某型汽車手動(dòng)變速箱的仿真設(shè)計(jì)

1、1緒論1.1研究的意義現(xiàn)代汽車一般采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)提供動(dòng)力，而汽車在起步、加速、上坡 等等過程中，其需要的扭矩和速度都在發(fā)生很大的變化， 但是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn) 速變化范圍較小，另外，發(fā)動(dòng)機(jī)是只能是朝著一個(gè)方向，不能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)倒檔功能， 所以一個(gè)性能好的發(fā)動(dòng)機(jī)必須配備性能優(yōu)良匹配的變速器才能使車輛的性能很 好的體現(xiàn)出來，變速器的主要功能為：(1) 在復(fù)雜工況下，通過改變汽車傳動(dòng)比，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速發(fā)生改變，使發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)刻處于最有利的工況下工作；(2) 實(shí)現(xiàn)汽車的倒退行駛；(3) 可以中斷動(dòng)力傳輸。隨著近年來車輛密度的不斷增大，車輛對(duì)操作性、動(dòng)力性，經(jīng)濟(jì)性，環(huán)保等 方面的要求

2、越來越高，這些都離不開變速器技術(shù)方面的發(fā)展，研究與發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)配， 工作效率高，操作方便，工作可靠的變速器的意義就十分重大了。1.2變速器的分類和發(fā)展趨勢(shì)1. 手動(dòng)變速器手動(dòng)變速器，駕駛者通過操作變速箱操作桿來控制不同齒輪組的嚙合，根據(jù)不同道路行駛工況下汽車速度和扭矩的大小，通過換擋操作桿控制軸上的不同大 小齒輪的嚙合，從而得到不同的轉(zhuǎn)速比，使發(fā)動(dòng)機(jī)在有利的工況下工作。由于鎖 止機(jī)構(gòu)和互鎖機(jī)構(gòu)的作用，駕駛?cè)嗽趽Q擋時(shí)，必須要先踩下離合器踏板，而在變 速箱處于某一檔位下工作時(shí)，不能自動(dòng)跳到另一檔位。手動(dòng)擋汽車對(duì)駕駛?cè)笋{駛 技術(shù)要求較高，但其對(duì)汽車的操縱感強(qiáng)，更有駕駛的樂趣，而且相對(duì)而言更加省 油一點(diǎn)。

3、手動(dòng)變速箱根據(jù)檔位可以分為四檔， 五檔變速箱等等，現(xiàn)在市場(chǎng)上常見 的手動(dòng)變速箱是中間軸式五檔變速箱。2. 自動(dòng)變速器自動(dòng)變速器可以根據(jù)節(jié)氣門踏板的變化自動(dòng)進(jìn)行變速， 不需要人為操縱變速 桿的動(dòng)作，減少了駕駛?cè)碎_車途中的很多頻繁的換擋操作， 它是通過液壓油路控 制對(duì)應(yīng)的行星齒輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行變速。目前市場(chǎng)上最常見的自動(dòng)變速器是液力自動(dòng)變速器。3. 無級(jí)變速器無級(jí)變速器的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，小巧，它可以使傳動(dòng)比任意自由改變，實(shí)現(xiàn)無級(jí)變 速，它能克服突然換擋，節(jié)氣門反應(yīng)慢、油耗高等缺點(diǎn)。4. 手動(dòng)/自動(dòng)變速器手自一體變速器首先在保時(shí)捷車型上應(yīng)用，它可使高性能跑車不必受限于傳 統(tǒng)的自動(dòng)檔束縛。此型車在其檔位上設(shè)有“

4、+”、“- ”選擇檔位。在D檔時(shí)，可像 手動(dòng)擋一樣自由變換檔位。手自一體變速系統(tǒng)可以使用手動(dòng)檔來提供駕駛樂趣， 使用自動(dòng)檔減輕操作量，減少駕駛疲勞。5. 雙離合變速器DSG變速器，由兩組離合器相互配合共同控制發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力的傳輸，不會(huì)再駕 駛者換擋時(shí)產(chǎn)生動(dòng)力短暫中斷的現(xiàn)象，結(jié)合了手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器兩者的優(yōu) 點(diǎn)，既節(jié)油、駕駛舒適又滿足駕駛的運(yùn)動(dòng)感要求。1. 鑒于國(guó)內(nèi)的經(jīng)濟(jì)狀況，手動(dòng)檔變速器，自動(dòng)檔變速器都有很大的發(fā)張的空 間。2. 鑒于國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的多樣性，各種變速器都有其發(fā)展的空間，在某個(gè)領(lǐng)域內(nèi)占 據(jù)自己一定的市場(chǎng)。3. 從長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展的角度看，雙離合變速器結(jié)合了手動(dòng)變速器和自動(dòng)變速器各自 的優(yōu)點(diǎn)，其

5、技術(shù)值得我國(guó)大力研究。1.3本課題研究?jī)?nèi)容本文首先在了解手動(dòng)變速器的主要零部件及其工作原理的情況下，首先對(duì)變速箱的軸、齒輪、換擋機(jī)構(gòu)等進(jìn)行布置，然后根據(jù)與該變速箱匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)輸入 的最大扭矩，轉(zhuǎn)速等，確定各個(gè)擋位合適的傳動(dòng)比，通過計(jì)算，定下變速箱的中 心距和軸向尺寸，再對(duì)軸，齒輪等零件的參數(shù)進(jìn)行合理選擇， 使得汽車的動(dòng)力性 和經(jīng)濟(jì)性達(dá)到好的效果，最后對(duì)手動(dòng)變速箱的零件圖進(jìn)行三維繪制，并進(jìn)行裝配， 進(jìn)行操作演示，進(jìn)行仿真分析。2手動(dòng)變速箱的主要參數(shù)選擇2.1基本外部參數(shù)確定此變速箱定于和微型商用車汽車上面的發(fā)動(dòng)機(jī)相配合工作，參考一些商用車 數(shù)據(jù)，暫定該微型商用車的基本參數(shù),其最大轉(zhuǎn)矩169N.M

6、最大功率為60KW發(fā) 動(dòng)機(jī)布置成前置后驅(qū)。2.2手動(dòng)變速器的主要零件型式選擇1. 齒輪型式手動(dòng)變速器的兩種形式主要是直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪。斜齒輪以其運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各類汽車中，本次設(shè)計(jì)中，因?yàn)榈箼n齒 輪實(shí)際工況轉(zhuǎn)速低，承受的轉(zhuǎn)矩小，使用頻率低，故其可選用直齒圓柱齒輪，而對(duì) 于其它齒輪，其工作環(huán)境惡劣，受載復(fù)雜，采用斜齒圓柱齒輪。2. 軸的分析本文設(shè)計(jì)采用中間軸式變速器，第一軸上的小齒輪做成齒輪軸的形式， 中間 軸采用旋轉(zhuǎn)式結(jié)構(gòu)，該軸由前后兩端的滾動(dòng)軸承支承，輸出軸上常嚙合被動(dòng)齒輪 與軸過盈配合。3. 軸承型式第一軸的前端采用向心球軸承，后端用滾針軸承與第二軸連接，第

7、二軸前端 用帶止動(dòng)槽的向心球軸承，后端用向心球軸承，使其能承受向外的軸向力，中間 軸的前后端都用向心球軸承與變速器殼體座相連。最后還需要計(jì)算軸承的壽命， 并對(duì)其進(jìn)行驗(yàn)算。4. 換檔機(jī)構(gòu)的分析倒檔和一檔齒輪采用直齒輪嚙合換擋，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高和同步環(huán)使用壽命 短等問題都廣泛存在同步器中，但同步器可以輕便無沖擊地?fù)Q檔，大幅提高延長(zhǎng) 齒輪傳動(dòng)的壽命，因此對(duì)汽車的性能有著很大的提升，汽車手動(dòng)變速器的換檔機(jī) 構(gòu)廣泛采用同步器的結(jié)構(gòu)型式，3汽車變速器的設(shè)計(jì)3.1變速器總體尺寸和參數(shù)的確定檔數(shù)和各檔傳動(dòng)比手動(dòng)變速器的檔數(shù)范圍可以再 320內(nèi)，手動(dòng)變速箱相鄰檔位之間的傳動(dòng) 比最好在不高于1.8，而高檔相鄰檔位

8、的比值要求更小，因?yàn)槠囆旭倳r(shí)，高 檔的操作更加平凡，這有利于使頻繁操作高檔時(shí)，換擋工作容易進(jìn)行。這里的變速器的擋數(shù)取五擋，在五檔變速器中，五檔為超速擋，四檔為直接 擋，四擋以下的檔位為減速擋。各檔傳動(dòng)比之間按照幾何級(jí)數(shù)變化。參考一般汽車變速器的傳動(dòng)比大小，初步確定各檔傳動(dòng)比值。表3-1各檔傳動(dòng)比檔位一二三四五倒檔傳動(dòng)比3.22.21.51.00.783.2中心距本文選的中間軸式變速箱的中心距是中間軸和第二軸之間的距離，其大小會(huì)影響中間軸和第二軸上的齒輪接觸的面積及受力大小， 從而使輪齒的接觸強(qiáng)度受 到影響。根據(jù)公式：A=Kax（TemaXX i 必耳 g） 1/3（3-1 ）其中：Ka中心距

9、系數(shù)（貨車取8.6-9.6）Temax發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩,取值169牛米I變速器一檔傳動(dòng)比,3.2ng變速器傳動(dòng)效率，0.96計(jì)算可得 A=71.24mm-77.03mm初選中心距 A=75mm變速器的軸向尺寸本設(shè)計(jì)微型商用車手動(dòng)變速器的軸向尺寸可參考中心距的大小來初定其數(shù)據(jù): 四檔：（2.2-2.7） A 五檔：（2.7-3.0） A 六擋：（3.0-3.4）A因此，五檔變速器的軸向尺寸大致為202.5mm-225mm3.2齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪參數(shù)的確定1. 模數(shù)和壓力角根據(jù)齒輪所受載荷的大小，參考機(jī)械設(shè)計(jì)直齒輪和斜齒輪的取值，所有 斜齒輪的模數(shù)均取 m =4。標(biāo)準(zhǔn)壓力角取國(guó)標(biāo)規(guī)定的20，所以變速

10、器齒輪的壓力 角普遍采用20。2. 螺旋角及變位系數(shù)變速器斜齒輪的螺旋角一般為10-30，取值24。設(shè)計(jì)時(shí)，可以使中間軸上的 斜齒輪采用右旋，另外兩邊齒輪采用左旋，兩者相互抵消。3. 齒寬b斜齒:b=Kcm, Kc為齒寬系數(shù)，取4.58 直齒:b=Kcm, Kc取為6.08.5 ;均可取值為7。4. 各檔齒輪齒數(shù)的分配圖3-1變速器傳動(dòng)方案示意圖(1) 一檔齒輪齒數(shù)計(jì)算iZ2Z9(3-2)(3-3i1Z1Z102Acos Zh m求得 Zh=34,去 Z9=21,則 Z10=13確定常嚙合傳動(dòng)齒輪副的齒數(shù)：由上式求出常嚙合傳動(dòng)齒輪的傳動(dòng)比Z2/Z1=2.17常嚙合傳動(dòng)齒輪的中心距與一擋齒輪的中

11、心距相等，即2AcosZi Z2mnZ2+Z1=34.3取整得 z仁 11,Z2=23,ii=3.38。(2) 前進(jìn)檔齒輪齒數(shù)Z7Zi2Z2Z7+Z8=2ACOSB/m=34.3由上可得取整得：Z7=18,Z8=16同理依次可以求得其他齒輪的齒數(shù)：Z3=9,Z4=25,Z5=14,Z6=20。(3) 倒檔齒輪齒數(shù)的分配計(jì)算倒擋齒輪 Z13初選 Z13=21,Z12=14,取 Z11=11,貝n 1A m Z12 乙370mm212 和11的之間應(yīng)保持0.5mm以上的間隙，則齒輪11的齒頂圓直徑應(yīng)該為:D e12De11八0.5A22De112ADe12 1 85mmZnDe11219.25mm

12、m計(jì)算倒擋軸和第二軸的中心距A - m Z12 Z13 80mm 2計(jì)算倒擋傳動(dòng)比：Z2ZI3Z11Z1Z12Z13變速器齒輪損壞的主要形式及原因輪齒折斷：齒輪在沖擊載荷、重復(fù)載荷日復(fù)一日的作用下，齒輪出現(xiàn)疲勞裂 痕，漸漸地?cái)U(kuò)大，最后發(fā)生折斷，這種斷裂形式在變速器抵擋齒輪中比較常見， 因?yàn)槠潺X數(shù)少，齒根強(qiáng)度較弱。齒面點(diǎn)蝕：節(jié)圓頂部齒面長(zhǎng)期在脈動(dòng)的接觸應(yīng)力作用下會(huì)產(chǎn)生大量小麻點(diǎn)。 齒輪長(zhǎng)期在接觸應(yīng)力的作用下，產(chǎn)生一些裂紋，又在齒輪嚙合工作時(shí)的相互擠壓 作用，裂紋脫落，產(chǎn)生好多小麻點(diǎn)。齒面膠合：一些高速重載齒輪，齒輪之間的受力太大，或者速度太快，使齒 輪產(chǎn)生高溫，破壞了齒輪之間的潤(rùn)滑油膜，從而使得

13、嚙合的齒輪齒面與齒面之間 產(chǎn)生相互粘結(jié)在一起。齒輪的材料：變速器齒輪受力條件復(fù)雜，經(jīng)常在各種交變載荷，靜載荷等惡 劣條件下工作，其材料必須符合相關(guān)強(qiáng)度和硬度標(biāo)準(zhǔn)，其材料多采用滲碳合金鋼， 并經(jīng)過相關(guān)熱處理，使其各種性能達(dá)到相關(guān)要求。變速器齒輪強(qiáng)度校核計(jì)算汽車變速器齒輪強(qiáng)度可以由以下公式求得：計(jì)算各軸轉(zhuǎn)矩：輸入軸 T1=Temax 離承=169X 99宓 96%=60.62N.m中間軸 T2=Ti 承齒i2 1=160.62 X 0.96 X 0.99 X23/1 仁319.18N m輸出軸1 擋T31T2承齒i910=319.18 X 0.96X 0.99X21/13=634.27N. m2

14、擋T32承齒i78=319.18 X 0.96X 0.99X18/16=341.27N m3 擋T33T2承齒i56=319.18 X 0.96X 0.99X14/20=212.34N m5 擋T35T2承齒i35=319.18 X 0.96X 0.99X9/25=109.21N. m倒擋T倒 T2 承齒i11 12=319.18 X 0.96 X 0.99 X 1.斜齒輪的彎曲應(yīng)力(1)直齒輪彎曲應(yīng)力:2TgK Kfm3zKcy(3-4)式中:w彎曲應(yīng)力(MPa；Tg計(jì)算載荷 (N.mm；K 應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取=1.65 ； 齒形系數(shù)如下圖，可以查得：0.190.1(>°

15、%0.22D.20圖3-2齒形系數(shù)圖最大轉(zhuǎn)矩加載到變速器一軸上時(shí)，倒檔直齒輪許用彎曲應(yīng)力取值范圍為:400800MPA如果在雙向交變載荷的作用下可取其下限計(jì)算倒檔齒輪的彎曲應(yīng)力：2TnK Kf加 亍一234.60MPa400 850MPam乙1心力1 2T2K Kfw123- 282.84MPa 400 850MPam Z12Kcy122T； K Kf247.98MPa 400850MPam乙3心力3（2）斜齒輪彎曲應(yīng)力2Tg cos Kw3zmnyKcK式中：Tg 計(jì)算載荷（N.mm；g 法向模數(shù)（mr；Z 齒數(shù)；斜齒輪螺旋角（°）;K 應(yīng)力集中系數(shù)，查表可得：1.50 ;y齒形系

16、數(shù)，Kc 齒寬系數(shù)7.0 ；K 重合度影響系數(shù)，2.0。當(dāng)計(jì)算載荷為最大轉(zhuǎn)矩Temax加載到變速器第一軸上, 和高擋齒輪的許用應(yīng)力的范圍是 180350MPa計(jì)算一擋齒輪9, 10的彎曲應(yīng)力：w92T31 cos K3Z9mny9KcK239.20MPa100 250MPaw102T2 cosK3Z10gy10KcK189.82MPa100 250MPa同理可求得其他斜齒輪的彎曲應(yīng)力(3-5)乘用車常嚙合齒輪計(jì)算9,10齒輪的應(yīng)力：表3-2各檔齒輪彎曲應(yīng)力檔位彎曲應(yīng)力MPa直接擋一檔二檔三檔五檔倒檔1: 104.37MPa<100 250MPa 2: 95.87MPa<100 25

17、0MPa 9: 239.20MPa<100 250MPa 10:189.82MPa<100 250MPa 7: 118.39MPa<100 250MPa 8: 132.19MPa<100 250MPa 5: 117.26MPa<100 250MPa 6: 131.75MPa<100 250MPa 3: 61.56MPa<100 250MPa 4: 64.44MPa<100 250MPa 11:234.60MPa<400850MPa 12:282.84MPa<400850MPa 13:247.98MPa<400850MPa2.輪齒

18、接觸應(yīng)力計(jì)算j 0.4181 1bd cos coszb(3-6)式中:j-輪齒的接觸應(yīng)力（MPa；Tg計(jì)算載荷（N .m）;d 節(jié)圓直徑（mm）;節(jié)點(diǎn)處壓力角（°）;齒輪螺旋角（°）;E齒輪材料的彈性模量（MPa；b齒輪接觸的實(shí)際寬度（mm）；z、 b 主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑（mm）,直齒輪，斜齒輪分別為:z rzsinb h sin zrzsin /cos2b5 sin /cos2、 , 、R-主、從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑（mm）。2彈性模量 E=20.6X 104 N mm，齒寬 b=7X 4=28mm計(jì)算一擋齒輪9, 10的接觸應(yīng)力:T3仁d9 mz9 84mm d&

19、#174; mz° 52mmz10rz10Sin52 si n208.89mm2b9rb9 Sind9sin214.36mmj90.418T31Ebd9 cosz10b9j100.418T2Ebd10 cosz10 b91371.11MPa1900 2000MPa1236.20 MPa 1900 2000 MPa擋數(shù)接觸應(yīng)力MPa一檔9: 1371.11MPa<1900 2000MPa10:1236.20MPa<190（2000MPa二檔7: 1010.97MPa<1300 1400MPa8: 1037MPa<1300- 1400MPa三檔5: 857.49M

20、Pa<1300 1400MPa6: 940.32MPa<130（1400MPa四檔1: 1010.14MPa<1300 1400MPa2: 984.76MPa<1300 1400MPa五檔3: 916.72MPa<1300 1400MPa4: 940.32MPa<1300 1400MPa11:940.32MPa<130（1400MPa倒檔12:940.32MPa<130（1400MPa13:1187.7MPa<190（2000MPa同理可求得其他齒輪的接觸應(yīng)力，如下表表3-3各檔齒輪接觸應(yīng)力3.計(jì)算各個(gè)齒輪的受力一擋齒輪9, 10的受力:F

21、t92T31d992.6513691 .74NFt10坐 2 319.18103 11130.95 Nd1057.35F r10F a10Ft9 tan n13691.71ta n20 /cos24.955496 .31 Ncos 9 10F t10 tan n11130.95ta n20 /cos24.954468.34Ncos 9Ft9 tanFt10 tan109 1013691 .74 tan24.956370 . 02 N齒輪Ft (N)Fr(N)Fa(N)16619.42657.33079.726291.12525.52906.935500.42208.02559.045788.0

22、2323.52692.956876.32760.43199.267234.42904.13365.878595.13450.43998.989043.23630.34207.3913691.75496.36370.01011130.954468.35178.6118399.53057.211130 .95 tan24.955178 .63N9 10表3-4各檔齒輪受力1211399.34149.03.3變速器軸、軸承等零件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.3.1軸類設(shè)計(jì)1. 軸的功用及設(shè)計(jì)要求設(shè)計(jì)汽車速器軸時(shí)主要考慮軸的結(jié)構(gòu)形狀， 直徑長(zhǎng)度，軸上的花鍵形式和尺 寸，最后對(duì)軸的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行校核。2. 初選軸的直徑

23、一軸初選直徑：K 3JTax(3-7)d=22.1225.43mm中間軸跟第二軸初選直徑：d=(0.45-60)A 變速器中心距 A=75mm中間軸最大直徑d=33.75-45mm 第二軸最大直徑d=33.75-45mm軸的支承距離與最大直徑的關(guān)系:第一軸和中間軸：第二軸:1 maxT0.16- 0.182maxL20.180.21故第一軸的支承長(zhǎng) 度為=133.33150.0mm,第二軸的支承受長(zhǎng)度為L(zhǎng)2=238.10 277.78mm,中間軸的支承長(zhǎng)度為 L=277.78 312.5mm。3. 軸的剛度驗(yàn)算分別算出各軸的垂直面撓度，水平面撓度，轉(zhuǎn)角和全撓度。2 2占Fra b2 264Fr

24、a bf c3EIL43 ELd(3-8)fFta第一軸常嚙合齒輪副可以不用計(jì)算，因?yàn)槠渚嚯x支撐點(diǎn)近，負(fù)荷又小，所以 撓度不大。 二軸受力圖：b22 264Fta bs3EIL43 ELd(3-9)Frab b a64Fra b b a3EIL43 ELd(3-10)f . fc2fs20.2mm(3-11)圖3-3二軸受力圖代入公式計(jì)算可得:表3-5二軸各擋齒輪饒度一檔齒輪9二檔齒輪三檔齒輪五檔齒輪753倒檔齒輪11許用值fc0.00840.0330.00640.0310.01590.050.10fs0.0210.08590.0160.0780.04370.100.15F0.0230.092

25、0.0170.0840.0460.2A0.00021-0.0000220.000270.000480.000440.002(3)中間軸受力圖圖3-4中間軸受力圖 代入公式計(jì)算可得：表3-6中間軸各檔齒輪饒度一檔齒輪10二檔齒輪8三檔齒輪6五檔齒輪4常嚙合 齒輪倒檔齒輪12許用值fc0.0310.0330.0490.01330.00340.0130.050.10fs0.0790.08590.0260.03350.00880.0350.100.15f0.0850.920.1350.0360.00940.0370.20.00022-0.0000220.000270.000090.00010.0004

26、50.0024 軸的強(qiáng)度計(jì)算(1) 一軸常嚙合齒輪副，負(fù)荷小，離支點(diǎn)也近，饒度小，可以不要計(jì)算(2) 第二軸的受力分析圖如下：R BRhaFi f理KB1i 斥LikJrk嚴(yán)ME1VIJ圖3-5二軸受力圖由圖可知，因?yàn)橐粰n的饒度最大，所以只要校核一檔時(shí)的強(qiáng)度。a.求水平面內(nèi)支反力Rha、Rhb和彎矩Me(3-12)(3-13)由以上兩式可得FU=9338.01N,Rhb =4353.73N，MHc=-906.88N.mb.求垂直面內(nèi)支反力R/A、R/B和彎矩MVcRha + Rhb = Ft9Rha LiRhb L2(3-14)(3-15)RA + R/B = Fr9丄Fr2L1 F a9d9

27、/bL2求得：R/a=428.58N，R/b=5067.73N, MVe左邊Vc右=482424N.mm按照第三強(qiáng)度理論公式：M JmH mV右 T32 J906.882 482.422 0.6 982.66232M3115.896MPa400MPad；1c.中間軸V5I圖3-6中間軸受力圖 倒檔齒輪跟常嚙合齒輪饒度最大，校核其強(qiáng)度。水平面內(nèi):Rha + Rhb +(3-16)Ft2 LlRhb LFt12(3-17)(3-18)Fr2 L1尹d2F r12 L1L2Rvb L(3-19)由以上兩式可得:FU=-4558.33N，Rhb=13692.32N，MHCMHd垂直平面內(nèi):RVA +

28、RVB = Fr2 + Fr12已知 由第三強(qiáng)度理論公式：505.04NgmMc、M HCM VCnT22md.M HdmVdT22580.34NgmC32Md；641.18MPa400MPa32M"di37.66MPa400MPa軸承與平鍵的選擇與計(jì)算1. 變速器軸承的形式選擇第一軸的前端用向心球軸承，后端用滾針軸承。第二軸前端選用帶止動(dòng)槽的 向心球軸承，后端用向心球軸承，中間軸前后端都選用向心球軸承。2. 變速器軸承的壽命計(jì)算(1) 一軸的計(jì)算fp為考慮載荷性質(zhì)引入的載荷系數(shù)，見機(jī)械設(shè)計(jì)原理與設(shè)計(jì)，取1.2。P fp XFr1 YFa1 23020.188 N軸承壽命Lh：為壽命

29、系數(shù)，對(duì)球軸承=3;對(duì)滾子軸承 =10/3。106 C60n P10610/33250060 1200 23020.18843630.33h> Lh30000h合格二軸的計(jì)算一檔時(shí)傳遞的軸向力最大，按同樣方法計(jì)算可得：6610/3Lh 型 C103580031144.03h> Lh30000h合格。60n P 60 342.86 7819.34(3) 中間軸的計(jì)算初選軸承型號(hào)：由工作條件和軸頸直徑初選中間軸軸承型號(hào)32007,查機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)踐該軸承的Co=592000N, C=432000N e=0.44，預(yù)期壽命Lh =30000ho 按同樣方法計(jì)算可得：106 Cr60n Fr1

30、0660 573.91432005791.7610/343062.43 h> Lh30000h，合格。3.平鍵的選擇和計(jì)算中間軸上選用花鍵，公稱尺寸12 x 6(mm), L=56mm d=40mmT2 T1 n ni2 12T 空 dkl dkl其中，I為鍵的工作長(zhǎng)度,A型，匸L-b (mm ,k為鍵與輪轂的接觸高度，平鍵 k=0.4h (mrh；2T21.5dkL2 3191801.5 40 2.4 5679.16滿足強(qiáng)度要求3.4同步器的設(shè)計(jì)同步器可以使變速器輕便無沖擊地?fù)Q檔， 大幅提高延長(zhǎng)齒輪傳動(dòng)的壽命，提 高汽車動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性，故廣泛的應(yīng)用在各類汽車的換擋機(jī)構(gòu)中， 除倒檔和

31、 一檔齒輪受力情況簡(jiǎn)單，直接用直齒輪換擋，其他檔位都裝用同步器換擋。同步環(huán)結(jié)構(gòu)參數(shù)及尺寸的確定:圖3-7同步環(huán)的結(jié)構(gòu)D分度圓直徑© 同步環(huán)大端直徑a同步環(huán)錐面角B同步環(huán)錐面寬由圖可推算出：© =2R 錐+BX tg a; D=© /0.8 0.85 ; B= (0.25 0.40 ) R 錐。目前應(yīng)用最多的是鎖環(huán)式同步器，其基本尺寸選擇：1. 摩擦系數(shù)ys推薦采用0.10,故錐面角a 一般可取6°7° 30'。對(duì)于摩 擦力矩較大的多錐面同步器，錐面角可取適當(dāng)加大，取8°或8° 30'。2. 同步環(huán)的幾個(gè)結(jié)構(gòu)尺

32、寸：R錐和W的取值受到變速器齒輪中心距和相關(guān)結(jié)構(gòu)空間的限制。在許可范圍內(nèi)的情況下，摩擦錐面的平均半徑R錐和同步錐環(huán)的徑向厚度 W的大小的選擇應(yīng)該越大越好。(2) B的取值同步錐環(huán)的工作面寬度B大時(shí)會(huì)影響同步器軸向尺寸加大，但錐環(huán)為散熱和 耐磨損能否提供足夠大的錐面面積與其寬度大小有著直接關(guān)系。一般在設(shè)計(jì)時(shí)， R錐與B成正比關(guān)系所以R錐越大時(shí)B也要相應(yīng)的越大些。具體取值可以參考經(jīng) 驗(yàn)公式：B( 0.250.40) R錐。(3) 同步錐環(huán)內(nèi)錐面上的螺紋線要求一般推薦螺紋頂寬為0.0250.10 ;螺距取0.60.75 ;螺紋角取60°,螺紋 深取0.250.40。3.5箱體的設(shè)計(jì)箱體材料

33、與毛坯種類材料HT200勺選箱是根據(jù)減速器的工作環(huán)境而選擇的， 因?yàn)槠滂T造箱體的剛 性、外形有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，采用鑄造工藝以獲得毛坯還易進(jìn)行切削加工，吸震和除 噪。箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸的計(jì)算表3-7箱體的主要結(jié)構(gòu)尺寸名 稱 符號(hào)減速器型式及結(jié)構(gòu)尺寸箱座壁厚0.25a 38,取10箱蓋壁厚10.25a 3 8,取10箱體凸緣厚度b、b、b2箱座 b 1.515,箱蓋 b, 1.515箱底 b22.525箱座加強(qiáng)筋厚 度mm0.858.5箱蓋加強(qiáng)筋厚 度地腳螺釘直徑m1m10.85 17.23dfd f0.036a 1214.7 取 M16地腳螺釘數(shù)目na250, n 4軸承旁連接螺栓直徑did10.7

34、5df 取 M18箱蓋、箱座連 接螺栓直徑d2d205df 取M8 17.338.665,取 M軸承該螺釘直d3、nd3& n 4 表 9 9徑、數(shù)目 軸承蓋外徑軸承外徑DiD172 (5 5.5)df；D觀察孔蓋螺釘 直徑d4d4°.3df 取°617.335.199,取 M相蓋相座連接螺栓直徑d2d2(0.5 0.6)df取M84手動(dòng)變速箱主要零件的三維仿真設(shè)計(jì)手動(dòng)變速箱的零件包括軸，齒輪，同步器，花鍵，軸承等等，由于軸和齒輪的工作條件最為惡劣，復(fù)雜，故對(duì)其進(jìn)行三維仿真分析。4.1軸類零件的三維設(shè)計(jì)圖4-1 輸入軸具體操作步驟如下：用旋轉(zhuǎn)指令，得到大概的一軸圖形

35、，然后第二個(gè)階梯面， 反向拉伸去除上面的殼，在用陣列指令，均勻得到如圖的矩陣特性，然后再裝配 一軸的常嚙合齒輪，創(chuàng)建一軸的結(jié)合齒部分，裝配到一軸上面。圖4-2中間軸具體操作步驟如下：先用選擇指令，得到大概的中間軸三維圖形，然后選擇 最右邊圓形面，對(duì)其繪制矩形的掃描剖面，使用拉伸指令，設(shè)置剪切方向垂直軸 表面向內(nèi)，得到一個(gè)除殼的剪切特性，再用陣列指令，選中上一步得到的剖面掃 描特性，得到如圖所示的陣列特征，同理，其他圓柱面上的陣列特征都可以繪制 出來。圖4-3 輸出軸具體操作步驟如下：輸出軸的三維建模就更加簡(jiǎn)單了，先用旋轉(zhuǎn)指令得到大概的輸出軸三維圖形，然后對(duì)最大的圓柱面選擇拉伸指令， 先選擇基準(zhǔn)圓，繪制梯形的掃描剖面，設(shè)置剪切方向垂直軸表面向內(nèi)，得到一個(gè)除殼的剪切特性，再用陣列指令，得到如圖所示的陣列特性。圖4-4倒檔軸倒檔軸是軸里面結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單的，直接選擇旋轉(zhuǎn)命令，確定選擇中心線，直接 旋轉(zhuǎn)得到如圖所示倒檔軸的三維模型。4.2齒輪的三維仿真設(shè)計(jì)圖4-5直齒輪圖4-6斜齒輪4.3變速器三維裝配總成在proe軟件，點(diǎn)擊新建，點(diǎn)擊裝備體，確定。選擇插入零部件，點(diǎn)擊 瀏覽，彈出對(duì)話框，選擇要裝備的