微型客貨兩用車變速器傳 動(dòng)軸和操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)含5張CAD圖,微型客貨兩用車變速器,傳,動(dòng)軸和操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)含5張CAD圖,微型,客貨兩用車,變速器,以及,操縱,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),cad 微型客貨兩用車變速器，傳 動(dòng)軸和操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 摘 要 經(jīng)過(guò)改革開放初期我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展規(guī)模空前。在不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)的背景下，乘用車開始普及，走進(jìn)千家萬(wàn)戶。鄉(xiāng)村公路上客貨兩用車適應(yīng)面更加寬廣，人民的生產(chǎn)與生活更加便捷，因而消費(fèi)者更加容易接受?？拓泝捎密嚨募夹g(shù)難點(diǎn)主要在其動(dòng)力傳輸、變速及操縱機(jī)構(gòu)上，在微型汽車的設(shè)計(jì)上，首先要考慮設(shè)計(jì)的汽車滿足汽車的工作要求，發(fā)動(dòng)機(jī)的功率達(dá)到工作的要求，還有變速箱和傳動(dòng)軸與其他汽車機(jī)構(gòu)的合理布置，提高汽車的穩(wěn)定性能。 所以本課題是對(duì)微型客貨兩用車的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行深入的分析研究，優(yōu)化微型客貨兩用車的結(jié)構(gòu)，提高微型客貨兩用車的動(dòng)力傳輸效率及穩(wěn)定性，對(duì)于我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展具有遠(yuǎn)大的研究意義的。本文就是根據(jù)設(shè)定設(shè)計(jì)的基本參數(shù)，對(duì)微型客貨兩用車的小車變速器、傳動(dòng)軸及操縱機(jī)構(gòu)等重要機(jī)構(gòu)及重要的零部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核，設(shè)計(jì)出滿足設(shè)計(jì)要求的微型客貨兩用車。 關(guān)鍵詞：客貨兩用；動(dòng)力傳輸；機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；計(jì)算校核； Abstract After the reform and opening up, China's automobile industry has developed unprecedentedly. With the continuous development of economy, all kinds of passenger cars have entered ordinary families. Especially the passenger and freight dual purpose vehicles are more suitable for rural roads, which facilitate the production and life of the masses, and are more acceptable to consumers. The technical difficulties of the passenger and cargo dual purpose vehicle are mainly in its power transmission, transmission and control mechanism. In the design of the mini car, the power performance of the engine must be taken into full consideration, as well as the overall arrangement of the gearbox and the transmission shaft to meet the dynamic performance of the vehicle. Therefore, this topic is an in-depth analysis of the structure and working principle of the mini passenger and cargo dual purpose vehicle, optimizing the structure of the micro passenger and cargo dual purpose vehicle, improving the efficiency and stability of the dynamic transmission of the mini passenger and cargo dual purpose vehicle, which is of great significance for the development of the automobile industry in China. Based on the basic parameters of the design, this paper designs and checks the structural design of the important organizations and important parts, such as the transmission, transmission shaft and manipulating mechanism of the mini passenger and cargo dual purpose vehicle, and designs a micro passenger and cargo dual purpose vehicle to meet the design requirements. Key words: Double use of passenger and cargo；Power transmission；Institutional design；Calculation and checking； 目錄 第一章 緒 論 4 1.1選題的背景及意義 4 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀 4 1.3設(shè)計(jì)的基本思路 5 1.4設(shè)計(jì)的基本參數(shù) 6 1.5本章小結(jié) 6 第二章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 7 2.1傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 7 2.2十字軸設(shè)計(jì)計(jì)算 8 2.3 十字軸滾針軸承的計(jì)算 9 2.4萬(wàn)向節(jié)叉的設(shè)計(jì)計(jì)算 10 2.5傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算 12 2.6 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 14 2.7 傳動(dòng)軸花鍵軸的計(jì)算 15 第三章 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 17 3.1 變速器的結(jié)構(gòu)要求 17 3.2 變速器的總體結(jié)構(gòu) 17 3.3 變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 18 第四章 變速器的設(shè)計(jì) 20 4.1傳動(dòng)比的確定及分配 20 4.2變速器各檔齒輪齒數(shù)的選擇計(jì)算 21 4.3齒輪的參數(shù)計(jì)算校核 22 4.4 變速器中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 29 4.5軸承的選用校核 35 4.6鍵的選擇和校核 36 第五章 總 結(jié) 38 參考文獻(xiàn) 39 附錄 40 謝 辭 41 4 第一章 緒 論 1.1選題的背景及意義 我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展規(guī)模不斷增長(zhǎng)，并有著良好的發(fā)展空間。不斷發(fā)展的經(jīng)濟(jì)，使得乘用車也步入千家萬(wàn)戶，以目前的中國(guó)國(guó)情，農(nóng)村還是我國(guó)最大的生活群體，結(jié)合農(nóng)村的道路環(huán)境及消費(fèi)水平，客貨兩用的微型汽車更能適應(yīng)農(nóng)村的道路，更為經(jīng)濟(jì)，農(nóng)民也更容易接受得到更好的汽車普及。農(nóng)村是汽車行業(yè)的一個(gè)廣大的市場(chǎng)，在我國(guó)也有多家汽車品牌生產(chǎn)出微型汽車進(jìn)入了農(nóng)村的市場(chǎng)，比如：五菱、江淮等知名品牌。微型汽車的設(shè)計(jì)難點(diǎn)主要還是在動(dòng)力的傳輸及穩(wěn)定性能上，所以汽車的變速器，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)成了制約微型汽車發(fā)展的要點(diǎn)。 變速器操縱機(jī)構(gòu)與總體布置緊密密切，協(xié)調(diào)駕駛室、總體布置等問(wèn)題應(yīng)需解決，使發(fā)動(dòng)機(jī)傳到驅(qū)動(dòng)輪上的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速為之改變，雙拉變速器是比較好的選擇 所以本課題是對(duì)微型客貨兩用車的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行深入的分析研究，優(yōu)化微型客貨兩用車的結(jié)構(gòu)，提高微型客貨兩用車的工作效率及穩(wěn)定性，對(duì)于我國(guó)汽車行業(yè)的發(fā)展具有遠(yuǎn)大的研究意義。 1.2 國(guó)內(nèi)外發(fā)展及研究現(xiàn)狀 “改變世界的機(jī)器”就是汽車，100多年的歷史，從1886年一直到現(xiàn)在。汽車得到了很好的發(fā)展空間及時(shí)間，一度成為世界經(jīng)濟(jì)的中流砥柱，對(duì)人類產(chǎn)生的影響，無(wú)法估量。無(wú)論是日本，西歐，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家或地區(qū)把發(fā)展汽車工業(yè)，作為支柱產(chǎn)業(yè)來(lái)進(jìn)行布局，“七五”期間，我國(guó)提出“要把汽車制造業(yè)作為重要的支柱產(chǎn)業(yè)，爭(zhēng)取有一個(gè)較大的發(fā)展”，汽車在世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展的作用，由此可見一斑。 當(dāng)前，人類社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域都缺少不了汽車的身影。，農(nóng)業(yè)，工業(yè)，商業(yè)與國(guó)際貿(mào)易，科技，教育，衛(wèi)生保健，藝術(shù)，國(guó)防以及其他建設(shè)事業(yè)，汽車與人類的現(xiàn)代生活領(lǐng)域及家庭緊密相連。人們?nèi)粘９ぷ鳎a(chǎn)，生活，學(xué)習(xí)旅行中最方便，最經(jīng)常使用的交通工具就是汽車，其也成為現(xiàn)代社會(huì)的象征。汽車在許多發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)相當(dāng)普及，西歐，日本等發(fā)達(dá)國(guó)家平均2~3人擁有一輛；美國(guó)，平均1.3人擁有一輛。汽車的迅速普及，在運(yùn)輸及生活上提高了出行的效率，也進(jìn)一步擴(kuò)大了人們的娛樂(lè)活動(dòng)范圍，人們的社會(huì)生活變的豐富多彩；公路的建設(shè)和運(yùn)輸?shù)姆睒s也被促進(jìn)，城市布局的改變對(duì)于各地區(qū)經(jīng)濟(jì)文化的交流和偏遠(yuǎn)落后地區(qū)的開發(fā)也有很大的幫助。 我國(guó)汽車行業(yè)起點(diǎn)低，發(fā)展較晚。中國(guó)汽車工業(yè)于1953年從零起步，近幾年，轎車大幅度增長(zhǎng)樂(lè)產(chǎn)量，并確定了三大基地，如一汽，二汽，上海，還有三個(gè)較小的基地，如天津，北京，廣州。到2010年汽車生產(chǎn)量達(dá)600萬(wàn)輛是我國(guó)汽車的發(fā)展目標(biāo)，我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)再多一項(xiàng)。國(guó)家開始鼓勵(lì)個(gè)人購(gòu)買汽車要，為轎車的普及作好準(zhǔn)備。與此同時(shí)，迅速發(fā)展的汽車也帶了一些不易解決的問(wèn)題，例如：能源消耗，安全問(wèn)題，和環(huán)境污染。因此，節(jié)約能源，行車安全和環(huán)境保護(hù)已成為當(dāng)務(wù)之急，需要討論并加以解決。 回顧歷史，1959年面世的“MINI”轎車的研發(fā)并面世，大大刺激了汽車行業(yè)的發(fā)展，這款汽車在外觀及性能上突破了傳統(tǒng)的汽車觀念，在各大汽車的賽事上也屢屢取得第一。截止到現(xiàn)在，這類汽車依然是家庭轎車的首選。也正是這款汽車的誕生推動(dòng)了微型汽車的誕生發(fā)展。微型客貨兩用汽車正是本課題所要設(shè)計(jì)的。我國(guó)的微型車也可稱為“中國(guó)特色”，因?yàn)槲覈?guó)轎車不太普及的情況下，售價(jià)僅在三萬(wàn)元人民幣左右的微型客車，成為大眾買的起的車型。 1.3設(shè)計(jì)的基本思路 1.3.1設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 （1）根據(jù)我國(guó)的汽車的發(fā)展詳情，對(duì)比現(xiàn)有的微型客貨兩用車原理，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)設(shè)計(jì)出可以更高效、適用性更好的微型客貨兩用車； （2）對(duì)微型客貨兩用車的變速器、傳動(dòng)軸、操縱機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)及機(jī)構(gòu)間的協(xié)調(diào)； （3）對(duì)微型客貨兩用車的變速器、傳動(dòng)軸、操縱機(jī)構(gòu)零部件繪制二維圖紙； （4）對(duì)微型客貨兩用車的結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)進(jìn)行對(duì)比優(yōu)化。 1.3.2.研究方法 （1）通過(guò)查閱書籍、上網(wǎng)查閱資料，對(duì)比現(xiàn)有的微型客貨兩用車的機(jī)械原理，對(duì)比優(yōu)劣，制定更合理的起重方案。 （2）設(shè)計(jì)方案構(gòu)思，與指導(dǎo)老師討論，然后確定設(shè)計(jì)方案。 （3）使用cad繪圖軟件，詳細(xì)設(shè)計(jì)，繪制設(shè)計(jì)的零件圖、裝配圖。 （4）針對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行改進(jìn)、創(chuàng)新。 1.4設(shè)計(jì)的基本參數(shù) 根據(jù)微型客貨兩用車設(shè)計(jì)的用途規(guī)格特點(diǎn)分類，設(shè)定微型客貨兩用車設(shè)計(jì)的主要參數(shù)如下： 發(fā)動(dòng)機(jī)擬選為：JL462Q或相近系列； 最高車速為：95Km/h； 最小轉(zhuǎn)彎半徑R：R≤4.5米； 乘員人數(shù)：4人； 載重量：0.5噸； 檔位數(shù)4+1。 1.5本章小結(jié) 本章主要是根據(jù)設(shè)計(jì)的課題在查找相關(guān)的設(shè)計(jì)資料，了解國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的汽車設(shè)備，根據(jù)設(shè)計(jì)的要求合理制定設(shè)計(jì)方案及設(shè)計(jì)方向。并確定了微型客貨兩用車的主要設(shè)計(jì)參數(shù)。 54 第二章 傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì) 在汽車傳動(dòng)系統(tǒng)或其他系統(tǒng)中，在動(dòng)力傳動(dòng)中一般出現(xiàn)有軸線相交其在傳動(dòng)過(guò)程轉(zhuǎn)軸的位置還會(huì)常出現(xiàn)變動(dòng)的動(dòng)力傳動(dòng)場(chǎng)合，一般首先考慮的是采用萬(wàn)向傳動(dòng)裝置進(jìn)行兩軸的動(dòng)力傳動(dòng)。也就是萬(wàn)向傳動(dòng)軸，其主要是由：萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸組成，萬(wàn)向傳動(dòng)軸的主要作用就是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸線相交且軸的位置在工作過(guò)程還會(huì)出現(xiàn)不斷變化的兩軸之間的轉(zhuǎn)矩及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳遞工作。 在汽車的動(dòng)力傳動(dòng)中，萬(wàn)向傳動(dòng)軸應(yīng)用十分廣泛。主要是由汽車的結(jié)構(gòu)性能決定的。在汽車的傳動(dòng)中有就是兩軸軸線相交但是軸的位置在工作過(guò)程還會(huì)出現(xiàn)不斷變化，比如在汽車的正常行駛過(guò)程中，轉(zhuǎn)向驅(qū)動(dòng)橋中的內(nèi)、外半軸之間的夾角隨行駛而變化，這時(shí)就必須采用萬(wàn)向傳動(dòng)軸進(jìn)行轉(zhuǎn)矩及旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的傳遞工作。 2.1傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn) 傳動(dòng)軸是微型汽車的動(dòng)力傳輸件，所以其的加工質(zhì)量要求很高，其外觀不能有沙孔、裂紋、加工粗糙度要滿足零件的加工要求。 分析傳動(dòng)軸的布局計(jì)算載荷：根據(jù)汽車設(shè)計(jì)要求，根據(jù)傳動(dòng)軸的安裝布局位置不同，計(jì)算載荷的方法公式也不一樣，主要有以下三種： （1）最大轉(zhuǎn)矩和一擋傳動(dòng)比來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)的載荷； （2）按驅(qū)動(dòng)輪打滑來(lái)確定； （3）按日常平均使用轉(zhuǎn)矩來(lái)確定。 本設(shè)計(jì)采用的傳動(dòng)軸安裝布局的方式是：傳動(dòng)軸安裝在變速器與驅(qū)動(dòng)橋中間。計(jì)算汽車的載荷，根據(jù)設(shè)計(jì)的布局要求，選用第一種計(jì)算方式發(fā)動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩及一擋傳動(dòng)進(jìn)行計(jì)算，得到： （2-1） 上式中：為傳動(dòng)軸計(jì)算載荷，單位為；為離合器所產(chǎn)生的動(dòng)載系數(shù)，在此?。粸榘l(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，單位為；為液力變矩器變矩系數(shù)，;為變速器一擋傳動(dòng)比，；為分動(dòng)器傳動(dòng)比，；為發(fā)動(dòng)機(jī)到萬(wàn)向傳動(dòng)軸之間的傳動(dòng)效率，；為計(jì)算驅(qū)動(dòng)橋數(shù)，為。 由公式（2-1）： （2-1） 在以下對(duì)汽車的靜強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，萬(wàn)向傳動(dòng)軸的載荷取，為常用的安全系數(shù)。 2.2十字軸設(shè)計(jì)計(jì)算 根據(jù)十字軸在實(shí)際傳動(dòng)工作中的磨損分析，十字軸的主要磨損是在傳動(dòng)過(guò)程與軸承滾動(dòng)摩擦造成的，滾針軸承也會(huì)受到摩擦損壞，十字軸的損壞程度主要是觀察其表面是否出現(xiàn)有壓痕及剝落現(xiàn)象，一般在十字軸表面出現(xiàn)壓痕深度超過(guò)0.15mm則視為十字軸已損壞需要更換，所以在對(duì)十字軸的設(shè)計(jì)中要對(duì)安裝軸承的頸部進(jìn)行強(qiáng)度的校核工作，保證十字軸的平穩(wěn)高效地進(jìn)行傳動(dòng)工作。 本設(shè)計(jì)的微型客貨兩用汽車的載重更為0.5t，根據(jù)參考文獻(xiàn)《底盤設(shè)計(jì)》（吉林工業(yè)大學(xué)出版），對(duì)十字軸的基本參數(shù)進(jìn)行初選得到，十字軸：，，，。 計(jì)算作用在十字軸的軸頸力F，得到： （2-2） 上式中：為萬(wàn)向傳動(dòng)的計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；為合力F作用線到十字軸中心之間的距離，；為萬(wàn)向傳動(dòng)的最大夾角，取 。 根據(jù)以上參數(shù)的確定，代入式中，得到： 校核十字軸軸頸根彎曲應(yīng)力： （2-3） 式中：為十字軸軸頸根部彎曲應(yīng)力，單位；為十字軸軸頸直徑，；為十字軸油道孔直徑，；為合力作用線到軸頸根部的距離，；為彎曲許用值，為 。 根據(jù)以上參數(shù)的確定，代入式中，得到： 由以上計(jì)算結(jié)果對(duì)比得到：，十字軸滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。 校核切應(yīng)力： （2-4） 根據(jù)已知參數(shù)，代入式中，得到： 根據(jù)選定的十字軸的材料為45鋼，查資料得到45鋼的切應(yīng)力為 ，對(duì)比計(jì)算得到的切應(yīng)力結(jié)果，得到十字軸的切應(yīng)力滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。 2.3 十字軸滾針軸承的計(jì)算 在軸承的安裝傳動(dòng)過(guò)程中，為避免產(chǎn)生滾針壓斷壓碎現(xiàn)象，滾針的直徑應(yīng)該均勻，滾針的直徑不小于1.6mm，滾針直徑加工都應(yīng)在范圍之內(nèi)，且滾針在軸承內(nèi)部要均布，滾針直徑的間隙公差應(yīng)保持在0-0.003mm之間，要是間隙過(guò)大，軸承內(nèi)的滾針減少，會(huì)造成軸承的載荷力不夠，出現(xiàn)卡針現(xiàn)象；過(guò)小的間隙也會(huì)造成滾針過(guò)多發(fā)熱變形的現(xiàn)象。所以根據(jù)以上分析滾針的間隙在0.009-0.095mm最為合適。滾針的軸向間隙在0.2-0.4mm最為合適。 計(jì)算軸承的接觸應(yīng)力： （2-5） 式中：為滾針直徑，；為十字軸軸頸直徑，；為滾針工作長(zhǎng)度，。 計(jì)算軸承最大的載荷： (2-6) 式中：為滾針列數(shù)，；為每列中滾針數(shù)， 。 根據(jù)以上參數(shù)的確定，代入式中，得到: 根據(jù)以上參數(shù)的確定，代入式中，得到: 根據(jù)滾針與十字軸的加工要求，滾針及十字軸的表面硬度調(diào)質(zhì)達(dá)到以上，許用接觸應(yīng)力，由以上的計(jì)算結(jié)果得到，滾針軸承滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果得到滾針軸承的基本參數(shù)：滾針直徑；工作高度；列數(shù)；單列滾針數(shù)。 2.4萬(wàn)向節(jié)叉的設(shè)計(jì)計(jì)算 對(duì)萬(wàn)向節(jié)叉在實(shí)際傳動(dòng)中受力分析，萬(wàn)向節(jié)叉在傳動(dòng)過(guò)程主要受到主、從動(dòng)叉軸轉(zhuǎn)矩 、的作用，在主、從動(dòng)叉上產(chǎn)生的切向力 、和軸向力 、 ，得到： （2-7） 式中：為切向力作用線與萬(wàn)向節(jié)叉軸之間的距離；為轉(zhuǎn)向節(jié)主動(dòng)叉軸之轉(zhuǎn)角；為轉(zhuǎn)向節(jié)主、從動(dòng)叉軸之夾角。 計(jì)算： （2-8） 圖2-1（a）為主動(dòng)叉位于與初始位置的受力狀況，此時(shí) ，達(dá)最大值： （2-9） 圖2-1（b）為主動(dòng)叉軸轉(zhuǎn)角時(shí)的受力狀況，這時(shí) 、及均達(dá)最大值： （2-10） 圖2-1 萬(wàn)向節(jié)叉危險(xiǎn)截面示意圖 萬(wàn)向節(jié)叉在力作用下承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷，在截面處，彎曲應(yīng)力和扭轉(zhuǎn)應(yīng)力分別為： （2-11） 式中: 、分別為抗彎截面系數(shù)和抗扭截面系數(shù) ，對(duì)于本設(shè)計(jì)中矩形截面： ， （2-12） 本設(shè)計(jì)的微型客貨兩用汽車的載重更為0.5t，根據(jù)參考文獻(xiàn)《底盤設(shè)計(jì)》（吉林工業(yè)大學(xué)出版），對(duì)萬(wàn)向節(jié)的基本參數(shù)進(jìn)行初選得到：， ，。 則： 根據(jù)萬(wàn)向節(jié)叉的加工要求，萬(wàn)向節(jié)叉的表面硬度調(diào)質(zhì)達(dá)到以上，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力，由以上的計(jì)算結(jié)果得到，滾針軸承滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。 2.5傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算 根據(jù)傳動(dòng)軸與萬(wàn)向節(jié)的結(jié)構(gòu)安裝分析，萬(wàn)向節(jié)與傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)。根據(jù)傳動(dòng)軸的安裝布置，傳動(dòng)軸分為端部與中間部分，設(shè)計(jì)中傳動(dòng)軸的中部采用的是空心軸結(jié)構(gòu)，空心軸的主要優(yōu)點(diǎn)為較小的質(zhì)量能傳動(dòng)較大的轉(zhuǎn)矩及轉(zhuǎn)速，而且在汽車的傳動(dòng)中，空心軸比實(shí)心軸有更高的臨界轉(zhuǎn)速，所以設(shè)計(jì)中對(duì)比空心軸的優(yōu)點(diǎn)，選擇空心軸作為設(shè)計(jì)中微型客貨兩用車的傳動(dòng)系。 設(shè)計(jì)中的空心軸的材料選用的是低碳鋼板卷，空心軸的內(nèi)徑及外徑的尺寸主要根據(jù)設(shè)計(jì)的參數(shù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行確定的，在對(duì)其設(shè)計(jì)過(guò)程必須對(duì)其的臨界轉(zhuǎn)速及扭矩強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度校核工作。 臨界轉(zhuǎn)速主要是在傳動(dòng)軸的實(shí)際工作過(guò)程中，自身的材質(zhì)不均然后在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生不穩(wěn)定的離心力，進(jìn)而產(chǎn)生靜撓度，在過(guò)大靜撓度的作用下，空心軸會(huì)受力產(chǎn)生彎曲，使傳動(dòng)軸工作不穩(wěn)定而失效，如果速度進(jìn)一步加大會(huì)直接造成空心軸的斷裂，發(fā)生安全事故，所以需要對(duì)臨界轉(zhuǎn)速進(jìn)行校核。校核的目的就是空心軸允許的最大轉(zhuǎn)速要大于汽車的最大轉(zhuǎn)速，這樣才能保證汽車的安全穩(wěn)定的行駛。空心軸的的臨界轉(zhuǎn)速取決于其尺寸、結(jié)構(gòu)及其支撐情況。 為了確定臨界轉(zhuǎn)速，可研究一下兩端自由支撐與剛性球鉸上的軸（見下圖2-2）： 圖2-2 傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算示意圖 設(shè)軸的質(zhì)量集中于點(diǎn)，且點(diǎn)偏離旋轉(zhuǎn)軸線的量為，當(dāng)軸以角速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的離心力為： （2-13） 式中：為軸在其離心力作用下產(chǎn)生的撓度。 與離心力相平衡的彈性力為： （2-14） 式中：為周的側(cè)向剛度，對(duì)于質(zhì)量分布均勻且兩端自由地支撐于球形鉸接的軸，其側(cè)向剛度為： （2-15） 式中：為材料的彈性模量，可?。粸檩S管截面的抗彎慣性矩。 （2-16） 因： （2-17） 故有： （2-17） 認(rèn)為在達(dá)到臨界轉(zhuǎn)速的角速度時(shí)，傳動(dòng)軸將破壞，即，則有： ， （2-18） 傳動(dòng)軸管： 式中：為軸管的外徑及內(nèi)徑，. ； 為傳動(dòng)軸的支撐長(zhǎng)度，取兩萬(wàn)向節(jié)之中心距，；為軸管材料的密度，對(duì)于鋼 。 將上述、及的表達(dá)式代入（3-13），令，則得傳動(dòng)軸的臨界轉(zhuǎn)速為： （2-19） 根據(jù)傳動(dòng)軸在實(shí)際的傳動(dòng)過(guò)程中存在平衡誤差，其他鏈接部件的鏈接支承等功率及間歇誤差，所以一般傳動(dòng)軸的實(shí)際臨界轉(zhuǎn)速都會(huì)低于計(jì)算得到的臨界轉(zhuǎn)速，為了減少誤差產(chǎn)生的影響，在計(jì)算中引進(jìn)安全系數(shù)，得到： 式中：為相應(yīng)于最高車速時(shí)傳動(dòng)軸最大轉(zhuǎn)速，；為傳動(dòng)軸臨界轉(zhuǎn)速,；在本次設(shè)計(jì)中，已知，,； 已知發(fā)動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速。安全系數(shù)： 根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果得到，在安全的范圍。 2.6 傳動(dòng)軸的強(qiáng)度校核 對(duì)傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度進(jìn)行校核，得到： （2-20） 式中：為發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩，；為變速器一擋傳動(dòng)比；為動(dòng)載系數(shù)；為抗扭截面系數(shù)。 設(shè)計(jì)中傳動(dòng)軸采用的是空心軸結(jié)構(gòu)，得到： （2-21） 式中：為傳動(dòng)軸計(jì)算轉(zhuǎn)矩，；為傳動(dòng)軸管的外徑和內(nèi)徑，,。 根據(jù)以上參數(shù)的確定，代入式中，得到： 傳動(dòng)軸管扭轉(zhuǎn)應(yīng)力不大于，安全系數(shù) 。 2.7 傳動(dòng)軸花鍵軸的計(jì)算 花鍵軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)校核，首先要求花鍵軸滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求，主要是轉(zhuǎn)矩及扭矩的強(qiáng)度滿足強(qiáng)度要求才能傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的傳動(dòng)工作，根據(jù)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)花鍵軸初步選擇的材料為40Cr，計(jì)算其扭轉(zhuǎn)及應(yīng)力： （2-22） 根據(jù)花鍵軸的選材確定其許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，查資料得到40Cr材料的許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為，根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)花鍵軸的最小直徑進(jìn)行初選，對(duì)選定的最小軸徑進(jìn)行強(qiáng)度校核工作。取，得到： 根據(jù)以上計(jì)算得到的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，計(jì)算花鍵軸的安全系數(shù)K： 根據(jù)計(jì)算的結(jié)果，K=2.19，在2-3的安全系數(shù)范圍內(nèi)，故花鍵的選材強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求。 根據(jù)傳動(dòng)的需求，花鍵采用的是矩形花鍵，計(jì)算安裝在花鍵軸上齒輪側(cè)面的擠壓應(yīng)力： （2-23） 式中：為花鍵處轉(zhuǎn)矩分布不均勻系數(shù)。=1.3-1.4 ；為花鍵外徑，取 ；為花鍵內(nèi)徑，取 ；為花鍵的有效工作長(zhǎng)度， ；為花鍵齒數(shù)， 。 則： 根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)比安全系數(shù)，由花鍵的加工要求，進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理得到花鍵的表面硬度為35HRC，根據(jù)以上計(jì)算得到齒側(cè)許用擠壓應(yīng)力為 。得到： 根據(jù)安全系數(shù)的對(duì)比得到，花鍵的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求?？筛鶕?jù)花鍵軸的直徑尺寸進(jìn)而得到滑動(dòng)叉軸的直徑初步選定為46mm 。 第三章 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 3.1 變速器的結(jié)構(gòu)要求 變速器的主要作用是根據(jù)汽車在不同的路段需要的速度及牽引力，通過(guò)操作機(jī)構(gòu)操縱變速器在車速的許用范圍內(nèi)，改變發(fā)動(dòng)機(jī)傳輸?shù)杰囕喌乃俣燃盃恳Γ蛊嚹茉诓煌穆窙r平穩(wěn)行駛。 對(duì)變速器提出如下的基本要求： （1）正確選擇擋數(shù)和傳動(dòng)比，保證汽車有必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)； （2）設(shè)置空擋，以使發(fā)動(dòng)機(jī)能啟動(dòng)怠速、換檔、切斷發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力向驅(qū)動(dòng)輪的傳輸；在滑行或停車時(shí)使發(fā)動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)系徹底分離； （3）設(shè)置倒擋，使汽車能倒退行駛； （4）設(shè)置動(dòng)力輸出裝置，能進(jìn)行功率輸出； （5）換檔迅速、省力、方便，以便縮短加速時(shí)間并提高汽車的動(dòng)力性能； （6）工作可靠，汽車行駛中，變速器不得有跳擋、亂擋以及換擋沖擊等現(xiàn)象發(fā)生； （7）變速器還應(yīng)當(dāng)滿足效率高，噪聲低，體積小，質(zhì)量輕，制造容易，成本低等要求、維修方便等要求； 滿足汽車必要的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)，這與變速器的擋數(shù)、傳動(dòng)比范圍和各擋傳動(dòng)比有關(guān)。汽車工作的道路條件越復(fù)雜、比功率越小，變速器的傳動(dòng)比范圍越大[9]。 3.2 變速器的總體結(jié)構(gòu) 在汽車的變速傳動(dòng)中，現(xiàn)在主要為兩種，有級(jí)變速與無(wú)級(jí)變速，對(duì)比兩者的優(yōu)點(diǎn)選用合適設(shè)計(jì)的變速方式。在變速器中，有級(jí)變速器的傳動(dòng)效率高達(dá)，比無(wú)級(jí)變速器的傳動(dòng)效率要高。而且微型汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率由于機(jī)型的限制只能選用較小型的發(fā)動(dòng)機(jī)，也意味著功率也較小，所以根據(jù)有級(jí)變速與無(wú)級(jí)變速的傳動(dòng)效率對(duì)比，設(shè)計(jì)中采用的是有級(jí)變速器。 有級(jí)變速器又可以分為固定軸式和旋轉(zhuǎn)軸兩大類，在現(xiàn)在的汽車應(yīng)用中又以固定軸式應(yīng)用最為廣泛，本設(shè)計(jì)也采用固定軸式有級(jí)變速器。固定軸式又有中間軸式，兩軸式和多中間軸式三類不同的變速器，其中中間軸式的變速器的傳動(dòng)效率最高，所以設(shè)計(jì)中初步選用中間軸式有機(jī)變速器作為微型客貨兩用汽車的變速器。 對(duì)于變速器的檔位選用，首先要考慮到汽車的動(dòng)力性能要求，汽車的檔數(shù)與汽車的燃油消耗率緊密相關(guān)，如果加大汽車的檔數(shù)意味著增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的，這樣會(huì)在一定程度上降低了油耗，較大的檔數(shù)也能加大傳動(dòng)比的范圍，實(shí)現(xiàn)汽車的多個(gè)檔數(shù)的行駛，提高汽車對(duì)路況的適應(yīng)性，進(jìn)而提高汽車的適應(yīng)性。 在汽車的行駛過(guò)程中主、副變速器一般只用于汽車的空載狀態(tài)與滿載狀態(tài)，而柴油機(jī)的轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)矩輸出較為平穩(wěn)，所以對(duì)于不同路況的汽車需要的速度及轉(zhuǎn)矩的適應(yīng)性差，則需要變速器有較大的傳動(dòng)比范圍調(diào)節(jié)汽車不同的車速及轉(zhuǎn)矩適應(yīng)農(nóng)村比較復(fù)雜的路況了。不過(guò)過(guò)多的檔數(shù)會(huì)造成變速器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜難以加工，提高成本得不償失，所以一般采用的檔數(shù)多為四擋、五檔較多。副變速器可以裝在主變速器之前或者之后都可以。設(shè)計(jì)采用的是4+1檔數(shù)。 而倒擋可以根據(jù)選用的變速器類型（中間軸式），進(jìn)行緊湊的排布，根據(jù)倒擋的作用及從動(dòng)力性的分析，倒擋一般與一擋的傳動(dòng)比相近或者一樣。 考慮到微型客貨兩用車的使用條件和要求，此次設(shè)計(jì)所選用的變速器結(jié)構(gòu)方案為采用中間軸式，4+1前置后驅(qū)的變速方案。其傳動(dòng)簡(jiǎn)圖如下圖3-1所示： 圖3-1 變速器傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖 3.3 變速器操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 變速器的操作機(jī)構(gòu)根據(jù)查找資料，現(xiàn)階段主要以和遠(yuǎn)距離操縱式為主，根據(jù)其結(jié)構(gòu)對(duì)比，直接操縱的結(jié)構(gòu)比遠(yuǎn)距離操縱結(jié)構(gòu)更為簡(jiǎn)單，不過(guò)直接操縱有其局限性，就是只有在變速器安裝在附近的時(shí)候才能采用直接操縱式，而要是將變速器安裝在駕駛座位的附近，會(huì)給汽車的整體布局帶來(lái)很大的局限性。而遠(yuǎn)距離操縱式可以布置在駕駛位置較遠(yuǎn)的地方，這樣變速器的布置位置就可以很靈活了，也有利于汽車整體的合理布局及其他機(jī)構(gòu)的優(yōu)化布置。 根據(jù)直接操縱式及遠(yuǎn)距離操縱式的優(yōu)缺點(diǎn)的分析，本設(shè)計(jì)采用的是雙拉桿式遠(yuǎn)距離換檔和單桿式高低檔換檔操縱機(jī)構(gòu)。 在本次設(shè)計(jì)中，我通過(guò)彈簧和雙拉桿實(shí)現(xiàn)對(duì)變速器的遠(yuǎn)程操縱，通過(guò)操縱機(jī)構(gòu)手柄左右移動(dòng)，壓縮彈簧帶動(dòng)連桿左右移動(dòng)使拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)，重而帶動(dòng)換位擺桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)選檔。經(jīng)計(jì)算可知換位擺桿軸上下擺動(dòng)角度約為度，重而計(jì)算出手柄左右擺動(dòng)的距離約為厘米。 通過(guò)手柄的前后移動(dòng)帶動(dòng)橫桿的前后轉(zhuǎn)動(dòng)，重而使拉桿轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)換檔擺桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)換檔。經(jīng)計(jì)算可知換檔擺桿軸轉(zhuǎn)動(dòng)角度約為度，通過(guò)連桿的運(yùn)動(dòng)關(guān)系可以計(jì)算出手柄前后的擺動(dòng)角度約為度，經(jīng)過(guò)對(duì)我們四座微型客貨兩用車整體布局的考慮，對(duì)操縱手柄的長(zhǎng)度選取為毫米。 第四章 變速器的設(shè)計(jì) 4.1傳動(dòng)比的確定及分配 4.1.1傳動(dòng)比確定 根據(jù)設(shè)計(jì)的基本參數(shù)：選用檔，由計(jì)算公式： （4-1） （4-2） 若變速器最小傳動(dòng)比，取1；發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速當(dāng)取發(fā)動(dòng)機(jī)在額定功率下的轉(zhuǎn)速，即，已知滾動(dòng)半徑r=0.268m，最高車速，求得。 同時(shí)考慮的要求，驅(qū)動(dòng)橋等問(wèn)題，綜合分析后取5.14合適 。 4.1.2分配各檔傳動(dòng)比 已知最小傳動(dòng)比,由公式 可知最大傳動(dòng)比；按等比配各檔傳動(dòng)比，設(shè)兩檔公比為；在的變速器中，則有： 得到：, , , 。 4.1.3初定中心距 初定中心距： （4-3） 上式中：是發(fā)動(dòng)機(jī)輸出，即:; 是系數(shù)對(duì)車在之間。 根據(jù)以上得到參數(shù)，代入計(jì)算得到：，則主箱中心距取。 4.2變速器各檔齒輪齒數(shù)的選擇計(jì)算 4.2.1確定一擋齒輪的齒數(shù) 根據(jù)以上初步計(jì)算的傳動(dòng)比，得到： （4-4） 初選，。 ?。海?。 （4-5） 4.2.2確定二擋齒輪齒數(shù) （4-6） ?。海?。 4.2.3確定三擋的齒數(shù) （4-7） ?。海?。 為減少或抵消中間軸的軸向力由，，，，，得到： （4-8） 算出： 故,，(故相差不大) 4.2.4四擋的傳動(dòng)比為1。 4.2.5確定倒擋齒輪的齒數(shù) 擋齒輪選用的模數(shù)往往與一擋的相近，得到： 得到：，,。 在變速器各齒輪齒數(shù)確定后實(shí)際傳動(dòng)比如下表4-1： 表4-1 變速器的傳動(dòng)比分配 擋數(shù) 一擋 二擋 三擋 四擋 倒擋 傳動(dòng)比 3.5 2.483 1.56 1 3.325 4.3齒輪的參數(shù)計(jì)算校核 根據(jù)變速器的變速的結(jié)構(gòu)分析，變速器中，齒輪1與齒輪2的變速嚙合工作最頻繁，所以以下主要對(duì)變速器的齒輪1及齒輪2進(jìn)行結(jié)構(gòu)及主要參數(shù)的計(jì)算，并對(duì)其進(jìn)行強(qiáng)度校核。 4.3.1對(duì)齒輪的基本參數(shù)的初定： （1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，對(duì)齒輪的材料及齒面硬度進(jìn)行初步選定，小齒輪材料：45(調(diào)質(zhì))，齒面硬度：280HBS,大齒輪材料：45鋼（調(diào)質(zhì)），齒面硬度：240HBS； （2）根據(jù)以上的計(jì)算得到齒輪的齒數(shù)：，； （3）對(duì)齒輪的螺旋角參數(shù)初步選定：，壓力角：。。 4.3.2按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) （1）根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》（以下未注明的圖表均出自此手冊(cè)）計(jì)算小齒輪分度圓直徑，得到： = 確定公式中各值: 上式中，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖表得到，齒輪的載荷系數(shù)：；小齒輪的傳遞轉(zhuǎn)矩：；齒輪的齒輪系數(shù)：；齒輪區(qū)域系數(shù)：；齒輪的材料的彈性影響系：；《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中的式，可以得到齒輪的解除疲勞強(qiáng)度用重合度系數(shù)的計(jì)算如下： （4-9） 根據(jù)以上的計(jì)算可得到螺旋角系數(shù)： 齒輪的許用應(yīng)力計(jì)算： 查圖 ，得到齒輪最小許用應(yīng)力：。 初算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)： 查圖10-23得到接觸疲勞壽命系數(shù)： 齒輪的失效率：，齒輪的安全系數(shù)：S=1，則有： 查圖 查得小齒輪和大齒輪的接觸疲勞極限分別為 ： ， 根據(jù)校核的原則，應(yīng)選擇許用強(qiáng)度的最小值進(jìn)行校核，得到齒輪副接觸疲勞許用應(yīng)力： 根據(jù)以上確定的基本參數(shù)的數(shù)值，代入公式得到： ≥ 4.3.3對(duì)齒輪分度圓的直徑進(jìn)行計(jì)算調(diào)整： (1)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)前的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備 ①齒輪的圓周速度v ：= ②齒輪的齒寬b ： b= (2)計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù) ①查表得到，使用系數(shù)： ②由以上計(jì)算得到：,7級(jí)精度,則查圖得到，動(dòng)載系數(shù)： ③齒輪上受到的圓周力為： 查表，選取齒間載荷分配系數(shù)： ④查表用插值法對(duì)比參照得到，精度等級(jí)為7級(jí)，小齒輪在安裝時(shí)采用的是相對(duì)對(duì)稱排布，所以得到：，進(jìn)而確定載荷系數(shù)如下： 計(jì)算分度圓直徑： = （4-10） 得到齒輪的齒數(shù)模數(shù)計(jì)算如下： 4.3.4齒輪齒根彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算校核 （1）首先初步計(jì)算齒輪的模數(shù)： ≥ 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》確定上式中的各個(gè)數(shù)值： ①初步確定載荷系數(shù)： ②由式10-18可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的重合度系數(shù)： / （4-11） ③由式可得計(jì)算彎曲疲勞強(qiáng)度的螺旋角系數(shù)： （4-12） ④得到： 當(dāng)量=，查圖 對(duì)比參照得到，齒形系數(shù)，； 查圖得到，應(yīng)力修正系數(shù)為：，； 查圖得到，疲勞強(qiáng)度為：，； 查圖得到，彎曲疲勞壽命系數(shù)：，； ，則得到： 由以上計(jì)算取： 初步計(jì)算齒輪的模數(shù)如下： 4.3.5對(duì)齒輪的模數(shù)計(jì)算調(diào)整： (1) 對(duì)齒輪的實(shí)際載荷進(jìn)行計(jì)算，確定以下參數(shù)： ①圓周速度： ②齒寬： ③吃高及齒高比： (2)對(duì)齒輪實(shí)際的載荷的系數(shù)進(jìn)行計(jì)算： ①由以上計(jì)算得：,精度等級(jí)為：7，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖對(duì)比參照得到，動(dòng)載系數(shù) ②最后計(jì)算得到： 查表對(duì)比參照得到，齒輪之間的載荷分配系數(shù)： ③查表選用插值法對(duì)比參照得到，，結(jié)合，根據(jù)圖 對(duì)比參照得到：，則載荷系數(shù)： ④根據(jù)實(shí)際載荷系數(shù)對(duì)齒輪的模數(shù)進(jìn)行計(jì)算如下： 查表10-5，結(jié)合以上計(jì)算的模數(shù)，根據(jù)實(shí)際的工作要求，選取模數(shù)為：，則：，確定最終的小齒輪齒數(shù)： 取整：，根據(jù)傳動(dòng)比得到：，齒輪數(shù)取互為質(zhì)數(shù)。 4.3.6根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》計(jì)算齒輪的幾何尺寸 （1）齒輪中心距的確定： 齒輪的模數(shù)從：，進(jìn)行增大確整為：，這樣根據(jù)設(shè)計(jì)要求中心距的距離將會(huì)減少確整為：； （2）修整齒輪的螺旋角，根據(jù)上面的計(jì)算結(jié)果得到確整的中心距： （3）進(jìn)而設(shè)計(jì)計(jì)算齒輪的分度圓直徑如下所示： （4）齒輪的寬度計(jì)算： 由齒輪的嚙合傳動(dòng)關(guān)系，為保證嚙合完全，一般小齒輪的齒寬要比大齒輪大5-10mm左右，即：，取值：；根據(jù)以上計(jì)算得到大齒輪的齒寬：。 4.3.7齒輪的強(qiáng)度校核 根據(jù)計(jì)算結(jié)果，對(duì)齒輪取整的中心距進(jìn)行強(qiáng)度校核 （1）齒輪的齒面的接觸疲勞強(qiáng)度校核： 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》取得：，，， ，，，，最后代入公式得出： （2） 齒根彎曲疲勞強(qiáng)度校核，得到： ，，，，，，，， 最后代入公式得出： 根據(jù)以上的計(jì)算結(jié)果對(duì)比得到小齒輪的強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，而在實(shí)際的齒輪嚙合傳動(dòng)過(guò)程中，大齒輪的抗彎曲疲勞的強(qiáng)度較小齒輪的好，則得到設(shè)計(jì)的齒輪傳動(dòng)滿足設(shè)計(jì)的傳動(dòng)強(qiáng)度要求，根據(jù)以上計(jì)算得到的齒輪主要參數(shù)整理得到以下表4-2 表4-2各級(jí)齒輪參數(shù)如下表 齒輪1 齒輪2 齒數(shù)z 21 31 法向模數(shù) 2 2 齒寬b 35 44 螺旋角 11.969 11.969 分度圓直徑 50.25 69.20 4.4 變速器中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核 由變速器工作時(shí)分析，中間軸承受彎矩、扭矩最大，所以主要針對(duì)變速器的中間軸進(jìn)行設(shè)計(jì)校核，由中間軸的安裝傳動(dòng)要求，得到中間軸需加工結(jié)構(gòu)為階梯軸，共分五段，其結(jié)構(gòu)視圖如下圖4-1所示： 圖4-1 中間軸結(jié)構(gòu)視圖 4.4.1求輸出軸上的功率，轉(zhuǎn)矩 若取每級(jí)錐齒輪傳動(dòng)的效率（包括軸承效率在內(nèi)）=0.97，則： ， 4.4.2求作用在齒輪上的力 圓周力： == 徑向力 ： == 軸向力 ： = 4.4.3初步確定是軸的最小直徑。 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》中式（15-2）初步估算軸的最小直徑，選取軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表15-3，取，得到： 4.4.4軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 表4-3 軸結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì) 第一段 由最小軸徑及安裝軸承相關(guān)尺寸確定，取， 第二段 為了滿足軸承的軸向定位需在其左側(cè)制一軸肩及齒輪安裝?。?， 第三段 一體齒輪的加工取 ：， 第四段 齒輪的加工距離及安裝相關(guān)尺寸確定：， 第五段 一體齒輪的加工取， 第六段 為了滿足軸承的軸向定位需在其左側(cè)制一軸肩及安裝距離?。?， 第七段 由最小軸徑及安裝軸承相關(guān)尺寸確定，取， 4.4.5求軸上載荷 首先需要確定軸在工作中的支撐點(diǎn)，然后根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》對(duì)比參照，確定值。設(shè)計(jì)中選用的是：，然后根據(jù)手冊(cè)中對(duì)比參照得到：。變速器在一檔工作時(shí)中間軸有最大的彎矩和扭矩。將中間軸看成簡(jiǎn)支梁其受力如下：將中間軸看成簡(jiǎn)支梁其受力如下：在平面內(nèi)： 圖4-2 ZOY面內(nèi)主箱中間軸受力簡(jiǎn)圖 根據(jù)實(shí)際工作情況及以上計(jì)算得到危險(xiǎn)面，然后對(duì)各個(gè)危險(xiǎn)截面進(jìn)行計(jì)算得到下表4-4： 表4-4 中間軸的受力分布 載荷 水平面H 垂直面V 支反力F 彎矩 總彎矩 4.4.6按彎矩合成應(yīng)力校核軸的強(qiáng)度 對(duì)于軸的校核，大多數(shù)情況下只會(huì)對(duì)軸受到的最大彎矩及扭矩的橫截面進(jìn)行校核，由上表中計(jì)算的數(shù)據(jù)及公式，根據(jù)軸的工作的實(shí)際情況，軸的轉(zhuǎn)速為單向的，這樣可以認(rèn)定為軸的扭轉(zhuǎn)的切力即為脈動(dòng)的循環(huán)變應(yīng)力，根據(jù)手冊(cè)得到：，得到應(yīng)力計(jì)算如下： =28.14 MPa 根據(jù)上文軸的材料選定為：45鋼（調(diào)質(zhì)），根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表（15-1），比較得到<，所有得到軸的安全強(qiáng)度是滿足的。 4.4.7精確校核軸的疲勞強(qiáng)度 （1）判斷危險(xiǎn)截面 在軸正常工作時(shí)，軸的疲勞主要來(lái)自于應(yīng)力作用，對(duì)于最為集中的應(yīng)力面即為危險(xiǎn)界面，根據(jù)州的安裝配合，軸的兩端為過(guò)盈配合，受到的應(yīng)力最為集中，我們將軸的左側(cè)面稱為V面，軸的右側(cè)面稱為V面，根據(jù)實(shí)際的安裝受力可以看出端面的應(yīng)力對(duì)截面的影響是相差不大的，而截面V另外受到了扭矩的作用，所以我們只需對(duì)V截面兩側(cè)進(jìn)行校核即可，得到： （2）截面V左側(cè) 抗彎截面系數(shù)： 抗扭截面系數(shù)： 截面V左側(cè)的彎矩： 截面V上的扭矩： 截面上的彎曲應(yīng)力 ： 截面上的扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力： 軸的材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理。由表15-1查得，，。 截面上由于會(huì)軸肩而形成的理論應(yīng)力集中系數(shù)及按附表3-2查取，因=、，經(jīng)插值后可查得 又由附圖3-1可得軸的材料的敏性系數(shù)為 故有效應(yīng)力集中系數(shù)按式（附3-4）為 由附圖3-2得尺寸系數(shù)；由附圖3-3得扭轉(zhuǎn)尺寸系數(shù)。 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為 軸未經(jīng)表面強(qiáng)化處理，即，則按式（3-12）及式（3-14b）得綜合系數(shù) 又由§3-1及§3-2得碳鋼的特性系數(shù)為： （?。? （取） 于是，計(jì)算安全系數(shù)值，按式（15-6）-（15-8）則得： = 故可知其安全。 （3）截面V右側(cè) 抗彎截面系數(shù)W按表15-4中的公式計(jì)算： 抗扭截面系數(shù) ： 彎矩M及彎曲應(yīng)力為： 扭矩及扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力為： 過(guò)盈配合處的，由附表3-8用插值法求出，并取，于是得： ， 軸按磨削加工，由附圖3-4得表面質(zhì)量系數(shù)為： ； 故得綜合系數(shù)： 所以軸在截面V右側(cè)的安全系數(shù)為： = 根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，截面V右側(cè)面也滿足設(shè)計(jì)的強(qiáng)度要求。 4.5軸承的選用校核 軸承主要是軸安裝及軸支承的零部件，主要由組成：內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架等。軸承主要可分為：滑動(dòng)軸承與滾動(dòng)軸承兩大類。其中滾動(dòng)軸承的優(yōu)點(diǎn)為：摩擦阻力小、潤(rùn)滑簡(jiǎn)便啟動(dòng)靈活、安裝方便維護(hù)簡(jiǎn)單，跟軸的裝配精度高定位好。缺點(diǎn)：在軸高速運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生噪聲，軸承的工作壽命不高，不適合長(zhǎng)期高速工作的軸安裝。 滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，主要類型有：1調(diào)心球軸承、2調(diào)心滾子軸承、3推力調(diào)心滾子軸承、4圓錐滾子軸承、5推力球軸承、6深溝球軸承、7角接觸球軸承、8推力圓柱滾子軸承、N圓柱滾子軸承、NA滾針軸承。 根據(jù)以上的軸承優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比，本設(shè)計(jì)選用的是深溝球軸承，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主要是承受軸的徑向載荷，工作時(shí)產(chǎn)生的摩擦力較小，可以實(shí)現(xiàn)軸的高速轉(zhuǎn)動(dòng)，而且工作壽命長(zhǎng)，安裝維護(hù)方便，制造的成本低。 4.5.1初選軸承的型號(hào)為：6304 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表15.5可知：內(nèi)徑d=20mm，外徑D=47mm，寬度15mm。基本額定動(dòng)載荷=25800N，基本靜載荷=14880N，極限轉(zhuǎn)速13000~17000r/min。 （1） 軸承的徑向反力 ==822N 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》查表13-7得，軸承的軸向力： =0.56， 則：==0.56=392，==492N 4.5.2計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷： 0.03 由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-7，按/=0.009，取e=0.19。由于/>e，則X=0.56，Y=2.30， 由當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算公式： P=X+Y P=0.56×522+2.30×292=984N 4.5.3軸承的壽命計(jì)算 軸承壽命指數(shù)ε=3，由《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-4和13-5，取=1，=1.2 由額定壽命計(jì)算公式： 22565292h>10000h 由以上計(jì)算知，預(yù)期壽命滿足設(shè)計(jì)要求。軸承的結(jié)構(gòu)視圖如下圖所示： 圖4-3軸承的結(jié)構(gòu)視圖 4.6鍵的選擇和校核 對(duì)于鍵的選型主要根據(jù)兩個(gè)類型和尺寸參數(shù)進(jìn)行選定，設(shè)計(jì)中軸上安裝的對(duì)象是齒輪，所以鍵的尺寸及類型主要根據(jù)軸的直徑跟齒輪的鏈接寬度進(jìn)行確定，根據(jù)實(shí)際的齒輪寬度，選用鍵的類型為半圓型鍵。 在鍵的實(shí)際鏈接運(yùn)動(dòng)中，鍵主要受到的是剪切力，鍵一般失效損壞的主要原因也是受到過(guò)大的剪切力而剪斷。所以要對(duì)鍵的剪切力進(jìn)行校核工作。 鍵滿足剪切力強(qiáng)度要求時(shí)，有： 根據(jù)軸的軸徑及齒輪安裝齒寬的參數(shù)得到，設(shè)計(jì)中均為此類型的鍵，所以只需對(duì)受到剪切力最大的鍵進(jìn)行剪切力的校核即可，由公式知越大越大，直徑越小越大。 記鍵傳遞的最大扭矩為 ，則 。所在軸直徑記 ，則。查設(shè)計(jì)手冊(cè)L＝56mm ，b=8mm 。得到： 故鍵的強(qiáng)度足夠。 第五章 總 結(jié) 本設(shè)計(jì)是通過(guò)對(duì)我國(guó)汽車行業(yè)進(jìn)行分析了解，根據(jù)設(shè)定的基本參數(shù)對(duì)微型客貨兩用車的變速器、傳動(dòng)軸及操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，對(duì)于我國(guó)的汽車行業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)的研究意義。本設(shè)計(jì)的適用性在市場(chǎng)上也很具競(jìng)爭(zhēng)力。本人所設(shè)計(jì)微型客貨兩用車的變速器,知識(shí)面還不夠?qū)拸V，工作實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)不多,所以難免會(huì)有些不足。本次設(shè)計(jì)也未對(duì)微型客貨兩用車的其他部件進(jìn)行深入分析設(shè)計(jì)，各個(gè)機(jī)構(gòu)的工作協(xié)調(diào)也是設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。但是本人認(rèn)為本設(shè)計(jì)在總體上設(shè)計(jì)還是很合理的。 這次設(shè)計(jì)是大學(xué)期間所學(xué)專業(yè)知識(shí)的一次總結(jié)應(yīng)用,也使本人對(duì)也機(jī)械行業(yè)的更深入的了解。此次設(shè)計(jì)等到了指導(dǎo)老師很多的幫助指導(dǎo)，使這次設(shè)計(jì)可以更加完善。學(xué)校也為我們提供了完善的設(shè)備，圖書館的資料齊全，也是這次能設(shè)計(jì)順利完成的重要因素?？偠灾@次設(shè)計(jì)讓我跟加了解機(jī)械加工設(shè)計(jì)行業(yè)，也鍛煉了本人的專業(yè)技能，為以后進(jìn)入社會(huì)從事機(jī)械行業(yè)更加得心應(yīng)手增加了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。 參考文獻(xiàn) [1] 陳家瑞.汽車構(gòu)造.北京：人民交通出版社，1991 [2] 劉唯信.汽車設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，2000：158～210 [3] 劉鴻文.材料力學(xué).北京：高等教育出版社，1991 [4] 張洪欣.汽車設(shè)計(jì)（第二版）.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1996 [5] 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