机械毕业设计（论文）-履带拖拉机变速器改进设计Ⅰ【全套图纸】 .pdf

1 履 带 拖 拉 机 变 速 器 改 进 设 计 履 带 拖 拉 机 变 速 器 改 进 设 计 摘摘 要要 变 速 箱 的 结 构 对 拖 拉 机 的 动 力 性 、 经 济 性 、 操 纵 的 可 靠 性 与 轻 便 性 、 工 作 噪 声 等 都 有 直 接 影 响 。 变 速 箱 主 要 用 来 改 变 发 动 机 传 到 驱 动 轮 上 的 转 矩 和 转 速 ， 目 的 是 在 起 步 、 爬 坡 、 转 弯 、 加 速 等 各 种 行 驶 工 况 下 ， 使 汽 车 获 得 不 同 的 牵 引 力 和 速 度 ， 同 时 使 发 动 机 在 最 有 利 的 工 况 范 围 工 作 ， 设 有 空 档 和 倒 档 ， 并 设 有 动 力 输 轴 。 为 适 应 农 业 耕 作 的 复 杂 工 况 ， 要 求 变 速 箱 采 用 多 档 位 ,以 使 变 速 箱 有 较 宽 的 速 比 范 围 ， 以 使 拖 拉 机 能 高 效 率 高 质 量 地 完 成 各 种 作 业 。 该 变 速 器 采 用 手 动 啮 合 套 换 档 机 构 ， 空 间 三 轴 布 置 方 式 ， 结 构 紧 凑 。 本 次 设 计 按 照 传 统 设 计 方 法 ， 本 着 半 经 验 半 理 论 的 设 计 原 则 通 过 类 比 法 确 定 方 案 ， 参 照 已 有 变 速 箱 结 构 ， 最 后 以 机 械 零 件 的 强 度 和 刚 度 理 论 对 确 定 的 形 状 和 尺 寸 进 行 必 要 的 计 算 和 校 核 ，以 满 足 约 束 条 件 ，进 而 缩 短 设 计 周 期 ， 降 低 设 计 成 本 。 关 键 词 ： 拖 拉 机 ， 变 速 箱 ， 啮 合 套 ， 改 进 设 计 2 improved designof tractor transmission abstract the structure of the transmission has direct effect on the tractors traction performance and economy performance as well as its reliability, working noise and so on. transmission is mainly used to change the engine torque and speed reached on the driving wheel, the aim is to acquire different traction and speed in various driving conditions like starting, climbing, turning and accelerating. at the same time the engine can work in optimum condition. the transmission has reverse gear ， zero gear and power transmission shaft. to meet the complex farming conditions, the transmission should have a multi- gear so that the transmission speed ratio can be changed in a wide scope. then the tractor can complete all kinds of operation efficiently and high- quality. the transmission adopts the manual shift meshing sets, triaxial space layout. and its structure is compact. the design of transmission uses the traditional design method. based the 3 semi- empirical and semi- theoretical design principles, the drive scheme is determined by analogy. in order to meet the conditions, shorten the design cycle and reduce design costs, the shape and size of transmission are calculated and checked by the mechanical parts strength and stiffness theory. key words: tractor, transmission, meshing sleeve, improved design 4 符符 号号 说说 明明 a 变 速 箱 中 心 距 mm m 齿 轮 模 数 g 重 量 n t 转 矩 nm f 摩 擦 系 数 d 轴 的 直 径 mm z 齿 数 b 齿 轮 宽 度 d 直 径 e 弹 性 模 量 g i 传 动 比 maxe t 发 动 机 最 大 输 出 扭 矩 机 械 效 率 z 齿 轮 齿 数 节 点 处 压 力 角 w 弯 曲 应 力 j 接 触 应 力 t f 圆 周 力 r f 径 向 力 a f 轴 向 力 i 惯 性 矩 5 目目 录录 第 一 章第 一 章 前 言前 言 .1 第 二 章第 二 章 变 速 器 结 构 设 计变 速 器 结 构 设 计 .2 2.1 概 述 2 2.2 变 速 器 布 置 方 案 分 析 2 2.2.1 变 速 器 传 动 机 构 的 方 案 分 析 .2 2.2.2 变 速 器 零 部 件 结 构 分 析 .4 第 三 章第 三 章 变 速 器 基 本 参 数 的 确 定变 速 器 基 本 参 数 的 确 定 .5 3.1 传 动 比 的 确 定 5 3.2 中 心 距 计 算 .5 3.3 齿 轮 参 数 .5 第 四 章第 四 章 齿 轮 的 设 计 和 计 算齿 轮 的 设 计 和 计 算 .8 4.1 齿 轮 的 设 计 思 想 8 4.2 齿 轮 设 计 及 变 位 计 算 .9 第 五 章第 五 章 齿 轮 的 强 度 校 核齿 轮 的 强 度 校 核 15 5.1 校 核 二 轴 一 挡 齿 轮 .15 5.2 校 核 一 轴 一 挡 齿 轮 16 第 六 章第 六 章 轴 的 校 核轴 的 校 核 18 6.1 轴 的 受 力 分 析 .18 6.2 轴 刚 度 校 核 18 6.2.1 一 轴 刚 度 校 核 18 6.2.2 二 轴 刚 度 校 核 19 6.3 轴 强 度 校 核 20 6.3.1 一 轴 强 度 校 核 20 6.3.2 二 轴 强 度 校 核 23 第 七 章第 七 章 轴 承 选 择 的 寿 命 计 算轴 承 选 择 的 寿 命 计 算 25 第 八 章第 八 章 键 的 选 择 及 校 核键 的 选 择 及 校 核 .27 第 九 章第 九 章 变 速 器 操 纵 机 构变 速 器 操 纵 机 构 29 第 十 章第 十 章 结 论结 论 33 参 考 文 献参 考 文 献 34 6 致 谢致 谢 36 第 一 章第 一 章 前 言前 言 东 方 红 履 带 拖 拉 机 6+2 挡 变 速 器 设 计 ，由 于 原 来 的 变 速 器 采 用 滑 动 齿 轮 换 挡 ，拖 拉 机 行 驶 时 ， 因 变 速 器 内 各 转 动 齿 轮 有 不 同 的 角 速 度 ， 所 以 用 轴 向 滑 动 直 齿 齿 轮 方 式 换 挡 ，会 在 轮 齿 的 端 面 产 生 冲 击 ，并 伴 随 噪 声 。 不 仅 使 齿 轮 端 部 磨 损 加 剧 并 过 早 损 坏 ，同 时 驾 驶 员 精 神 紧 张 ， 而 换 挡 产 生 的 噪 声 又 使 乘 坐 舒 适 性 降 低 。除 此 之 外 ，直 齿 滑 动 齿 轮 换 挡 ，换 挡 行 程 很 长 ，现 在 除 一 挡 和 倒 挡 外 已 经 很 少 采 用 。而 且 由 于 发 动 机 的 转 速 的 提 高 ，齿 轮 工 作 时 的 啮 合 线 速 度 及 固 定 在 第 二 轴 上 的 各 挡 被 动 齿 轮 的 齿 顶 圆 线 速 度 均 大 幅 度 的 提 高 ， 容 易 造 成 变 速 箱 噪 声 7 大 ， 油 温 偏 高 。 改 进 后 采 用 移 动 啮 合 套 换 挡 ，不 仅 使 换 挡 行 程 短 ，同 时 因 承 受 换 挡 冲 击 载 荷 的 接 合 齿 齿 数 多 ，而 轮 齿 又 不 参 与 换 挡 ，不 会 过 早 的 损 坏 ， 而 且 增 设 了 啮 合 套 和 常 啮 合 齿 轮 ，使 变 速 器 旋 转 部 分 的 总 惯 性 力 距 增 大 。 改 进 型 变 速 箱 采 用 常 啮 合 圆 柱 齿 轮 传 动 ，啮 合 套 换 挡 。各 挡 速 度 按 顺 序 排 列 ，区 段 之 间 速 度 没 有 交 叉 。由 于 变 速 箱 各 挡 速 比 与 拖 拉 机 的 理 论 速 度 成 反 比 ，因 此 ，变 速 箱 速 比 范 围 的 大 小 ，排 挡 数 及 各 挡 速 比 分 配 是 否 合 理 是 评 价 变 速 箱 性 能 的 重 要 指 标 。在 设 计 拖 拉 机 变 速 箱 时 应 力 求 在 每 种 作 业 速 度 范 围 内 排 列 较 多 的 挡 次 ，以 求 拖 拉 机 能 高 效 率 高 质 量 的 完 成 各 种 作 业 。 设 计 内 容 包 括 传 动 比 的 选 取 ，齿 轮 计 算 及 强 度 校 核 ，轴 的 设 计 及 校 核 ，键 的 选 择 及 校 核 ，轴 承 的 选 择 及 寿 命 强 度 计 算 ，换 挡 结 构 的 选 择 ， 操 纵 机 构 外 壳 的 形 状 及 各 零 部 件 的 安 装 等 。 第 二 章第 二 章 变 速 器 结 构 设 计变 速 器 结 构 设 计 2.1 概 述 变 速 器 的 功 用 是 在 不 同 的 使 用 条 件 下 ，改 变 发 动 机 传 到 驱 动 桥 轴 上 的 转 矩 和 转 速 ，使 汽 车 得 到 不 同 的 牵 引 力 和 速 度 ，同 时 使 发 动 机 尽 可 能 在 最 有 利 的 工 作 范 围 内 工 作 。此 外 ，应 保 证 汽 车 能 倒 退 行 使 和 在 停 车 时 使 发 动 机 传 动 系 保 持 分 离 。 需 要 时 还 应 有 动 力 输 出 装 置 。 为 保 证 变 速 器 具 有 良 好 的 工 作 性 能 ， 对 变 速 器 有 如 下 要 求 ： 8 （ 1） 正 确 选 择 变 速 器 的 档 位 数 和 传 动 比 ， 使 之 与 发 动 机 参 数 优 化 匹 配 ， 以 保 证 汽 车 具 有 良 好 的 动 力 性 和 经 济 性 。 （ 2） 设 置 空 档 以 保 证 汽 车 在 必 要 时 能 将 发 动 机 与 传 动 系 长 时 间 的 分 离 ， 设 置 倒 档 使 汽 车 可 以 倒 退 行 使 。 （ 3） 操 纵 简 单 、 迅 速 、 省 力 。 （ 4） 传 动 效 率 高 、 工 作 平 稳 、 无 噪 声 。 （ 5） 体 积 小 、 质 量 轻 、 承 载 能 力 强 、 工 作 可 靠 。 （ 6） 制 造 容 易 、 成 本 低 、 维 修 方 便 、 使 用 寿 命 长 （ 7） 贯 彻 零 件 标 准 化 ， 部 件 通 用 化 及 总 成 系 列 化 等 设 计 要 求 ， 遵 守 有 关 标 准 规 定 。 （ 8） 需 要 时 应 设 计 动 力 输 出 装 置 。 2.2 变 速 器 布 置 方 案 的 分 析 2.2.1 变 速 器 传 动 机 构 的 方 案 分 析变 速 器 传 动 机 构 的 方 案 分 析 有 极 变 速 器 与 无 极 变 速 器 相 比 ，其 结 构 简 单 ，造 价 低 廉 ，具 有 较 高 的 传 动 效 率 ， 因 此 在 各 种 类 型 的 汽 车 上 均 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 在 选 定 发 动 机 的 情 况 下 ，变 速 器 的 档 位 数 的 增 多 可 以 提 高 发 动 机 的 效 率 ，提 高 汽 车 的 燃 油 经 济 性 及 平 均 车 速 ，从 而 可 提 高 汽 车 的 运 输 效 率 ， 降 低 运 输 成 本 。但 档 位 数 的 增 多 也 使 变 速 器 的 尺 寸 及 质 量 增 大 ， 结 构 复 杂 ，制 造 成 本 提 高 ，操 纵 也 复 杂 。可 采 用 手 动 的 机 械 式 操 纵 机 构 实 现 迅 速 ， 无 声 换 档 ，对 于 多 于 五 个 前 进 档 的 变 速 器 来 说 是 困 难 的 。 且 根 据 实 际 的 情 况 及 同 类 型 的 拖 拉 机 参 考 所 得 。 根 据 轴 的 型 式 不 同 ，分 为 固 定 式 和 旋 转 轴 式（ 常 啮 合 行 星 齿 轮 传 动 ）两 大 类 。而 前 者 又 分 为 两 轴 式 ，中 间 轴 式 ，双 中 间 轴 式 和 多 中 间 轴 式 变 速 器 。采 用 两 轴 式 变 速 器 ，它 的 特 点 是 ：变 速 器 输 出 轴 与 主 减 速 器 主 动 齿 轮 做 成 一 体 ，当 发 动 机 纵 置 时 ，主 减 速 器 可 用 螺 旋 圆 锥 齿 轮 式 双 曲 面 齿 轮 。 而 发 动 机 横 置 时 用 圆 柱 齿 轮 ，因 而 简 化 了 制 造 工 艺 ， 除 倒 档 传 动 常 用 滑 动 齿 轮 外 ，其 他 档 位 均 采 用 常 啮 合 齿 轮 传 动 ，和 换 档 同 步 器 或 啮 合 套 多 数 装 在 输 出 轴 上 ，这 是 因 为 一 档 主 动 齿 轮 的 尺 寸 太 小 ，同 步 器 装 在 输 入 轴 上 有 困 难 。而 高 档 同 步 器 可 以 装 在 输 入 轴 的 9 后 端 ，与 中 间 轴 式 相 比 ，两 轴 式 变 速 器 具 有 结 构 简 单 ，中 间 档 的 传 动 效 率 高 ，噪 声 小 等 特 点 。但 同 时 还 必 须 指 出 ：若 低 档 传 动 比 较 大 ，则 结 构 尺 寸 增 大 ，不 再 具 有 上 述 优 点 ，因 而 只 有 在 传 动 比 小 的 条 件 下 才 能 用 此 方 案 ，而 且 两 轴 式 变 速 器 没 有 直 接 挡 ，在 高 档 工 作 时 ，齿 轮 和 和 轴 承 均 承 载 ，因 此 齿 轮 噪 声 大 ，易 损 坏 ，综 上 所 述 可 得 ，本 次 设 计 的 变 速 器 ，挡 数 多 ，传 动 比 不 大 ，抵 挡 需 要 较 大 的 传 动 比 ，对 噪 声 要 求 不 高 ，是 拖 拉 机 的 变 速 器 装 配 双 作 用 的 离 合 器 ，故 采 用 多 中 间 轴 式 的 变 速 器 。 结 构 图 如 下 ： 图 2-1 变 速 器 传 动 方 案 2.2.2 变 速 器 零 部 件 结 构 分 析变 速 器 零 部 件 结 构 分 析 一 、 齿 轮 型 式 变 速 器 用 斜 齿 和 直 齿 齿 轮 ， 斜 齿 圆 柱 齿 轮 虽 然 制 造 时 稍 复 杂 ， 工 作 时 有 轴 向 力 ，但 其 使 用 寿 命 长 ，噪 声 小 ，被 广 泛 使 用 ，变 速 器 中 一 般 只 有 倒 挡 会 使 用 直 齿 圆 柱 齿 轮 ，但 在 本 次 设 计 中 ，齿 轮 的 线 速 度 很 低 ， 对 噪 声 要 求 也 很 小 ， 故 采 用 直 齿 圆 柱 齿 轮 。 二 、 换 档 结 构 型 式 本 设 计 的 变 速 器 的 挡 数 多 ， 而 且 车 速 不 是 很 高 ， 换 档 频 繁 ， 不 需 要 迅 速 换 档 ，冲 击 噪 声 小 ，故 采 用 啮 合 套 换 档 ，使 汽 车 的 换 档 与 操 纵 技 术 的 熟 练 程 度 有 关 。 10 三 、 轴 承 型 式 本 次 设 计 使 用 的 都 是 直 齿 圆 柱 齿 轮 ， 不 产 生 轴 向 力 ， 采 用 深 沟 球 轴 承 ，但 为 了 保 证 轴 承 有 足 够 的 寿 命 ，也 可 选 用 一 部 份 能 承 受 一 定 轴 向 力 的 ， 圆 柱 滚 子 轴 承 。 四 、 其 他 注 意 问 题 由 于 考 虑 到 变 速 器 在 抵 挡 工 作 时 ， 作 用 有 较 大 的 力 ， 所 以 抵 挡 布 置 在 靠 近 轴 的 后 支 承 处 ，然 后 大 致 按 照 从 抵 挡 到 高 档 顺 序 布 置 各 挡 位 的 齿 轮 。如 此 使 它 有 足 够 大 的 刚 性 ，又 能 保 证 容 易 装 配 。一 轴 上 的 齿 轮 外 径 ， 设 计 得 到 壳 体 前 壁 轴 承 孔 的 尺 寸 大 小 ， 以 便 经 过 该 孔 拆 装 。 11 第 三 章第 三 章 变 速 器 基 本 参 数 的 确 定变 速 器 基 本 参 数 的 确 定 3.1 传 动 比 的 确 定 本 次 设 计 中 的 发 动 机 采 用 额 定 功 率 106kw， 额 定 转 速 2300r/min 车 轮 半 径 346mm， 车 重 7500kg， 主 离 合 器 形 式 ： 双 作 用 离 合 器 。 挡 位 数 ： （ 6+2）挡 。各 挡 的 传 动 比 基 本 按 等 比 数 列 分 配 ，但 为 了 使 拖 拉 机 的 发 动 机 工 作 在 最 有 利 的 范 围 ，经 过 修 改 ，并 验 算 了 最 高 车 速 ，最 大 爬 坡 度 ， 动 力 因 素 等 参 数 ， 最 后 确 定 如 下 ： 0 i =2.95 1 i =2.389 3 i =2.05 4 i =1.832 4 i =1.48 5 i =0.876 1r i =3.41 2r i =2.421 3.2 中 心 距 计 算 初 选 中 心 距 ： a= k a 3 1max t (3- 1) 式 中 ： k a为 中 心 距 系 数 ， 对 拖 拉 机 ka=8.6- 9.6， 取 ka=9.5 t max1 为 变 速 器 一 挡 时 ， 第 二 轴 输 出 的 转 矩 t max1 =t maxe .i.y g t maxe 为 发 动 机 的 最 大 转 矩 i 1为 变 速 器 一 挡 传 动 比 y g为 变 速 器 的 传 动 效 率 ， 取 0.96 a=155mm 3.3 齿 轮 参 数 （ 1） 齿 轮 模 数 选 取 齿 轮 的 模 数 ，要 保 证 齿 轮 有 足 够 的 强 度 ，同 时 兼 顾 它 对 噪 声 12 和 质 量 的 影 响 。减 少 模 数 ，增 加 齿 宽 会 使 噪 声 降 低 ，反 之 则 能 减 轻 变 速 器 的 质 量 .我 设 计 的 是 履 带 式 拖 拉 机 ， 齿 轮 传 动 负 荷 较 大 ， 由 经 验 公 式 : m=k 3 maxte (3- 2) m 取 4mm 和 5mm 从 齿 轮 强 度 观 点 出 发 ，每 对 齿 轮 应 有 各 自 的 模 数 ，而 从 工 艺 观 点 看 ，全 部 齿 轮 应 选 用 一 中 模 数 是 合 理 的 。一 般 拖 拉 机 齿 轮 模 数 取 4 或 5。 (2) 压 力 角 采 用 国 家 规 定 的 齿 轮 标 准 压 力 角 20 0， 一 般 的 ， 变 速 器 齿 轮 普 遍 的 采 用 以 上 标 准 。 (3) 齿 宽 齿 宽 满 足 既 能 减 轻 变 速 器 的 质 量 ，同 时 又 能 保 证 齿 轮 的 工 作 平 稳 的 要 求 。齿 宽 太 小 ，会 使 齿 轮 的 工 作 应 力 过 大 。为 了 使 工 作 应 力 不 过 大 ， 必 须 增 加 中 心 距 ， 结 果 就 又 使 变 速 器 的 质 量 增 加 。 通 常 根 据 齿 轮 模 数 的 大 小 选 定 齿 宽 ， k 取 6.0- 8.5， 考 虑 两 啮 合 齿 轮 之 间 应 符 合 等 接 触 强 度 的 原 则 ，同 时 考 虑 工 艺 性 ，变 速 器 所 有 啮 合 齿 轮 ， 大 齿 轮 齿 宽 取 26mm， 小 齿 轮 取 30mm. (4) 齿 轮 变 位 系 数 的 选 择 采 用 变 位 齿 轮 ，可 以 避 免 齿 轮 产 生 干 涉 ，根 切 和 凑 配 中 心 距 。因 为 变 速 器 不 同 挡 位 的 齿 轮 在 弯 曲 强 度 ，接 触 强 度 ，使 用 平 稳 性 ，耐 磨 损 及 抗 胶 合 能 力 等 方 面 有 不 同 的 要 求 ，采 用 齿 轮 变 位 就 能 分 别 予 以 兼 顾 ， 齿 轮 变 位 是 提 高 齿 轮 寿 命 的 有 效 方 法 。 变 速 器 齿 轮 是 连 续 工 作 的 ，各 挡 使 用 条 件 不 同 ，齿 轮 经 常 承 受 循 环 负 荷 ，有 时 还 承 受 冲 击 负 荷 ，使 用 表 明 ，变 速 器 齿 轮 大 多 数 是 因 齿 面 剥 落 和 疲 劳 断 裂 损 坏 的 ， 因 此 ， 变 位 系 数 主 要 应 按 提 高 接 触 强 度 ， 弯 曲 强 度 ，和 耐 磨 性 来 选 择 ，对 于 常 用 的 高 档 齿 轮 ，其 主 要 损 坏 形 式 是 齿 面 疲 劳 剥 落 ，应 保 证 最 大 接 触 强 度 和 抗 胶 合 及 耐 磨 损 最 有 利 的 原 则 选 择 变 位 系 数 。为 了 提 高 接 触 强 度 ，应 使 总 变 位 系 数 尽 可 能 取 大 些 ， 如 此 两 齿 轮 的 齿 廓 渐 开 线 基 圆 较 远 ，以 增 大 齿 廓 曲 率 半 径 ，减 小 接 触 应 力 。对 于 抵 挡 齿 轮 ，由 于 小 齿 轮 的 齿 根 强 度 较 低 ，加 之 传 递 载 荷 较 13 大 ， 有 时 会 出 现 小 齿 轮 齿 根 断 裂 的 现 象 。为 了 提 高 小 齿 轮 的 弯 曲 强 度 ， 应 根 据 危 险 断 面 齿 厚 相 等 的 条 件 来 选 择 大 ，小 齿 轮 的 变 位 系 数 。此 时 小 齿 轮 的 变 位 系 数 大 于 零 。为 了 提 高 耐 磨 性 及 抗 胶 合 能 力 ，应 使 两 轮 齿 齿 根 处 的 滑 动 系 数 。 并 使 两 轮 齿 齿 根 的 滑 动 系 数 相 平 齐 。 14 第 四 章第 四 章 齿 轮 的 设 计 和 计 算齿 轮 的 设 计 和 计 算 4.1 齿 轮 的 设 计 思 想 正 确 的 选 择 变 位 系 数 （ 包 括 选 定 x 以 及 将 x 分 配 为 x1和 x2） ， 是 设 置 变 位 齿 轮 的 关 键 ，应 根 据 所 设 计 的 齿 轮 传 动 的 具 体 工 作 要 求 认 真 考 虑 ，如 果 变 位 系 数 选 择 不 当 ，也 可 能 出 现 齿 顶 变 尖 ，齿 廓 干 涉 等 一 系 列 的 问 题 ，破 坏 正 常 的 啮 合 ，因 此 ，选 择 变 位 系 数 应 在 如 下 基 本 限 制 的 条 件 得 到 保 证 的 条 件 下 ， 在 进 一 步 考 虑 其 他 的 要 求 。 (1)不 产 生 根 切 ； (2)不 产 生 轮 廓 干 涉 ； (3)有 足 够 的 齿 顶 厚 度 ， 通 常 s a （ 0.250.4） m； (4)有 足 够 的 重 合 度 ， 通 常 1.11.2； 现 在 有 许 多 变 位 系 数 表 和 线 图 所 推 荐 的 的 方 案 都 是 在 满 足 上 述 基 本 限 制 条 件 下 分 别 侧 重 一 些 传 动 性 能 指 标 的 改 善 ，下 面 是 一 种 比 较 简 明 的 外 啮 合 渐 开 线 齿 轮 变 径 系 数 的 选 择 图 线 。它 在 满 足 基 本 的 限 制 条 件 下 ，提 供 了 根 据 各 种 具 体 的 工 作 条 件 改 动 传 动 性 能 多 方 面 的 可 能 性 ， 而 且 按 这 种 发 法 选 择 变 位 系 数 ，不 会 产 生 轮 齿 不 完 全 切 削 的 现 象 ， 因 此 ， 对 与 标 准 滚 刀 切 削 的 齿 轮 不 需 要 进 行 齿 数 和 模 数 的 验 算 。 具 体 操 作 是 ： (1)先 按 估 算 ， 初 选 a， 求 出 齿 数 和 z n (2)由 变 位 后 的 中 心 距 ， acos =acos (4- 1) (3) 根 据 工 作 的 情 况 算 出 x = tg zz 2 21+ (inv- inv ) (4- 2) (4) 分 配 变 位 系 数 ： 依 照 参 考 文 献 4由 图 23.2- 8（ 减 速 ） ， 图 23.2- 9（ 增 速 ） 分 配 ： x 1n 和 x 2n 。 说 明 ： 15 图 23.2- 7 中 p6- p9 为 齿 根 弯 曲 及 齿 面 接 触 承 载 能 力 较 高 的 区 域 ， p3- p6 为 重 合 度 较 大 的 区 域 ，p9 以 上 的 特 殊 应 用 区“ 是 具 有 啮 合 角 而 重 合 度 相 应 减 少 的 区 域 ” 。 p1 以 下 的 特 殊 应 用 区 是 具 有 较 小 的 啮 合 角 而 重 合 度 相 应 增 大 的 区 域 。 图23.2- 8 用 于 减 速 器 传 动 ， 图23.2- 9 用 于 增 速 传 动23.2- 8， 23.2- 9 中 的 变 位 系 数 分 配 线 l1- l17 及 s1- s13 是 根 据 两 齿 轮 的 齿 根 弯 曲 强 度 近 似 相 等 ，主 动 轮 齿 顶 的 滑 动 速 度 稍 大 于 从 动 轮 齿 顶 的 滑 动 速 度 ， 避 免 过 大 的 滑 动 比 的 条 件 而 绘 出 的 图 23.2- 8 ，23.2- 9 的 使 用 方 法 ：以 x /2，z /2 为 坐 标 ，在 图 上 找 一 点 ， 并 沿 l 线 （ s 线 ） 过 该 点 做 射 线 ， 以 z n与 z2r 为 横 坐 标 ， 相 对 线 上 的 纵 坐 标 便 是 x 1和 x2。 4.2 齿 轮 的 设 计 及 变 位 计 算 第 三 章 变 速 器 主 要 的 参 数 的 选 择 中 ， 初 选 的 中 心 距 为155， 取 a=155 来 计 算 。 (1) 1 挡 齿 轮 的 设 计 a=158 m=4 z n=2a/m=79 i 1g = 2 1 z z =2.95 选 择 z 1=59， z2=20 变 位 计 算 ： a=155 =acos/a=16.68 0=16040 由 公 式 （ 4- 2） 得 ： x = tg zz 2 21+ (inv- inv ) = 7229 . 0 79 (0.00892- 0.014904) =- .696 y=(a- a)/m=0.75 16 y=x - y=0.06 分 配 变 位 系 数 ： 由 图 23.2- 8（ 减 速 ） ， 分 配 ： x 1n =- 0.41 x 2n =- 0.28 （ 2） 2 挡 齿 轮 设 计 a=152.5 m=5 z n=2a/m=61 i 2g = 4 3 z z =2.389 选 择 z 4=43 z3=18 变 位 计 算 ： a=155 =acos/a=22.4 0=22025 由 公 式 （ 4- 2） 得 ： x = 34 2 zz tg + (inv- inv ) = 61 0.7279 (0.021266- 0.014904) =0.53 y=(a- a)/m=0.5 y=x - y=0.03 分 配 变 位 系 数 ： 由 图 23.2- 8（ 减 速 ） ， 分 配 ： x 3n =0.33 x 4n =0.2 (3) 3 挡 齿 轮 设 计 a=152.5 m=5 z n=2a/m=61 i 3g = 6 5 z z =2.05 选 择 z 6=41 z5=20 变 位 计 算 ： a=155 =acos/a=22.4 0=22025 17 由 公 式 （ 4- 2） 得 ： x = 56 2 zz tg + (inv- inv ) = 61 0.7279 (0.021266- 0.014904) =0.53 y=(a- a)/m=0.5 y=x - y=0.03 分 配 变 位 系 数 ： 由 图 23.2- 8（ 减 速 ） ， 分 配 ： x 3n =0.37 x 4n =0.16 （ 4） 4 挡 齿 轮 设 计 1. 常 啮 合 齿 轮 设 计 由 o 1 轴 和 o 3轴 的 中 心 距 为 132.5mm， o 3轴 和 o4轴 的 中 心 距 为 130mm o 2轴 与 o4轴 的 中 心 距 为 140mm 可 知 ： 常 啮 合 齿 轮 z 16,z17,z13 i 4g = 13 17 z z . 16 13 z z . 8 7 z z =1.832 由 o 1轴 和 o3轴 中 心 距 132.5 m=5 得 出 z = z 17+ z13=53 设 计 13 17 z z =2.117 选 择 z 17=17， z13=36 o 3轴 和 o4轴 的 中 心 距 为 130mm m=5 得 出 z = z 13+ z16=52 z 16=16 产 生 根 切 需 要 高 度 变 位 传 动 ， 实 际 中 心 距 等 于 标 准 中 心 距 ，齿 顶 高 不 需 要 降 低 ，从 强 度 观 点 出 发 考 虑 等 强 度 原 则 ，一 般 小 齿 轮 采 用 正 变 位 ，而 大 齿 轮 采 用 负 变 位 。因 大 小 齿 轮 都 需 要 保 证 无 根 切 x 16n = 17 16 17 =0.06 因 x =0, 且 x 1=- x2 0 所 以 x 13n =- 0.06 x 17n =0.06 18 2. 四 挡 齿 轮 设 计 由 o 2轴 与 o4轴 的 中 心 距 为 140mm， m=5 z =56 8 7 z z =1.947 选 择 z 7=19 z8=37 (5) 5 挡 齿 轮 设 计 中 心 距 是 a=155, m=5, z =z 8+z9=62 i 5g = 8 9 z z =1.48 选 择 z 8=37 z9=25 (6) 6 挡 齿 轮 设 计 由 o 2轴 与 o4轴 的 中 心 距 为 140mm， m=5 z =56 i 6g = 13 17 z z . 16 13 z z . 10 11 z z =0.876 由 于 13 17 z z . 16 13 z z =0.941 10 11 z z =0.931 选 择 z 10=27 z11=29 (7) 1 倒 挡 齿 轮 设 计 由 o 3轴 和 o2轴 的 中 心 距 147.5mm, m=5 可 得 z =59 由 i 1gr = 13 17 z z . 8 14 z z =3.41 13 17 z z =2.1176 8 14 z z =1.681， z 8=37 所 以 z 14=22 (8) 2 倒 挡 齿 轮 设 计 由 o 3轴 和 o2轴 的 中 心 距 147.5mm, m=5 i 2gr = 13 17 z z . 12 15 z z =2.421 19 12 15 z z =1.143 选 择 z 12=32 z15=28 实 际 中 心 距 a 为 150mm 需 要 变 位 ： =acos/a=17.1 o =17 010 由 公 式 （ 4- 2） 得 ： x = 1215 2 zz tg + (inv- inv ) = 60 0.7279 （ 0.009299- 0.014904） =- 0.46 y=(a- a)/m=- 0.5 y=x - y=0.04 分 配 变 位 系 数 ： 由 图 23.2- 8（ 减 速 ） ， 分 配 x 12n =- 0.24 x 15n =- 0.22 下 面 是 根 据 机 械 设 计 和 机 械 原 理 的 有 关 齿 轮 设 计 的 公 式 计 算 出 的 各 个 齿 轮 的 技 术 参 数 20 表 4-3 全 部 齿 轮 主 要 参 数 齿 轮 齿 数 模 数 节 圆 直 径 (mm) 齿 顶 高 (mm) 齿 根 高 (mm) 齿 顶 圆 直 径 (mm) 压 力 角 （ 度 ） z1 4 77 3.85 6.35 87.7 16.68 z2 4 233 3.92 6.1 237.84 16.68 z3 5 87 6.5 4.6 100 22.25 z4 5 223 5.85 5.25 234.7 22.25 z5 5 103 6.7 4.4 104.4 22.25 z6 5 207 5.65 5.45 218.3 22.25 z7 5 95 5 6.25 105 20 z8 5 165 5 6.25 175 20 z9 5 125 5 6.25 135 20 z10 5 135 5 6.25 145 20 z11 5 145 5 6.25 155 20 z12 5 156.9 3.65 7.2 164.2 17.1 z13 5 180 4.6 6.55 189.2 20 z14 5 110 5 6.25 120 20 z15 5 147.5 3.7 7.1 154.9 17.1 z16 5 80 4.76 6.55 89.52 20 z17 5 85 4.76 6.55 94.52 20 21 第 五 章第 五 章 齿 轮 强 度 校 核齿 轮 强 度 校 核 5.1 校 核 二 轴 一 挡 齿 轮 因 为 是 变 速 器 齿 轮 ， 所 以 选 用 以 下 公 式 对 其 强 度 进 行 校 核 ， (1) 接 触 强 度 校 核 ： j =0.418 11 () zb fe b + （ 5- 1） 式 中 ： j 为 齿 轮 的 接 触 应 f 为 齿 面 法 向 力 e 为 材 料 的 弹 性 模 量 b 为 齿 轮 接 触 的 实 际 宽 度 p z pb- - - 主 从 齿 轮 节 点 出 的 曲 率 半 径 p z=rzsin =20.72 p b=rbsin =61.13 b=26mm e=2.1*10 5mpa f=2tg/(dcos cos ) =10018.6n 由 公 式 (5- 1)得 ： j =0.418 5 10018.6 2.1 101000011 () 2620.7261.13 xxx + =878.3mpa 一 挡 渗 碳 齿 轮 许 用 接 触 应 力 在 19002000mpa j j , 所 以 齿 轮 满 足 要 求 (2) 弯 曲 强 度 校 核 直 齿 轮 弯 曲 强 度 校 核 ： 22 w= 1f fk k bty （ 5- 2） 式 中 ： f 1为 圆 周 力 k 为 应 力 集 中 系 数 ,可 近 似 取 1.65 k f 为 摩 擦 力 影 响 系 数 ， 主 从 动 齿 轮 在 啮 合 点 上 的 摩 擦 力 方 向 不 同 对 弯 曲 应 力 的 影 响 也 不 同 ， 主 动 齿 轮 k f 取 1.1 从 动 齿 轮 k f 取 0.9 b 为 齿 宽 y 为 齿 形 系 数 由 公 式 (5- 2)得 ： w= 9677 1.65 0.9 1000 0.03 3.14 4 0.155 xxx xx x =246.1mpa w w, 满 足 要 求 。 5.2 校 核 一 轴 一 挡 齿 轮 (1) 接 触 强 度 校 核 ： p z=rzsin =20.72 p b=rbsin =61.13 b=26mm e=2.1*10 5mpa f=2tg/(dcos cos )=10018.6n 由 公 式 (5- 1)得 ： j =0.418 5 10018.6 2.1 101000011 () 3020.7261.13 xxx + =769.5 mpa 一 挡 渗 碳 齿 轮 许 用 接 触 应 力 在 19002000mpa j p1， 按 p2计 算 32 l h= 6 10 60n （ c p ） 3 (7- 1) = 6 3 109200 () 60 630 14553x =6899h 满 足 要 求 。 33 第 八 章第 八 章 键 的 选 择 和 校 核键 的 选 择 和 校 核 8.1 概 述 键 主 要 用 于 轴 和 毂 的 联 结 ，以 实 现 固 定 并 传 递 动 力 ，本 设 计 用 个 轴 的 花 键 分 别 为 ： o 1轴 渐 开 线 花 键 主 要 尺 寸 ： d ee= 60 die=55 d=57.5 z=23 m=2.5 45 0圆 齿 根 。 o 2轴 渐 开 线 花 键 主 要 尺 寸 ： d ee= 50 die=46 d=47.5 z=19 m=2.5 45 0圆 齿 根 o 3轴 渐 开 线 花 键 主 要 尺 寸 ： d ee= 50 die=46 d=47.5 z=19 m=2.5 45 0圆 齿 根 o 4轴 渐 开 线 花 键 主 要 尺 寸 ： d ee= 50 die=46 d=47.5 z=19 m=2.5 45 0圆 齿 根 8.2 花 键 校 核 ： jy = 2 ggm t zh l d (8- 2) 为 各 齿 载 荷 不 均 系 数 z 为 齿 数 h g为 工 作 齿 高 l g为 工 作 长 度 d m为 工 作 直 径 （ 渐 开 线 dm=d hg=m） （ 1） 一 轴 花 键 校 核 ： 由 公 式 （ 8- 1） 得 ： jy = 2 387 0.8 23 2.5 0.03 0.0575 x xxxx =11.2mpa （ 2） 二 轴 花 键 校 核 ： 34 由 公 式 （ 8- 1） 得 ： jy = 2 1200 0.8 19 2.5 0.026 0.048 x xxxx =48.7mpa （ 3） 三 轴 花 键 校 核 ： 由 公 式 （ 8- 1） 得 ： jy = 2 3