《汽車變速器各檔齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算案例》3200字

汽車變速器各檔齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算案例綜述目錄TOC\o"1-2"\h\u26597汽車變速器各檔齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算案例綜述 134861.1計(jì)算變速器各軸的扭矩和轉(zhuǎn)速 112721.2齒輪的強(qiáng)度計(jì)算和材料選擇 153211.2.1齒輪的材料選擇 2136701.2.2齒輪強(qiáng)度的計(jì)算 236691.3變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算 1347101.3.1初選變速器軸的軸徑和軸長(zhǎng) 13235621.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 13138981.3軸的強(qiáng)度計(jì)算 1461301.3.1齒輪和軸上的受力計(jì)算 1481731.4軸的強(qiáng)度計(jì)算 15180691.求第二軸支反力 1516671.驗(yàn)算軸的強(qiáng)度 1671551.第二軸的撓度和角的計(jì)算 19187282.中間軸剛度的校核 1929039變速器軸承類型的選擇 201.1計(jì)算變速器各軸的扭矩和轉(zhuǎn)速已知發(fā)動(dòng)機(jī)的最的轉(zhuǎn)矩為，計(jì)算轉(zhuǎn)速為；離合器的傳動(dòng)效率為，齒輪傳動(dòng)效率為，軸承的傳動(dòng)效率為。通過計(jì)算可得到各軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。一軸:中間軸:1.2齒輪的強(qiáng)度計(jì)算和材料選擇1.2.1齒輪的材料選擇1.齒輪材料的選擇原則滲碳層深度0.8～1.2mm滲碳層深度0.9～1.3mm滲碳層深度1.0～1.6mm滲碳齒輪在淬火、回火后，要求輪齒的表面硬度為HRC58～63，心部硬度為HRC33～48。1.2.2齒輪強(qiáng)度的計(jì)算1.輪齒的彎曲應(yīng)力（1）直齒輪彎曲應(yīng)力公式為（3-1）式中：——彎曲應(yīng)力(MPa)；——圓周力(N)，；——計(jì)算載荷(N·m)；——節(jié)圓直徑(mm)；——應(yīng)力集中系數(shù)，可近似取；——摩擦力影響系數(shù)主動(dòng)齒輪，從動(dòng)齒輪；——齒寬(mm)；——端面齒距(mm)，；——模數(shù)；——齒形系數(shù)，如圖3.1所示。圖3.1齒形系數(shù)圖節(jié)圓直徑，(4-2)（2）斜齒輪的彎曲應(yīng)力公式為（3-3）式中:——圓周力(N)，；——計(jì)算載荷(N·m)；——節(jié)圓直徑(mm)，，——法向模數(shù)(mm)，——齒數(shù)，——斜齒輪螺旋角()；——應(yīng)力集中系數(shù)，；——齒面寬(mm)；——法向齒距(mm)，；——齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù)在圖1.1中查得；——重合度影響系數(shù)，。將上述有關(guān)參數(shù)代入公式后，可得到斜齒輪的彎曲應(yīng)力公式為(4-4)用應(yīng)力在180～350MPa范圍，對(duì)貨車為100～250MPa范圍。2.輪齒接觸應(yīng)力（3-5）式中：——輪齒接觸應(yīng)力(MPa)；——齒面上的法向力(N)，，為圓周力()，，為計(jì)算載荷(N·m)，為節(jié)圓直徑(mm)，為節(jié)點(diǎn)處壓力角()，為齒輪螺旋角()；——齒輪材料的彈性模量，；——齒輪接觸的實(shí)際寬度(mm)，斜齒輪用代替；、——主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑(mm)，直齒輪、，斜齒輪、，、主、從動(dòng)齒輪節(jié)圓半徑(mm)。將作用在變速器第一軸上的載荷作為計(jì)算載荷時(shí)，變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力見表1.2。3.常嚙合齒輪強(qiáng)度的校核（1）彎曲應(yīng)力的校核常嚙合齒輪為斜齒輪，由式(4-4)得齒輪的彎曲應(yīng)力公式為式中：——齒形系數(shù)。由圖1.1得，通過以上的計(jì)算，把各個(gè)參數(shù)代入公式后得所以常嚙合齒輪的彎曲強(qiáng)度合格。表1.2變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力齒輪/MPa滲碳齒輪液體碳氮共滲齒輪一擋和倒擋1900～2000950～1000常嚙合齒輪和高擋1300～1400650～700（2）接觸應(yīng)力的校核由式(4-5)得齒輪的接觸應(yīng)力公式為確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)出的曲率半徑，將各參數(shù)代入公式后得所以常嚙合齒輪的接觸應(yīng)力合格。1.二擋齒輪強(qiáng)度校核（1）彎曲強(qiáng)度的校核二擋齒輪為斜齒輪，由式(4-4)得斜齒輪的彎曲應(yīng)力公式為結(jié)合二擋齒輪的變位系數(shù)，由圖1.1得，將各參數(shù)代入公式后得所以二擋齒輪的彎曲強(qiáng)度合格。（2）接觸強(qiáng)度的校核由式(4-5)得接觸應(yīng)力的公式為確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，將各參數(shù)代入公式后得所以二擋齒輪的接觸強(qiáng)度合格。三擋齒輪的強(qiáng)度校核（1）彎曲強(qiáng)度校核三擋齒輪為斜齒輪，由式(4-4)得齒輪的彎曲應(yīng)力公式為式中:——齒形系數(shù)；由圖1.1得，。將三擋齒輪的參數(shù)代入上式后得所以三擋齒輪的彎曲強(qiáng)度合格。（2）接觸強(qiáng)度校核由式(4-5)得齒輪接觸強(qiáng)度的公式為確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力將各參數(shù)代入得主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，將參數(shù)代入公式后得所以三擋齒輪的接觸強(qiáng)度合格。6.四擋齒輪的強(qiáng)度校核（1）彎曲強(qiáng)度的校核四擋齒輪為斜齒輪，由式(4-4)得齒輪的彎曲強(qiáng)度公式為式中：——齒形系數(shù)；由圖1.1得，。將四檔齒輪的參數(shù)代入上式后得所以五擋齒輪的彎曲強(qiáng)度合格。（2）接觸強(qiáng)度的校核由式(4-5)得接觸強(qiáng)度的公式為確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力代入?yún)?shù)后得主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，將參數(shù)代入公式后得所以五擋齒輪的接觸強(qiáng)度合格。7.一擋齒輪的強(qiáng)度校核（1）彎曲強(qiáng)度的校核一擋齒輪為直齒輪，由式(4-2)得齒輪的彎曲強(qiáng)度公式為式中：——齒形系數(shù)；由圖1.1得，。代入各參數(shù)后得所以一擋齒輪的彎曲強(qiáng)度合格。（2）接觸強(qiáng)度的校核由式(4-5)得接觸強(qiáng)度的公式為確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)：齒面法向力代入?yún)?shù)后得主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，將參數(shù)代入公式后得所以一擋齒輪的接觸強(qiáng)度合格。8.倒擋齒輪的校核（1）彎曲強(qiáng)度的校核倒擋齒輪為直齒輪，由式(4-2)彎曲強(qiáng)度校核的公式為式中:——齒形系數(shù)；由圖1.1得，，。將各參數(shù)代入式中得所以齒輪的彎曲強(qiáng)度合格。（2）接觸強(qiáng)度的校核由式(4-5)得接觸強(qiáng)度的公式為確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)：齒輪10和齒輪11齒面法向力代入?yún)?shù)后得主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，將參數(shù)代入公式后得齒輪9和齒輪12主、從動(dòng)齒輪節(jié)點(diǎn)處的曲率半徑，將參數(shù)代入公式后得所以倒擋齒輪的接觸強(qiáng)度合。

1.3變速器軸和軸承的設(shè)計(jì)計(jì)算1.3.1初選變速器軸的軸徑和軸長(zhǎng)d可根據(jù)中心距按以下公式初選（4-1）則故可取第二軸的最大直徑，中間軸的最大直徑第一軸花鍵部分的直徑可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩(N·m)按下式初選：（4-2）則故可取第一軸花鍵部分的直徑為29mm。變速器的最大直徑和支承間的距離可按下列關(guān)系初選：中間軸第二軸1.3.2軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一軸裝軸承處的直徑為50mm，第二軸裝軸承處的直徑為40mm，中間軸裝軸承處的直徑為35mm；當(dāng)一擋嚙合傳動(dòng)時(shí)：，，，，，。圖1.1齒輪和軸上的受力簡(jiǎn)圖1.3軸的強(qiáng)度計(jì)算1.3.1齒輪和軸上的受力計(jì)算一軸:中間軸:二軸：掛一擋時(shí)第一軸中間軸第二軸1.4軸的強(qiáng)度計(jì)算驗(yàn)算時(shí)可將軸看作是鉸接支承的梁，第一軸的計(jì)算轉(zhuǎn)矩為發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。1.求第二軸支反力（1）在垂直平面內(nèi)的支反力由得由得（2）在水平面內(nèi)的支反力由得2.求第一軸支反力3.求中間軸的支反力（1）在水平面內(nèi)的支反力（2）在垂直平面內(nèi)的支反力1.驗(yàn)算軸的強(qiáng)度垂向彎矩、水平彎矩。則軸在轉(zhuǎn)矩和彎矩的同時(shí)作用下，其應(yīng)力為(4-3)式中:(MPa)；——軸的直徑(mm)，花鍵處取內(nèi)徑；——抗彎截面系數(shù)(mm3)，在低擋工作時(shí)，≤400MPa。下面計(jì)算各軸在彎矩和轉(zhuǎn)矩作用下的軸應(yīng)力。（1）第一軸的軸應(yīng)力計(jì)算在垂直方向的彎矩為在水平方向的彎矩為則在彎矩和轉(zhuǎn)矩的聯(lián)合作用下故一軸的軸應(yīng)力為所以當(dāng)?shù)谝惠S直徑大于19.41mm時(shí)，強(qiáng)度合格。由于結(jié)構(gòu)要求，采用齒輪軸形式。（2）第二軸軸應(yīng)力計(jì)算在垂直面內(nèi)的彎矩為在水平面內(nèi)的彎矩為則在彎矩和轉(zhuǎn)矩的聯(lián)合作用下故第二軸的軸應(yīng)力為所以第二軸直徑大于38.9mm，強(qiáng)度合格。（3）中間軸的應(yīng)力計(jì)算在垂直方向在水平方向在彎矩和轉(zhuǎn)矩的聯(lián)合作用下故中間軸上的軸應(yīng)力為所以中間軸直徑取大于23.08mm，強(qiáng)度合格。1.1.5軸的剛度計(jì)算軸的撓度和轉(zhuǎn)角可按材料力學(xué)有關(guān)公式計(jì)算。式計(jì)算總撓度。(4-4)(4-5)(4-6)式中：——齒輪齒寬中間平面上的徑向力(N)；——齒輪齒寬中間平面上的圓周力(N)；——彈性模量(MPa)，MPa；——慣性矩(mm4)，對(duì)于實(shí)心軸，；——軸的直徑(mm)，花鍵處按平均直徑計(jì)算；，——齒輪上的作用力到支座、的距離(mm)；——支座間的距離(mm)。軸的全撓度為mm。軸在垂直面和水平面內(nèi)撓度的允許值為mm，mm。齒輪所在平面的轉(zhuǎn)角不應(yīng)