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平板
清障车
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A平板式清障车的设计,平板,清障车,设计
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交付定金详细说明1. 交付完定金后，请确认任务书无异议，不可更改课题及任务书要求。2. 认真填写约稿单。3. 然后把毕业设计相关资料（如任务书，参考等）以及约稿单做个文件架压缩后发送给技术人员。4. 在设计当中如果需要添加新要求更改新任务书，则按情况进行额外付款。5. 后期有需要改动的（必须在任务书合理范围内），整理好自己的要求联系技术人员。6. 联系方式客服QQ：942698999 技术QQ：604743879辽宁工程技术大学 本科毕业设计（论文）开 题 报 告 题 目 平板式清障车设计 指 导 教 师 冷岳峰 院（系、部） 机械工程学院 专 业 班 级 机械工程及自动化（汽车工程） 学 号 1007130105 姓 名 宫兴运 日 期 2014年3月15日 教务处印制8 一、选题的目的、意义和研究现状1. 目的、意义清障车全名为道路清障车，又称拖车、道路救援车、拖拽车，清障车主要是由：底盘、起重装置、托举牵引装置、液压系统、电控系统、车体与工具箱等组成，具有起吊、拽拉和托举牵引等多项功能，适用于高速公路、城市道路的清障作业。清障车是指装有道路抢险作业装备的专用汽车。由于汽车在道路上行驶时，故障和事故是不可避免的，特别是在高等级公路上，这种现象时常发生。清障车的任务就是将故障车或事故车及时地拖离现场，确保道路的畅通无阻。因此，道路清障车又称道路抢险车。随着高等级路面和在用汽车的增多，清障车也得到了发展。清障车按类别主要分为：拖吊连体型、拖吊分离型，一拖一型，平板一拖二型，多功能清障车，液压自动夹紧型能力划分。按照能力分为轻型、中重型及超重型。轻型清障车作业对象是轻型载货汽车，微型客车及轿车等，中重型清障车的清障作业对象是中重型载货汽车，大中型客车等，超重型清障车作业对象是重型载货汽车及超重型半挂汽车系列等。随着我国经济的迅速发展，公路建设突飞猛进，里程不断增加，我国“五纵七横”公路主干线将基本建成。公路建设的发展，为车辆行驶创造了良好的环境，汽车保有量日益增多。汽车给人们的工作与生活带来了极大的便利，但是因汽车而发生的交通事故也给人们带来了不尽的烦恼。汽车因故障停在公路上会严重堵塞交通，特别是高速公路上，车速高，流量大，一旦发生交通事故不能及时处理，将会严重堵塞交通。由于交通事故是不可预见的，故障车辆的损坏程度不一，因此，能够迅速清理事故现场且操作简便具有多种功能的清障车受到交管部门的青睐。2. 研究现状随着我国城乡道路条件的改善，人民生活水平的提高，人们越来越需要“高速、安全、便捷、舒适”的交通环境。为了确保交通环境的安全畅通，我国各级交通管理部门亟需对老旧装备进行改进和更新，购进救援功能全的清障车。可以预见，我国清障车市场的前景是很广阔的。近年来，我国清障车虽有了一定的发展，但真正功能齐全、外形美观的清障车还很少，尤其是适用于清理各级公路及城市道路肇事、故障及违章停放车辆的清障车，市场需求缺口很大。据国内有关专家预测，未来10年“拖吊”式和“旋转”式清障车的年需求辆约为800台；“平板”式和“升降平台”式清障车年需求辆为1000台；多功能清障车年需求辆为3500台；大型清障车的年需求辆为10台左右。性能优良、功能齐全，操作方便的清障车将是今后发展的方向。清障车将会走向优化车身结构、采用高强度钢材或是应用新型材料、轻量化、高技术化、厢式化和城市专用汽车轻型化等趋势。清障车创始于公路交通非常发达的国家，早在20 世纪50 年代美国就生产出第一辆清障车。当时这种车还比较简单，靠机械传动带动卷扬机，拉杆支撑，故障车一端被吊起拖离现场；往往采用自制底盘，功能较单一，这是清障车发展的第1 阶段。第2阶段，以引入液压传动与控制技术为标志，20世纪70年代第一批采用全液压传动的清障车生产出来，涌现了一批著名的清障车企业，如美国的ENTURY、CHALLENGER、JERR-DAN、WRECKER，奥地利的EMPL，日本的TOKYU，加拿大的NRC。这一阶段的清障车技术和生产得到很大发展，首先是系列品种、规格增多，结构形式多样化，其次是所用专用底盘、二类底盘多样化。大型清障车最大为4 桥。第3 阶段，结构多样、功能齐全，具有托举、起吊、拖拽、牵引、背拖、破拆、清洁、维修等功能。第4阶段，工作能力更大，拖举能力最大达25 t，拖牵能力达48 t，起吊能力达 40 t。第5阶段，操作方式更先进，工作环境更舒适。国外，专用底盘用户向底盘生产商订货时，后者会给前者一个软件，用户可据需在软件上对底盘布局进行修改， 后者再根据用户的修改生产专用底盘。此外，还有专门的清障车底盘改装厂。按目前我国清障车销量约为国外的1/10 推算，国外清障车年为需求2万辆。国外对清障车的研究技术好于国内，例如国外能独立研究清障车的液压、密封件、电液控制等，而且在清障车专用底盘研究占领一定地位。 开发清障车产品需要拥有较强的整车技术匹配设计能力，这一点非常重要，在国外这种匹配设计能力较好。 我国清障车行业走了一条引进技术与自主开发相结合的道路，紧跟世界清障车发展方向，技术基本与世界同步，只是在产品的可靠性和耐用性方面与世界先进水平有一定差距， 严重缺乏专用底盘成为制约其进一步发展的瓶颈。 根据国内外发展状况的了解和掌握，我国应该加强道路清障车底盘的研究和运用，进一步缩小我国在清障车技术上同国外的差距，使我国清障车的技术的发展与世界同步。二、研究方案及预期结果。1. 设计方案或论文主要研究内容平板清障车的设计，对其底盘进行改造，并安装取力器来驱动清障车的执行机构。其上装为全液压操纵，其动力来源于底盘发动机，取力器取力，发动机的输出动力通过传动轴到达齿轮泵。油泵输出高压油，流经多路换向阀、液压阀，然后到达各执行元件。各个部件的动作均由换向阀手柄控制，操纵手柄设置在左右后侧工具箱，每一侧的操纵手柄均可实现全功能操作。操纵手柄旁边的标志牌上清楚地标明了控制手柄的用途和动作方向。平板清障车的工作原理：取力器取力将动力传递给液压油泵，液压油泵产生的高压液压油通过控制阀分别输送给各油缸或液压马达，从而实现各工作机构的运动。2. 主要解决的问题、理论、方法、技术路线根据以上方案，主要解决以下问题：（1）底盘设计（2）取力器设计：取力器工作原理，取力器选型，初选传动比等等（3）液压系统设计：确定液压油箱，液压缸设计等（4）执行机构：理论方法：用机械设计、机械原理、汽车设计、汽车理论等相关汽车类书籍，根据参考文献和实际调查信息，对平板式清障车的底盘，取力器和液压系统进行设计，以满足工况要求。技术路线：设计开始 底盘设计取力器设计重定参数 强度校核 不合格 合格执行机构设计 校核图纸绘画与说明书编辑设计结束3. 论文框架（列出说明书大体结构及提纲）前言 （以下框架是我自己编的，可以改动的）第一章 总体方案论证1.1 本课题基本前提条件和技术要求1.2 结构方案确定第二章 平板式清障车底盘结构设计2.1 底盘的介绍2.2底盘的设计方案 2.3 底盘的设计计算第三章 取力器的设计3.1 取力器的原理3.2 取力器的选型3.3 取力器设计计算第四章 液压系统的设计4.1 确定液压系统方案4.2 液压缸设计计算4.3 油箱的设计4.4 液压元件的选用第五章 执行机构的设计4.1 执行机构的选型4.2 执行机构的计算校核第六章 结论参考文献致谢4. 预期结果绘制工程图纸4张（装配图2张A0A1，零件图2张A1）编写设计计算说明1份翻译相关外文文献1篇三、研究进度第1周第2周：毕业实习，收集资料，撰写实习报告。第3周：撰写开题报告，进行开题答辩。第4周第5周：进行汽车底盘结构设计。第6周第8周：进行取力器设计。第9周第10周：进行液压系统设计。第10周第11周：执行机构设计。第12周第13周：编辑说明书。第14周第15周：绘制图纸。第16周：整理设计资料，打印输出，提交设计资料。第17周：准备答辩，论文评阅。第18周：毕业设计答辩。四、主要参考文献1 张盛立编. 实用钢材手册M. 广州： 广东科技出版社，1998.2 杨培元，朱福元. 液压系统设计简明手册M. 北京： 机械工业出版社， 1994.3 成大先. 机械设计手册液压传动M. 北京： 化学工业出版社，2004.4 周诵明，袁惠明. 液压传动设计指导书M. 武昌： 华中工学院出版社， 1987.5 刘惟信主编. 汽车设计M. 北京：清华大学出版社 ，2001.6 张世伟，朱福元. 液压系统的计算与结构设计M. 银川：宁夏人民出版社， 1987.7 王望予主编. 汽车设计M. 北京： 机械工业出版社， 2004.8 陈家瑞主编. 汽车构造M. 北京： 机械工业出版社， 2005.9 周建方主编. 材料力学M. 北京： 机械工业出版社， 2002.10 岑军健主编. 新编非标准设备设计手册M. 北京： 国防工业出版社， 1999.11 刘鸿文材料力学M北京：高等教育出版社，1979.12 徐达，蒋崇贤专用汽车结构与设计M北京：北京理工大学版社，1998.13 许福玲，陈尧明. 液压与气压传动M. 北京：机械工业出版社， 2003.14 李忠生. 我国清障车技术现状及发展趋势J. 中国工程机械信息与咨询. 2004(5): 10-1215 陈家瑞. 汽车构造（第四版）M. 北京：人民交通出版社. 2002 16 Jayaram S. A Virtual Assembly Design Environment J. Proceedings of IEEE Virtual Reality. Houston, TX,2005, 19(6): 72-179.17 谢鸣, 肖波, 吴巧教, 等. 虚拟装配技术及应用J. 模具技术. 2006,(01): 60-64 18 Gomes de Sa A, ZachmannG. Virtual Reality as a Tool for Verifi-cation of Assembly and Maintenance J. Computers and Graph-ics. 2005, 23(3): 389-403.五、指导教师意见 指导教师签字： 客户写作需求表请一定仔细填写以下资料并提供设计要求文件，感谢您的配合1. 具体要求：设计完成时间等等。2014.4.10起 三周内完成（1）底盘设计（2）取力器设计（要校核）（3）液压系统设计（4）执行机构（要校核）最后出图：清障车总装图A0-A1，取力器总装图，液压系统图，两个零件图2. 题目 Title ：平板式清障车的设计3. 设计所属专业和方向汽车工程（设计与制造方向）7. 您想拿到设计的时间 2014.5.1左右8. 学校要求上交的日期 2014年五月中旬(4月下旬会有期中检查)特别提示:请务必一次性说明清楚全部设计任务,后期新增或更改任务会视情况收取费用,定做设计一律包售后,包讲解.上海地区同学可来店里. (请把任务书,约稿,和自己的资料放在一个文件夹里传过来,文件夹改称你的课题全名!)本科生毕业设计（论文）摘要取力器是专用车辆上的重要组成部分，是专用车辆能实现其专用功能的动力来源。取力器的质量好坏，严重影响专用车辆的试用状况。取力器一般情况下安装在变速器上。通常取力器是一种齿轮传动装置，其主要功用全部或部分的是取出变速器所传递的动力，或直接将发动机的功率通过法兰和传动轴传递到被驱动的工作机上，使汽车实现特有的专用功能。本次毕业设计设计的取力器是与CA1061K28L3型载货汽车变速箱相配合的取力器。在设计过程中，取力器的动力是由变速箱中间轴输入的。利用斜齿轮，与变速箱中间轴上的斜齿轮啮合获得动力，由两直齿轮啮合，以及接合套，同步器等的应用，将力传递到输出轴上。最后，由输出轴通过内外花键配合，将力传递到下一级机械机构上。在确定了基本结构和给定的数据基础上,确定传动比,设计两轴中心距,轴的直径,进一步算得啮合齿轮的基本参数,进而对齿轮和轴进行校核，同时对轴承进行了选择。在设计过程中，利用CAXA绘图，运用MATALAB软件编程。通过本次设计，使所设计的取力器工作平稳可靠，传动效率良好。关键词：汽车；取力器；同步器；双联齿轮。AbstractThere is a special vehicle is the important component of the special vehicles can realize its function of power sources. The quality is good, the serious influence of trial. Vehicles There is usually installed in transmission.There is usually is a kind of gear transmission device, its main function is out of all or part of the transmission power, or directly to the engine power through the flange and drive shaft transmission to the job, make cars on the special function realization peculiar.The graduation design is the design with CA1061K28L3 type auto gearbox is a combination of. In the design process, is the power of transmission is presented.by input. Using the helical gear transmission, and the inclined gear oart obtained by two straight, gear, and joints, etc, the application of synchronizer will force transfer to the output shaft. Finally, the output shaft with internal and external spline, through the force transmission mechanism to the next level.In determining the basic structure and the given data, based on the determined transmission shaft center distance, the design of the shaft diameter, further meshing gears is the basic parameters, then the gear and shaft, and the choice of bearings. In the design process, the movement by using CAXA drawing, using MATALAB software programming.Through the design, make the design work is stable and reliable, and the transmission efficiency.Keywords: automobile, There is, Synchronizer, Double gear.目录目录III第1章绪论1第2章取力器概述及基本结构的确定32.1取力器的功用和要求32.2取力器结构方案的确定3第3章分析计算及结构设计63.1分析计算，以及具体的结构计算63.1.1取力器传动比的确定63.1.2初定中心距63.1.3轴的直径的初步确定63.1.4齿轮基本参数的确定73.1.5斜齿轮螺旋角的选择93.1.6压力角的选择93.1.7变位系数的选择93.2主要部件的选择103.2.1同步器的选择103.2.2取力器轴承的选择123.2.3取力器操纵机构133.2.4取力器箱体143.3校核分析计算153.3.1齿轮弯曲应力计算153.3. 2齿轮接触应力计算173.3.3轴的刚度校核193.3.4轴的强度校核223.4材料的选择233.4.1齿轮材料的选择233.4.2轴材料的选择243.4.3箱体材料的选择243.5密封与润滑25第4章工艺过程设计264.1输入轴的加工工艺过程264.2输出轴加工工艺过程274.3双联齿轮加工工艺过程284.4轴端盖的加工工艺过程29结论30参考文献31致谢33附录1程序编程34附录2英文翻译38IV第1章绪论取力器是专用汽车的一个重要部件，是专用汽车实现其专用功能的动力来源。随着国民经济的快速发展，专用汽车涉及的行业也越来越广泛，由于汽车用途的多样化，要求取力器必须有动力输出装置16。通常取力装置安装在变速器的动力输出侧孔上，它有各种不同的形状和大小。在变速器上安装各种取力装置可以满足各种特种车辆的使用要求。由于各类车辆的负载工况、使用条件和去理位置的不同，因而对取力装置的要求也不相同。取力装置的用途颇为广泛，它可用来驱动汽车绞盘传动装置、自卸车、炸药现场混装车和汽车起重吊油泵、消防车水泵，以及工程机械中各种辅助装置，如空气压缩机、燃油泵、废料集收器、制冷机等。 取力器的工作原理与变速器工作原理基本相同 16。目前，取力器的传递形式多数是齿轮传递。通过一对啮合齿轮将变速器或发动机上的动力传到取力器上。再经另一对齿轮的啮合传递以及齿轮与轴的配合，将动力传递出去。本次设计的取力器的工作原理是，由一对双联齿轮中的斜齿轮与变速箱中的中间轴的斜齿轮啮合获取动力，再经双联齿轮中的直齿轮与取力器中的直齿轮啮合，将动力传递到取力器上。最后取力器直齿轮通过啮合套与轴相连，将动力通过输出轴传递出去7。根据不同的取力要求，取力器分为：一.侧取力器 侧取力器系在变速箱侧取力窗口通过变速箱中间轴上的高挡齿或倒挡轴上的倒挡齿取力。在汽车取力器中使用最为广泛。 总体结构：有一轴式、两轴式、三轴式、带副箱式、单操纵双输出式和双操纵双输出式等几种形式7。其中以两轴式结构最为普遍；一轴式结构最为简单；三轴式主要用于输出有双速异向用途的取力器，如越野车绞盘取力器；也有原为一轴式或两轴式后为改变输出轴旋向而增加一轴新成为两轴式或三轴式；带副箱式主要是在原取力器基础上进一步增速或减速，以扩展其使用性能；单操纵双输出式的两输出可同轴也可不同轴，但由同一操纵机构同时控制；双操纵双输出式的两输出可同轴也可不同轴，但由不同的操纵机构独立控制。 二.后端取力器 后端取力器是在变速箱后端通过变速箱副轴轴端来取力的取力器，它具有输出扭矩大等特点，在重型汽车变速箱上应用较普遍 12。 总体结构：有一轴式、两轴式、三轴式等几种形式。一轴式直接输出，结构简单可靠；两轴式可一定范围调整速比和输出位置，应用较广泛；三轴式主要用来调整输出位置，应用 不太普遍。 三.夹心式取力器 夹心式取力器又称前夹式取力器或一轴上取力器，系夹在变速箱壳与离合器壳之间并在变速箱一轴上取力的一种多轴齿轮箱，具有传输功率大、使用可靠等特点，用在轻、中、重型车底盘上，可改装消防车和高压清洗车等车型14。 四.全功率取力器 全功率取力器又称传动轴取力器或分动器，系通过传动轴安装在变速箱与后桥之间并设有取力输出装置的一种多轴齿轮箱，它在使用时可通过变速箱档位调整取力输出转速，具有传输功率大、通用性较强、使用可靠等特点，用在轻、中、重型车底盘上，可改装混凝土输送车高压清洗车和油田固井车等专用15。第2章取力器概述及基本结构的确定2.1取力器的功用和要求取力器的功用是根据不同专用车辆，不同行驶条件下提出的要求，将发动机或变速器传递的动力部分或全部的提取出来，作为专用功能的动力源。同时要保证汽车作为运输工具的基本功能6。对取力器的基本要求是3：工作可靠，操纵轻便。汽车在工作过程中，取力器内不应有自动跳档、乱档、换档冲击等现象的发生。为减轻驾驶员的疲劳强度，提高行驶安全性，操纵轻便的要求日益显得重要，这可通过采用同步器和预选气动换档或自动、半自动换档来实现 7。重量轻、体积小。影响这一指标的主要参数是取力器的中心距。选用优质钢材，采用合理的热处理，设计合适的齿形，提高齿轮精度以及选用角接触球轴承的方式减小中心距。传动效率高。为减小齿轮的啮合损失，提高零件的制造精度和安装质量，采用合适的润滑油灯都可以提高传动效率。噪声小。采用斜齿轮传动及选择合理的变位系数，提高制造精度和安装刚性可减小齿轮的噪声 11。2.2取力器结构方案的确定取力器由传动机构和操纵机构组成。取力器传动机构的结构分析与形式选择。与其他结构相比，齿轮传递取力器结构简单，造价低廉，有较高的传动效率，（=0.960.98）9，因此在各类汽车上均得到广泛的应用。 设计时首先应根据汽车的使用条件及要求确定取力器的传动比范围、档位数及各档的传动比，因为它们对汽车的动力性与燃料经济性都有重要的直接影响。传动比范围是取力器低档传动比与高档传动比的比值。汽车行驶的道路状况愈多样，取力器的功率与汽车质量之比愈小，则取力器的传动比范围应愈大11。通常取力器具有一个挡位，如果有特殊要求的取力器设置有多个挡位。取力器的传动效率与所选用的传动方案有关，包括传递动力的齿轮副数目、转速、传递的功率、润滑系统的有效性、齿轮及轴以及壳体等零件的制造精度、刚度等12。在汽车取力器中使用最为广泛的形式是总体结构：有一轴式、两轴式、三轴式、带副箱式、单操纵双输出式和双操纵双输出式等几种形式。其中以两轴式结构最为普遍；一轴式结构最为简单；三轴式主要用于输出有双速异向用途的取力器，如越野车绞盘取力器；也有原为一轴式或两轴式后为改变输出轴旋向而增加一轴新成为两轴式或三轴式；带副箱式主要是在原取力器基础上进一步增速或减速，以扩展其使用性能；单操纵双输出式的两输出可同轴也可不同轴，但由同一操纵机构同时控制；双操纵双输出式的两输出可同轴也可不同轴，但由不同的操纵机构独立控制8。对于本次设计，有三个备选方案：方案一：采用三轴式，通过斜齿轮与变速箱相连，将动力引入取力器，再利用齿轮传递，通过输入轴的斜齿轮与中间轴斜齿轮的配合，中间轴齿轮空套在轴上，传递力，仅改变传递的方向。输出轴齿轮利用接合套，与输出轴连接在一起，将动力由输入轴传递到输出轴上。最后，输出轴外部链接法兰，利用法连接传递动力。将动力传递到下一动力机构6。方案二：通过斜齿轮与取力器相连将动力引入取力器，同时，与取力器相连的斜齿轮直接与输出轴上的齿轮配合。输出轴上齿轮与轴利用花键链接在一起。当动力传入时，利用花键，将动力传递到输出轴。输出轴外部利用螺栓连接法兰，通过法兰盘将动力传递到下一操纵机构。方案三：将与变速箱连接的斜齿轮变为双联齿轮。双联齿轮中的斜齿轮与变速箱中间轴斜齿轮配合，将动力引入取力器。由于是双联齿轮，所以她的两个轮齿是同步的。当斜齿轮受力转动时，直齿轮也同步转动传递动力。利用直齿轮与输出轴的直齿轮相配合，将动力传递到输出轴的直齿轮上，输出轴直齿轮通过接合套与输出轴链接，将动力传递到输出轴上。输出轴端部设置为内花键形式，利用内外花键配合，将动力传递到下一执行机构。方案一中，由于是三轴传动形式，所占空间尺寸较大，结构形式较为复杂。浪费材料，浪费空间。而且，整车安排时也要预留一定得空间给取力器。这也给整车的布置造成了一定得困难与难度。方案二相对于方案一，空间尺寸有所减少，而且各部分零件都得到了充分的引用。但是，输入轴上的斜齿轮即与变速箱中间轴上的斜齿轮相配合，又要与取力器输出轴上齿轮相配合，就会有较高的接触应力与弯曲应力作用在齿轮上，这就要求齿轮有较高的弯曲强度与接触强度。对齿轮的材料要求较严格，制造工艺较复杂，成本较高。同时因为要与两个齿轮同时啮合，对于这一齿轮的制作精度就相应提高，也增加了制造成本。对于取力器这种成批生产的部件不是很适合。第三种方案，既有第二种方案的有点，不会占用很大的空间位置。同时又能解决第二种方案的缺陷。利用了双联齿轮，斜齿轮与取力器中间轴齿轮配合，将动力传入取力器。直齿轮与输出轴上的齿轮配合，将动力传递到输出轴上。这样的传递路线，双联齿轮的两个轮齿都不用承受过大的应力，材料的选用与加工工艺的制定不会太复杂。同时，在第三种方案中，力由输出轴向下一机构传递时不用法兰而是利用了内花键。这也使下面连接的机构有了更灵活方便的连接方式。综合考虑，本次设计选择第三种结构布置方案。图1.1取力器结构简图1-双联齿轮 2-输入轴 3-壳体 4-输出轴 5-接合套 6-直齿滑移齿轮第3章分析计算及结构设计3.1分析计算，以及具体的结构计算3.1.1取力器传动比的确定已知条件：取力器输出最大转矩700NM；中间轴上齿轮参数；（左旋）；由所给已知取力器输出最大转矩 7 700NM; 3-1 3-2液压泵结构功能表得出，本次设计取力器后接型液压泵，其转速为1500r/min 12中间轴上齿轮转速为1200r/min。 传动比 3-33.1.2初定中心距初定中心距可用以下公式： 3-4 式中：中心距系数，取值范围8.69.6 取取力器最大转矩，取力器一挡传动比，i=1.25 取力器传动效率3，求得A=84.99mm3.1.3轴的直径的初步确定取力器的轴必须有足够的刚度和强度。工作时它们除了传递转矩外，还承受来自齿轮作用的径向力，结果是斜齿轮也产生轴向力，在这些力的作用下，轴的刚度如果不足就会产生弯曲变形，破坏齿轮的正确啮合，对齿轮的强度和耐磨性均有不利影响，还会增加噪声1。中间轴式取力器的第二轴和中间轴中部直径d0.45A；轴的最大直径d个支承间距离L的比值，对中间轴，d/L0.16-0.18,对第二轴d/L0.18-0.2111。第二轴花键部分直径可按下式初选： 3-5式中：K经验系数2，K=4.0-4.6，取K=4取力器最大转矩 ,求得D=35mm第一轴d=0.4A=0.41284.96=35mm3.1.4齿轮基本参数的确定本取力器设计为与取力器中间轴相连的部分为斜齿轮，其余为直齿轮，选取齿轮模数要保证齿轮有足够的刚度，同时兼顾它对噪声和质量的影响，减少模数、增加齿宽会使噪声降低，反之则能减轻变取力器的质量。降低噪声对轿车有意义，减轻质量对货车比较重要。从齿轮强度观点出发，每对齿轮应有各自的模数，而从工艺的观点出发，全部齿轮选用一种模数是合理的，中型货车模数取值范围为3.5-4.5mm。根据齿轮模数选用的优先原则及本取力器的特点，进行模数的选取，直齿轮为3mm,斜齿轮为4mm3。根据已知条件，取力器中间轴上齿轮参数： ，（左旋）。双联齿轮中的斜齿轮 3-6 3-7 3-8 双联齿轮中直齿轮： m=3. 直齿轮两啮合齿轮齿数和： 3-9 3-10 3-11 3-7 3-8 直齿轮 m=3; 3-10 3-7 3-8齿宽的设计计算在选择齿宽时，应该注意齿宽对取力器的轴向尺寸、齿轮工作平稳性、齿轮强度和齿轮工作时受力的均匀程度等均有影响。考虑尽量减少轴向尺寸和质量，齿宽应小些，但齿轮传动平稳性消弱，此时虽然可以用增加齿轮螺旋角来补偿，但这时轴承的轴向力增大，使之寿命降低，齿宽窄还会使齿轮的工作应力增加，选用宽些的齿宽，工作时因轴的变型导致沿齿宽方向受力不均匀并在齿宽方向磨损不均匀。根据模数的大小选定齿宽10：直齿： ，为齿宽系数，取4.58.0斜齿： ，取6.08.51各挡齿轮的齿宽值如下： 双联齿轮中斜齿轮 3-12 双联齿轮中直齿轮 3-12 直齿轮 3-13中心距的修正： 3-14圆整为85mm.表3.1齿轮参数表齿轮模数齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径斜齿轮直齿轮1直齿轮23.1.5斜齿轮螺旋角的选择为减少工作噪声和提高强度，汽车取力器齿轮与其他机构啮合部分多数用斜齿轮，只有自身啮合齿轮采用直齿轮。选取斜齿轮的螺旋角应注意以下问题：首先，增大角使齿轮啮合的重合系数增加，工作平稳、噪声降低。实验还证明：随着角的增大，齿轮的强度相应的增大，不过当螺旋角大于30时，其弯曲强度骤然下降，而接触强度仍骤然上升。因此，从提高低档齿轮的弯曲强度出发，并不希望角过大，而从提高高档齿轮的接触强度着眼，可选取较大的角。且，螺旋角的选取必须与所啮合的斜齿轮的螺旋角相一致2。其次，斜齿轮传递转矩时，要产生轴向力。设计时要求输入轴上的轴承能够承受一定的轴向力，其余轴向力有箱体承担。 最后，可用调整螺旋角的方法，使各对啮合齿轮因模数或齿数不同等原因而造成的中心距不等现象得以消除。斜齿轮的螺旋角可在下面提供的范围内选用：中型专用汽车取力器为18264。取力器的斜齿轮与变速器中间轴上齿轮相啮合，所以取力斜齿轮的螺旋角与变速器螺旋角取值范围相同为23.5 3.1.6压力角的选择压力角较小时，重合度大，传动平稳，噪声低；较大时可提高轮齿的抗弯强度和表面接触强度。对轿车，为加大重合度已降低噪声，取小些；对货车，为提高齿轮承载力，取大些。在本设计中取力器齿轮压力角取22.5，啮合套或同步器取303。3.1.7变位系数的选择采用变位齿轮，除了避免齿轮产生干涸，根切和配凑中心距外，还因为取力器不同档位的齿轮在弯曲强度、接触强度、耐磨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兼顾。齿轮变位是提高齿轮寿命的有效方法。对于本次设计，当直齿轮17时，采用正变位，和它相啮合的齿轮则采用负变位。而对于斜齿轮，是当量直齿标准齿轮不发生根切的最小齿数。而不根切的最小变位系数min分别为： 3-15式中：齿顶高系数。当=1，=20时采用非变位齿轮，变位系数173.2主要部件的选择3.2.1同步器的选择使降低汽车取力器噪声和百公里油耗、消除换档冲击、延长齿轮和传动系寿命,实现可靠平稳迅速而又轻便的换档,汽车取力器普遍采用了同步器。锁销式同步器就是其中一种,它被广泛地应用于中型、重型载重汽车和相应级别的大客车取力器上.本次设计的中型专用汽车取力器采用锁销式同步器8。同步器的工作原理：在变速瞬间,取力器的输入端和输出端的转速都在变化着,输出端与汽车整车相连其转动惯量J出相当大,换档作用时间较短,可认为在换档的瞬间输出端转速是恒定的。而输入端在接触锥面上产生的摩擦力矩作用下,克服输入端被接合零件的等价惯性力矩,在最短时间内使输入端与输出端的转速达到同步。通过同步器使将要啮合的齿轮达到一致的转速而顺利啮合10。相邻挡位相互转换时，应该采取不同操作步骤的道理同样适用于移动齿轮换挡的情况，只是前者的待接合齿圈与接合套的转动角速度要求一致，而后者的待接合齿轮啮合点的线速度要求一致，但所依据的速度分析原理是一样的。取力器的换挡操作，尤其是从高挡向低挡的换挡操作比较复杂，而且很容易产生轮齿或花键齿间的冲击。为了简化操作，并避免齿间冲击，可以在换挡装置中设置同步器。同步器有常压式和惯性式。目前全部同步式取力器上采用的是惯性同步器，它主要由接合套、同步锁环等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。惯性式同步器是依靠摩擦作用实现同步的，在其上面设有专设机构保证接合套与待接合的花键齿圈在达到同步之前不可能接触，从而避免了齿间冲击11。接合套、同步锁环和待接合齿轮的齿圈上均有倒角（锁止角），同步锁环的内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触产生摩擦。锁止角与锥面在设计时已作了适当选择，锥面摩擦使得待啮合的齿套与齿圈迅速同步，同时又会产生一种锁止作用，防止齿轮在同步前进行啮合。当同步锁环内锥面与待接合齿轮齿圈外锥面接触后，在摩擦力矩的作用下齿轮转速迅速降低（或升高）到与同步锁环转速相等，两者同步旋转，齿轮相对于同步锁环的转速为零，因而惯性力矩也同时消失，这时在作用力的推动下，接合套不受阻碍地与同步锁环齿圈接合，并进一步与待接合齿轮的齿圈接合而完成换挡过程。在同步阶段中摩擦力矩随着锥面角的减小而增大,为了增大同步器的容量,锥面角应尽量取小值。但是它的极限值又受锥面角自锁条件的限制,为了避免锥面角发生自锁,的选取要满足arctan(为摩擦系数)12。图3.1 锁销式同步器锁销式同步器的结构见图3.1。1同步齿轮2摩擦锥盘；3摩擦锥环；4定位销；5接合套；6接合齿圈；7锁销；8花键毂。为了破坏被同步齿轮内锥面上的油膜，增大摩擦力矩，同步环锥面上需车制螺纹，并在螺纹垂直方向开设排油槽，油槽的大小及数量应根据同步环锥面直径来确定。一般油槽宽为2mm4mm，数量30个40个。同步环螺纹齿顶宽对摩擦系数的影响较大，在设计时,一般螺纹齿顶宽为0.15mm0.2mm，螺纹牙形角为50，螺距为0.65mm0.9mm。同步环锥面直径和宽度的确定在中间轴结构允许的情况下，为了增大锥面间的摩擦力矩,缩短同步时间,同步环锥面直径应尽量取大值。同步环锥面宽B与摩擦锥面的发热有关，一般取B=R锁/10R锁/14(R锁为拨环半径)。同步环的材料同步环的材料采用铜合金，精锻成型后进行机加工，其强度高，耐磨性好。铜合金应控制其化学成分，其抗拉强度大于600N/mm2，屈服强度大于210N/mm2,硬度为HB150HB20020。同步器锁止角的确定要使同步环在同步阶段中锁止，必须满足锁止条件3:tanR锥R锁sin。根据摩擦锥面平均半径R锥、摩擦系数、锥面角和拨环半径R锁来确定合适的锁销角，通常取=3545。中型车取力器取小值，重型车取力器取大值。同步器锁差的确定由于同步器锁销差大换档沉，锁销差小换档轻便，所以应选择合适的锁销差，一般取锁销差为1.31.4。齿套锁销孔和定位销空的设计一般锁销孔的数量为3个6个，中型车取力器取小值，重型车取力器取大值。锁销孔的直径应根据锁销的最大直径来确定，锁销孔两端的倒角应与锁销的倒角一致。同步器定位销数量为3个,定位销孔的直径应根据定位销的直径来确定。齿套接合齿的设计同步器齿套接合齿的模数、齿数应根据所传递的最大扭矩来确定。为了防止取力器在工作中自动脱档，高通用性，有时取力器中几组锁销式同步器要选用相同的同步器。同步时间同步器工作时，要连接两个部分达到同步器的时间越短越好。同步器时间与车型有关，对货车取力器高挡取0.300.80s，抵挡取1.001.5s。3.2.2取力器轴承的选择现在，市场上常用的轴承有，深沟球轴承，角接触球轴承，圆锥棍子轴承，圆柱滚针轴承，调心轴承，圆柱轴承，调心滚子轴承，推力球轴承等多种形式。取力器轴承常用圆柱滚子轴承，深沟球球轴承，角接触球轴承，滚针轴承、圆锥滚针轴承、滑动轴套等，轴承在取力器中起支撑作用，其选择需依据轴的直径，公差配合，还要保证能够轴向定位，饶径向转动13。本次设计对于轴承的选择，考虑到了该轴承所处位置的，直径，空间大小以及受力情况。在一轴上，因为双联齿轮中有斜齿轮的存在，而且没有另一个斜齿轮来抵消轴向作用力，我以我选用角接触球轴承来承受轴向力，同时，通过轴承将轴向力传力到箱体上。最终由箱体来承受齿轮传动所产生的径向力与轴向力。通过计算，斜齿轮所产生的轴向力是633.9N,产生的径向力是619.26N。所以选用据角接触球轴承7027AC4，他所能承受的基本额定在载荷是23.5KN，完全满足设计所需。在二轴上，由于是直齿轮传递，不能产生轴向力，所以考虑使用深沟球轴承和滚针轴承，但是，由于齿轮的大小限制，当轴的直径为35mm时，无法满足深沟球轴承的空间范围要求。所以选用滚针轴承NA6907。二轴与箱体相结合的部分，由于没有轴向力，所受径向力也很小，所以从经济性上考虑，选用深沟球轴承6026即可。轴承的选用应符合国家标准规定的系列，同时包括轴的直径，但应以齿轮作为选取轴承的标准，因为轴承是标准件。再有就是可实现系列化，尽量能满足三化的要求。3.2.3取力器操纵机构取力器操纵机构的功用是使驾驶员能够根据道路情况，专用车辆的使用功能准确可靠的挂上或断开取力器得了连接，使专用车能够有效地发挥其专业功能。取力器操纵机构应当满足如下主要要求：换挡时只能挂入一个挡位，换挡后应使齿轮在全齿长上啮合，防止自动脱挡或自动挂挡，防止误挂倒挡，换挡轻便。用于机械式取力器的操纵机构，常见的是由变速杆、拨块、拨叉、变速叉轴及互锁、自锁和空挡锁装置等主要件组成，并依靠驾驶员手力完成链接、断开或退到空挡工作，称为手动换挡取力器14。对取力器操纵机构的要求：为了保证取力器的可靠工作，取力器操纵机构应能满足以下要求：挂挡后应保证结合套于与结合齿圈的全部套合（或滑动齿轮换挡时，全齿长都进入啮合）。在振动等条件影响下，操纵机构应保证取力器不自行挂挡或自行脱挡。为此在操纵机构中设有自锁装置。为了防止汽车在不需要取力器工作时误挂上档，取力器应该设有一个空档锁的装置。根据取力器的安装方式不同，取力器的操纵机构可以是直接手动操纵机构，也可以是电控，气控操纵机构。当取力器的安装位置距离驾驶员较远，情况较复杂的情况下，我们可以采用电控操纵机构，将取力器的拨叉轴上安装有电信号控制的模块，模块的另一端通过电线，与取力器仪表盘相连接，可以通过接触仪表盘发出电信号来控制模块，再由模块控制与之相连的拨叉轴的动作，来控制取力器的接通和断开。这里，电控操纵机构的动力来源是汽车电瓶所发出的电源7。对于取力器安装位置距离驾驶员较远，但是空间位置关系不是十分复杂的情况下，也可以采用气动控制操纵机构。气动控制操纵机构的原理是通过手杆控制一个密封的气室，气室内有一个金属薄片作为间隔和压力装置，当手杆下压，气室上腔空气压力增大，推动金属薄片向下移动，金属拨片下移的过程中，对气室下腔的空气施压，当气室下腔的空气达到一定压力值的时候，就会推动与之相连的控制拨叉的拨叉轴进行移动，达到控制取力器接通和断开工作的功能。当取力器布置在驾驶员座椅附近，可以将变速杆直接安装在取力器上，并依靠驾驶员手力来改变变速杆进而直接完成换挡功能的手动换挡取力器，称之为直接操纵取力器。这种操纵方案结构最简单，已经得到广泛应用。近年来，单轨式操纵机构应用较多，其优点是减少了变速叉轴，各挡同用一组自锁装置，因而使操纵机构简化，但它要求各挡换挡行程相等15。本次设计中，采用的是利用手柄，依靠驾驶员的手力，改变手柄的位置，进而改变与手柄相连的拨叉轴的位置，来控制取力器的连接与断开。取力器自锁、互锁、空挡锁装置：自锁装置：挂挡后应保证结合套于与结合齿圈的全部套合（或滑动齿轮换挡时，全齿长都进入啮合）。在振动等条件影响下，操纵机构应保证取力器不自行挂挡或自行脱挡。为此在操纵机构中设有自锁装置。自锁装置的结构是换挡拨叉轴上方有三凹坑，上面有被弹簧压紧的钢珠。当拨叉轴位置处于空挡或某一挡位置时，钢珠压在凹坑内。起到了自锁的作用。互锁锁装置 ：当中间换挡拨叉轴移动挂挡时，另外两个拨叉轴被钢球琐住。防止同时挂上两个挡而使取力器卡死或损坏，起到了互锁作用。空挡锁装置 ：当换挡杆下端向空挡拨叉轴移动时，必须压缩弹簧才能进入空挡拨叉轴上的拨块槽中。防止了在汽车前进时误挂取力器，而导致不必要的损失，起到了空挡锁的作用。3.2.4取力器箱体取力器箱体主要是采用铸铁进行铸造。其外壁空间尺寸的大小要通过与之相连接的取力器的取力窗口的位置，大小，以及在整车布置中所处的位置来确定。内壁尺寸的大小要根据取力器内部结构，各组成关系，以及各个组成零件的相对位置关系来确定11。3.3校核分析计算3.3.1齿轮弯曲应力计算直齿： 3-16斜齿： 3-17式中：弯曲应力（）T计算载荷（）K应力集中系数，直齿轮K=1.65斜齿轮K=1.5K重合度影响系数，主动齿轮K=1.1 从动齿轮K=0.9K重合度影响系数，K=25y齿形系数（1）一轴双联齿轮斜齿轮校核图3.2斜齿轮受力分析如图3.2 =105.02N/mm 3-17105.02N/mm N/mm 所以的弯曲强度合格（2）一轴双联齿轮直齿轮校核图3.3直齿轮受力分析如图3.3 =371.67N/mm 3-16371.67N/mm N/mm 所以的弯曲强度合格（3）二轴直齿轮校核如图3.3 =389.24N/mm 3-16389.24N/mm N/mm 所以的弯曲强度合格3.3. 2齿轮接触应力计算 直齿： 3-18 斜齿： 3-19 式中：F齿面上的法向力E齿轮材料的弹性模量，取2.110Mpab齿轮接触实际宽度d节圆直径、主、从动齿轮节点处的曲率半径直齿轮： = =斜齿轮： （1）一轴双联齿轮斜齿轮校核如图3.2 b=28mmm=4mm = 23.5mm=46mm=55.2mm=57. 72mm 3-19=131.105 所以的接触强度合格（2） 一轴双联齿轮直齿轮校核如图3.3 b=21mmm=3mmmm=37.5mm=23.38mm=18.27mm 3-18=58.37 所以的接触强度合格（3） 二轴直齿轮校核如图3.3 b=21mmm=3mmmm=48mm=18.27mm=23.38mm 3-18=58.37 所以的接触强度合格3.3.3轴的刚度校核 轴在垂直面内挠度为，在水平面为，转角为，则 3-20 3-21 3-22为轮齿齿宽在中间平面上的圆周力。为齿轮齿宽在中间面上的径向力。E为弹性模量，MpaI为惯性力矩，对于实心轴：d为轴的直径，花键处按平均直径a 、b为齿轮上作用力矩与支座A、B的距离L为支座间的距离轴的全挠度为 ； 3-23轴在垂直面和水平面挠度的允许值为f=0.050.10mm，f=0.100.15mm.全挠度0.2mm，齿轮所在平面的转角不应超过0.002rad。(1)第一轴刚度校核图3.4 输入轴受力弯曲变形1)如图3.4，对第一轴双联齿轮斜齿轮处进行刚度校核l=128mm a= 62mm b=66mm = 3-24 N 3-25N3-26所以 mm 3-20 合格 mm 3-21 合格 =0.0320.2mm 合格 3-23 3-22 合格2)如图3.4，对第一轴双联齿轮直齿轮处进行刚度校核l=128mm a= 66mm b=62mm = N 3-24 N 3-25 N 3-26所以 mm 3-20 合格 mm 3-21 合格 =0.0220.2mm 合格 3-23 3-22 合格（2） 第二轴刚度校核图3.5 输出轴受力弯曲变形1)如图3.5 对第二轴刚度校核l=164mm a= 95mm b=69mm = N 3-27 N 3-25 N 3-26所以 mm 3-20 合格 mm 3-21 合格 =0.0420.2mm 合格 3-23 3-22 合格3.3.4轴的强度校核在其作用下应力为 3-28式中： 3-29 3-30 ； 3-31 ； 3-32 W为抗弯截面系数（1）第一轴强度校核1） 见图3.4，双联齿轮处斜齿轮强度校核 3-30 =166.9 合格2）见图3.4，双联齿轮处直齿轮强度校核 3-30 3-31 =166.1 合格(2)第二轴强度校核见图3.5 3-30 3-31 =133.8 合格3.4材料的选择3.4.1齿轮材料的选择根据齿轮的失效形式，对齿轮材料的主要要求是：在循环应力和冲击载荷的作用下，有足够的弯曲强度：轮齿表层有足够的硬度和耐磨性；进过各种加工和热处理达到所需求的精度要求19。制造齿轮的材料主要是各种牌号的钢，其次是铸铁，在特殊情况下使用有色金属，粉末冶金以及某些非金属材料等。齿轮用钢可以分为锻钢和铸钢两大类。由于锻钢质量比铸钢质量好，所以，除非尺寸较大，结构较形式复杂不易锻造的情况下才使用铸钢 。用热处理的方法能够提高材料的机械性能，尤其是对提高齿面的承载能力有显著影响。按齿面硬度的不同，分为软齿面齿轮和应齿面齿轮：软齿面齿轮（齿面硬度小于等于350HBS）20这类齿轮的最终热处理是调质或正火，热处理后进行切齿。齿面硬度通常为160-286HBS。因为齿面硬度较低，故承载能力较低。但因为这类齿轮制造简单，成本低，所以广泛应用于对尺寸及重量都没有严格要求的一般机械设备中。由于小齿轮的工作较大齿轮繁重，所以小齿轮的齿面硬度应该比大齿轮的齿面硬度高一些，一般高20-50HBS单位硬度。硬齿面齿轮（齿面硬度大于350HBS）这类齿轮通常是在半精加工后进行齿面硬化的热处理。常用的热处理方法有淬火，表面淬火，渗碳淬火以及氮化等。齿面硬度一般为40-62HRC。热处理后齿面有变形，可以用研磨，磨削或刮削等精度加工方法加以消除。这类齿轮齿面硬度高，承载能力高，耐磨性好，适用于尺寸和重量有限制，以及重要机械设备中。铸铁的耐冲击和抗弯曲性能较差，主要用于制造低速和不重要的开式齿轮以及传递功率不打的齿轮。球墨铸铁的机械性能较高，有时可用来代替铸钢。对于告诉，小功率，精度不高以及传递运动未注的齿轮传动，有事用非金属材料（例如夹布胶木，尼龙，塑料等）制作齿轮18。本次设计的齿轮均采用45号钢铸齿轮。对于双联齿轮，采用45号钢调制处理。经查齿轮常用材料机械性能表，45号钢经调质到241-268HBS时，材料的抗拉强度极限为700MPa,屈服极限为410MPa。而本次设计中双联齿轮中斜齿轮的弯曲强度是105.02MPa,直齿轮的弯曲强度是371.67MPa。双联齿轮中的斜齿轮接触应力是131.105MPa，直齿轮接触应力是58.37MPa。所选用的材料完全能够满足设计的要求。对于小直齿轮，采用45号刚表面淬火处理。经查齿轮常用材料机械性能表，45号钢经过淬火后，硬度能够达到40-50HRC。材料的抗拉强度极限为750MPa，屈服强度极限为500MPa。经过计算，小齿轮弯曲强度为389.24MPa,接触应力为58.37MPa。所选用的材料完全能满足设计的要求18。3.4.2轴材料的选择轴在弯矩或转矩作用下产生的应力一般为变应力，轴的截面尺寸发生突然变化的的情况下还会产生应力集中，因此轴的主要失效形式是疲劳断裂。设计时，一般应进行疲劳强度校核。对于瞬间过载很大，应力性质接近于静应力的轴，可能产生塑性变形，还应按照最大载荷进行轴的强度校核。对于刚度要求高的轴，应进行刚度计算，对高速转动的轴或载荷作用周期性变化的轴，为防止共振，还要尽心提供稳定性计算21。轴的材料选择主要是根据轴的工作条件并考虑制造工艺等因素确定。轴的失效多数是疲劳引起的，故轴的材料应具有较高的强度及刚度，对应力集中的敏感性较低，同时还要考虑材料的来源，工艺性以及经济性等。对于与轴上零件有相对润滑的轴，还要求有良好的耐磨性。轴的常用材料为碳素钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制的圆钢和锻件。锻件的内部组织比较均匀，强度较好，故重要的轴以及大尺寸的轴或阶梯尺寸变化大的轴，应采用锻件。常用优质碳素钢有35，45，50钢，其中以45钢用的最多。这类材料的强度，塑性，与韧性等机械性能较好，一般经正火，调质处理，且材料来源方便，加工性好，经济性好，可用于一般或要求较高的轴。对于不重要或受载较小的轴可采用Q235A,Q275等普通碳素钢。本次设计中，一轴和二轴均采用45钢调质处理。通过查轴的常用材料及其主要机械性能知，材料的硬度在58-60HCR的轴，抗拉强度极限为637MPa，屈服强度极限为353MPa。经过计算，一轴强度为131.1MPa,二轴强度为137.1MPa。所选材料满足设计要求。3.4.3箱体材料的选择灰铸铁通常是指具有片状石墨的灰口铸铁，这中铸铁具有一定的机械性能、良好的铸造性能以及其它多方面的优良性能，因而在机械制造中业获得最广泛的应用。球墨铸铁和蠕墨铸铁一般是用稀土镁合金对铁液进行处理，以改善石墨形态，从而得到比灰铸铁有更高机械性能的铸铁。 球墨铸铁依照其基体和性能特点而分为六种：即铁素体（高韧性）球墨铸铁，珠光体（高强度）球墨铸铁，贝氏体（耐磨）球墨铸铁，奥氏体一贝氏体（耐磨）球墨铸铁，马氏体一奥氏体（抗磨）球墨铸铁及奥氏体（耐热、耐蚀）球墨铸铁。 蠕墨铸铁具有不同比例的珠光体铁素体基体组织。铸铁性能与其石墨的蠕化程度（蠕化率）及基体有关。在石墨蠕化良好条件下，珠光体蠕墨铸铁的强度和硬度较高，耐磨性强。适于制造耐磨零件，如汽车的刹车鼓等。而铁素体蠕墨铸铁的导热性较好，在高温作用下，不存在珠光体分解问题，组织较稳定，适用于制造在高温下工作、需要有良好的抗热疲劳能力、导热性的零件，如内燃机汽缸盖、进排气岐管等20。本次设计的箱体工作环境较差，需要承受高压，高热等恶劣的工作条件，所以采用球墨铸铁。3.5密封与润滑由于取力器直接与变速箱相连，所以润滑油不用特意选择，可以与取力器使用同样的润滑油是320抗氧防锈工业齿轮油。润滑方式是压力润滑。两个齿轮在啮合时产生类似于齿轮泵的功效，可以讲润滑油压入到取力器箱体内。高速轴的密封采用毛毡圈密封，其余部分使用密封圈密封22。第4章工艺过程设计4.1输入轴的加工工艺过程图4.1 输入轴表4.1大量生产取力器输入轴过程工序号工序内容设备说明10毛胚锻造锻床20热处理热处理设备消除内应力，提高切削性能30铣两端面，钻中心孔平端打孔机基准先行40粗车外圆，倒角车床外形尺寸尽快达到要求尺寸50清洗清洗机为中间检验做准备60中间检查检查外型尺寸是否到规格70半精车外圆专用车床提高精度80精车直径为35mm的两外圆专用车床提高精度90最终热处理热处理机提高力学性能100最终检验检验精度，公差是否达到要求110入库4.2输出轴加工工艺过程图4.2 输出轴表4.2大量生产取力器输出轴过程工序号工序内容设备说明10毛胚锻造锻床20热处理热处理设备消除内应力，提高切削性能30铣两端面，钻中心孔平端打孔机基准先行40粗车外圆，倒角车床外形尺寸尽快达到要求尺寸50清洗清洗机为中间检验做准备60中间检查检查外型尺寸是否到规格70半精车外圆专用车床提高精度80铣外花键铣床提高精度90拉削内花键拉床提高精度100精车外圆专用车床提高精度110最终热处理热处理机提高力学性能120最终检验检验精度，公差是否达到要求130入库4.3双联齿轮加工工艺过程图4.3 双联齿轮表4.3大量生产取力器双联齿轮过程工序号工序内容设备说明10毛胚锻造锻床20热处理热处理设备消除内应力，提高切削性能30粗车外圆以及端面车床作为粗基准40粗车内孔车床50精车内孔车床做为精基准60精车外圆，端面及槽专用车床用芯轴定位70钻5油孔钻床80清洗清洗机为中间检验做准备90中间检验检查外型尺寸是否到规格100滚齿滚齿机生成齿形110插齿插齿机生成齿形120齿部调制处理热处理机提高力学性能130最终检验检验精度，公差是否达到要求140入库4.4轴端盖的加工工艺过程图4.4 轴端盖表4.3大量生产取力器双联齿轮过程工序号工序内容设备说明10毛胚锻造锻床20铣平面铣床基准先行30铣外圆铣床达到尺寸要求40清洗清洗机为中间检验做准备50中间检验检查外型尺寸是否到规格60钻7通孔钻床70精铣直径为62的外圆端面铣床提高精度80最终检验清洗机检验精度，公差是否达到要求90入库结论本设计是对与CA1061K28L3型货车变数器相配的取力器的设计。根据设计的目的、方法和步骤，对取力器以及CA1061K28L3型货车取力器进行了调研，收集资料，然后汇总，进行设计计算，最后绘制装配图和零件图。对于本次设计做如下总结：1).汽车取力器设计中，齿轮的设计、轴的设计、轴承的设计是最主要内容。其中齿轮的设计中，齿轮各挡的齿数分配需要精心调整齿轮的齿数、螺旋角和变位系数才能获得比较好的结果。在分配齿数时，应多方面参考资料。力求获得理想的齿数分配。2).在布置总体结构时能够从多方面考虑，最后选择一个合适的总体结构方案，对于初次设计的学生来说是好的。3).取力器的轴的设计应考虑多方面因素，包括齿轮结构，花键标准、轴承标准、档圈标准等。结构设计之后，应对轴进行强度和刚度校核，如不满足，要重新设计；轴承也根据结构查机械设计手册选用。4)在设计过程中，对于拨叉总成以及操纵机构总成方面，因为时间精力有限，只是做了一个简单的说明，没有进行详细的计算，如果时间充裕，应当对这两方面的问题进行详细的计算与介绍。5)在加工工艺分析过程中，存在着加工工艺过程不够详细，编制方法不够经济等问题。这是需要改进的地方。6)对于绘图软件CAXA的应用不够熟练。参考文献1孙志礼.机械设计指导M . 东北大学出版社，20062王大全.汽车常用数据手册M . 北京：化工工业出版社，20063刘彦戎.汽车标准汇编 第四卷J . 中国汽车技术研究中心标准化所出版社，20004吴宗泽.机械设计实用手册 第二版 M. 北京：化学工业出版社，20035国家标准.渐开线圆柱齿轮承载能力计算方法M，GB3480-976赵金刚.专用车取力器的选型和配套应用S . 内江科技，20067施绍有.卡车底盘的取力器和上装的参数设定S . SERIAL LECTURES ，20088傅正勇.关于汽车取力器选型的几点建议S . 专用汽车，20049东风公司商用车公司市场销售总部.东风商用车车用取力器汇编M.湖北石堰：东风汽车变速箱有限公司，200610汽车工程手册（设计篇）M.人民交通出版社，200111刘涛.汽车设计M.北京:北京大学出版社，200712汽车百科全书编纂委员会.汽车百科全书M.北京：机械工业出版社，198913陈春林.车辆滚动轴承实用手册（EQ1141G型）M.北京：海军出版社，199814明平顺.汽车运输专用车辆M . 人民交通出版社，199815张明霞.专用汽车结构与设计M.金版电子出版社， 200816冯晋祥.专用汽车设计M .汽车电子书籍，200717张明.变位齿轮M.金版电子出版社，200718王丽.齿轮材料和热处理M.汽车电子书籍出版社，200819王济宁.齿轮加工工艺质量检测与通用标准全书M .金版电子出版社，200820沈莲.机械工程材料与设计选材M西安交通大学出版社，199621韩风鳞.粉末冶金汽车零件新进程M.金版电子出版社，200822马丽洁.防尘圈型式，沟槽，尺寸和公差J，200323赵跃进.精密机械设计基础.北京理工大学出版社M，200324刘春梅.CAXA计算机绘图M . 清华大学出版社，200725陈明.CAXA制造工程师M.北京航天大学出版社，200626刘昌丽.CAXA基础与实例教程M.电子工业出版社，200727李传禹.汽车产品图样及设计文件完整性M，QC/T3-199628朱锡全.汽车产品图样的基本要求M，QC/T1-199229U Kiencke and L Nielsen. Automotive Control Systems:For Engine,Driveline, and VehicleJ.Meas. Sci. Technol，200030J. S. Freeman.Design of Vehicle Power Transmission SystemsJ.Journal of Vibration and Acoustics，1995致谢我做的设计题目是CA1061K28L3型货车取力器取力器的设计。初面对这个题目时，我是一片迷茫，根本不知道取力器是什么东西，用在哪里。经过这半个学期的设计过程我能够详细的输出取力器的工作原理，所处整车布置得空间位置，它的主要的结构形式有哪几种，传力方式有什么。这就是我这半个学期做毕业设计的收获。当写下说明书最后一个字，画完图纸的最后一笔时，我心中是无限的激动与感慨。这是我设计出来的第一份作品，有点像我的第一个孩子。它从一个胚胎到最后的出生我付出了许多的心血。当然，我的毕业设计的完成不是我一个人的功劳。我首先要感谢的就是我的知道教师，XXX老师，没有他一次又一次的教育与批评提点，我的这个设计是无法完成的。其次，我还要感谢与我同一设计小组的同学，大家一起互相研究的时候，讨论问题的时候，都让我得到很多的灵感与收获。还要感谢的是同学的关心与家人的支持。没有他们做我的后方力量，让我全身心的投入毕业设计也是不可能顺利完成的。最后我要着重感谢的是我在实习单位工程师，他让我接触到许多的实际问题。给我的毕业设计提供了很多有意有价值的建议。另外，感谢学校给我这样一个学习的机会与平台，这次毕业设计将让我学到许多书本上没有的知识。为我以后的工作生活打下坚实的基础。创造一个良好的开端。附录1程序编程1齿轮校核程序Temax=700*103z1=22;z2=32;z3=25;y1=0.18; y2=0.18; y3=0.18; m1=4;m2=3;z=z2;zw=z1zzw=z3;kc=7;kcw=7kczw=7 ;y=y2;yw=y1yzw= y3;mn=m1;m=m2 m3;tg1=temax;tg2=temax*z2/z3;k1=1.65;%直齿轮k2=1. 5;%斜齿轮kf1=1.1;%主动齿轮kf2=0.9;%从动齿轮kt=2.0;%重合度系数aaaa=23.5;%螺旋角;bb=aaaa*pi/180;w=2.*Tg1.*cos(bb)*k2*kf2./(pi.*mn.3.*zw.*kcw*km.*y1)%w(1)ww=2.*Tg2.*kf1*k1./(pi.*m.3.*z.*kw*km.*y2)%w(2)wzw=2.*Tg2.*kf2*k1./(pi.*m.3.*zzw.*kzw*km.*y3)%w(3)E=2.01*105;a=22.5*pi/180;%aw=23.5*pi/180;dz=m.*z;dzw=mn.*zw;dzzw=m*zzw;db=m.*z;dbw=mn.*zw;dbzw=m*zzw;rz=0.5.*dz;rzw=0.5.*dzw;rzzw=0.5*dzzw;rb=0.5.*db;rbw=0.5.*dbw;rbzw=0.5*dbzzw;b=m.*kc;bw=mn.*kcw;bzw=m*kczw;wj=0.418.*sqrt(2.*Tg1*E./(rz*sin(a)/cos(bb).2.+(rb*sin(a)./cos(bb).2.*dz.*b) %j(2)wjzw=0.418.*sqrt(2.*Tg2*E./(rzzw*sin(a)/cos(bb).2.+(rbzw*sin(a)./cos(bb).2.*dzzw.*bzw) %j(3)wjw=0.418.*sqrt(2.*Tg2*E./(cosa*cosaw*(rzw*sin(a)/cos(bb).2.+(rbw*sin(a)./cos(bb).2.*dzw.*bw) )%j(1)2轴的校核程序Temax=700*103;d1=35;dm1=95.96;d2=35;dm2=75; ao=22.5*pi/180;an=22.5*pi/180;bbo=23.5*pi/180;i=1.25;11=128;L2=164;a1=62;b1=66;a2=66;b2=62;a3=95; b3=69;fn=2*Temax/dm1f2=2*Temax*tan(ao)/dm1f1=2*Temax*tan(ao)/(dm1*cos(bbo)fnn=2*Temax /dm1fn1=2*Temax*tan(ao)/(dm1*cos(bbo)fn2=0;fnz=2*Temax /(dm2*i)fnz1=2*Temax*tan(ao)/(i*dm2*cos(bbo)fnz2=0;Mg1=a12;Ms1=b12;Mg2=a22; Ms2=b22;Mg3=a32 ;Ms3=b32;I=pi*d4/64;E=2.1*105;M1=sqrt(mc12+ms12+tn12);M2=sqrt(mc22+ms22+tn12);M3=sqrt(mc32+ms32+tn22);mc1=f1*a1;mc2=fn1*a2;mc3=fnz1*a3;ms1=f2*a1;ms2=fn2*a2;ms3=fn3*a3;tn1=temax;tn2=temax/i;Fc1=f1*Mg1*Ms1/(3*E*I*l1);Fc2=fn1*Mg2*Ms2/(3*E*I*l1);Fc3=fnz1*Mg3*Ms3/(3*E*I*l2);Fs1=f2*Mg1*Ms1/(3*E*I*l1);Fs2=fn2*Mg2*Ms2/(3*E*I*l1);Fs3=fnz2*Mg3*Ms3/(3*E*I*l2);Fd1=f1*a1*b1*(b1-a1)/ (3*E*I*l1);Fd2=fn1*a2*b2*(b2-a2)/ (3*E*I*l1);Fd3=fnz1*a3*b3*(b3-a3)/ (3*E*I*l2);W1=32*M1/(pi*d13);W2=32*M2/(pi*d13);W3=32*M3/ pi*d23);附录2英文翻译TRANSMISSION TYPES AND OPERATIONTravel-speed-changing systems found in tractors vary considerably particularly with respect to the number of speeds, kinds of gears, and methods of shifting. Based on these factors, transmission types can be classified as (1) sliding spur gear, (2) constant-mesh with shifting collars, (3) Synchromesh, and (4) hydrostatic. Also with respect to changing speeds, it can be done manually with a hand-lever or automatically by hydraulic pressure. These variations will be explained in connection with the descriptions of different makes of tractor transmissions. In general, the smaller sizes of tractors, 20 to 40 PTO hp use simpler transmissions with fewer travel speeds, while the larger sizes have speeds ranging from six or eight to twelve or sixteen. In such cases, provision is made for shifting from the low-range to the high-range speeds or vice versa while the tractor is in motion, and without disengaging the master clutch and coming to a dead stop. These advantages, in turn, permit a closer and more convenient adjustment and a quicker response of power, torque, and tractive ability of the tractor to the specific drawbar-load conditions and requirements.Plain Spur-Gear Transmission Figure 18-7 illustrates the design and operation of the type of transmission originally used in earlier tractors and still used in some small, current models. As shown, the different speeds are obtained by sliding gears of a certain size into me h with others of another size. Reverse requires an additional single gear on a separate short shaft. The entire mechanism operates in an oil bath in a special housing. The bearings may be plain or antifriction type. The different speeds are obtained by a manually operated lever attached to certain gears in such a manner as to slide them into mesh with others that are stationary. These changes can only be made with the main clutch disengaged and the tractor stationary. Figure 18-8 shows a similar transmission used in a high-clearance row-crop tractor.Deere Horizontal Two-Cylinder Transmission Figure 18-9 shows a two-cylinder, horizontal engine equipped with a four-speed sliding gear transmission and spur-gear final drive for the axles and wheels.Allis-Chalmers Dual-Range Transmission The AUis-Chalmers dual-range (Fig. 18-10) consists of an eight-speed, constant-mesh unit with helical gears and shifting collars. A special double-unit, hand-lever-operated disk clutch that runs in oil has three positions: Low-range, High-range, and Neutral. The change from one range to the other can be made by means of this clutch and a hydraulic assist mechanism while the tractor is moving.Ford Dual-Power Transmission Figure 18-11 illustrates a manual shift transmission, which normally has eight forward speeds and two reverse speeds. However, if the tractor must operate at slower speeds and under heavier draft conditions, this transmission can be equipped with an optional gear assembly that will provide eight additional forward and four additional reverse speeds. The shift is made by a single lever without stopping the tractor. The travel speed is reduced, but the pulling power is increased to permit the handling of unexpected or difficult situations.Deere Hydraulic Hi-Lo Range Tractor Figure 18-12 is a six-cylinder, 80 hp tractor having a two-range transmission with twelve forward and three reverse speeds. Table 18-1 gives the travel speeds for each range.International Harvester 60 hp Tractor Figure 18-13 shows the complete power transmission train for an International Harvester 60 hp tractor having two travel speed ranges with four forward speeds for each one. This is a constant-mesh synchronized transmission. A Hi-Lo-Reverse range lever permits shifting between forward and reverse for shuttle-type operation on back-and-forth operations. The entire power train is pressure lubricated. The wet-disk brakes are hydraulic actuated and self-adjusting.Deere Four-Wheel-Drive Tractor Figure 18-14 illustrates the power train and transmission design for a four-wbeel-drive tractor. Power is first transmitted to two sets of primary master gears. These gears, in turn, transmit power to two sets of change-speed gears by which the differentravel speeds are obtained. These gears then transmit the power to the front and rear final-drive gears and axles. Hydraulically operated front and rear differential locks simultaneously lock both axles. Both locks are operated by a single foot pedal which can be engaged or disengaged on the go.Track-Type Tractor Transmissions The transmissions for the track-type tractors are not unlike those in wheel machines except that the steering mechanism is incorporated in them. That is, the ordinary wheel tractors propelled by the rear wheels and guided by means of the front wheels, whereas the conventional track-type tractor, having but two traction members, must be both propelled and guided through them.Caterpillar Transmission Figure 18-15 shows the change-gear set for the Caterpillar tractor. The power is transmitted to a countershaft by means of bevel gears; then, through two steering clutches located on this countershaft on each side of the bevel gear, to the spur-type final-drive gears; and then to the sprocket. Steering is accomplished through the multiple-dry-disk steering clutches; that is, by means of hand levers, either clutch can be disengaged, which obviously cuts off the power to that particular track and causes the tractor to make a turn. Each clutch is equipped with a foot-operated brake that acts on the outside of the clutch drum carrying the driven plates. If a quick, short turn is desired, not only is the clutch released but the brake for that particular clutch is actuated and the track movement virtually stopped on the one side. With all the power going to the other track, the machine obviously will turn very short. By pressing on both brakes at the same time, the machine can be stopped almost instantly. It should be noted that a differential is unnecessary in the Caterpillar transmission.Caterpillar Planetary Transmission Figure 18-16 shows a planetary transmission and power train for a track-type tractor. Power from the engine is first transmitted to the torque converter by the crankshaft, then to the planetary power-shift transmission. This unit consists of a certain number of planetary units that vary in size. Large clutch packs surround each gear set and engage with special hydraulic modulation for smooth, cushioned shifting. The clutch plates and gears are cooled by oil. For operations that do not require frequent direction changes this tractor can be equipped with a gear-type transmission. Hydrostatic Drives and Power Transmission The basic principles involved in the operation of hydrostatic drives are explained in Chap. 20. A hydrostatic drive mechanism consists essentially of two major units, namely, a positive displacement
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