机械式变速箱传动机构设计.doc
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1、机械变速箱传动机构设计姓 名: 学 号: 系部名称: 汽车工程系 班 级: 指导老师: 职 称: 教授 设计初始数据:(方案二)学号:23最高车速:=110-23=87Km/h 发动机功率:=66-23/2=54.5 转矩:=210-233/2=175.5Nm 总质量:ma=4100-232=4054Kg转矩转速:nT=2100r/min车轮:R16(选205/55R16) rR=162.5410/2+0.55205=315.95mm1.1.1 变速器各挡传动比的确定初选传动比:设五挡为直接挡,则=1 = 0.377 式中: 最高车速 发动机最大功率转速 车轮半径 变速器最小传动比 主减速器传
2、动比/ =1.42.0 即=(1.42.0)2100=29404200r/min =9549 (转矩适应系数=1.11.3)所以,=9549=3118.33685.3r/min 由上述两两式取=3400 r/m =0.377=0.377=4.65双曲面主减速器,当6时,取=90%轻型商用车在5.08.0范围,=96%, =90%96%=86.4%最大传动比的选择:满足最大爬坡度。根据汽车行驶方程式 (1.1) 汽车以一挡在无风、沥青混凝土干路面行驶,公式简化为 (1.2) 即,式中:G作用在汽车上的重力,汽车质量,重力加速度,=40559.8=39739N;发动机最大转矩,=192N.m;主减
3、速器传动比,=4.402传动系效率,=86.4%;车轮半径,=0.316m;滚动阻力系数,对于货车取=0.02;爬坡度,取=16.7=5.5.45 满足附着条件。 在沥青混凝土干路面,=0.70.8,取=0.7即=7.715 由得5.457.715;又因为轻型商用车=5.08.0;所以,取=5.7 。其他各挡传动比的确定: 按等比级数原则,一般汽车各挡传动比大致符合如下关系:式中:常数,也就是各挡之间的公比;因此,各挡的传动比为:,=1.545所以其他各挡传动比为:=5.7, =3.68,=2.387,=1.545,=1为了减少高档较大的冲击力,高档的传动比应该比较接近,。1.1.2 中心距A
4、初选中心距时,可根据下述经验公式 (1.3) 式中:变速器中心距(mm);中心距系数,商用车:=8.69.6;发动机最大转矩(N.m);变速器一挡传动比,=5.7;变速器传动效率,取96% ;发动机最大转矩,=192N.m 。 则,=84.348594.1564初选中心距=90m。1.2 齿轮参数1、模数对货车,减小质量比减小噪声更重要,故齿轮应该选用大些的模数;从工艺方面考虑,各挡齿轮应该选用一种模数。啮合套和同步器的接合齿多数采用渐开线。由于工艺上的原因,同一变速器中的接合齿模数相同。其取值范围是:乘用车和总质量在1.814.0t的货车为2.03.5mm;总质量大于14.0t的货车为3.5
5、5.0mm。选取较小的模数值可使齿数增多,有利于换挡。表1.2.1汽车变速器齿轮法向模数车型乘用车的发动机排量V/L货车的最大总质量/t1.0V1.61.6V2.56.014.014.0模数/mm2.252.752.753.003.504.504.506.00 表1.2.2汽车变速器常用齿轮模数一系列1.001.251.52.002.503.004.005.006.00二系列1.752.252.75(3.25)3.50(3.75)4.505.50根据表1.2.1及1.2.2,齿轮的模数定为4.0mm。 2、压力角理论上对于乘用车,为加大重合度降低噪声应取用14.5、15、16、16.5等小些的
6、压力角;对商用车,为提高齿轮承载能力应选用22.5或25等大些的压力角。国家规定的标准压力角为20,所以变速器齿轮普遍采用的压力角为20。3、螺旋角实验证明:随着螺旋角的增大,齿的强度也相应提高。在齿轮选用大些的螺旋角时,使齿轮啮合的重合度增加,因而工作平稳、噪声降低。斜齿轮传递转矩时,要产生轴向力并作用到轴承上。设计时,应力求使中间轴上同时工作的两对齿轮产生的轴向力平衡,以减小轴承负荷,提高轴承寿命。因此,中间轴上不同挡位齿轮的螺旋角应该是不一样的。为使工艺简便,在中间轴轴向力不大时,可将螺旋角设计成一样的,或者仅取为两种螺旋角。货车变速器螺旋角:1826初选一挡斜齿轮齿轮螺旋角为24,其余
7、挡斜齿轮螺旋角24。4、齿宽直齿,为齿宽系数,取为4.58.0,取7.0;斜齿,取为6.08.5。采用啮合套或同步器换挡时,其接合齿的工作宽度初选时可取为24mm,取4mm。5、齿顶高系数在齿轮加工精度提高以后,包括我国在内,规定齿顶高系数取为1.00。 1.3 各挡齿轮齿数的分配1-一轴常啮合齿轮 2-中间轴常啮合齿轮 3-二轴五挡齿轮 4-中间轴五挡变速器5-二轴四挡齿轮 6-中间轴四挡齿轮 7-二周三挡齿轮 8-中间轴三挡齿轮9-二轴二挡齿轮 10-中间轴二挡齿轮 11-二轴一挡齿轮 12-中间轴一挡齿轮13-二轴倒挡齿轮 14-中间轴倒挡齿轮 15-倒挡中间齿轮图1.3.1变速器传动示
8、意图如图1.3.1所示为变速器的传动示意图。在初选中心距、齿轮模数和螺旋角以后,可根据变速器的挡数、传动比和传动方案来分配各挡齿轮的齿数。应该注意的是,各挡齿轮的齿数比应该尽可能不是整数,以使齿面磨损均匀。1、 确定一挡齿轮的齿数 中间轴一挡齿轮齿数,货车可在12-17之间选用,最小为12-14,取=13,一挡齿轮为斜齿轮。一挡传动比为 (1.4)为了求,的齿数,先求其齿数和, 斜齿 (1.5)=42.286 取=42即=-=42-3=292、对中心距进行修正因为计算齿数和后,经过取整数使中心距有了变化,所以应根据取定的和齿轮变位系数重新计算中心距,再以修正后的中心距作为各挡齿轮齿数分配的依据
9、。=91.94为A=92m对一挡齿轮进行角度变位:端面啮合角 : tan=tan/cos=.398 =21.43 啮合角 : cos=0.932 =21.52变位系数之和 =0.62查变位系数线图得: 计算精确值:A= 计算一挡齿轮9、10参数:分度圆直径 =429/cos24.07=127.004mm =413/cos24.07=56.95mm齿顶高 =3.26mm =2.38mm 式中:=0.015 =0.605齿根高 =3.32mm =4.2mm齿全高 =6.58mm齿顶圆直径 =133.52mm =61.71mm齿根圆直径 =120.4mm =56.95-23.8=48.55mm 当量
10、齿数 =38.16 =17.113、确定常啮合传动齿轮副的齿数(=24)由式(1.3)求出常啮合传动齿轮的传动比 (1.6)=2.56常啮合传动齿轮的中心距与一挡齿轮的中心距相等,即 (1.7) = =42.29由式(1.6)、(1.7)得=11.87,=30.42取整为=12,=31,则:=5.76=5.7对常啮合齿轮进行角度变位:理论中心距 =91.5mm端面压力角 tan=tan/cos=0.387 =21.17端面啮合角 = 变位系数之和 = =0.64查变位系数线图得: 计算精确值:A= 常啮合齿轮数:分度圆直径 =51.35mm =132.65mm齿顶高 =(1+0.45+0.51
11、5)4=3.74mm =(1+0.19+0.515)4=2.7mm 式中:=(92-91.5)/4=0.125 =0.515齿根高 =(1+0.25-0.45)4=3.2mm =(1+0.25+0.19)4=4.24mm齿全高 =6.94齿顶圆直径 =58.83mm =138.05mm齿根圆直径 =44.95mm =124.17mm 当量齿数 =14.69 =37.944、确定其他各挡的齿数(1)二挡齿轮为斜齿轮,模数与一挡齿轮相同,初选=24 (1.8)=1.65 (1.9)=43.22由式(1.8)、(1.9)得=25.29,=17.93取整为=25,=18则,=3.59=3.68对二挡齿
12、轮进行角度变位:理论中心距 =91.5mm端面压力角 tan=tan/cos =21.17端面啮合角 = 变位系数之和 =0.64查变位系数线图得: 0 =0.40 =0.24计算精确值: =20.8二挡齿轮参数:分度圆直径 =106.97mm =77.02mm齿顶高 =2.9mm =3.54mm 式中:=0.515 =0.125齿根高 =4.04mm =3.4mm齿全高 =6.94mm齿顶圆直径 =112.77mm =84.1mm齿根圆直径 =98.89mm =70.22mm 当量齿数 =30.60 =22.03(2)三挡齿轮为斜齿轮,初选=24 (1 (3.11)由式(3.10)、(3.1
13、1)得=27.35,=29.9 取整=27,=29 = =2.4=2.387对三挡齿轮进行角度变为:理论中心距 =91.94mm端面压力角 tan=tan/cos=0.393 =21.72端面啮合角 = 变位系数之和 =0.015查变位系数线图得: =0.05 =0.48-0.3=-0.035计算精确值: 三挡齿轮5、6参数:分度圆直径 =88.71mm =95.28mm齿顶高 =3.165mm =2.91mm 式中:=0.02 =-0.005齿根高 =3.6mm =3.855mm齿全高 =6.51mm齿顶圆直径 =95.04mm =87.57mm齿根圆直径 =81.51mm =101.1mm
14、 当量齿数 =35.53 =38.16(3)四挡齿轮为斜齿轮, (1.12) (1.13) (1.14)由(1.12)、(1.13)、(1.14)得=21.53,=36.12 取整=21,=37则: = =1.47对四挡齿轮进行角度变位:理论中心距 =92.58mm端面压力角 tan=tan/cos=0.387 =21.17端面啮合角 变位系数之和 =-0.18查变位系数线图得: =0.2 =-0.22-0.16=-0.02精确值=四挡齿轮3、4参数:分度圆直径 =66.62mm =177.38mm齿顶高 =3.56mm =2.9mm 式中:=-0.193 =0.013齿根高 =3.15mm
15、=3.81mm齿全高 =6.71mm齿顶圆直径 =73.74mm =123.18mm齿根圆直径 =60.32mm =109.76mm 当量齿数 =24.83 =43.765、确定倒挡齿轮齿数倒挡齿轮选用的模数与一挡相同,倒挡齿轮的齿数一般在2123之间,初选后,可计算出中间轴与倒挡轴的中心距。初选=23,=13,则:=72mm为保证倒挡齿轮的啮合和不产生运动干涉,齿轮12和11的齿顶圆之间应保持有0.5mm以上的间隙,则齿轮11的齿顶圆直径应为 =2924(13+2)1=123mm =2=28.75为了保证齿轮10和11的齿顶圆之间应保持有0.5mm以上的间隙,取=28计算倒挡轴和第二轴的中心
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