產(chǎn)品結(jié)構(gòu)原理課程設(shè)計(jì)A(差速器)(共33頁(yè))

1、 課 程 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書PAGE PAGE - 1 -課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書 課 程 名 稱: 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(jigu)原理課程設(shè)計(jì) 課 程 代 碼: 6004019 題 目:微型汽車變速箱反求設(shè)計(jì)(shj) 學(xué)院(xuyun)(直屬系) : 機(jī)械工程與自動(dòng)化學(xué)院 年級(jí)/專業(yè)/班: 學(xué) 生 姓 名: 學(xué) 號(hào): 指 導(dǎo) 教 師: 陳 守 強(qiáng) 開 題 時(shí) 間: 年 月 日完 成 時(shí) 間: 年 月 日 目 錄摘要(zhiyo)IAbstractII引言(ynyn)III1.任務(wù)分析11.1發(fā)動(dòng)機(jī)主要(zhyo)性能參數(shù)11.2整車主要參數(shù)12.微型汽車變速箱功能分析22.1 微型汽車變速器的功能22.2 微

2、型汽車變速器的位置32.3 功率的傳遞32.4 變速和保證變速的順利進(jìn)行的實(shí)現(xiàn)32.5 各個(gè)檔位的換檔42.6 功能結(jié)構(gòu)圖43.微型汽車變速箱運(yùn)動(dòng)分析63.1 測(cè)量微型汽車車輪直徑63.2 最高車速為120KM時(shí)變速箱的傳動(dòng)比63.3 四檔的傳動(dòng)比的分配63.4 變速箱的最大和最小載狀態(tài)63.5 行駛速度分別為10、20、40、60km/h時(shí)應(yīng)該使用檔位的分析74.微型汽車變速箱的外觀功能分析85.變速箱的拆裝106.微型汽車變速箱結(jié)構(gòu)受力分析136.1 受力最大的時(shí)候各軸的扭矩136.2 各軸的最小直徑136.3 各個(gè)檔位齒輪強(qiáng)度137.微型汽車變速箱結(jié)構(gòu)原理方案反求分析167.1 微型汽車

3、變速箱整體結(jié)構(gòu)及布置方案167.2 微型汽車變速箱具體結(jié)構(gòu)及布置方案反求167.2.1差速器工作過(guò)程與原理167.3 變速器操縱機(jī)構(gòu)裝配工藝流程反求分析 178.微型汽車變速箱關(guān)鍵零部件反求分析 208.1 零件公差反求208.2 零件材料、熱處理反求分析 208.3 變速器主要零部件的結(jié)構(gòu)、功能原理的反求分析208.4 大錐齒輪加工工藝218.5大錐齒輪與行星輪的參數(shù)計(jì)算219.變速器總成(zn chn)裝配22結(jié)論(jiln)23致謝(zh xi)24參考文獻(xiàn)25 摘 要本課程是通過(guò)對(duì)微型汽車變速器的分析，了解它的變速原理、各軸的布局、自鎖與互鎖原理、裝配工藝過(guò)程、潤(rùn)滑方式、同步器的作用(

4、zuyng)和工作原理以及組成、主要零件的熱處理要求、形位公差、表面粗糙度等。通過(guò)分析、利用反求的方法創(chuàng)造出新的微型汽車變速器，具體內(nèi)容有：其軸的布置，同步器的位置，差速器的位置;同步器的作用，組成，工作原理和變速器操縱機(jī)構(gòu)的組成及變位檔的自鎖和互鎖機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理和結(jié)構(gòu)；通過(guò)拆裝變速器了解并編寫操縱的裝配工藝過(guò)程，確定各零件的裝配方法；通過(guò)觀察變速箱的機(jī)構(gòu)形狀，分析其從提高剛度和剛性要求并滿足功能要求和工藝要求而設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)；對(duì)變速箱各軸的結(jié)構(gòu)形狀、結(jié)構(gòu)要素作用進(jìn)行(jnxng)分析，并對(duì)其結(jié)構(gòu)尺寸與軸的功能強(qiáng)度剛度裝配關(guān)系等進(jìn)行了反求；分析變速箱的主要零件材料及熱處理要求、形位公差及箱體和軸的

5、技術(shù)要求等。反求設(shè)計(jì)是創(chuàng)新的重要方法，所以我們通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)(xux)，可以了解和基本掌握這種技術(shù)。反求設(shè)計(jì)就是從有到新，重在創(chuàng)新，創(chuàng)造，借助已有的產(chǎn)品、圖樣、音響等已存在的可感觀的實(shí)物，創(chuàng)新出更先進(jìn)、更完美的產(chǎn)品。關(guān)鍵詞：分析、反求設(shè)計(jì)、創(chuàng)新、差速器 AbstractThis course is the analysis of the micro- car gearbox , understand its shifting principle , the layout of each axis , self-locking and interlocking principle , the

6、assembly process , lubrication, and how they work synchronizer and composed mainly of parts heat treatment requirements , geometric tolerances , surface roughness . Through the analysis , the use of reverse way to create a new mini- car gearbox, the specific contents are: location arranged synchroni

7、zer its axis location differentials ; acting synchronizer , composition , working principle and Transmission Controls structure principle and structure of the composition and organization of self- displacement gear lock and interlock mechanism ; understand and manipulate writing assembly process , i

8、dentify the parts of the assembly method by dismantling the gearbox ; through institutional shape of the observed transmission , analysis from improving its stiffness and rigidity requirements and meet the functional requirements and process requirements and design structure ; structure and shape of

9、 each axis gearbox, to analyze the role of structural elements , and the relationship between its functional strength structural rigidity of the assembly and shaft dimensions , etc. Reverse ; analysis gearbox main parts materials and heat treatment requirements , geometric tolerances and technical r

10、equirements , such as housing and the shaft . Inverse Design is an important way of innovation , so we pass this course , you can understand and master the basic techniques. Reverse design is from there to the new , with the existing products , drawings , audio and other already existing can feel ki

11、nd, innovative more advanced , more perfect product . Keywords: analysis, reverse engineering design, principles of innovation引 言 當(dāng)今世界科學(xué)技術(shù)發(fā)展日新月異，產(chǎn)品的科技含量越來(lái)越高，高新技術(shù)產(chǎn)品已進(jìn)入家庭。世界進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，只有科學(xué)技術(shù)才能興國(guó)。由于(yuy)一些發(fā)達(dá)國(guó)家在計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、人工智能技術(shù)、材料科學(xué)技術(shù)、空間科學(xué)技術(shù)、制造工業(yè)技術(shù)、等領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位，引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)技術(shù)為我所用，是發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)的最佳途徑。我國(guó)是一個(gè)發(fā)展中國(guó)家，科學(xué)技術(shù)

12、相對(duì)落后，投入大量資金去研究發(fā)達(dá)國(guó)家已推向市場(chǎng)的產(chǎn)品或技術(shù)是完全沒(méi)有必要的。這不僅浪費(fèi)資金，也拖延發(fā)展經(jīng)濟(jì)的時(shí)間。而且涉及到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域非常廣泛，我國(guó)也缺少巨額資金去進(jìn)行大面積的科學(xué)研究。因此，引進(jìn)發(fā)達(dá)國(guó)家先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)或先進(jìn)的產(chǎn)品，然后進(jìn)行反求設(shè)計(jì)，仿照或創(chuàng)新設(shè)計(jì)更新的產(chǎn)品，是發(fā)展中國(guó)家發(fā)展國(guó)民經(jīng)濟(jì)的必由之路。特別是在知識(shí)經(jīng)濟(jì)的時(shí)代，反求工程在科技發(fā)展中的地位更為重要。因此，我們要學(xué)習(xí)這門課程，對(duì)微型汽車的變速器進(jìn)行反求分析設(shè)計(jì)。PAGE - 28 -1 任務(wù)分析本次課程設(shè)計(jì)的目的在于進(jìn)一步加強(qiáng)學(xué)生應(yīng)用所學(xué)的專業(yè)理論、知識(shí)以及專業(yè)技能，進(jìn)行獨(dú)立解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。機(jī)械產(chǎn)品功能原

13、理、機(jī)構(gòu)課程設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于掌握典型機(jī)械的功能原理分析方法及分析機(jī)械機(jī)構(gòu)的組成要素和機(jī)構(gòu)功能，掌握結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求及特點(diǎn)(tdin)，豐富學(xué)生的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)知識(shí)，啟發(fā)設(shè)計(jì)思維，通過(guò)實(shí)踐是學(xué)生的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)理論得以鞏固、加深，為今后進(jìn)行機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)打下良好基礎(chǔ)。 1.1 發(fā)動(dòng)機(jī)主要(zhyo)性能參數(shù) 表1-1發(fā)動(dòng)機(jī)型式直立三缸，四沖程水冷汽油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)JL368Q3電噴發(fā)動(dòng)機(jī)汽油牌號(hào)93#氣缸數(shù)量3氣缸直徑68.5mm行程72mm排量796ml氣缸壓縮壓力1.35MPa額定功率26.5KW（5500r/min）最大扭矩60.5N.m（3000-4000r/min）點(diǎn)火順序1-3-2點(diǎn)火提前角上止點(diǎn)錢9

14、度怠速轉(zhuǎn)速900+-50r/min升功率36.93KW/L發(fā)動(dòng)機(jī)凈重75Kg曲軸箱通風(fēng)形式閉式潤(rùn)滑方式壓力潤(rùn)滑冷卻方式水冷電動(dòng)風(fēng)扇式散熱器形式管帶式壓力循環(huán)水泵離心式節(jié)溫器蠟式汽油泵膜片式汽油濾清器濾芯式 1.2 整車主要(zhyo)技術(shù)參數(shù) 表1-2整車尺寸3300 X 1405 X 1410 mm軸距2175輪距1500前輪1215后輪1200車內(nèi)尺寸1740 X 1220 X1170 mm汽車整備質(zhì)量640Kg汽車滿載質(zhì)量950kg乘員數(shù)4人空載175mm滿載150mm最小轉(zhuǎn)彎直徑9600mm接近角28度離去角34度前懸555mm后懸570mm最高車速120Km/h最大爬坡度Tan30%

15、百公里耗油4.5L/100Km30Km/h制動(dòng)距離6m30Km/h制動(dòng)距偏80mm縱向通過(guò)半徑3200mm橫向通過(guò)半徑1100mm前束12mm主銷內(nèi)傾角1220主銷后傾角330車輪外傾角0302 微型汽車變速箱功能分析2.1 微型汽車變速器的功能(gngnng)變速器是改變汽車力矩和轉(zhuǎn)速(zhun s)的機(jī)構(gòu)，其主要功能有：（1）根據(jù)(gnj)汽車在不同的行駛條件下的需要，改變發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的扭矩和轉(zhuǎn)速，使汽車具有合適的牽引力和行駛車速，并同時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)在最有利的工況范圍內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。（2）汽車起步時(shí)，需要較大扭矩來(lái)牽引汽車，加速到一定車速(ch s)。這時(shí)就需要掛在低檔位，輸出扭矩大，轉(zhuǎn)速低。（3）汽車

16、告訴行駛時(shí)，汽車需要的是高轉(zhuǎn)速，因而就需要掛在高檔位，此時(shí)輸出扭矩較小，而轉(zhuǎn)速較高。（4）變速器設(shè)立倒檔，是為了保證汽車能夠倒車。（5）變速器設(shè)立空擋，是為了使發(fā)動(dòng)機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)能夠分開。2.2 微型汽車變速器的位置變速器一般是和發(fā)動(dòng)機(jī)固連在一起的，他的輸出連接差速器。 2.3 功率的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸輸出功率到離合器再由離合器傳遞給變速器輸入軸，通過(guò)變速器改變驅(qū)動(dòng)力矩和轉(zhuǎn)速再傳遞到差速器，受力不同的時(shí)候兩個(gè)車輪所獲得不同的速度，再通過(guò)差速器把動(dòng)力通過(guò)半軸把動(dòng)力傳遞到驅(qū)動(dòng)車輪上。車輪半軸差速器變速箱離合器發(fā)動(dòng)機(jī) 2.4 變速和保證變速的順利進(jìn)行的實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸輸出功率到變速器，變速器的中間軸上有

17、二個(gè)同步器，而每個(gè)同步器都與變速器輸出軸連在一起，并且可以左右滑動(dòng)。每個(gè)同步器共有左、中、右三個(gè)位置，中間不與任何齒輪同步，而左右都可以和齒輪同步，通過(guò)撥叉撥動(dòng)來(lái)控制同步器的左右運(yùn)動(dòng)，與不同的齒輪同步，而四個(gè)齒輪處于常嚙全狀態(tài)，但可以相對(duì)于II軸轉(zhuǎn)動(dòng)，一旦與同步器同步就可帶動(dòng)II軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而通過(guò)撥叉控制同步器與不同的齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)變速。而撥叉機(jī)構(gòu)具有自鎖與互鎖功能，每次變速換檔都會(huì)經(jīng)過(guò)中間位置，即空檔，這樣就保證了變速的順利進(jìn)行。 2.5 各個(gè)(gg)檔位的換檔變速器的換檔操縱機(jī)構(gòu)，其中變速器內(nèi)部一共有三根控制換檔桿，其中每一根桿都有左、中、右三個(gè)位置可供控制，可實(shí)現(xiàn)六個(gè)檔位控制。換檔是通過(guò)換

18、檔桿實(shí)現(xiàn)的，換檔桿縱向有三個(gè)位置，旋轉(zhuǎn)有兩個(gè)位置，從而實(shí)現(xiàn)六個(gè)位置的控制。但是任何(rnh)檔位之間要切換時(shí)都必須先回到中間位置，即空檔位置。而且每個(gè)檔位之間都具有自鎖和互鎖功能，從而實(shí)現(xiàn)不跳檔和脫檔的現(xiàn)象。變速箱的控制操縱方式如下圖：圖2-1變速箱檔位圖 2.6 功能(gngnng)結(jié)構(gòu)圖汽車變速箱系統(tǒng)黑箱圖轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速不同的轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速檔位噪音、熱圖2-2變速箱黑箱圖通過(guò)人工控制操縱手柄將發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的轉(zhuǎn)速和力矩轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌燃?jí)的輸出轉(zhuǎn)速和力矩，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車的不同工況的需求，同時(shí)因摩擦，碰撞等產(chǎn)生熱，噪音等。主軸機(jī)構(gòu)操縱機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)操作噪音熱I檔轉(zhuǎn)速II檔轉(zhuǎn)速III檔轉(zhuǎn)速IV檔轉(zhuǎn)速倒檔轉(zhuǎn)速圖2-3變

19、速箱功能(gngnng)分解圖3 微型汽車變速箱運(yùn)動(dòng)(yndng)分析3.1 測(cè)量微型汽車車輪(ch ln)直徑經(jīng)測(cè)量微型汽車的車輪直徑為D=500mm3.2 最高車速為120KM時(shí)變速箱的傳動(dòng)比由車輪(ch ln)的線速度公式可以(ky)求出總的傳動(dòng)比，則有：3.3 四檔的傳動(dòng)比的分配(fnpi)首先應(yīng)該保證汽車在全部載重后能夠平穩(wěn)的起步，然后是汽車在高速行駛的時(shí)候能夠達(dá)到需要的最高速度。發(fā)動(dòng)機(jī)的功率一定、轉(zhuǎn)速一定的情況下只有通過(guò)減速器的減速作用來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車的平穩(wěn)行駛，根據(jù)資料查的各個(gè)檔位的傳動(dòng)比分配如下表：表3-1一檔二檔三檔四檔3.5852.1661.330.93.4 變速箱的最大和最小載

20、狀態(tài)微型汽車的額定功率時(shí)一定的，則有：根據(jù)上式可知，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率達(dá)到最大且變速箱的檔位最低，即速度最低時(shí)，該軸受到的載荷是最大的；同樣當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的功率達(dá)到了額定功率，變速箱檔位最大，即速度最高時(shí)，該軸的載荷就是最小。根據(jù)傳動(dòng)比可以分析出變速箱中受載荷最大的時(shí)候再是汽車處于一檔的時(shí)候的差速器從動(dòng)軸上；變速箱中受載荷最小的軸是汽車處于四檔的時(shí)候中間軸上。3.5 行駛速度分別為10、20、40、60km/h時(shí)應(yīng)該使用檔位的分析變速箱主減速器的傳動(dòng)比為i：根據(jù)(gnj)速度計(jì)算公式可以計(jì)算出在額定功率( dn n l)下各個(gè)檔位所能夠達(dá)到的最大速度。則有：再通過(guò)最大速度與所要求的速度進(jìn)行比較(bj

21、io)，由于汽車的第四檔穩(wěn)定速。以汽車在行駛的過(guò)程中能夠省油為標(biāo)準(zhǔn)選取合適的檔位行使，則最后選定：10km/h用1檔，20km/h用2檔，40km/h用3檔，60km/s用4檔。4 微型汽車變速箱的外觀功能分析圖4-1分析(fnx)圖1（1）是離合器的分離軸承，它的作用是連接(linji)和斷開發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間運(yùn)動(dòng)和動(dòng)務(wù)，是整個(gè)汽車啟動(dòng)、停止、倒車變速換檔的關(guān)鍵。圖4-2分析(fnx)圖2(2) 是發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電機(jī)的安裝孔，這個(gè)孔是變速箱上一個(gè)很關(guān)鍵的孔。由于啟動(dòng)電機(jī)是通過(guò)齒輪嚙合啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，這就要求這個(gè)孔端面與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的垂直度要求高，同時(shí)孔的中心與發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸之間距離的精度要其很高?？椎拇笮?/p>

22、由啟動(dòng)電機(jī)的形狀所決定。 (3) 是上端蓋的起蓋機(jī)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)(jigu)沒(méi)有什么特別要求,只是要求能夠方便的把上端蓋起開即可。 (4) 是汽車行駛速度(sd)的一個(gè)測(cè)試裝置。 (5) 是一根通氣管，變速箱本身是密閉空間，齒輪在里面高速旋轉(zhuǎn)的時(shí)候會(huì)發(fā)熱升溫，體積會(huì)膨脹，如果(rgu)不排氣減壓，會(huì)破壞變速箱的密封性能。 (6) 是油標(biāo)，同時(shí)也是加油口。 (7) 是離合器的分離操縱手柄。要求能夠進(jìn)行調(diào)整能夠很方便的進(jìn)行離合器的分離，使換檔順利進(jìn)行。 (8) 觀測(cè)和調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間的孔，這個(gè)孔沒(méi)有什么特別的要求，要求能夠看得見(jiàn)連接在發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸上的那個(gè)大齒輪，并且能夠方便的對(duì)其進(jìn)行調(diào)整。使發(fā)動(dòng)機(jī)在

23、修理過(guò)后能夠順利點(diǎn)火。5 變速箱的拆裝圖5-1分析(fnx)圖11)拆下離合器的分離軸承(zhuchng)，用手直接拆下。2)用鉗子拆下離合器擺桿回位彈簧(tnhung)，使擺桿處于自由狀態(tài)。3)用十字螺絲刀將變速箱輸入軸前端蓋十字沉頭螺釘拆下（4顆）并拆下端蓋。并記錄型號(hào)M6x15。(如圖)圖5-2分析(fnx)圖2 注：先用十字螺絲刀預(yù)松1號(hào)2號(hào)螺釘，再預(yù)松3號(hào)4號(hào)螺釘，后在分別松開1、2和3、4螺釘。最后用已取下的螺釘2顆分別插入a，b兩處用作起蓋螺釘，兩處應(yīng)緩慢、均勻受力，使端蓋受力均勻，以不致端蓋在起蓋過(guò)程(guchng)中受損變形。變速箱蓋拆卸(chixi)圖5-3拆卸順序圖注：先

24、用十字螺絲刀預(yù)松1號(hào)2號(hào)螺釘，再預(yù)松3號(hào)4號(hào)螺釘，后在分別松開1、2和3、4螺釘。最后用已取下的螺釘2顆分別插入a，b兩處用作起蓋螺釘，兩處應(yīng)緩慢、均勻受力，使端蓋受力均勻，以不致端蓋在起蓋過(guò)程中受損變形。由于變速箱具有良好的密封性，所以拆卸的時(shí)候一定要均勻合理卸力，保證機(jī)蓋不變形而影響密封性能。首先，按照順序?qū)B接螺釘進(jìn)行(jnxng)預(yù)松,標(biāo)準(zhǔn)為將螺桿旋轉(zhuǎn)半圈，預(yù)松順序?yàn)椋鹤ⅲ簾o(wú)#號(hào)的用梅花扳手(bn shou)預(yù)松，有符號(hào)的用套筒預(yù)松其次，完全(wnqun)松開螺釘，其順序?yàn)椋鹤ⅲ撼?6號(hào)螺釘要用到小零件拾取器外，其余在完全松開的情況下可以直接取下。然后，將取下來(lái)的螺釘都做好記錄所有的

25、螺釘除了17號(hào)是M6的螺釘外，其他的都是M8螺釘，則統(tǒng)一只記錄螺釘?shù)拈L(zhǎng)度。最后，取下變速器上蓋在變速器上下端蓋連接的地方有三個(gè)地方要突出一點(diǎn)。在此處同時(shí)用一字螺絲刀用力撬，則可以把上端蓋松掉，現(xiàn)在就可以取下上端蓋。6 微型汽車變速箱結(jié)構(gòu)(jigu)受力分析6.1 受力最大的時(shí)候(sh hou)各軸的扭矩發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩最大是60.5N，由于發(fā)動(dòng)機(jī)直接(zhji)輸出到變速器的輸入軸，所以變速器的輸入軸受到的最大扭矩，則有：根據(jù)公式可以計(jì)算出中間軸的最大扭矩，中間軸的轉(zhuǎn)速是第一根軸的傳動(dòng)比轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的，則有：同樣可以求出差速器所受到的最大扭矩為，則有：6.2 各軸的最小直徑根據(jù)公式，可以計(jì)算出在最大

26、扭矩的前提下軸的功率p,也就是說(shuō)在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出最大扭矩的時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有達(dá)到額定功率，那么可以計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速下的扭矩,則有：遠(yuǎn)比最大扭矩小，這樣在最大扭矩下求得軸的最小直徑就是該軸的最小直徑，則有各個(gè)軸的最小直徑為：6.3 各個(gè)(gg)檔位齒輪強(qiáng)度變速箱各檔齒輪(chln)材料為:合金鋼(20CrMnTi)。材料強(qiáng)度極限為：。取7級(jí)精度(jn d)。齒輪的彎郵疲勞強(qiáng)度為：齒輪的接觸疲勞強(qiáng)度為： 各齒輪參數(shù)如下：表6-1I檔II檔III檔IV檔齒數(shù)Z43393227螺旋角23933318法面模數(shù)2175齒寬b12121211重合度1.581.481.481.5K2.97524241252571

27、.6761.6651.6351.600.800.720.720.723134294724182040傳動(dòng)比3.5852.1661.330.92332181898941815669565 所以，各檔齒輪(chln)的彎曲疲勞強(qiáng)度為：齒面接觸(jich)疲勞強(qiáng)度為：可見(jiàn)(kjin)，齒輪的強(qiáng)度滿足要求。7 微型汽車變速箱結(jié)構(gòu)原理(yunl)方案反求分析7.1微型汽車變速箱整體(zhngt)結(jié)構(gòu)及布置方案反求圖7-1變速箱原理圖變速箱在汽車中的位置：一般(ybn)安裝于發(fā)動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)橋之前。三軸式變速器的結(jié)構(gòu)方案：第一軸與齒輪做成一體，其前端軸承支承在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)腔的軸承上，軸頸根據(jù)其與殼體之間軸承內(nèi)徑而

28、定，長(zhǎng)度根據(jù)離合器總成軸向尺寸來(lái)定。軸與殼體之間軸承的外徑最好大于第一軸常嚙合齒輪的外徑，以便于裝拆第一軸。第二軸前端通過(guò)軸承安裝在第一軸的常嚙合齒輪內(nèi)腔，其軸徑受齒輪徑向尺寸限制。安裝同步器齒轂的花鍵多采用漸開線花鍵，其定位性能好，承載能力大，花鍵齒短，其小徑相應(yīng)增大，可一提高軸的剛度。此軸上各檔齒輪與軸之間有相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，因此，軸的表面加工精度要求很高。一般情況下，軸上開螺旋油槽，以保證充分潤(rùn)滑。第二軸制成階梯軸，便于安裝齒輪。從受力和合理利用材料來(lái)看，這也是需要的。各截面尺寸要避免相差懸殊。軸上供磨削用的砂輪越程槽產(chǎn)生應(yīng)力集中，易造成軸的折斷。輕型汽車變速器各檔齒輪常用彈性擋圈軸向定位，

29、簡(jiǎn)單，但拆裝不方便。7.2微型汽車變速箱具體結(jié)構(gòu)及布置方案反求7.2.1差速器工作過(guò)程與原理：汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)離合器、變速器、傳動(dòng)軸，最后傳送到驅(qū)動(dòng)橋再左右分配給半軸 驅(qū)動(dòng)車輪，在這條動(dòng)力傳送途徑上，驅(qū)動(dòng)橋是最后一個(gè)總成，它的主要部件是減速器和差速器。減速器的作用就是減速增矩，這個(gè)功能完全靠齒輪與齒輪之間的嚙合完成。汽車差速器是驅(qū)動(dòng)轎的主件。它的作用就是在向兩邊半軸傳遞動(dòng)力的同時(shí)，允許兩邊半軸以不同的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，滿足兩邊車輪盡可能以純滾動(dòng)的形式作不等距行駛，減少輪胎與地面的摩擦。 功能 汽車在拐彎時(shí)車輪的軌線是圓弧，如果汽車向左轉(zhuǎn)彎，圓弧的中心點(diǎn)在左側(cè)，在相同 的時(shí)間里，右側(cè)輪子走的弧線比左側(cè)

30、輪子長(zhǎng)，為了平衡這個(gè)差異，就要左邊輪子慢一點(diǎn)， 右邊輪子快一點(diǎn)，用不同的轉(zhuǎn)速來(lái)彌補(bǔ)距離的差異。 如果后輪軸做成一個(gè)整體，就無(wú)法做到兩側(cè)輪子的轉(zhuǎn)速差異，也就是做不到自動(dòng)調(diào)整。普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng) 左、右車輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。 當(dāng)汽車直行時(shí)，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三 者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。差速器的這種調(diào)整是自動(dòng)的，這里涉及到“最小能耗原理”

31、，也就是地球上所有物體都傾向于耗能最小的狀態(tài)。車輪在轉(zhuǎn)彎時(shí)也會(huì)自動(dòng)趨向能耗最低的狀態(tài)，自動(dòng)地按照轉(zhuǎn)彎 半徑調(diào)整左右輪的轉(zhuǎn)速。當(dāng)轉(zhuǎn)彎時(shí)，由于外側(cè)輪有滑拖的現(xiàn)象，內(nèi)側(cè)輪有滑轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪此時(shí)就會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)方向相反的附加力，由于“最小能耗原理”，必然導(dǎo)致兩邊車輪的轉(zhuǎn)速不同，從而破壞了三者的平衡關(guān)系，并通過(guò)半軸反映到半軸齒輪上，迫使行星齒輪產(chǎn)生自轉(zhuǎn)，使外側(cè) 半軸轉(zhuǎn)速加快，內(nèi)側(cè)半軸轉(zhuǎn)速減慢，從而實(shí)現(xiàn)兩邊車輪轉(zhuǎn)速的差異。驅(qū)動(dòng)橋兩側(cè)的驅(qū)動(dòng)輪若用一根整軸剛性連接，則兩輪只能以相同的角速度旋轉(zhuǎn)。這樣，當(dāng)汽車轉(zhuǎn)向行駛時(shí)，由于外側(cè)車輪要比內(nèi)側(cè)車輪移過(guò)的距離大，將使外側(cè)車輪在滾動(dòng)的同 時(shí)產(chǎn)生滑拖，而內(nèi)側(cè)車輪在滾動(dòng)

32、的同時(shí)產(chǎn)生滑轉(zhuǎn)。即使是汽車直線行駛，也會(huì)因路面不平 或雖然路面平直但輪胎滾動(dòng)半徑不等（輪胎制造誤差、磨損不同、受載不均或氣壓不等）而引起車輪的滑動(dòng)。車輪滑動(dòng)時(shí)不僅加劇輪胎磨損、增加功率和燃料消耗，還會(huì)使汽車轉(zhuǎn)向困難、制動(dòng)性 能變差。為使車輪盡可能不發(fā)生滑動(dòng)，在結(jié)構(gòu)上必須保證各車輛能以不同的角速度轉(zhuǎn)動(dòng)。7.3裝配(zhungpi)工藝流程反求分析差速器總成(zn chn)的裝配：圖7-2三維裝配圖拆裝之前，首先要分析整個(gè)變速箱的結(jié)構(gòu)形式，各個(gè)部件的裝配要求，拆裝步驟，怎樣保證不變形，不改變其原有密封效果，要注意到使箱體，箱蓋的變形最小，所以應(yīng)該先拆倆邊，再拆中間，拆的同時(shí)記錄下每個(gè)零件的名稱，拆

33、裝順序，每個(gè)零件的位置，包括安裝方向，角度以及遇到的問(wèn)題。這里(zhl)我們主要研究同步器的裝配工藝。 工具(gngj)箱中工具名稱及規(guī)格如下：游標(biāo)卡尺(yubio kch)平口鉗，普通扳手六角扳手（四個(gè)）小零件拾取器（利用磁性吸力）改刀頭組（10個(gè)一組）雙頭扳手：規(guī)格17，14，12，10,8省力扳手：規(guī)格14拉馬套筒扳手拆裝步驟如下：用拉馬頂住半軸的一端中心孔，將拉馬套住軸承內(nèi)圈，先用手慢慢擰緊，再用套筒扳手?jǐn)Q松，取下軸承；用省力扳手先對(duì)角線預(yù)松緊固螺栓，然后再依次按對(duì)角線拆卸下螺栓，規(guī)格：14#將螺栓編號(hào)放好，卸下大齒輪；用吸取器吸取定位銷；取出小錐齒輪中間軸，卸下兩個(gè)小錐齒輪及兩個(gè)2#

34、墊片；取出另一端半軸錐齒輪，及1#墊片(din pin)，分離左端殼體。拆裝完成(wn chng)之后如下圖： 圖7-3零件圖8 汽車變速箱關(guān)鍵(gunjin)零部件反求分析8.1零件公差(gngch)反求分析實(shí)測(cè)尺寸不等于原設(shè)計(jì)尺寸，需要從實(shí)測(cè)尺寸推論(tuln)出原設(shè)計(jì)尺寸。假設(shè)所測(cè)的零件尺寸均為合格，實(shí)測(cè)值一定是圖樣上規(guī)定的公差范圍內(nèi)一數(shù)值，即實(shí)測(cè)值=基本尺寸 制造誤差 測(cè)量誤差采用基孔制：孔的實(shí)測(cè)值 - 基本尺寸 1/2 孔公差（ITII級(jí)）采用基軸制：基本尺寸 - 軸的實(shí)測(cè)值 1/2 軸公差（ITII級(jí)）8.2件材料、熱處理反求分析機(jī)械零件的材料選擇與熱處理方法直接影響到零件的強(qiáng)度，

35、剛度，周，壽命，可靠性等指標(biāo)，材料的選擇是機(jī)械設(shè)計(jì)中的重要問(wèn)題。材料的成分分析：對(duì)材料的整體，局部，表面進(jìn)行定性分析或定量分析時(shí)，可通過(guò)以下手段：火花鑒別法，音質(zhì)判別法，原子發(fā)射光譜分析法，化學(xué)成分分析法，微探針?lè)治龇ā２牧系慕M織結(jié)構(gòu)分析：可以用放大鏡觀察材料的晶體大小，淬火硬層的分布，縮孔的缺陷等情況。通過(guò)對(duì)材料的分析，結(jié)合我國(guó)國(guó)產(chǎn)材料的具體性能，選擇合適的代用品。8.3零件結(jié)構(gòu)、功能原理的反求分析（1） 變速器軸的反求 ：變速器軸在工作時(shí)承受轉(zhuǎn)矩和彎矩，因此應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度。軸的剛度不足，會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的變形，影響齒輪的正常嚙合，產(chǎn)生過(guò)大的噪音，并會(huì)降低齒輪的使用壽命。軸的長(zhǎng)度對(duì)剛度影響

36、很大。軸的剛度比強(qiáng)度更重要。對(duì)齒輪工作影響最大的是軸在垂直面內(nèi)產(chǎn)生撓度和軸在水平面內(nèi)的轉(zhuǎn)角，前者使齒輪中心距發(fā)生變化，并破壞了齒輪的正常嚙合。（2） 差速器參數(shù)的反求 ：普通差速器由行星齒輪、行星輪架（差速器殼）、半軸齒輪等零件組成。發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力經(jīng)傳動(dòng)軸進(jìn)入差速器，直接驅(qū)動(dòng)行星輪架，再由行星輪帶動(dòng)左、右兩條半軸，分別驅(qū)動(dòng)左、右車輪。差速器的設(shè)計(jì)要求滿足：（左半軸轉(zhuǎn)速）+（右半軸轉(zhuǎn)速）=2（行星輪架轉(zhuǎn)速）。當(dāng)汽車直行時(shí)，左、右車輪與行星輪架三者的轉(zhuǎn)速相等處于平衡狀態(tài)，而在汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)三者平衡狀態(tài)被破壞，導(dǎo)致內(nèi)側(cè)輪轉(zhuǎn)速減小，外側(cè)輪轉(zhuǎn)速增加。在對(duì)差速器殼體參數(shù)和錐齒輪之間的配合保證不能發(fā)生干涉，差速器

37、殼體必須根據(jù)錐齒輪之間裝配間距設(shè)計(jì)。錐齒輪由于齒數(shù)較小，屬于非標(biāo)準(zhǔn)齒輪，作圖設(shè)計(jì)時(shí)必須保證齒頂圓和齒根圓的大小，保證符合殼體之間間隙。在測(cè)量數(shù)據(jù)時(shí)，多次測(cè)量求平均值。所以數(shù)據(jù)測(cè)完之后進(jìn)行分析，對(duì)必要的配合數(shù)據(jù)進(jìn)行修改。 8.4 大錐齒輪加工(ji gng)工藝大錐齒輪材料20CrMnTi，加工(ji gng)工藝如下表：表8-1工序號(hào)工序名稱車床名稱工序節(jié)拍（min）1銑端面鉆中心孔銑鉆機(jī)床1.152粗車面錐仿形車床0.853粗車長(zhǎng)軸端仿形車床1.054精車長(zhǎng)軸端仿形車床1.055精車面錐仿形車床0.856車越程槽普通車床0.57軟磨花鍵軸徑外圓磨床0.88軟磨螺紋軸徑外圓磨床0.89去毛刺、

38、清洗、入庫(kù)清洗機(jī) 8.5 大錐齒輪與行星輪的參數(shù)(cnsh)計(jì)算z1=10,z2=16,m=3.25分度圓錐角 2=arctan(z2/z1)=58 1=90-2=32分度圓直徑d d1=mz1=32.5 d2=mz2=52齒頂高h(yuǎn)a ha=m=3.25齒根高h(yuǎn)f hf=1.2m=3.9齒全高h(yuǎn) h=2.2m=7.15齒頂間隙c c=0.2m=0.65齒頂圓直徑da da1=d1+2mcos1=38 da2=d2+2mcos2=55.4齒根圓直徑df df1=d1-2.4mcos1=25.89 df2=d2-2.4mcos2=47.87錐頂距R R=（r12+r22）0.5-m/2*(z12+

39、z22)0.5=d1/(2sin1) =d2/(2sin2)=30.66齒頂角a a=arctan(ha/R)=6.05齒根(ch n)角f f=arctan(hf/R)=7.25頂錐角a a1=1+a=38.05 a2=2+a=64.05根錐角f f1=1-f=24.75 f2=2+f=65.259變速器總成(zn chn)裝配（1）應(yīng)清洗所有(suyu)的零件，所有滑動(dòng)配合表面應(yīng)涂齒輪油。（2）在將各零件裝配在輸出軸時(shí)，應(yīng)注意各墊圈，齒輪，同步器轂和同步器套在安裝方向和位置。（3）當(dāng)在輸出軸上裝低速檔和高速檔同步器轂時(shí)，各轂長(zhǎng)凸臺(tái)部位的安裝方向要正確。（4）裝低速同步器套時(shí)，應(yīng)同步器套外表

40、面的槽朝低速齒輪側(cè)；裝高速同步器套時(shí)應(yīng)使外表面槽朝離合器。（5）裝二檔和三檔齒輪套時(shí)，應(yīng)檢查中間軸 油孔與二檔，三檔齒輪套油槽是否對(duì)準(zhǔn)。（6）裝同步器套彈簧時(shí)不得使彈簧變形或損傷。裝彈簧時(shí)，應(yīng)將彈簧的一端插入同步器轂的彈簧固定孔內(nèi)，并使兩彈簧相對(duì)，以使載荷均勻的施加在同步器滑塊上。( 7) 安裝同步器環(huán)時(shí)注意所用的同步器環(huán)的類型，不要錯(cuò)裝；同步器環(huán)應(yīng)安裝到位。(8) 在低速檔同步器環(huán)宇同步器套之間，不得忘裝彈簧。(9) 在裝二，三檔從動(dòng)齒輪時(shí)，不得忘裝二三檔從動(dòng)齒輪間的彈簧。(10 ) 在裝低速齒輪套，軸承和低速齒輪后，中間軸應(yīng)裝鋼球。(11) 安裝輸出軸軸承時(shí)，要用專用的工具安裝。(12) 將專用工具裝在低速同步器套上，并將其固定在虎鉗上，然后，按60到80N.m的力矩?cái)Q緊固定螺母。(13) 當(dāng)在換擋軸上裝換擋叉時(shí)，應(yīng)注意換擋叉的方向。(14) 不得忘裝輸入軸和輸出軸的軸承止推環(huán)。不等忘裝倒檔軸銷，裝銷后，應(yīng)加潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。(15) 在裝軸承端蓋時(shí)，應(yīng)使堵蓋凸緣在箱外，并朝差速器側(cè)上下箱的結(jié)合處。(16)