膨脹輪式變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)變速器變速箱設(shè)計(jì)帶8張CAD源文件圖紙
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膨脹輪式變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能分析
附錄1：外文翻譯
自動(dòng)五速手動(dòng)變速箱- EASYTRONIC 3.0。
The new Opel/Vauxhall公司在2014年秋季推出了自動(dòng)化五速手動(dòng)變速箱(MTA) Easytronic 3.0。該變速器使用電動(dòng)液壓離合器和位移控制，其主要部件主來(lái)自手動(dòng)變速箱(F17-5)。這個(gè)新的變速器新增了停止/啟動(dòng)功能，而他的控制系統(tǒng)是根據(jù)安全標(biāo)準(zhǔn)ISO 26262設(shè)計(jì)的。
DIPL.-ING。THOMAS ZEMMRICH是德國(guó)Adam Opel公司變速器自動(dòng)化MT系統(tǒng)組長(zhǎng)和技術(shù)專(zhuān)家。
持續(xù)戰(zhàn)略
2014年秋季，歐寶/沃克斯豪爾公司引進(jìn)了新一代自動(dòng)化手動(dòng)變速器MTA(手動(dòng)變速器) Easytronic 3.0。這延續(xù)了公司自2001年開(kāi)始戰(zhàn)略，通過(guò)這種低成本的變速器有效代替小型車(chē)輛的常規(guī)自動(dòng)變速器。由于傳統(tǒng)變速器在傳動(dòng)過(guò)程中有扭矩中斷會(huì)使車(chē)輛在駕駛時(shí)舒適度不佳。因此，他們?cè)O(shè)計(jì)了與傳統(tǒng)變速箱相比操作操作更簡(jiǎn)便，燃油經(jīng)濟(jì)性更好的，并且?guī)в羞\(yùn)動(dòng)駕駛風(fēng)格的自動(dòng)化變速器。這篇文章介紹了歐寶新推出的MTA的設(shè)計(jì)和性能特點(diǎn)。
變速器的設(shè)計(jì)
這款新推出的變速器是在Opel公司五速手動(dòng)變速箱(F17-5)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，它的扭矩容量為190Nm。這款變速器用在中小型汽油發(fā)動(dòng)機(jī)手動(dòng)檔車(chē)型上的排量高達(dá)1.4L，用在材油機(jī)手動(dòng)擋車(chē)型上的排量為1.3L。雖然擁有高達(dá)200Nm轉(zhuǎn)矩容量的6速變速箱越來(lái)越受到歡迎，但是考慮到成本，目前五速版的變速箱任是小型汽車(chē)的首選。
這款變速器采用撥叉和同步器進(jìn)行換檔，所選的齒輪組傳動(dòng)比范圍為5.53，這對(duì)于一個(gè)五速變速箱來(lái)說(shuō)是一個(gè)相當(dāng)大的傳動(dòng)比范圍。由于較大的傳動(dòng)比范圍，使得一檔工作時(shí)不需要輸入較大的轉(zhuǎn)矩，使駕駛舒適性能得到提高，且在五檔工作時(shí)不需要發(fā)動(dòng)機(jī)輸入較高的轉(zhuǎn)速就可以獲得較高的駕駛速度，還能夠降低噪音，提高燃油經(jīng)濟(jì)性。
后者是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)手動(dòng)變速器而不損失任何性能，因?yàn)榧铀俣瓤梢酝ㄟ^(guò)快速自動(dòng)降檔來(lái)實(shí)現(xiàn)。變速器需要能夠在自動(dòng)和手動(dòng)模式中使用同樣的離合器。且沒(méi)有MTA特定的修改是必須要車(chē)輛集成顯示變速器的基本數(shù)據(jù)。
與以前的機(jī)電系統(tǒng)〔1〕相比，電動(dòng)液壓執(zhí)行器接管離合器和換檔。在新的MTA中操作。其主要部件包括電動(dòng)機(jī)、泵、蓄壓器、油箱、帶有電磁閥的塊和直接與閥門(mén)接觸的控制模塊（機(jī)電一體化）。
與較早的電液系統(tǒng)相比，新一代的驅(qū)動(dòng)以更高的集成度來(lái)區(qū)分。所有的部件都安裝在一個(gè)底板上，它包括液壓管道，因此沒(méi)有外部液壓管路。所有內(nèi)部傳感器（移位/選擇）在沒(méi)有布線(xiàn)的情況下也接觸位置和壓力。這些特性在成本、質(zhì)量、封裝和系統(tǒng)可靠性方面提供了好處。
為了測(cè)量輸入軸速度，新的MTA配備了速度傳感器，使用霍爾效應(yīng)原理。以第四齒輪作為目標(biāo)，不需要單獨(dú)的目標(biāo)輪，因此手動(dòng)變速器中的所有軸在自動(dòng)應(yīng)用中都可以使用不變。
在手動(dòng)變速器中，離合器操作采用液壓同心從動(dòng)油缸（CSC），但不需要主缸，而驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)液壓通常使用液壓油代替制動(dòng)液。比例閥接管油流量的調(diào)節(jié)。CSC還配備了非接觸式行程傳感器（霍爾效應(yīng)），這給控制器提供了離合器釋放行程閉環(huán)控制所需的反饋。目標(biāo)是一個(gè)連接到離合器的磁體。CSC位置測(cè)量的優(yōu)點(diǎn)是動(dòng)態(tài)和溫度引起的效應(yīng)。
液壓回路包含在控制回路中，而不是測(cè)量主缸上的位置。另一方面，CSC的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的軸向脈動(dòng)也由傳感器檢測(cè)并疊加在行駛信號(hào)上。在傳輸控制器中的原始信號(hào)的處理過(guò)程中，適當(dāng)?shù)臑V波補(bǔ)償了這種影響。
功能
新的MTA提供可選擇的自動(dòng)或手動(dòng)操作模式，并且還支持運(yùn)動(dòng)模式功能以及巡航控制。在自動(dòng)模式中，具有更多功能的許多移位映射是可用的[2 ]。一個(gè)新特性是在低速條件下抑制2-1的降檔。它在第二檔運(yùn)行離合器，只要沒(méi)有更高的牽引力需求，就可以換檔至第一檔。進(jìn)一步發(fā)展的升檔防止功能保證在適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)加速度下也能選擇合適的齒輪，例如在上坡行駛或拖曳時(shí)，或由于高度或熱而減少發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。與優(yōu)化的移位映射一樣，這些特殊功能使移位頻率顯著降低。在歐寶測(cè)試周期中，換檔次數(shù)從現(xiàn)有的歐寶五速M(fèi)TA的231減少到新版本的195檔。這有助于提高駕駛舒適性，降低油耗。
新MTA的另一個(gè)目標(biāo)是優(yōu)化蠕變，即僅通過(guò)控制離合器而不踩下油門(mén)踏板來(lái)驅(qū)動(dòng)。進(jìn)入和退出蠕變函數(shù)的重新調(diào)諧在停車(chē)時(shí)特別有益。此外，爬行在輕微的上坡和下坡坡度上也更加舒適。后者的改進(jìn)是通過(guò)采用可校準(zhǔn)的目標(biāo)加速度，相對(duì)于由MTA算法估計(jì)的梯度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
新引入的沖刺加速功能使加速器加速時(shí)盡可能加速。踏板很快被壓到擊球位置。測(cè)量結(jié)果表明，最大加速度為1.9M/S，與正常的寬開(kāi)路節(jié)氣門(mén)關(guān)閉相比加速至20kM/h減少了0.3秒。
像歐寶的其他變速器類(lèi)型一樣，新的MTA也有停止/啟動(dòng)功能。與自動(dòng)變速器一樣，在停機(jī)期間按下或釋放制動(dòng)踏板是發(fā)動(dòng)機(jī)停止和起動(dòng)的主要觸發(fā)器。對(duì)與自動(dòng)變速器的一個(gè)特殊難題是確保從釋放發(fā)動(dòng)機(jī)踏板到提供加速的無(wú)延遲和舒適的過(guò)渡。MTA必須滿(mǎn)足自動(dòng)和雙離合器變速器的要求，甚至超過(guò)他們比較試驗(yàn)中的性能。決定性因素是停止階段的轉(zhuǎn)移策略。采用開(kāi)式離合器保持第一擋，以及各種安全措施，使系統(tǒng)在起動(dòng)時(shí)快速反應(yīng)，同時(shí)防止不希望的斷開(kāi)。
駕駛性能
換檔舒適性是決定用戶(hù)接受自動(dòng)手動(dòng)變速器的主要因素，在新MTA的發(fā)展過(guò)程中，在各個(gè)領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了改進(jìn)（2）。對(duì)于升檔，車(chē)輛加速度的變化是一個(gè)重要的舒適參數(shù)。這是通過(guò)換擋過(guò)程中扭矩拋物線(xiàn)形狀優(yōu)化的發(fā)動(dòng)機(jī)干預(yù)來(lái)考慮的。
對(duì)于降檔，決定性因素是系統(tǒng)的響應(yīng)性。在這里，新的MTA受益于擴(kuò)展接口到發(fā)動(dòng)機(jī)控制器，從而實(shí)現(xiàn)精確的速度控制，示出了不同自動(dòng)變速器的重要降檔特性的比較。
各種措施的成功是顯而易見(jiàn)的，提高了大約一個(gè)SAE額定值的最小可駕駛性。各種不同的診斷方法都顯示這款新的變速器的傳動(dòng)性能和換擋性能都有相當(dāng)大的提高。
安全性
由具有內(nèi)部傳感器技術(shù)的控制模塊監(jiān)控的離合器和換檔操作，連接到車(chē)輛中的其他電子部件，使自動(dòng)手動(dòng)變速器安全性十分可靠，如ISO 26262〔3〕所定義。鑒于該標(biāo)準(zhǔn)的要求，新的MTA的安全概念被開(kāi)發(fā)并集成在其控制中（4）。這個(gè)概念包括對(duì)涉及到的組件的可靠性的具體要求和對(duì)多個(gè)級(jí)別的診斷，以及在A的情況下的情境系統(tǒng)反應(yīng)，未能確保安全狀態(tài)。這樣的措施范圍從個(gè)別功能的停用到中斷的功率流。首要目標(biāo)是保證車(chē)輛運(yùn)行期間的安全性，同時(shí)盡可能保持系統(tǒng)可用性。
參考文獻(xiàn)
[1] Barnbeck, A.; Becker, G.; Kiefer, M.; Quarg,J.; Zemmrich, T.; Fischer, R.: Automated shift of a conventional base transmission. 9th Aachen Colloquium Automobile and Engine Technology, 4 to 6 October 2000
[2] Ramminger, P.; Becker, G.: The new automated 5-speed manual transmission by Opel. International VDI-Congress Drivetrain for Vehicles, Friedrichshafen,24 and 25 June 2014
[3] Czerny, B. J.; D’Ambrosio, J.; Debouk R.;Stashko, K.: ISO 26262 Functional safety draft international standard for road vehicles: Background,Status, and Overview. 28th International System Safety Conference, Minneapolis/MN., 30
August to 3 September 2010
[4] Baron, K.; Ramminger, P.; Becker, G.: The new automated 5-speed manual transmission by Opel. 13th International CTI Symposium, Berlin, 8 to 11 December 2014
附錄2：原文
14
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）
題目名稱(chēng)：
膨脹輪式變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能分析
所在學(xué)院
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機(jī)械工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)（班級(jí)）
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學(xué)生姓名
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指導(dǎo)教師
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評(píng)閱人
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院長(zhǎng)
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論文題目：
膨脹輪式變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能分析
總計(jì)：
畢業(yè)論文
50
頁(yè)
表格
1
表
插圖
2
幅
指導(dǎo)教師（職稱(chēng)）
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評(píng)閱人
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完成日期
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本科畢業(yè)論文(設(shè)計(jì))開(kāi)題報(bào)告
論 文 題 目：膨脹輪式變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能分析學(xué) 院： 機(jī)械工程學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 、 班 級(jí)： 學(xué) 生 姓 名： 指導(dǎo)教師（職稱(chēng)）：
年 1 月 6 日 填
畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）開(kāi)題報(bào)告要求
開(kāi)題報(bào)告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
（設(shè)計(jì)）的有效保證。為了使這項(xiàng)工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文（設(shè)計(jì)）題目及研究領(lǐng)域；
2. 論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)。二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容1.重點(diǎn)解決的問(wèn)題；
2. 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）；
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果。三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線(xiàn)或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
2. 論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃。四、文獻(xiàn)查閱及文獻(xiàn)綜述
學(xué)生應(yīng)根據(jù)所在學(xué)院及指導(dǎo)教師的要求閱讀一定量的文獻(xiàn)資料，并在此基礎(chǔ)上通過(guò)分析、研究、綜合，形成文獻(xiàn)綜述。必要時(shí)應(yīng)在調(diào)研、實(shí)驗(yàn)或?qū)嵙?xí)的基礎(chǔ)上遞交相關(guān)的報(bào)告。綜述或報(bào)告作為開(kāi)題報(bào)告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎(chǔ)。
五、其他要求
1. 開(kāi)題報(bào)告應(yīng)在畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）工作開(kāi)始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開(kāi)題報(bào)告必須經(jīng)學(xué)院教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)審查通過(guò)；
3. 開(kāi)題報(bào)告不合格或沒(méi)有做開(kāi)題報(bào)告的學(xué)生，須重做或補(bǔ)做合格后，方能繼續(xù)論文（設(shè)計(jì)）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開(kāi)題報(bào)告通過(guò)后，原則上不允許更換論文題目或指導(dǎo)教師；
5. 開(kāi)題報(bào)告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊(cè)（部分專(zhuān)業(yè)可根據(jù)需要手寫(xiě)在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。
8
一、選題依據(jù)1、研究領(lǐng)域
機(jī)械設(shè)計(jì)制造、變速器設(shè)計(jì)、機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 2、論文（設(shè)計(jì)）工作的理論意義和應(yīng)用價(jià)值
無(wú)級(jí)變速是人們長(zhǎng)期夢(mèng)寐以求的變速機(jī)構(gòu), 它的應(yīng)用具有十分重要的意義 ,已成為當(dāng)今汽車(chē)界最熱門(mén)的課題之一.CVT 的發(fā)展勢(shì)必對(duì)我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展乃至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅速騰飛有著舉足輕重的意義。無(wú)級(jí)變速技術(shù)真正應(yīng)用在汽車(chē)上不過(guò)十幾年的時(shí)間，但它比傳統(tǒng)的手動(dòng)和自動(dòng)變速器的優(yōu)勢(shì)卻是顯而易見(jiàn)的：
1） 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，零件少，大批量生產(chǎn)后的成本肯定要低于當(dāng)前普通自動(dòng)變速器的成本；
2） 工作速比范圍寬，容易與發(fā)動(dòng)機(jī)形成理想的匹配，從而改善燃燒過(guò)程，進(jìn)而降低油耗和排放；
3） 具有較高的傳送效率，功率損失少，經(jīng)濟(jì)性高，更加節(jié)能環(huán)保。
4） 級(jí)變速器的調(diào)控下，傳動(dòng)比可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)變化，可以使汽車(chē)的行駛滿(mǎn)足實(shí)際工況要求，讓轎車(chē)具有最好的駕駛性能、行駛性能。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢(shì)目前研究概況:
最早應(yīng)用于汽車(chē)的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)是 V 型橡膠帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速傳動(dòng)，應(yīng)用在1886 年由德國(guó) Daimlar-Benz 公司生產(chǎn)的汽油機(jī)汽車(chē)上。但橡膠帶式無(wú)級(jí)自動(dòng)變速器因無(wú)法解決橡膠帶耐久性問(wèn)題而逐步退出市場(chǎng)。CVT 取得里程碑式的成績(jī)是在 20 世紀(jì) 60 年代中期，荷蘭的 H． Vandoorne 博士等研制出功率密度大、可靠性高的金屬傳動(dòng)帶，使帶式無(wú)級(jí)變速器取得突破性進(jìn)展。1987 年，荷蘭 VDT 公司聯(lián)合富士重工開(kāi)發(fā)的金屬帶式 CVT 應(yīng)用在 Subaru Justy 轎車(chē)上并投放市場(chǎng)，取得了巨大的成功，開(kāi)啟了 CVT 車(chē)用的時(shí)代.
目前實(shí)際應(yīng)用的 CVT 主要有 :帶式 CVT 和鏈?zhǔn)?CVT，帶式 CVT 依靠金屬片之間推力傳遞扭矩，鏈?zhǔn)?CVT 依靠拉力傳遞扭矩。其中金屬帶式 CVT 技術(shù)最為成熟，應(yīng)用最廣泛。CVT 匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)排量范圍為 1.3～3.5L，裝配在樓蘭中的 CVT 承載扭矩最大，達(dá)到 326Nm。CVT 在中小排量車(chē)型上應(yīng)用具有優(yōu)勢(shì)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，CVT 的扭矩上限將被繼續(xù)提高，在大扭矩車(chē)型中的裝配量將會(huì)上升。
發(fā)展趨勢(shì)：
（1） 推式傳動(dòng)帶和傳動(dòng)鏈將在轉(zhuǎn)矩傳遞容量和專(zhuān)用性上進(jìn)一步加強(qiáng)。由于產(chǎn)品數(shù)量的迅速增加，伴隨產(chǎn)品過(guò)程的進(jìn)一步自動(dòng)化，成本會(huì)大幅降低。
（2） 電子化將帶來(lái)傳動(dòng)比、速度、壓力和轉(zhuǎn)矩的更快的、更精確的控制，保證發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器更好的調(diào)節(jié)，提供了不同的行駛模式，例如運(yùn)動(dòng)型、舒適型和巡航控制， 從而使用戶(hù)獲得全方位的“行駛樂(lè)趣”。
（3） 更精確、更快的 CVT 控制，將與發(fā)動(dòng)機(jī)控制一起集成到整個(gè)傳動(dòng)系管理系統(tǒng)中， 使得油耗和排放的進(jìn)一步降低。
（4） CVT 將承擔(dān)帶有飛輪儲(chǔ)能裝置的混合動(dòng)力傳動(dòng)系設(shè)計(jì)中的重要角色。采用 CVT 傳動(dòng)系的混合動(dòng)力汽車(chē)的油耗有可能減少 30%，排放有可能降低 50%。CVT 技術(shù)從誕生發(fā)展至今，已經(jīng)有了一百多年的歷史。一直以來(lái)，人們都在致力于提高傳動(dòng)帶性能和CVT 傳遞功率極限的研究：將液力變矩器集成到 CVT 系統(tǒng)中，主動(dòng)輪、從動(dòng)輪的夾緊力實(shí)現(xiàn)電子化控制，在 CVT 中采用節(jié)能泵，用金屬帶代替?zhèn)鹘y(tǒng)的橡膠帶。由于新技術(shù)的應(yīng)用，CVT 的綜合性能有了質(zhì)的飛躍，在汽車(chē)上的運(yùn)用也越來(lái)越普遍。技術(shù)無(wú)止境， 隨著全球科技的迅猛發(fā)展，新的電子技術(shù)與自動(dòng)控制技術(shù)將不斷被應(yīng)用到 CVT 中。CVT 技術(shù)舒適、節(jié)能、環(huán)保、安全的優(yōu)異性能將越來(lái)越完善。
二、論文（設(shè)計(jì)）研究的內(nèi)容
1. 重點(diǎn)解決的問(wèn)題
完成專(zhuān)用膨脹輪式變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，并進(jìn)行強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算與校核，完成專(zhuān)用膨脹輪式變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要零件（7 個(gè)左右）設(shè)計(jì)
2. 擬開(kāi)展研究的幾個(gè)主要方面（論文寫(xiě)作大綱或設(shè)計(jì)思路）
1） 無(wú)級(jí)變速裝置設(shè)計(jì)；
2） 相關(guān)參數(shù)計(jì)算和選擇（齒輪、蝸桿、錐齒輪各參數(shù)）；
3） 傳動(dòng)原理分析和運(yùn)動(dòng)分析、動(dòng)力性能分析；
4） 安全可靠性分析與校核；
5） 主要零件設(shè)計(jì)與計(jì)算；
3. 本論文（設(shè)計(jì)）預(yù)期取得的成果
1） 無(wú)級(jí)變速裝置設(shè)計(jì)方案
2） 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案
3） 裝配總圖 1 張（A0）
4） 主要零件圖 5—7 張
5） 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文
三、論文（設(shè)計(jì)）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線(xiàn)或設(shè)計(jì)參數(shù)）；
1.1 研 究 方 法 1）查閱相關(guān)資料文獻(xiàn)了解設(shè)計(jì)內(nèi)容2）完成開(kāi)題報(bào)告 3）完成總體方案設(shè)計(jì) 4）主要結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性能計(jì)算校核5）繪圖
1.2 主要設(shè)計(jì)參數(shù)
輸入功率 P1、輸出功率 P2、傳動(dòng)比及變速范圍、最大功率、最大扭矩2.論文（設(shè)計(jì)）進(jìn)度計(jì)劃
第 1 周：查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料并進(jìn)行匯總。（-4 周）
第 2 周：分析文獻(xiàn)資料并完成開(kāi)題報(bào)告初稿。（-3 周） 第 3 周：修改開(kāi)題報(bào)告。（-2 周）
第 4 周：完成開(kāi)題報(bào)告終稿并進(jìn)行總體方案論證。（-1 周） 第 5 周：完成總體方案設(shè)計(jì)初稿。（第 1 周）
第 6 周：完成總體方案設(shè)計(jì)終稿。（第 2 周）
第 7 周：無(wú)級(jí)變速裝置設(shè)計(jì)圖初稿。（第 3 周）
第 8 周：無(wú)級(jí)變速裝置設(shè)計(jì)圖終稿。（第 4 周）
第 9 周：“五一”勞動(dòng)節(jié)學(xué)校放假。
第 10 周：傳動(dòng)原理分析、動(dòng)力性能分析和運(yùn)動(dòng)分析。（第 5 周）
第 11 周：強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算與校核。（第 6 周）
第 12 周：繪制主要零件圖 5-7 張。（第 7 周）
第 13 周：修改零件圖并完成外文文獻(xiàn)翻譯。（第 8 周）
第 14 周：完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)及畢業(yè)論文初稿。（第 9 周）
第 15 周：完善畢業(yè)論文，準(zhǔn)備答辯（第 10 周）
四、需要閱讀的參考文獻(xiàn)
[1]機(jī)械工藝師手冊(cè)（上、下），丁漢主編，2017 年 7 月，北京，機(jī)械工業(yè)出版社。 [2]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（1-6 冊(cè)），聞邦椿主編，2014 年 3 月，北京，機(jī)械工業(yè)出版社。 [3]機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，關(guān)慧貞主編，2009 年 11 月，北京，機(jī)械工業(yè)出版社。
[4] 液壓與氣壓傳動(dòng)，章宏甲主編，2001 年 6 月，北京，機(jī)械工業(yè)出版社。
[5] 工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)，2008 年 8 月，北京，北京大學(xué)出版社。
[6] 人工智能技術(shù)導(dǎo)論，廉師友主編，2000 年 1 月，西安，西安電子科技大學(xué)出版社。
[7] 周有強(qiáng)，機(jī)械無(wú)極變速器，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [8]孫桓，陳作模等，機(jī)械原理，第八版，高等教育出版社
[9] 熊智遠(yuǎn),郝赫.淺談無(wú)級(jí)變速器的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技,2017
[10] 郝石磊.新型 CVT 無(wú)級(jí)變速器動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2007
[11] 數(shù)控技術(shù)，胡占齊主編，2004 年 5 月，武漢，武漢理工大學(xué)出版社
[12] 機(jī)電一體化生產(chǎn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，謝存禧主編，1999 年 10 月，北京，機(jī)械工業(yè)出版社
[13] 工業(yè)機(jī)器人，韓建海主編，2012 年 6 月，武漢，華中科技大學(xué)出版社。
[14] 潘國(guó)揚(yáng)，石曉輝，郝建軍，郭 棟，新型無(wú)級(jí)變速器( CVT) 技術(shù)解析，重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然科學(xué))，2015
[15] 胡國(guó)良，徐兵，楊華勇，汽車(chē)金屬帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)技術(shù)，工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2003 [16]盧德瓊 ,過(guò)學(xué)迅.汽車(chē) CVT 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車(chē)研究與開(kāi)發(fā),2005
[17]吳光強(qiáng)，孫賢安，汽車(chē)無(wú)極變速器技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展綜述，同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009
附：文獻(xiàn)綜述
文獻(xiàn)綜述
變速器是伴隨著燃油機(jī)出現(xiàn)的，用于實(shí)現(xiàn)汽車(chē)起步時(shí)大轉(zhuǎn)矩低轉(zhuǎn)速和高速行駛時(shí)小轉(zhuǎn)矩高轉(zhuǎn)速及倒車(chē)等功能，但是隨著時(shí)代的發(fā)展人們對(duì)駕駛感受的不斷提高還有對(duì)汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性要求，人們對(duì)變速器的要求越來(lái)越高，促使變速器在不斷發(fā)展以滿(mǎn)足人們的使用要求和各種不同的工作環(huán)境。
市場(chǎng)上廣義的變速器分為手動(dòng)和自動(dòng)變速器，其中自動(dòng)變速器由于操控簡(jiǎn)單、駕駛舒適性好受到消費(fèi)者追捧［1］。目前在汽車(chē)上廣泛使用的自動(dòng)變速技術(shù)是將液力變 矩器和行星齒輪系組合的自動(dòng)變速器技術(shù)，但是液力變矩器和行星齒輪系的組合有著 明顯的缺點(diǎn)：傳動(dòng)比不連續(xù)，只能實(shí)現(xiàn)分段范圍內(nèi)的無(wú)級(jí)變速；液力傳動(dòng)的效率較低， 影響了整車(chē)的動(dòng)力性能與燃油經(jīng)濟(jì)性。所以汽車(chē)行業(yè)早就開(kāi)始研究其它新型變速技術(shù)， 無(wú)級(jí)變速技術(shù)就是其中有前景的一種。無(wú)級(jí)變速技術(shù)作為一種技術(shù)先進(jìn)、科技含量高 的新型變速器產(chǎn)品，與傳統(tǒng)自動(dòng)變速器相比，在舒適性、動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放等指 標(biāo)方面，其優(yōu)勢(shì)是顯而易見(jiàn)的。
CVT(Continuously Variable Transmission)技術(shù)即無(wú)級(jí)變速技術(shù)，它采用傳動(dòng)帶和工作直徑可變的主、從動(dòng)輪相配合來(lái)傳遞動(dòng)力，可以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)比的連續(xù)改變，從而得到傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)工況的最佳匹配。
CVT 的分類(lèi)：無(wú)級(jí)變速器按傳動(dòng)方式可分為三類(lèi)，液體傳動(dòng)、電力傳動(dòng)和機(jī)械傳動(dòng)三種方式。液體傳動(dòng)分為兩類(lèi)：一類(lèi)是液壓式，主要是由泵和馬達(dá)組成或者由閥和泵組成的變速傳動(dòng)裝置，適用于中小功率傳動(dòng)。另一類(lèi)為液力式，采用液力耦合器或液力矩進(jìn)行變速傳動(dòng)，適用于大功率（幾百至幾千千瓦）。 液體傳動(dòng)的主要特點(diǎn)是： 調(diào)速范圍大，可吸收沖擊和防止過(guò)載，傳動(dòng)效率較高，壽命長(zhǎng)，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化：制造精度要求高，價(jià)格較貴，輸出特性為恒轉(zhuǎn)矩，滑動(dòng)率較大，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)容易發(fā)生漏油。
電力傳動(dòng)基本上分為三類(lèi)：一類(lèi)是電磁滑動(dòng)式，它是在異步電動(dòng)機(jī)中安裝一電磁滑差離合器，通過(guò)改變其勵(lì)磁電流來(lái)調(diào)速，這屬于一種較為落后的調(diào)速方式。其特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，操作維護(hù)方便：滑動(dòng)最大，效率低，發(fā)熱嚴(yán)重，不適合長(zhǎng)期負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)，故一般只用于小功率傳動(dòng)。二類(lèi)是直流電動(dòng)機(jī)式，通過(guò)改變磁通或改變電樞電壓實(shí)現(xiàn)調(diào)速。其特點(diǎn)是調(diào)速范圍大，精度也較高，但設(shè)備復(fù)雜，成本高，維護(hù)困難， 一般用于中等功率范圍（幾十至幾百千瓦），現(xiàn)已逐步被交流電動(dòng)機(jī)式替代。 三類(lèi)是交流電動(dòng)機(jī)式，通過(guò)變極、調(diào)壓和變頻進(jìn)行調(diào)速。實(shí)際應(yīng)用最多者為變頻調(diào)速，即采用一變幅器獲得變幅電源，然后驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)變速。其特點(diǎn)是調(diào)速性能好、范圍大、效率較高，可自動(dòng)控制，體積小，適用功率范圍寬：機(jī)械特性在降速段位恒轉(zhuǎn)矩，低速
時(shí)效率低且運(yùn)轉(zhuǎn)不夠平穩(wěn)，價(jià)格較高，維修需專(zhuān)業(yè)人員。近年來(lái)，變頻器作為一種先進(jìn)、優(yōu)良的變速裝置迅速發(fā)展，對(duì)機(jī)械無(wú)級(jí)變速器產(chǎn)生了一定的沖擊。
機(jī)械無(wú)級(jí)變速器可分為摩擦式、鏈?zhǔn)健胶兔}動(dòng)式四大類(lèi)。摩擦式變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是依靠主動(dòng)元件、從動(dòng)元件在接觸處的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，無(wú)級(jí)變速是通過(guò)改變接觸處的工作半徑實(shí)現(xiàn)的；鏈?zhǔn)阶兯賱?dòng)機(jī)構(gòu)是由主、從動(dòng)鏈輪及套于其上的剛質(zhì)撓性鏈組成，依靠鏈條的兩側(cè)面和鏈輪的兩錐盤(pán)接觸所產(chǎn)生的摩擦力進(jìn)行傳動(dòng)，并通過(guò)改變兩錐盤(pán)的軸向距離來(lái)控制鏈的接觸位置和工作半徑，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速；脈動(dòng)式無(wú)級(jí)變速器主要有根桿機(jī)構(gòu)相連作為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，也有的是連桿與凸輪、連桿與齒輪組合形成的機(jī)構(gòu)，它和連桿機(jī)構(gòu)的原理一致，與輸出機(jī)構(gòu)搭配，出軸的連續(xù)變速就能實(shí)現(xiàn)。帶式無(wú)級(jí)變速器的工作原理也是利用摩擦力實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)的，它的變速機(jī)構(gòu)是由傳送帶和支撐帶的兩對(duì)錐盤(pán)組成。在實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳動(dòng)的同時(shí)，可改變兩錐盤(pán)沿軸向的距離，改變傳動(dòng)帶與他們的接觸位置，進(jìn)而使帶輪的實(shí)際工作半徑改變，半徑的連續(xù)變化實(shí)現(xiàn)了變速器的無(wú)級(jí)變速。
CVT 的基本工作原理：CVT 通過(guò)傳動(dòng)帶和工作直徑可變的主動(dòng)輪、從動(dòng)輪相配合傳遞動(dòng)力。該系統(tǒng)主要包括主動(dòng)輪組、從動(dòng)輪組、金屬帶（高強(qiáng)度鋼帶）和液壓泵（液壓控制系統(tǒng)）等基本部件。金屬帶由兩束金屬環(huán)和幾百個(gè)金屬片構(gòu)成。主動(dòng)輪組和從動(dòng)輪組都由可動(dòng)盤(pán)和固定盤(pán)組成，與油缸靠近的一側(cè)帶輪可以在軸上滑動(dòng)，另一側(cè)則固定?？蓜?dòng)盤(pán)與固定盤(pán)都是錐面結(jié)構(gòu)，它們的錐面形成 V 型槽，與 V 型金屬傳動(dòng)帶嚙合。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸輸出的動(dòng)力首先傳遞到 CVT 的主動(dòng)輪，然后通過(guò) V 型傳動(dòng)帶傳遞到從動(dòng)輪，最后經(jīng)減速器、差速器傳遞給車(chē)輪來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)。[2]工作時(shí)通過(guò)主動(dòng)輪與從動(dòng)輪的可動(dòng)盤(pán)作軸向移動(dòng)來(lái)改變主動(dòng)輪、從動(dòng)輪錐面與 V 型傳動(dòng)帶嚙合的工作半徑， 從而改變傳動(dòng)比。由于主動(dòng)輪和從動(dòng)輪的工作半徑可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)了無(wú)級(jí)變速。［3］
目前 CVT 的發(fā)展?fàn)顩r：1955 年, 荷蘭 VDT 公司的橡膠帶式 CVT 樣車(chē)試驗(yàn) ,由于該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)體積過(guò)大 , 傳動(dòng)比太小 ,橡膠帶壽命短, 最終未能普及.1956 年, 德國(guó)PIV.公司開(kāi)始研究鏈?zhǔn)?CVT .20 世紀(jì) 80 年代, 橡膠帶式 CVT 被推力帶式 CVT 代替 , 投入市場(chǎng)使用.1989 年,德國(guó) Luk 公司開(kāi)始研發(fā) 300 N · m 級(jí)的轎車(chē) CVT ,并選擇 P I V 鏈條 1999 年 , Luk 公司 CVT 鏈條的第一代產(chǎn)品在奧迪 Multitronic 上
誕生;2004 年,應(yīng)用于美國(guó)市場(chǎng)福特 CFT30 .2007 年 5 月, 生產(chǎn) 120 萬(wàn)條 Luk 鏈條。
[4]
發(fā)展趨勢(shì)：隨著電子、材料、加工技術(shù)、油品及液壓系統(tǒng)等關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，CVT 將著以下幾方面發(fā)展:① 向大排量的汽車(chē)上發(fā)展，以實(shí)現(xiàn)更廣泛的應(yīng)用;② 具有更加優(yōu)越的控制及快捷的反應(yīng);③ 具有更高的傳動(dòng)效率;④ 具有更寬的變速比范圍;⑤ 小型化及輕量化;⑥ 價(jià)格更低廉;⑦ 向混合動(dòng)力的高度集成應(yīng)用發(fā)展。[1]
[1] 潘國(guó)揚(yáng)，石曉輝，郝建軍，郭 棟，新型無(wú)級(jí)變速器( CVT) 技術(shù)解析，重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)( 自然科學(xué))，2015
[2] 胡國(guó)良，徐兵，楊華勇，汽車(chē)金屬帶式無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)技術(shù)，工程設(shè)計(jì)學(xué)報(bào)，2003 [3]盧德瓊 ,過(guò)學(xué)迅.汽車(chē) CVT 技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)[J].汽車(chē)研究與開(kāi)發(fā),2005
[4]吳光強(qiáng)，孫賢安，汽車(chē)無(wú)極變速器技術(shù)和應(yīng)用的發(fā)展綜述，同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009 [5]機(jī)械工藝師手冊(cè)（上、下），丁漢主編，2017 年 7 月，北京，機(jī)械工業(yè)出版社。 [6]機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)（1-6 冊(cè)），聞邦椿主編，2014 年 3 月，北京，機(jī)械工業(yè)出版社。 [7]機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)，關(guān)慧貞主編，2009 年 11 月，北京，機(jī)械工業(yè)出版社。
[8] 液壓與氣壓傳動(dòng)，章宏甲主編，2001 年 6 月，北京，機(jī)械工業(yè)出版社。
[9] 工程材料及其成形技術(shù)基礎(chǔ)，2008 年 8 月，北京，北京大學(xué)出版社。
[10] 人工智能技術(shù)導(dǎo)論，廉師友主編，2000 年 1 月，西安，西安電子科技大學(xué)出版社。
[11] 周有強(qiáng)，機(jī)械無(wú)極變速器，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006 [12]孫桓，陳作模等，機(jī)械原理，第八版，高等教育出版社 [13]熊智遠(yuǎn),郝赫.淺談無(wú)級(jí)變速器的設(shè)計(jì)[J].農(nóng)村經(jīng)濟(jì)與科技,2017
[14]Rotational Swashplate Pulse Continuously Variable Transmission Based on Helical Gear Axial Meshing Transmission[J].Chinese Journal of Mech an ical Engineering,2012 [15]POWER FLOW ANALYSIS AND APPLICATION SIMULATION OF ELECTROMAGNETIC CONTINUOUSLY VARIABLE TRANSMISSION[J].Chinese
Journal of Mechanical Engineering,2008.
[16] Xinbo Chen,Peng Hang,Wei Wang,Yan Li. Design and analysis of a novel wheel type continuously variable transmission[J]. Mechanism and Machine Theory,2017,107
[17] 郝石磊.新型CVT 無(wú)級(jí)變速器動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)[J].湖北汽車(chē)工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2007
[18] 李春青,彭建中,吳彤峰.國(guó)內(nèi)外汽車(chē)無(wú)級(jí)變速(CVT)技術(shù)的發(fā)展概況[J].廣西學(xué)院學(xué)報(bào),2004
膨脹輪式變速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能分析
目錄
摘要 III
第一章 緒論 1
1.1變速器的功能 1
1.2變速器的分類(lèi) 1
1.3研究意義 1
第二章 變速器結(jié)構(gòu)方案選擇 2
2.1變速器軸數(shù)選擇 2
2.2檔數(shù)的選擇 2
2.3換擋結(jié)構(gòu)方案選擇 2
2.4倒檔形式選擇 3
2.5確定變速器傳動(dòng)方案 4
2.6設(shè)計(jì)參數(shù) 4
第三章 主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算 5
3.1最大傳動(dòng)比 5
3.2最小傳動(dòng)比 5
3.3各檔傳動(dòng)比 5
3.4中心距 6
3.5確定齒輪參數(shù) 6
3.5.1齒輪模數(shù) 6
3.5.2壓力角α 7
3.5.3螺旋角β及旋向 7
3.5.4齒寬b 7
3.5.5變位系數(shù) 8
3.6各檔齒輪齒數(shù)分配 8
3.6.1確定一檔齒輪齒數(shù) 8
3.6.2確定二檔齒輪齒數(shù) 9
3.6.3確定三檔齒輪齒數(shù) 9
3.6.4確定四檔齒輪齒數(shù) 10
3.6.5確定五檔齒輪齒數(shù) 10
3.6.6確定倒檔齒輪齒數(shù) 10
第四章 各檔齒輪的校核 11
4.1齒輪接觸疲勞強(qiáng)度校核 11
4.1.1 1、2號(hào)齒接觸疲勞強(qiáng)度校核 11
4.1.2 3、4號(hào)齒接觸疲勞強(qiáng)度校核 13
4.1.3 5、6號(hào)齒接觸疲勞強(qiáng)度校核 14
4.1.4 7、8號(hào)齒接觸疲勞強(qiáng)度校核 15
4.1.5 9、10號(hào)齒接觸疲勞強(qiáng)度校核 17
4.1.6 倒檔齒接觸疲勞強(qiáng)度校核 18
4.2齒輪彎曲應(yīng)力校核 19
4.2.1 1、2號(hào)齒輪彎曲應(yīng)力校核 20
4.2.2 3、4號(hào)齒輪彎曲應(yīng)力校核 22
4.2.3 5、6號(hào)齒輪彎曲應(yīng)力校核 23
4.2.4 7、8號(hào)齒輪彎曲應(yīng)力校核 25
4.2.5 9、10號(hào)齒輪彎曲應(yīng)力校核 26
4.2.6 倒檔齒輪彎曲應(yīng)力校核 28
第五章 軸的設(shè)計(jì)計(jì)算 30
5.1輸入軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 30
5.2輸入軸強(qiáng)度校核 30
5.3輸出軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 31
5.3輸出軸強(qiáng)度校核 33
5.4中間軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 34
5.5中間軸強(qiáng)度校核 34
參考文獻(xiàn) 37
附錄1：外文翻譯 38
附錄2：原文 43
摘要
變速器是汽車(chē)的重要組成部分，它可以在較大范圍內(nèi)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，使發(fā)動(dòng)機(jī)在最佳的工作狀態(tài)滿(mǎn)足汽車(chē)在不同行駛狀況下的工作要求。
對(duì)于變速器的設(shè)計(jì)，其主要的設(shè)計(jì)參數(shù)有檔位數(shù)、各擋傳動(dòng)比、中心距和變速器的外形尺寸。本文主要根據(jù)大型車(chē)輛工作時(shí)行駛速度低，扭矩大的特點(diǎn)，在確定了變速器的主要設(shè)計(jì)參數(shù)后，對(duì)變速器主要組成部件進(jìn)行了設(shè)計(jì)，如變速器結(jié)構(gòu)方案選擇、各擋齒輪的設(shè)計(jì)校核、各軸的設(shè)計(jì)校核、同步器選擇、變速器箱體的設(shè)計(jì)等。
本文所設(shè)計(jì)的變速器中采用的是中間軸式變速器，其主要特點(diǎn)是可以設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)直接檔獲得高轉(zhuǎn)速檔位，較大的變速范圍大可以滿(mǎn)足不同的工況，不易損壞，維護(hù)方便，成本低。
關(guān)鍵詞：變速器；齒輪；輸入軸；結(jié)構(gòu)
Abstract
The transmission is an important part of the car,it can change the engine's speed and torque in a wide range.Make the engine working in the best condition to meet the requirements of the car in different driving conditions.
The transmission's main design parameters are gear number,transmission ratio,center distance and the shape dimension of the transmission．This article is mainly based on the characteristics of low driving speed and high torque.After determining the main design parameters of the transmission, the main components of the transmission are designed. Such as the transmission structure scheme selection, each gear's design and check,each axis's design and check,choose the synchronizer,design of gearbox enclosure and so on.
In this paper,the intermediate shaft transmission is adopted in the transmission.Its main feature is that the engine can be set up directly gear to obtain high speed gear,large variable speed range can meet different working conditions,nonperishable,easy maintenance and low cost.
Key words: transmission；gear；input shaft；structure
63
第一章 緒論
1.1變速器的功能
變速器是用來(lái)改變來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的機(jī)構(gòu)。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)工作在有利的工況下滿(mǎn)足不同行駛條件對(duì)牽引力的需要，所以需要借助變速器在較大范圍內(nèi)改變汽車(chē)的行駛速度大小和汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪上扭矩的大小。此外，通過(guò)變速器可以使汽車(chē)實(shí)現(xiàn)空檔和倒檔功能。
1.2變速器的分類(lèi)
汽車(chē)變速器按傳動(dòng)比可分為無(wú)級(jí)式、有級(jí)式和綜合式三種。
無(wú)級(jí)式變速器：傳動(dòng)比可在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化，常見(jiàn)的有液力式，機(jī)械式和電力式等。
有級(jí)式：有幾個(gè)可選擇的固定傳動(dòng)比，采用齒輪傳動(dòng)。又可分為：齒輪軸線(xiàn)固定的普通齒輪變速器和部分齒輪(行星齒輪)軸線(xiàn)旋轉(zhuǎn)的行星齒輪變速器兩種。
綜合式：由有級(jí)式變速器和無(wú)級(jí)式變速器共同組成的，其傳動(dòng)比可以在最大值與最小值之間幾個(gè)分段的范圍內(nèi)作無(wú)級(jí)變化。
1.3研究意義
汽車(chē)在人們的日常生活及生產(chǎn)工作都有著舉足輕重的地位。隨著汽車(chē)行業(yè)的迅猛發(fā)展，人們對(duì)汽車(chē)的要求也越來(lái)越高，而汽車(chē)變速器作為汽車(chē)傳動(dòng)系中的重要組成部分，對(duì)汽車(chē)整體性能有著不可忽視的影響。其技術(shù)的發(fā)展，對(duì)于汽車(chē)整體技術(shù)的發(fā)展有著積極的推動(dòng)作用。
第二章 變速器結(jié)構(gòu)方案選擇
2.1變速器軸數(shù)選擇
變速器一般有兩軸式和中間軸式變速器。兩軸式變速器較中間軸式變速器相比，由于軸數(shù)少，且動(dòng)力輸出只經(jīng)過(guò)一對(duì)齒輪傳遞，故其具有效率高、外形尺寸較小的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)直接檔，高速檔工作時(shí)，齒輪和軸承需要承受載荷，容易造成疲勞破壞，且傳動(dòng)比范圍小。而中間軸式變速器在高速檔工作時(shí)，動(dòng)力可有輸入軸通過(guò)同步器直接傳遞到輸出軸，所以中間軸式變速器在高速檔工作時(shí)齒輪和軸承不需要承受載荷，故其使用壽命較長(zhǎng)。中間軸式變速器在其他檔位工作時(shí)需要4個(gè)以上的齒輪傳遞動(dòng)力，雖然較低了效率，但是可以增大變速范圍，提高輸出轉(zhuǎn)矩。
通過(guò)以上的方案分析結(jié)合本設(shè)計(jì)要求，為使變速器獲得較大的傳動(dòng)比范圍，決定采用中間軸式變速器。
2.2檔數(shù)的選擇
增加變速器的檔數(shù)可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)功率的利用率、提高燃油經(jīng)濟(jì)性，但是檔數(shù)過(guò)多會(huì)增加換擋操作難度。市場(chǎng)上大多數(shù)車(chē)型采用五速變速器，由于五速變速器可滿(mǎn)足大多數(shù)人車(chē)輛駕駛操作習(xí)慣，所以本設(shè)計(jì)設(shè)有5個(gè)前進(jìn)檔和1個(gè)倒檔，可滿(mǎn)足車(chē)輛較復(fù)雜工況要求和大多數(shù)人的駕駛習(xí)慣。
2.3換擋結(jié)構(gòu)方案選擇
目前汽車(chē)上常見(jiàn)的換檔方式主要有滑動(dòng)直齒輪換檔、嚙合套換檔及同步器換檔。
滑動(dòng)齒輪換擋：齒輪通過(guò)撥叉在花鍵上移動(dòng)與不同的齒輪配合實(shí)現(xiàn)換檔。滑動(dòng)齒輪換檔具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易加工的優(yōu)點(diǎn)，但這種方式不能保證兩個(gè)換檔齒輪在換擋時(shí)具有相同的轉(zhuǎn)速和準(zhǔn)確的姿態(tài)，換檔時(shí)會(huì)產(chǎn)生沖擊力，易對(duì)齒輪造成損壞，且換檔時(shí)噪聲較大。故變速器中除了使用較少一檔和倒檔外，其他檔位已經(jīng)很少采用。
嚙合套換檔：通過(guò)齒合套換檔，需將換檔齒輪做成兩部分，其中一部分是常嚙合傳動(dòng)齒輪，另一部分齒輪是一個(gè)齒數(shù)較多的直齒輪，用于配合嚙合套。嚙合套換檔雖然可以防止換擋時(shí)沖擊對(duì)齒輪造成損壞，但卻不能消除換擋時(shí)產(chǎn)生的沖擊力，故換擋時(shí)會(huì)伴有較大的噪聲及震動(dòng)。
同步器換擋:常見(jiàn)的同步器有慣性式、慣性增力式及常壓式三種類(lèi)型。使用同步器換擋可以保證換檔齒輪在換檔時(shí)達(dá)到與傳動(dòng)齒輪相同轉(zhuǎn)速后切入換檔，從而避免了換檔時(shí)的產(chǎn)生沖擊力，且同步器換檔還具有換擋迅速，噪聲小的優(yōu)點(diǎn)，因而被廣泛采用。
在上述各種換擋形式中，各有各的優(yōu)缺點(diǎn)，綜合考慮變速器的結(jié)構(gòu)尺寸及換檔便利性，本設(shè)計(jì)中通過(guò)斜齒輪傳動(dòng)的高速檔部分使用鎖銷(xiāo)式慣性同步器換檔，倒檔及一檔通過(guò)滑動(dòng)直齒輪的方式換檔，鎖銷(xiāo)式慣性同步器結(jié)構(gòu)如下圖所示：
2.4倒檔形式選擇
常見(jiàn)的倒檔形式有在前進(jìn)檔路線(xiàn)中間加裝倒檔齒輪式、常嚙合齒輪式、和聯(lián)體齒輪式。第一種方式是通過(guò)在一檔齒輪副中間加裝倒檔齒輪，改變一檔轉(zhuǎn)向，實(shí)現(xiàn)倒檔，這種方案結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是這種倒檔形式倒檔齒輪需要在正負(fù)交替的彎曲應(yīng)力下工作，易產(chǎn)生疲勞破壞；常嚙合齒輪式是將倒檔齒輪像前進(jìn)檔齒輪一樣常嚙合的狀態(tài)，通過(guò)同步器換擋，這種方式換擋方便快捷，但是其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜；聯(lián)體齒輪式是將倒檔齒輪做成左右兩部分齒輪，其中左邊齒輪與一檔齒輪常嚙合，通過(guò)輸出軸一檔滑動(dòng)齒輪滑動(dòng)與聯(lián)體齒輪右邊齒輪齒合改變轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)倒檔，這種形式的缺點(diǎn)是會(huì)增加軸向尺寸，但是這種形式倒檔齒輪不用承受正負(fù)交替彎曲應(yīng)力，且可實(shí)現(xiàn)較大的傳動(dòng)比，故本設(shè)計(jì)倒檔形式采用這種方式。
2.5確定變速器傳動(dòng)方案
通過(guò)上述各部分方案論證選擇后確定變速器傳動(dòng)方案如下圖所示：
2.6設(shè)計(jì)參數(shù)
發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)
最大輸出功率
額定轉(zhuǎn)速
最大扭矩
最大扭矩轉(zhuǎn)速
東風(fēng)ISD245
180kW
2500rpm
950N?m
1200-1800rpm
第三章 主要參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算
3.1最大傳動(dòng)比
根據(jù)汽車(chē)在最大爬坡度（設(shè)計(jì)最大爬坡度為30%）行駛時(shí)，最大驅(qū)動(dòng)力等于爬坡阻力與地面摩擦力之和可知:
Fkmax≥Ff+Fimax (3-1)
式中：Fkmax——最大驅(qū)動(dòng)力，F(xiàn)kmax=Temaxi1i0?/R0
Ff——汽車(chē)與地面摩擦阻力，F(xiàn)f=fmgcosαmax
Fimax——最大上坡阻力，F(xiàn)imax=mgsinαmax
帶入公式（3-1），則：
i1≥mg(fcosαmax+sinαmax)R0Temaxi0? (3-2)
式中：i1——一檔傳動(dòng)比
i0——主傳動(dòng)比，i0=6.6
Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，Temax=950N?m
m——汽車(chē)額載總質(zhì)量，m=20000kg
f——摩擦系數(shù)，f取0.02
?——機(jī)械效率取0.96
R0——車(chē)胎半徑R0=0.5m
αmax——最大爬坡角，由最大爬坡度為30%，得αmax=16.7゜
帶入公式（3-2），則：
i1≥4.99
取i1=5.00
3.2最小傳動(dòng)比
最高檔輸出轉(zhuǎn)速即為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，即i5=1
3.3各檔傳動(dòng)比
i1i2=i3i4=i4i5=q (3-3)
式中q為公比常數(shù)，為了防止換擋困難，一般q的取值不宜大于1.6，根據(jù)等級(jí)級(jí)數(shù)q=4i1/i5=1.5初步分配各檔傳動(dòng)比：
i1=5.00
i2=3.33
i3=2.22
i4=1.50
i5=1.00
3.4中心距
中心距是指中間軸是變速器中，中間軸與輸出軸軸心距。其大小對(duì)于變速器外形尺寸及齒輪壽命有一定影響，增大中心距會(huì)使變速器高度增大，減小中心距，會(huì)增大齒輪的接觸應(yīng)力，導(dǎo)致齒輪壽命變短。
中間軸式變速箱中心距的確定可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式確定：
A=KA3Temaxi1? (3-4)
式中：KA——中心距系數(shù)，對(duì)于小型車(chē)輛KA=8.8～9.3，對(duì)于大型車(chē)輛
KA=8.6～9.6，取KA=9.5。
Temax——發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩，Temax=950N?m
?——機(jī)械效率，?=0.96
i1——一檔傳動(dòng)比，i1=5.00
帶入公式（3-4）得：A=157.54mm，取整、預(yù)選A=158mm
3.5確定齒輪參數(shù)
3.5.1齒輪模數(shù)
齒輪模數(shù)是一個(gè)重要參數(shù)，它對(duì)于齒輪的強(qiáng)度、質(zhì)量、工藝、噪聲等都有影響。模數(shù)的選取一般遵循以下規(guī)則：在中心距不變的情況下，選取較小的模數(shù)，可增加齒輪齒數(shù)，同時(shí)增大齒寬，便可增加齒輪的重合度達(dá)到減小噪音的目的；選取較大模數(shù)，同時(shí)減小齒寬，可減輕齒輪質(zhì)量；各檔齒輪選用同一模數(shù)，可簡(jiǎn)化加工工藝；各檔齒輪選用不同模數(shù)，可增大齒輪強(qiáng)度。對(duì)于本設(shè)計(jì)而言，減小變速箱質(zhì)量比減少噪音更為重要，因此選用較大模數(shù)，綜合考慮工藝和強(qiáng)度方面，變速箱一檔和倒檔選用同一模數(shù)，其他高速檔位選用另一模數(shù)。
齒輪模數(shù)初選時(shí)可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行選擇。
輸入軸常齒合斜齒輪的法向模數(shù)mn：
由經(jīng)驗(yàn)公式：mnm=0.73Temaxi1?10=5.1，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)取整mnm=5
3.5.2壓力角α
壓力角較小時(shí)，齒輪配合重合度大，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低；較大時(shí)有利于提高齒輪的強(qiáng)度。但由于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定壓力角為20°，所以大多數(shù)汽車(chē)變數(shù)器中都普遍采用的壓力角為20°，本設(shè)計(jì)中也采用壓力角α=20°。
3.5.3螺旋角β及旋向
斜齒輪螺旋角對(duì)于齒輪的壽命、工作噪聲有很大影響。增大螺旋角可以提高齒輪齒重合度，減小噪聲，同時(shí)能提高齒輪的抗彎疲勞強(qiáng)度及接觸疲勞強(qiáng)度。但是當(dāng)螺旋角超過(guò)30°時(shí)，齒輪的抗彎疲勞強(qiáng)度會(huì)驟降，二接觸疲勞強(qiáng)度任有所上升。故在選取螺旋角時(shí)，需要兼顧齒輪的抗彎疲勞強(qiáng)度及接觸疲勞強(qiáng)度，選取適當(dāng)?shù)闹?，使齒輪達(dá)到最佳的工作狀態(tài)。
對(duì)于斜齒輪的旋向，為消除斜齒輪工作時(shí)的軸向力，減小軸承承受的軸向載荷，變速箱輸入輸出軸上的斜齒輪采用左旋，而中間軸采用右旋，這樣便可消除部分軸向載荷。
大型車(chē)輛的變數(shù)器斜齒輪螺旋角一般在18°~26°的范圍內(nèi)選取，這里初選斜齒輪的螺旋角為20°。
3.5.4齒寬b
齒輪的寬度對(duì)于變速箱軸向尺寸、齒輪工作平穩(wěn)性及齒輪的強(qiáng)度均有影響，齒輪的寬度較大時(shí)可提高齒輪的強(qiáng)度及平穩(wěn)性，但會(huì)使變速箱的軸向尺寸及質(zhì)量增加；齒輪的寬度較小時(shí)會(huì)使齒輪的平穩(wěn)性降低，同時(shí)還會(huì)使軸向力增大，增加軸承的軸向負(fù)荷。
b=?dd，其中?d為齒寬系數(shù)，
綜合考慮變速器的外形齒輪及齒輪的強(qiáng)度，本設(shè)計(jì)中選取斜齒輪?d=0.4，直齒輪?d=0.7。
3.5.5變位系數(shù)
變位系數(shù)是指齒輪在加工時(shí)，刀具位置在徑向的變位量xm，其中m為模數(shù)，x為徑向變位系數(shù)，簡(jiǎn)稱(chēng)變位系數(shù)。
采用變位齒輪可以避免齒輪產(chǎn)生根切、配湊中心距、提高齒輪的平穩(wěn)性、耐磨性、抗膠合能力、降低噪音。
3.6各檔齒輪齒數(shù)分配
齒輪的齒數(shù)在初選中心距、模數(shù)及螺旋角后，可根據(jù)傳動(dòng)方案及傳動(dòng)比來(lái)分配各檔齒輪齒數(shù)。
3.6.1確定一檔齒輪齒數(shù)
一檔傳動(dòng)比：i1=z2z9z1z10
中心距公式：A=mnZh2COSβ，A=Zhm2
其中Zh為兩個(gè)齒輪的齒數(shù)和，中心距A預(yù)選值為158mm，斜齒輪螺旋角β為20°。
則一檔齒輪齒數(shù)和：z9+z10=2Am=2×1585=63.2，取整Zh=64，這里取z9=44，z10=20。
由傳動(dòng)比公式：z2z1=i1z10z9=5×2044=2.27 (1)
由中心距公式：A=mn(z1+z2)2COSβ=5×(z1+z2)2COS20°=158 (2)
聯(lián)立（1）（2）解得：z1=19，z2=41
修正中心距：A=mn(z1+z2)2COSβ=5×（19+41）2COS20°=160mm
修正螺旋角：β12=arccos【mn×（z1+z2）/2A】= arccos【5×（19+41）2×160】=20.36°
修正傳動(dòng)比：i1=z2z9z1z10=41×4419×20=4.75
3.6.2確定二檔齒輪齒數(shù)
二檔傳動(dòng)比：i2=z2z7z1z8
中心距公式：A=mnZh2COSβ
可知：
z7z8=i2z1z2=3.33×1941=1.54 (1)
z7+z8=2ACOSβmn=2×160×COS20°5=60.14 (2)
聯(lián)立（1）（2）可得：z7=36，z8=24。
修正螺旋角：β78=arccos【mn×（z7+z8）/2A】= arccos【5×（36+24）2×160】=20.36°
修正傳動(dòng)比：i2=z2z7z1z8=41×3619×24=3.24
3.6.3確定三檔齒輪齒數(shù)
三檔傳動(dòng)比：i3=z2z5z1z6
中心距公式：A=mnZh2COSβ
可知：
z5z6=i3z1z2=2.22×1941=1.03 (1)
z5+z6=2ACOSβmn=2×160×COS20°5=60.14 (2)
聯(lián)立（1）（2）可得：z5=31，z6=29。
修正螺旋角：β56=arccos【mn×（z5+z6）/2A】= arccos【5×（31+29）2×160】=20.36°
修正傳動(dòng)比：i3=z2z5z1z6=41×3119×29=2.31
3.6.4確定四檔齒輪齒數(shù)
四檔傳動(dòng)比：i4=z2z3z1z4
中心距公式：A=mnZh2COSβ
可知：
z3z4=i4z1z2=1.50×1941=0.70 (1)
z3+z4=2ACOSβmn=2×160×COS20°5=60.14 (2)
聯(lián)立（1）（2）可得：z3=25，z4=35。
修正螺旋角：β34=arccos【mn×（z3+z4）/2A】= arccos【5×（25+35）2×160】=20.36°
修正傳動(dòng)比：i4=z2z3z1z4=41×2519×35=1.54
3.6.5確定五檔齒輪齒數(shù)
五檔為直接檔，不需要專(zhuān)門(mén)齒輪。
3.6.6確定倒檔齒輪齒數(shù)
本設(shè)計(jì)倒檔采用聯(lián)體齒輪的方式，一檔中間軸齒輪與聯(lián)體齒輪上的左邊齒輪常嚙合，倒檔時(shí)，一檔輸出軸齒輪與聯(lián)體齒輪的右邊齒輪嚙合，實(shí)現(xiàn)倒檔。
倒檔齒輪模數(shù)選擇與一檔齒輪相同模數(shù)m=5，選初11號(hào)齒輪齒數(shù)為20，12號(hào)齒輪齒數(shù)為25，即：
z11=20， z12=25。
則倒檔傳動(dòng)比iR=z2z11z9z1z10z12=3.79。
第四章 各檔齒輪的校核
4.1齒輪接觸疲勞強(qiáng)度校核
對(duì)于直齒圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度的校核有以下公式：
σH=2KHT1?dd13?u±1uZHZEZε≤[σH]
式中：σH——彎曲應(yīng)力（MPa）
KH——接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的載荷系數(shù)，KH=KAKVKHaKHβ
T——小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
ZH——區(qū)域系數(shù)
ZE——彈性影響系數(shù)
Zε——接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)，按式Zε=4-εα3計(jì)算
?d——齒寬系數(shù)，?d=b/d
對(duì)于斜齒圓柱齒輪接觸疲勞強(qiáng)度的校核有以下公式：
σH=2KHT1?dd13?u±1uZHZEZεZβ≤[σH]
式中：Zβ——接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的螺旋角系數(shù)，按式Zβ=cosβ計(jì)算
Zε——接觸疲勞強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)，按式Zε=4-εα31-εβ+εβεα計(jì)算
4.1.1 1、2號(hào)齒接觸疲勞強(qiáng)度校核
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩：T1=9550Pn1=9550×180×103/2500 N?mm=6.876×105 N?mm
查取齒寬系數(shù)：?d=0.4
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH:
查取KA=1
由v=πd1n160×1000=3.14×101×250060000=13.21m/s，精度等級(jí)8，差取KV=1.28
查取KHa=1.4
查取KHβ=1.206
則KH=KAKVKHaKHβ=1×1.28×1.4×1.206=2.161
查取區(qū)域系數(shù)ZH=2.37
查取彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2
計(jì)算重合度系數(shù)Zε：
αt＝arctantanαncosβ=arctantan20°cos20.36°=21.22°
αat1=arccosz1cosαtz1+2han*cosβ=arccos19×cos21.22°19+2×1×cos20.36°=31.95°
αat2=arccosz2cosαtz2+2han*cosβ=arccos41×cos21.22°41+2×1×cos20.36°=26.95°
εα=z1tanαat1-tanαt'+z2tanαat2-tanαt'2π
=19×tan31.95°-tan21.22°+41×tan26.95°-tan21.22°2×3.14
=1.50
εβ=?dz1tanβπ=0.90
Zε=4-εα31-εβ+εβεα=4-1.5031-0.90+0.901.50=0.83
計(jì)算螺旋角系數(shù)：Zβ=cosβ=cos20.36°=0.9682
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力[σH]：
由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=0.95
根據(jù)材料查取齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為σHlim=1300MPa，取安全系數(shù)S=1
則[σH]=KHNσFlimS=0.95×13001MPa=1235MPa
將各參數(shù)帶入校核彎曲應(yīng)力：
σH=2KHT1?dd13?u±1uZHZEZεZβ
=2×2.161×6.876×1050.4×1013?4119+14119×2.37×189.8×0.83×0.9682
=1172MPa<[σF]
4.1.2 3、4號(hào)齒接觸疲勞強(qiáng)度校核
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩：T3=9550P/n3=9550×180×1032500×19×3541×25N?mm=1.06×106 N?mm
查取齒寬系數(shù)：?d=0.4
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH:
查取KA=1
由v=πd3n360×1000=3.14×117×2500×19×3541×2560000=9.93m/s，精度等級(jí)8，差取KV=1.27
查取KHa=1.4
查取KHβ=1.219
則KH=KAKVKHaKHβ=1×1.27×1.4×1.219=2.167
查取區(qū)域系數(shù)ZH=2.37
查取彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2
計(jì)算重合度系數(shù)Zε：
αt＝arctantanαncosβ=arctantan20°cos20.36°=21.22°
αat3=arccosz3cosαtz3+2han*cosβ=arccos25×cos21.22°25+2×1×cos20.36°=29.87°
αat4=arccosz4cosαtz4+2han*cosβ=arccos35×cos21.22°35+2×1×cos20.36°=27.77°
εα=z3tanαat3-tanαt'+z4tanαat4-tanαt'2π
=25×tan29.87°-tan21.22°+35×tan27.77° -tan21.22°2×3.14
=1.51
εβ=?dz3tanβπ=1.18
Zε=4-εα31-εβ+εβεα=4-1.5131-1.18+1.181.51=0.63
計(jì)算螺旋角系數(shù)：Zβ=cosβ=cos20.36°=0.9682
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力[σH]：
由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=0.95
根據(jù)材料查取齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為σHlim=1300MPa，取安全系數(shù)S=1
則[σH]=KHNσFlimS=0.95×13001MPa=1235MPa
將各參數(shù)帶入校核彎曲應(yīng)力：
σH=2KHT3?dd33?u±1uZHZEZεZβ
=2×2.167×1.06×1060.4×1333?3525+13525×2.37×189.8×0.63×0.9682
=792MPa<[σH]
4.1.3 5、6號(hào)齒接觸疲勞強(qiáng)度校核
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩：T6=9550P/n6=9550×180×1032500×1941N?mm=1.483×106 N?mm
查取齒寬系數(shù)：?d=0.4
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH:
查取KA=1
由v=πd6n660×1000=3.14×155×2500×194160000=9.40m/s，精度等級(jí)8，差取KV=1.27
查取KHa=1.4
查取KHβ=1.231
則KH=KAKVKHaKHβ=1×1.27×1.4×1.231=2.189
查取區(qū)域系數(shù)ZH=2.37
查取彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2
計(jì)算重合度系數(shù)Zε：
αt＝arctantanαncosβ=arctantan20°cos20.36°=21.22°
αat5=arccosz5cosαtz5+2han*cosβ=arccos31×cos21.22°31+2×1×cos20.36°=28.48°
αat6=arccosz6cosαtz6+2han*cosβ=arccos29×cos21.22°29+2×1×cos20.36°=28.88°
εα=z5tanαat5-tanαt'+z6tanαat6-tanαt'2π
=31×tan28.48°-tan21.22°+29×tan28.48° -tan21.22°2×3.14
=1.47
εβ=?dz6tanβπ=1.37
Zε=4-εα31-εβ+εβεα=4-1.47 31-1.37+1.371.47 =0.62
計(jì)算螺旋角系數(shù)：Zβ=cosβ=cos20.36°=0.9682
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力[σH]：
由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=0.95
根據(jù)材料查取齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為σHlim=1300MPa，取安全系數(shù)S=1
則[σH]=KHNσFlimS=0.95×13001MPa=1235MPa
將各參數(shù)帶入校核彎曲應(yīng)力：
σH=2KHT6?dd63?u±1uZHZEZεZβ
=2×2.189×1.483×1060.4×1553?2931+12931×2.37×189.8×0.62×0.9682
=811MPa<[σH]
4.1.4 7、8號(hào)齒接觸疲勞強(qiáng)度校核
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩：T8=9550P/n8=9550×180×1032500×1941N?mm=1.483×106 N?mm
查取齒寬系數(shù)：?d=0.4
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH:
查取KA=1
由v=πd8n860×1000=3.14×128×2500×194160000=7.76m/s，精度等級(jí)8，差取KV=1.25
查取KHa=1.4
查取KHβ=1.278
則KH=KAKVKHaKHβ=1×1.25×1.4×1.278=2.237
查取區(qū)域系數(shù)ZH=2.37
查取彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2
計(jì)算重合度系數(shù)Zε：
αt＝arctantanαncosβ=arctantan20°cos20.36°=21.22°
αat7=arccosz7cosαtz7+2han*cosβ=arccos36×cos21.22°36+2×1×cos20.36°=27.62°
αat8=arccosz8cosαtz8+2han*cosβ=arccos24×cos21.22°24+2×1×cos20.36°=30.16°
εα=z7tanαat7-tanαt'+z8tanαat8-tanαt'2π
=36×tan27.62°-tan21.22°+24×tan30.16° -tan21.22°2×3.14
=1.51
εβ=?dz8tanβπ=1.13
Zε=4-εα31-εβ+εβεα=4-1.51 31-1.13+1.131.51 =0.64
計(jì)算螺旋角系數(shù)：Zβ=cosβ=cos20.36°=0.9682
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力[σH]：
由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=0.95
根據(jù)材料查取齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為σHlim=1300MPa，取安全系數(shù)S=1
則[σH]=KHNσFlimS=0.95×13001MPa=1235MPa
將各參數(shù)帶入校核彎曲應(yīng)力：
σH=2KHT3?dd83?u±1uZHZEZεZβ
=2×2.237×1.483×1060.4×1283?2436+12436×2.37×189.8×0.64×0.9682
=1220MPa<[σH]
4.1.5 9、10號(hào)齒接觸疲勞強(qiáng)度校核
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩：T10=9550P/n10=9550×180×1032500×1941N?mm=1.483×106 N?mm
查取齒寬系數(shù)：?d=0.7
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH:
查取KA=1
由v=πd10n1060×1000=3.14×107×2500×194160000=6.49m/s，精度等級(jí)8，差取KV=1.17
查取KHa=1.1
查取KHβ=1.219
則KH=KAKVKHaKHβ=1×1.17×1.1×1.219=1.57
查取區(qū)域系數(shù)ZH=2.50
查取彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2
計(jì)算重合度系數(shù)Zε：
αa9=arccosz9cosαz9+2han*=arccos44×cos20°44+2×1=25.99°
αa10=arccosz10cosαz10+2han*=arccos20×cos20°20+2×1=31.32°
εα=z9tanαa9-tanα’+z10tanαa10-tanα’2π
=44×tan25.99°-tan20°+20×tan31.32° -tan20°2×3.14
=1.64
Zε=4-εα3=4-1.643=0.89
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力[σH]：
由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=0.95
根據(jù)材料查取齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為σHlim=1300MPa，取安全系數(shù)S=1
則[σH]=KHNσFlimS=0.95×13001MPa=1235MPa
將各參數(shù)帶入校核彎曲應(yīng)力：
σH=2KHT10?dd103?u±1uZHZEZε
=2×1.57×1.483×1060.7×1073?4420+14420×2.50×189.8×0.89
=1185MPa<[σH]
4.1.6 倒檔齒接觸疲勞強(qiáng)度校核
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩：T12=T10=9550P/n10=9550×180×1032500×1941N?mm=1.483×106 N?mm
查取齒寬系數(shù)：?d=0.7
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KH:
查取KA=1
由v=πd12n1060×1000=3.14×125×2500×194160000=7.58m/s，精度等級(jí)8，差取KV=1.21
查取KHa=1.1
查取KHβ=1.219
則KH=KAKVKHaKHβ=1×1.21×1.1×1.219=1.62
查取區(qū)域系數(shù)ZH=2.50
查取彈性影響系數(shù)ZE=189.8MPa1/2
計(jì)算重合度系數(shù)Zε：
αa9=arccosz9cosαz9+2han*=arccos44×cos20°44+2×1=25.99°
αa12=arccosz12cosαz12+2han*=arccos25×cos20°25+2×1=29.53°
εα=z9tanαa9-tanα’+z12tanαa10-tanα’2π
=44×tan25.99°-tan20°+25×tan29.53° -tan20°2×3.14
=1.67
Zε=4-εα3=4-1.673=0.88
計(jì)算接觸疲勞許用應(yīng)力[σH]：
由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN=0.95
根據(jù)材料查取齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限為σHlim=1300MPa，取安全系數(shù)S=1
則[σH]=KHNσFlimS=0.95×13001MPa=1235MPa
將各參數(shù)帶入校核彎曲應(yīng)力：
σH=2KHT12?dd123?u±1uZHZEZε
=2×1.62×1.483×1060.7×1253?4425+14425×2.50×189.8×0.88
=981MPa<[σH]
4.2齒輪彎曲應(yīng)力校核
對(duì)于直齒圓柱齒輪彎曲應(yīng)力的校核有以下公式：
σF=2KFT1YFaYsaYε?dm3z12≤[σF]
式中：σF——彎曲應(yīng)力（MPa）
KF——彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的載荷系數(shù)，KF=KAKVKaKFβ，其中KA、KV、 KHa、KFβ 可查表得。
T——小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩
YFa——齒形系數(shù)
Ysa——載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)
Yε——彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)，按式Y(jié)ε=0.25+0.75εα計(jì)算，其中
εα=z1tanαa1-tanα，+z2tanαa2-tanα，/（2π）
?d——齒寬系數(shù)，?d=b/d，其中b為齒寬，d為齒輪分度圓直徑
對(duì)于斜齒圓柱齒輪彎曲應(yīng)力的校核有以下公式：
σF=2KFT1YFaYsaYεYβCOS2β?dmn3z12≤[σF]
式中：KF——彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的載荷系數(shù)，KF=KAKVKaKFβ，其中KA、KV、 KFa、KFβ 可查表得。
Yβ——螺旋角系數(shù)，Yβ=1-εββ120°，其中εβ=?dz1tanβ/π
YFa——斜齒輪齒形系數(shù)，按當(dāng)量齒輪齒數(shù)zv=z/cos3β查取。
Ysa——載荷作用于齒頂時(shí)的應(yīng)力修正系數(shù)，Ysa=0.25+0.75εαv，其中εαv= εα/cos2βb，βb=arctan?(tanβcosαt)，αt=arctan?(tanα/cosβ)
Yε——彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算的重合度系數(shù)，按式 Yε=0.25+0.75εαv計(jì)算，其中 εαv=εα/cos2βb
4.2.1 1、2號(hào)齒輪彎曲應(yīng)力校核
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩：T1=9550P/n1=9550×180×103/2500 N?mm=6.876×105 N?mm
查取齒寬系數(shù)：?d=0.4
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF:
查取KA=1
由v=πd1n160×1000=3.14×85×250060000=11.12m/s，精度等級(jí)8，差取KV=1.28
查取KFa=1.4
查取KFβ=1.222
則KF=KAKVKaKFβ=1×1.28×1.4×1.222=2.190
按當(dāng)量齒輪zv及變位系數(shù)查取YFa：YFa1=2.78，YFa2=2.34
按當(dāng)量齒輪zv及變位系數(shù)查取Ysa：Ysa1=1.55，Ysa2=1.71
計(jì)算重合度系數(shù)Yε：
αt＝arctantanαncosβ=arctantan20°cos20.36°=21.22°
αat1=arccosz1cosαtz1+2han*cosβ=arccos19×cos21.22°19+2×1×cos20.36°=31.58°
αat2=arccosz2cosαtz2+2han*cosβ=arccos41×cos21.22°41+2×1×cos20.36°=27.08°
εα=z1tanαat1-tanαt'+z2tanαat2-tanαt'2π
=19×tan31.58°-tan21.22°+41×tan27.08° -tan21.22°2×3.14
=1.50
βb=arctantanβcosαt=arctantan20.36°cos21.22°=19.08°
εαv=εαcos2βb=1.50cos219.08°=1.68
Yε=0.25+0.75εαv=0.25+0.751.68=0.70
計(jì)算螺旋角系數(shù)：
εβ=?dz1tanβπ=0.4×19×tan20.36°3.14=0.90
Yβ=1-εββ120°=1-0.90×20.36°120°=0.85
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力[σF]：
由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN=0.95
根據(jù)材料查取齒輪齒根彎曲強(qiáng)度疲勞極限為σFlim=650MPa，取安全系數(shù)S=1.25
則[σF]=KFNσFlimS=0.95×6501.25MPa=494MPa
將各參數(shù)帶入校核彎曲應(yīng)力：
σF1=2KFT1YFaYsaYεYβCOS2β?dmn3z12
=2×2.19×6.876×105×2.78×1.55×0.7×0.85×COS220.36°0.4×53×192
=376MPa<[σF]
σF2=2KFT1YFaYsaYεYβCOS2β?dmn3z12
=2×2.19×6.876×105×2.34×1.71×0.7×0.85×COS220.36°0.4×53×192
=349MPa<[σF]
4.2.2 3、4號(hào)齒輪彎曲應(yīng)力校核
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩：T3=9550P/n3=9550×180×1032500×19×3541×25N?mm=1.06×106 N?mm
查取齒寬系數(shù)：?d=0.4
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF:
查取KA=1
由v=πd3n360×1000=3.14×117×2500×19×3541×2560000=9.93m/s，精度等級(jí)8，差取KV=1.27
查取KFa=1.4
查取KFβ=1.16
則KF=KAKVKaKFβ=1×1.27×1.4×1.16=2.06
按當(dāng)量齒輪zv及變位系數(shù)查取YFa：YFa3=2.60，YFa4=2.37
按當(dāng)量齒輪zv及變位系數(shù)查取Ysa：Ysa3=1.61，Ysa4=1.68
計(jì)算重合度系數(shù)Yε：
αt＝arctantanαncosβ=arctantan20°cos20.36°=21.22°
αat3=arccosz3cosαtz3+2han*cosβ=arccos25×cos21.22°25+2×1×cos20.36°=29.87°
αat4=arccosz4cosαtz4+2han*cosβ=arccos35×cos21.22°35+2×1×cos20.36°=27.77°
εα=z3tanαat3-tanαt'+z4tanαat4-tanαt'2π
=25×tan29.87°-tan21.22°+35×tan27.77° -tan21.22°2×3.14
=1.51
βb=arctantanβcosαt=arctantan20.36°cos21.22°=19.08°
εαv=εαcos2βb=1.51cos219.08°=1.69
Yε=0.25+0.75εαv=0.25+0.751.69 =0.69
計(jì)算螺旋角系數(shù)：
εβ=?dz3tanβπ=0.4×25×tan20.36°3.14=1.18
Yβ=1-εββ120°=1-1.18×20.36°120°=0.80
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力[σF]：
由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN=0.95
根據(jù)材料查取齒輪齒根彎曲疲勞極限分別為σFlim3=650，σFlim4=500MPa，取安全系數(shù)S=1.25，則：
σF3=KFNσFlim4S=0.95×6501.25MPa=494MPa
σF4=KFNσFlim4S=0.95×5001.25MPa=380MPa
將各參數(shù)帶入校核彎曲應(yīng)力：
σF3=2KFT3YFaYsaYεYβCOS2β?dmn3z32
=2×2.06×1.06×106×2.60×1.61×0.69×0.80×COS220.36°0.4×53×252
=284MPa<[σF]
σF4=2KFT3YFaYsaYεYβCOS2β?dmn3z32
=2×2.06×1.06×106×2.37×1.68×0.69×0.80×COS220.36°0.4×53×252
=270MPa<[σF]
4.2.3 5、6號(hào)齒輪彎曲應(yīng)力校核
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩：T6=9550P/n6=9550×180×1032500×1941N?mm=1.483×106 N?mm
查取齒寬系數(shù)：?d=0.4
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF:
查取KA=1
由v=πd6n660×1000=3.14×155×2500×194160000=9.40m/s，精度等級(jí)8，差取KV=1.27
查取KFa=1.4
查取KFβ=1.26
則KF=KAKVKaKFβ=1×1.27×1.4×1.26=2.240
按當(dāng)量齒輪zv及變位系數(shù)查取YFa：YFa5=2.46，YFa6=2.41
按當(dāng)量齒輪zv及變位系數(shù)查取Ysa：Ysa5=1.65，Ysa6=1.67
計(jì)算重合度系數(shù)Yε：
αt＝arctantanαncosβ=arctantan20°cos20.36°=21.22°
αat5=arccosz5cosαtz5+2han*cosβ=arccos31×cos21.22°31+2×1×cos20.36°=28.48°
αat6=arccosz6cosαtz6+2han*cosβ=arccos29×cos21.22°29+2×1×cos20.36°=28.88°
εα=z5tanαat5-tanαt'+z6tanαat6-tanαt'2π
=31×tan28.48°-tan21.22°+29×tan28.48° -tan21.22°2×3.14
=1.47
βb=arctantanβcosαt=arctantan20.36°cos21.22°=19.08°
εαv=εαcos2βb=1.47cos219.08°=1.65
Yε=0.25+0.75εαv=0.25+0.751.65=0.70
計(jì)算螺旋角系數(shù)：
εβ=?dz6tanβπ=0.4×29×tan20.36°3.14=1.37
Yβ=1-εββ120°=1-1.37×20.36°120°=0.77
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力[σF]：
由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN=0.95
根據(jù)材料查取齒輪齒根彎曲疲勞極限分別為σFlim5=500，σFlim6=650MPa，取安全系數(shù)S=1.25，則：
σF5=KFNσFlim5S=0.95×5001.25MPa=380MPa
σF6=KFNσFlim6S=0.95×6501.25MPa=494MPa
將各參數(shù)帶入校核彎曲應(yīng)力：
σF5=2KFT6YFaYsaYεYβCOS2β?dmn3z62
=2×2.240×1.483×106×2.46×1.65×0.70×0.77×COS220.36°0.4×53×292
=303MPa<[σF]
σF6=2KFT6YFaYsaYεYβCOS2β?dmn3z62
=2×2.240×1.483×106×2.41×1.67×0.70×0.77×COS220.36°0.4×53×292
=301MPa<[σF]
4.2.4 7、8號(hào)齒輪彎曲應(yīng)力校核
計(jì)算小齒輪轉(zhuǎn)矩：T8=9550P/n8=9550×180×1032500×1941N?mm=1.483×106 N?mm
查取齒寬系數(shù)：?d=0.4
計(jì)算實(shí)際載荷系數(shù)KF:
查取KA=1
由v=πd8n860×1000=3.14×128×2500×194160000=7.76m/s，精度等級(jí)8，差取KV=1.25
查取KFa=1.4
查取KFβ=1.15
則KF=KAKVKaKFβ=1×1.25×1.4×1.15=2.01
按當(dāng)量齒輪zv及變位系數(shù)查取YFa：YFa7=2.40，YFa8=2.53
按當(dāng)量齒輪zv及變位系數(shù)查取Ysa：Ysa7=1.67，Ysa8=1.63
計(jì)算重合度系數(shù)Yε：
αt＝arctantanαncosβ=arctantan20°cos20.36°=21.22°
αat7=arccosz7cosαtz7+2han*cosβ=arccos36×cos21.22°36+2×1×cos20.36°=27.62°
αat8=arccosz8cosαtz8+2han*cosβ=arccos24×cos21.22°24+2×1×cos20.36°=30.16°
εα=z7tanαat7-tanαt'+z8tanαat8-tanαt'2π
=36×tan27.62°-tan21.22°+24×tan30.16° -tan21.22°2×3.14
=1.51
βb=arctantanβcosαt=arctantan20.36°cos21.22°=19.08°
εαv=εαcos2βb=1.51cos219.08°=1.69
Yε=0.25+0.75εαv=0.25+0.751.69=0.69
計(jì)算螺旋角系數(shù)：
εβ=?dz8tanβπ=0.4×24×tan20.36°3.14=1.13
Yβ=1-εββ120°=1-1.13×20.36°120°=0.81
計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力[σF]：
由應(yīng)力循環(huán)次數(shù)查取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN=0.95
根據(jù)材料查取齒輪齒根彎曲強(qiáng)度疲勞極限為σFlim=650MPa，取安全系數(shù)S=1.25
則[σF]=KFNσFlimS=0.95×6501.25MPa=494MPa
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