《变速箱齿轮设计》word文档
毕业设计---汽车变速箱双联齿轮加工工艺设计
毕业设计说明书设计题目:汽车变速箱双联齿轮加工工艺设计目录开题报告部分一、课题研究 (3)1.1本课题的研究意义 (3)1.2齿轮在国内外研究现状水平和发展趋势 (3)二、整个设计过程中,我们将学习到更多的知识 (4)三、课题基本内容 (4)3.1齿轮加工工艺的设计 (4)3.2本课题包括两方面内容 (5)四、毕业设计工作进度计划 (6)双联齿轮设计说明书部分一、零件图的分析 (7)1.1齿轮的工作性质分析 (7)1.2双联齿轮的结构分析及技术要求 (7)二、双联齿轮的材料、毛坯及热处理 (8)2.1材料的选择 (8)2.2毛坯的选择 (9)2.3热处理的选择 (10)三、定位基准的选择 (10)四、工艺路线 (11)五、工序余量工序尺寸的计算(公差,偏差) (13)六、切削用量 (15)6.1车削切削用量的计算 (15)6.2齿加工切削用量的计算 (17)七、工时的计算 (18)八、工艺装备 (20)九、检验 (20)十、加工工序卡片 (24)十一、参考文献 (38)开题报告一、课题研究。
1.1本课题的研究意义毕业设计是我们在学习阶段的最后一个重要环节,要求我们能综合运用大学三年所学的专业知识和理论知识,结合实际,独立解决本专业一般问题,树立为生产服务,扎实肯干,一丝不苟的工作作风,为将来在机械设计与制造工作打下良好的基础。
为了综合训练我们的综合设计能力,进一步培养和提高科学的思维方式和正确的设计思想以及发现,分析,解决解决实际问题的能力,在老师的指导下解决一定的工程问题,完成专科教育中非常重要的实践教学环节。
我选用了双联齿轮的加工工艺设计作为毕业设计课题,对其加工过程的工艺,每道工序进行分析。
所谓工艺,就是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程;机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称。
机械制造工艺的内容极其广泛,它包括零件的毛坯制造、机械加工及热处理和产品的装配等。
但是研究的工艺问题则可归纳为质量、生产率和经济性三类。
2019年综合法设计行星齿轮式变速箱1.doc
行星齿轮式变速箱传动方案设计任务书一、设计题目:行星齿轮式变速器传动方案设计二、设计任务1、综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案;2、齿轮传动设计;3、绘制综合速度平面图,并分析构件的转速和转矩、确定换档离合器的安装位置等。
三、工作量要求1、完成变速器传动方案的设计并进行配齿计算,2、完成课程设计设计计算说明书1份,设计计算说明书要求层次分明,字迹工整,语句通顺,公式运用恰当,计算结果准确,传动方案实用,3、绘制综合转速平面图一张,4、查找文献资料不少于六篇。
目录一、综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案1、已知条件 (3)2、根据不等于1的传动比数目计算可列出的方程式数 (3)3、根据方程式数计算方程组数(传动方案数) (3)4、计算旋转构件数 (3)5、给旋转构件命名 (3)6、用构件名称组合方程式 (3)7、绘制变速箱传动示意图 (5)8、绘制传动简图、计算循环功率 (12)二、齿轮传动设计1、齿轮模数和齿圈分度圆直径确定 (18)2、齿圈和太阳轮齿数计算 (18)3、齿轮传动安装条件校核 (19)三、绘制综合转速平面图,分析构件的转速并确定换档离合器位置1、已知条件 (22)2、构件转速平面图绘制 (22)3、构件转速分析 (24)4、换档离合器的位置确定 (25)四、参考资料 (26)行星齿轮式变速箱传动方案设计说明书一.综合法设计行星齿轮式变速箱传动方案 1.已知条件2.根据不等于1的传动比数目计算可列出的方程数计算公式:32+n C =323+C =35C =103.传动方案数根据方程数计算方程组数(传动方案数)计算公式:n C n C 32+=310C =120 4.计算旋转构件数计算公式:m=n+2=3+2=5式中:n 不等于1的传动比数;5.给旋转构件命名输入构件用符号"i "表示,输出构件用符号"o "表示,其它旋转构件用传动比的下脚标表示。
6.列方程 (1).列原始方程式按已知的n=3个非直接档传动比值,根据特性方程式写出下列三个原始方程式: 036.336.21=-+n nn o b i (1) α=2.36006.206.12=-+n n n ob i(2) α=1.06 007.407.3=-+n n n obR i (3) α=3.07(2).列派生方程式(3)现已知n=3,根据已经求得的需要的方程数C=10,尚需写出7个派生运动方程,派生方程应写成最简单的形式;即方程中的转速系数绝对值应小于1,其余的系数按东西大小次序排列。
有关于变速齿轮箱的设计
第一章引言1.1机械加工工艺的现状和发展趋势近年来,机械制造工艺有着飞速的发展。
比如,应用人工智能选择零件的工艺规程。
因为特种加工的微观物理过程非常复杂,往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域,其加工机理的理论研究极其困难,通常很难用简单的解析式来表达。
近年来,虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入的研究,并取得了卓越的理论成就,但离定量的实际应用尚有一定的距离。
然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面质量与加工条件参数间都有其规律。
因此,目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方法来了解特种加工的工艺规律,以便实际应用,但还缺乏系统性。
为了能具体确切的说明过程,使工件能按照零件图的技术要求加工出来,就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件,学习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。
在整个设计过程中,我们将学习到更多的知识。
(1)我们必须仔细了解零件结构,认真分析零件图,培养我们独立识图能力,增强我们对零件图的认识和了解,通过对零件图的绘制,不仅能增强我们的绘图能力和运用AutoCAD软件的能力。
(2)制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等。
在整个设计中也是非常重要的,通过这些设计,不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定,而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定,必须与工厂实际的机床相适应。
这对以前学习过的知识的复习,也是以后工作的一个铺垫。
(3)在这个设计过程中,我们还必须考虑工件的安装和夹紧.安装的正确与否直接影响工件加工精度,安装是否方便和迅速,又会影响辅助时间的长短,从而影响生产率,夹具是加工工件时,为完成某道工序,用来正确迅速安装工件的装置.它对保证加工精度、提高生产率和减轻工人劳动量有很大作用。
这是整个设计的重点,也是一个难点。
这是整个设计的重点,也是一个难点。
受其限制,目前特种加工的工艺参数只能凭经验选取,还难以实现最优化和自动化,例如,电火花成形电极的沉入式加工工艺,它在占电火花成形机床总数95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。
机械设计变速箱课程设计(终结版)在齿轮部分符合最新版的机械设计((完美匹配第九版,百度几乎是第八版))DOC
课程设计课程名称机械课程设计题目名称带式运输机传动装置学生学院机电工程学院专业班级学号学生姓名指导教师2015年01月15日目录一、传动方案拟定二、电动机的选择三、计算总传动比及分配各级的传动比四、运动参数及动力参数计算五、传动零件的设计计算六、轴的设计计算七、减速器机体结构尺寸及附件八、润滑密封设计九、联轴器设计十、零件图设计十一、完成装配图十二、设计小结参考文献致谢为工作情况系数,,由计算结果和上图可得,轴的危险截面在安装齿轮的中间,5.按弯扭合成应力校核轴的强度 进行弯钮校核时,进行校核时通常只校核承受最大弯矩核最大扭矩的截面(即危险截面的强度,由计算结果和上图可得,轴的危险截面在安装齿轮的[1]式15-5及表[1]15-4中的取值,且α≈0.6(式中的弯曲应力为脉动循环变应力。
计算轴的应力 ,轴的计算应力为: 222213()207178(0.63939026.230.143M aT MPa W++⨯=⨯合)Mpa =前已选定轴的材料为45钢,调质处理,由《机械设计》表15-1查得=60MPa ,因此该轴是安全的。
截面I ,G ,H,F 只受扭矩作用,虽然键槽、轴肩及过渡配合所引起的应力集中均将削弱轴的疲劳强度,但由于轴的最小直径是按扭转强度较为宽裕地确定的,所以截面I,G,H,F 均无需校核。
从应力集中对轴的疲劳强度的影响来看,截面B 和C 处过盈配合引起的应力集中最严重;从受载的情况来看,齿轮中间B 上的应力最大。
截面B 的应力集中的影响和截面A 的相近,但截面不C 受扭矩作用,同时轴径也较大,故不必作强度校核。
截面齿轮所在轴中间上虽然应力最大,但应力集中不大(过盈配合及键槽引起的应力集中均在两端),而且这里轴的直径最大,故该截面也不必校核。
截面D 和E 显然更不必校核。
键槽的应力集中系数比过盈配合的小,因而该轴只需校核截面A 左右两侧即可。
6.4.2截面A 左侧抗弯截面系数3330.10.15012500W d mm ==⨯=。
变速器齿轮工艺设计说明书
变速器齿轮工艺设计说明书一、分析零件图(如图1)1、零件名称:变速器齿轮12、材料:18CrMnTi3、产量:100件4、技术要求:1)、齿面渗碳层深度0.6-1.0,表面淬硬度HRC56-62,齿心部硬度HRC 33-48;2)、齿廓倒角0.5x45;3)、未注倒角为1x45。
二、锻造工艺性分析首先,运行计算机辅助自由锻锻件工艺设计软件,进入用户界面。
在主菜单中,选择"工艺方法分析"子菜单。
点击后进入"工艺方法分析"界面,此时,对零件可进行结构分析,缺陷分析,零件作用分析。
对零件的锻造工艺性分析完成后,点击"返回",系统则回到计算机辅助自由锻锻件工艺设计软件的主界面。
下面是变速器齿轮的锻造工艺性分析结果:(1)分析该零件,得出:锻造的目的是侧重于成形、减少加工余量。
(2)分析锻后零件性能可能变化的趋势。
在锻造时,由于锻件本身的成分、组织的不均匀和各处受力情况不同,锻件内各处的变形情况也不同,变形首先发生在那些先满足屈服准则的部分。
因此,有的地方先变形,有的地方后变形;有的地方变形大,有的地方变形小,由于存在变形的不均匀性,将在个部分变形金属之间产生相互影响,产生附加应力(例如在镦粗时坯料侧表面切向产生的附加拉应力等)和残余应力等,带来一些不良的影响。
所以在锻造时要注意以下几方面:一,为防止镦粗时产生纵向弯曲,圆柱体坯料高度与直径之比不应超过 2.5~3,在2~2.2的范围内更好。
二,镦粗时每次的压缩量应小于材料塑性允许的范围。
三、绘制锻件图在主菜单中,选择"工艺制定"子菜单。
点击后进入"工艺制定"界面,在菜单项中,选择"根据零件图绘制锻件图" 子菜单,双击进入"根据零件图绘制锻件图"界面。
根据提示可完成变速器齿轮的锻件图绘制过程。
步骤如下:(1)确定锻件形状。
毕业设计---汽车变速箱双联齿轮加工工艺设计
毕业设计说明书设计题目:汽车变速箱双联齿轮加工工艺设计目录开题报告部分一、课题研究 (3)1.1本课题的研究意义 (3)1.2齿轮在国内外研究现状水平和发展趋势 (3)二、整个设计过程中,我们将学习到更多的知识 (4)三、课题基本内容 (4)3.1齿轮加工工艺的设计 (4)3.2本课题包括两方面内容 (5)四、毕业设计工作进度计划 (6)双联齿轮设计说明书部分一、零件图的分析 (7)1.1齿轮的工作性质分析 (7)1.2双联齿轮的结构分析及技术要求 (7)二、双联齿轮的材料、毛坯及热处理 (8)2.1材料的选择 (8)2.2毛坯的选择 (9)2.3热处理的选择 (10)三、定位基准的选择 (10)四、工艺路线 (11)五、工序余量工序尺寸的计算(公差,偏差) (13)六、切削用量 (15)6.1车削切削用量的计算 (15)6.2齿加工切削用量的计算 (17)七、工时的计算 (18)八、工艺装备 (20)九、检验 (20)十、加工工序卡片 (24)十一、参考文献 (38)开题报告一、课题研究。
1.1本课题的研究意义毕业设计是我们在学习阶段的最后一个重要环节,要求我们能综合运用大学三年所学的专业知识和理论知识,结合实际,独立解决本专业一般问题,树立为生产服务,扎实肯干,一丝不苟的工作作风,为将来在机械设计与制造工作打下良好的基础。
为了综合训练我们的综合设计能力,进一步培养和提高科学的思维方式和正确的设计思想以及发现,分析,解决解决实际问题的能力,在老师的指导下解决一定的工程问题,完成专科教育中非常重要的实践教学环节。
我选用了双联齿轮的加工工艺设计作为毕业设计课题,对其加工过程的工艺,每道工序进行分析。
所谓工艺,就是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程;机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称。
机械制造工艺的内容极其广泛,它包括零件的毛坯制造、机械加工及热处理和产品的装配等。
但是研究的工艺问题则可归纳为质量、生产率和经济性三类。
变速器齿轮设计
8.4 变速箱齿轮设计方法8.4.1 变速箱齿轮的设计准则:由于汽车变速箱各档齿轮的工作情况是不相同的,所以按齿轮受力、转速、噪声要求等情况,应该将它们分为高档工作区和低档工作区两大类。
齿轮的变位系数、压力角、螺旋角、模数和齿顶高系数等都应该按这两个工作区进行不同的选择。
高档工作区:通常是指三、四、五档齿轮,它们在这个区内的工作特点是行车利用率较高,因为它们是汽车的经济性档位。
在高档工作区内的齿轮转速都比较高,因此容易产生较大的噪声,特别是增速传动,但是它们的受力却很小,强度应力值都比较低,所以强度裕量较大,即使削弱一些小齿轮的强度,齿轮匹配寿命也在适用的范围内。
因此,在高档工作区内齿轮的主要设计要求是降低噪声和保证其传动平稳,而强度只是第二位的因素。
低档工作区:通常是指一、二、倒档齿轮,它们在这个区内的工作特点是行车利用率低,工作时间短,而且它们的转速比较低,因此由于转速而产生的噪声比较小。
但是它们所传递的力矩却比较大,轮齿的应力值比较高。
所以低档区齿轮的主要设计要求是提高强度,而降低噪声却是次要的。
在高档工作区,通过选用较小的模数、较小的压力角、较大的螺旋角、较小的正角度变位系数和较大的齿顶高系数。
通过控制滑动比的噪声指标和控制摩擦力的噪声指标以及合理选用总重合度系数、合理分配端面重合度和轴向重合度,以满足现代变速箱的设计要求,达到降低噪声、传动平稳的最佳效果。
而在低档工作区,通过选用较大的模数、较大的压力角、较小的螺旋角、较大的正角度变位系数和较小的齿顶高系数,来增大低档齿轮的弯曲强度,以满足汽车变速箱低档齿轮的低速大扭矩的强度要求。
以下将具体阐述怎样合理选择这些设计参数。
8.4.2 变速箱各档齿轮基本参数的选择:1 合理选用模数:模数是齿轮的一个重要基本参数,模数越大,齿厚也就越大,齿轮的弯曲强度也越大,它的承载能力也就越大。
反之模数越小,齿厚就会变薄,齿轮的弯曲强度也就越小。
对于低速档的齿轮,由于转速低、扭矩大,齿轮的弯曲应力比较大,所以需选用较大的模数,以保证其强度要求。
汽车制造与维修——变速器齿轮设计
图3 中间轴式六挡变速器传动方案
© GJT, 22 November 2020, Guo Zuirun; all rights reserved
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变速器齿轮设计
图4为常见的倒挡布置方案。图4b方案的优点是倒挡利用了一挡齿轮,缩短了 中间轴的长度。但换挡时有两对齿轮同时进入啮合,使换挡困难。图4c方案能获 得较大的倒挡传动比,缺点是换挡程序不合理。图4d方案对4c的缺点做了修改。 图4e所示方案是将一、倒挡齿轮做成一体,将其齿宽加长。图4f所示方案适用于 全部齿轮副均为常啮合的齿轮,挡换更为轻便。
5~6之间,其它货车则更大。
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变速器齿轮设计
4、中心距A
▪ 对中间轴式变速器,中间轴与第二轴之间的距离称为变速器中心距A。
变速器中心距是一个基本参数,对变速器的外形尺寸、体积和质量大小、 轮齿的接触强度有影响。
为了缩短变速器轴 向长度,倒挡传动采用 图4g所示方案。缺点是 一、倒挡各用一根变速 器拨叉轴,使变速器上 盖中的操纵机构复杂一 些。
图4 倒挡布置方案
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变速器齿轮设计
三、变速器主要参数的选择
图1中的中间轴式四挡变速器传动方案示例的区别为图1a、b所示方案有四对 常啮合齿轮,倒挡用直齿滑动齿轮换挡,图1c所示传动方案的二、三、四挡用常 啮合齿轮传动,而一、倒挡用直齿滑动齿轮换挡。
图1 中间轴式四挡变速器传动方案
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8.4变速器齿轮设计
8.4 变速箱齿轮设计方法8.4.1 变速箱齿轮的设计准则:由于汽车变速箱各档齿轮的工作情况是不相同的,所以按齿轮受力、转速、噪声要求等情况,应该将它们分为高档工作区和低档工作区两大类。
齿轮的变位系数、压力角、螺旋角、模数和齿顶高系数等都应该按这两个工作区进行不同的选择。
高档工作区:通常是指三、四、五档齿轮,它们在这个区内的工作特点是行车利用率较高,因为它们是汽车的经济性档位。
在高档工作区内的齿轮转速都比较高,因此容易产生较大的噪声,特别是增速传动,但是它们的受力却很小,强度应力值都比较低,所以强度裕量较大,即使削弱一些小齿轮的强度,齿轮匹配寿命也在适用的范围内。
因此,在高档工作区内齿轮的主要设计要求是降低噪声和保证其传动平稳,而强度只是第二位的因素。
低档工作区:通常是指一、二、倒档齿轮,它们在这个区内的工作特点是行车利用率低,工作时间短,而且它们的转速比较低,因此由于转速而产生的噪声比较小。
但是它们所传递的力矩却比较大,轮齿的应力值比较高。
所以低档区齿轮的主要设计要求是提高强度,而降低噪声却是次要的。
在高档工作区,通过选用较小的模数、较小的压力角、较大的螺旋角、较小的正角度变位系数和较大的齿顶高系数。
通过控制滑动比的噪声指标和控制摩擦力的噪声指标以及合理选用总重合度系数、合理分配端面重合度和轴向重合度,以满足现代变速箱的设计要求,达到降低噪声、传动平稳的最佳效果。
而在低档工作区,通过选用较大的模数、较大的压力角、较小的螺旋角、较大的正角度变位系数和较小的齿顶高系数,来增大低档齿轮的弯曲强度,以满足汽车变速箱低档齿轮的低速大扭矩的强度要求。
以下将具体阐述怎样合理选择这些设计参数。
8.4.2 变速箱各档齿轮基本参数的选择:1 合理选用模数:模数是齿轮的一个重要基本参数,模数越大,齿厚也就越大,齿轮的弯曲强度也越大,它的承载能力也就越大。
反之模数越小,齿厚就会变薄,齿轮的弯曲强度也就越小。
对于低速档的齿轮,由于转速低、扭矩大,齿轮的弯曲应力比较大,所以需选用较大的模数,以保证其强度要求。
设计计算变速箱一级直齿圆柱齿轮传动的轴1和轴2
设计计算变速箱一级直齿圆柱齿轮传动的轴1和轴2。
高速轴直径的设计计算1.选择轴的材料因传递的功率不大,并对重量及结构尺寸无特殊要求,故由轴的常用材料及其主要力学性能表选用:材料45钢,正火处理,HBS160~200。
查表10-1,取σb =600MP a ,查表10-4得 [σ-1]b =55MPa ,查表10-3:取C=110。
2.设计轴径1)初算轴径 mm 9.303.323125.7110n d 33===P C 考虑到轴上有键槽,轴径应增大3~5%即d =30.9×1.05=32.4mm2) 轴的结构设计(1)轴段①的设计。
轴段①上安装V 带轮,此段设计应与带轮设计同步进行。
由最小直径初定①的轴径:d 1=33.5mm(2)轴段②的轴径设计。
考虑带轮的轴向固定及密封圈的尺寸,带轮用轴肩定位,轴肩高度即h=(0.07~0.1)×33.5= 2.345~3.35mm轴段②的轴径d 2=d 1+2h=33.5+2x(2.345~3.35)=38.19~40.2mm可选择毡圈油封,由毡圈油封用槽表(手册P217)选取毡圈为:d 2=45mm(4)轴段③和⑦的轴径设计。
其上安装轴承,考虑齿轮只受径向力和圆周力,所以选用球轴承即可,选6210轴承。
由深沟球轴承表(手册P184)查得轴承内径承:d 3=d 7=50mm(5)轴段④和⑥的设计。
该轴段间接为轴承定位,查表(手册P184)d min =57可取d 4=d 6=60mm(6)轴段⑤的设计。
该轴段上安装齿轮,为便于安装,d5应略大于d 4,可初定d5=63mm ,则由普通平键及截面尺寸表查得该处的键的截面尺寸为18x11m m ,轮毂键槽深度为t 1=4.4mm ,该处齿轮齿根圆直径d f =d 1-2.5m=84-2.5x4=74;则轮毂键槽到齿根的距离为:1045.25.21.14.4-263-274t -2d -2d e 1s f =⨯=<===则:此处应做成齿轮轴,其尺寸d5为齿轮的尺寸 低速轴直径的设计计算1.选择轴的材料因传递的功率不大,并对重量及结构尺寸无特殊要求,故由轴的常用材料及其主要力学性能表选用常用的材料:45钢,调质处理,HBS200~240。
汽车变速箱齿轮课程设计
金属材料综合课程设计------汽车变速箱齿轮热处理工艺设计1.零件图图1 变速箱齿轮示意图2. 零件的服役条件、性能要求及技术指标齿轮是机械工业中应用最广泛的重要零件之一。
其主要作用是传递动力,改变运动速度和方向。
是主要零件。
其服役条件如下:⑴齿轮工作时,通过齿面的接触来传递动力。
两齿轮在相对运动过程中,既有滚动,又有滑动。
因此,齿轮表面受到很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用。
在齿根部位受到很大的弯曲应力作用;⑵高速齿轮在运转过程中的过载产生振动,承受一定的冲击力或过载;⑶在一些特殊环境下,受介质环境的影响而承受其它特殊的力的作用。
因此,齿轮的表面有高的硬度和耐磨性,高接触疲劳强度,有较高的齿根抗弯强度,高的心部抗冲击能力。
高速高载齿轮技术要求如下:齿表硬度:50~56 HRC渗碳层深度为: 1.0~1.2 mm3. 材料选择高速、高载、承受较大冲击载荷的齿轮,一般采用低碳合金渗碳钢或碳氮共渗钢,工作时表面承受很大的接触疲劳应力和摩擦力的作用,高速转动承受一定的冲击力或过载。
3.1材料比较及选择齿轮常用材料有20CrMnTi,20CrMo,20Cr,40Cr1)20CrMnTi是性能良好的渗碳钢,淬透性较高,经渗碳淬火后具有硬而耐磨的表面与坚韧的心部,具有较高的低温冲击韧性,焊接性中等,正火后可切削性良好。
用于制造截面<30mm的承受高速、中等或重载荷、冲击及摩擦的重要零件,如齿轮、齿圈、齿轮轴十字头等。
是18CrMnTi 的代用钢,广泛用作渗碳零件,在汽车.拖拉机工业用于截面在30mm 以下,承受高速.中或重负荷以及受冲击.摩擦的重要渗碳零件,如齿轮.轴.齿圈.齿轮轴.滑动轴承的主轴.十字头.爪形离合器.蜗杆等。
2)20CrMo淬透性较高,无回火脆性,焊接性相当好,形成冷裂的倾向很小,可切削性及冷应变塑性良好。
一般在调质或渗碳淬火状态下使用,用于制造在非腐蚀性介质及工作温度低于 250℃、含有氮氢混合物的介质中工作的高压管及各种紧固件、较高级的渗碳零件,如齿轮、轴等。
低速载货车变速器的齿轮设计车辆毕业设计
苏州职业大学毕业设计说明书2006低速载货车变速器的齿轮设计目录第一章前言第二章低速载货汽车主要参数的确定2.1质量参数的确定2.2发动机的选型2.3车速的确定第三章变速器的设计与计算3.1设计方案的确定3.1.1两轴式3.1.2三轴式3.1.3液力机械式3.1.4确定方案3.2零部件的结构分析3.3基本参数的确定3.3.1变速器的档位数和传动比3.3.2中心距3.3.3变速器的轴向尺寸3.3.4齿轮参数3.3.5各档齿轮齿数的分配3.4齿轮的设计计算3.4.1几何尺寸计算3.4.2齿轮的材料及热处理3.4.3齿轮的弯曲强度3.4.4齿轮的接触强度第一章前言低速载货汽车是一种特殊的货车,特殊在于它以前叫农用运输车,GB7258-2004[1]将“四轮农用运输车”更名为“低速货车”,明确“农用运输车”实质上是汽车的一类。
GB18320-2001[2]规定以柴油机为动力装置,中小吨位、中低速度,从事道路运输的机动车辆,包括三轮农用运输车和四轮农用运输车等,但不包括轮式拖拉机车组、手扶拖拉机车组和手扶变型运输机。
农用运输车最高设计车速不大于70km/h,最大设计总质量不大于4500kg,长小于6m、宽不大于2m和高不大于2.5m。
我国农用运输车诞生于20世纪80年代初。
我国农村运输的特点是运量小、运距短、货物分散、道路条件差。
由于同吨位的柴油车较汽油车运载能力强,燃油价格低,且柴油保管无须特殊设备,又为广大农民所熟悉,所以,农用运输车均选用柴油机为动力。
农用运输车的载质量一般不超过1.5t。
当前四轮农用运输车载质量分为4个等级,包括1.5t、1.0t、O.75t和0.5t级。
在传动系统中设置了变速器,以适应汽车在起步、加速、行驶以及克服各种道路障碍等不同行驶条件下对驱动车轮牵引力及车速的不同要求的需要。
本次设计的课题为低速载货汽车变速器的设计,该课题来源于结合生产实际。
本次课题研究的主要内容是:a.参与汽车的总体设计;b.变速器结构型式分析和主要参数的确定;c.变速器中齿轮部分的具体结构设计。
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4.4 变速箱齿轮设计方法4.4.1 变速箱齿轮的设计准则:由于汽车变速箱各档齿轮的工作情况是不相同的,所以按齿轮受力、转速、噪声要求等情况,应该将它们分为高档工作区和低档工作区两大类。
齿轮的变位系数、压力角、螺旋角、模数和齿顶高系数等都应该按这两个工作区进行不同的选择。
高档工作区:通常是指三、四、五档齿轮,它们在这个区内的工作特点是行车利用率较高,因为它们是汽车的经济性档位。
在高档工作区内的齿轮转速都比较高,因此容易产生较大的噪声,特别是增速传动,但是它们的受力却很小,强度应力值都比较低,所以强度裕量较大,即使削弱一些小齿轮的强度,齿轮匹配寿命也在适用的范围内。
因此,在高档工作区内齿轮的主要设计要求是降低噪声和保证其传动平稳,而强度只是第二位的因素。
低档工作区:通常是指一、二、倒档齿轮,它们在这个区内的工作特点是行车利用率低,工作时间短,而且它们的转速比较低,因此由于转速而产生的噪声比较小。
但是它们所传递的力矩却比较大,轮齿的应力值比较高。
所以低档区齿轮的主要设计要求是提高强度,而降低噪声却是次要的。
在高档工作区,通过选用较小的模数、较小的压力角、较大的螺旋角、较小的正角度变位系数和较大的齿顶高系数。
通过控制滑动比的噪声指标和控制摩擦力的噪声指标以及合理选用总重合度系数、合理分配端面重合度和轴向重合度,以满足现代变速箱的设计要求,达到降低噪声、传动平稳的最佳效果。
而在低档工作区,通过选用较大的模数、较大的压力角、较小的螺旋角、较大的正角度变位系数和较小的齿顶高系数,来增大低档齿轮的弯曲强度,以满足汽车变速箱低档齿轮的低速大扭矩的强度要求。
以下将具体阐述怎样合理选择这些设计参数。
4.4.2 变速箱各档齿轮基本参数的选择:1 合理选用模数:模数是齿轮的一个重要基本参数,模数越大,齿厚也就越大,齿轮的弯曲强度也越大,它的承载能力也就越大。
反之模数越小,齿厚就会变薄,齿轮的弯曲强度也就越小。
对于低速档的齿轮,由于转速低、扭矩大,齿轮的弯曲应力比较大,所以需选用较大的模数,以保证其强度要求。
而高速档齿轮,由于转速高、扭矩小,齿轮的弯曲应力比较小,所以在保证齿轮弯曲强度的前提下,一般选用较小的模数,这样就可以增加齿轮的齿数,以得到较大的重合度,从而达到降低噪声的目的。
在现代变速箱设计中,各档齿轮模数的选择是不同的。
例如,某变速箱一档齿轮到五档齿轮的模数分别是:3.5;3;2.75;2.5;2;从而改变了过去模数相同或模数拉不开的状况。
2合理选用压力角:当一个齿轮的模数和齿数确定了,齿轮的分度圆直径也就确定了,而齿轮的渐开线齿形取决于基圆的大小,基圆大小又受到压力角的影响。
对于同一分度圆的齿轮而言,若其分度圆压力角不同,基圆也就不同。
分度圆相同时压力角越大,基圆直径就越小,渐开线就越弯曲,轮齿的齿根就会变厚,齿面曲率半径增大,从而可以提高轮齿的弯曲强度和接触强度。
当减小压力角时,基圆直径就会变大,齿形渐开线就会变的平直一些,齿根变薄,齿面的曲率半径变小,从而使得轮齿的弯曲强度和接触强度均会下降,但是随着压力角的减小,可增加齿轮的重合度,减小轮齿的刚度,并且可以减小进入和退出啮合时的动载荷,所有这些都有利于降低噪声。
因此,对于低速档齿轮,常采用较大的压力角,以满足其强度要求;而高速档齿轮常采用较小的压力角,以满足其降低噪声的要求。
例如:某一齿轮模数为3,齿数为30,当压力角为17.5度时基圆齿厚为5.341;当压力角为25度时,基圆齿厚为6.716;其基圆齿厚增加了25%左右,所以增大压力角可以增加其弯曲强度。
3 合理选用螺旋角:与直齿轮相比,斜齿轮具有传动平稳,重合度大,冲击小和噪声小等优点。
现在的变速箱由于带同步器,换档时不再直接移动一个齿轮与另一个齿轮啮合,而是所有的齿轮都相啮合,这样就给使用斜齿轮带来方便,因此带同步器的变速箱大多都使用斜齿轮。
由于斜齿轮的特点,决定了整个齿宽不是同时全部进入啮合的,而是先由轮齿的一端进入啮合,随着轮齿的传动,沿齿宽方向逐渐进入啮合,直到全部齿宽都进入啮合,所以斜齿轮的实际啮合区域比直齿轮的大。
当齿宽一定时,斜齿轮的重合度随螺旋角增加而增加。
承载能力也就越强,平稳性也就越好。
从理论上讲,螺旋角越大越好,但螺旋角增大,会使轴向分力也增大,从而使得传递效率降低了。
在现代变速箱的设计中,为了保证齿轮传动的平稳性、低噪声和少冲击,所有齿轮都要选择较大的螺旋角,一般都在30左右。
对于高速档齿轮由于转速较高,要求平稳,少冲击,低噪声,因此采用小模数,大螺旋角;而低速档齿轮则用较大模数,较小螺旋角。
4合理选用正角度变位:对于具有良好润滑条件的硬齿面齿轮传动,一般认为其主要危险是在循环交变应力作用下,齿根的疲劳裂纹逐渐扩张造成齿根断裂而失效。
变速箱中齿轮失效正是属于这一种。
为了避免轮齿折断,应尽量提高齿根弯曲强度,而运用正变位,则可达到这个目的。
一般情况下,变位系数越大,齿形系数值就越小,轮齿上弯曲应力越小,轮齿弯曲强度就越高。
在硬齿面的齿轮传动中,齿面点蚀剥落也是失效原因之一。
增大啮合角,可降低齿面间的接触应力和最大滑动率,能大大提高抗点蚀能力。
而增大啮合角,则必须对一副齿轮都实行正变位,这样既可提高齿面的接触强度,又可提高齿根的弯曲强度,从而达到提高齿轮的承载能力效果。
但是,对于斜齿轮传动,变位系数过大,又会使轮齿总的接触线长度缩短,反而降低其承载能力。
同时,变位系数越大,由于齿顶圆要随之增大,其齿顶厚度将会变小,这会影响齿顶的强度。
因此在现代变速箱的设计中,大多数齿轮均合理采用正角度变位,以最大限度发挥其优点。
主要有以下几个设计准则:●对于低速档齿轮副来说,主动齿轮的变位系数应大于被动齿轮的变位系数,而对高速档齿轮副,其主动齿轮的变位系数应小于被动齿轮的变位系数。
●主动齿轮的变位系数随档位的升高而逐渐减小。
这是因为低档区由于转速低、扭矩大,齿轮强度要求高,因此需采用较大的变位系数。
●各档齿轮的总变位系数都是正的(属于角变位修正),而且随着档位的升高而逐渐减小。
总变位系数越小,一对齿轮副的齿根总的厚度就越薄,齿根就越弱,其抗弯强度就越低,但是由于轮齿的刚度减小,易于吸收冲击振动,故可降低噪声。
而且齿形重合度会增加,这使得单齿承受最大载荷时的着力点距齿根近,使得弯曲力矩减小,相当于提高了齿根强度,这对由于齿根减薄而消弱强度的因素有所抵消。
所以总变位系数越大,则齿根强度越高,但噪声则有可能增大。
因此高速档齿轮要选择较小的总变位系数,而低速档齿轮则必须选用较大的总变位系数。
5提高齿顶高系数:齿顶高系数在传动质量指标中,影响着重合度,在斜齿轮中主要影响端面重合度。
由端面重合度的公式可知,当齿数和啮合角一定时,齿顶圆压力角是受齿顶高系数影响的,齿顶高系数越大,齿顶圆压力角也越大,重合度也就越大,传动也就越平稳。
但是,齿顶高系数越大,齿顶厚度就会越薄,从而影响齿顶强度。
同时,从最少不根切齿数公式来看,齿顶高系数越大,最少不根切齿数就会增加,否则的话,就会产生根切。
因此,在保证不根切和齿顶强度足够的情况下,增大齿顶高系数,对于增加重合度是有意义的。
因此在现代变速箱的设计中,各档齿轮的齿顶高系数都选择较大的值,一般都大于1.0,称为细高齿,这对降低噪声,增加传动平稳性都有明显的效果。
对于低速档齿轮,为了保证其具有足够的齿根弯曲强度,一般选用较小的齿顶高系数;而高速档齿轮,为了保证其传动的平稳性和低噪声,一般选用较大的齿顶高系数。
以上是从模数、压力角、螺旋角、变位系数和齿顶高系数这五个方面去独立分析齿轮设计趋势。
实际上各个参数之间是互相影响、互相牵连的,在选择变速箱的参数时,既要考虑它们的优缺点,又要考虑它们之间的相互关系,从而以最大限度发挥其长处,避免短处,改善变速箱的使用性能。
4.4.3 变速箱齿轮啮合质量指标的控制:1 分析齿顶宽:对于正变位齿轮,随着变位系数的增大,齿顶高也增大,而齿顶会逐渐变尖。
当齿轮要求进行表面淬火处理时,过尖的齿顶会使齿顶全部淬透,从而使齿顶变脆,易于崩碎。
对于变位系数大,而齿数又少的小齿轮,尤易产生这种现象。
所以必须对齿轮进行齿顶变尖的验算。
对于汽车变速箱齿轮,一般推荐其齿顶宽不小于(0.25-0.4)m。
2 分析最小侧隙:为了保证齿轮传动的正常工作,避免因工作温度升高而引起卡死现象,保证轮齿正常润滑以及消除非工作齿面之间的撞击。
因此在非工作齿面之间必须具有最小侧隙。
如果装配好的齿轮副中的侧隙小于最小侧隙,则会带来一系列上述的问题。
特别是对于低速档齿轮,由于其处于低速重载的工作环境下,温度上升较快,所以必须留有足够的侧隙以保证润滑防止卡死。
3 分析重合度:对于斜齿轮传动的重合度来说,是指端面重合度与轴向重合度之和。
为了保证齿轮传动的连续性、传动平稳性、减少噪声以及延长齿轮寿命,各档齿轮的重合度必须大于允许值。
对于汽车变速箱齿轮来说,正逐渐趋向于高重合度化。
尤其对于高速档齿轮来说,必须选择大的重合度,以保证汽车高速行驶的平稳性以及降低噪声的要求。
而对于低速档齿轮来说,在保证传动性能的条件下,适当地减小重合度,可使齿轮的齿宽和螺旋角减小,这样就可减轻重量,降低成本。
4 分析滑动比:滑动比可用来表示轮齿齿廓各点的磨损程度。
齿廓各点的滑动比是不相同的,齿轮在节点啮合时,滑动比等于零;齿根上的滑动比大于齿顶上的滑动比;而小齿轮齿根上的滑动比又大于大齿轮齿根上的滑动比,所以在通常情况下,只需验算小齿轮齿根上的滑动比就可以了。
对于滑动比来说,越小越好。
高速档齿轮的滑动比一般比低速档齿轮的要小,这是因为高速档齿轮齿廓的磨损程度要比低速档齿轮的小,因为高速档齿轮的转速高、利用率大,所以必须保证其一定的抗磨性能以及减小噪声的要求。
5 分析压强比:压强比是用来表示轮齿齿廓各点接触应力与在节点处接触应力的比值。
其分布情况与滑动比分布情况相似,故一般也只需验算小齿轮齿根上的压强比就可以了。
对于变速箱齿轮来说,压强比一般不得大于1.4-1.7。
高速档齿轮的压强比一般比低速档齿轮的要小,这是因为在高速档齿轮传动中,为了减少振动和噪声,其齿廓上的接触应力分布应比较均匀。
4.4.4 降低变速箱齿轮噪声的设计:发动机、变速箱和排气系统是汽车的三大主要噪声源,所以,对于变速箱来说,降低它的噪声是实现汽车低噪声化的重要组成部分。
引起变速箱噪声的原因是多方面、错综复杂的,其中齿轮啮合噪声是主要方面,其次,如箱体轴轴承等也会引起噪声,从理论分析和实际经验得到,提高变速箱零部件特别是齿轮的加工精度是降低噪声的有效措施,但追求高精度会造成成本增加、生产率下降等。
因此要降低变速箱的噪声,应该从优化设计齿轮参数和提高齿轮精度等诸多途径出发,从而达到成本、安全等方面的综合平衡。