畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-CA1061K28L3型載貨汽車(chē)變速器取力器設(shè)計(jì)

1、本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） PAGE IV摘 要取力器是專用車(chē)輛上的重要組成部分，是專用車(chē)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(chē)輛的試用狀況。取力器一般情況下安裝在變速器上。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(chē)實(shí)現(xiàn)特有的專用功能。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(chē)變速箱相配合的取力器。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。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

2、上。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。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，利用CAXA繪圖，運(yùn)用MATALAB軟件編程。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。關(guān)鍵詞：汽車(chē)；取力器；同步器；雙聯(lián)齒輪。AbstractThere is a special vehicle is the important component of the special vehicles can realize its function of

3、power sources. The quality is good, the serious influence of trial. Vehicles There is usually installed in transmission.There is usually is a kind of gear transmission device, its main function is out of all or part of the transmission power, or directly to the engine power through the flange and dr

4、ive shaft transmission to the job, make cars on the special function realization peculiar.The graduation design is the design with CA1061K28L3 type auto gearbox is a combination of. In the design process, is the power of transmission is presented.by input. Using the helical gear transmission, and th

5、e inclined gear oart obtained by two straight, gear, and joints, etc, the application of synchronizer will force transfer to the output shaft. Finally, the output shaft with internal and external spline, through the force transmission mechanism to the next level.In determining the basic structure an

6、d the given data, based on the determined transmission shaft center distance, the design of the shaft diameter, further meshing gears is the basic parameters, then the gear and shaft, and the choice of bearings. In the design process, the movement by using CAXA drawing, using MATALAB software progra

7、mming.Through the design, make the design work is stable and reliable, and the transmission efficiency.Keywords: automobile, There is, Synchronizer, Double gear.目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc233522005 目錄 PAGEREF _Toc233522005 h III HYPERLINK l _Toc233522006 第1章緒論 PAGEREF _Toc233522006 h 1 HYPER

8、LINK l _Toc233522007 第2章取力器概述及基本結(jié)構(gòu)的確定 PAGEREF _Toc233522007 h 3 HYPERLINK l _Toc233522008 取力器的功用和要求 PAGEREF _Toc233522008 h 3 HYPERLINK l _Toc233522009 取力器結(jié)構(gòu)方案的確定 PAGEREF _Toc233522009 h 3 HYPERLINK l _Toc233522010 第3章分析計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc233522010 h 6 HYPERLINK l _Toc233522011 分析計(jì)算，以及具體的結(jié)構(gòu)計(jì)算 PAGER

9、EF _Toc233522011 h 6 HYPERLINK l _Toc233522012 取力器傳動(dòng)比的確定 PAGEREF _Toc233522012 h 6 HYPERLINK l _Toc233522013 初定中心距 PAGEREF _Toc233522013 h 6 HYPERLINK l _Toc233522014 3軸的直徑的初步確定 PAGEREF _Toc233522014 h 6 HYPERLINK l _Toc233522015 齒輪基本參數(shù)的確定 PAGEREF _Toc233522015 h 7 HYPERLINK l _Toc233522016 斜齒輪螺旋角的選

10、擇 PAGEREF _Toc233522016 h 9 HYPERLINK l _Toc233522017 壓力角的選擇 PAGEREF _Toc233522017 h 9 HYPERLINK l _Toc233522018 變位系數(shù)的選擇 PAGEREF _Toc233522018 h 9 HYPERLINK l _Toc233522019 主要部件的選擇 PAGEREF _Toc233522019 h 10 HYPERLINK l _Toc233522020 同步器的選擇 PAGEREF _Toc233522020 h 10 HYPERLINK l _Toc233522021 取力器軸承的

11、選擇 PAGEREF _Toc233522021 h 12 HYPERLINK l _Toc233522022 取力器操縱機(jī)構(gòu) PAGEREF _Toc233522022 h 13 HYPERLINK l _Toc233522023 取力器箱體 PAGEREF _Toc233522023 h 14 HYPERLINK l _Toc233522024 校核分析計(jì)算 PAGEREF _Toc233522024 h 15 HYPERLINK l _Toc233522025 齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算 PAGEREF _Toc233522025 h 15 HYPERLINK l _Toc233522026 3.

12、3. 2齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算 PAGEREF _Toc233522026 h 17 HYPERLINK l _Toc233522027 軸的剛度校核 PAGEREF _Toc233522027 h 19 HYPERLINK l _Toc233522028 軸的強(qiáng)度校核 PAGEREF _Toc233522028 h 22 HYPERLINK l _Toc233522029 材料的選擇 PAGEREF _Toc233522029 h 23 HYPERLINK l _Toc233522030 齒輪材料的選擇 PAGEREF _Toc233522030 h 23 HYPERLINK l _Toc2335

13、22031 軸材料的選擇 PAGEREF _Toc233522031 h 24 HYPERLINK l _Toc233522032 箱體材料的選擇 PAGEREF _Toc233522032 h 24 HYPERLINK l _Toc233522033 密封與潤(rùn)滑 PAGEREF _Toc233522033 h 25 HYPERLINK l _Toc233522034 第4章工藝過(guò)程設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc233522034 h 26 HYPERLINK l _Toc233522035 輸入軸的加工工藝過(guò)程 PAGEREF _Toc233522035 h 26 HYPERLINK l _

14、Toc233522036 輸出軸加工工藝過(guò)程 PAGEREF _Toc233522036 h 27 HYPERLINK l _Toc233522037 雙聯(lián)齒輪加工工藝過(guò)程 PAGEREF _Toc233522037 h 28 HYPERLINK l _Toc233522038 軸端蓋的加工工藝過(guò)程 PAGEREF _Toc233522038 h 29 HYPERLINK l _Toc233522039 結(jié)論 PAGEREF _Toc233522039 h 30 HYPERLINK l _Toc233522040 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc233522040 h 31 HYPERLIN

15、K l _Toc233522041 致謝 PAGEREF _Toc233522041 h 33 HYPERLINK l _Toc233522042 附錄1程序編程 PAGEREF _Toc233522042 h 34 HYPERLINK l _Toc233522043 附錄2英文翻譯 PAGEREF _Toc233522043 h 38 PAGE 46第1章緒論取力器是專用汽車(chē)的一個(gè)重要部件，是專用汽車(chē)實(shí)現(xiàn)其專用功能的動(dòng)力來(lái)源。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，專用汽車(chē)涉及的行業(yè)也越來(lái)越廣泛，由于汽車(chē)用途的多樣化，要求取力器必須有動(dòng)力輸出裝置16。通常取力裝置安裝在變速器的動(dòng)力輸出側(cè)孔上，它有各種不同的

16、形狀和大小。在變速器上安裝各種取力裝置可以滿足各種特種車(chē)輛的使用要求。由于各類(lèi)車(chē)輛的負(fù)載工況、使用條件和去理位置的不同，因而對(duì)取力裝置的要求也不相同。取力裝置的用途頗為廣泛，它可用來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)絞盤(pán)傳動(dòng)裝置、自卸車(chē)、炸藥現(xiàn)場(chǎng)混裝車(chē)和汽車(chē)起重吊油泵、消防車(chē)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。 取力器的工作原理與變速器工作原理基本相同 16。目前，取力器的傳遞形式多數(shù)是齒輪傳遞。通過(guò)一對(duì)嚙合齒輪將變速器或發(fā)動(dòng)機(jī)上的動(dòng)力傳到取力器上。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。本次設(shè)計(jì)的取力器的工作原理是，由一對(duì)雙聯(lián)齒輪中的斜齒輪與變速箱中的中間

17、軸的斜齒輪嚙合獲取動(dòng)力，再經(jīng)雙聯(lián)齒輪中的直齒輪與取力器中的直齒輪嚙合，將動(dòng)力傳遞到取力器上。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。根據(jù)不同的取力要求，取力器分為：一.側(cè)取力器 側(cè)取力器系在變速箱側(cè)取力窗口通過(guò)變速箱中間軸上的高擋齒或倒擋軸上的倒擋齒取力。在汽車(chē)取力器中使用最為廣泛。 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7。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(chē)絞盤(pán)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

18、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。 二.后端取力器 后端取力器是在變速箱后端通過(guò)變速箱副軸軸端來(lái)取力的取力器，它具有輸出扭矩大等特點(diǎn)，在重型汽車(chē)變速箱上應(yīng)用較普遍 12。 總體結(jié)構(gòu)：有一軸式、兩軸式、三軸式等幾種形式。一軸式直接輸出，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠；兩軸式可一定范圍調(diào)整速比和輸出位置，應(yīng)用較廣泛；三軸式主要用來(lái)調(diào)整輸出位置，應(yīng)用 不太普遍。 三.夾心式取力器 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

19、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(chē)底盤(pán)上，可改裝消防車(chē)和高壓清洗車(chē)等車(chē)型14。 四.全功率取力器 全功率取力器又稱傳動(dòng)軸取力器或分動(dòng)器，系通過(guò)傳動(dòng)軸安裝在變速箱與后橋之間并設(shè)有取力輸出裝置的一種多軸齒輪箱，它在使用時(shí)可通過(guò)變速箱檔位調(diào)整取力輸出轉(zhuǎn)速，具有傳輸功率大、通用性較強(qiáng)、使用可靠等特點(diǎn)，用在輕、中、重型車(chē)底盤(pán)上，可改裝混凝土輸送車(chē)高壓清洗車(chē)和油田固井車(chē)等專用15。第2章取力器概述及基本結(jié)構(gòu)的確定取力器的功用和要求取力器的功用是根據(jù)不同專用車(chē)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。同時(shí)要保證汽車(chē)作為

20、運(yùn)輸工具的基本功能6。對(duì)取力器的基本要求是3：工作可靠，操縱輕便。汽車(chē)在工作過(guò)程中，取力器內(nèi)不應(yīng)有自動(dòng)跳檔、亂檔、換檔沖擊等現(xiàn)象的發(fā)生。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。重量輕、體積小。影響這一指標(biāo)的主要參數(shù)是取力器的中心距。選用優(yōu)質(zhì)鋼材，采用合理的熱處理，設(shè)計(jì)合適的齒形，提高齒輪精度以及選用角接觸球軸承的方式減小中心距。傳動(dòng)效率高。為減小齒輪的嚙合損失，提高零件的制造精度和安裝質(zhì)量，采用合適的潤(rùn)滑油燈都可以提高傳動(dòng)效率。噪聲小。采用斜齒輪傳動(dòng)及選擇合理的變位系數(shù)，提高制造精度和安裝剛性可減小齒輪的

21、噪聲 11。取力器結(jié)構(gòu)方案的確定取力器由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成。取力器傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析與形式選擇。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，（=0.960.98）9，因此在各類(lèi)汽車(chē)上均得到廣泛的應(yīng)用。 設(shè)計(jì)時(shí)首先應(yīng)根據(jù)汽車(chē)的使用條件及要求確定取力器的傳動(dòng)比范圍、檔位數(shù)及各檔的傳動(dòng)比，因?yàn)樗鼈儗?duì)汽車(chē)的動(dòng)力性與燃料經(jīng)濟(jì)性都有重要的直接影響。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。汽車(chē)行駛的道路狀況愈多樣，取力器的功率與汽車(chē)質(zhì)量之比愈小，則取力器的傳動(dòng)比范圍應(yīng)愈大11。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。取力器的傳動(dòng)效率與所選用的傳動(dòng)方案

22、有關(guān)，包括傳遞動(dòng)力的齒輪副數(shù)目、轉(zhuǎn)速、傳遞的功率、潤(rùn)滑系統(tǒng)的有效性、齒輪及軸以及殼體等零件的制造精度、剛度等12。在汽車(chē)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。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(chē)絞盤(pán)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

23、縱機(jī)構(gòu)獨(dú)立控制8。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。輸出軸齒輪利用接合套，與輸出軸連接在一起，將動(dòng)力由輸入軸傳遞到輸出軸上。最后，輸出軸外部鏈接法蘭，利用法連接傳遞動(dòng)力。將動(dòng)力傳遞到下一動(dòng)力機(jī)構(gòu)6。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。輸出軸上齒輪與軸利用花鍵鏈接在一起。當(dāng)動(dòng)力傳入時(shí)，利用花鍵，將動(dòng)力傳遞到輸出軸。輸出軸外部利用螺栓連接法蘭，通過(guò)法蘭盤(pán)將動(dòng)力傳遞到下一操縱機(jī)

24、構(gòu)。方案三：將與變速箱連接的斜齒輪變?yōu)殡p聯(lián)齒輪。雙聯(lián)齒輪中的斜齒輪與變速箱中間軸斜齒輪配合，將動(dòng)力引入取力器。由于是雙聯(lián)齒輪，所以她的兩個(gè)輪齒是同步的。當(dāng)斜齒輪受力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，直齒輪也同步轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞動(dòng)力。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。輸出軸端部設(shè)置為內(nèi)花鍵形式，利用內(nèi)外花鍵配合，將動(dòng)力傳遞到下一執(zhí)行機(jī)構(gòu)。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。浪費(fèi)材料，浪費(fèi)空間。而且，整車(chē)安排時(shí)也要預(yù)留一定得空間給取力器。這也給整車(chē)的布置造成了一定得困難與難度。方案二相對(duì)于方案一，空間尺寸有所減少，

25、而且各部分零件都得到了充分的引用。但是，輸入軸上的斜齒輪即與變速箱中間軸上的斜齒輪相配合，又要與取力器輸出軸上齒輪相配合，就會(huì)有較高的接觸應(yīng)力與彎曲應(yīng)力作用在齒輪上，這就要求齒輪有較高的彎曲強(qiáng)度與接觸強(qiáng)度。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。同時(shí)因?yàn)橐c兩個(gè)齒輪同時(shí)嚙合，對(duì)于這一齒輪的制作精度就相應(yīng)提高，也增加了制造成本。對(duì)于取力器這種成批生產(chǎn)的部件不是很適合。第三種方案，既有第二種方案的有點(diǎn)，不會(huì)占用很大的空間位置。同時(shí)又能解決第二種方案的缺陷。利用了雙聯(lián)齒輪，斜齒輪與取力器中間軸齒輪配合，將動(dòng)力傳入取力器。直齒輪與輸出軸上的齒輪配合，將動(dòng)力傳遞到輸出軸上。這樣的傳遞路線，雙聯(lián)

26、齒輪的兩個(gè)輪齒都不用承受過(guò)大的應(yīng)力，材料的選用與加工工藝的制定不會(huì)太復(fù)雜。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。這也使下面連接的機(jī)構(gòu)有了更靈活方便的連接方式。綜合考慮，本次設(shè)計(jì)選擇第三種結(jié)構(gòu)布置方案。圖1.1取力器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖1-雙聯(lián)齒輪 2-輸入軸 3-殼體 4-輸出軸 5-接合套 6-直齒滑移齒輪第3章分析計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析計(jì)算，以及具體的結(jié)構(gòu)計(jì)算取力器傳動(dòng)比的確定已知條件：取力器輸出最大轉(zhuǎn)矩700NM；中間軸上齒輪參數(shù)；（左旋）；由所給已知取力器輸出最大轉(zhuǎn)矩 7 700NM; 3-1 3-2液壓泵結(jié)構(gòu)功能表得出，本次設(shè)計(jì)取力器后接型液壓泵，其轉(zhuǎn)速為1500

27、r/min 12中間軸上齒輪轉(zhuǎn)速為1200r/min。 傳動(dòng)比 3-33.初定中心距初定中心距可用以下公式： 3-4 式中：中心距系數(shù)，取值范圍8.69.6 取取力器最大轉(zhuǎn)矩，取力器一擋傳動(dòng)比，i=1.25 取力器傳動(dòng)效率3，求得A=9mm軸的直徑的初步確定取力器的軸必須有足夠的剛度和強(qiáng)度。工作時(shí)它們除了傳遞轉(zhuǎn)矩外，還承受來(lái)自齒輪作用的徑向力，結(jié)果是斜齒輪也產(chǎn)生軸向力，在這些力的作用下，軸的剛度如果不足就會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，破壞齒輪的正確嚙合，對(duì)齒輪的強(qiáng)度和耐磨性均有不利影響，還會(huì)增加噪聲1。中間軸式取力器的第二軸和中間軸中部直徑d；軸的最大直徑d個(gè)支承間距離L的比值，對(duì)中間軸，d/L0.16-0

28、.18,對(duì)第二軸d/L0.18-0.2111。第二軸花鍵部分直徑可按下式初選： 3-5式中：K經(jīng)驗(yàn)系數(shù)2，K=4.0-4.6，取K=4取力器最大轉(zhuǎn)矩 ,求得D=35mm第一軸d=0.41284.96=35mm齒輪基本參數(shù)的確定本取力器設(shè)計(jì)為與取力器中間軸相連的部分為斜齒輪，其余為直齒輪，選取齒輪模數(shù)要保證齒輪有足夠的剛度，同時(shí)兼顧它對(duì)噪聲和質(zhì)量的影響，減少模數(shù)、增加齒寬會(huì)使噪聲降低，反之則能減輕變?nèi)×ζ鞯馁|(zhì)量。降低噪聲對(duì)轎車(chē)有意義，減輕質(zhì)量對(duì)貨車(chē)比較重要。從齒輪強(qiáng)度觀點(diǎn)出發(fā)，每對(duì)齒輪應(yīng)有各自的模數(shù)，而從工藝的觀點(diǎn)出發(fā)，全部齒輪選用一種模數(shù)是合理的，中型貨車(chē)模數(shù)取值范圍為。根據(jù)齒輪模數(shù)選用的優(yōu)先

29、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4mm3。根據(jù)已知條件，取力器中間軸上齒輪參數(shù)： ， QUOTE =23.5 ，（左旋）。雙聯(lián)齒輪中的斜齒輪 3-6 3-7 3-8 雙聯(lián)齒輪中直齒輪： m=3. 直齒輪兩嚙合齒輪齒數(shù)和： 3-9 3-10 3-11 3-7 3-8 直齒輪 m=3; 3-10 3-7 3-8齒寬的設(shè)計(jì)計(jì)算在選擇齒寬時(shí)，應(yīng)該注意齒寬對(duì)取力器的軸向尺寸、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?？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

30、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。根據(jù)模數(shù)的大小選定齒寬10：直齒： ，為齒寬系數(shù)，取斜齒： ，取各擋齒輪的齒寬值如下： 雙聯(lián)齒輪中斜齒輪 3-12 雙聯(lián)齒輪中直齒輪 3-12 直齒輪 3-13中心距的修正： 3-14圓整為85mm.齒輪模數(shù)齒數(shù)分度圓直徑齒頂圓直徑齒根圓直徑斜齒輪直齒輪1直齒輪2斜齒輪螺旋角的選擇為減少工作噪聲和提高強(qiáng)度，汽車(chē)取力器齒輪與其他機(jī)構(gòu)嚙合部分多數(shù)用斜齒輪，只有自身嚙合齒輪采用直齒輪。選取斜齒輪的螺旋角應(yīng)注意以下問(wèn)題：首先，增大角使齒輪嚙合的重合系數(shù)增加，工作平穩(wěn)、噪聲降低。實(shí)驗(yàn)還證明：隨著角

31、的增大，齒輪的強(qiáng)度相應(yīng)的增大，不過(guò)當(dāng)螺旋角大于30時(shí)，其彎曲強(qiáng)度驟然下降，而接觸強(qiáng)度仍驟然上升。因此，從提高低檔齒輪的彎曲強(qiáng)度出發(fā)，并不希望角過(guò)大，而從提高高檔齒輪的接觸強(qiáng)度著眼，可選取較大的角。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。其次，斜齒輪傳遞轉(zhuǎn)矩時(shí)，要產(chǎn)生軸向力。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)。 最后，可用調(diào)整螺旋角的方法，使各對(duì)嚙合齒輪因模數(shù)或齒數(shù)不同等原因而造成的中心距不等現(xiàn)象得以消除。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(chē)取力器為18264。取力器的斜齒輪與變速器中間軸上齒輪相嚙合，所以取力斜齒輪的螺旋角與變速器螺

32、旋角取值范圍相同 壓力角的選擇壓力角較小時(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。對(duì)轎車(chē)，為加大重合度已降低噪聲，取小些；對(duì)貨車(chē)，為提高齒輪承載力，取大些。在本設(shè)計(jì)中取力器齒輪壓力角，嚙合套或同步器取303。變位系數(shù)的選擇采用變位齒輪，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。齒輪變位是提高齒輪壽命的有效方法。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。而對(duì)于斜齒輪，是當(dāng)量直齒標(biāo)準(zhǔn)齒輪不發(fā)生根切的最小齒數(shù)。而不根切的最小變位系

33、數(shù)min分別為： 3-15式中：齒頂高系數(shù)。當(dāng)=1，=20時(shí)采用非變位齒輪，變位系數(shù)17同步器的選擇使降低汽車(chē)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(chē)取力器普遍采用了同步器。鎖銷(xiāo)式同步器就是其中一種,它被廣泛地應(yīng)用于中型、重型載重汽車(chē)和相應(yīng)級(jí)別的大客車(chē)取力器上.本次設(shè)計(jì)的中型專用汽車(chē)取力器采用鎖銷(xiāo)式同步器8。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(chē)整車(chē)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。而輸入端在接觸錐面上產(chǎn)生的摩擦力矩作用下,克服輸入端被接合零件的等

34、價(jià)慣性力矩,在最短時(shí)間內(nèi)使輸入端與輸出端的轉(zhuǎn)速達(dá)到同步。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。相鄰擋位相互轉(zhuǎn)換時(shí)，應(yīng)該采取不同操作步驟的道理同樣適用于移動(dòng)齒輪換擋的情況，只是前者的待接合齒圈與接合套的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度要求一致，而后者的待接合齒輪嚙合點(diǎn)的線速度要求一致，但所依據(jù)的速度分析原理是一樣的。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。為了簡(jiǎn)化操作，并避免齒間沖擊，可以在換擋裝置中設(shè)置同步器。同步器有常壓式和慣性式。目前全部同步式取力器上采用的是慣性同步器，它主要由接合套、同步鎖環(huán)等組成，它的特點(diǎn)是依靠摩擦作用實(shí)現(xiàn)同步。慣性式同

35、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。接合套、同步鎖環(huán)和待接合齒輪的齒圈上均有倒角（鎖止角），同步鎖環(huán)的內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸產(chǎn)生摩擦。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。當(dāng)同步鎖環(huán)內(nèi)錐面與待接合齒輪齒圈外錐面接觸后，在摩擦力矩的作用下齒輪轉(zhuǎn)速迅速降低（或升高）到與同步鎖環(huán)轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)，齒輪相對(duì)于同步鎖環(huán)的轉(zhuǎn)速為零，因而慣性力矩也同時(shí)消失，這時(shí)在作用力的推動(dòng)下，接合套不受阻礙地與同步鎖環(huán)齒圈接合

36、，并進(jìn)一步與待接合齒輪的齒圈接合而完成換擋過(guò)程。在同步階段中摩擦力矩隨著錐面角的減小而增大,為了增大同步器的容量,錐面角應(yīng)盡量取小值。但是它的極限值又受錐面角自鎖條件的限制,為了避免錐面角發(fā)生自鎖,的選取要滿足arctan(為摩擦系數(shù))12。圖3.1 鎖銷(xiāo)式同步器鎖銷(xiāo)式同步器的結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖。1同步齒輪2摩擦錐盤(pán)；3摩擦錐環(huán)；4定位銷(xiāo)；5接合套；6接合齒圈；7鎖銷(xiāo)；8花鍵轂。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(chē)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。一般油槽寬為2mm4mm，數(shù)量30個(gè)40個(gè)。同步環(huán)螺紋齒頂寬對(duì)摩擦系數(shù)的影響較大，在

37、設(shè)計(jì)時(shí),一般螺紋齒頂寬為，螺紋牙形角為50，螺距為。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)錐面寬B與摩擦錐面的發(fā)熱有關(guān)，一般取B=R鎖/10R鎖/14(R鎖為撥環(huán)半徑)。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。銅合金應(yīng)控制其化學(xué)成分，其抗拉強(qiáng)度大于600N/mm2，屈服強(qiáng)度大于210N/mm2,硬度為HB150HB20020。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:tanR錐R鎖sin。根據(jù)摩擦錐面平均半徑R錐、摩擦系數(shù)、錐面角和撥環(huán)半徑R鎖來(lái)

38、確定合適的鎖銷(xiāo)角，通常取=3545。中型車(chē)取力器取小值，重型車(chē)取力器取大值。同步器鎖差的確定由于同步器鎖銷(xiāo)差大換檔沉，鎖銷(xiāo)差小換檔輕便，所以應(yīng)選擇合適的鎖銷(xiāo)差，一般取鎖銷(xiāo)差為。齒套鎖銷(xiāo)孔和定位銷(xiāo)空的設(shè)計(jì)一般鎖銷(xiāo)孔的數(shù)量為3個(gè)6個(gè)，中型車(chē)取力器取小值，重型車(chē)取力器取大值。鎖銷(xiāo)孔的直徑應(yīng)根據(jù)鎖銷(xiāo)的最大直徑來(lái)確定，鎖銷(xiāo)孔兩端的倒角應(yīng)與鎖銷(xiāo)的倒角一致。同步器定位銷(xiāo)數(shù)量為3個(gè),定位銷(xiāo)孔的直徑應(yīng)根據(jù)定位銷(xiāo)的直徑來(lái)確定。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。為了防止取力器在工作中自動(dòng)脫檔，高通用性，有時(shí)取力器中幾組鎖銷(xiāo)式同步器要選用相同的同步器。同步時(shí)間同步器工作時(shí)，要連

39、接兩個(gè)部分達(dá)到同步器的時(shí)間越短越好。同步器時(shí)間與車(chē)型有關(guān)，對(duì)貨車(chē)取力器高擋取，抵擋取。取力器軸承的選擇現(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。取力器軸承常用圓柱滾子軸承，深溝球球軸承，角接觸球軸承，滾針軸承、圓錐滾針軸承、滑動(dòng)軸套等，軸承在取力器中起支撐作用，其選擇需依據(jù)軸的直徑，公差配合，還要保證能夠軸向定位，饒徑向轉(zhuǎn)動(dòng)13。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。在一軸上，因?yàn)殡p聯(lián)齒輪中有斜齒輪的存在，而且沒(méi)有另一個(gè)斜齒輪來(lái)抵消軸向作用力，我以我選用角接觸球

40、軸承來(lái)承受軸向力，同時(shí)，通過(guò)軸承將軸向力傳力到箱體上。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。通過(guò)計(jì)算，斜齒輪所產(chǎn)生的軸向力是633.9N,產(chǎn)生的徑向力是。所以選用據(jù)角接觸球軸承7027AC4，他所能承受的基本額定在載荷是，完全滿足設(shè)計(jì)所需。在二軸上，由于是直齒輪傳遞，不能產(chǎn)生軸向力，所以考慮使用深溝球軸承和滾針軸承，但是，由于齒輪的大小限制，當(dāng)軸的直徑為35mm時(shí)，無(wú)法滿足深溝球軸承的空間范圍要求。所以選用滾針軸承NA6907。二軸與箱體相結(jié)合的部分，由于沒(méi)有軸向力，所受徑向力也很小，所以從經(jīng)濟(jì)性上考慮，選用深溝球軸承6026即可。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

41、，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。再有就是可實(shí)現(xiàn)系列化，盡量能滿足三化的要求。取力器操縱機(jī)構(gòu)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(chē)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(chē)能夠有效地發(fā)揮其專業(yè)功能。取力器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)當(dāng)滿足如下主要要求：換擋時(shí)只能掛入一個(gè)擋位，換擋后應(yīng)使齒輪在全齒長(zhǎng)上嚙合，防止自動(dòng)脫擋或自動(dòng)掛擋，防止誤掛倒擋，換擋輕便。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。對(duì)取力器操縱機(jī)構(gòu)的要求：為了保證取力器的可靠

42、工作，取力器操縱機(jī)構(gòu)應(yīng)能滿足以下要求：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）。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。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。為了防止汽車(chē)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。根據(jù)取力器的安裝方式不同，取力器的操縱機(jī)構(gòu)可以是直接手動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)，也可以是電控，氣控操縱機(jī)構(gòu)。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(pán)相連接，可以通過(guò)接觸儀表盤(pán)發(fā)出電信號(hào)來(lái)控制模塊，再由模塊控制與之

43、相連的撥叉軸的動(dòng)作，來(lái)控制取力器的接通和斷開(kāi)。這里，電控操縱機(jī)構(gòu)的動(dòng)力來(lái)源是汽車(chē)電瓶所發(fā)出的電源7。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)。氣動(dòng)控制操縱機(jī)構(gòu)的原理是通過(guò)手桿控制一個(gè)密封的氣室，氣室內(nèi)有一個(gè)金屬薄片作為間隔和壓力裝置，當(dāng)手桿下壓，氣室上腔空氣壓力增大，推動(dòng)金屬薄片向下移動(dòng)，金屬撥片下移的過(guò)程中，對(duì)氣室下腔的空氣施壓，當(dāng)氣室下腔的空氣達(dá)到一定壓力值的時(shí)候，就會(huì)推動(dòng)與之相連的控制撥叉的撥叉軸進(jìn)行移動(dòng)，達(dá)到控制取力器接通和斷開(kāi)工作的功能。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

44、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。這種操縱方案結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。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。本次設(shè)計(jì)中，采用的是利用手柄，依靠駕駛員的手力，改變手柄的位置，進(jìn)而改變與手柄相連的撥叉軸的位置，來(lái)控制取力器的連接與斷開(kāi)。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）。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。為此在操縱機(jī)構(gòu)中設(shè)有自鎖裝置。自鎖裝置的結(jié)構(gòu)是換擋撥叉軸上方有三

45、凹坑，上面有被彈簧壓緊的鋼珠。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)。起到了自鎖的作用?；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。防止同時(shí)掛上兩個(gè)擋而使取力器卡死或損壞，起到了互鎖作用。空擋鎖裝置 ：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。防止了在汽車(chē)前進(jìn)時(shí)誤掛取力器，而導(dǎo)致不必要的損失，起到了空擋鎖的作用。取力器箱體取力器箱體主要是采用鑄鐵進(jìn)行鑄造。其外壁空間尺寸的大小要通過(guò)與之相連接的取力器的取力窗口的位置，大小，以及在整車(chē)布置中所處的位置來(lái)確定。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)

46、位置關(guān)系來(lái)確定11。齒輪彎曲應(yīng)力計(jì)算 QUOTE 直齒： 3-16斜齒： 3-17式中：彎曲應(yīng)力（）T計(jì)算載荷（）K應(yīng)力集中系數(shù)，直齒輪K斜齒輪KK重合度影響系數(shù)，主動(dòng)齒輪K 從動(dòng)齒輪KK重合度影響系數(shù)，K=25y齒形系數(shù)（1）一軸雙聯(lián)齒輪斜齒輪校核如圖3.2 = 3-17 N/mm 所以的彎曲強(qiáng)度合格（2）一軸雙聯(lián)齒輪直齒輪校核 =N/mm 3-16 N/mm 所以的彎曲強(qiáng)度合格（3）二軸直齒輪校核如圖3.3 = 3-16 N/mm 所以的彎曲強(qiáng)度合格3.3. 2齒輪接觸應(yīng)力計(jì)算 直齒： 3-18 斜齒： 3-19 式中：F齒面上的法向力E齒輪材料的彈性模量，取2.110Mpab齒輪接觸實(shí)際

47、寬度d節(jié)圓直徑、主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑直齒輪： = =斜齒輪： （1）一軸雙聯(lián)齒輪斜齒輪校核如圖3.2 b=28mmm=4mm mm=46mm=57. 72mm 3-19 所以的接觸強(qiáng)度合格（2） 一軸雙聯(lián)齒輪直齒輪校核如圖3.3 b=21mmm=3mmmm= 3-18 所以的接觸強(qiáng)度合格（3） 二軸直齒輪校核如圖3.3 b=21mmm=3mmmm=48mm= 3-18 所以的接觸強(qiáng)度合格軸的剛度校核 軸在垂直面內(nèi)撓度為，在水平面為，轉(zhuǎn)角為，則 3-20 3-21 3-22為輪齒齒寬在中間平面上的圓周力。為齒輪齒寬在中間面上的徑向力。E為彈性模量，MpaI為慣性力矩，對(duì)于實(shí)心軸：d為軸的

48、直徑，花鍵處按平均直徑a 、b為齒輪上作用力矩與支座A、B的距離L為支座間的距離軸的全撓度為 ； 3-23軸在垂直面和水平面撓度的允許值為f=0.05，f=0.10.全撓度，齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)超過(guò)。(1)第一軸剛度校核圖3.4 輸入軸受力彎曲變形1)如圖3.4，對(duì)第一軸雙聯(lián)齒輪斜齒輪處進(jìn)行剛度校核l=128mm a= 62mm b=66mm = QUOTE N1 3-24 N 3-25N3-26所以 mm 3-20 合格 mm 3-21 合格 = 合格 3-23 3-22 合格2)如圖3.4，對(duì)第一軸雙聯(lián)齒輪直齒輪處進(jìn)行剛度校核l=128mm a= 66mm b=62mm = N 3-24

49、 N 3-25 N 3-26所以 mm 3-20 合格 mm 3-21 合格 = 合格 3-23 3-22 合格（2） 第二軸剛度校核圖3.5 輸出軸受力彎曲變形1)如圖3.5 對(duì)第二軸剛度校核l=164mm a= 95mm b=69mm = N 3-27 N 3-25 N 3-26所以 mm 3-20 合格 mm 3-21 合格 = 合格 3-23 3-22 合格軸的強(qiáng)度校核在其作用下應(yīng)力為 3-28式中： 3-29 3-30 ； 3-31 ； 3-32 W為抗彎截面系數(shù)（1）第一軸強(qiáng)度校核1） 見(jiàn)圖3.4，雙聯(lián)齒輪處斜齒輪強(qiáng)度校核 3-30 合格2）見(jiàn)圖3.4，雙聯(lián)齒輪處直齒輪強(qiáng)度校核 3

50、-30 3-31 合格(2)第二軸強(qiáng)度校核見(jiàn)圖3.5 3-30 3-31 合格齒輪材料的選擇根據(jù)齒輪的失效形式，對(duì)齒輪材料的主要要求是：在循環(huán)應(yīng)力和沖擊載荷的作用下，有足夠的彎曲強(qiáng)度：輪齒表層有足夠的硬度和耐磨性；進(jìn)過(guò)各種加工和熱處理達(dá)到所需求的精度要求19。制造齒輪的材料主要是各種牌號(hào)的鋼，其次是鑄鐵，在特殊情況下使用有色金屬，粉末冶金以及某些非金屬材料等。齒輪用鋼可以分為鍛鋼和鑄鋼兩大類(lèi)。由于鍛鋼質(zhì)量比鑄鋼質(zhì)量好，所以，除非尺寸較大，結(jié)構(gòu)較形式復(fù)雜不易鍛造的情況下才使用鑄鋼 。用熱處理的方法能夠提高材料的機(jī)械性能，尤其是對(duì)提高齒面的承載能力有顯著影響。按齒面硬度的不同，分為軟齒面齒輪和應(yīng)齒

51、面齒輪：軟齒面齒輪（齒面硬度小于等于350HBS）20這類(lèi)齒輪的最終熱處理是調(diào)質(zhì)或正火，熱處理后進(jìn)行切齒。齒面硬度通常為160-286HBS。因?yàn)辇X面硬度較低，故承載能力較低。但因?yàn)檫@類(lèi)齒輪制造簡(jiǎn)單，成本低，所以廣泛應(yīng)用于對(duì)尺寸及重量都沒(méi)有嚴(yán)格要求的一般機(jī)械設(shè)備中。由于小齒輪的工作較大齒輪繁重，所以小齒輪的齒面硬度應(yīng)該比大齒輪的齒面硬度高一些，一般高20-50HBS單位硬度。硬齒面齒輪（齒面硬度大于350HBS）這類(lèi)齒輪通常是在半精加工后進(jìn)行齒面硬化的熱處理。常用的熱處理方法有淬火，表面淬火，滲碳淬火以及氮化等。齒面硬度一般為40-62HRC。熱處理后齒面有變形，可以用研磨，磨削或刮削等精度加

52、工方法加以消除。這類(lèi)齒輪齒面硬度高，承載能力高，耐磨性好，適用于尺寸和重量有限制，以及重要機(jī)械設(shè)備中。鑄鐵的耐沖擊和抗彎曲性能較差，主要用于制造低速和不重要的開(kāi)式齒輪以及傳遞功率不打的齒輪。球墨鑄鐵的機(jī)械性能較高，有時(shí)可用來(lái)代替鑄鋼。對(duì)于告訴，小功率，精度不高以及傳遞運(yùn)動(dòng)未注的齒輪傳動(dòng)，有事用非金屬材料（例如夾布膠木，尼龍，塑料等）制作齒輪18。本次設(shè)計(jì)的齒輪均采用45號(hào)鋼鑄齒輪。對(duì)于雙聯(lián)齒輪，采用45號(hào)鋼調(diào)制處理。經(jīng)查齒輪常用材料機(jī)械性能表，45號(hào)鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)到241-268HBS時(shí)，材料的抗拉強(qiáng)度極限為700MPa,屈服極限為410MPa。而本次設(shè)計(jì)中雙聯(lián)齒輪中斜齒輪的彎曲強(qiáng)度是,直齒輪的彎曲

53、強(qiáng)度是。雙聯(lián)齒輪中的斜齒輪接觸應(yīng)力是，直齒輪接觸應(yīng)力是。所選用的材料完全能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。對(duì)于小直齒輪，采用45號(hào)剛表面淬火處理。經(jīng)查齒輪常用材料機(jī)械性能表，45號(hào)鋼經(jīng)過(guò)淬火后，硬度能夠達(dá)到40-50HRC。材料的抗拉強(qiáng)度極限為750MPa，屈服強(qiáng)度極限為500MPa。經(jīng)過(guò)計(jì)算，小齒輪彎曲強(qiáng)度為,接觸應(yīng)力為。所選用的材料完全能滿足設(shè)計(jì)的要求18。軸材料的選擇軸在彎矩或轉(zhuǎn)矩作用下產(chǎn)生的應(yīng)力一般為變應(yīng)力，軸的截面尺寸發(fā)生突然變化的的情況下還會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，因此軸的主要失效形式是疲勞斷裂。設(shè)計(jì)時(shí)，一般應(yīng)進(jìn)行疲勞強(qiáng)度校核。對(duì)于瞬間過(guò)載很大，應(yīng)力性質(zhì)接近于靜應(yīng)力的軸，可能產(chǎn)生塑性變形，還應(yīng)按照最大載荷

54、進(jìn)行軸的強(qiáng)度校核。對(duì)于剛度要求高的軸，應(yīng)進(jìn)行剛度計(jì)算，對(duì)高速轉(zhuǎn)動(dòng)的軸或載荷作用周期性變化的軸，為防止共振，還要盡心提供穩(wěn)定性計(jì)算21。軸的材料選擇主要是根據(jù)軸的工作條件并考慮制造工藝等因素確定。軸的失效多數(shù)是疲勞引起的，故軸的材料應(yīng)具有較高的強(qiáng)度及剛度，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性較低，同時(shí)還要考慮材料的來(lái)源，工藝性以及經(jīng)濟(jì)性等。對(duì)于與軸上零件有相對(duì)潤(rùn)滑的軸，還要求有良好的耐磨性。軸的常用材料為碳素鋼和合金鋼。鋼軸的毛坯多數(shù)用軋制的圓鋼和鍛件。鍛件的內(nèi)部組織比較均勻，強(qiáng)度較好，故重要的軸以及大尺寸的軸或階梯尺寸變化大的軸，應(yīng)采用鍛件。常用優(yōu)質(zhì)碳素鋼有35，45，50鋼，其中以45鋼用的最多。這類(lèi)材料的強(qiáng)

55、度，塑性，與韌性等機(jī)械性能較好，一般經(jīng)正火，調(diào)質(zhì)處理，且材料來(lái)源方便，加工性好，經(jīng)濟(jì)性好，可用于一般或要求較高的軸。對(duì)于不重要或受載較小的軸可采用Q235A,Q275等普通碳素鋼。本次設(shè)計(jì)中，一軸和二軸均采用45鋼調(diào)質(zhì)處理。通過(guò)查軸的常用材料及其主要機(jī)械性能知，材料的硬度在58-60HCR的軸，抗拉強(qiáng)度極限為637MPa，屈服強(qiáng)度極限為353MPa。經(jīng)過(guò)計(jì)算，一軸強(qiáng)度為,二軸強(qiáng)度為。所選材料滿足設(shè)計(jì)要求。箱體材料的選擇灰鑄鐵通常是指具有片狀石墨的灰口鑄鐵，這中鑄鐵具有一定的機(jī)械性能、良好的鑄造性能以及其它多方面的優(yōu)良性能，因而在機(jī)械制造中業(yè)獲得最廣泛的應(yīng)用。球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵一般是用稀土鎂合金

56、對(duì)鐵液進(jìn)行處理，以改善石墨形態(tài)，從而得到比灰鑄鐵有更高機(jī)械性能的鑄鐵。 球墨鑄鐵依照其基體和性能特點(diǎn)而分為六種：即鐵素體（高韌性）球墨鑄鐵，珠光體（高強(qiáng)度）球墨鑄鐵，貝氏體（耐磨）球墨鑄鐵，奧氏體一貝氏體（耐磨）球墨鑄鐵，馬氏體一奧氏體（抗磨）球墨鑄鐵及奧氏體（耐熱、耐蝕）球墨鑄鐵。 蠕墨鑄鐵具有不同比例的珠光體鐵素體基體組織。鑄鐵性能與其石墨的蠕化程度（蠕化率）及基體有關(guān)。在石墨蠕化良好條件下，珠光體蠕墨鑄鐵的強(qiáng)度和硬度較高，耐磨性強(qiáng)。適于制造耐磨零件，如汽車(chē)的剎車(chē)鼓等。而鐵素體蠕墨鑄鐵的導(dǎo)熱性較好，在高溫作用下，不存在珠光體分解問(wèn)題，組織較穩(wěn)定，適用于制造在高溫下工作、需要有良好的抗熱疲勞

57、能力、導(dǎo)熱性的零件，如內(nèi)燃機(jī)汽缸蓋、進(jìn)排氣岐管等20。本次設(shè)計(jì)的箱體工作環(huán)境較差，需要承受高壓，高熱等惡劣的工作條件，所以采用球墨鑄鐵。由于取力器直接與變速箱相連，所以潤(rùn)滑油不用特意選擇，可以與取力器使用同樣的潤(rùn)滑油是320抗氧防銹工業(yè)齒輪油。潤(rùn)滑方式是壓力潤(rùn)滑。兩個(gè)齒輪在嚙合時(shí)產(chǎn)生類(lèi)似于齒輪泵的功效，可以講潤(rùn)滑油壓入到取力器箱體內(nèi)。高速軸的密封采用毛氈圈密封，其余部分使用密封圈密封22。第4章工藝過(guò)程設(shè)計(jì)圖4.1 輸入軸工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備說(shuō)明10毛胚鍛造鍛床20熱處理熱處理設(shè)備消除內(nèi)應(yīng)力，提高切削性能30銑兩端面，鉆中心孔平端打孔機(jī)基準(zhǔn)先行40粗車(chē)外圓，倒角車(chē)床外形尺寸盡快達(dá)到要求尺寸50清

58、洗清洗機(jī)為中間檢驗(yàn)做準(zhǔn)備60中間檢查檢查外型尺寸是否到規(guī)格70半精車(chē)外圓專用車(chē)床提高精度80精車(chē)直徑為35mm的兩外圓專用車(chē)床提高精度90最終熱處理熱處理機(jī)提高力學(xué)性能100最終檢驗(yàn)檢驗(yàn)精度，公差是否達(dá)到要求110入庫(kù)圖4.2 輸出軸工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備說(shuō)明10毛胚鍛造鍛床20熱處理熱處理設(shè)備消除內(nèi)應(yīng)力，提高切削性能30銑兩端面，鉆中心孔平端打孔機(jī)基準(zhǔn)先行40粗車(chē)外圓，倒角車(chē)床外形尺寸盡快達(dá)到要求尺寸50清洗清洗機(jī)為中間檢驗(yàn)做準(zhǔn)備60中間檢查檢查外型尺寸是否到規(guī)格70半精車(chē)外圓專用車(chē)床提高精度80銑外花鍵銑床提高精度90拉削內(nèi)花鍵拉床提高精度100精車(chē)外圓專用車(chē)床提高精度110最終熱處理熱處理機(jī)

59、提高力學(xué)性能120最終檢驗(yàn)檢驗(yàn)精度，公差是否達(dá)到要求130入庫(kù)圖4.3 雙聯(lián)齒輪工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備說(shuō)明10毛胚鍛造鍛床20熱處理熱處理設(shè)備消除內(nèi)應(yīng)力，提高切削性能30粗車(chē)外圓以及端面車(chē)床作為粗基準(zhǔn)40粗車(chē)內(nèi)孔車(chē)床50精車(chē)內(nèi)孔車(chē)床做為精基準(zhǔn)60精車(chē)外圓，端面及槽專用車(chē)床用芯軸定位70鉆5油孔鉆床80清洗清洗機(jī)為中間檢驗(yàn)做準(zhǔn)備90中間檢驗(yàn)檢查外型尺寸是否到規(guī)格100滾齒滾齒機(jī)生成齒形110插齒插齒機(jī)生成齒形120齒部調(diào)制處理熱處理機(jī)提高力學(xué)性能130最終檢驗(yàn)檢驗(yàn)精度，公差是否達(dá)到要求140入庫(kù)圖4.4 軸端蓋工序號(hào)工序內(nèi)容設(shè)備說(shuō)明10毛胚鍛造鍛床20銑平面銑床基準(zhǔn)先行30銑外圓銑床達(dá)到尺寸要求40

60、清洗清洗機(jī)為中間檢驗(yàn)做準(zhǔn)備50中間檢驗(yàn)檢查外型尺寸是否到規(guī)格60鉆7通孔鉆床70精銑直徑為62的外圓端面銑床提高精度80最終檢驗(yàn)清洗機(jī)檢驗(yàn)精度，公差是否達(dá)到要求90入庫(kù)結(jié)論本設(shè)計(jì)是對(duì)與CA1061K28L3型貨車(chē)變數(shù)器相配的取力器的設(shè)計(jì)。根據(jù)設(shè)計(jì)的目的、方法和步驟，對(duì)取力器以及CA1061K28L3型貨車(chē)取力器進(jìn)行了調(diào)研，收集資料，然后匯總，進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，最后繪制裝配圖和零件圖。對(duì)于本次設(shè)計(jì)做如下總結(jié)：1).汽車(chē)取力器設(shè)計(jì)中，齒輪的設(shè)計(jì)、軸的設(shè)計(jì)、軸承的設(shè)計(jì)是最主要內(nèi)容。其中齒輪的設(shè)計(jì)中，齒輪各擋的齒數(shù)分配需要精心調(diào)整齒輪的齒數(shù)、螺旋角和變位系數(shù)才能獲得比較好的結(jié)果。在分配齒數(shù)時(shí)，應(yīng)多方面參考