìn)一步算得嚙合齒輪的基本參數(shù),進(jìn)而對(duì)齒輪和軸進(jìn)行校核，同時(shí)對(duì)軸承進(jìn)行了選擇。利用斜齒輪，與變速箱中間軸上的斜齒輪嚙合獲得動(dòng)力，由兩直齒輪嚙合，以及接合套，同步器等的應(yīng)用，將力傳遞到輸出軸上。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)的取力器是與CA1061K28L3型載貨汽車變速箱相配合的取力器。取力器一般情況下安裝在變速器上。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要取力器是專用車輛上的重要組成部分，是專用車輛能實(shí)現(xiàn)其專用功能的動(dòng)力來(lái)源。取力器的質(zhì)量好壞，嚴(yán)重影響專用車輛的試用狀況。通常取力器是一種齒輪傳動(dòng)裝置，其主要功用全部或部分的是取出變速器所傳遞的動(dòng)力，或直接將發(fā)動(dòng)機(jī)的功率通過(guò)法蘭和傳動(dòng)軸傳遞到被驅(qū)動(dòng)的工作機(jī)上，使汽車實(shí)現(xiàn)特有的專用功能。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，取力器的動(dòng)力是由變速箱中間軸輸入的。最后，由輸出軸通過(guò)內(nèi)外花鍵配合，將力傳遞到下一級(jí)機(jī)械機(jī)構(gòu)上。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用CAXA繪圖，運(yùn)用MATALAB軟件編程。關(guān)鍵詞：汽車；取力器；同步器；雙聯(lián)齒輪。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，專用汽車涉及的行業(yè)也越來(lái)越廣泛，由于汽車用途的多樣化，要求取力器必須有動(dòng)力輸出裝置[16]。在變速器上安裝各種取力裝置可以滿足各種特種車輛的使用要求。取力裝置的用途頗為廣泛，它可用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車絞盤傳動(dòng)裝置、自卸車、炸藥現(xiàn)場(chǎng)混裝車和汽車起重吊油泵、消防車水泵，以及工程機(jī)械中各種輔助裝置，如空氣壓縮機(jī)、燃油泵、廢料集收器、制冷機(jī)等。目前，取力器的傳遞形式多數(shù)是齒輪傳遞。再經(jīng)另一對(duì)齒輪的嚙合傳遞以及齒輪與軸的配合，將動(dòng)力傳遞出去。最后取力器直齒輪通過(guò)嚙合套與軸相連，將動(dòng)力通過(guò)輸出軸傳遞出去[7]。在汽車取力器中使用最為廣泛。其中以兩軸式結(jié)構(gòu)最為普遍；一軸式結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單；三軸式主要用于輸出有雙速異向用途的取力器，如越野車絞盤取力器；也有原為一軸式或兩軸式后為改變輸出軸旋向而增加一軸新成為兩軸式或三軸式；帶副箱式主要是在原取力器基礎(chǔ)上進(jìn)一步增速或減速，以擴(kuò)展其使用性能；單操縱雙輸出式的兩輸出可同軸也可不同軸，但由同一操縱機(jī)構(gòu)同時(shí)控制；雙操縱雙輸出式的兩輸出可同軸也可不同軸，但由不同的操縱機(jī)構(gòu)獨(dú)立控制。 總體結(jié)構(gòu)：有一軸式、兩軸式、三軸式等幾種形式。 夾心式取力器又稱前夾式取力器或一軸上取力器，系夾在變速箱殼與離合器殼之間并在變速箱一軸上取力的一種多軸齒輪箱，具有傳輸功率大、使用可靠等特點(diǎn)，用在輕、中、重型車底盤上，可改裝消防車和高壓清洗車等車型[14]。第2章取力器概述及基本結(jié)構(gòu)的確定取力器的功用是根據(jù)不同專用車輛，不同行駛條件下提出的要求，將發(fā)動(dòng)機(jī)或變速器傳遞的動(dòng)力部分或全部的提取出來(lái)，作為專用功能的動(dòng)力源。對(duì)取力器的基本要求是[3]：工作可靠，操縱輕便。為減輕駕駛員的疲勞強(qiáng)度，提高行駛安全性，操縱輕便的要求日益顯得重要，這可通過(guò)采用同步器和預(yù)選氣動(dòng)換檔或自動(dòng)、半自動(dòng)換檔來(lái)實(shí)現(xiàn) [7]。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是取力器的中心距。傳動(dòng)效率高。噪聲小。取力器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。與其他結(jié)構(gòu)相比，齒輪傳遞取力器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉，有較高的傳動(dòng)效率，（η=~）[9]，因此在各類汽車上均得到廣泛的應(yīng)用。傳動(dòng)比范圍是取力器低檔傳動(dòng)比與高檔傳動(dòng)比的比值。通常取力器具有一個(gè)擋位，如果有特殊要求的取力器設(shè)置有多個(gè)擋位。在汽車取力器中使用最為廣泛的形式是總體結(jié)構(gòu)：有一軸式、兩軸式、三軸式、帶副箱式、單操縱雙輸出式和雙操縱雙輸出式等幾種形式。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，有三個(gè)備選方案： 方案一：采用三軸式，通過(guò)斜齒輪與變速箱相連，將動(dòng)力引入取力器，再利用齒輪傳遞，通過(guò)輸入軸的斜齒輪與中間軸斜齒輪的配合，中間軸齒輪空套在軸上，傳遞力，僅改變傳遞的方向。最后，輸出軸外部鏈接法蘭，利用法連接傳遞動(dòng)力。方案二：通過(guò)斜齒輪與取力器相連將動(dòng)力引入取力器，同時(shí)，與取力器相連的斜齒輪直接與輸出軸上的齒輪配合。當(dāng)動(dòng)力傳入時(shí)，利用花鍵，將動(dòng)力傳遞到輸出軸。方案三：將與變速箱連接的斜齒輪變?yōu)殡p聯(lián)齒輪。由于是雙聯(lián)齒輪，所以她的兩個(gè)輪齒是同步的。利用直齒輪與輸出軸的直齒輪相配合，將動(dòng)力傳遞到輸出軸的直齒輪上，輸出軸直齒輪通過(guò)接合套與輸出軸鏈接，將動(dòng)力傳遞到輸出軸上。方案一中，由于是三軸傳動(dòng)形式，所占空間尺寸較大，結(jié)構(gòu)形式較為復(fù)雜。而且，整車安排時(shí)也要預(yù)留一定得空間給取力器。方案二相對(duì)于方案一，空間尺寸有所減少，而且各部分零件都得到了充分的引用。對(duì)齒輪的材料要求較嚴(yán)格，制造工藝較復(fù)雜，成本較高。對(duì)于取力器這種成批生產(chǎn)的部件不是很適合。同時(shí)又能解決第二種方案的缺陷。直齒輪與輸出軸上的齒輪配合，將動(dòng)力傳遞到輸出軸上。同時(shí)，在第三種方案中，力由輸出軸向下一機(jī)構(gòu)傳遞時(shí)不用法蘭而是利用了內(nèi)花鍵。綜合考慮，本次設(shè)計(jì)選擇第三種結(jié)構(gòu)布置方案。第3章分析計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，以及具體的結(jié)構(gòu)計(jì)算已知條件：取力器輸出最大轉(zhuǎn)矩700NM。 傳動(dòng)比 [33]初定中心距可用以下公式： [34] 式中：——中心距系數(shù)，— 取——取力器最大轉(zhuǎn)矩，——取力器一擋傳動(dòng)比，i= ——取力器傳動(dòng)效率[3]，求得A=取力器的軸必須有足夠的剛度和強(qiáng)度。；軸的最大直徑d個(gè)支承間距離L的比值，對(duì)中間軸，d/,對(duì)第二軸d/[11]。降低噪聲對(duì)轎車有意義，減輕質(zhì)量對(duì)貨車比較重要。根據(jù)齒輪模數(shù)選用的優(yōu)先原則及本取力器的特點(diǎn)，進(jìn)行模數(shù)的選取，直齒輪為3mm,斜齒輪為4mm[3]。雙聯(lián)齒輪中的斜齒輪 [36] [37] [38] 雙聯(lián)齒輪中直齒輪： m=3. 直齒輪兩嚙合齒輪齒數(shù)和： [39] [310] [311] [37] [38] 直齒輪 m=3?？紤]盡量減少軸向尺寸和質(zhì)量，齒寬應(yīng)小些，但齒輪傳動(dòng)平穩(wěn)性消弱，此時(shí)雖然可以用增加齒輪螺旋角來(lái)補(bǔ)償，但這時(shí)軸承的軸向力增大，使之壽命降低，齒寬窄還會(huì)使齒輪的工作應(yīng)力增加，選用寬些的齒寬，工作時(shí)因軸的變型導(dǎo)致沿齒寬方向受力不均勻并在齒寬方向磨損不均勻。選取斜齒輪的螺旋角應(yīng)注意以下問(wèn)題：首先，增大β角使齒輪嚙合的重合系數(shù)增加，工作平穩(wěn)、噪聲降低。時(shí)，其彎曲強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍驟然上升。且，螺旋角的選取必須與所嚙合的斜齒輪的螺旋角相一致[2]。設(shè)計(jì)時(shí)要求輸入軸上的軸承能夠承受一定的軸向力，其余軸向力有箱體承擔(dān)。斜齒輪的螺旋角可在下面提供的范圍內(nèi)選用：中型專用汽車取力器為18176。[4]。壓力角較小時(shí)，重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)可提高輪齒的抗彎強(qiáng)度和表面接觸強(qiáng)度。，嚙合套或同步器取30186。采用變位齒輪，除了避免齒輪產(chǎn)生干涸，根切和配湊中心距外，還因?yàn)槿×ζ鞑煌瑱n位的齒輪在彎曲強(qiáng)度、接觸強(qiáng)度、耐磨及抗膠合能力等方面有不同的要求，采用齒輪變位就能分別兼顧。對(duì)于本次設(shè)計(jì)，當(dāng)直齒輪17時(shí)，采用正變位，和它相嚙合的齒輪則采用負(fù)變位。而不根切的最小變位系數(shù)ξmin分別為： [315]式中：——齒頂高系數(shù)。時(shí)采用非變位齒輪，變位系數(shù)[17]使降低汽車取力器噪聲和百公里油耗、消除換檔沖擊、延長(zhǎng)齒輪和傳動(dòng)系壽命,實(shí)現(xiàn)可靠平穩(wěn)迅速而又輕便的換檔,汽車取力器普遍采用了同步器。同步器的工作原理：在變速瞬間,取力器的輸入端和輸出端的轉(zhuǎn)速都在變化著,輸出端與汽車整車相連其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J出相當(dāng)大,換檔作用時(shí)間較短,可認(rèn)為在換檔的瞬間輸出端轉(zhuǎn)速是恒定的。通過(guò)同步器使將要嚙合的齒輪達(dá)到一致的轉(zhuǎn)速而順利嚙合[10]。取力器的換擋操作，尤其是從高擋向低擋的換擋操作比較復(fù)雜，而且很容易產(chǎn)生輪齒或花鍵齒間的沖擊。同步器有常壓式和慣性式。慣性式同步器是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步的，在其上面設(shè)有專設(shè)機(jī)構(gòu)保證接合套與待接合的花鍵齒圈在達(dá)到同步之前不可能接觸，從而避免了齒間沖擊[11]。鎖止角與錐面在設(shè)計(jì)時(shí)已作了適當(dāng)選擇，錐面摩擦使得待嚙合的齒套與齒圈迅速同步，同時(shí)又會(huì)產(chǎn)生一種鎖止作用，防止齒輪在同步前進(jìn)行嚙合。在同步階段中摩擦力矩隨著錐面角α的減小而增大,為了增大同步器的容量,錐面角α應(yīng)盡量取小值。 鎖銷式同步器。為了破壞被同步齒輪內(nèi)錐面上的油膜，增大摩擦力矩，同步環(huán)錐面上需車制螺紋，并在螺紋垂直方向開(kāi)設(shè)排油槽，油槽的大小及數(shù)量應(yīng)根據(jù)同步環(huán)錐面直徑來(lái)確定。同步環(huán)螺紋齒頂寬對(duì)摩擦系數(shù)的影響較大，在設(shè)計(jì)時(shí),～，螺紋牙形角為50176。同步環(huán)錐面直徑和寬度的確定在中間軸結(jié)構(gòu)允許的情況下，為了增大錐面間的摩擦力矩,縮短同步時(shí)間,同步環(huán)錐面直徑應(yīng)盡量取大值。同步環(huán)的材料同步環(huán)的材料采用銅合金，精鍛成型后進(jìn)行機(jī)加工，其強(qiáng)度高，耐磨性好。同步器鎖止角的確定要使同步環(huán)在同步階段中鎖止，必須滿足鎖止條件[3]:tanβ≥R錐μR鎖sinα?！?5176。同步器鎖差的確定由于同步器鎖銷差大換檔沉，鎖銷差小換檔輕便，所以應(yīng)選擇合適的鎖銷差，～。鎖銷孔的直徑應(yīng)根據(jù)鎖銷的最大直徑來(lái)確定，鎖銷孔兩端的倒角應(yīng)與鎖銷的倒角一致。齒套接合齒的設(shè)計(jì)同步器齒套接合齒的模數(shù)、齒數(shù)應(yīng)根據(jù)所傳遞的最大扭矩來(lái)確定。同步時(shí)間同步器工作時(shí)，要連接兩個(gè)部分達(dá)到同步器的時(shí)間越短越好。現(xiàn)在，市場(chǎng)上常用的軸承有，深溝球軸承，角接觸球軸承，圓錐棍子軸承，圓柱滾針軸承，調(diào)心軸承，圓柱軸承，調(diào)心滾子軸承，推力球軸承等多種形式。本次設(shè)計(jì)對(duì)于軸承的選擇，考慮到了該軸承所處位置的，直徑，空間大小以及受力情況。最終由箱體來(lái)承受齒輪傳動(dòng)所產(chǎn)生的徑向力與軸向力。所以選用據(jù)角接觸球軸承7027AC[4]，完全滿足設(shè)計(jì)所需。所以選用滾針軸承NA6907。軸承的選用應(yīng)符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的系列，同時(shí)包括軸的直徑，但應(yīng)以齒輪作為選取軸承的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檩S承是標(biāo)準(zhǔn)件。取力器操縱機(jī)構(gòu)的功用是使駕駛員能夠根據(jù)道路情況，專用車輛的使用功能準(zhǔn)確可靠的掛上或斷開(kāi)取力器得了連接，使專用車能夠有效地發(fā)揮其專業(yè)功能。用于機(jī)械式取力器的操縱機(jī)構(gòu)，常見(jiàn)的是由變速桿、撥塊、撥叉、變速叉軸及互鎖、自鎖和空擋鎖裝置等主要件組成，并依靠駕駛員手力完成鏈接、斷開(kāi)或退到空擋工作，稱為手動(dòng)換擋取力器[14]。在振動(dòng)等條件影響下，操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)保證取力器不自行掛擋或自行脫擋。為了防止汽車在不需要取力器工作時(shí)誤掛上檔，取力器應(yīng)該設(shè)有一個(gè)空檔鎖的裝置。當(dāng)取力器的安裝位置距離駕駛員較遠(yuǎn)，情況較復(fù)雜的情況下，我們可以采用電控操縱機(jī)構(gòu)，將取力器的撥叉軸上安裝有電信號(hào)控制的模塊，模塊的另一端通過(guò)電線，與取力器儀表盤相連接，可以通過(guò)接觸儀表盤發(fā)出電信號(hào)來(lái)控制模塊，再由模塊控制與之相連的撥叉軸的動(dòng)作，來(lái)控制取力器的接通和斷開(kāi)。對(duì)于取力器安裝位置距離駕駛員較遠(yuǎn)，但是空間位置關(guān)系不是十分復(fù)雜的情況下，也可以采用氣動(dòng)控制操縱機(jī)構(gòu)。當(dāng)取力器布置在駕駛員座椅附近，可以將變速桿直接安裝在取力器上，并依靠駕駛員手力來(lái)改變變速桿進(jìn)而直接完成換擋功能的手動(dòng)換擋取力器，稱之為直接操縱取力器。近年來(lái)，單軌式操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)用較多，其優(yōu)點(diǎn)是減少了變速叉軸，各擋同用一組自鎖裝置，因而使操縱機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化，但它要求各擋換擋行程相等[15]。取力器自鎖、互鎖、空擋鎖裝置：自鎖裝置：掛擋后應(yīng)保證結(jié)合套于與結(jié)合齒圈的全部套合（或滑動(dòng)齒輪換擋時(shí)，全齒長(zhǎng)都進(jìn)入嚙合）。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。當(dāng)撥叉軸位置處于空擋或某一擋位置時(shí)，鋼珠壓在凹坑內(nèi)?；ユi鎖裝置 ：當(dāng)中間換擋撥叉軸移動(dòng)掛擋時(shí)，另外兩個(gè)撥叉軸被鋼球瑣住?？論蹑i裝置 ：當(dāng)換擋桿下端向空擋撥叉軸移動(dòng)時(shí)，必須壓縮彈簧才能進(jìn)入空擋撥叉軸上的撥塊槽中。取力器箱體主要是采用鑄鐵進(jìn)行鑄造。內(nèi)壁尺寸的大小要根據(jù)取力器內(nèi)部結(jié)構(gòu)，各組成關(guān)系，以及各個(gè)組成零件的相對(duì)位置關(guān)系來(lái)確定[11]。mm===46mm==57. 72mm [319]= 所以的接觸強(qiáng)度合格（2） 一軸雙聯(lián)齒輪直齒輪校核 b=21mmm=3mmmm=======