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小型收割机变速箱设计-变速器类型【15张CAD图纸+PPT答辩稿+全套论文】【农业机械资料】

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小型 收割机 变速箱 设计 全套 cad 图纸 word 毕业论文 农业机械 资料
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摘要

  变速箱是由装在变速箱壳体内各轴上不同齿数的齿轮和操纵机构组成的。根据不同档位的需要将不同轴上不同齿数的齿轮啮合在一起,从而实现不同的传动比以此来实现变速,在变速箱中,齿轮,轴和操纵机构起着重要的作用。在设计的过程中主要各档传动比进行分配、计算,对各档齿轮齿数分配、计算,并对齿轮进行设计、计算,强度校核;对轴进行强度和刚度校核。变速箱的操纵机构设计包括选换挡机构设计和锁定机构设计两部分。选换挡机构包括操纵盖,拨叉,拨快,拨叉轴设计。锁定机构设计包括自锁机构设计,互锁机构设计和联锁机构设计。

关键字:齿轮; 轴 ;轴操纵机构; 锁定机构



Abstract
    The gearbox is mounted on the shaft by a different number of teeth of the gear in the gearbox housing and the operating mechanism thereof. According to different needs of different shaft type gear teeth engaged with the gear, in order to achieve the different gear ratios in order to achieve, in the gearbox, gear, shaft and plays an important role in the control mechanism. In the design process mainly allocated for each gear ratio, calculated on the number of teeth of each gear allocation, calculation, and gear design, calculation, strength check; strength and stiffness of the shaft checked. The design includes a transmission operating mechanism the shifting mechanism and a locking mechanism designed in two parts. The shifting mechanism includes manipulation cover, fork, dial fast, fork shaft design. The locking mechanism design includes self-locking mechanism design, mechanical design and interlocking interlocking mechanism design.
Key words: Gear    Axis  Manipulation of body          Locking mechanism



目录
前言 3
1  机械式变速器的概述及其方案的确定 4
1.1  变速器传动机构的结构分析与型式选择 4
1.1.1  档位数的确定 4
1.1.2  传动形式的确定 4
1.1.3  倒档的形式及布置方案 7
1.1.4  变速器操纵机构方案分析 9
1.2  变速器主要零件的方案分析 11
1.2.1  齿轮 11
1.2.2  轴的结构形式 11
1.2.3   换档结构型式 11
2   变速器整体性能参数的确定 12
2.1  档数和传动比 12
2.2  中心距 14
2.3  轴向尺寸 14
3  齿轮详细参数设计 15
3.1  齿轮参数 15
3.1.1  齿轮模数 15
3.1.2  齿形、压力角α、螺旋角β和齿宽b 16
3.1.3  各档齿轮齿数的确定 17
3.2  齿轮参数的详细计算及校核 20
3.2.1  选定齿轮类型、公差等级、材料、齿数及螺旋角 20
3.2.2  按齿面接触疲劳强度设计 20
3.2.2.1  确定设计公式中各参数 20
3.2.2.2 设计计算 21
3.2.3  按齿根弯曲疲劳强度设计: 22
3.2.3.1  确定公式中各参数 23
3.2.3.2  设计计算 24
3.2.2 几何尺寸计算 24
各齿轮参数表 25
4  变速器轴的设计计算 25
4.1  轴的结构及计算 25
4.1.1  轴的功用及设计要求 25
4.1.2  轴的结构形状 25
4.1.3  轴尺寸初选 28
4.1.3.1  轴的直径和长度估算与确定 28
4.1.4  轴的受力分析 29
4.1.5  轴的强度计算及校核 32
4.2  轴上花键的设计计算 35
5  同步器的设计 36
5.1 同步器的结构 36
5.2  同步环主要参数的确定 37
6  操纵机构 39
6.2  互锁装置 40
6.3  倒档锁装置 41
7  变速器轴承的选择 41
7.1  轴承的转速 41
7.2  轴承的受力分析 41
主要参考文献 45
结论 46
致   谢 47



前言

由于缺乏收割机变速系统的资料,又因为汽车变速系统与收割机变速系统原理一样,故本设计相关参数均选用越野汽车及拖拉机(主要为汽车)。
变速器和发动机相接,是驱动系统力矩转换器 - 传动机构。由两部分组成的传输和转向机构。大多数汽车都配备了数前进档变速器的改变发动机转矩和转速,齿轮传动车辆系统。当离合器接合时,通过从所述输入轴的发动机转矩接收到的传输,转矩,然后通过一组齿轮传送,或者增加或直接传递到从动产生最终扭矩变速器输出轴间接地连接到所述驱动轮旋转,以适应汽车起步,加速,行驶和道路的障碍,以克服对不同行驶条件和驱动轮的牵引力的速度的不同要求。此外,该传输也可以应用到在汽车中的反向驱动和起动发动机和车辆滑行或停止发动机与传动系保持分开;必要时,应在输出功率。从现在市场上不同车型所配置的变速器来看,主要分为如下五大类:
一、手动变速器(MT)
二、自动变速器(AT)
三、手动/自动变速器(AMT)
四、无级变速器(CVT)
五、双离合变速器(DCT)
而我此次设计为手动变速器(AT)。相关参数如下:
档位数:5档+R档
主减速比:5.2(由于收割机工作环境比较恶劣本设计选取了较大的主减速比)
发动机型号:JX493ZLQ3LQ3
最大功率:15.7kw/21马力
最大功率转速:3000r/min              
满载重量:1500kg(其中裸重约1200kg)


内容简介:
小型收割机之变速箱设计 答辩人 刘强专业 农机1001班学号 20100965 指导老师 严霖元教授 目录 制图 各零件的设计计算及选取 变速器的结构分析与型式选择 变速器结构分析与型式选择 档位的确定 一 二 三 四 传动形式确定 倒档方案确定 操纵方案分析 档位确定 综合考虑换挡的方便性以及提高发动机 的功率利用效率 汽车的燃料经济性选 用5 R档位 R 五 根据收割机的割幅及工作效率和查标准标准公比得各档传动比 特点 中间轴式变速器传动方案的共同特点是 1 设有直接挡 2 一挡有较大的传动比 3 挡位高的齿轮采用常啮合齿轮传动 挡位低的齿轮 一挡 可以采用或不采用常啮合齿轮传动 4 除一挡以外 其他挡位采用同步器或啮合套换挡 5 除直接挡以外 其他挡位工作时的传动效率略低 两轴式变速器 传动形式的确定 中间轴式变速器 两轴式变速器有结构简单 轮廓尺寸小 布置方便 中间挡位传动效率高和噪声低等优点 两轴式变速器不能设置直接挡 一挡速比不可能设计得很大 传动形式的确定 传动简图 考虑到收割机应有较大的一档传动比且中间轴式变速箱采用啮合套和同步器换挡 换挡比较平稳所以这里悬着中间轴变速器 倒档方案的确定 常用结构方案 方案a 在前进档的传动路线中 加入一个传动 使结构简单 但齿轮处于正负交替对称变化的弯曲应力状态下工作 此方案广泛用于轿车和轻型货车的四档全同步器式变速器中 方案b 此方案的优点是可以利用中间轴上一档齿轮 因而缩短了中间轴的长度 但换档时两对齿轮必须同时啮合 致使换档困难 某些轻型货车四档变速器采用此方案 方案c 此方案能获得较大的倒档传动比 突出的缺点是换档程序不合理 方案d 此方案针对前者的缺点作了修改 因而经常在货车变速器中使用 方案e 此方案中 将中间轴上一档和倒档齿轮做成一体其齿体 宽加大 因而缩短了一些长度 方案f 此方案中 采用了全部齿轮副均为常啮合齿轮 换档方便 这也是此次设计所采用的方案 方案g 为了充分利用空间 缩短变速器轴向长度 有些货车采用此方案 其缺点是一档和倒档得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 一般3 4 5 6 7五种方案用于五档变速器 1 变速器操纵机构的功用是保证各档齿轮 啮合套或同步器移动规定的距离 以获得要求的档位 而且又不允许同时挂入两个档位 2 设计变速器操纵机构时 应该满足的基本要求1 要有锁止装置 包括自锁 互锁和倒档锁 2 要使换档动作轻便 省力 以减轻驾驶员的疲劳强度 3 应使驾驶员得到必要的手感 3 换档位置设计操纵机构首先要确定换档位置 换档位置的确定主要从换档方便考虑 为此应该注意以下三点 1 按换档次序来排列 2 将常用档放在中间位置 其它档放在两边 3 为了避免误挂倒档 往往将倒档安排在最靠边的位置 根据齿轮和同步器的分布进行安排 一般放在和一档同一排或是与5档同一排 操纵方案分析 各零件设计计算 齿轮的设计 同步器设计 轴的设计 轴承的选择 操纵机构 齿轮的设计 按齿根弯曲强度设计 按齿面接触强度设计 选定齿轮类型精度等级 材料及齿数 计算几何尺寸 输入轴 输出轴 中间轴 轴的设计 哪个是俺老孙的金箍棒 轴承选择 对于一轴的最大轴向力为2137 2N 配合处直径为40mm对于二轴的最大轴向力是档变速箱工作在一档的时候最大轴向力为2905 3N对于中间轴 当变速箱处于五档工作时 所承受的轴向力最大4860N 61908号深沟球轴承16006号深沟球轴承左端选用61907号深沟球轴承右端选用16006号深沟球轴承变速器第二轴上常啮合齿轮与第二轴之间采用滚针轴承 同步器设计 工作原理是 换档时 沿轴向作用在啮合套上的换档力 推啮合套并带动定位销和锁环移动 直至锁环锥面与被接合齿轮上的锥面接触为止 之后 因作用在锥面上的法向力与两锥面之间存在角速度差 致使在锥面上作用有摩擦力矩 它使锁环相对啮合套和滑块转过一个角度 并滑块予以定位 接下来 啮合套的齿端与锁环齿端的锁止面接触 使啮合套的移动受阻 同步器在锁止状态 换档的第一阶段结束 换档力将锁环继续压靠在锥面上 并使摩擦力矩增大 与此同时在锁止面处作用有与之方向相反的拨环力矩 齿轮与锁环的角速度逐渐靠近 在角速度相等的瞬间 同步过程结束 完成换档过程的第二阶段工作 之后 摩擦力矩随之消失 而拨环力矩使锁环回位 两锁止面分开 同步器解除锁止状态 接合套上的接合齿在换档力的作用下通过锁环去与齿轮上的接合齿啮合 完成同步换档 1 9 变速器齿轮2 滚针轴承3 8 结合齿圈4 7 锁环 同步环 5 弹簧6 定位销10 花键毂11 结合套 操纵机构 变速器操纵机构应满足如下主要要求 1 换挡时只能挂入一个挡位 2 换挡后应使齿轮在全齿长上啮合 3 防止自动脱挡或自动挂挡 4 防止误挂倒挡 6 换挡轻便 自锁工作示意图 互锁工作示意图 倒档锁 制图 零件图 装配图 毕业不说再见好吗 Thankyou 收割机变速箱毕业设计 JIANGXI AGRICULTURAL UNIVERSITY本 科 毕 业 论 文(设 计)题目: 小型收割机变速箱 学 院: 工学院 姓 名: 刘强 学 号: 20100965 专 业: 农业机械化及其自动化 年 级: 2010级 指导教师: 严霖元职 称:教授 二0一四 年 五 月摘要 变速箱是由装在变速箱壳体内各轴上不同齿数的齿轮和操纵机构组成的。根据不同档位的需要将不同轴上不同齿数的齿轮啮合在一起,从而实现不同的传动比以此来实现变速,在变速箱中,齿轮,轴和操纵机构起着重要的作用。在设计的过程中主要各档传动比进行分配、计算,对各档齿轮齿数分配、计算,并对齿轮进行设计、计算,强度校核;对轴进行强度和刚度校核。变速箱的操纵机构设计包括选换挡机构设计和锁定机构设计两部分。选换挡机构包括操纵盖,拨叉,拨快,拨叉轴设计。锁定机构设计包括自锁机构设计,互锁机构设计和联锁机构设计。关键字:齿轮; 轴 ;轴操纵机构; 锁定机构Abstract The gearbox is mounted on the shaft by a different number of teeth of the gear in the gearbox housing and the operating mechanism thereof. According to different needs of different shaft type gear teeth engaged with the gear, in order to achieve the different gear ratios in order to achieve, in the gearbox, gear, shaft and plays an important role in the control mechanism. In the design process mainly allocated for each gear ratio, calculated on the number of teeth of each gear allocation, calculation, and gear design, calculation, strength check; strength and stiffness of the shaft checked. The design includes a transmission operating mechanism the shifting mechanism and a locking mechanism designed in two parts. The shifting mechanism includes manipulation cover, fork, dial fast, fork shaft design. The locking mechanism design includes self-locking mechanism design, mechanical design and interlocking interlocking mechanism design.Key words: Gear Axis Manipulation of body Locking mechanism目录前言31 机械式变速器的概述及其方案的确定41.1 变速器传动机构的结构分析与型式选择41.1.1 档位数的确定41.1.2 传动形式的确定41.1.3 倒档的形式及布置方案71.1.4 变速器操纵机构方案分析91.2 变速器主要零件的方案分析111.2.1 齿轮111.2.2 轴的结构形式111.2.3 换档结构型式112 变速器整体性能参数的确定122.1 档数和传动比122.2 中心距142.3 轴向尺寸143 齿轮详细参数设计153.1 齿轮参数153.1.1 齿轮模数153.1.2 齿形、压力角、螺旋角和齿宽b163.1.3 各档齿轮齿数的确定173.2 齿轮参数的详细计算及校核203.2.1 选定齿轮类型、公差等级、材料、齿数及螺旋角203.2.2 按齿面接触疲劳强度设计203.2.21 确定设计公式中各参数203.2.2.2设计计算213.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计:223.2.3.1 确定公式中各参数233.2.3.2 设计计算243.2.2几何尺寸计算24各齿轮参数表254 变速器轴的设计计算254.1 轴的结构及计算254.1.1 轴的功用及设计要求254.1.2 轴的结构形状254.1.3 轴尺寸初选284.1.3.1 轴的直径和长度估算与确定284.1.4 轴的受力分析294.1.5 轴的强度计算及校核324.2 轴上花键的设计计算355 同步器的设计365.1 同步器的结构365.2 同步环主要参数的确定376 操纵机构396.2 互锁装置406.3 倒档锁装置417 变速器轴承的选择417.1 轴承的转速417.2 轴承的受力分析41主要参考文献45结论46致 谢47前言由于缺乏收割机变速系统的资料,又因为汽车变速系统与收割机变速系统原理一样,故本设计相关参数均选用越野汽车及拖拉机(主要为汽车)。变速器和发动机相接,是驱动系统力矩转换器 - 传动机构。由两部分组成的传输和转向机构。大多数汽车都配备了数前进档变速器的改变发动机转矩和转速,齿轮传动车辆系统。当离合器接合时,通过从所述输入轴的发动机转矩接收到的传输,转矩,然后通过一组齿轮传送,或者增加或直接传递到从动产生最终扭矩变速器输出轴间接地连接到所述驱动轮旋转,以适应汽车起步,加速,行驶和道路的障碍,以克服对不同行驶条件和驱动轮的牵引力的速度的不同要求。此外,该传输也可以应用到在汽车中的反向驱动和起动发动机和车辆滑行或停止发动机与传动系保持分开;必要时,应在输出功率。从现在市场上不同车型所配置的变速器来看,主要分为如下五大类:一、手动变速器(MT)二、自动变速器(AT)三、手动/自动变速器(AMT)四、无级变速器(CVT)五、双离合变速器(DCT)而我此次设计为手动变速器(AT)。相关参数如下:档位数:5档+R档主减速比:5.2(由于收割机工作环境比较恶劣本设计选取了较大的主减速比)发动机型号:JX493ZLQ3LQ3最大功率:15.7kw/21马力最大功率转速:3000r/min 满载重量:1500kg(其中裸重约1200kg)履带驱动轮直径为400mm假定收割机没小时收割2.5公顷水稻,算得工作速度为0.52m/s1 机械式变速器的概述及其方案的确定 为适应收割机在各种条件下阻力变化的要求,使其可以在各种条件下工作,所以在传动系中,采用了可以改变转速比和传动转矩比的装置,即变速器。变速器不但可以扩大发动机传到驱动车轮上的转矩和转速的变化范围,以适应收割机在各种条件下行驶的需要,而且能在保持发动机转动方向不变的情况下,实现倒车,还能利用空挡暂时地切断发动机与传动系统的动力传递,使发动机处于怠速运转状态。变速器结构方案的确定,变速器由传动机构与操纵机构组成。变速器的基本设计要求:1)保证汽车有必要的动力性和经济性。2)设置空挡,用来切断发动机的动力传输。3)设置倒挡,使汽车能倒退行驶。4)设置动力输出装置。5)换挡迅速、省力、方便。6)工作可靠。变速器不得有跳挡、乱挡及换挡冲击等现象发生。7)变速器应有高的工作效率。8)变速器的工作噪声低。除此之外,变速器还应当满足轮廓尺寸和质量小、制造成本低、维修方便等要求。 1.1 变速器传动机构的结构分析与型式选择1.1.1 档位数的确定 这里有与CVT变速箱相比水平,其结构简单,价格低廉制造,具有高传输效率( = 0.96 0.98 ) ,所以各种车辆得到广泛应用。首先,设计应根据传输条件和要求的传动比,每个文件的数目的齿轮传动比,收割机的范围,因为它们提供动力汽车的燃料经济性,并有一大直接影响测定。低齿轮比的传动比范围内是可移动的与高变速比的范围为大于。目前,汽车变速比在3.0至4.5的范围内;轻型卡车和客车上的5.0-8.0通用;拖拉机越野车10.0 20.0 。比。汽车行驶的道路条件下比在汽车发动机的功率和质量更多样化的要小,质量则发送通常情况下,有4个,与前进档5速变速器;重型卡车和重型越野汽车是一个多速变速器,前进数齿轮可达6 16甚至20 。增加可用的传动齿轮的数量,从而提高发动机的功率利用效率,该车的燃油经济性和平均车速,可以提高运输车辆的工作效率,降低运输成本。然而,当手动机械控制机构,以达到快速移无声超过五前进档变速器是困难的。因此,直接操作的传动齿轮的数量的上限为5个文件。超过五个前进速度将复杂的控制机制,或者需要安装一个独立的操纵变速机构,后者仅适用于某些驾驶条件。的发送电平的和所选择的传输方案传输效率,副电力传输的数量,包括齿轮,速度,功率传输的制造精度,润滑系统,齿轮壳体部分和所述轴的有效性,和类似物,和刚性。1.1.2 传动形式的确定在3轴手动变速器和双螺杆传输是使用最广泛的。在图1-1中,第一轴齿轮与所述齿轮相对应的中间轴,分别接合第二轴齿轮常啮合,并且所述第一和第二轴示出三轴式变速器是同心的。第一和第二转矩传递轴直接连接到该文件被直接调用。在这种情况下,齿轮,轴承和中间轴不执行,并且所述第一,第二轴传递转矩。因此,高效率的直接档传输,磨损和噪音是最小的,这是三轴变速器的主要优点。为了通过两对齿轮传递扭矩所需的其他前进档。因此。距离下有小的情况下(即影响传输大小的重要参数),仍然可以得到一个大齿轮比的齿轮中心,这是三个轴传动的另一个优势。其缺点是:除直接档外其他档位传输效率下降在手动变速箱中三轴式和两轴式变速器得到的最广泛的应用。 图1-1 轿车中间轴式四档变速器1 第一轴;2第二轴;3中间轴图片来源:百度图片如图1-2所示的两轴传动。与三轴变速器相比,其结构简单,紧凑,除了相互传输效率和低噪音的最引人注目以外的文件。多车前轮驱动与前置发动机布局,因为这样的安排使得电动车 - 变速器的紧凑型轿车操控性还是不错的,质量可以通过6 调低至10 。两轴变速器处于这种布置传动系统方便和简单的结构。如图所示,第二轴形成一体的主驱动齿轮减速(即输出轴)的2轴传动,当发动机主伞齿轮减速机或双可用齿轮的垂直位置;时当圆柱齿轮是可用的,从而简化了制造工艺并降低成本横置发动机。除了常见的反向滑动齿轮(正齿轮) ,其他文件都用在常啮合斜齿轮;安装在所述第二多轴线,这是由于活性齿轮的一个文件的小尺寸的文件同步,同步加载有困难;而高端的同步,也可安装在第一轴的后端,如图所示。 图1-2 两轴式变速器1 第一轴;2第二轴;3同步器图片来源:百度图片由于所设计的为小型收割机,因此采用中间轴式变速器。图1-3图1-3看到几个常见的五速变速箱中间轴式传输方案。它们的共同特点是:在相同的行中的第一和第二轴的传输轴,它们是由离合器连接将获得直接档。使用直接档,齿轮和轴承和齿轮箱的副轴不加载,通过所述第一轴和第二轴直接输出的传输,并且传输效率高的传输,最高可达90 ,低噪音,和齿轮的磨损减少发动机扭矩因为直接驱动齿轮的利用率的轴承比其它更高,从而增加了传输的使用寿命;在其他前进档正常工作时,电力传输需要穿过第一轴布置,中间轴和第二轴2的齿轮传动装置,从而在中间传动轴和所述第二轴(中心距离)之间的距离不的条件下,仍然存在一个大的变速比;高齿轮常啮合齿轮传动齿轮,低速齿轮的齿轮(齿轮),可以使用或不使用常啮合齿轮传动装置中使用;传输方案中,除了大多数文件比的齿轮变速机构,或两者同步换档离合器等的,少数人的结构也用于同步的文件或离合器换档,以及每个文件的同步离合器或在大多数情况下,下载的所述第二轴线。除了再次工作时,直接档传动效率以外的其他档位略低中间轴变速器,这是它的缺点。在相同条件下的文件的数量,主要是在各中间轴传动齿轮常不同的方式的数量和转向齿轮传动方式。在图1- 3a中所示,除了一个程序,反向滑动齿轮变速用直齿,该文件的其余部分是常啮合齿轮。图1 -4b、c、d各在前进档中所示的实施例中始终与该齿轮啮合;图中所示的方案1 -4d扭转和安装在后副柜位布置除了可以提高轴的刚度,减少齿轮磨损,降低运转噪音,而且也不需要在过载条件下超速传输,很容易形成只有四个前进档的变速箱。1.1.3 倒档的形式及布置方案倒档使用率不高,常采用直齿滑动齿轮方案换入倒档。为实现传动有些利用在前进档的传动路线中,加入一个中间传动齿轮的方案,也有利用两个联体齿的方案。图1-3常见的倒档结构方案有以下几种:图1-3为常见的倒挡布置方案。图1-3b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1-3c方案能获得较大的倒挡传动比,缺点是换挡程序不合理。图1-3d方案对1-3c的缺点做了修改。图1-3e所示方案是将一、倒挡齿轮做成一体,将其齿宽加长。图1-3f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。为了缩短变速器轴向长度,倒挡传动采用图1-3g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。1.1.4 变速器操纵机构方案分析1、变速器操纵机构的功用是保证各档齿轮、啮合套或同步器移动规定的距离,以获得要求的档位,而且又不允许同时挂入两个档位。2、设计变速器操纵机构时,应该满足的基本要求1).要有锁止装置,包括自锁、互锁和倒档锁;2).要使换档动作轻便、省力,以减轻驾驶员的疲劳强度;3).应使驾驶员得到必要的手感。3、换档位置设计操纵机构首先要确定换档位置。换档位置的确定主要从换档方便考虑。为此应该注意以下三点:1).按换档次序来排列 ;2).将常用档放在中间位置,其它档放在两边;3).为了避免误挂倒档,往往将倒档安排在最靠边的位置,根据齿轮和同步器的分布进行安排,一般放在和一档同一排或是与5档同一排。综合考虑,本次设计采用五档三轴中间轴式,全同步器啮合。全部为斜齿轮常啮合传动,前进档均采用滑块式同步器换档,换档机构适宜远距离操纵及地板式直接操纵。传动简图如下: 图1-41.2 变速器主要零件的方案分析变速器的设计方案必需满足使用性能、制造条件、维护方便及三化等要求。在确定变速器结构方案时,也要考虑齿轮型式、换档结构型式、轴承型式、润滑和密封等因素。1.2.1 齿轮本次设计的齿轮采用的是斜齿轮传动,与直齿圆柱齿轮相比,斜齿圆柱齿轮的使用寿命比较长,而且工作时噪声低;但它的不足是是制造时比较复杂,而且有工作时有轴向力。但是,在本设计中由于倒档采用的是常啮合方案,因此倒档也采用斜齿轮传动方案,均采用斜齿轮传动。1.2.2 轴的结构形式 轴的机构主要取决于轴在机器中的安装位置及形式;轴上安装的零件类型、尺寸、数量以及和轴联接的方式;载荷的性质、大小、方向以及分布情况;轴的加工工艺等。综合考虑这些情况故本设计采用阶梯轴,两端用轴承与箱体联接,并根据零件的安装润滑等方面需要进行轴肩,卡环槽、退刀槽的加工。1.2.3 换档结构型式换档结构分为直齿滑动齿轮、啮合套和同步器三种。滑动直齿圆柱齿轮换挡的特点是结构简单,紧凑,但由于移不轻,当移位的牙齿,造成早期损坏齿轮端面有很大的影响,可能会滑出齿轮花键磨损,噪音后容易引起等原因,谁开始的文件时,反向很少被使用以外。接合所述换档模式通常用于与螺旋齿轮。由于常啮合的齿轮,从而减少噪音和动态负荷,以提高齿轮的强度和寿命。有被分成齿接合离合器和啮合的外齿,这取决于所选的结构布置,如果空间允许,使用齿轮型组合,以减少轴向尺寸副的内齿轮。结合套换档结构简单,但不能完全消除换挡冲击,目前经常在要求不高的位置使用。使用同步器换挡换挡时从影响担保,从而使齿轮强度得以充分发挥,并操纵轻便,缩短了换挡时间,从而提高了汽车的加速,经济性和驾驶安全性,此外,也有利于这种的操作自动化的类型。它的缺点是结构复杂,制造精度要求高,增加的轴向尺寸,铜的同步环中的较短的使用寿命。目前,已广泛应用于各类同步传输。在这个设计中,锁被用在铜材料同步环,同步是同步依赖于摩擦。但它可以保证以啮合在与齿圈接触的联接套筒花键不能达到同步之前,以避免冲击和从齿间结构产生的噪声。同步器的结构如图1-10所示:图1-4 锁环式同步器l、4同步环;2同步器齿鼓;3接合套;5弹簧;6滑块;7止动球;8卡环;9输出轴;10、11齿轮2 变速器整体性能参数的确定2.1 档数和传动比近年来,为了倡导低碳生活,变速器的档数有增加的趋势。因此本设计采用5+R个档位。 选择最低档传动比时,应根据汽车最大爬坡度、驱动轮与路面的附着力、汽车的最低稳定车速以及主减速比和驱动轮的滚动半径等来综合考虑、确定。 拖拉机基本不爬坡,而且爬陡坡时车速不高,所以空气阻力可忽略,则最大驱动力用于克服轮胎与路面间的滚动阻力及爬坡阻力。所以有 则由最大爬坡度要求的变速器档传动比为 (2-1)式中 m-汽车总质量; g-重力加速度; max-道路最大阻力系数; rr-驱动轮的滚动半径; Temax-发动机最大转矩; i0-主减速比; -汽车传动系的传动效率。根据驱动车轮与路面的附着条件 求得的变速器I档传动比为: (2-2)式中 G2-汽车满载静止于水平路面时驱动桥给路面的载荷; -路面的附着系数,计算时取=0.50.6。由已知条件:满载质量 1500kg; rr=200mm; Te max=50Nm; i0=5.4 =0.95。根据公式(2-2)可得:igI =5.8超速档的的传动比一般为0.70.8,本设计取五档传动比ig=0.75。中间档的传动比理论上按公比为: (2-3)的等比数列,实际上与理论上略有出入,因齿数为整数且常用档位间的公比宜小些,另外还要考虑与发动机参数的合理匹配。根据上式可的出:=1.667 该设计的变速箱的各档传动比如下表:档位12345R传动比5.83.47210.755.002.2 中心距 中心距对变速器的尺寸及质量有直接影响,在选择中心距的时候、我们应该考虑齿轮是否有足够的强度。三轴式变速器的中心距A(mm)可根据对已有变速器的统计而得出的经验公式初定: (2-4)式中 K A-中心距系数取11;=0.96TI max -变速器处于一档时的输出扭矩:TI max=Te max igI 故可得出初始中心距A=71.8mm,齿轮进行变位。2.3 轴向尺寸变速器的横向外形尺寸,可根据齿轮直径以及倒档中间齿轮和换档机构的布置初步确定。轿车四档变速器壳体的轴向尺寸3.03.4A。货车变速器壳体的轴向尺寸与档数有关: 四档(2.22.7)A 五档(2.73.0)A 六档(3.23.5)A当变速器选用常啮合齿轮对数和同步器多时,中心距系数KA应取给出系数的上限。为检测方便,A取整。本次设计采用5+1手动挡变速器,其壳体的轴向尺寸是371.8mm=215.4mm,变速器壳体的最终轴向尺寸应由变速器总图的结构尺寸链确定。3 齿轮详细参数设计3.1 齿轮参数3.1.1 齿轮模数 齿轮模数是一个重要参数,并且影响它的选取因素又很多,如齿轮的强度、质量、噪声、工艺要求等。应该指出的,选取齿轮模数时一般遵守的原则是:在变速器中心距相同的条件下,选取较小的模数,就可以增加齿轮的齿数,同时增加齿宽可使齿轮啮合的重合度增加,并减少齿轮噪声,所以为了减少噪声应合理减小模数,同时增加齿宽;为使质量小些,应该增加模数,同时减小齿宽;从工艺方面考虑,各档齿轮应该选用一种模数,而从强度方面考虑,各档齿轮应有不同的模数;变速器低档齿轮应选用大些的模数,其它档位选用另一种模数。结合本设计的具体情况查文献2,3-3可知:一档齿轮初选=2.75mm;其它档位初选mm。同步器和啮合套的接合大都采用渐开线齿形。由于制造工艺上的原因,同一变速器中的结合套模数都去相同,轿车和轻型货车取23.5。本设计取2.53.1.2 齿形、压力角、螺旋角和齿宽b汽车变速器齿轮的齿形、压力角、及螺旋角按表3-1选取。表3-1 项目 车型 齿形压力角螺旋角轿车 高齿并修形的齿形14.5,15,1616.525- 45一般货车 GB1356-78规定的标准齿形2020- 30重型车同上低档、倒档齿轮 22.5,25小螺旋角压力角较小时,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。由于收割机工作环境复杂且需要承载水稻故在本设计中变速器齿轮压力角取20,啮合套或同步器取30;斜齿轮螺旋角取30。 应该注意的是选择斜齿轮的螺旋角时应力求使中间轴上是轴向力相互抵消。为此,中间轴上的全部齿轮一律去右旋,而第一轴和第二轴上的的斜齿轮去左旋,其轴向力经轴承盖由壳体承受。 通常根据齿轮模数的大小来选定齿宽: 直齿 b=(4.58.0)m,mm斜齿 b=(6.08.5)m,mm 第一轴常啮合齿轮副齿宽的系数值可取大一些,使接触线长度增加,接触应力降低,以提高传动的平稳性和齿轮寿命。3.1.3 各档齿轮齿数的确定 在初选了中心距、齿轮的模数和螺旋角后,可根据预先确定的变速器档数、传动比和结构方案来分配各档齿轮的齿数。下面结合本设计来说明分配各档齿数的方法。1. 确定一档齿轮的齿数由于一档传动比为: 为了确定Z1和Z10的齿数,先求其齿数和: (2-8) 其中 A =71.8、m=2.75,所以: 当汽车三轴式的变速器时,则,此处取=14,则可得出=38上面根据初选的A及m计算出的可能不是整数,将其调整为整数后,从式(2-8)看出中心距有了变化,这时应从及齿轮变位系数反过来计算中心距A,再以这个修正后的中心距作为以后计算的依据。这里修正为52则根据式(2-8)反推出A=72。 2. 确定常啮合齿轮副的齿数由式(2-7)求出常啮合齿轮的传动比 (2-9) 由已知得=2.137 而常啮合齿轮的中心距与一档齿轮的中心距相等 (2-10)由此可得: (2-11)而根据已求得的数据可计算出: 。 与联立可得:、=16。则根据式(2-7)可计算出一档传动比: =5.77 3. 确定其他档位的齿数二档传动比 (2-12) 所以: 对于斜齿轮, 故有: 联立得:。按同样的方法可分别计算出:三档齿轮:,四档齿轮:,五档齿轮: 确定倒档齿轮的齿数一般情况下,倒档传动比与一档传动比较为接近,在本设计中倒档传动比取5.0。中间轴上倒档传动齿轮的齿数比一档主动齿轮10略小,取。而通常情况下,倒档轴齿轮取2130,此处取=29。由 (2-14)可计算出。故可得出中间轴与倒档轴的中心距:59mm 而倒档轴与第二轴的中心距: (2-16) 3.2 齿轮参数的详细计算及校核3.2.1 选定齿轮类型、公差等级、材料、齿数及螺旋角1) 类型选择 根据题目要求,选用斜齿圆柱渐开线齿轮传动(常啮合齿轮采用直齿圆柱齿轮);2) 精度选择 变速箱为精密传动,速度较高,故选用3级精度;3) 材料选择 小齿轮 (40Cr)调质处理 硬度为280HBS大齿轮 (45号钢)调质处理 硬度为240HBS两者材料硬度差为40HBS4) 齿数;5) 初选螺旋角=30。3.2.2 按齿面接触疲劳强度设计3.2.21 确定设计公式中各参数1)初选载荷系数Kt=1.62)小齿轮传递的转矩 3)由第八版机械设计(濮良贵版)表10-7选取齿宽系数 4)计算应力循环次数N(假设该变速器工作时间为五年,每年工作4个月,每月按30天计算,每天工作8小时)N4=60njLh=6030001(54308)=8.64108(次) N7=N4/2.1=4.11108(次) 所以由第八版机械设计(濮良贵版)图10-19可得接触疲劳寿命系数:KHN4=1.05;KHN7=1.15)确定齿轮疲劳强度极限按齿面硬度由第八版机械设计(濮良贵版)图10-21可得齿轮4的齿轮疲劳强度极限为:;齿轮7为:6)计算接触疲劳许用应力失效概率为0.0001,查1表6.5取安全系数S=1.5,得 所以 7)第八版机械设计(濮良贵版)图10-30选取区域系数ZH=2.2 8)第八版机械设计(濮良贵版)图10-26查得端面重合度: 9) 第八版机械设计(濮良贵版)表10-6查得材料的弹性影响系数 3.2.2.2 设计计算试算小齿轮分度圆直径d1t由计算公式得: 1)计算圆周速度v 2)计算齿宽b,齿高h及模数mnt 3)计算纵向重合度 4)计算载荷系数K根据,3级精度,由机械设计(第八版)图10-8查得动载系数由机械设计(第八版)表10-3查得由机械设计(第八版)表10-2查得使用系数由机械设计(第八版)表10-13查得 接触强度载荷系数3)计算分度圆直径按实际的载荷系数校正所算得的分度圆直径,得, 4)计算模数mn 3.2.3 按齿根弯曲疲劳强度设计:按照课本式(10-27): 3.2.3.1 确定公式中各参数1)由图10-20c查得 大、小齿轮的弯曲疲劳强度极限2)由12-8取弯曲疲劳寿命系数,3)计算弯曲疲劳许用应力取弯曲疲劳安全系数,得4)计算载荷系数K。 根据,从图10-28查得螺旋角影响系数 5)计算当量齿数 查齿形系数及应力校正系数:由表10-5查得 计算大、小齿轮的 并加以比较 (大齿轮的数值较大)故取大齿轮数值。3.2.3.2 设计计算故取模数3即可满足弯曲强度也可满足疲劳强度3.2.2 几何尺寸计算1)计算中心距a 2)重新计算螺旋角 3)计算大小齿轮的分度圆直径: 4)齿宽: 由于齿轮较多,且设计方法大同小异,所以这里也就不再累述,现将计算值以表格的形式列出,如下表所示各齿轮参数表齿数模数压力角螺旋角/方向分度圆直径mm齿宽mm变位系数mm二/13632030/左124.7130-0.334二/23032030/左103.9235-0.533二/32432030/左83.14450.159一/41632030/左55.4350.259二/51332030/左45300.301二/R2332030/左79.6725-0.307中/1、R1432030/右48.50350.334中/22032030/右69.28400.402中/32632030/右90400.118中/43432030/右117.8300中/53732030/右128.1725-0.462倒档堕轮2932030/左70300.2124 变速器轴的设计计算4.1 轴的结构及计算4.1.1 轴的功用及设计要求承受的转矩传递轴,在工作时应该具有足够的强度和刚度的时刻。轴的刚性不足,在负载下,轴会产生过度变形影响正常的齿轮,从而导致过度的噪声,并会减小齿轮的使用寿命。 设计的透射轴时,主要考虑以下几个问题:的结构和形状,直径,长度,强度和轴轴线的刚度,花键轴的类型和尺寸的轴。 结构主要基于传动轴结构布置的要求,并考虑加工,装配工艺及落实。4.1.2 轴的结构形状 在三轴式变速器中,第一轴通常和齿轮做成一体,前端支承在发动机飞轮内腔的轴承上。其轴径根据前轴承内径确定。第一轴花键尺寸与离合器从动盘毂内花键统一考虑。第一轴的长度根据离合器总成轴向尺寸确定。确定第一轴后轴径时,希望轴承外径比第一轴上常啮合齿圈外径大,以便于装拆第一轴。内花键统一考虑。第一轴如图所示: 第二轴前轴颈通过轴承安装在第一轴常啮合齿圈的内腔里,它受齿轮径向尺寸的限制,前轴颈上安装长或短圆柱滚子轴承或滚针轴承或散滚针。第二轴装式齿轮同步器齿毂花键渐开线花键,渐开线花键的精度要求比固定连接矩形花键低,良好的定位性能,承载能力大,短花键,它落后于相应增加,提高轴的刚性。当选择了渐开线花键大径中心更合适。各个齿轮轴的相对旋转运动之间的第二轴,因此,不论是滚针轴承,衬套(轴承)或钢对钢件与轴的表面粗糙度直接接触的要求高,不小于0.8时,表面硬度不低于HRC58 63 ,在一般情况下,轴应该是开放的螺旋形槽,以确保足够的润滑。在幻灯片挂齿轮,花键轴花键矩形的低端,因为挂档,轴向滑动齿轮应要求定心好,滑动灵活。所以除了定心外径磨削要求,在一般情况下,关键需要刀面研磨,并且容易磨矩形花键比渐开线花键的侧面。第二阶梯轴制成易于安装齿轮,并从合理使用材料的力,这些也是需要的。为了避免每一个的横截面尺寸是相当差,砂轮轴驱动槽更多的应力集中,使轴容易地折断。使用卡环轴向定位挡圈定位简单,方便拆卸,并且摩擦构件和所述旋转油的相对端面,而弹性环具有大的轴向力的轻型汽车传动齿轮不能传输,这是很不利的,而是使用了轻型车变速器。因此,本设计采用轴肩和挡圈与定位齿轮同步器的方式。如下图所示 变速器中间轴有2个固定和旋转。中间轴的根部被固定在光轴上,只从该动作的支持,这是由刚性宝塔齿轮安装在轴结构保证。在轴与齿轮与滚针轴承宝塔或长圆柱滚子轴承之间。固定中间轴固定锁片或螺栓。轻型汽车变速器中心距小,没有足够的一套滚动轴承和轴承外壳上的盖位置,因而多采用固定中间轴。支承在两个滚动轴承之前的中间的旋转轴,所述轴向力通常由一般的后轴承承担。自的齿轮尺寸较小,常与轴,中间齿轮轴,形成为一体,而高端齿轮是由一个键或更换损坏齿轮结合的过盈配合与中间轴的轴的中间。小型拖拉机传动的设计,根据小型拖拉机和越野车的设计,齿轮采用斜齿轮,所以有一定的轴向力通过旋转中间轴。4.1.3 轴尺寸初选4.1.3.1 轴的直径和长度估算与确定轴的结构设计就是合理的确定轴上各部分的形状尺寸。轴的结构应该满足周和装在轴上的零件要有准确的工作位置,轴上零件应该便于装拆和调整,周应具有良好的制造工艺性等。轴的毛坯多数用的是轧制圆钢或者锻件,有时也可采用铸钢或球墨铸铁,由于设计尺寸较小所以选择轴的材料为45号钢,经调质处理,其力学性能由机械设计课本中表6-1查得:初估轴的最小直径 第一轴 所以取一轴最小直径为18mm 取47mm皱的结构设计:轴的结构形状应保证齿轮、同步器及轴承等的安装、固定。并与工艺要求有密切关系。在三轴式变速器中,第一轴通常和齿轮做成一体,前端支承在发动机飞轮内腔的轴承上。其轴径根据前轴承内径确定。第一轴花键尺寸与离合器从动盘毂内花键统一考虑。第一轴的长度根据离合器总成轴向尺寸确定。确定第一轴后轴径时,希望轴承外径比第一轴上常啮合齿圈外径大,以便于装拆第一轴。内花键统一考虑。第一轴如图所示:第二段齿轮轴的直径为24mm;长度:44mm,第三段直径为22mm长63mm,第四段需要安装密封装置取其直径为33mm长27mm,由于轴承需要定位,取第五段轴肩40mm长3mm,又由于安装定位卡环,切1.5宽2mm高的槽,初选0游隙,标准精度的深沟球轴承,代号为:61908其尺寸为 所以第五段直径为40mm,长为23mm,而由于第六段为齿轮4所直径为62mm且根据齿宽取长度为30mm。最后一段半径为50mm长12.同理可得输出轴和中间轴的参数,这里不再累述!详情参看CAD图纸!4.1.4 轴的受力分析 计算轴的强度、刚度及选择轴承都要首先分析轴的受力和各支承反力。这些力取决于齿轮轮齿上的作用力。 不同档位时,轴所受的力及支承反力是不同的,须分别计算。 齿轮上的作用力认为作用在有效齿面宽中点。轴承上支承反力作用点,对于向心球轴承取宽度方向中点;对向心推力轴承,取滚动体负荷向量与轴中心线汇交点;对于圆锥滚子轴承,取滚动体宽中点处滚动体中心线的法线与轴中心线的汇交点,其尺寸可查有关轴承的标准手册。 求支承反力,先从第二轴开始,然后计算第一轴。中间轴是根光轴,仅起支承作用,其刚度由安装在轴上的宝塔齿轮结构保证,无需进行强度分析。轴的受力分析,根据轴的受力情况,可画出轴的弯矩图和转矩图,再确定轴的危险截面,从而可对轴进行强度和刚度校核。(一)齿轮的受力分析:圆周力:Ft2M/d 径向力:Fr=Fttann/cos 轴向力:Fa=Fttan 其中:M计算转矩n法向压力角分度圆压力角(二)方向Ft:主动轮与旋转方向相反,从动轮与旋转方向相同。Fr:分别指向各齿轮中心Fa:受力方向通常用“主动轮左、右手法则”来判定,左旋齿轮用左手,右旋齿轮用右手,拇指指向轴向力Fa的方向,从动轮Fa与主动轮Fa方向相反。不同档位时,轴所承受力及支承反力是不同的,须分别计算。 二轴 图 3.1 一轴 齿轮上的作用力认为作用有效齿面宽中心。轴承支承反力作用点,对于向心轴承取宽度方向中点:对于向心推力轴承取滚动体负荷响亮与轴中心线汇交点;对于圆锥滚子轴承取滚动体宽中心点滚动中心线的汇交点,其尺寸可查有关轴承的标准手册。(三)各力的作用点齿轮上的作用力,均为作用在有效齿宽中心,轴承上支承反力作用点取轴承宽度方向中点。 轴的受力计算由于该设计的变速箱的各档传动比如下表:、档位12345R传动比5.83.47210.755.00且根据发动机参数最大功率:15.7kw/21马力最大功率转速:3000r/min 可算得各轴各档的受力情况。 T=9.55106P1/n1T=Temaxi由于齿轮传动的效率比较高,故可取=0.96。一轴四档齿轮处:T=49978N.mm,二轴一档齿轮处:T=289872N.mm,二轴二档齿轮处:T=173424N.mm二轴三档齿轮处:T=99956N.mm,二轴五档齿轮处:T=37484N.mm,二轴倒档齿轮处: T=249890N.mm中间轴经过计算所受的扭矩基本差不多,T=106203N.mm。根据二轴上各档齿轮的参数计算轴上受到的法向,切向,及轴向受力。按公式 进行计算得 4.1.5 轴的强度计算及校核由变速器结构布置并考虑到加工和装配而确定的轴的尺寸,由于齿轮是单独工作的,且惯性力矩相对传递的扭力来说可以忽略。一般来说强度是足够的,仅对其危险断面进行验算。由于大量的变速箱轴的耐冲击和疲劳强度实验表明:轴最可能失效的情况是,处于一档工况下靠近输出端轴直径最小的地方最容易失效。故只对变速箱处于一档时候进行危险截面校核。 画出轴的弯矩图,确定危险断面,取危险断面处合成弯矩和转矩最大值,计算弯曲应力和扭转应力以及合成应力。 弯曲应力: (3.29) 扭转应力: (3.30) 合成应力: (3.31)式中:轴截面抗弯截面系数; 轴截面抗扭截面系数。对圆截面: (3.32) (3.33)花键按小径计算。由于一轴离支撑点非常近,所以可以忽略轴的弯曲应力,只进行扭转切应力的计算,但是轴的设计计算就是按照扭转切应力进行,所以不需要校核。二轴应力的计算根据初步设计的二轴的结构可得:150mm, 得:水平弯矩: 垂直弯矩: 合成弯矩: (其中=0.6)扭矩: 弯曲应力: 扭转应力: 合成应力: 注: 其弯矩和扭矩图如下:经计算 水平弯矩MH=1160.4Nm; 垂直弯矩MV=425.52Nm;合成弯矩M=1235.96Nm;总弯矩 Mca=1390Nm校核轴的强度 故安全,设计符合要求.同样类似的计算过程可得中间轴弯矩和扭矩图如下,且经计算校核设计符合要求。4.2 轴上花键的设计计算 变速器轴与齿轮及其他传递转矩的部件一般通过键和花键联接。普遍采用的是矩形花键和渐开线花键。渐开线花键应用日趋广泛。这是由于渐开线花键较矩形花键有许多优点,如齿数多、齿端,齿根部厚,承载能力强,易自动定心,安装精度高。相同外形尺寸下花键小径大,有利于增加轴的刚度。渐开线花键便于采用冷搓、冷打、冷挤等无切屑加工工艺方法,生产效率高,精度高,并且节约材料。 变速器的花键尺寸可以根据初选的轴颈按花键的工作条件及花键标准选取。一般渐开线花键,随无切屑加工工艺的采用而选用小模数和大压力角(30甚至45)。滑动齿轮处花键长度L不应低于工作直径的1.2倍,否则,滑动件工作不稳定。 花键传递转矩时,齿侧面受挤压作用,齿根部受剪切及弯曲作用。当采用标准的花键时,花键的强度计算主要验算挤压应力。 (MPa) (3.47)式中:齿侧面所受的挤压应力,MPa ; 传递转矩(按发动机最大转矩计算),Nmm; 键的工作长度,mm; 键的平均工作直径(工作齿高中部处直径),mm; 转矩在花键上分配不均匀系数,一般取0.75; 花键齿数。 许用挤压应力按机械设计手册推荐,当时,认为挤压强度符合要求。花键配合选择 第一轴上与离合器从动盘毂相配之花键,采用矩形花键者,外径定心,外径表面磨削。采用渐开线花键者,齿侧面定心,滑动配合。 第二轴上装同步器齿毂的花键,配合较紧,装配时常用木榔头轻压,为保证装配精度,多采用大外径定心,轴上花键大径磨削,齿毂一般采用中碳钢或中碳合金钢,内孔不必热处理,因而内花键大径精度能够保证。第二轴输出轴花键用矩形花键者外径配合,用渐开线花键者齿侧面定心。当采用滑动齿轮挂档时,花键配合应保证滑动自如。中间轴上齿轮非整体式时,齿轮与轴连接方式可用单键(矩形或半圆键)或双键(对分双键)与齿轮和轴紧配合联接,也可采用过盈配合连接。由于本次设计中间轴齿轮采用宝塔齿轮,中间轴是光轴,为了安装和拆卸方便,在中间轴五档齿轮处设置花键。(轴上花键的详细参数请查阅图纸)5 同步器的设计5.1 同步器的结构在前面已经说明,本设计所采用的同步器类型为锁环式同步器,其结构如下图所示:图5-1 锁环式同步器1、9-变速器齿轮 2-滚针轴承 3、8-结合齿圈 4、7-锁环(同步环) 5-弹簧 6-定位销 10-花键毂 11-结合套如图(5-1),此类同步器的工作原理是:换档时,沿轴向作用在啮合套上的换档力,推啮合套并带动定位销和锁环移动,直至锁环锥面与被接合齿轮上的锥面接触为止。之后,因作用在锥面上的法向力与两锥面之间存在角速度差,致使在锥面上作用有摩擦力矩,它使锁环相对啮合套和滑块转过一个角度,并滑块予以定位。接下来,啮合套的齿端与锁环齿端的锁止面接触(图5-2b),使啮合套的移动受阻,同步器在锁止状态,换档的第一阶段结束。换档力将锁环继续压靠在锥面上,并使摩擦力矩增大,与此同时在锁止面处作用有与之方向相反的拨环力矩。齿轮与锁环的角速度逐渐靠近,在角速度相等的瞬间,同步过程结束,完成换档过程的第二阶段工作。之后,摩擦力矩随之消失,而拨环力矩使锁环回位,两锁止面分开,同步器解除锁止状态,接合套上的接合齿在换档力的作用下通过锁环去与齿轮上的接合齿啮合(图5-2d),完成同步换档。图5-2 锁环同步器工作原理5.2 同步环主要参数的确定 (1)锥面半锥角 摩擦锥面半锥角越小,摩擦力矩越大。但过小则摩擦锥面将产生自锁现象,避免自锁的条件是tan。一般=68。=6时,摩擦力矩较大,但在锥面的表面粗糙度控制不严时,则有粘着和咬住的倾向;在=6.5时就很少出现咬住现象。本次设计中采用的锥角均为取6.5。(2)摩擦锥面平均半径R R设计得越大,则摩擦力矩越大。R往往受结构限制,包括变速器中心距及相关零件的尺寸和布置的限制,以及R取大以后还会影响到同步环径向厚度尺寸要取小的约束,故不能取大。原则上是在可能的条件下,尽可能将R取大些。本次设计中采用的R为5060mm。(3)锥面工作长度b缩短锥面工作长度,便使变速器的轴向长度缩短,但同时也减少了锥面的工作面积,增加了单位压力并使磨损加速。设计时可根据下式计算确定 (5-1)设计中考虑到降低成本取相同的b取5mm。(4)同步环径向厚度与摩擦锥面平均半径一样,同步环的径向厚度要受机构布置上的限制,包括变速器中心距及相关零件特别是锥面平均半径和布置上的限制,不宜取很厚,但是同步环的径向厚度必须保证同步环有足够的强度。本设计中同步器径向宽度取10mm。(5)锁止角锁止角选取的正确,可以保证只有在换档的两个部分之间角速度差达到零值才能进行换档。影响锁止角选取的因素,主要有摩擦因数、擦锥面的平均半径R、锁止面平均半径和锥面半锥角。已有结构的锁止角在2646范围内变化。本次设计锁止角取。6 操纵机构 根据汽车使用条件的需要,驾驶员利用变速器的操纵机构完成选挡和实现换挡或退到空挡的工作。机械式变速器的操纵机构一般是由变速杆、拨块、拨叉、变速叉轴及互锁、自锁和倒挡锁装置等主要件组成。变速器操纵机构应满足如下主要要求:(1)换挡时只能挂入一个挡位;(2)换挡后应使齿轮在全齿长上啮合;(3)防止自动脱挡或自动挂挡;(4)防止误挂倒挡;(6)换挡轻便。6.1 自锁装置 自锁装置,防止自动变速箱的生活过的文件或挂档,并在挂档的过程中,如果操作是不足以将变速杆推动的距离将不从事全齿宽在前叉影响齿轮。即使实现了齿宽的完全啮合,作为轿厢振动可能造成齿轮减速或什至完全脱开的齿轮啮合长度的轴向移动。为了防止这种情况发生,你应该设置的自锁装置。大多数自锁装置使用上的拨叉轴轴向定位锁定自锁传动球。如图3-30所示,变速器盖在球和插入自锁的自锁弹簧3深钻孔,是在叉子的轴线正上方的位置,球的各钢表面面向叉轴具有的三个槽的深度,槽比所述球在轴向方向上的半径变小。当球被保持中立地位,在前面或在球的后面的凹槽时,它是在一个固定的工作档位上中部槽,相邻凹槽之间的距离是完全齿轮齿确保漫长的婚约或完全脱离齿轮。球的凹部的存在,球会被嵌入到凹部从所述锁定弹簧的压力下,然后将轴的轴向位置被固定至拨叉,或挂档本身不是自断更新。当需要时移应用于由拨叉轴的驱动器按一定的轴向力的变速杆,以克服压力从锁定弹簧从在拨叉轴与孔的凹部的锁定球被推回,拨叉轴可以轴向移动过来的球和驱动叉和相应的离合器或滑动齿轮,当另一个叉轴槽和滚珠移动到其相对正,球和被压入凹部的轴向移动,驱动器具有很强的手感,则该从动啮合拨叉套或滑动齿轮将在空挡记或转移到另一档位。图6-1 自锁和互锁装置1自锁钢球 2自锁弹簧 3变速器盖 4互锁钢球 5互锁销 6拨叉轴6.2 互锁装置互锁装置用于防止同时挂上两个档位。如图331所示,互锁装置由互锁钢球和互锁销组成。图6-2 互锁装置工作示意图l、3、5拨叉轴 2、4互锁钢球 6互锁销当变速器处于空档时,所有拨叉轴的侧面凹槽同互锁钢球、互锁销都在一条直线上。当移动中间拨叉轴3时,如图331 a)所示,轴3两侧的内钢球从其侧凹槽中被挤出,而两外钢球2和4则分别嵌入拨叉轴1和轴5的侧面凹槽中,因而将轴1和轴5刚性地锁止在其空档位置。若欲移动拨叉轴5,则应先将拨叉轴3退回到空档位置。于是在移动拨叉轴5时,钢球4便从轴5的凹槽中被挤出,同时通过互锁销6和其他钢球将轴3和轴1均锁止在空档位置,如图331 b)所示。同理,当移动拨叉轴1时,则轴3和轴5被锁止在空档位置,如图331 c)所示。由此可知,互锁装置工作的机理是当驾驶员用变速杆推动某一拨叉轴时,自动锁止其余拨叉轴,从而防止同时挂上两个档位。6.3 倒档锁装置汽车行进中若误挂倒档,变速器齿轮间将发生极大冲击,
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